hợp chất hóa học

Nhôm clorua

Tên
Tên IUPAC nhôm clorua
Tên khác nhôm (III) clorua nhôm trichloride
Định danh
ChEBI
ChemSpider
Thẻ thông tin ECHA	100.028.371
	1876
Số RTECS	BD0530000
UNII
InChI = 1S / Al.3ClH / h; 3 * 1H / q + 3 ;;; / p-3 Y Khóa: VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K Y InChI = 1 / Al.3ClH / h; 3 * 1H / q + 3 ;;; / p VSCWAEJMTAWNJL-DFZHHIFOAR
Cl [Al] (Cl) Cl dimer: Cl [Al-] 1 (Cl) [Cl+][Al-] ([Cl+] 1) (Cl) Cl
	AlCl 3
Khối lượng mol	133.341 g / mol (khan) 241.432 g / mol (hexahydrate) [1]
Xuất hiện	chất rắn màu trắng hoặc vàng nhạt, hút ẩm
Mật độ	2,48 g / cm 3 (khan) 2,398 g / cm 3 (hexahydrate) [1]	192,6 ° C (378,7 ° F; 465,8 K) (khan) [1] 100 ° C (212 ° F; 373 K) (hexahydrate, dec.) [1] [1]
Điểm sôi	180 ° C (356 ° F; 453 K) (sublimes) [1]
	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)
Độ hòa tan	hòa tan trong hydro clorua, ethanol, chloroform, carbon tetrachloride ít tan trong benzen
Áp suất hơi	133.3 Pa (99 ° C) 13.3 kPa (151 ° C) [2]
Độ nhớt	0,35 cP (197 ° C) 0,26 cP (237 ° C) [2]
Cấu trúc
	Monoclinic, mS16
	C12 / m1, Số 12 [3]
	a = 0,591 nm, b = 0,591 nm, c = 1.752nm [3]
	0,52996 nm 3
	6
	Octah thờ (rắn) tứ diện (lỏng)
	Mặt phẳng lượng giác (hơi đơn sắc)
Nhiệt hóa học
	91.1 J / mol · K [4]
	109.3 J / mol · K [4]
	−704.2 kJ / mol
	-628,8 kJ / mol [4]
Dược lý
	D10AX01 ( WHO )
Nguy hiểm
Bảng dữ liệu an toàn	Xem: trang dữ liệu
Chữ tượng hình GHS	[5] H314 [5]
	P280 P 310 P305 + 351 [5]
NFPA 704
Liều lượng hoặc nồng độ Lethal LC ):
	khan: 380 mg / kg, chuột (uống) hexahydrate: 3311 mg / kg, chuột (uống)
Giới hạn phơi nhiễm sức khỏe của Hoa Kỳ (NIOSH):
	không [6]
	2 mg / m 3 [6]
	N.D. [6]
Các hợp chất liên quan
	Nhôm florua Nhôm bromide Nhôm iodide
	Boron trichloride Gallium trichloride Indium (III) clorua Magiê clorua
	Sắt (III) clorua Boron trifluoride
Trang dữ liệu bổ sung
	Chỉ số khúc xạ ( n ), Hằng số điện môi (ε r ), v.v.
Dữ liệu nhiệt động dữ liệu	Hành vi pha chất rắn rắn Gas khí
	UV, IR, NMR, MS
Trừ khi có ghi chú khác, dữ liệu được cung cấp cho các vật liệu ở trạng thái tiêu chuẩn của chúng (ở 25 ° C [77 °F]100 kPa).
N xác minh (những gì là Y N ?)
Tham chiếu hộp thông tin

Nhôm clorua (AlCl ₃ ) là hợp chất chính của nhôm và clo. Nó có màu trắng, nhưng các mẫu thường bị nhiễm clorua sắt (III), tạo ra màu vàng. Chất rắn có điểm nóng chảy và sôi thấp. Nó chủ yếu được sản xuất và tiêu thụ trong sản xuất kim loại nhôm, nhưng một lượng lớn cũng được sử dụng trong các lĩnh vực khác của ngành hóa chất. Các hợp chất thường được trích dẫn là một axit Lewis. Đây là một ví dụ về một hợp chất vô cơ có thể thay đổi thuận nghịch từ polymer sang monome ở nhiệt độ nhẹ.

Cấu trúc [ chỉnh sửa ]

khan [ chỉnh sửa ]

AlCl ₃ thông qua ba cấu trúc khác nhau nhiệt độ và trạng thái (rắn, lỏng, khí). Solid AlCl ₃ là một lớp đóng gói giống như các lớp đóng gói. Trong khuôn khổ này, các trung tâm Al thể hiện hình học phối trí bát diện. ^[7] Trong sự tan chảy, nhôm trichloride tồn tại dưới dạng dimer Al ₂ Cl ₆ với nhôm tetracoordine. Sự thay đổi cấu trúc này có liên quan đến mật độ thấp hơn của pha lỏng (1,78 g / cm ³ ) so với trichloride nhôm rắn (2,48 g / cm ³ ). Al ₂ Cl ₆ dimers cũng được tìm thấy trong pha hơi. Ở nhiệt độ cao hơn, Al ₂ Cl ₆ dimers phân tách thành mặt phẳng lượng giác AlCl ₃ có cấu trúc tương tự BF 3 . Sự tan chảy dẫn điện kém, ^[8] không giống như nhiều halogen hơn như natri clorua.

Hexahydrate [ chỉnh sửa ]

hexahydrate bao gồm bát diện [Al(H ₂ O) ₆ ] trung tâm và phản ứng clorua. Liên kết hydro liên kết cation và anion. ^[9] Dạng ngậm nước của nhôm clorua có dạng hình học phân tử bát diện, với ion nhôm trung tâm được bao quanh bởi sáu phân tử phối tử nước. Điều này có nghĩa là dạng ngậm nước không thể hoạt động như một axit Lewis vì nó không thể chấp nhận các cặp electron, và do đó, nó không thể được sử dụng làm chất xúc tác trong quá trình kiềm hóa Friedel-Crafts của các hợp chất thơm.

Phản ứng [ chỉnh sửa ]

Clorua nhôm khan là một axit Lewis mạnh nhất, có khả năng tạo ra các chất gây nghiện gốc axit Lewis với các bazơ Lewis yếu như benzophenone và mesitylene. ] Nó tạo thành tetrachloroaluminate AlCl ₄ ^– với sự có mặt của các ion clorua.

Nhôm clorua phản ứng với canxi và magiê hydrua trong tetrahydrofuran tạo thành tetrahydroaluminate.

Phản ứng với nước [ chỉnh sửa ]

Nhôm clorua hút ẩm, có ái lực rất rõ rệt với nước. Nó bốc khói trong không khí ẩm và rít lên khi trộn với nước lỏng là các ion Cl ^– được thay thế bằng các phân tử H ₂ O trong mạng tinh thể để tạo thành hexahydrate [Al(H ₂ O) ₆ ] Cl ₃ (cũng có màu trắng đến vàng nhạt). Pha khan không thể lấy lại được khi đun nóng vì HCl bị mất để lại nhôm hydroxit hoặc alumina (nhôm oxit):

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

Khi đun nóng mạnh (~ 400 ° C), oxit nhôm được hình thành từ nhôm hydroxit thông qua:

2 Al (OH) ₃ → Al ₂ O ₃ + 3 H ₂ O

Dung dịch nước của AlCl ₃ là ion và do đó dẫn điện tốt. Các giải pháp như vậy được tìm thấy có tính axit, cho thấy sự thủy phân một phần của ion Al ³⁺ . Các phản ứng có thể được mô tả (đơn giản hóa) như:

[Al(H ₂ O) ₆ ] ³⁺ (aq) ⇌ [Al(OH)(H ₂ O) ₅ ] ²⁺ (aq) + H ⁺ (aq)

Các dung dịch nước hoạt động tương tự như các muối nhôm khác có chứa hydrat hóa Al ³⁺ các ion, tạo kết tủa nhôm hydroxit khi phản ứng với natri hydroxit loãng:

AlCl ₃ + 3 NaOH → Al (OH) ₃ + 3 NaCl

Tổng hợp [ chỉnh sửa ]

được sản xuất trên quy mô lớn bằng phản ứng tỏa nhiệt của kim loại nhôm với clo hoặc hydro clorua ở nhiệt độ từ 650 đến 750 ° C (1.202 đến 1.382 ° F). ^[8]

2 Al + 3 Cl ₂ → 2 AlCl ₃

2 Al + 6 HCl → 2 AlCl ₃ + 3 H ₂

được hình thành thông qua một phản ứng chuyển vị đơn giữa clorua đồng và kim loại nhôm.

2 Al + 3 CuCl ₂ → 2 AlCl ₃ + 3 Cu

Ở Mỹ vào năm 1993, đã sản xuất khoảng 21.000 tấn, không kể số lượng tiêu thụ trong sản xuất nhôm. ^[11]

Trichloride nhôm ngậm nước được điều chế bằng cách hòa tan các oxit nhôm trong axit clohydric. Nhôm kim loại cũng dễ dàng hòa tan trong axit hydrochloric ─ giải phóng khí hydro và tạo ra nhiệt đáng kể. Đun nóng chất rắn này không tạo ra nhôm trichloride khan, hexahydrat bị phân hủy thành nhôm hydroxit khi đun nóng:

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

Nhôm cũng tạo thành clorua thấp hơn, nhôm (I) clorua (AlCl), nhưng điều này rất không ổn định và chỉ được biết đến trong pha hơi. ^[8]

Trichloride nhôm khan [ chỉnh sửa ]

AlCl ₃ có lẽ là axit Lewis được sử dụng phổ biến nhất và cũng là một trong những loại mạnh nhất. Nó tìm thấy ứng dụng trong ngành hóa chất làm chất xúc tác cho các phản ứng của Friedel, Crafts, cả acylation và alkylation. Sản phẩm quan trọng là chất tẩy rửa và ethylbenzene. Nó cũng tìm thấy sử dụng trong phản ứng trùng hợp và phản ứng đồng phân của hydrocarbon.

Phản ứng FriedelTHER Crafts ^[10] là công dụng chính của nhôm clorua, ví dụ như trong điều chế anthraquinone (đối với ngành công nghiệp thuốc nhuộm) từ benzen và phosgene. ^[8] Trong phản ứng Friedel Crafts Crafts, một loại acyl Clorua hoặc alkyl halogenua phản ứng với một hệ thống thơm như được hiển thị: ^[10]

Phản ứng kiềm hóa được sử dụng rộng rãi hơn phản ứng acyl hóa, mặc dù thực tế của nó đòi hỏi kỹ thuật cao hơn vì phản ứng chậm chạp hơn. Đối với cả hai phản ứng, clorua nhôm, cũng như các vật liệu và thiết bị khác phải khô, mặc dù cần phải có một chút độ ẩm để phản ứng xảy ra. ^{[ cần trích dẫn ]} Một vấn đề chung với phản ứng Friedel Gian Crafts là chất xúc tác nhôm clorua đôi khi được yêu cầu với số lượng cân bằng hóa học đầy đủ, bởi vì nó phức tạp mạnh với các sản phẩm. Biến chứng này đôi khi tạo ra một lượng lớn chất thải ăn mòn. Vì những lý do này và những lý do tương tự, các chất xúc tác có thể tái chế hoặc lành tính hơn đã được tìm kiếm. Do đó, việc sử dụng nhôm clorua trong một số ứng dụng đang bị thay thế bởi zeolit.

Nhôm clorua cũng có thể được sử dụng để đưa các nhóm aldehyd lên các vòng thơm, ví dụ thông qua phản ứng Gattermann-Koch sử dụng carbon monoxide, hydro clorua và chất đồng xúc tác clorua đồng (I). ^[12]

Nhôm clorua tìm thấy rất nhiều ứng dụng khác trong hóa học hữu cơ. ^[13] Ví dụ, nó có thể xúc tác cho "phản ứng ene", chẳng hạn như nó có thể xúc tác cho "phản ứng ene", chẳng hạn như bổ sung của 3-buten-2-one (methyl vinyl ketone) thành carvone: ^[14]

AlCl _{cũng được sử dụng rộng rãi cho phản ứng trùng hợp và phản ứng đồng phân của hydrocacbon. Các ví dụ quan trọng bao gồm sản xuất ethylbenzene, được sử dụng để sản xuất styren và do đó là polystyrene, và cũng sản xuất dodecylbenzene, được sử dụng để sản xuất chất tẩy rửa. ^[8]}

của một arene có thể được sử dụng để tổng hợp các phức kim loại bis (arene), vd bis (benzen) crom, từ một số halogen kim loại nhất định thông qua cái gọi là tổng hợp Fischer-Hafner.

Clorua nhôm ngậm nước [ chỉnh sửa ]

Dihydrate có ít ứng dụng, nhưng nhôm chlorohydrate là thành phần phổ biến trong chất chống mồ hôi ở nồng độ thấp. ^[11] Hyperhidrosis cần nồng độ cao hơn. (12% trở lên), được bán dưới tên thương hiệu như Xeransis, Drysol, DryDerm, sunsola, Maxim, Odaban, SureDri, B + Drier, Chlorhydrol, Anhydrol Forte và Driclor.

Khoảnh khắc đối xứng và lưỡng cực [ chỉnh sửa ]

Nhôm clorua thuộc nhóm điểm D _3h ở dạng đơn sắc và D 2h ở dạng dimeric của nó. Cả hai dạng nhôm clorua, tuy nhiên, không có khoảnh khắc lưỡng cực vì các khoảnh khắc lưỡng cực liên kết triệt tiêu lẫn nhau.

Nhôm clorua là một chất độc thần kinh. ^{[15][16][17][18]} Alyd khan ₃ phản ứng mạnh mẽ với các bazơ, do đó cần có biện pháp phòng ngừa thích hợp. Nó có thể gây kích ứng cho mắt, da và hệ hô hấp nếu hít phải hoặc tiếp xúc. ^[19]

Tài liệu tham khảo [ chỉnh sửa ]