在常温常压下,该物质是稳定的。需要注意的是要避免与水分、潮湿空气及氧化物接触。
钼三氯化物(MoCl₃)有两种晶型:一种是氯原子处于六方密堆积结构中,另一种是立方密堆积结构。在后者中,成对的钼原子通过共用边嵌入相邻八面体空穴中,其间距为0.276纳米。这表明MoCl₃中含有Mo-Mo键的存在,磁性测量结果也与此一致。二聚离子[Mo₂Cl₉]³⁻表现为抗磁性,并可能具有类似于[W₂Cl₉]³⁻的结构,即由两个共享一个面的畸变八面体组成,其中金属-金属键矩较短,这也说明了存在金属-金属键。
当隔绝空气时,这种暗红色化合物是稳定的。然而,在潮湿空气中会逐渐水解和氧化。它不溶于水、稀盐酸、丙酮、四氯化碳及苯,但在乙醚、异丙醇及吡啶中具有微小溶解度;此外,该化合物可被稀硝酸完全溶解,可能生成了某些更高度氧化的物种。
差热分析显示,钼三氯化物在温度高于410℃时会歧化为MoCl₂和MoCl₄(冷却后生成MoCl₃+MoCl₅)[75]。α-MoCl₃与β-MoCl₃的单斜晶系结构已被确定过。
合成三氯化钼可以通过化学迁移反应进行,主要使用金属钼和五氯化钼作为原料。实验中可以借助如图所示的硼硅酸玻璃反应管。
将直径为0.5毫米的钼丝放入反应管,并加入0.3克钼丝,此时每毫升容积内加入约0.3~0.6毫克的量。随后,在2处添加0.2克钼丝,再通过稀有气体置换反应管内的空气。从7处通入干燥氯气并加热5处,五氯化钼会在2至3处析出。接下来,封闭1、6两处,并用液氮冷却5处,使反应管内残存的氯气固化。随后封闭4处。
将封好的反应管水平放置于由可独立控制温度的两个部分组成的电炉中,在此条件下保持2处在450℃、3处在375℃约10小时,之后会在3处生成三氯化钼和四氯化钼的混合物。再进一步在3处保持400℃、2处在375℃下保温10小时,则可在2处得到纯净的三氯化钼。最后,在将2处于275℃、3处在室温下保温2~3小时,以去除残存于2处的五氯化钼。
此外,也可采用在400℃用氢气还原气态五氯化钼或把四氯化钼置于真空封管中,在约300℃下进行歧化反应的方法来制备三氯化钼。这些方法均可得到所需的产物。