Synthese von Iodtrichlorid

[Heuteufel]

Synthese von Iodtrichlorid

Iodtrichlorid (ICl₃) [865-44-1]

In der nachfolgenden Synthese wird Iodtrichlorid, eine Interhalogenverbindung, durch Einwirken von Salzsäure auf eine Mischung von Kaliumchlorat und Iod hergestellt.

Synthesevorschrift:

12,5 g fein gepulvertes Kaliumchlorat werden in einem 100 ml Kolben mit 25 g fein gepulvertem Iod überschichtet. Anschließend wird die Mischung mit 12,5 ml Wasser versetzt und 47,5 ml konzentrierte Salzsäure werden innerhalb von 45 Minuten langsam hinzugegeben. Die Temperatur darf während der Zugabe nicht über 40 °C steigen. Nachdem alles Iod regiert hat, wird das Reaktionsgemisch im Eisbad gekühlt, und das auskristallisierende Iodtrichlorid wird über eine Glasfritte abgesaugt. Das noch verunreinigte Produkt wird aus Ethanol umkristallisiert und über Calciumchlorid im Vakuum getrocknet. Die Ausbeute beträgt 75 % (auf das Iod bezogen).

Durchführung:

Das Iod:

Iodtrichlorid 0.JPG (190.17 KB . 1024x683 - angeschaut 1208 Mal)
Die beiden Edukte (mit Wasser versetzt):

Iodtrichlorid 1.JPG (75.53 KB . 1024x683 - angeschaut 1184 Mal)
Gegen Anfang der Reaktion:

Iodtrichlorid 2.JPG (68.32 KB . 1024x683 - angeschaut 1127 Mal)
Beim Abkühlen kristallisiert das Iodtrichlorid in langen Nadeln aus:

Iodtrichlorid 3.JPG (76.35 KB . 1024x683 - angeschaut 1221 Mal)
Das leicht verunreinigte Produkt (noch feucht):

Iodtrichlorid 4.JPG (426.38 KB . 2048x1366 - angeschaut 1281 Mal)
Eigenschaften:

Iodtrichlorid bildet lange, gelbe Nadeln mit stechendem Geruch, kann aber auch in Form eines lockeren orangen Pulvers vorliegen. Die Substanz übt eine starke Ätzwirkung auf lebendes Gewebe aus und hinterlässt bei Hautkontakt schmerzhafte braune Flecken.
ICl₃ schmilzt bei 101 °C unter seinem eigenen Dampfdruck (16 atm). Das Produkt ist äußerst flüchtig und muss darum in einem gut verschlossenen Behälter aufbewahrt werden. Der Dampfdruck beträgt 1 atm bei 64 °C. Der Dampf ist fast vollständig zu ICl und Cl₂ dissoziiert; bei 77 °C ist die Dissoziation vollständig. Die Dichte beträgt 3,203 g/cm³ bei -40 °C. In festem Zustand liegt Iodtrichlorid in Form eines planaren Dimers vor, wobei zwei sich Moleküle ICl₃ sich über ihre Chloratome verbinden. Bei Kontakt mit Wasser erfolgt Hydrolyse; die Reaktion wird durch Alkalien beschleunigt.
Das Produkt kann als Chlorierungsmittel, aber auch zur Iodierung, sowie als Oxidationsmittel verwendet werden (z.B. Chlorierung von Aromaten, Sulfid-Analyse, etc.). Die Verbindung hat jedoch geringe praktische Bedeutung in der Organik und Analytik.

Anmerkungen:

* Iodtrichlorid greift Spateln aus Edelstahl heftig an, wodurch die Spatel beschädigt, und das Produkt verunreinigt wird. Aus diesem Grund darf das Produkt nur mit einer Spatel aus chemikalienbeständigem Kunststoff oder Porzellan in Kontakt kommen. Beim Abfiltrieren der Kristalle darf kein Filterpapier verwendet werden, da auch dieses mit dem Produkt regiert.

* Das rohe Produkt ist wahrscheinlich durch Kaliumchlorid, Kaliumdichloroiodid und Kaliumtetrachloroiodid verunreinigt.

Ich habe mehrmals erfolglos versucht das Produkt aus Ethanol umzukristallisieren. Beim ersten Versuch kam es zu einer stark exothermen Zersetzungsreaktion. Beim zweiten Versuch wurde das Produkt zuerst getrocknet, und in wasserfreiem Ethanol gelöst, wodurch nach Filtration eine klare Lösung erhalten werden konnte, aus der jedoch beim Abkühlen nur sehr wenig Produkt auskristallisierte.

Aufgrund dieser Erfahrungen würde ich dazu raten, das Produkt aus den Elementen herzustellen (Überschuss Cl₂ einkondensieren - I₂ hinzugeben - überschussiges Cl₂ abdampfen lassen), wenn es in reiner Form benötig wird.

Quelle:

Basierend auf: Brauer (englische Version)

Diese Syntheseanleitung wurde unter der URL www.lambdasyn.org/synfiles/iodtrichlorid.htm zur Synthesensammlung aufgenommen.

Link: Diskussion und Kommentare zur Synthese