氯化铝

氯化铝，或三氯化铝，化学式为${\displaystyle {\ce {AlCl_3}}}$，是氯和铝的化合物。氯化铝熔点、沸点都很低，且会升华，为有离子性的共价化合物。熔化的氯化铝不易导电^[1]，和大多数含卤素离子的盐类(如氯化钠)不同。

氯化铝
IUPAC名 Aluminium(III) chloride
别名	三氯化铝
识别
CAS号	7446-70-0（无水）  Y 10124-27-3（水合）  N 7784-13-6（六水合物）  N
PubChem	24012
ChemSpider	22445
SMILES	Cl[Al](Cl)Cl
InChI	1/Al.3ClH/h;3*1H/q+3;;;/p-3
InChIKey	VSCWAEJMTAWNJL-DFZHHIFOAR
Gmelin	1876
ChEBI	30114
RTECS	BD0530000
性质
化学式	AlCl3
摩尔质量	(无水) 133.34 g·mol−1 (含结晶水) 241.432 g·mol⁻¹
外观	易潮解的黄色或白色固体
密度	2.48 g·cm−3
熔点	190 °C (463 K，2.5 大气压）
沸点	183 °C (456 K) 178 °C (451 K)（升华）
溶解性（水）	43.9 g/100 ml (0°C) 44.9 g/100 ml (10°C) 45.8 g/100 ml (20°C) 46.6 g/100 ml (30°C) 47.3 g/100 ml (40°C) 48.1 g/100 ml (60°C) 48.6 g/100 ml (80°C) 49 g/100 ml (100°C)
结构
晶体结构	6配位层状晶格
配位几何	八面体(固体), 四面体(液体)
分子构型	平面三角形(单分子蒸气)
危险性
欧盟危险性符号 腐蚀性 C
警示术语	R：R34
安全术语	S：S1/2-S7/8-S28-S45
相关物质
其他阴离子	氟化铝，溴化铝，碘化铝
其他阳离子	氯化硼，氯化镓，氯化铟，氯化铊，氯化镁
相关路易斯酸	氯化铁，氟化硼
若非注明，所有数据均出自标准状态（25 ℃，100 kPa）下。

${\displaystyle {\ce {AlCl_3}}}$采取${\displaystyle {\ce {YCl_3}}}$结构，为Al³⁺立方最密堆积层状结构，^[2] 而${\displaystyle {\ce {AlBr_3}}}$中Al³⁺却占Br⁻最密堆积框架的相邻四面体间隙。熔融时${\displaystyle {\ce {AlCl_3}}}$生成可挥发的${\displaystyle {\ce {Al_2Cl_6}}}$，含有两个三中心四电子氯桥键，更高温度下Al₂Cl₆二聚体则离解生成平面三角形${\displaystyle {\ce {AlCl_3}}}$，与${\displaystyle {\ce {BF_3}}}$结构类似。

氯化铝是很常用的路易斯酸。在化学工业，它常是傅-克反应的催化剂。它亦用于烃的聚合和异构化反应中。

铝亦可以生成一氯化铝（${\displaystyle {\ce {AlCl}}}$），但这种化合物很不稳定，只能以气态的形式出现。

工业上，它经铝土矿加工，由铝和氯之间的放热反应所制。

制备

无水氯化铝可由氧化铝和碳的混合物与氯气反应得到：^[3]${\displaystyle {\ce {2Al_2O_3 + 3C + 6Cl_2-> AlCl_3 + 3CO_2}}}$

也可由铝和盐酸的混合物得到：

${\displaystyle {\ce {6HCl + 2Al-> 2AlCl_3 + 3H_2}}}$

化学性质

氯化铝是强路易斯酸, 可和路易斯碱作用产生化合物，甚至也可和二苯甲酮和均三甲苯之类的弱路易斯碱作用。^[4]若有氯离子存在，氯化铝会生成(四)氯铝酸根离子AlCl₄⁻：

AlCl₃(aq) + Cl⁻(aq) ⇌ AlCl₄⁻(aq)

在水中，氯化铝会部分水解，形成氯化氢气体或H₃O⁺离子。其水溶液和其他含铝物质的溶液相同，含有水合铝离子，跟适当分量的氢氧化钠反应可生成氢氧化铝沉淀：^[5]

AlCl₃(aq) + 3 NaOH(aq) → Al(OH)₃(s) + 3NaCl(aq)

AlCl₃(aq) + 3 H₂O → AlO₂^-+ 3HCl + H₃O^{+[来源请求]}

用途

氯化铝主要用在傅-克反应^[4] 中，例如以苯和光气为原料制备蒽醌，应用于染整工业中。^[1] 在广义的傅-克反应中，酰氯或卤代烷和芳香族物质的反应式如下:^[4]

苯及其衍生物在发生上述反应时，主产物是对位的异构物。相比较下，烷基化反应涉及的问题较多，不如酰基化反应应用广泛。无论是哪种反应，氯化铝和其他原料和仪器都必须是中等干燥的，少量的水有助于反应进行。

由于氯化铝可与反应产物配位，因此应用在傅克反应时，它的用量必须与反应物相同，而非“催化量”。反应后的氯化铝很难回收，会产生大量的腐蚀性废料。为了达到绿色化学的要求，化学家开始使用三氟化钇或三氟化镝来替代氯化铝，减少污染。

氯化铝也常用来将醛基加在苯环上，如加特曼-科赫反应用一氧化碳、氯化氢、氯化铝及氯化亚铜为催化剂^[6]

氯化铝在有机化学中有很广泛的应用。^[7] 它可以催化Ene反应，比如3-丁烯-2-酮（甲基乙烯基甲酮）与香芹酮加成：^[8]

氯化铝也常用在烃类聚合反应和异构化反应中，重要的例子包括^[1] 工业上乙苯的生产。乙苯可用于进一步制备苯乙烯、聚苯乙烯以及用作清洁剂的十二烷基苯。

芳烃存在下，氯化铝与铝混合可用于合成二(芳烃)金属配合物。例如，二苯铬就是通过特定金属卤化物经由Fischer-Hafner合成制备的。

低浓度的碱式氯化铝常是防汗药的成分之一，而多汗症患者在使用时浓度会高些（12%或更高）。

氯化铝和氯化钠不同，其化学键的构成大部分是共价键，而离子键的占比极低，因此熔融态的氯化铝不易电离，且电离产生的Cl-会和氯化铝分子结合生成更稳定的四氯合铝酸根离子AlCl4−；并且氯化铝在180 °C（356 °F）以上的温度下会升华成为气体；因此在工业上不会通过电解氯化铝的方式量产金属铝。但是在熔融态的氯化铝添加氯化钠、无水氯化钙和少量的氯化锂，增强氯化铝分子的电离效率，添加氯酸钾阻止氯化铝的升华；用此方法可以电解制备高纯度的金属铝^[9][10]。

注意事项

无水氯化铝会和碱剧烈反应，因此需妥善处理。含结晶水的氯化铝较无此问题。

如果吸入无水氯化铝或接触眼睛和皮肤会造成刺激。

参考文献

1. N. N. Greenwood, A. Earnshaw, Chemistry of the Elements, Pergamon Press, Oxford, United Kingdom, 1984.
2. A. F. Wells, Structural Inorganic Chemistry, Oxford Press, Oxford, United Kingdom, 1984.
3. Stover, Norman M.; Constantinescu, Clinton (1936). THE REACTION ALUMINIUM OXIDE–CARBON–CHLORINE. Canadian Journal of Research, 14b(9), 328–335. doi:10.1139/cjr36b-038
4. G. A. Olah (ed.), Friedel-Crafts and Related Reactions, Vol. 1, Interscience, New York, 1963.
5. 氯化铝字典-Guidechem.com. [2011-12-13]. （原始内容存档于2016-03-05）.
6. L. G. Wade, Organic Chemistry, 5th edition, Prentice Hall, Upper Saddle River, New Jersey, United States, 2003.
7. P. Galatsis, in: Handbook of Reagents for Organic Synthesis: Acidic and Basic Reagents, (H. J. Reich, J. H. Rigby, eds.), pp12-15, Wiley, New York, 1999.
8. B. B. Snider, Accounts of Chemical Research 13, 426 (1980).
9. 一种从氯化铝中提取纯铝的方法. 谷歌学术. 2023-04-09 [2023-04-09]. （原始内容存档于2023-04-14） （中文（中国大陆））.
10. 氯化鋁的製造和電解. 国立台湾大学. 2023-04-09 [2023-04-09]. （原始内容存档于2023-04-12） （中文（台湾））.

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