Cloruro di niobio(V)

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Cloruro di niobio(V)
Schema della struttura dimera del cloruro di niobio(V)
Campione di cloruro di niobio(V)
Nomi alternativi
pentacloruro di niobio
Caratteristiche generali
Formula bruta o molecolare NbCl5
Massa molecolare (u) 270,17
Aspetto solido giallo deliquescente
Numero CAS [10026-12-7]
Numero EINECS 233-059-8
PubChem 24818
Proprietà chimico-fisiche
Densità (g/cm3, in c.s.) 2,74
Solubilità in acqua si decompone
Temperatura di fusione 205 °C (478 K)
Temperatura di ebollizione 254 °C (527 K)
Proprietà termochimiche
ΔfH0 (kJ·mol−1) −797
S0m(J·K−1mol−1) 214
Proprietà tossicologiche
LD50 (mg/kg) 1400 ratto orale
Indicazioni di sicurezza
Simboli di rischio chimico
corrosivo irritante
Frasi H 302, 314
Consigli P 260, 301+330+331, 303+361+353, 305+351+338, 405, 501

Il cloruro di niobio(V) o pentacloruro di niobio è il composto inorganico di formula NbCl5. In condizioni normali è un solido cristallino giallo deliquescente, che idrolizza rapidamente a contatto con l'acqua. In questo composto il niobio è nello stato di ossidazione +5. Viene usato come precursore di altri composti di niobio.

Struttura[modifica | modifica wikitesto]

Modello a sfere e bastoncini del cloruro di niobio(V) solido

Allo stato solido la struttura è costituita da dimeri con ponti a cloro. Sono noti vari polimorfi.[1] Nella struttura cristallina del polimorfo α ogni centro di niobio è esacoordinato, con una geometria ottaedrica significativamente distorta. Sul piano equatoriale le distanze di legame niobio-cloro terminali sono di 225 pm, mentre quelle a ponte sono di 256 pm. Le distanze assiali niobio-cloro sono 229,2 pm, e gli assi sono inclinati all'indentro formando un angolo di 83,7° rispetto al piano equatoriale della molecola. L'angolo Nb–Cl–Nb del ponte è di 101,3°. La distanza Nb–Nb è 398,8 pm, troppo lunga perché sia possibile una qualche interazione tra i due metalli.[2] NbBr5, TaCl5 e TaBr5 sono isostrutturali con NbCl5; NbI5 e TaI5 hanno invece strutture differenti.

Allo stato gassoso NbCl5 è monomerico, con struttura di bipiramide trigonale e simmetria molecolare D3h.[3]

Sintesi[modifica | modifica wikitesto]

Aspetto del cloruro di niobio(V) liquido e vapore

Industrialmente NbCl5 si ottiene per clorurazione diretta a 500-600 °C del niobio metallico o di leghe ferro/niobio (che possono contenere anche tantalio e altri metalli). NbCl5 viene isolato e purificato per distillazione.[4]

In laboratorio NbCl5 si prepara spesso dall'ossido Nb2O5; il problema principale è la reazione incompleta con formazione di ossialogenuri come NbOCl3. La conversione si può effettuare con cloruro di tionile.[5] NbCl5 si può preparare anche per clorurazione di Nb2O5 in presenza di carbone a 300 °C, ma anche in questo caso i prodotti possono contenere NbOCl3. Sono possibili anche altre procedure.[6] Alla fine NbCl5 si può purificare per sublimazione.[1]

Reattività[modifica | modifica wikitesto]

NbCl5 è un composto stabile, ma igroscopico e deliquescente. È un acido di Lewis forte, ma meno del corrispondente fluoruro NbF5. In acqua idrolizza rapidamente formando l'ossido idrato e acido cloridrico. Si scioglie in solventi organici non coordinanti come etere e CCl4 mantenendo la struttura dimera. In solventi coordinanti forma addotti tipo NbCl5L e NbCl5L2. Con cloruri dei metalli alcalini (MCl) reagisce formando M+NbCl6.[1][3]

Usi[modifica | modifica wikitesto]

NbCl5 è il precursore più usato per la sintesi di altri composti di niobio, tra i quali gli alcossidi, che trovano un utilizzo di nicchia nei processi sol-gel. In chimica organica è un acido di Lewis di uso specialistico, utile per attivare gli alcheni nella reazione carbonile-ene e nella reazione di Diels-Alder.

Indicazioni di sicurezza[modifica | modifica wikitesto]

NbCl5 è disponibile in commercio. Il composto è nocivo se ingerito, inalato o per contatto con la pelle. Per contatto provoca gravi ustioni cutanee e gravi lesioni agli occhi. Non ci sono dati che indichino proprietà cancerogene. Viene considerato poco pericoloso per le acque e l'ambiente.[7]

Note[modifica | modifica wikitesto]

  1. ^ a b c Cotton et al. 1999, p. 899
  2. ^ Cotton et al. 1991
  3. ^ a b Hubert-Pfalzgraf 2006
  4. ^ Eckert 2002
  5. ^ Brown 1957
  6. ^ Brauer 1965, p. 1302
  7. ^ Alfa Aesar, scheda di dati di sicurezza di NbCl5.

Bibliografia[modifica | modifica wikitesto]

  • (EN) G. Brauer (a cura di), Handbook of Preparative Inorganic Chemistry, vol. 2, New York, Academic Press, 1965.
  • D. Brown, Niobium(V) Chloride and Hexachloroniobates(V) in Inorg. Synth., vol. 9, 1957, pp. 88–92, DOI:10.1002/9780470132401.ch24.
  • F. A. Cotton, P. A. Kibala, M. Matusz and R. B. W. Sandor, Structure of the second polymorph of niobium pentachloride in Acta Cryst., C47, 1991, pp. 2435-2437, DOI:10.1107/S0108270191000239.
  • (EN) F. A. Cotton, G. Wilkinson, C. A. Murillo e M. Bochmann, Advanced Inorganic Chemistry, 6ª ed., Wiley-Interscience, 1999, ISBN 978-0-471-19957-1.
  • (EN) J. Eckert, Niobium and Niobium Compounds in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Wiley-VCH, 2002, DOI:10.1002/14356007.a17_251.
  • (EN) L. G. Hubert-Pfalzgraf, Niobium & Tantalum: Inorganic & Coordination Chemistry in Encyclopedia of Inorganic Chemistry, 2ª ed., John Wiley & Sons, 2006, DOI:10.1002/0470862106.ia153, ISBN 978-0-470-86210-0.
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