хемиско соединение From Wikipedia, the free encyclopedia
Алуминиум хлорид, исто така познат како алуминиум трихлорид, е неорганско соединение со формулата AlCl
3. Формира хексахидрат со формулата [Al(H
2O)
6]Cl
3,, која содржи шест хидратациони молекули на вода. И двете соединенија се безбојни кристали, но примероците често се контаминирани со железо(III) хлорид, што дава жолта боја.
![]() Алуминиум трихлорид хексахидрат, чист (горе) и контаминиран со железо(III) хлорид (долу) | |||
| |||
Назив според МСЧПХ Алуминиум хлорид | |||
Други називи Алуминиум(III) хлорид | |||
Назнаки | |||
---|---|---|---|
7446-70-0 (anhydrous) ![]() 10124-27-3 (hydrate) ![]() 7784-13-6 (hexahydrate) ![]() | |||
ChEBI | CHEBI:30114 ![]() | ||
ChemSpider | 22445 ![]() | ||
EC-број | 231-208-1 | ||
Гмелин |
1876 | ||
3Д-модел (Jmol) | Слика
monomer | ||
PubChem | 24012 | ||
RTECS-бр. | BD0530000 | ||
| |||
UNII | LIF1N9568Y ![]() 3CYT62D3GA (hexahydrate) ![]() | ||
Својства | |||
Хемиска формула | |||
Моларна маса | 0 g mol−1 | ||
Изглед | Безбоен кристал, хигроскопен | ||
Густина |
| ||
Точка на топење | |||
| |||
Растворливост |
| ||
Парен притисок |
| ||
Вискозност |
| ||
Структура | |||
Кристална структура | mS16 | ||
Просторна група |
C12/m1, No. 12[3] | ||
Константа на решетката |
|||
Координациска геометрија |
Октаедрал (цврст) Тетраедал (течносѕ) | ||
Геометрија на молекулата | Триагонална рамнина | ||
Термохемија | |||
Ст. енталпија на образување ΔfH |
−704,2 kJ/mol[4] | ||
Стандардна моларна ентропија S |
109,3 J/(mol·K)[4] | ||
Специфичен топлински капацитет, C | 91,1 J/(mol·K)[4] | ||
Pharmacology | |||
ATC код | D10AX01 | ||
Опасност | |||
GHS-ознаки:[5] | |||
Пиктограми |
![]() | ||
Сигнални зборови |
Опасност | ||
Изјави за опасност |
H314 | ||
Изјави за претпазливост |
P260, P280, P301+P330+P331, P303+P361+P353, P305+P351+P338+P310, P310 | ||
NFPA 704 | |||
Смртоносна доза или концентрација: | |||
LD50 (средна доза) |
380 mg/kg, rat (oral, anhydrous) 3311 mg/kg, rat (oral, hexahydrate) | ||
NIOSH (здравствени граници во САД): | |||
PEL (дозволива) |
None[6] | ||
REL (препорачана) |
2 mg/m3[6] | ||
IDLH (непосредна опасност) |
N.D.[6] | ||
Слични супстанци | |||
Други анјони |
| ||
Други катјони |
| ||
Дополнителни податоци | |||
![]() Освен ако не е поинаку укажано, податоците се однесуваат на материјалите во нивната стандардна состојба (25 °C, 100 kPa) | |||
Наводи |
Безводниот материјал е важен за комерцијални цели. Има ниска точка на топење и вриење. Главно се произведува и се троши во производството на алуминиумски метал, но големи количини се користат и во други области од хемиската индустрија.[7] Соединението често се наведува како Луисова киселина. Тоа е пример за неорганско соединение кое реверзибилно се менува од полимер во мономер на благи температури.
AlCl
3 може да опфати три структури, во зависност од температурата и состојбата (цврста, течна, гасна). Цврстиот AlCl3 има слоевита структура слична на лист со кубни блиско спакувани хлоридни јони. Во оваа рамка, центрите на Al покажуваат октаедрална координативна геометрија.[8] Yttrium(III) chloride ја прифаќа истата структура, како и низа други соединенија. Кога алуминиум трихлорид е во стопена состојба, тој постои како димер Al
2Cl
6, со тетракоординатен алуминиум. Оваа промена во структурата е поврзана со помалата густина на течната фаза (1,78 g/cm3) наспроти цврстиот алуминиум трихлорид (2,48 g/cm3). Димерите на Al
2Cl
6 се наоѓаат и во фазата на пареа. На повисоки температури, димерите Al
2Cl
6 се дисоцираат во тригонален планарен AlCl
3 мономер, кој е структурно аналоген на BF
3. Топењето слабо спроведува електрицитет,[9] за разлика од повеќе јонски халиди како што е натриум хлоридот.
Мономерот на алуминиум хлорид припаѓа на точковната група D3h во неговата мономерна форма и D2h во неговата димерна форма.
Хексахидратот се состои од октаедарски [Al(H
2O)
6]3+ катјонски центри и хлоридни анјони (Cl−
) како контрајони. Водородните врски ги поврзуваат катјонот и анјоните.[10]
Хидратната форма на алуминиум хлорид има октаедрална молекуларна геометрија, при што централниот алуминиумски јон е опкружен со шест молекули на водени лиганди. Бидејќи е координативно заситен, хидратот има мала вредност како катализатор во Friedel-Crafts-ова алкилација и сличните реакции.
AlCl
3 е вообичаена Луисова киселина како катализатор катализатор кај Friedel-Crafts-овите реакции на ацилации и алкилации.[11] Важни производи на овие реакции се детергентите и етилбензенот. Овие типови на реакции се главната употреба на алуминиум хлорид, на пример, во подготовката на антрахинон (кој се користи во индустријата за бои) од бензен и фосген.[9] Во општата Friedel-Crafts-ова реакција, ацил хлорид или алкилхалид реагира со ароматичен систем како што е прикажано:[11]
Реакцијата на алкилација е пошироко користена од реакцијата на ацилација, иако нејзината изведба е технички потешка. За двете реакции, алуминиум хлоридот, како и другите материјали и опремата, треба да бидат суви, иако е неопходна трага од влага за да продолжи реакцијата.[12] Достапни се детални процедури за алкилација[13] и ацилација[14][15] на арените.
Општ проблем со Friedel-Crafts-овата реакција е тоа што катализаторот алуминиум хлорид понекогаш е потребен во целосни стехиометриски количини, бидејќи тој силно се комплексира со производите. Оваа компликација понекогаш генерира голема количина на корозивен отпад. Поради овие и слични причини, употребата на алуминиум хлорид честопати била заменета со зеолити.[7]
Алуминиум хлоридот може да се користи и за внесување на алдехидни групи на ароматични прстени, на пример преку Gattermann-Koch реакцијата која користи јаглерод моноксид, хлороводород и бакар(I) хлорид како ко-катализатор.[16]
Алуминиум хлоридот наоѓа широк спектар на други примени во органската хемија.[17] На пример, може да ја катализира „енската реакција“, како што е додавање на бут-3-ен-2-он (метил винил кетон) во карвон:[18]
Се користи за да предизвика различни куплирања и преуредувања кај јаглеводородите.[19][20]
Алуминиум хлорид во комбинација со алуминиум во присуство на арен може да се користи за синтеза на бис(арен) метални комплекси, на пр. бис(бензен)хром, од одредени метални халиди преку таканаречената Fischer-Hafner синтеза. Дихлорофенилфосфинот се подготвува со реакција на бензен и фосфор трихлорид катализирани со алуминиум хлорид.[21]
Безводниот алуминиум хлорид е моќна луисова киселина, способна да формира луисови киселинско-базни адукти со дури и слаби луисови бази како што се бензофенон и меситилен.[11] Формира тетрахлороалуминат ([AlCl
4]−
) во присуство на хлоридни јони.
Алуминиум хлоридот реагира со калциум и магнезиум хидриди во тетрахидрофуран формирајќи тетрахидроалуминати.
Безводниот алуминиум хлорид е хигроскопен, има многу изразен афинитет за вода. Произведува пареа во присуство на влажен воздух и шушка кога се меша со течна вода бидејќи Cl− лигандите се заменуваат со молекулите на H2O за да се формира хексахидрат [Al(H
2O)
6]Cl
3. езводната фаза не може да се врати со загревање на хексахидратот. Наместо тоа, HCl се губи оставајќи алуминиум хидроксид или алумина (алуминиум оксид):
Како металните водени комплекси, водениот AlCl
3 е кисел поради јонизацијата на водените лигандите:
Водните раствори се однесуваат слично како и другите алуминиумски соли кои содржат хидрирани Al3+ јони, давајќи желатинозен талог од алуминиум хидроксид при реакција со разреден натриум хидроксид:
Алуминиум хлоридот се произведува во големи размери со егзотермна реакција на алуминиум метал со хлор или хлороводород на температури помеѓу 650 to 750 °C (1,202 to 1,382 °F).[9]
Алуминиум хлоридот може да се формира преку реакција на единечна замена помеѓу бакар(II) хлорид и алуминиум метал.
Во САД во 1993 година беа произведени приближно 21.000 тони, не сметајќи ги количините потрошени во производството на алуминиум.[7]
Хидрираниот алуминиум трихлорид се подготвува со растворање на алуминиум оксиди во хлороводородна киселина. Металниот алуминиум, исто така, лесно се раствора во хлороводородна киселина - ослободувајќи водороден гас и создавајќи значителна топлина. Со загревање на овој цврст материјал не се добива безводен алуминиум трихлорид, хексахидратот се распаѓа на алуминиум хидроксид кога се загрева:
Алуминиумот, исто така, формира понизок хлорид, алуминиум(I) хлорид (AlCl), но ова е многу нестабилно и е познато само во парна фазата.[9]
Безводен алуминиум хлорид не може да се најде како минерал. Меѓутоа, хексахидратот е познат како редок минерал хлоралуминит.[22] Покомплексен, основен и хидриран минерал на алуминиум хлорид е кадваладерит.[22][23]
Безводниот AlCl
3 енергично реагира со бази, па затоа се потребни соодветни мерки на претпазливост. Може да предизвика иритација на очите, кожата и респираторниот систем ако се вдишува или при контакт.[24]