 | |||
| |||
| Имена | |||
|---|---|---|---|
| Название ИЮПАК хлорид алюминия | |||
| Другие названия хлорид алюминия (III) трихлорид алюминия | |||
| Идентификаторы | |||
| |||
3D модель ( JSmol ) | |||
| ЧЭБИ | |||
| ChemSpider | |||
| ECHA InfoCard | 100.028.371  | ||
| Номер ЕС |
| ||
| 1876 г. | |||
PubChem CID | |||
| Номер RTECS |
| ||
| UNII |
| ||
Панель управления CompTox ( EPA ) | |||
| |||
| Характеристики | |||
| AlCl 3 | |||
| Молярная масса | 133,341 г / моль (безводный) 241,432 г / моль (гексагидрат) [1] | ||
| Появление | белое или бледно-желтое твердое вещество, гигроскопично | ||
| Плотность | 2,48 г / см 3 (безводный) 2,398 г / см 3 (гексагидрат) [1] | ||
| Температура плавления | 180 ° C (356 ° F, 453 K) (безводный, сублимы) [1] 100 ° C (212 ° F, 373 K) (гексагидрат, разл.) [1] | ||
| 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 / л (100 ° C) | |||
| Растворимость | растворим в хлористом водороде, этаноле, хлороформе, четыреххлористом углероде, мало растворим в бензоле | ||
| Давление газа | 133,3 Па (99 ° C) 13,3 кПа (151 ° C) [2] | ||
| Вязкость | 0,35 сП (197 ° C) 0,26 сП (237 ° C) [2] | ||
| Состав | |||
Кристальная структура | Моноклиника , мС16 | ||
Космическая группа | C12 / m1, № 12 [3] | ||
Постоянная решетки | a = 0,591 нм, b = 0,591 нм, c = 1,752 нм [3] | ||
Объем решетки ( В ) | 0,52996 нм 3 | ||
Формула единиц ( Z ) | 6 | ||
Координационная геометрия | Октаэдрический (твердый) Тетраэдрический (жидкий) | ||
Молекулярная форма | Тригональный планарный ( мономерный пар) | ||
| Термохимия | |||
Теплоемкость ( C ) | 91,1 Дж / моль · К [4] | ||
Стандартная мольная энтропия ( S | 109,3 Дж / моль · К [4] | ||
Std энтальпия формации (Δ F H ⦵ 298 ) | -704,2 кДж / моль [4] | ||
Свободная энергия Гиббса (Δ f G ˚) | -628,8 кДж / моль [4] | ||
| Фармакология | |||
Код УВД | D10AX01 ( ВОЗ ) | ||
| Опасности | |||
| Паспорт безопасности | См .: страницу данных | ||
| Пиктограммы GHS | [5] | ||
| Сигнальное слово GHS | Опасность | ||
Положения об опасности GHS | H314 [5] | ||
Меры предосторожности GHS | P280 , P310 , P305 + 351 + 338 [5] | ||
| NFPA 704 (огненный алмаз) |  3 0 2 | ||
| Смертельная доза или концентрация (LD, LC): | |||
LD 50 ( средняя доза ) | безводный: 380 мг / кг, крыса (перорально) гексагидрат: 3311 мг / кг, крыса (перорально) | ||
| NIOSH (пределы воздействия на здоровье в США): | |||
PEL (Допустимо) | нет [6] | ||
REL (рекомендуется) | 2 мг / м 3 [6] | ||
IDLH (Непосредственная опасность) | ND [6] | ||
| Родственные соединения | |||
Другие анионы | Фторид алюминия Бромид алюминия Иодид алюминия | ||
Другие катионы | Трихлорид бора Трихлорид галлия Хлорид индия (III) Хлорид магния | ||
Родственные кислоты Льюиса | Хлорид железа (III) Трифторид бора | ||
| Страница дополнительных данных | |||
Структура и свойства | Показатель преломления ( n ), диэлектрическая проницаемость (ε r ) и т. Д. | ||
Термодинамические данные | Фазовое поведение твердое тело – жидкость – газ | ||
Спектральные данные | УФ , ИК , ЯМР , МС | ||
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа). | |||
 проверить ( что есть ?)  | |||
| Ссылки на инфобоксы | |||
Хлорид алюминия (AlCl 3 ), также известный как трихлорид алюминия , описывает соединения с формулой AlCl 3 (H 2 O) n (n = 0 или 6). Они состоят из атомов алюминия и хлора в соотношении 1: 3, а одна форма также содержит шесть гидратных вод . 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 низкую температуру 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. [7] Это соединение часто называют кислотой Льюиса . Это пример неорганического соединения, которое обратимо превращается из полимера в мономер при умеренной температуре.
Использует [ редактировать ]
Алкилирование и ацилирование аренов [ править ]
AlCl 3 является обычным катализатором на основе кислоты Льюиса для реакций Фриделя – Крафтса , как ацилирования, так и алкилирования. [8] Важными продуктами являются моющие средства и этилбензол . Эти типы реакций являются основным применением хлорида алюминия, например, при получении антрахинона (используемого в промышленности красителей ) из бензола и фосгена . [9] В общей реакции Фриделя-Крафтса ацилхлорид или алкилгалогенид реагирует с ароматической системой, как показано: [8]
Реакция алкилирования используется более широко, 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. [10] Подробные процедуры доступны для алкилирования [11] и ацилирования [12] [13] аренов.
Общая проблема с реакцией Фриделя-Крафтса является то , что катализатор хлорида алюминия иногда требуется в полной мере стехиометрических количествах, потому что комплексы сильно с продуктами. Это осложнение иногда приводит к образованию большого количества коррозионных отходов. По этим и подобным причинам хлорид алюминия часто заменяют цеолитами . [7]
Хлорид алюминия также может быть использован для введения альдегидных групп на ароматические кольца, например , с помощью реакции Гаттермана-Кох , который использует окись углерода , хлористый водород и медь (I) хлорид сокатализатор . [14]
Другие применения в органическом и металлоорганическом синтезе [ править ]
Хлорид алюминия находит множество других применений в органической химии . [15] Например, он может катализировать « еновую реакцию », такую как добавление 3-бутен-2-она (метилвинилкетон) к карвону : [16]
Он используется для индукции различных углеводородных связей и перегруппировок. [17] [18]
Хлорид алюминия в сочетании с алюминием в присутствии арена можно использовать для синтеза комплексов бис (арен) металлов, например бис (бензол) хрома , из галогенидов некоторых металлов посредством так называемого синтеза Фишера- Хафнера. Дихлорфенилфосфин получают реакцией бензола и трихлорида фосфора, катализируемой хлоридом алюминия. [19]
Структура [ править ]
Безводный [ править ]
AlCl 3 имеет три структуры в зависимости от температуры и состояния (твердое, жидкое, газообразное). Твердый AlCl 3 представляет собой пластинчато-слоистые кубические плотноупакованные слои. В этом контексте центры Al имеют октаэдрическую координационную геометрию . [20] Когда трихлорид алюминия находится в расплавленном состоянии, он существует в виде димера Al 2 Cl 6 с четырехкоординатным алюминием. Это изменение структуры связано с более низкой плотностью жидкой фазы (1,78 г / см 3 ) по сравнению с твердым трихлоридом алюминия (2,48 г / см 3 ). Al 2 Cl6 димеров также находятся в паровой фазе . При более высоких температурах димеры Al 2 Cl 6 диссоциируют на тригональный планарный AlCl 3 , который структурно аналогичен BF 3 . Расплав плохо проводит электричество [9], в отличие от более ионных галогенидов, таких как хлорид натрия .
Мономер хлорида алюминия принадлежит точечной группе D 3h в его мономерной форме и D 2h в его димерной форме.
Гексагидрат [ править ]
Гексагидрат состоит из октаэдрических центров [Al (H 2 O) 6 ] 3+ и хлоридных противоионов . Водородные связи связывают катион и анионы. [21] Гидратированная форма хлорида алюминия имеет октаэдрическую молекулярную геометрию с центральным ионом алюминия, окруженным шестью молекулами лиганда воды . Поскольку гидрат координационно насыщен, он не представляет большой ценности в качестве катализатора в реакции алкилирования Фриделя-Крафтса и связанных с ним реакций.
Реакции [ править ]
Безводный хлорид алюминия представляет собой мощную кислоту Льюиса , способную образовывать кислотно-основные аддукты Льюиса даже со слабыми основаниями Льюиса, такими как бензофенон и мезитилен . [8] Он образует тетрахлоралюминат (AlCl 4 - ) в присутствии хлорид- ионов.
Хлорид алюминия реагирует с гидридами кальция и магния в тетрагидрофуране с образованием тетрагидроалюминатов.
Реакции с водой [ править ]
Безводный хлорид алюминия гигроскопичен и имеет 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 2 O) 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 2 O) 6 Cl 3 → Al (OH) 3 + 3 HCl + 3 H 2 O
Как и водные комплексы металлов , водный AlCl 3 является кислым из-за ионизации лигандов аква :
- [Al (H 2 O) 6 ] 3+ ⇌ [Al (OH) (H 2 O) 5 ] 2+ + H +
Водные растворы ведут себя подобно другие алюминиевые соли , содержащих гидратированные AL 3+ ионы , давая студенистый осадок из гидроксида алюминия при взаимодействии с разбавленным гидроксидом натрия :
- AlCl 3 + 3 NaOH → [Al (OH) 3 ] + 3 NaCl
Синтез [ править ]
Хлорид алюминия производится в больших масштабах путем экзотермической реакции металлического алюминия с хлором или хлористым водородом при температурах от 650 до 750 ° C (от 1202 до 1382 ° F). [9]
- 2 Al + 3 Cl 2 → 2 AlCl 3
- 2 Al + 6 HCl → 2 AlCl 3 + 3 H 2
Хлорид алюминия может образовываться в результате однократной реакции 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, израсходованного на производство алюминия. [7]
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. При нагревании этого твердого вещества безводный трихлорид алюминия не образуется, гексагидрат при нагревании разлагается до гидроксида алюминия :
- Al (H 2 O) 6 Cl 3 → Al (OH) 3 + 3 HCl + 3 H 2 O
Алюминий также образует низший хлорид , хлорид алюминия (I) (AlCl), но он очень нестабилен и известен только в паровой фазе. [9]
Естественное явление [ править ]
Безводное соединение сейчас неизвестно среди минералов. Однако гексагидрат известен как редкий минерал хлоралюминит. [22] Более сложный, основной и гидратированный минерал - кадваладерит. [23] [22]
Безопасность [ править ]
Безводный AlCl 3 бурно реагирует с основаниями , поэтому необходимы соответствующие меры предосторожности. При вдыхании или контакте он может вызвать раздражение глаз, кожи и дыхательной системы. [24]
См. Также [ править ]
- монохлорид алюминия
Ссылки [ править ]
- ^ a b c d Хейнс, Уильям М., изд. (2011). CRC Справочник по химии и физике (92-е изд.). Бока-Ратон, Флорида: CRC Press . п. 4.45. ISBN 1439855110.
- ^ a b Хлорид алюминия. Архивировано 5 мая 2014 г. в Wayback Machine . Chemister.ru (19 марта 2007 г.). Проверено 17 марта 2017.
- ^ а б Кетелаар, JAA (1935). "Die Kristallstruktur der Aluminiumhalogenide II". Zeitschrift für Kristallographie - Кристаллические материалы . 90 (1–6). DOI : 10.1524 / zkri.1935.90.1.237 . S2CID 100796636 .
- ^ a b c d Хейнс, Уильям М., изд. (2011). CRC Справочник по химии и физике (92-е изд.). Бока-Ратон, Флорида: CRC Press . п. 5.5. ISBN 1439855110.
- ^ a b c Sigma-Aldrich Co. , Хлорид алюминия . Проверено 5 мая 2014.
- ^ a b c Карманный справочник NIOSH по химической опасности. «# 0024» . Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).
- ^ a b c Гельмбольдт, Отто; Кейт Хадсон, L .; Мишра, Чанакья; Wefers, Карл; Черт возьми, Вольфганг; Старк, Ганс; Даннер, Макс; Рёш, Норберт (2007). «Соединения алюминия неорганические». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. DOI : 10.1002 / 14356007.a01_527.pub2 .
- ^ a b c Олах, Джорджия, изд. (1963). Фриделя-Крафтса и родственные реакции . 1 . Нью-Йорк: Interscience.
- ^ а б в г Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1984). Химия элементов . Оксфорд: Pergamon Press . ISBN 978-0-08-022057-4.
- ^ Неницеску, Костин Д .; Кантуниари, Ион П. (1933). "Durch Aluminiumchlorid Katalysierte Reaktion, VI. Mitteil .: Die Umlagerung des Cyclohexans in Metyl-cyclopentan" . Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft (серии A и B) . 66 (8): 1097–1100. DOI : 10.1002 / cber.19330660817 . ISSN 1099-0682 .
- ^ Джонатан Т. Ривз1, Жулин Тан, Дэниел Р. Фандрик, Джинхуа Дж. Сонг, Натан К. Йи, Крис Х. Сенанаяке (2012). «Синтез трифторметилкетонов из карбоновых кислот: 4- (3,4-дибромфенил) -1,1,1-трифтор-4-метилпентан-2-он» . Органический синтез . 89 : 210. DOI : 10,15227 / orgsyn.089.0210 .CS1 maint: multiple names: authors list (link)
- ^ Камил Паруч; Libor Vyklicky; Томас Дж. Кац (2003). «Получение 9,10-диметоксифенантрена и 3,6-диацетил-9,10-диметоксифенантрена». Органический синтез . 80 : 227. DOI : 10,15227 / orgsyn.080.0227 .
- ^ Александр Дж. Сид; Вайшали Сонпатки; Марк Р. Герберт (2002). «3- (4-Бромбензоил) пропановая кислота». Органический синтез . 79 : 204. DOI : 10,15227 / orgsyn.079.0204 .
- Перейти ↑ Wade, LG (2003) Organic Chemistry , 5th edition, Prentice Hall , Upper Saddle River, New Jersey , United States. ISBN 013033832X .
- ^ Галацис, П. (1999) Справочник реагентов для органического синтеза: кислотные и основные реагенты , HJ Reich, JH Rigby (ред.) Wiley , New York City . С. 12–15. ISBN 978-0-471-97925-8 .
- Перейти ↑ Snider, BB (1980). «Катализируемые кислотой Льюиса еновые реакции». В соотв. Chem. Res. 13 (11): 426. DOI : 10.1021 / ar50155a007 .
- ↑ Рубен Д. Рике; Стивен Э. Бейлз; Филип М. Хадналл; Тимоти П. Бернс; Грэм С. Пойндекстер (1979). «Высокоактивный магний для приготовления реактивов Гриньяра: 1-норборнанкарбоновая кислота». Органический синтез . 59 : 85. DOI : 10,15227 / orgsyn.059.0085 .
- ^ Сами А. Шама; Карл С. Вамсер (1983). «Гексаметил Дьюара Бензол». Органический синтез . 61 : 62. DOI : 10,15227 / orgsyn.061.0062 .
- ^ Б. Бюхнер; Л. Б. Локхарт младший (1951). «Фенилдихлорфосфин». Органический синтез . 31 : 88. DOI : 10,15227 / orgsyn.031.0088 .
- ^ Напротив, AlBr 3 имеет более молекулярную структуру сцентрамиAl 3+, занимающими соседние тетраэдрические отверстия плотноупакованного каркасаионовBr - . Уэллс, А.Ф. (1984) Структурная неорганическая химия , Oxford Press, Oxford , United Kingdom. ISBN 0198553706 .
- ^ Андресс, KR; Карпентер, К. (1934). "Кристаллгидрат II. Die Struktur von Chromchlorid- und Aluminiumchloridhexahydrat". Zeitschrift für Kristallographie - Кристаллические материалы . 87 . DOI : 10.1524 / zkri.1934.87.1.446 .
- ^ а б https://www.ima-mineralogy.org/Minlist.htm
- ^ https://www.mindat.org/min-845.html
- ^ Хлорид алюминия . solvaychemicals.us
Внешние ссылки [ править ]
 | Викискладе есть медиафайлы, связанные с хлоридом алюминия . |
- Международная карта химической безопасности 1125
- Указатель процедур органического синтеза, в которых используется AlCl 3
- Период 3 хлоридов
- Паспорт безопасности
- Информационные бюллетени правительства Канады и часто задаваемые вопросы: соли алюминия
