Χλωριούχο σκάνδιο
Το χλωριούχο σκάνδιο ή τριχλωριούχο σκάνδιο ή τριχλωρίδιο του σκανδίου ή τριχλωροσκάνδιο (αγγλικά scandium chloride) είναι η ανόργανη δυαδική ιονική χημική ένωση με εμπειρικό τύπο ScCl3. Το χημικά καθαρό χλωριούχο σκάνδιο, στις κανονικές συνθήκες περιβάλλοντος, είναι λευκό πολύ υδατοδιαλυτό στερεό, με (σχετικά) υψηλή θερμοκρασία τήξης.[1] Το χλωριούχο σκάνδιο έχει κυρίως ερευνητικό εργαστηριακό ενδιαφέρον. Είναι εμπορικά διαθέσιμο τόσο σε άνυδρη μορφή, όσο και σε εξαένυδρη (ScCl3•6H2O).
| Χλωριούχο σκάνδιο | |||
|---|---|---|---|
| |||
| Γενικά | |||
| Όνομα IUPAC | Τριχλωροσκάνδιο | ||
| Άλλες ονομασίες | Χλωριούχο σκάνδιο Τριχλωρίδιο του σκανδίου | ||
| Χημικά αναγνωριστικά | |||
| Χημικός τύπος | ScCl3 | ||
| Μοριακή μάζα | 151,31 amu | ||
| Αριθμός CAS | 10361-84-9 | ||
| SMILES | Cl[Sc](Cl)Cl | ||
| InChI | 1S/3ClH.Sc/h3*1H;/q;;;+3/p-3 | ||
| Αριθμός RTECS | VQ8925000 | ||
| PubChem CID | 82586 | ||
| ChemSpider ID | 74528 | ||
| Δομή | |||
| Ισομέρεια | |||
| Φυσικές ιδιότητες | |||
| Σημείο τήξης | 960 °C 63 °C (εξαένυδρο) | ||
| Πυκνότητα | 2.390 kg/m³ | ||
| Διαλυτότητα στο νερό |
Διαλυτό | ||
| Διαλυτότητα σε άλλους διαλύτες |
Αδιάλυτο στην EtOH | ||
| Χημικές ιδιότητες | |||
| Επικινδυνότητα | |||
| LD50 | 3.980 mg/kg | ||
| Κίνδυνοι κατά NFPA 704 |
0
1
0
| ||
| Εκτός αν σημειώνεται διαφορετικά, τα δεδομένα αφορούν υλικά υπό κανονικές συνθήκες περιβάλλοντος (25°C, 100 kPa). | |||
Παραγωγή Επεξεργασία
Μέθοδος 1η
Το χλωριούχο σκάνδιο μπορεί να ληφθεί με αντίδραση μεταξύ οξειδίου του σκανδίου (Sc2O3) ή ανθρακικού σκανδίου (ScCO3) και χλωριούχου αμμωνίου (NH4Cl):[2]
Μέθοδος 2η
Μια παραλλαγή της προηγούμενης μεθόδου είναι η επίδραση με υδροχλωρικό οξύ σε οξείδιο του σκανδίου:
Μέθοδος 3η
Από την προηγούμενη μέθοδο, αν αλλαχθεί του οξείδιο του σκανδίου με υδροξείδιο του σκανδίου [Sc(OH)3], μπορούμε να έχουμε και πάλι τριχλωριούχο σκάνδιο:
Μέθοδος 4η
Από τη μέθοδο #3 με αλλαγή του οξειδίου του σκανδίου από θειούχο σκάνδιο (Sc2S3), μπορούμε επίσης να έχουμε τριχλωριούχο σκάνδιο:
Μέθοδος 5η
Το χλωριούχο σκάνδιο μπορεί επίσης να παραχθεί με επίδραση υδροχωρικού οξέος (HCl) σε μεταλλικό σκάνδιο:[2]
Μέθοδος 6η
Το χλωριούχο σκάνδιο μπορεί ακόμη να παραχθεί με ολική σύνθεση, δηλαδή απευθείας από τα χημικά στοιχεία από τα οποία προέρχεται, μεταλλικό σκάνδιο και διχλώριο (Cl2):[3]
Μέθοδος 7η
Τέλος είναι δυνατό να παραχθεί το χλωριούχο σκάνδιο με αντίδραση ανάμεσα σε οξείδιο του σκανδίου και διχλώριο, εξαιτίας της χαμηλής σταθερότητας του ενδιάμεσα σχηματιζόμενου οξυχλωριούχου σκανδίου (ScOCl): [4]
Δομή Επεξεργασία
Το χλωριούχο σκάνδιο κρυσταλλώνεται στο μοτίβο του τριιωδιούχου βισμουθίου BiI3, που δηλαδή αποτελείται από οκταεδρικά κέντρα σκανδίου.[5] Το μονομερικό χλωριούχο σκάνδιο είναι το επικρατόν χημικό είδος στην κατάσταση των ατμών, ενώ το διμερικό (Sc2Cl6) βρίσκεται σε αναλογία περίπου 8%.[6] Το φάσμα περίθλασης ηλεκτρονίων δείχνει ότι το μονομερές είναι επίπεδο, ενώ το διμερές έχει δύο (2) άτομα χλωρίου σε θέση «γέφυρας», με κάθε άτομο σκανδίου να έχει αριθμό συναρμογής 4.[6]
Αντιδράσεις Επεξεργασία
Το χλωριούχο σκάνδιο διαλύεται στο νερό δίνοντας εξαένυδρα ιόντα {[Sc(H2O)6]}3+. Στην πραγματικότητα, δείγματα χλωριούχου σκανδίου μετατρέπονται στην εξαένυδρη μορφή μετά από έκθεσή τους στον ατμοσφαιρικό αέρα (γιατί περιέχει υγρασία). Η δομή του εξαένυδρου χλωριούχου σκανδίου είναι trans-[ScCl2(H2O)4]Cl·2H2O.[7] Με το τετραϋδροφουράνιο (THF) ως λιγότερο βασικό συναρμοτή, το χλωριούχο σκάνδιο δίνει το σύμπλοκο ScCl3(THF)3, με τη μορφή λευκών κρυστάλλων. Αυτό το ευδιάλυτο στο THF χρησιμοποιείται για τη σύνθεση οργανοσκανδιακών ενώσεων.[8] Το χλωριούχο σκάνδιο μετατρέπεται στο δωδεκυλοθειικό του άλας που ερευνήθηκε ως καταλύτης σε χημικές αντιδράσεις παρόμοιες με τις αλδολικές.[9]
Μερικά παραδείγματα αντιδράσεων του χλωριούχου σκανδίου είναι τα ακόλουθα:
Αντίδραση #1
Ολική αφυδάτωση της εξαένυδρης μορφής:
![{\displaystyle \mathrm {ScCl_{3}\cdot 6H_{2}O{\xrightarrow[{HCl}]{<100^{o}C}}ScCl_{3}+6H_{2}O} }](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/7fd35f50ba4519cd9912d82d5c0175e9a3c7b9dd)
Αντίδραση #2
Σχηματισμός τριένυδρης μορφής με μερική αφυδάτωση της εξαένυδρης:
Αντίδραση #3
Σχηματισμός διυδροξυχλωροσκανδίου με θερμική διάσπαση της τριένυδρης μορφής:
Αντίδραση #4
Σχηματισμός οξυχλωριούχου σκανδίου με θερμική διάσπαση του διυδροξυχλωροσκανδίου:
Αντίδραση #5
Σχηματισμός διχλωρυδροξυσκανδίου με υδρόλυση:
Αντίδραση #6
Σχηματισμός υδροξειδίου του σκανδίου με αλκαλική υδρόλυση:
Αντίδραση #7
Σχηματισμός φθοριούχου σκανδίου (ScF3) με επίδραση υδροφθορικού οξέος (HF):
Αντίδραση #8
Σχηματισμός εξαχλωροσκανδιούχου καλίου {K3[ScCl6]} με χλωριούχο κάλιο (KCl):
![{\displaystyle \mathrm {ScCl_{3}+3KCl{\xrightarrow {770-820^{o}C}}K_{3}[ScCl_{6}]} }](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/fd4e28d0e803ccc73e2cbe3319e6330d75d3cf45)
Αντίδραση #9
Σχηματισμός ένυδρου συμπλόκου με τριχλωριούχο χρυσό (AuCl3):
Αναγωγή Επεξεργασία
Το χλωριούχο σκάνδιο χρησιμοποιήθηκε από τους Φίσερ και συνεργάτες, που πρώτοι παρασκεύασαν μεταλλικό σκάνδιο με ηλεκτρόλυση ευτηκτικού τήγματος χλωριούχου σκανδίου, μαζί με κάποια άλλα άλατα, στους 700-800 °C.[10] Το τριχλωριούχο σκάνδιο αντιδρά με το μεταλλικό σκάνδιο, δίνοντας έναν αριθμό από χλωρίδια στα οποία το σκάνδιο έχει αριθμό οξείδωσης <+3. Συγκεκριμένα δίνει τα ακόλουθα χλωρίδια του σκανδίου:
- Μονοχλωριούχο σκάνδιο (ScCl), με αριθμό οξείδωσης σκανδίου +1.
- Δεκαχλωριούχο επτασκάνδιο (Sc7Cl10), με αριθμό οξείδωσης σκανδίου +10/7.
- Τριχλωριούχο δισκάνδιο (Sc2Cl3), με αριθμό οξείδωσης σκανδίου +3/2.
- Οκταχλωριούχο πεντασκάνδιο (Sc5Cl8), με αριθμό οξείδωσης σκανδίου +8/5.
- Δωδεκαχλωριούχο επτασκάνδιο (Sc7Cl12), με αριθμό οξείδωσης σκανδίου +12/7.[1][11]
Επίσης, για παράδειγμα η αναγωγή τριχλωριούχου σκανδίου με μεταλλικό σκάνδιο, παρουσία χλωριούχου καισίου (CsCl) δίνει τριχλωροσκανδιούχο καίσιο (CsScCl3), που περιέχει γραμμικές αλυσίδες με σύνθεση ScIICl3−, το οποίο περιέχει οκτάεδρα που μοιράζονται επίπεδα ScIICl6.[12]
Εφαρμογές Επεξεργασία
Το χλωριούχο σκάνδιο χρησιμοποιήθηκε σε κάποιους λάμπτήρες αλογόνου, σε οπτικές ίνες, σε ηλεκτρονικά κεραμικά και σε λέιζερ.[13]
Ρωσικές πηγές Επεξεργασία
- Химическая энциклопедия / Редкол.: Кнунянц И.Л. и др.. — М.: Советская энциклопедия, 1995. — Т. 4. — 639 с. — ISBN 5-82270-092-4.
- Справочник химика / Редкол.: Никольский Б.П. и др.. — 2-е изд., испр. — М.-Л.: Химия, 1966. — Т. 1. — 1072 с.
- Справочник химика / Редкол.: Никольский Б.П. и др.. — 3-е изд., испр. — Л.: Химия, 1971. — Т. 2. — 1168 с.
- Лидин Р.А. и др. Химические свойства неорганических веществ: Учеб. пособие для вузов. — 3-е изд., испр. — М.: Химия, 2000. — 480 с. — ISBN 5-7245-1163-0.
- Рипан Р., Четяну И. Неорганическая химия. Химия металлов. — М.: Мир, 1972. — Т. 2. — 871 с.
Παρατηρήσεις, υποσημειώσεις και αναφορές Επεξεργασία
- ↑ 1,0 1,1 Greenwood, Norman N.· Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements (2nd έκδοση). Butterworth–Heinemann. ISBN 0080379419.
- ↑ 2,0 2,1 Georg Brauer (Hrsg.), unter Mitarbeit von Marianne Baudler u. a.: Handbuch der Präparativen Anorganischen Chemie. 3., umgearbeitete Auflage. Band II, Ferdinand Enke, Stuttgart 1978, ISBN 3-432-87813-3, S. 897.
- ↑ Webelements: Scandium Chemistry
- ↑ Πρότυπο:Literatur
- ↑ Crystal Structure of ScCl3 Refined from Powder Neutron Diffraction Data, Fjellvåg, H., Karen, P., Acta Chemica Scandinavica, 48, 294-297, doi:10.3891/acta.chem.scand.48-0294
- ↑ 6,0 6,1 Haaland A., Martinsen K-G, Shorokhov D.J, Girichev G.V., Sokolov V.I, J. Chem. Soc., Dalton Trans., 1998, 2787 - 2792, doi:10.1039/a803339k
- ↑ The Rare Earth Elements, Fundamentals and Applications David A. Atwood, 2012, John Wiley & Sons Inc, (ISBN 9781119950974)
- ↑ Manzer, L. E., "Tetrahydrofuran Complexes of Selected Early Transition Metals", Inorganic Syntheses, 1982, volume 21, page 135-40.doi:10.1002/9780470132524.ch31
- ↑ Manabe, Kei; Mori, Yuichiro; Kobayashi, Shū (1999). «Effects of Lewis acid-surfactant-combined catalysts on aldol and Diels-Alder reactions in water». Tetrahedron 55 (37): 11203–11208. doi:.
- ↑ Fischer, Werner; Brünger, Karl; Grieneisen, Hans (1937). «Über das metallische Scandium». Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie 231 (1–2): 54–62. doi:.
- ↑ Corbett, J.D. (1981). «Extended metal-metal bonding in halides of the early transition metals». Acc. Chem. Res. 14 (8): 239–246. doi:.
- ↑ Meyer, Gerd.; Corbett, John D. (1981). «Reduced ternary halides of scandium: RbScX3 (X = chlorine, bromine) and CsScX3 (X = chlorine, bromine, iodine)». Inorganic Chemistry 20 (8): 2627–2631. doi:. ISSN 0020-1669.
- ↑ Metal Suppliers Online. (2000). Scandium Chloride