Watervrij chroom(III)chloride

Alleen uitgevoerde en volledig uitgewerkte experimenten mogen hier geplaatst worden. Voor de discussies over de betreffende experimenten, zie "Discussies over experimenten".
Forum rules
Voordat je een experiment plaatst, lees dan de regels voor dit forum.
Post Reply
Jor
Zwavel
Posts: 562
Joined: 13 Jan 2009, 00:20
Chemistry interests: --------------
Contact:

Watervrij chroom(III)chloride

Post by Jor » 19 Sep 2009, 01:53

Watervrij chroom(III)chloride is een paarse stof, welke een veelgebruikte stof is voor het maken van chroom-complexen.
De stof is vrij lastig te maken. De volgende methoden werken:

1-Metallisch chroom laten reageren met chloorgas. Deze reactie vereist hele hoge temperaturen.
2-Aan Chroom(III)chloride hexahydraat thionylchloride toevoegen en gedurende zeker 24 uur refluxen.
3-CCl4 damp leiden over actief chroom(III)oxide, verkregen door ontleding van chroom(III)chlordie hexahydraat.
4-S2Cl2 damp leiden over actief chroom(III)oxide, verkregen door ontleding van chroom(III)chlordie hexahydraat.

Aan alle methoden hangen nadelen. Methode 1 vereist zeer hoge temperaturen. Methode 2 vereist thionylchloride, een stof die erg moeilijk te krijgen is voor hobbyisten. Bij methode 3 komt uiterst giftig fosgeen vrij. Methode 4 vereist een stinkende giftige stof, welke gemaakt moet worden. Hij kan niet gekocht worden (CWC-lijst 3).
Methode 1 viel voor mij af, omdat de temperatuur, vereist voor de reactie heel erg hoog is, en bovendien heb ik niet het vereiste glaswerk. Methode 2 valt af, omdat ik geen thionylchloride kan kopen. In dit experiment wordt een kleine hoeveelheid watervrij chroom(III)chloride gemaakt via methode 3. Daarbij is de opbrengst niet belangrijk en draait het alleen om de uitdaging om deze interessante stof te maken.

Benodigde chemicalien:

-Chroom(III)chloride hexahydraat. (dit is makkelijk te maken door chroom op te lossen in geconcentreerd zoutzuur en deze oplossing verdampen)
-Tetrachloorkoolstof

Veiligheid:

WAARSCHUWING! In dit experiment komt fosgeen (COCl2) vrij. Dit is een uiterst giftig gas! Alhoewel er maar een relatief kleine hoeveelheid vrij komt, is dit toch een serieus risico! In ratten is de LD50/1hr IHL 5ppm! Dit is pakweg 30 keer giftiger dan chloor, en zeker 10 keer zo giftig als waterstofcyanide. Het gas heeft geen goede waarschuwingseigenschappen. NOOIT binnen doen! Dit experiment MOET in een zuurkast, of buiten met goede wind in de rug. Het is ook slim om een natte theedoek of mondkapje om te doen, welke vochtig is gemaakt met ethanol. Dit reageert met fosgeen tot dimethylcarbonaat.

Tetrachloorkoolstof is giftig. Voorkom inademing van de dampen en huidcontact. Buiten of in zuurkast gebruiken. Tetrachloorkoolstof is mogelijk carcinogeen. Werk nooit met tetrachloorkoolstof als je alcohol hebt gedronken, dit versterkt de toxische werking van tetra sterk.

Naast fosgeen komt er ook ongereageerde CCl4-damp vrij, en ook HCl. Maar deze vallen qua giftigheid in het niet bij fosgeen.

Millieu:
Tetrachloorkoolstof is slecht voor het millieu omdat het de ozonlaag aantast. Chroom(III)-zouten zijn redelijk onschuldig voor het millieu.

Experimenteel:

Neem een DURAN reageerbuis en maak met behulp van een propaanbrander en twee klemmen en kleine kromming in de reageerbuis, ongeveer 2-3cm boven de bodem.
Ik heb een reageerbuis gebruikt met 2 krommingen, oorspronkelijk bedoelde om de witte fosfor synthese in uit te voeren. Dit blijkt toch wat onhandig, omdat het moeilijk is om met een spatel bij het chroomchloride te komen.
Doe een kleine hoeveelheid tetrachloorkoolstof in de reageerbuis, en klem de reageerbuis zo vast dat het bovenste deel horizontaal hangt. Leg in het horizontale gedeelte fijn-gepoederd chroom(III)chloride hexahydraat. Ik had mijn relatief grote kristallen niet fijngestampt, wat achteraf niet zo slim was.
Doe daarna nog losjes een propje watten (of beter glaswol) in de opening van de reageerbuis.

De setup:
Image

Verwarm nu zachtjes de tetrachloorkoolstof zodat het net even kookt. Op deze manier krijg je al vaal CCl4 damp in de reageerbuis. Verhit nu het gedeelte waar het chroomchloride zich bevindt sterk (razende propaanvlam, hoeft niet volle kracht). De massa zal vloeibaar worden en het kristalwater kookt weg. Heel snel daarna zet het reactiemengsel flink uit. Op dit punt komt er fosgeen vrij, maar ook veel HCl (je ziet heel veel nevel uit de mond van de reageerbuis komen). Blijf verhitten, en zorg dat de aanvoer van CCl4 damp doorgaat, door af en toe het CCl4 kort te koken. Doe dit totdat alle tetra verdampt is. Als je dit verdampen niet te snel doet, en je het gehydrateerde chroomchloride fijn maakt en over de gehele buis verdeeld, kan het zijn dat je product nu al 95+% zuiver is. Omdat ik de CCl4 te snel wegkookte, was mijn product nog redelijk onzuiver, al was er al flink wat paars CrCl3 gevormd.

Na alle CCl4 te hebben verdampt:
Image

Nog onzuiver product:
Image

Omdat ik een zuiverder product wilde heb ik dezelfde procedure nogmaals herhaald.

De hele procedure opnieuw:
Image

Hierna had ik een veel zuiverder product. Als je goed kijkt zijn er nog wel een paar hele kleine stukjes groen materiaal in te zien, maar ik weet vrij zeker dat dit product tenminste 95+% zuiver (waarschijnlijk rond de 98%).

Na de tweede keer ziet het er zo uit:
Image

Ik heb niet geprobeerd de procedure nog eens te herhalen. omdat ik het product al zuiver genoeg vond, en omdat ik niet te veel CCl4 wilde laten verdampen (schadelijk voor de ozonlaag).
Uiteindelijk wil ik nog meer van dit materiaal maken, en het dan zuiveren door te laten sublimeren en een atmosfeer van chloorgas.

Discussie

Als je CrCl3.6H2O sterk verwarmt, ontleedt het volgens de volgende reactievergelijking:

2 CrCl3.6H2O --heat-> Cr2O3 + 6 HCl + 9 H2O

Vervolgens reageert het chroomoxide met de tetradamp:

Cr2O3 + 3 CCl4 --> 2 CrCl3 + 3 COCl2

Een deel van het fosgeen hydrolyseert:

COCl2 + H2O --> CO2 + 2 HCl


Zuiveren van het ruwe product kan door sterk verhitten (ca 700C) in een atmosfeer van chloor (anders ontleedt het gedeeltelijk tot CrCl2 en chloor). Het sublimeert dan.

Post Reply

Who is online

Users browsing this forum: No registered users and 2 guests