Synthese von Bleitetrachlorid [13463-30-4 ] PbCl4PbCl
2 + 2 HCl + Cl
2 +2 C
5H
5N
(C
5H
5NH)
2PbCl
6(C
5H
5NH)
2PbCl
6 + H
2SO
4 PbCl
4 + (C
5H
5NH)
2SO
4 + 2 HCl
Synthesevorschrift: 1. Schritt: Pyridiniumhexachloroplumbat (C5H5NH)2PbCl6Eine 600 ml Waschflasche wird mit einer Aufschlämmung von 20 g sehr fein gemahlenem Blei(II)-chlorid in 400 ml konzentrierter Salzsäure gefüllt. Dann wird ein kräftiger Cl
2-Strom (2-3 Blasen pro Sekunde) eingeleitet und die Waschflasche währenddessen häufig geschüttelt. Das Blei(II)-chlorid löst sich innerhalb von 2-3 Stunden vollständig unter Bildung einer klaren, gelben Lösung. Wenn dies geschehen ist, wird die Waschflasche in einem Eisbad auf 0 °C gekühlt, und das (C
5H
5NH)
2PbCl
6 wird durch Zugabe von 7 g Pyridin gefällt. Es werden noch zusätzliche 3 g Pyridin zu der überstehenden Lösung gegeben, dann wird der ausgefallene, intensiv gelbe Niederschlag über eine Glasfritte abfiltriert, mit 50 ml 96 % -tigem Ethanol gewaschen und bei 50 °C getrocknet. Pyridiniumhexachloroplumbat ist feuchtigkeitsempfindlich und zersetzt sich bei Kontakt mit Wasser augenblicklich zu braunem PbO
2.
2. Schritt: Bleitetrachlorid PbCl420 g (C
5H
5NH)
2PbCl
6 werden unter langsamem Rühren innerhalb von 10 Minuten zu 600 g konzentrierter Schwefelsäure gegeben, die auf – 10 °C gekühlt wurde. Anschließend wird die Temperatur langsam, unter ständigen Rühren, bis auf 0 °C erhöht und die Mischung für 1 Stunde bei dieser Temperatur (0 °C) gehalten, damit sich das PbCl
4 vollständig abscheidet. Am Ende der Reaktionszeit zeigt die Schwefelsäure eine leichte Trübung (bedingt durch die Bildung eines feinen Niederschlags) und das Bleitetrachlorid hat sich als klares, gelbes Öl am Gefäßboden abgesetzt. Die Säure wird dann abdekantiert und das Produkt rasch in einem trockenen Scheidetrichter mit 50 ml konzentrierter Schwefelsäure, die auf - 10 °C gekühlt ist, gut durchgeschüttelt. Das reine Bleitetrachlorid setzt sich schnell ab und kann in ein trockenes, gut gekühltes, Gefäß abgelassen werden. Die Ausbeute beträgt 8g (66 % der Theorie). Weil sich die reine Substanz sehr schnell an der Luft und bei höheren Temperaturen (sowie unter Lichteinwirkung) zersetzt, wird sie vorzugsweise in einem gut verschlossenen Gefäß unter konzentrierter Schwefelsäure bei -80 °C im Dunkeln gelagert. Die Herstellung größerer Mengen PbCl
4 ist nicht ganz ungefährlich, da unter gewissen Umständen die Gefahr einer explosiven Zersetzung zu PbCl
2 und Cl
2 gegeben ist.
Eigenschaften: Bleitetrachlorid ist eine klare, gelbe, stark lichtbrechende Flüssigkeit von hoher Dichte (bei 0 °C beträgt die Dichte 3, 18 g/cm3). Die Substanz raucht an feuchter Luft und zersetzt sich zu Cl
2 und PbCl
2 (welches die Trübung verursacht), kann jedoch für lange Zeit im Dunkeln und bei tiefer Temperatur unter konzentrierter Schwefelsäure aufbewahrt werden. Der Schmelzpunkt liegt bei - 15 °C. Erwärmen beschleunigt die Zersetzung und kann zu einer Explosion führen. Bleitetrachlorid ist löslich in CHCl
3 und CCl
4, sowie in konzentrierter Salzsäure. Bei Kontakt mit Wasser tritt Hydrolyse zu PbO
2 ein.
Durchführung : Die Synthese von Pyridiniumhexachloroplumbat wurde wie in der Synthesevorschrift beschrieben durchgeführt. Der Ansatz wurde auf 8,3 g PbCl
2 als Edukt verringert; die Synthese in einer 250 ml Waschflasche ohne Fritte durchgeführt. Es wurde nicht von Hand geschüttelt, sondern mit einem Magnetrührer gerührt. Das Chlor wurde aus Braunstein und Salzsäure hergestellt und ohne weitere Reinigung oder Trocknung eingeleitet (Sicherheitswaschflasche!). Das Einleiten wurde beendet, als in der Sicherheitswaschflasche (vor der Waschflasche mit Natronlauge als Absorber) deutlich Chlor sichtbar wurde. Eigenartigerweise löste sich das Blei(II)-chlorid schon zu Beginn fast vollständig in der Salzsäure (was darin liegen könnte, dass sehr konzentrierte, rauchende HCl verwendet wurde), und die Reaktion dauerte nicht viel länger als eine halbe Stunde. Das Zwischenprodukt wurde im Exsikkator über Silikagel getrocknet. Das Pyridiniumhexachloroplumbat zersetzte sich wie erwartet beim Kontakt mit Wasser (beim Reinigen der Glasgeräte) unter Bildung von braunem Bleidioxid.
Die anschließende Synthese von Bleitetrachlorid war mit einigen Schwierigkeiten verbunden, die darauf zurückzuführen sind, dass bei der Synthese mit - 10 °C kalter Schwefelsäure gearbeitet wird, und Schwefelsäure bei etwa 10 °C schon erstarrt. Bei der Synthese wurden 2,5 g (C
5H
5NH)
2PbCl
6 eingesetzt. Das Pyridiniumhexachloroplumbat wurde rasch bei -10 °C unter manuellem Rühren mit der Schwefelsäure, die bei dieser Temperatur eine breiige Konsistenz hatte, vermischt (Rauchen der Mischung durch Freisetzung von HCl) und der Reaktionskolben über eine Waschflache mit Schwefelsäure gegen die Luftfeuchtigkeit verschlossen. Bedingt durch die freiwerden Reaktionsprodukte wurde das Reaktionsgemisch dünnflüssiger und ließ sich schlussendlich bei 0 °C problemlos rühren. Nach Ende der Reaktionszeit war kein Produkt am Gefäßboden zu erkennen. Daraufhin wurde für etwa eine Stunde über mehrere Waschflaschen mit konzentrierter Schwefelsäure getrocknete Luft eingeleitet um das HCl zu vertreiben. Es zeigten sich kleine, gelbe, ölige Tröpfchen, die sich aufgrund der hohen Viskosität der Lösung bei 0 °C aber nicht absetzen (und aufgrund der Trübung auch nur schwer zu erkennen waren). Die Temperatur des Reaktionsgemisches wurde leicht erhöht, und das rohe PbCl
4 im Scheidetrichter abgetrennt. Das rohe Produkt wurde gut mit konzentrierter H
2SO
4 durchgeschüttelt und die gelbe ölige Phase in einen Spitzkolben mit gekühlter, konzentrierter Schwefelsäure abgelassen. Die Ausbeute wurde aufgrund der großen Instabilität des Produktes nicht bestimmt. Das Bleitetrachlorid war nur sofort nach dem Ausschütteln völlig klar und durchsichtig und wurde sehr rasch leicht trüb. Das Produkt wurde durch Eingießen in Wasser vernichtet. Hierbei entstand aber, anders als erwartet, kein Bleidioxid, sondern Blei(II)-chlorid. Das liegt möglicherweise daran, dass das Wasser sich durch das Eingießen der überstehenden Schwefelsäure erwärmt hatte und sich das PbCl
4 thermisch zersetzte, bevor Hydrolyse eintreten konnte. Diese Hypothese wird dadurch gekräftigt, dass nach dem Eingießen ein Chlor-Geruch wahrnehmbar war.
Die Aufschlämmung von Blei(II)-chlorid in Salzsäure:
Bleitetrachlorid 1.JPG (61.12 KB . 1024x683 - angeschaut 1025 Mal)Chlor wird eingeleitet:
Bleitetrachlorid 2.JPG (64.8 KB . 1024x683 - angeschaut 1064 Mal)Das gelbe Reaktionsgemisch gegen Ende der Reaktion:
Bleitetrachlorid 3.JPG (77.17 KB . 1024x683 - angeschaut 1065 Mal)Zugabe von Pyridin:
Bleitetrachlorid 5.JPG (102.4 KB . 1024x683 - angeschaut 1079 Mal)Das trockne Pyridiniumhexachloroplumbat:
Bleitetrachlorid 6.jpg (155.95 KB . 1024x681 - angeschaut 1063 Mal)Bleitetrachlorid im Scheidetrichter:
Bleitetrachlorid 7.jpg (502.41 KB . 2737x1825 - angeschaut 1104 Mal)Das reine Produkt unter Schwefelsäure:
Bleitetrachlorid 8.jpg (370.55 KB . 2419x1613 - angeschaut 1102 Mal)Vernichten der Substanz durch Eingießen in Wasser:
Bleitetrachlorid 9.jpg (518.13 KB . 2560x1707 - angeschaut 1137 Mal)