stringtranslate.com

Хлорид висмута

Хлорид висмута (или масло висмута ) — неорганическое соединение с химической формулой BiCl 3 . Это ковалентное соединение, являющееся общим источником иона Bi 3+ . В газовой фазе и в кристалле вещество принимает пирамидальную структуру в соответствии с теорией VSEPR .

Подготовка

Хлорид висмута можно синтезировать напрямую, пропуская хлор над висмутом .

2Bi + 3Cl2 → 2BiCl3

или путем растворения металлического висмута в царской водке , выпаривания смеси с получением BiCl 3 ·2H 2 O, который можно перегнать с образованием безводного трихлорида. [1]

Альтернативно его можно приготовить, добавив соляную кислоту к оксиду висмута и выпарив раствор.

Bi2O3 + 6HCl → 2BiCl3 + 3H2O​​

Также соединение можно получить, растворив висмут в концентрированной азотной кислоте , а затем добавив в этот раствор твердый хлорид натрия . [2]

Bi + 6 HNO 3 → Bi(NO 3 ) 3 + 3 H 2 O + 3 NO 2
Bi(NO 3 ) 3 + 3 NaCl → BiCl 3 + 3 NaNO 3

Структура

В газовой фазе BiCl 3 имеет пирамидальную форму с углом Cl–Bi–Cl 97,5° и длиной связи 242 пм. [3] В твердом состоянии каждый атом Bi имеет трех ближайших соседей на расстоянии 250 пм, двух на расстоянии 324 пм и трех в среднем на расстоянии 336 пм, [4] изображение выше выделяет трех ближайших соседей. Эта структура похожа на структуру AsCl 3 , AsBr 3 , SbCl 3 и SbBr 3 .

Химия

Хлорид висмута легко гидролизуется до оксихлорида висмута , BiOCl: [5]

Би3+
(водн.) + Cl−
(водн.) + Н
2O (л) ⇌ BiOCl (т) + 2 H+
(водн.)

Эту реакцию можно обратить, добавив кислоту, например, соляную кислоту . [6]

Было показано, что реакция твердого BiCl 3 с водяным паром при температуре ниже 50 °C приводит к образованию промежуточного моногидрата BiCl 3 ·H 2 O. [7]

Хлорид висмута является окислителем и легко восстанавливается до металлического висмута под действием восстановителей.

Хлорокомплексы

В отличие от обычного ожидания по согласованности с периодическими тенденциями, BiCl 3 является кислотой Льюиса , образующей множество хлорокомплексов, таких как [BiCl 6 ] 3− , что сильно нарушает правило октета . Более того, октаэдрическая структура этого координационного комплекса не следует предсказаниям теории VSEPR, поскольку неподеленная пара на висмуте неожиданно стереохимически неактивна. Однако дианионный комплекс [BiCl 5 ] 2− принимает ожидаемую квадратно-пирамидальную структуру. [8]

Органический катализ

Хлорид висмута используется в качестве катализатора в органическом синтезе . В частности, он катализирует реакцию Михаэля и альдольную реакцию Мукаямы . Добавление других иодидов металлов увеличивает его каталитическую активность. [9]

Ссылки

  1. ^ Godfrey, SM; McAuliffe, CA; Mackie, AG; Pritchard, RG (1998). Nicholas C. Norman (ред.). Химия мышьяка, сурьмы и висмута . Springer. стр. 90. ISBN 0-7514-0389-X.
  2. ^ Прадьот Патнаик. Справочник по неорганическим химикатам . McGraw-Hill, 2002, ISBN 0-07-049439-8 
  3. ^ Тёке, Орсоля и Магдолна Харгиттай. «Молекулярная структура трихлорида висмута по данным комбинированной электронной дифракции и колебательной спектроскопии». Structural Chemistry 6.2 (1995): 127–130.
  4. ^ Уэллс А.Ф. (1984) Структурная неорганическая химия , 5-е издание, стр. 879–884, Oxford Science Publications, ISBN 0-19-855370-6 
  5. ^ Джоэл Генри Хильдебранд (2008). Основы химии . BiblioBazaar, LLC. стр. 191. ISBN 978-0-559-31877-1.
  6. ^ Фрэнк Уэлчер (2008). Химические растворы . ЧИТАЙТЕ КНИГИ. стр. 48. ISBN 978-1-4437-2907-9.
  7. ^ Восилус, Арон; Хоффманн, Стефан; Шмидт, Маркус; Рак, Михаэль (2010). «In-situ исследование твердо-газовой реакции BiCl 3 в BiOCl через промежуточный гидрат BiCl 3 ·H 2 O». Европейский журнал неорганической химии . 2010 (10): 1469–1471. doi :10.1002/ejic.201000032. ISSN  1434-1948.
  8. ^ Холлеман, А. Ф.; Виберг, Э. «Неорганическая химия» Academic Press: Сан-Диего, 2001. ISBN 0-12-352651-5 . 
  9. ^ Хитоми Сузуки; Ёсихиро Матано (2001). Висмуторганическая химия . Эльзевир. стр. 403–404. ISBN 0-444-20528-4.