Chlorid hlinitý - Aluminium chloride

Chlorid hlinitý (III)
Hexahydrát chloridu hlinitého, (nahoře) čistý a (dole) znečištěný chloridem železnatým
Dimer chloridu hlinitého
Jednotka cely chlorid hlinitý
Jména
Název IUPAC
chlorid hlinitý
Ostatní jména
chlorid
hlinitý (III) chlorid hlinitý
Identifikátory
3D model ( JSmol )
ČEBI
ChemSpider
Informační karta ECHA 100,028,371 Upravte to na Wikidata
Číslo ES
1876
Číslo RTECS
UNII
  • InChI = 1S/Al.3ClH/h; 3*1H/q+3 ;;; p-3 šekY
    Klíč: VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K šekY
  • InChI = 1/Al.3ClH/h; 3*1H/q+3 ;;; p-3
    Klíč: VSCWAEJMTAWNJL-DFZHHIFOAR
  • monomer : Cl [Al] (Cl) Cl
  • dimer : Cl [Al-] 1 (Cl) [Cl+] [Al-] ([Cl+] 1) (Cl) Cl
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
0,52996 nm 3
6
Oktaedr (pevný) Čtyřstěn
(kapalný)
Trigonální planární
( monomerní pára)
Termochemie
91,1 J/mol · K
109,3 J/mol · K
Standardní entalpie
tvorby
f H 298 )
−704,2 kJ/mol
-628,8 kJ/mol
Farmakologie
D10AX01 ( WHO )
Nebezpečí
Bezpečnostní list Viz: datová stránka
Piktogramy GHS GHS05: ŽíravýGHS06: Toxický
Signální slovo GHS Nebezpečí
H314
P280 , P310 , P305+351+338
NFPA 704 (ohnivý diamant)
3
0
2
Smrtelná dávka nebo koncentrace (LD, LC):
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 konstantar ) 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).
☒N. ověřit  ( co je to   ?) šekY☒N.
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 diagram Benzene Friedel-Crafts. Svg

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 .

Formylace AlCl3.gif

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 :

AlCl3 ene rxn.gif

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 .

Chlorid hlinitý-3D-struktury.png

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