Χλωριούχο βισμούθιο

Χλωριούχο βισμούθιο
Γενικά
Όνομα IUPAC	Χλωριούχο βισμούθιο
Άλλες ονομασίες	τριχλωριούχο βισμούθιο, τριχλωροβισμούθιο
Χημικά αναγνωριστικά
Χημικός τύπος	BiCl3
Μοριακή μάζα	315,34 amu
Αριθμός CAS	7787-60-2
SMILES	Cl[Bi](Cl)Cl
InChI	1/Bi.3ClH/h;3*1H/q+3;;;/p-3
Αριθμός RTECS	EB2690000
ChemSpider ID	22993
Δομή
Κρυσταλλική δομή στερεού	ορθορομβικό
Φυσικές ιδιότητες
Σημείο τήξης	227 °C
Σημείο βρασμού	447 °C
Πυκνότητα	4,75 gr/cm^3
Διαλυτότητα στο νερό	Διασπάται σε οξυχλωριούχο βισμούθιο (BiOCl)
Διαλυτότητα σε άλλους διαλύτες	διαλυτό στη μεθανόλη, τον διαιθυλαιθέρα και την ακετόνη
Εμφάνιση	λευκό ή υποκίτρινο κρυσταλλικό στερεό
Χημικές ιδιότητες
Εκτός αν σημειώνεται διαφορετικά, τα δεδομένα αφορούν υλικά υπό κανονικές συνθήκες περιβάλλοντος (25°C, 100 kPa).

Το χλωριούχο βισμούθιο (γνωστό και ως «βούτυρο του βισμουθίου») είναι ανόργανη χημική ένωση, άλας του βισμουθίου με χημικό τύπο BiCl₃. Αποτελεί συνηθισμένη πηγή του ιόντος Bi³⁺. Στον κρύσταλλό του, αλλά και ως αέριο, το μόριό του υιοθετεί μια πυραμιδική δομή, σε συμφωνία με τη θεωρία VSEPR.

Παρασκευή

Το χλωριούχο βισμούθιο μπορεί να παρασκευασθεί με απευθείας σύνθεση, περνώντας αέριο χλώριο πάνω από βισμούθιο:

2 Bi + 3 Cl₂ → 2 BiCl₃

Επίσης, διαλύοντας βισμούθιο σε «βασιλικό νερό», εξατμίζοντας το διάλυμα για να πάρουμε BiCl₃·2H₂O, το οποίο μπορεί να αποσταχθεί για να σχηματίσει το άνυδρο BiCl₃.^[1]

Μπορεί επίσης να παρασκευασθεί προσθέτοντας υδροχλωρικό οξύ σε τριοξείδιο του βισμουθίου και εξατμίζοντας το διάλυμα:

Bi₂O₃ + 6 HCl → 2 BiCl₃ + 3 H₂O

Δομή

Στην αέρια φάση το μόριο του BiCl₃ έχει σχήμα πυραμίδας με γωνία Cl-Bi-Cl ίση με 97,5 μοίρες και μήκος δεσμού 242 pm.^[2] Στη στερεά κατάσταση το κάθε άτομο Bi έχει τρεις εγγύτατους γείτονες σε απόσταση 250 pm, δύο σε 324 pm και τρία σε μέση απόσταση 336 pm^[3] Αυτή η δομή είναι παρόμοια με εκείνη του AsCl₃, του AsBr₃, του SbCl₃ και του SbBr₃.

Χημικές ιδιότητες

Το χλωριούχο βισμούθιο υδρολύεται εύκολα σε οξυχλωριούχο βισμούθιο (BiOCl)^[4]:

Bi³⁺ + Cl⁻ + H₂O → BiOCl (s) + 2 H⁺

Αυτή η αντίδραση μπορεί να αναστραφεί προσθέτοντας ένα οξύ, όπως το υδροχλωρικό.^[5]

Η αντίδραση του στερεού BiCl₃ με υδρατμούς σε θερμοκρασίες κάτω των 50 °C παράγει μονοένυδρο χλωριούχο βισμούθιο, BiCl₃.H₂O.^[6]

Το χλωριούχο βισμούθιο είναι οξειδωτικός παράγοντας, αναγόμενος εύκολα σε μεταλλικό βισμούθιο από αναγωγικούς παράγοντες.

Οξύ κατά Lewis

Σε αντίθεση με την αναμενόμενη συμμόρφωση με τον χαρακτήρα από τον περιοδικό πίνακα, το BiCl₃ είναι οξύ κατά Lewis, σχηματίζοντας ποικιλία κρυσταλλικών μορφωμάτων, όπως το [BiCl₆]³⁻ , κάτι που παραβιάζει ισχυρά τον κανόνα συμπλήρωσης της στιβάδας σθένους. Επιπλέον, η οκταεδρική δομή αυτής της κρυσταλλικής μονάδας δεν ακολουθεί τις προβλέψεις της θεωρίας VSEPR, καθώς το μοναχικό ζεύγος στο βισμούθιο είναι απροσδόκητα στερεοχημικώς αδρανές. Το διανιονικό σύμπλεγμα [BiCl₅]²⁻ ωστόσο, υιοθετεί την αναμενόμενη δομή τετραγωνικής πυραμίδας.^[7]

Cs3[BiCl6]	Cs3[BiCl6]	[BiCl6]^3−

Οργανική κατάλυση

Το χλωριούχο βισμούθιο χρησιμεύει ως καταλύτης στην οργανική σύνθεση. Ειδικότερα, καταλύει την αντίδραση Michael και την αντίδραση Mukaiyama-αλδόλης. Η προσθήκη ιωδιούχων αλάτων άλλων μετάλλων αυξάνει την καταλυτική του δράση.^[8]

Ασφάλεια

Το χλωριούχο βισμούθιο είναι τοξικό. Προκαλεί ερεθισμό στο γαστρεντερικό και στο αναπνευστικό σύστημα. Η παρατεταμένη επαφή του με το δέρμα προκαλεί εγκαύματα.

Παραπομπές

1. Godfrey, S.M.· McAuliffe, C.A.· Mackie, A.G.· Pritchard, R.G. (1998). Nicholas C. Norman, επιμ. Chemistry of arsenic, antimony, and bismuth. Springer. σελ. 90. ISBN 0-7514-0389-X. 
2. Töke, Orsolya, & Magdolna Hargittai: «Molecular structure of bismuth trichloride from combined electron diffraction and vibrational spectroscopic study», Structural Chemistry 6.2 (1995), σσ. 127-130.
3. Wells A.F. (1984): Structural Inorganic Chemistry, 5η έκδ., σσ. 879-884, Oxford Science Publications, ISBN 0-19-855370-6
4. Joel Henry Hildebrand (2008). Principles of Chemistry. BiblioBazaar, LLC. σελ. 191. ISBN 0-559-31877-4. 
5. Frank Welcher (2008). Chemical Solutions. READ BOOKS. σελ. 48. ISBN 1-4437-2907-8. 
6. Wosylus, Aron; Hoffmann, Stefan; Schmidt, Marcus; Ruck, Michael (2010). «In-situ Study of the Solid-Gas Reaction of BiCl3 to BiOCl via the Intermediate Hydrate BiCl3·H2O». European Journal of Inorganic Chemistry 2010 (10): 1469–1471. doi:10.1002/ejic.201000032. ISSN 1434-1948. 
7. Holleman, A.F. και Wiberg, E.: Inorganic Chemistry, Academic Press, San Diego 2001, ISBN 0-12-352651-5.
8. Hitomi Suzuki· Yoshihiro Matano (2001). Organobismuth chemistry. Elsevier. σελίδες 403–404. ISBN 0-444-20528-4.