Оксид-трихлорид ванадия

06.05.2022


Оксид-трихлорид ванадия (оксотрихлорид ванадия) — неорганическое соединение, оксосоль металла ванадия и соляной кислоты с формулой VOCl3, оранжево-жёлтая прозрачная жидкость, с резким запахом, дымящая на воздухе и гидролизующаяся водой.

Получение

  • Взаимодействие оксида ванадия(V) с тионилхлоридом при кипячении смеси:
V 2 O 5 + 3 S O C l 2   →   2 V O C l 3 + 3 S O 2 {displaystyle {mathsf {V_{2}O_{5}+3SOCl_{2} xrightarrow { } 2VOCl_{3}+3SO_{2}}}}
  • Хлорирование смеси оксида ванадия(V) и угля:
V 2 O 5 + 3 C l 2 + 3 C   →   2 V O C l 3 + 3 C O {displaystyle {mathsf {V_{2}O_{5}+3Cl_{2}+3C {xrightarrow { }}2VOCl_{3}+3CO}}}
  • Вместо хлорирования в присутствии углерода можно пропускать над оксидом ванадия(V) тетрахлорид углерода:
V 2 O 5 + 3 C C l 4   →   2 V O C l 3 + 3 C O C l 2 {displaystyle {mathsf {V_{2}O_{5}+3CCl_{4} {xrightarrow { }}2VOCl_{3}+3COCl_{2}}}}
  • Хлорирование оксида ванадия(III) :
2 V 2 O 3 + 6 C l 2   →   4 V O C l 3 + O 2 {displaystyle {mathsf {2V_{2}O_{3}+6Cl_{2} {xrightarrow { }}4VOCl_{3}+O_{2}}}}
  • Окисление кислородом при нагревании хлорида ванадия(III):
2 V C l 3 + O 2   →   2 V O C l 3 {displaystyle {mathsf {2VCl_{3}+O_{2} {xrightarrow { }}2VOCl_{3}}}}
  • Также VOCl3 образуется при разложении хлорида диоксованадия(V), но этот способ имеет лишь теоретический интерес:
3 V O 2 C l   → 150 o C   V O C l 3 + V 2 O 5 {displaystyle {mathsf {3VO_{2}Cl {xrightarrow {150^{o}C}} VOCl_{3}+V_{2}O_{5}}}}

Физические свойства

Оксид-трихлорид ванадия — оранжево-жёлтая прозрачная жидкость, дымит во влажном воздухе вследствие гидролиза с образованием хлороводорода. Растворение в воде сопровождается химическим взаимодействием. Растворяется в этаноле, диэтиловом эфире , уксусной кислоте, тетрахлориде углерода.

Химические свойства

  • Реагирует с водой:
2 V O C l 3 + ( 3 + x ) H 2 O   →   V 2 O 5 ⋅ x H 2 O ↓ + 6 H C l {displaystyle {mathsf {2VOCl_{3}+(3+x)H_{2}O {xrightarrow {}} V_{2}O_{5}cdot xH_{2}Odownarrow +6HCl}}} В зависимости от концентрации раствора образуются гели различного состава, которые постепенно окисляют хлорид-ионы, переходя при этом в производные ванадила.
  • В концентрированной азотной кислоте реакция с водой идёт иначе:
V O C l 3 + H 2 O   →   V O 2 C l + 2 H C l {displaystyle {mathsf {VOCl_{3}+H_{2}O {xrightarrow {}} VO_{2}Cl+2HCl}}}
  • Реагирует с растворами щелочей, при недостатке щелочи выпадает гель оксида ванадия(V):
2 V O C l 3 + 6 N a O H   →   V 2 O 5 ↓ + 6 N a C l + 3 H 2 O {displaystyle {mathsf {2VOCl_{3}+6NaOH {xrightarrow {}} V_{2}O_{5}downarrow +6NaCl+3H_{2}O}}}
  • При избытке щелочи образуются различные ванадаты(V) в зависимости от концентрации щёлочи:
V O C l 3 + 4 N a O H   →   N a V O 3 + 3 N a C l + 2 H 2 O {displaystyle {mathsf {VOCl_{3}+4NaOH {xrightarrow {}} NaVO_{3}+3NaCl+2H_{2}O}}}
  • С концентрированным раствором аммиака образуется метаванадат аммония:
2 V O C l 3 + 8 ( N H 3 ⋅ H 2 O )   →   2 N H 4 V O 3 ↓ + 6 N H 4 C l + 4 H 2 O {displaystyle {mathsf {2VOCl_{3}+8(NH_{3}cdot H_{2}O) {xrightarrow {}} 2NH_{4}VO_{3}downarrow +6NH_{4}Cl+4H_{2}O}}}
  • Восстанавливается водородом:
V O C l 3 + H 2   → 500 o C   V O C l + 2 H C l {displaystyle {mathsf {VOCl_{3}+H_{2} {xrightarrow {500^{o}C}} VOCl+2HCl}}}
  • Восстанавливается цинком:
2 V O C l 3 + Z n   → 400 o C   2 V O C l 2 + Z n C l 2 {displaystyle {mathsf {2VOCl_{3}+Zn {xrightarrow {400^{o}C}} 2VOCl_{2}+ZnCl_{2}}}}
  • При взаимодействии с оксидом хлора(I) или озоном образуется хлорид диоксованадия(V):
V O C l 3 + C l 2 O   →   V O 2 C l + 2 C l 2 {displaystyle {mathsf {VOCl_{3}+Cl_{2}O {xrightarrow { }}VO_{2}Cl+2Cl_{2}}}} V O C l 3 + O 3   →   V O 2 C l + C l 2 + O 2 {displaystyle {mathsf {VOCl_{3}+O_{3} {xrightarrow { }}VO_{2}Cl+Cl_{2}+O_{2}}}}
  • Взаимодействием оксохлорида ванадия(V) со спиртами были получены алкоксиды состава VO(OR)3, представляющие собой летучие жидкости или легко возгоняющиеся кристаллы, состоящие из димерных молекул. Избытком воды они гидролизуются с образованием красного геля состава V2O5∙18H2O:
V O C l 3 + 3 R O H   →   V O ( O R ) 3 + 3 H C l {displaystyle {mathsf {VOCl_{3}+3ROH {xrightarrow { }}VO(OR)_{3}+3HCl}}} 2 V O ( O R ) 3 + 21 H 2 O   →   V 2 O 5 ⋅ 18 H 2 O ↓ + 6 R O H {displaystyle {mathsf {2VO(OR)_{3}+21H_{2}O {xrightarrow { }}V_{2}O_{5}cdot 18H_{2}Odownarrow +6ROH}}}

Применение

  • Катализатор в органическом синтезе.