Χλωριούχο σκάνδιο

Από τη Βικιπαίδεια, την ελεύθερη εγκυκλοπαίδεια
Πήδηση στην πλοήγηση Πήδηση στην αναζήτηση
Χλωριούχο σκάνδιο
ScCl3x6H2O.jpg
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

NFPA 704.svg

0
1
0
 
Εκτός αν σημειώνεται διαφορετικά, τα δεδομένα αφορούν υλικά υπό κανονικές συνθήκες περιβάλλοντος (25°C, 100 kPa).

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).

Παραγωγή[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

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 | επεξεργασία κώδικα]

Το χλωριούχο σκάνδιο κρυσταλλώνεται στο μοτίβο του τριιωδιούχου βισμουθίου BiI3, που δηλαδή αποτελείται από οκταεδρικά κέντρα σκανδίου.[5] Το μονομερικό χλωριούχο σκάνδιο είναι το επικρατών χημικό είδος στην κατάσταση των ατμών, ενώ το διμερές (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 | επεξεργασία κώδικα]

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:

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):

Αντίδραση #9

Σχηματισμός ένυδρου συμπλόκου με τριχλωριούχο χρυσό (AuCl3):

Αναγωγή[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

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:

  1. Μονοχλωριούχο σκάνδιο (ScCl), με αριθμό οξείδωσης σκανδίου +1.
  2. Δεκαχλωριούχο επτασκάνδιο (Sc7Cl10), με αριθμό οξείδωσης σκανδίου +10/7.
  3. Τριχλωριούχο δισκάνδιο (Sc2Cl3), με αριθμό οξείδωσης σκανδίου +3/2.
  4. Οκταχλωριούχο πεντασκάνδιο (Sc5Cl8), με αριθμό οξείδωσης σκανδίου +8/5.
  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 | επεξεργασία κώδικα]

Το χλωριούχο σκάνδιο χρησιμοποιήθηκε σε κάποιους λάμπτήρες αλογόνου, σε οπτικές ίνες, σε ηλεκτρονικά κεραμικά και σε λέιζερ.[13]

Ρωσικές πηγές[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

  • 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 | επεξεργασία κώδικα]

  1. 1,0 1,1 Greenwood, Norman N.. Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements (2nd έκδοση). Butterworth–Heinemann. ISBN 0080379419. 
  2. 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.
  3. Webelements: Scandium Chemistry
  4. Πρότυπο:Literatur
  5. 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. 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
  7. The Rare Earth Elements, Fundamentals and Applications David A. Atwood, 2012, John Wiley & Sons Inc, (ISBN 9781119950974)
  8. Manzer, L. E., "Tetrahydrofuran Complexes of Selected Early Transition Metals", Inorganic Syntheses, 1982, volume 21, page 135-40.doi:10.1002/9780470132524.ch31
  9. 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:10.1016/S0040-4020(99)00642-0. 
  10. Fischer, Werner; Brünger, Karl; Grieneisen, Hans (1937). «Über das metallische Scandium». Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie 231 (1–2): 54–62. doi:10.1002/zaac.19372310107. 
  11. Corbett, J.D. (1981). «Extended metal-metal bonding in halides of the early transition metals». Acc. Chem. Res. 14 (8): 239–246. doi:10.1021/ar00068a003. 
  12. 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:10.1021/ic50222a047. ISSN 0020-1669. 
  13. Metal Suppliers Online. (2000). Scandium Chloride
Στο λήμμα αυτό έχει ενσωματωθεί κείμενο από το λήμμα Scandiumchlorid της Γερμανικής Βικιπαίδειας, η οποία διανέμεται υπό την GNU FDL και την CC-BY-SA 3.0. (ιστορικό/συντάκτες).
Στο λήμμα αυτό έχει ενσωματωθεί κείμενο από το λήμμα Scandium chloride της Αγγλικής Βικιπαίδειας, η οποία διανέμεται υπό την GNU FDL και την CC-BY-SA 3.0. (ιστορικό/συντάκτες).
Στο λήμμα αυτό έχει ενσωματωθεί κείμενο από το λήμμα Хлорид скандия της Ρωσικής Βικιπαίδειας, η οποία διανέμεται υπό την GNU FDL και την CC-BY-SA 3.0. (ιστορικό/συντάκτες).
HCl     
LiCl BeCl2 BCl3 CCl4 NCl3 ClO ClO2 ClO3 Cl2O ClF ClF3 ClF5     
NaCl MgCl2 AlCl3 SiCl4 PCl3 PCl5 SCl2 SCl4 Cl2     
KCl CaCl2 ScCl3 TiCl2 TiCl3 TiCl4 VCl2 VCl3 VCl4 CrCl2 CrCl3 CrCl4 MnCl2 MnCl3 MnCl4 FeCl2 FeCl3 CoCl2 CoCl3 NiCl2 CuCl CuCl2 ZnCl2 GaCl3 GeCl2 GeCl4 AsCl3 AsCl5 SeCl4 BrCl     
RbCl SrCl2 YCl3 ZrCl3 ZrCl4 NbCl4 NbCl5 MoCl2 MoCl3 MoCl4 MoCl5 TcCl4 RuCl3 RhCl3 PdCl2 AgCl CdCl2 InCl InCl2 InCl3 SnCl2 SnCl4 SbCl3 SbCl5 TeCl4 ICl ICl3 XeCl XeCl2
CsCl BaCl2 LaCl3 HfH4 TaCl5 WCl2 WCl3 WCl4 WCl5 WCl6 ReCl4 ReCl5 ReCl6 OsCl4 IrCl2 IrCl3 IrCl4 PtCl2 PtCl4 AuCl HgCl2 TlCl PbCl2 PbCl4 BiCl3 PoCl2 PoCl4     
RaCl2          
CeCl3 PrCl3 NdCl3 PmCl3 SmCl2 SmCl3 EuCl3 GdCl3 TbCl3 DyCl3 HoCl3 ErCl3 TmCl3 YbCl2 YbCl3 LuCl3
ThCl4 PaCl5 UCl3 UCl4 UCl5 UCl6 PuCl3 AmCl3