Хлорид ниобия(V)

Хлорид ниобия(V) (пентахлорид ниобия) — это бинарное неорганическое химическое твердое кристаллическое вещество чаще всего желтого цвета. Является солью соляной кислоты и ниобия. Химическая формула NbCl₅.

Хлорид ниобия​(V)​
Изображение димера хлорида ниобия(V)
Общие
Систематическое наименование	Хлорид ниобия​(V)​, пентахлорид ниобия
Хим. формула	NbCl5
Физические свойства
Состояние	Желтые игольчатые кристаллы
Молярная масса	270.17 г/моль
Плотность	2,75 г/см³
Энергия ионизации	10,97 эВ
Термические свойства
Температура
• плавления	204.7 °C
• кипения	254 °C
• вспышки	негорюч °C
Энтальпия
• образования	-797.47 кДж/моль
Химические свойства
Растворимость
• в воде	разлагается
• в остальных веществах	растворим в спирте, HCl, хлороформе, CCl4, тетрахлорметане, сероуглероде, серной кислоте, эфире, уксусной кислоте
Структура
Кристаллическая структура	Тригональная бипирамидальная
Классификация
Рег. номер CAS	10026-12-7
PubChem	24818
Рег. номер EINECS	233-059-8
SMILES	Cl[Nb](Cl)(Cl)(Cl)Cl
InChI	InChI=1S/5ClH.Nb/h5*1H;/q;;;;;+5/p-5 YHBDIEWMOMLKOO-UHFFFAOYSA-I
RTECS	QU0350000
ChemSpider	23203 и 8374796
Безопасность
Пиктограммы ECB
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.
Медиафайлы на Викискладе

Структура и свойства

Хлорид ниобия(V) гигроскопичен, легко гидролизуется.

В твердом состоянии пентахлорид ниобия является димером с «мостиковыми» атомами хлора (см. изображение), то есть реальная молекула имеет формулу Nb₂Cl₁₀. Каждый ниобий окружен шестью ионами хлора, но октаэдрическая координация существенно искажена (см. структурное изображение).

Длины экваториальных связей Nb—Cl равны 0,225 нм (терминальная) и 0,256 нм (мостиковая), соответственно. Длина внеплоскостной связи ниобий—хлор равна 0,2292 нм и она образует с экваториальной плоскостью молекулы угол в 83,7°. «Мостиковый» угол Nb—Cl—Nb равен 101,3°. Два атома хлора выступают в качестве «мостикового» лиганда. Расстояние между атомами Nb равно 0,3988 нм, что указывает на отсутствие взаимодействия между металлическими центрами.NbBr₅, TaCl₅ и TaBr₅ изоструктурны по отношению к пентахлориду ниобия, но NbI₅ и TaI₅ имеют разные структуры.

Получение

Ниобия пентахлорид получается прямым хлорированием металлического ниобия при температуре от 300 до 350 °C:

${\mathsf {2Nb+5Cl_{2}\rightarrow 2NbCl_{5}}}$

Также получают нагреванием смеси Nb₂O₅ с углем в токе хлора:

${\mathsf {Nb_{2}O_{5}+5C+5Cl_{2}\rightarrow 2NbCl_{5}+5CO}}$

Может быть получен путём хлорирования пентаоксида ниобия в присутствии углерода при 300 °C. Полученные вещества содержат небольшое количество трихлороксида ниобия (NbOCl₃).

Пентахлорид ниобия может быть очищен от примесей, оставшихся после реакций с помощью сублимации. Может быть получен хлорированием ниобия, ферросплавов ниобия, а также танталит-колумбитового сырья.

Использование

Активация алкенов в карбонил-еновой реакции

Соединение используется в органической химии как кислота Льюиса в активизации алкенов для карбонильных реакций и реакции Дильса-Альдера. Ниобия хлорид может генерировать n-ацилиминиевые соединения из определенных пирролидинов, которые являются субстратами для нуклеофилов, таких, например, как аллилтриметилсилан, индол, или силиловый эфир енола из бензофенона.

Пентахлорид ниобия используется в качестве исходного материала в химическом производстве для получения чистого ниобия.