Vismutti(III)kloridi (BiCl3) — määritelmä, ominaisuudet ja käyttö

Vismutti(III)kloridi, joka tunnetaan myös nimellä vismuttitrikloridi, on kemiallinen yhdiste. Sen kemiallinen kaava on BiCl₃ . Siinä on vismutti- ja kloridi-ioneja. Vismutin hapetusaste on +3.

Perusominaisuudet

Vismutti(III)kloridi on yleensä valkoista tai vaaleankeltaista kiteistä ainetta, joka on hygroskooppinen ja herkästi vesiliukoinen hydrolysoituen. Sen moolimassa on noin 315,33 g·mol^-1. BiCl₃ toimii voimakkaana Lewis-happona ja muodostaa helposti kompleksiyhdisteitä kloridi-ionien sekä muiden ligandinien kanssa.

• Kemiallinen kaava: BiCl₃
• Moolimassa: noin 315,33 g·mol^-1
• Ulkonäkö: valkoinen–vaaleankeltainen kiteinen aine
• Haju: ei merkittävää itseensä liittyvää hajua, mutta vesihydrolyysissä syntyvä HCl on pistävän hajuinen
• Luonne: hygroskooppinen, hydrolysoituva, Lewis-happo

Rakenne ja kemialliset reaktiot

Vetyä sisältämättömissä olosuhteissa BiCl₃ käyttäytyy kovalenttisesti. Yksittäinen Bi(III)-keskus voi olla kolmi- tai kuusikoordinoitunut olosuhteista riippuen; kaasuvaiheessa ja molekyylitasolla geometria voi olla kolmiokartiomainen (trigonaalinen pyramidinen) johtuen vismutin vapaan elektroniparin vaikutuksesta, kun taas kiinteässä muodossa esiintyy usein monimutkaisia bromi- tai kloridisiltaisia rakenteita.

Tärkein reaktiotyyppi vedessä on hydrolyysi, jonka seurauksena syntyy usein bismuttioksikloridia:

BiCl₃ + H₂O → BiOCl (s) + 2 HCl

Lisäksi BiCl₃ muodostaa kloridi-ionin läsnäollessa kloro-komplekseja ja reagoi emästen kanssa muodostaen bismuttihydroksideja tai oksideja. Reduktion vaikutuksesta Bi(III) voidaan pelkistää metalliseksi vismutiksi.

Valmistus

Vismutti(III)kloridia voidaan valmistaa teollisesti tai laboratoriotasoilla esimerkiksi seuraavilla tavoilla:

• suora klooritus: puhdasta vismutti-metallia saatetaan reagoimaan kloorikaasun kanssa (valvotuissa olosuhteissa);
• oksidireaktiot: vismuttioksidi (Bi₂O₃) voidaan muuttaa kloridiksi reagoimalla suolahapon (HCl) tai muuntavien kloridointiaineiden kanssa;
• muut reaktiot ja kompleksien hajotus voivat myös tuottaa BiCl₃ väli- tai lopputuotteena.

Käyttö

Vismutti(III)kloridia käytetään useilla aloilla pääasiassa lähtöaineena muihin vismuttiyhdisteisiin ja katalyyttina orgaanisessa synteesiissä. Tyypillisiä käyttötarkoituksia ovat:

• lähtöaine bismuttioksikloridin ja muiden vismuttiyhdisteiden valmistuksessa (esim. pigmentit, kosmetiikka);
• Lewis- happokatalyytti orgaanisessa kemiassa (esim. tiettyjen kondensaatio- ja substituutioreaktioiden katalysointi);
• kemialliset tutkimukset ja materiaalikemia (esim. tutkimusaineet ja esiasteet uusille vismutti-pohjaisille materiaaleille).

Käsittely, turvallisuus ja ympäristö

Vaikka vismuttiyhdisteet koetaan usein vähemmän myrkyllisiksi kuin monet muut raskasmetallit, BiCl₃ on ärsyttävä ja haitallinen aine, erityisesti koska se hydrolysoituessaan tuottaa väkeää suolahappoa (HCl). Käsittelyohjeita:

• käytä asianmukaisia suojavarusteita (suojalasit, käsineet, suojatakki) ja työskentele hyvin ilmastoidussa tilassa tai uunissa;
• vältä pölyn hengittämistä ja ihokosketusta; aine voi ärsyttää ihoa, silmiä ja hengitysteitä;
• vuodoissa tai jätteenkäsittelyssä noudata paikallisia määräyksiä; neutralisoi tarvittaessa vesihydrolyysin tuottama HCl ja kerää jätteet sopiviin, selkeästi merkittyihin astioihin.

Varastointi

Säilytä BiCl₃ kuivassa, hyvin suljetussa astiassa viileässä paikassa ja mieluiten inertissä ilmapiirissä (esim. typellä tai argonilla täytetyssä astiassa) kosteuden ja ilman hapettumisen estämiseksi. Pidä erillään helposti hapettuvista aineista ja emäksisistä aineista.

Yhteenveto

Vismutti(III)kloridi (BiCl₃) on tärkeä vismutin +3- hapetusasteen yhdiste, jota käytetään lähtöaineena muiden vismuttiyhdisteiden valmistuksessa ja Lewis-happokatalyyttina orgaanisissa reaktioissa. Se on hygroskooppinen ja vesiliukoisuutensa takia herkästi hydrolysoituva aine, joten sen käsittelyssä tulee noudattaa varovaisuutta ja asianmukaisia turvallisuusohjeita.

Hae kirjaimella