Chlorid hlinitý - Aluminium chloride
Hexahydrát chloridu hlinitého, (nahoře) čistý a (dole) znečištěný chloridem železnatým
|
|||
|
|||
Jména | |||
---|---|---|---|
Název IUPAC
chlorid hlinitý
|
|||
Ostatní jména
chlorid
hlinitý (III) chlorid hlinitý |
|||
Identifikátory | |||
3D model ( JSmol )
|
|||
ČEBI | |||
ChemSpider | |||
Informační karta ECHA | 100,028,371 | ||
Číslo ES | |||
1876 | |||
PubChem CID
|
|||
Číslo RTECS | |||
UNII | |||
CompTox Dashboard ( EPA )
|
|||
|
|||
Vlastnosti | |||
AlCl 3 | |||
Molární hmotnost | 133,341 g/mol (bezvodý) 241,432 g/mol (hexahydrát) |
||
Vzhled | bílá nebo světle žlutá pevná látka, hygroskopická |
||
Hustota | 2,48 g/cm 3 (bezvodý) 2,398 g/cm 3 (hexahydrát) |
||
Bod tání | 180 ° C (356 ° F; 453 K) (bezvodý, sublimuje) 100 ° C (212 ° F; 373 K) (hexahydrát, dec.) |
||
439 g/l (0 ° C) 449 g/l (10 ° C) 458 g/l (20 ° C) 466 g/l (30 ° C) 473 g/l (40 ° C) 481 g/l ( 60 ° C) 486 g/l (80 ° C) 490 g/l (100 ° C) |
|||
Rozpustnost | rozpustný v chlorovodíku, ethanolu, chloroformu, tetrachlormethanu mírně rozpustný v benzenu |
||
Tlak páry | 133,3 Pa (99 ° C) 13,3 kPa (151 ° C) |
||
Viskozita | 0,35 cP (197 ° C) 0,26 cP (237 ° C) |
||
Struktura | |||
Monoklinika , mS16 | |||
C12/m1, č. 12 | |||
a = 0,591 nm, b = 0,591 nm, c = 1,752 nm
|
|||
Objem mříže ( V )
|
0,52996 nm 3 | ||
Vzorce jednotek ( Z )
|
6 | ||
Oktaedr (pevný) Čtyřstěn (kapalný) |
|||
Trigonální planární ( monomerní pára) |
|||
Termochemie | |||
Tepelná kapacita ( C )
|
91,1 J/mol · K | ||
Standardní molární
entropie ( S |
109,3 J/mol · K | ||
Standardní entalpie
tvorby (Δ f H ⦵ 298 ) |
−704,2 kJ/mol | ||
Gibbsova volná energie (Δ f G ˚)
|
-628,8 kJ/mol | ||
Farmakologie | |||
D10AX01 ( WHO ) | |||
Nebezpečí | |||
Bezpečnostní list | Viz: datová stránka | ||
Piktogramy GHS | |||
Signální slovo GHS | Nebezpečí | ||
H314 | |||
P280 , P310 , P305+351+338 | |||
NFPA 704 (ohnivý diamant) | |||
Smrtelná dávka nebo koncentrace (LD, LC): | |||
LD 50 ( střední dávka )
|
bezvodý: 380 mg/kg, potkan (orální) hexahydrát: 3311 mg/kg, potkan (orální) |
||
NIOSH (limity expozice USA pro zdraví): | |||
PEL (přípustné)
|
žádný | ||
REL (doporučeno)
|
2 mg/m 3 | ||
IDLH (bezprostřední nebezpečí)
|
ND | ||
Související sloučeniny | |||
Jiné anionty
|
Fluorid hlinitý Bromid hlinitý Jodid hlinitý |
||
Jiné kationty
|
Chlorid boritý Chlorid galia Chlorid inditý Chlorid hořečnatý |
||
Související Lewisovy kyseliny
|
Chlorid železitý Fluorid boritý |
||
Stránka doplňkových údajů | |||
Index lomu ( n ), dielektrická konstanta (ε r ) atd. |
|||
Termodynamická
data |
Fázové chování pevná látka – kapalina – plyn |
||
UV , IR , NMR , MS | |||
Pokud není uvedeno jinak, jsou údaje uvedeny pro materiály ve standardním stavu (při 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). |
|||
ověřit ( co je to ?) | |||
Reference na infobox | |||
Chlorid hlinitý (AlCl 3 ), také známý jako chlorid hlinitý , jsou popsány sloučeniny se vzorcem AlCl 3 (H 2 O) n (n = 0 nebo 6). Skládají se z atomů hliníku a chloru v poměru 1: 3 a jedna forma také obsahuje šest hydratačních vod . Oba jsou bílé pevné látky, ale vzorky jsou často kontaminovány chloridem železnatým , což dává žlutou barvu.
Bezvodý materiál je komerčně důležitý. Má nízkou teplotu tání a varu. Vyrábí se a spotřebovává se hlavně při výrobě kovového hliníku, ale velké množství se používá i v jiných oblastech chemického průmyslu. Sloučenina je často citována jako Lewisova kyselina . Je to příklad anorganické sloučeniny, která se při mírné teplotě reverzibilně mění z polymeru na monomer .
Využití
Alkylace a acylace arenů
AlCl 3 je běžný Lewisův kyselý katalyzátor pro Friedel-Craftsovy reakce , jak acylace, tak alkylace. Důležitými produkty jsou detergenty a ethylbenzen . Tyto typy reakcí se používají hlavně pro chlorid hlinitý, například při přípravě antrachinonu (používaného v průmyslu barviv ) z benzenu a fosgenu . V obecné reakci Friedel -Crafts reaguje acylchlorid nebo alkylhalogenid s aromatickým systémem, jak je uvedeno:
Alkylační reakce je více široce používán, než je acylační reakce, i když jeho praxe je technicky náročné. U obou reakcí by měl být chlorid hlinitý, stejně jako další materiály a zařízení, suché, i když pro pokračování reakce je nutná stopa vlhkosti. K dispozici jsou podrobné postupy pro alkylaci a acylaci arenů.
Obecným problémem Friedel -Craftsovy reakce je, že katalyzátor na bázi chloridu hlinitého je někdy vyžadován v plně stechiometrických množstvích, protože s produkty silně komplexuje . Tato komplikace někdy vytváří velké množství korozivního odpadu. Z těchto a podobných důvodů bylo použití chloridu hlinitého často vytlačováno zeolity .
Chlorid hlinitý může být také použit k zavedení aldehydových skupin na aromatické kruhy, například pomocí Gattermann-Kochovy reakce, která používá kokatalyzátor na bázi oxidu uhelnatého , chlorovodíku a chloridu měďnatého .
Další aplikace v organické a organokovové syntéze
Chlorid hlinitý nachází v organické chemii celou řadu dalších aplikací . Může například katalyzovat „ enovou reakci “, jako je přidání 3-buten-2-onu (methylvinylketonu) ke karvonu :
Používá se k indukci různých uhlovodíkových spojek a přeskupení.
Chlorid hlinitý kombinovaný s hliníkem v přítomnosti arenu lze použít k syntéze bis (arenových) kovových komplexů, např. Bis (benzen) chromu , z určitých halogenidů kovů pomocí takzvané Fischer -Hafnerovy syntézy. Dichlorfenylfosfin se připravuje reakcí benzenu a chloridu fosforitého katalyzovanou chloridem hlinitým.
Struktura
Bezvodý
AlCl 3 přijímá tři struktury v závislosti na teplotě a stavu (pevná látka, kapalina, plyn). Solid AlCl 3 je vrstvená krychlová kubická těsně zabalená vrstva. V tomto rámci vykazují centra Al oktaedrickou koordinační geometrii . Chlorid yttritý (III) má stejnou strukturu, jako řada dalších sloučenin. Když je chlorid hlinitý ve svém roztaveném stavu, existuje jako dimer Al 2 Cl 6 s tetracoordinate hliníkem. Tato změna struktury souvisí s nižší hustotou kapalné fáze (1,78 g / cm 3 ) proti pevné chlorid hlinitý (2,48 g / cm 3 ). Dimery Al 2 Cl 6 se také nacházejí v plynné fázi . Při vyšších teplotách se dimery Al 2 Cl 6 disociují na trigonální planární AlCl 3 , který je strukturně analogický s BF 3 . Tavenina vede elektřinu špatně, na rozdíl od více- iontové halogenidy , jako je chlorid sodný .
Monomer chloridu hlinitého patří do bodové skupiny D 3h ve své monomerní formě a D 2h ve své dimerní formě.
Hexahydrát
Hexahydrát se skládá z oktaedrických [Al (H 2 O) 6 ] 3+ center a chloridových protionů . Vodíkové vazby spojují kation a anionty. Hydratovaná forma chloridu hlinitého má oktaedrickou molekulární geometrii s centrálním iontem hliníku obklopeným šesti molekulami vodního ligandu . Protože je hydrát koordinačně nasycený, má malou hodnotu jako katalyzátor při Friedel-Craftsově alkylaci a souvisejících reakcích.
Reakce
Bezvodý chlorid hlinitý je silná Lewisova kyselina , schopná vytvářet Lewisovy acidobazické adukty i se slabými Lewisovými bázemi, jako je benzofenon a mesitylen . V přítomnosti chloridových iontů vytváří tetrachloraluminát (AlCl 4 - ) .
Chlorid hlinitý reaguje s hydridy vápníku a hořčíku v tetrahydrofuranu za vzniku tetrahydroaluminátů.
Reakce s vodou
Bezvodý chlorid hlinitý je hygroskopický a má velmi výraznou afinitu k vodě. To výpary ve vlhkém vzduchu a syčí když smísí s kapalnou vodou jako Cl - jsou ligandy posunuty s H 2 O molekul za vzniku hexahydrát [Al (H 2 O) 6 ] Cl 3 . Bezvodou fázi nelze znovu získat zahřátím hexahydrátu. Místo toho se ztrácí HCl a zanechává hydroxid hlinitý nebo oxid hlinitý (oxid hlinitý):
- Al (H 2 O) 6 Cl 3 → AI (OH) 3 + 3 HCl + 3 H 2 O
Stejně jako kovové aquo komplexy je vodný AlCl 3 kyselý díky ionizaci aquo ligandů :
- [Al (H 2 O) 6 ] 3+ ⇌ [Al (OH) (H 2 O) 5 ] 2+ + H +
Vodné roztoky se chovají podobně jako jiné hliníkové soli , které obsahují hydratované Alova 3+ iontů , dává želatinová sraženina z hydroxidu hlinitého po reakci s zředěného hydroxidu sodného :
- AlCl 3 + 3 NaOH → [Al (OH) 3 ] + 3 NaCl
Syntéza
Chlorid hlinitý se vyrábí ve velkém měřítku exotermickou reakcí kovového hliníku s chlorem nebo chlorovodíkem při teplotách mezi 650 až 750 ° C (1 202 až 1 382 ° F).
- 2 Al + 3 Cl 2 → 2 AlCl 3
- 2 Al + 6 HCl → 2 AlCl 3 + 3 H 2
Chlorid hlinitý může být vytvořen jedinou vytlačovací reakcí mezi chloridem měďnatým a kovem hliníku.
- 2 Al + 3 CuCl 2 → 2 AlCl 3 + 3 Cu
V USA v roce 1993 bylo vyrobeno přibližně 21 000 tun, nepočítaje množství spotřebovaná při výrobě hliníku.
Hydratovaný chlorid hlinitý se připravuje rozpuštěním oxidů hliníku v kyselině chlorovodíkové . Kovový hliník se také snadno rozpouští v kyselině chlorovodíkové - uvolňuje plynný vodík a vytváří značné teplo. Zahřátím této pevné látky nevzniká bezvodý chlorid hlinitý, hexahydrát se po zahřátí rozkládá na hydroxid hlinitý :
- Al (H 2 O) 6 Cl 3 → AI (OH) 3 + 3 HCl + 3 H 2 O
Hliník také tvoří nižší chlorid , chlorid hlinitý (AlCl), ale ten je velmi nestabilní a je znám pouze v plynné fázi.
Přirozený výskyt
Bezvodá sloučenina je nyní mezi minerály neznámá. Hexahydrát je však známý jako vzácný minerál chloraluminit. Složitějším, zásaditým a hydratovaným minerálem je kadwaladerit .
Bezpečnost
Bezvodý AlCl 3 reaguje silně s bázemi , jsou nutné proto vhodná opatření. Při vdechnutí nebo kontaktu může způsobit podráždění očí, kůže a dýchacího systému.
Viz také
Reference
externí odkazy
- Mezinárodní karta chemické bezpečnosti 1125
- Index postupů organické syntézy, které využívají AlCl 3
- Období 3 chloridy
- Bezpečnostní list
- Informační listy vlády Kanady a často kladené otázky: Hliníkové soli