Хлорид алюминия

редактировать
химическое соединение

Хлорид алюминия
Хлорид алюминия (III)
Димер трихлорида алюминия
Имена
Название IUPAC хлорид алюминия
Другие названия хлорид алюминия (III). трихлорид алюминия
Идентификаторы
Номер CAS
3D-модель (JSmol )
ChEBI
ChemSpider
ECHA InfoCard 100.028.371 Измените это в Викиданных
Номер EC
  • 231-208-1
Справочник Gmelin 1876
PubChem CID
номер RTECS
  • BD0530000
UNII
CompTox Dashboard (EPA )
InChI
SMILES
Свойства
Химическая формула AlCl 3
Молярная масса 133,341 г / моль (безводный). 241,432 г / моль (гексагидрат)
Внешний видбелое или бледно-желтое твердое вещество,. гигроскопично
Плотность 2,48 г / см (безводный). 2,398 г / см (гексагидрат)
Температура плавления 192,6 ° С (378,7 ° F; 465,8 K). (безводный). 100 ° C (212 ° F, 373 K). (гексагидрат, разл.)
Точка кипения 180 ° C (356 ° F, 453 K)) (сублимации)
Растворимость в воде 439 г / л (0 ° C). 449 г / л (10 ° C). 458 г / л (20 ° C). 466 г / л (30 ° C). 473 г / л (40 ° C). 481 г / л (60 ° C). 486 г / л (80 ° C). 490 г / l (100 ° C)
Растворимость растворим в хлористом водороде, этаноле, хлороформе, четыреххлористом углероде. слегка растворим в бензоле
Давление пара 133,3 Па (99 ° C). 13,3 кПа (151 ° C)
Вязкость 0,35 сП (197 ° C). 0,26 сП (237 ° C)
Структура
Кристаллическая структура Моноклинная, mS16
Пространственная группа C12 / m1, № 12
Постоянная решетки a = 0,591 нм, b = 0,591 нм, c = 1,752 нм
Объем решетки (V)0,52996 нм
Формульные единицы (Z)6
Координационная геометрия Октаэдрический (твердый). Тетраэдрический (жидкий)
Молекулярная форма Тригональная планарная. (мономерный пар)
Термохимия
Теплоемкость (C)91. 1 Дж / моль · K
Стандартная молярная. энтропия (S 298)109,3 Дж / моль · K
Стандартная энтальпия образования. (ΔfH298)-704,2 кДж / моль
свободная энергия Гиббса (ΔfG˚)-628,8 кДж / моль
Фармакология
Код АТС D10AX01 (ВОЗ )
Опасности
Паспорт безопасности См.: страница данных
Пиктограммы GHS GHS05: Коррозийный GHS06: Токсично
Сигнальное слово GHS Опасно
Указания на опасность GHS H314
Меры предосторожности GHS P280, P310, P305 + 351 + 338
NFPA 704 (огненный алмаз)NFPA 704 четырехцветный алмаз 0 3 2
Летальная доза или концентрация (LD, LC):
LD50(средняя доза )безводный:. 380 мг / кг, крыса (перорально)
гексагидрат:. 3311 мг / кг, крыса (перорально)
НИОСГ (США пределы воздействия на здоровье):
PEL (допустимо)нет
REL (рекомендуется)2 мг / м
IDLH (непосредственная опасность)ND
Родственные соединения
Прочие анионы Фторид алюминия. Бромид алюминия. Иодид алюминия
Другие катионы Трихлорид бора. Трихлорид галлия. Индий (I II) хлорид. хлорид магния
родственные кислоты Льюиса хлорид железа (III). трифторид бора
страница дополнительных данных
структура и. свойства показатель преломления (n),. Диэлектрическая проницаемость (εr) и т. Д.
Термодинамические. данныеФазовое поведение. твердое тело – жидкость – газ
Спектральный данные UV, IR, ЯМР, MS
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
☒ N (что такое ?)
Ссылки ink

Хлорид алюминия (AlCl 3), также известный как трихлорид алюминия, описывают соединения с формулой AlCl 3(H2O)n(n = 0 или 6). Они состоят из атомов алюминия и хлора в соотношении 1: 3, и одна форма также содержит шесть вод гидратации. Оба являются твердыми веществами белого цвета, но образцы часто загрязнены хлоридом железа (III), что дает желтый цвет.

Безводный материал имеет важное коммерческое значение. Он имеет низкие температуры плавления и кипения. В основном он производится и потребляется при производстве металлического алюминия, но в больших количествах он также используется в других областях химической промышленности. Соединение часто упоминается как кислота Льюиса. Это пример неорганического соединения , которое обратимо превращается из полимера в мономер при умеренной температуре.

Содержание

  • 1 Использование
    • 1.1 Алкилирование и ацилирование аренов
    • 1.2 Другие применения в органическом и металлоорганическом синтезе
  • 2 Структура
    • 2.1 Безводный
    • 2.2 Гексагидрат
  • 3 Реакции
    • 3.1 Реакции с водой
  • 4 Синтез
  • 5 Безопасность
  • 6 См. Также
  • 7 Ссылки
  • 8 Внешние ссылки

Использование

Алкилирование и ацилирование аренов

AlCl 3 представляет собой обычный катализатор на основе кислоты Льюиса для реакций Фриделя-Крафтса, как ацилирования, так и алкилирования. Важными продуктами являются моющие средства и этилбензол. Эти типы реакций являются основным применением хлорида алюминия, например, при получении антрахинона (используется в промышленности красителей ) из бензола и фосген. В общей реакции Фриделя – Крафтса ацилхлорид или алкилгалогенид реагирует с ароматической системой, как показано:

Бензол, диаграмма алкилирования Фриделя-Крафтса.svg

алкилирование реакция более широко используется, чем реакция ацилирования, хотя ее практика более сложна с технической точки зрения. Для обеих реакций хлорид алюминия, а также другие материалы и оборудование должны быть сухими, хотя для протекания реакции необходимо присутствие влаги. Доступны подробные методики алкилирования и ацилирования аренов.

Общая проблема с реакцией Фриделя-Крафтса состоит в том, что катализатор хлорида алюминия иногда требуется в полных стехиометрических количествах, потому что он прочно связывается с продуктами. Это осложнение иногда приводит к образованию большого количества коррозионных отходов. По этим и аналогичным причинам хлорид алюминия часто заменяют цеолитами.

Хлорид алюминия также можно использовать для введения альдегидных групп в ароматические кольца, например Например, с помощью реакции Гаттерманна-Коха, в которой используются оксид углерода, хлористый водород и хлорид меди (I) со- катализатор.

AlCl3 formylation.gif

Другие применения в органическом и металлоорганическом синтезе

Хлорид алюминия находит множество других применений в органической химии. Например, он может катализировать «еновую реакцию », такую ​​как добавление 3-бутен-2-она (метилвинилкетона) к карвону :

AlCl3 ene rxn.gif

.

Хлорид алюминия в сочетании с алюминием в присутствии арена можно использовать для синтеза бис (ареновых) комплексов металлов, например, для образования различных углеводородных соединений и перегруппировок. бис (бензол) хром, из галогенидов некоторых металлов посредством так называемого синтеза Фишера -Хафнера. Дихлорфенилфосфин получают реакцией бензола и трихлоридом фосфора, катализируемой хлоридом алюминия.

Структура

Безводный

AlCl 3 имеет три структуры, в зависимости от температуры и состояния (твердое, жидкое, газовое). Твердый AlCl 3 представляет собой пластинчатые слоистые кубические плотноупакованные слои. В этом контексте центры Al демонстрируют октаэдрическую координационную геометрию. Когда трихлорид алюминия находится в расплавленном состоянии, он существует в виде димера Al2Cl6с тетракоординированным алюминием. Это изменение структуры связано с более низкой плотностью жидкой фазы (1,78 г / см) по сравнению с твердым трихлоридом алюминия (2,48 г / см). Димеры Al 2Cl6также обнаруживаются в паровой фазе . При более высоких температурах димеры Al 2Cl6диссоциируют на тригонально-планарный AlCl 3, который структурно аналогичен BF3. Расплав плохо проводит электричество, в отличие от более- ионных галогенидов, таких как хлорид натрия.

Aluminium-trichloride-3D-structure.png

, мономер хлорида алюминия относится к точечная группа D 3h в ее мономерной форме и D 2h в ее димерной форме.

Гексагидрат

Гексагидрат состоит из октаэдрических [Al (H 2O)6] центров и хлоридных противоионов. Водородные связи связывают катион и анионы. Гидратированная форма хлорида алюминия имеет октаэдрическую молекулярную геометрию, при этом центральный ион алюминия окружен шестью молекулами водного лиганда. Будучи координационно насыщенным, гидрат имеет небольшую ценность как катализатор в алкилировании Фриделя-Крафтса и родственных реакциях.

Реакции

Безводный хлорид алюминия представляет собой мощную кислоту Льюиса, способную образования кислотно-основных аддуктов Льюиса даже с слабыми основаниями Льюиса, такими как бензофенон и мезитилен. Он образует тетрахлоралюминат (AlCl 4) в присутствии хлорид-ионов.

Хлорид алюминия реагирует с кальцием и гидридами магния в тетрагидрофуране с образованием тетрагидроалюминатов.

Реакции с h вода

Безводный хлорид алюминия гигроскопичен, имея очень выраженное сродство к воде. Он дымится во влажном воздухе и шипит при смешивании с жидкой водой, поскольку лиганды Cl замещаются молекулами H 2 O с образованием гексагидрата [Al (H 2O)6] Cl 3. Безводная фаза не может быть восстановлена ​​при нагревании гексагидрата. Вместо этого HCl теряется, оставляя гидроксид алюминия или оксид алюминия (оксид алюминия):

Al (H 2O)6Cl3→ Al (OH) 3 + 3 HCl + 3 H 2O

Подобно аквокомплексам металлов, водный AlCl 3 является кислым из-за ионизации акволигандов :

[Al ( H 2O)6] ⇌ [Al (OH) (H 2O)5] + H

Водные растворы ведут себя аналогично другим солям алюминия , содержащим гидратированные ионы Al , давая студенистый осадок гидроксида алюминия в результате реакции с разбавленным гидроксидом натрия :

AlCl 3 + 3 NaOH → [Al (OH) 3 ] + 3 NaCl

Синтез

Хлорид алюминия производится в больших масштабах путем экзотермической реакции алюминия металл с хлором или гидрогеном n хлорид при температуре от 650 до 750 ° C (от 1202 до 1382 ° F).

2 Al + 3 Cl 2 → 2 AlCl 3
2 Al + 6 HCl → 2 AlCl 3 + 3 H 2

Хлорид алюминия может быть образован посредством реакции однократного замещения между хлоридом меди и металлическим алюминием.

2 Al + 3 CuCl 2 → 2 AlCl 3 + 3 Cu

В США в 1993 году было произведено около 21000 тонн, не считая количества, потребленного в производство алюминия.

Гидратированный трихлорид алюминия получают растворением оксидов алюминия в соляной кислоте. Металлический алюминий также легко растворяется в соляной кислоте, выделяя газообразный водород и выделяя значительное количество тепла. Нагревание этого твердого вещества не дает безводного трихлорида алюминия, гексагидрат разлагается до гидроксида алюминия при нагревании:

Al (H 2O)6Cl3→ Al (OH) 3 + 3 HCl + 3 H 2O

Алюминий также образует низший хлорид, хлорид алюминия (I) (AlCl), но он очень нестабилен и известен только в паровой фазе.

Безопасность

Безводный AlCl 3 активно реагирует с основаниями, поэтому необходимы соответствующие меры предосторожности. Он может вызвать раздражение глаз, кожи и дыхательная система при вдыхании или контакте.

См. также

Ссылки

Внешние ссылки

На Викискладе есть материалы, связанные с хлоридом алюминия.

.

Последняя правка сделана 2021-06-10 15:13:59
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте