كلوريد الكروم الثلاثي – CrCl3

في الكيمياء إن مركب كلوريد الكروم الثلاثي والذي يعد أحد المركبات غير العضوية يمتلك الصيغة الكيميائية التالية: (CrCl3)، ويمتلك وزن جزيئي أو كتلة مولية مقدارها 158.35 غرام لكل مول، علما أنه يشكل أيضًا العديد من أيزومرات سداسي هيدرات، وأكثرها شيوعًا هو الأيزومرات العابرة ذات اللون الأخضر الداكن لثنائي هيدرات التالي (trans-[CrCl2 (H2O) 4Cl] • 2H2O [10064- 12-5]).

كلوريد الكروم الثلاثي

• كلوريد الكروم الثلاثي هو عبارة عن مادة صلبة بنفسجية اللون، وعلى الرغم من أنه عبارة عن مركب أيوني إلا أن بنية الحالة الصلبة خاملة حركيًا بحيث يكون مركب (CrCl3) اللامائي مترددًا بشكل مدهش في الذوبان في الماء، ومع ذلك في ظل وجود أثر لعامل اختزال قادر على اختزال أيون الـ (+Cr3) إلى الأيون (+Cr2).

• علما أنه يذوب هذا المركب بسرعة من أجل تشكيل معقدات قابلة للذوبان تحتوي على أيونات الكروم (+Cr3) الرطبة، علما أن الشكل التجاري الشائع للهيدرات هو عبارة عن المركب الأخضر الداكن [CrCl2 (H2O) 4] Cl.2H2O]، ولكن هناك شكلين آخرين معروفين أي الأخضر الباهت [CrCl (H2O) 5] Cl2.H2O] والبنفسجي [Cr (H2O) 6 Cl3].

• وهذا الخمول يعني أن كلوريد الكروم (III) يكون عمومًا بطيئًا في التفاعل دون وجود عامل الاختزال، وعندما يتفاعل فإنه يخضع لتفاعلات استبدال الترابط من أجل تشكيل مجمعات أخرى من الكروم (III)، يتفاعل مثل حمض لويس مكونًا معقدات كلورو مستقرة مثل (3-[CrCl6]).

• إن مركب ثلاثي كلوريد الكروم (3+) هو عبارة عن كلوريد الكروم مع كاتيون الكروم في حالة الأكسدة (+3) وله دور كحمض لويس ومسبب للحساسية، وكلوريد الكروم للحقن عبارة عن محلول معقم غير مولد للحمى مصمم للاستخدام كإضافة إلى محاليل التغذية الوريدية الكلية (TPN).

• يمتاز بإنه عبارة عن بلورات بنفسج محمر، على شكل لوحات سداسية، ويمتلك الكثافة 2.87 جم لكل سم مكعب، ويذوب عند 1152 درجة مئوية، كما ويتحلل عند 1300 درجة مئوية، وهو قليل الذوبان في الماء، كما ويتراوح لون سداسي الهيدرات من الأخضر الفاتح إلى البنفسجي، وكلها استرطابية، أما الكثافة 1.76 جم لكل سم مكعب، وقابلة للذوبان في الماء والإيثانول، وغير قابل للذوبان في الأثير، كما أن المحاليل المائية المخففة بنفسجية اللون.

الخواص الكيميائية لمركب كلوريد الكروم (III)

• إن مركب كلوريد الكروم (III) هو عبارة عن حمض لويس، مصنف على أنه “صلب” وفقًا لنظرية القاعدة الحمضية الناعمة، ومع ذلك فهو أيضًا مركب كلوريد الكروم خامل تمامًا للاستبدال لذا فهو في الواقع غير فعال تمامًا، كما ويمكن تفسير التفاعل المنخفض لأيون (+d3 ) (Cr3) باستخدام نظرية المجال البلوري.

• تتمثل إحدى طرق (CrCl3) حتى الاستبدال في المحلول في أن الاختزال حتى كمية ضئيلة إلى مركب كلوريد الكروم الثنائي (CrCl2)، على سبيل المثال يتم ذلك استخدام معدن الزنك في حامض الهيدروكلوريك، كما أنه يخضع مركب الكروم الثنائي لعملية الاستبدال بسرعة، ويمكنه تبادل الإلكترونات مع (CrCl3) عبر جسر كلوريد، مما يسمح لكل (CrCl3) بالتفاعل بسرعة.

• إن الشكل الأكثر شيوعًا من مركب كلوريد الكروم (III) المباع تجاريًا هو شكل سداسي هيدرات ذو اللون الأخضر الداكن ومثل الشكل اللامائي فهو أيضًا خامل جدًا تجاه الاستبدال، وإذا تم إجراء تفاعلات الاستبدال في وجود أثر لـ  الأيون الموجب (+Cr2)، فيمكن أن يخضع (CrCl3) للاستبدال بروابط مثل الماء (إعطاء البنفسج [ 3+(Cr (H2O)6)]) أو البيريدين كما في المعادلة التالية:

CrCl₃ + 3 C₅H₅N → [CrCl₃(C₅H₅N)₃]

• علما أنه عادة ما تكون هذه المجمعات ثماني السطوح.

• مع كلوريدات المعادن القلوية المنصهرة مثل مركب كلوريد البوتاسيوم يعطي (CrCl3) مجمعات ثماني السطوح من النوع (K3CrCl6)، وكذلك (K3Cr2Cl9) وهو أيضًا ثماني السطوح ولكن حيث يرتبط الكرومان عبر ثلاثة جسور كلوريد.

تحضير مركب كلوريد الكروم اللامائي (III)

• من الممكن أن يتم الحصول على كلوريد الكروم اللامائي (III) من خلال عمليات تسخين الملح المائي (CrCl3 • 6H2O) مع مركب (SOCl2) وتسامي المنتج في تيار من الكلور عند 600 درجة مئوية.

• من الممكن أن يتم تحضير مركب يمكن الحصول على الكلوريد اللامائي الأحمر البنفسجي، كلوريد الكروم اللامائي (III) من خلال معدن الكروم والكلور بشكل مباشر أو غير مباشر، وذلك باستعمال أكسيد الكروم (III) مع الكربون والكلور عند 800 درجة مئوية كما في المعادلة التالية:

Cr₂O₃ (s) + 3 C (s) + 3 Cl₂ (g) → 2 CrCl₃ (s) + 3 CO (g)

• من الممكن أيضًا أن يتم تحضيره من هيكساهيدرات وذلك من خلال عملية التسخين باستخدام كلوريد الثيونيل الذي يتفاعل مع ماء الإماهة، كما ويمكن أن يتم تصنيع الكلوريد المائي من خلال إذابة المعدن في حمض الهيدروكلوريك.

• من الممكن أن يتم تحضير سداسي هيدرات كلوريد الكروم (III) بمعالجة هيدروكسيد الكروم بحامض الهيدروكلوريك، كما في المعادلة التالية:

Cr(OH)3 + 3HCl + 3H2O → CrCl3•6H2O

• على الرغم من أن الكروم ثلاثي التكافؤ أقل سمية بكثير من سداسي التكافؤ، إلا أن أملاح الكروم تعتبر بشكل عام شديدة السمية، لذا فإنه يجب أن يتم تجنب ابتلاع واستنشاق الغبار، كما ويجب ارتداء قفازات ونظارات واقية.

استخدامات كلوريد الكروم (III)

• يستخدم مركب كلوريد الكروم (III) كمصدر للكروم للعديد من المركبات غير العضوية من الكروم، ومن الاستعمالات الهامة له في عمليات التخليق العضوي التحضير في الموقع لكلوريد الكروم (II) وهو عبارة عن كاشف شائع من أجل اختزال هاليدات الألكيل ولتخليق هاليدات ألكينيل.

• عادة ما يتم إجراء التفاعل باستخدام مولين من مركب (CrCl3) لكل مول من هيدريد ألومنيوم الليثيوم، وعلى الرغم من أنه إذا كانت الظروف الحمضية المائية مناسبة فقد يكون الزنك وحمض الهيدروكلوريك كافيين، ولقد تم أيضًا استخدام كلوريد الكروم (III) باعتباره حمض لويس في التفاعلات العضوية، على سبيل المثال من أجل تحفيز تفاعل نيتروسو ديلز-ألدر.

• يستخدم كلوريد الكروم (III) للطلاء بالكروم، كما النسيج اللاذع، وفي الدباغة كعامل مانع لتسرب المياه، وكمحفز لبلمرة الأوليفينات.

تفاعلات مركب كلوريد الكروم (III)

• يتحلل مركب كلوريد الكروم (III) عند درجات حرارة مرتفعة إلى كلوريد الكروم (II) والكلور:

2CrCl3 → 2CrCl2+ Cl2

• ينتج عن عملية التسخين بالكلور الزائد أبخرة من كلوريد الكروم (IV)، (CrCl4) رباعي كلوريد رباعي السطوح غير مستقر ويحدث فقط في طور البخار.

• عند تسخينه بالهيدروجين، فإنه يتم اختزاله إلى كلوريد الكروم (II) بتكوين كلوريد الهيدروجين:

2CrCl3 + H2 → 2CrCl2+ 2HCl

• يحتوي مركب كلوريد الكروم (III) على قابلية ذوبان منخفضة جدًا في الماء النقي، ومع ذلك، فإنه يذوب بسهولة في وجود أيون (+Cr2) يمكن لعوامل الاختزال مثل (SnCl2) “إذابة” (CrCl3) في الماء.