الخواص
المظهر: مسحوق بلوري بنفسجي.
الوزن الجزيئي: 157.30 جم/مول (لامائي).
نقطة الانصهار: يتحلل عند التسخين.
الذوبانية: قابل للذوبان في الماء (مع التحلل المائي)، قابل للذوبان في الإيثانول.
التركيب الإلكتروني: الفاناديوم في حالة الأكسدة +3 له تركيب إلكتروني d2، مما يجعله بارامغناطيسيًا.
التحضير
يمكن تحضير كلوريد الفاناديوم الثلاثي بعدة طرق:
- كلورة الفاناديوم: التفاعل المباشر لمعدن الفاناديوم مع الكلور الغازي عند درجات حرارة مرتفعة:
2 V + 3 Cl2 → 2 VCl3
- اختزال كلوريد الفاناديوم الرباعي: يمكن اختزال VCl4 باستخدام مجموعة متنوعة من العوامل المختزلة، مثل الهيدروجين أو ثاني أكسيد الكبريت:
2 VCl4 + H2 → 2 VCl3 + 2 HCl
- التفاعل مع كلوريد الثيونيل: يمكن تحضيره بتفاعل خامس أكسيد الفاناديوم مع كلوريد الثيونيل:
V2O5 + 6 SOCl2 → 2 VCl3 + 3 SO2 + 3 SCl2
التفاعلات
كلوريد الفاناديوم الثلاثي هو حمض لويس قوي ويشكل العديد من المعقدات. بعض التفاعلات الهامة تشمل:
- التفاعل مع الماء: يتحلل VCl3 في الماء لتكوين أيونات الفاناديوم المائية وأيونات الكلوريد. طبيعة المحلول تعتمد على درجة الحموضة.
- التفاعل مع القواعد: يتفاعل مع القواعد لتكوين هيدروكسيدات الفاناديوم.
- التفاعل مع الليجندات: يشكل العديد من المعقدات مع الليجندات مثل الأمونيا والفوسفين.
الاستخدامات
يستخدم كلوريد الفاناديوم الثلاثي في عدد من التطبيقات، بما في ذلك:
- محفز: يستخدم كمحفز في بعض التفاعلات العضوية، مثل بلمرة الأوليفينات.
- بادئ: يستخدم كمادة بادئة في بعض العمليات الصناعية.
- تحضير مركبات الفاناديوم الأخرى: يستخدم كمادة بادئة في تحضير مركبات الفاناديوم الأخرى.
- طلاء الزجاج: يمكن استخدامه لطلاء الزجاج بمادة موصلة.
السلامة
كلوريد الفاناديوم الثلاثي مادة أكالة ومهيجة. يجب تجنب ملامسة الجلد والعينين والجهاز التنفسي. يجب ارتداء معدات الحماية المناسبة عند التعامل مع هذه المادة. في حالة الابتلاع، يجب طلب العناية الطبية الفورية.
التعرض: التعرض لكلوريد الفاناديوم الثلاثي يمكن أن يسبب تهيجًا شديدًا للجلد والعينين والجهاز التنفسي. يمكن أن يؤدي التعرض المطول أو المتكرر إلى آثار صحية أكثر خطورة.
التخزين: يجب تخزين كلوريد الفاناديوم الثلاثي في حاوية محكمة الإغلاق في مكان بارد وجاف وجيد التهوية. يجب إبقاؤه بعيدًا عن المواد غير المتوافقة، مثل المؤكسدات القوية.
التخلص: يجب التخلص من كلوريد الفاناديوم الثلاثي وفقًا للوائح المحلية والوطنية. لا ينبغي سكبه في البالوعات أو المجاري المائية.
مركبات الفاناديوم الأخرى
الفاناديوم يشكل عددًا من المركبات الأخرى ذات الأهمية، بما في ذلك:
- خامس أكسيد الفاناديوم (V2O5): يستخدم كمحفز في إنتاج حمض الكبريتيك وكعامل مؤكسد.
- كلوريد الفاناديوم الرباعي (VCl4): يستخدم كمادة بادئة في تحضير مركبات الفاناديوم الأخرى وكمحفز.
- كبريتيد الفاناديوم (VS2): يستخدم كمادة تشحيم صلبة.
تأثير الفاناديوم على البيئة
يمكن أن يكون للفاناديوم تأثيرات ضارة على البيئة إذا تم إطلاقه بكميات كبيرة. يمكن أن يلوث التربة والمياه، ويمكن أن يتراكم في النباتات والحيوانات. يمكن أن يؤدي التعرض للفاناديوم إلى مشاكل صحية في البشر والحيوانات.
الفاناديوم في علم الأحياء
الفاناديوم هو عنصر أساسي لبعض الكائنات الحية، بما في ذلك بعض أنواع الطحالب والبكتيريا. يلعب دورًا في عدد من العمليات البيولوجية، مثل تثبيت النيتروجين. ومع ذلك، يمكن أن يكون الفاناديوم سامًا أيضًا بتركيزات عالية.
كيمياء المعقدات
يشكل كلوريد الفاناديوم الثلاثي عددًا كبيرًا من المعقدات التناسقية. نظرًا لأن أيونات الفاناديوم (III) صلبة نسبيًا، فإن المعقدات غالبًا ما تكون متعددة النواة. على سبيل المثال، تتفاعل VCl3 مع كلوريد البوتاسيوم لإنتاج K2VCl5، وهو مركب ثنائي الفلز حيث يكون للفاناديوم مركزين معدنيين.
أحد المعقدات المهمة هو VCl3(THF)3، وهو معقد أوليغومري يستخدم كبادئ لبعض تفاعلات الاقتران العضوي. يتم تحضير هذا المعقد عن طريق إذابة VCl3 اللامائي في رباعي هيدرو الفوران. وبالمثل، يشكل VCl3 معقدات مع العديد من الأمينات مثل: VCl3(NH3)3 and VCl3(pyridine)3.
تحليل كلوريد الفاناديوم الثلاثي
يمكن تحديد كمية كلوريد الفاناديوم الثلاثي في عينة باستخدام مجموعة متنوعة من التقنيات التحليلية، بما في ذلك:
- المعايرة: يمكن معايرة كلوريد الفاناديوم الثلاثي باستخدام عامل مؤكسد قياسي، مثل برمنجنات البوتاسيوم.
- التحليل الوزني: يمكن ترسيب الفاناديوم كمركب غير قابل للذوبان، مثل خامس أكسيد الفاناديوم، ثم وزن الراسب.
- التحليل الطيفي: يمكن تحديد كمية الفاناديوم باستخدام التحليل الطيفي للامتصاص الذري أو التحليل الطيفي للانبعاث الذري.
تطبيقات أخرى
بالإضافة إلى الاستخدامات المذكورة سابقًا، يمكن استخدام كلوريد الفاناديوم الثلاثي في عدد من التطبيقات الأخرى، بما في ذلك:
- إنتاج السبائك: يمكن إضافته إلى السبائك لتحسين قوتها ومقاومتها للتآكل.
- إنتاج السيراميك: يمكن إضافته إلى السيراميك لتحسين خواصه.
- عامل تجفيف: يستخدم في بعض الحالات كمجفف للمواد العضوية.
خاتمة
كلوريد الفاناديوم الثلاثي (VCl3) هو مركب غير عضوي مهم له العديد من الاستخدامات في الصناعة والبحث العلمي. يتميز بخصائصه الكيميائية الفريدة وقدرته على تكوين معقدات مع مجموعة متنوعة من الليجندات. على الرغم من فوائده، يجب التعامل معه بحذر بسبب طبيعته الأكالة والمهيجة.