Войти
 | |
| Названия | |
|---|---|
| Предпочтительное название IUPAC Гидрид алюминия | |
| Систематическое название IUPAC Alumane | |
| Другие названия Алан. Гидрид алюминия. Алюминий (III) гидрид. Тригидрид алюминия. Тригидридоалюминий | |
| Идентификаторы | |
| Номер CAS | |
| 3D-модель (JSmol ) | |
| ChEBI | |
| ChemSpider | |
| ECHA InfoCard | 100.029.139  |
| Справочник Гмелина | 245 |
| PubChem CID | |
| UNII | |
| CompTox Dashboard (EPA ) | |
InChI
| |
УЛЫБКИ
| |
| Свойства | |
| Химическая форма ula | AlH 3 |
| Молярная масса | 29,99 г / моль |
| Внешний вид | белое кристаллическое твердое вещество, нелетучие, высокополимеризованные, игольчатые кристаллы |
| Плотность | 1,477 г / см, твердое вещество |
| Точка плавления | 150 ° C (302 ° F; 423 K) начинает разлагаться при 105 ° C (221 ° F) |
| Растворимость в воде | реагирует |
| Растворимость | растворим в эфире. реагирует в этаноле |
| Термохимия | |
| Теплоемкость (C) | 40,2 Дж / моль K |
| Стандартная молярная. энтропия (S 298) | 30 Дж / моль K |
| Стандартная энтальпия. образования (ΔfH298) | -11,4 кДж / моль |
| Свободная энергия Гиббса (ΔfG˚) | 46,4 кДж / моль |
| Родственные соединения | |
| Родственные соединения | Литийалюминийгидрид, диборан |
| Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа). | |
 Y (что такое ?) | |
| Ссылки в информационном окне | |
Гидрид алюминия (также известный как алан или алюман) - это неорганическое соединение с формула Al H 3. Он представляет собой белое твердое вещество и может быть окрашен в серый цвет с уменьшением размера частиц и уровней примесей. В зависимости от условий синтеза поверхность алана может быть пассивирована тонким слоем оксида и / или гидроксида алюминия. Алан и его производные используются в качестве восстановителей в органическом синтезе.
Алан представляет собой полимер. Следовательно, его формула иногда представлена формулой (AlH 3)n. Алан образует многочисленные полиморфы, которые называются α-аланом, α'-аланом, β-аланом, γ-аланом, δ-аланом., ε-алан и ζ-алан. α-алан имеет кубическую или ромбоэдрическую морфологию, тогда как α'-алан образует игольчатые кристаллы, а γ-алан образует пучок слитых игл. Алан растворим в THF и эфир. Скорость осаждения твердого алана из эфира зависит от способа получения.
Была определена кристаллическая структура α-алана, в которой атомы алюминия окружены 6 атомами водорода, которые соединяются с 6 другими атомы алюминия. Расстояния Al-H все эквивалентны (172 пм), а угол Al-H-Al составляет 141 °.
 |  |  |
| α-AlH 3элементарная ячейка | координация Al | координация H |
α-Алан является наиболее термостойким полиморфом. Β-алан и γ-алан образуются вместе и превращаются в α-алан при нагревании. Δ, ε и θ-алан образуются еще в других условиях кристаллизации. они ле ss термически стабильный, δ, ε и θ-полиморфы не превращаются в α-алан при нагревании.
мономерный AlH 3 были выделены при низкая температура в твердой матрице благородного газа и показано, что она плоская. Димер Al 2H6был выделен в твердом водороде. Он изоструктурен диборану (B2H6) и дигаллану (Ga 2H6).
Гидриды алюминия и различные их комплексы известны давно. Его первый синтез был опубликован в 1947 году. и патент на синтез был выдан в 1999 году. Гидрид алюминия получают обработкой алюмогидрида лития с помощью трихлорида алюминия. Процедура сложна: необходимо уделить внимание удалению хлорид лития.
Эфирный раствор алана требует немедленного использования, поскольку полимерный материал быстро осаждается в виде твердого вещества. Растворы гидрида алюминия, как известно, разлагаются через 3 дня. Гидрид алюминия более реакционноспособен, чем LiAlH 4.
Существует несколько других методов получения гидрида алюминия:
Несколько групп показали, что алан может быть получен электрохимическим способом. Запатентованы различные электрохимические способы получения алана. Электрохимическое получение алана позволяет избежать примесей хлоридов. Обсуждаются два возможных механизма образования алана в электрохимической ячейке Clasen, содержащей THF в качестве растворителя, алюмогидрид натрия в качестве электролита, алюминиевый анод и железную (Fe) проволоку. погружен в ртуть (Hg) в качестве катода. Натрий образует амальгаму с катодом Hg, предотвращающим побочные реакции, и водород, образующийся в первой реакции, может быть захвачен и снова вступил в реакцию с амальгамой натрия и ртути с образованием гидрида натрия. Система Clasen не приводит к потере исходного материала. Для нерастворимых анодов происходит реакция 1, в то время как для растворимых анодов ожидается анодное растворение в соответствии с реакцией 2:
1. AlH 4 - e → AlH 3 · nTHF + ½H 2
2. 3AlH 4 + Al - 3e → 4AlH 3 · nTHF
В реакции 2 расходуется алюминиевый анод, что ограничивает производство гидрида алюминия для данной электрохимической ячейки..
Была продемонстрирована кристаллизация и извлечение гидрида алюминия из электрохимически генерируемого алана.
α-AlH 3 может могут быть получены гидрированием металлического алюминия при 10 ГПа и 600 ° C (1112 ° F). Реакция между сжиженным водородом дает α-AlH 3, который может быть выделен в условиях окружающей среды.
AlH 3 легко образует аддукты с сильными основаниями Льюиса. Например, комплексы 1: 1 и 1: 2 образуются с триметиламином. Комплекс 1: 1 является тетраэдрическим в газовой фазе, но в твердой фазе он является димерным с мостиковыми водородными центрами (NMe 3 Al (μ-H)) 2. Комплекс 1: 2 принимает тригонально-бипирамидную структуру. Некоторые аддукты (например, диметилэтиламиналан, NMe 2 Et · AlH 3) термически разлагаются с образованием металлического алюминия и могут быть использованы в MOCVD применениях.
Его комплекс с диэтиловым эфиром образуется в соответствии со следующей стехиометрией:
Реакция с гидридом лития в эфире дает алюмогидрид лития :
В органической химии гидрид алюминия в основном используется для восстановления функциональных групп. Во многих отношениях реакционная способность гидрида алюминия аналогична реакционной способности алюмогидрида лития. Гидрид алюминия восстанавливает альдегиды, кетоны, карбоновые кислоты, ангидриды, хлорангидриды, сложные эфиры и лактоны до их соответствующих спиртов. Амиды, нитрилы и оксимы восстанавливаются до их соответствующих образование аминов.
С точки зрения селективности по функциональным группам, алан отличается от других гидридных реагентов. Например, в следующем восстановлении циклогексанона алюмогидрид лития дает соотношение транс: цис 1,9: 1, тогда как гидрид алюминия дает соотношение транс: цис 7,3: 1.
Алан обеспечивает гидроксиметилирование определенных кетонов (то есть замена CH на C-CH 2 OH в альфа-положении ). Сам кетон не восстанавливается, поскольку он «защищен» как его енолят.
Галогенорганические соединения восстанавливаются гидридом алюминия медленно или совсем не восстанавливаются. Следовательно, реакционноспособные функциональные группы, такие как карбоновые кислоты, могут быть восстановлены в присутствии галогенидов.
Нитрогруппы не восстанавливаются гидридом алюминия. Точно так же гидрид алюминия может выполнять восстановление сложного эфира в присутствии нитрогрупп.
Гидрид алюминия может использоваться для восстановления ацеталей до полузащищенных диолов.
Гидрид алюминия также может быть используется в реакции раскрытия эпоксидного кольца, как показано ниже.
Реакция аллильной перегруппировки, проводимая с использованием гидрида алюминия, является реакцией SN2, и она не требует стерических требований.
Гидрид алюминия даже восстанавливает диоксид углерода в метан при нагревании:
Гидрид алюминия добавляется к пропаргиловым спиртам. При использовании вместе с тетрахлоридом титана гидрид алюминия может присоединяться через двойные связи. Гидроборирование представляет собой аналогичную реакцию.
В своей пассивированной форме Alane является активным кандидатом для хранения водорода и может использоваться для эффективного производства энергии с помощью топливных элементов, включая топливные элементы и электромобили, а также другие легкие энергетические приложения. AlH 3 содержит до 10% водорода по массе, что соответствует 148 г H 2 / л, или удвоенной плотности водорода жидкого H 2. В своей непассивированной форме алан также является многообещающей присадкой к ракетному топливу, способной обеспечить повышение эффективности импульса до 10%.
Алан не является самовоспламеняющимся. С ним следует обращаться так же, как и с другими восстановителями комплексного гидрида металла, такими как алюмогидрид лития. Алан будет разлагаться на воздухе и в воде, хотя пассивация значительно снижает скорость разложения. Пассивированному алану обычно присваивается класс опасности 4,3 (химические вещества, которые при контакте с водой выделяют горючие газы).
