Хлорид алюминия
![]() Гексагидрат трихлорида алюминия, чистый (вверху) и загрязненный хлоридом железа (III) (внизу)
| |||
| |||
Имена | |||
---|---|---|---|
Название ИЮПАК
Хлорид алюминия
| |||
Другие имена
Хлорид алюминия(III)
Трихлорид алюминия Трихлоралюминий | |||
Идентификаторы | |||
| |||
3D model ( JSmol )
|
|||
КЭБ | |||
ХимическийПаук | |||
Информационная карта ECHA | 100.028.371 | ||
Номер ЕС |
| ||
1876 | |||
ПабХим CID
|
|||
номер РТЭКС |
| ||
НЕКОТОРЫЙ |
| ||
Панель управления CompTox ( EPA )
|
|||
Характеристики | |||
AlClAlCl3 | |||
Молярная масса |
| ||
Появление | Бесцветные кристаллы, гигроскопичны. | ||
Плотность |
| ||
Температура плавления | |||
| |||
Растворимость |
| ||
Давление пара |
| ||
Вязкость |
| ||
Структура | |||
Моноклиника , мС16 | |||
С12/м1, №12 [ 3 ] | |||
а = 0,591 нм, б = 0,591 нм, с = 1,752 нм [ 3 ]
| |||
Объем решетки ( В )
|
0,52996 нм 3 | ||
Формульные единицы ( Z )
|
6 | ||
Октаэдрический (сплошной) Тетраэдрический (жидкий) | |||
Тригональная плоская ( мономерный пар) | |||
Термохимия | |||
Теплоемкость ( С )
|
91,1 Дж/(моль К) [ 4 ] | ||
Стандартный моляр
энтропия ( S ⦵ 298 ) |
109,3 Дж/(моль К) [ 4 ] | ||
Стандартная энтальпия
образование (Δ f H ⦵ 298 ) |
−704,2 кДж/моль [ 4 ] | ||
Свободная энергия Гиббса (Δ f G ⦵ )
|
−628,8 кДж/моль [ 4 ] | ||
Фармакология | |||
D10AX01 ( ВОЗ ) | |||
Опасности | |||
СГС Маркировка : [ 6 ] | |||
![]() | |||
Опасность | |||
H314 | |||
P260 , P280 , P301+P330+P331 , P303+P361+P353 , P305+P351+P338+P310 , P310 | |||
NFPA 704 (огненный алмаз) | |||
Летальная доза или концентрация (LD, LC): | |||
ЛД 50 ( средняя доза )
|
380 мг/кг, крыса (перорально, безводный) 3311 мг/кг, крыса (перорально, гексагидрат) | ||
NIOSH (пределы воздействия на здоровье в США): | |||
ПЭЛ (допустимо)
|
Никто [ 5 ] | ||
РЕЛ (рекомендуется)
|
2 мг/м 3 [ 5 ] | ||
IDLH (Непосредственная опасность)
|
без даты [ 5 ] | ||
Родственные соединения | |||
Другие анионы
|
|||
Другие катионы
|
|||
Родственные кислоты Льюиса
|
|||
Страница дополнительных данных | |||
Хлорид алюминия (страница данных) | |||
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа).
|
Клинические данные | |
---|---|
AHFS / Drugs.com | Монография |
Данные лицензии |
|
Маршруты администрация | Актуальный |
код АТС |
|
Идентификаторы | |
Панель управления CompTox ( EPA ) | |
Информационная карта ECHA | 100.028.371 |
Страница данных | |
Хлорид алюминия (страница данных) |
Хлорид алюминия , также известный как трихлорид алюминия , представляет собой неорганическое соединение с формулой АлСl3 . Образует гексагидрат по формуле [Al(H 2 O) 6 ]Cl 3 , содержащий шесть молекул гидратной воды . И безводная форма, и гексагидрат представляют собой бесцветные кристаллы, но образцы часто загрязнены хлоридом железа (III) , что придает им желтый цвет.
Безводная форма имеет коммерческое значение. Имеет низкую температуру плавления и кипения. В основном он производится и потребляется при производстве алюминия, но большие количества используются и 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.
Структура
[ редактировать ]
безводный
[ редактировать ]AlCl 3 принимает три структуры в зависимости от температуры и состояния (твердое, жидкое, газообразное). Твердый AlCl 3 имеет листовидную слоистую структуру с кубическими плотноупакованными хлорид-ионами. В этой структуре центры Al демонстрируют октаэдрическую координационную геометрию . [ 8 ] Хлорид иттрия (III) имеет ту же структуру, что и ряд других соединений. Когда трихлорид алюминия находится в расплавленном состоянии, он существует в виде димера. Al 2 Cl 6 , с тетракоординатом алюминия. Такое изменение структуры связано с меньшей плотностью жидкой фазы (1,78 г/см3). 3 ) по сравнению с твердым трихлоридом алюминия (2,48 г/см 3 ). Димеры Al 2 Cl 6 обнаруживаются также в паровой фазе . При более высоких температурах Al 2 Cl 6 Димеры диссоциируют на тригональные планарные AlCl 3 Мономер , структурно аналогичный БФ 3 . Расплав плохо проводит электричество , [ 9 ] в отличие от более ионных галогенидов, таких как хлорид натрия .
Мономер хлорида алюминия принадлежит к точечной группе D 3h в мономерной форме и D 2h в димерной форме.
Гексагидрат
[ редактировать ]Шестигидрат состоит из октаэдрических [Ал(Н 2 О) 6 ] 3+ катионные центры и хлорид- анионы ( кл. − ) как противоионы . Водородные связи связывают катион и анионы. [ 10 ] Гидратированная форма хлорида алюминия имеет октаэдрическую молекулярную геометрию, в которой центральный ион алюминия окружен шестью молекулами водного лиганда . Будучи координационно насыщенным, гидрат имеет мало ценности в качестве алкилирования катализатора Фриделя-Крафтса и родственных реакций.
Использование
[ редактировать ]Алкилирование и ацилирование аренов
[ редактировать ]AlCl 3 представляет собой обычный катализатор на основе кислоты Льюиса для реакций Фриделя-Крафтса , как ацилирования, так и алкилирования. [ 11 ] 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: [ 11 ]
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 наличие небольшого количества влаги. [ 12 ] Доступны подробные процедуры алкилирования. [ 13 ] и ацилирование [ 14 ] [ 15 ] аренов.
Общая проблема реакции Фриделя-Крафтса заключается в том, что катализатор из хлорида алюминия иногда требуется в полных стехиометрических количествах, поскольку он образует сильные комплексы с продуктами. Это осложнение иногда приводит к образованию большого количества коррозионно-активных отходов. По этим и подобным причинам использование хлорида алюминия часто заменяется цеолитами . [ 7 ]
Хлорид алюминия также можно использовать для введения альдегидных групп в ароматические кольца, например, с помощью реакции Гаттермана-Коха , в которой используются окись углерода , хлористый водород и хлорид меди (I) сокатализатор . [ 16 ]
Другие применения в органическом и металлоорганическом синтезе.
[ редактировать ]Хлорид алюминия находит множество других применений в органической химии . [ 17 ] Например, он может катализировать еновую реакцию , такую как присоединение 3-бутен-2-она (метилвинилкетона) к карвону : [ 18 ]
Он используется для индукции различных соединений и перегруппировок углеводородов. [ 19 ] [ 20 ]
Хлорид алюминия в сочетании с алюминием в присутствии арена можно использовать для синтеза комплексов бис(арена) металлов, например бис(бензол)хрома , из галогенидов некоторых металлов посредством синтеза Фишера-Хафнера . Дихлорфенилфосфин получают реакцией бензола и трихлорида фосфора, катализируемой хлоридом алюминия. [ 21 ]
Медицинский
[ редактировать ]Гексагидрат хлорида алюминия для местного применения используется для лечения гипергидроза (чрезмерного потоотделения). [ 22 ] [ 23 ] [ 24 ]
Реакции
[ редактировать ]Безводный хлорид алюминия представляет собой мощную кислоту Льюиса , способную образовывать кислотно-основные аддукты Льюиса даже со слабыми основаниями Льюиса, такими как бензофенон и мезитилен . [ 11 ] Образует тетрахлоралюминат ( [AlCl 4 ] − ) в присутствии хлорид- ионов.
Хлорид алюминия реагирует с кальция и гидридами магния в тетрагидрофуране с образованием тетрагидроалюминатов. [ нужна ссылка ]
Реакции с водой
[ редактировать ]Безводный хлорид алюминия гигроскопичен и имеет очень выраженное сродство к воде. Он дымит во влажном воздухе и шипит при смешивании с жидкой водой, поскольку Cl − лиганды 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
Подобно аквакомплексам металлов , водные AlCl 3 является кислым из-за ионизации аква-лигандов :
- [Ал(Н 2 О) 6 ] 3+ ⇌ [Al(OH)(H 2 O) 5 ] 2+ + Ч +
Водные растворы ведут себя аналогично другим алюминия, солям содержащим гидратированные Ал 3+ ионы , дающие студенистый осадок гидроксида алюминия при реакции с разбавленным гидроксидом натрия :
- AlCl 3 + 3 NaOH → Al(OH) 3 + 3 NaCl
Синтез
[ редактировать ]Хлорид алюминия производится в больших масштабах путем экзотермической реакции металлического алюминия с хлором или хлористым водородом при температуре 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 быть образован в результате однократной реакции замещения между хлоридом меди (II) и алюминием.
- 2 Al + 3 CuCl 2 → 2 AlCl 3 + 3 Cu
В США в 1993 году было произведено около 21 000 тонн, не считая объемов, израсходованных при производстве 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 не образуется безводный трихлорид алюминия, гексагидрат разлагается на гидроксид алюминия при нагревании :
- [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
[ редактировать ]Безводный хлорид алюминия в виде минерала не встречается. Однако гексагидрат известен как редкий минерал хлоралюминит. [ 25 ] Более сложный, основной и гидратированный минерал хлорида алюминия — кадваладерит . [ 26 ] [ 25 ]
Безопасность
[ редактировать ]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. [ 27 ]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б с д Хейнс WM, изд. (2011). Справочник CRC по химии и физике (92-е изд.). Бока-Ратон, Флорида: CRC Press . п. 4.45. ISBN 1-4398-5511-0 .
- ^ Перейти обратно: а б «Свойства вещества: Алюминия хлорид» . Химик.ру . 19 марта 2007 г. Архивировано из оригинала 5 мая 2014 г. Проверено 17 марта 2017 г.
- ^ Перейти обратно: а б Кетелаар Дж.А. (1935). «Кристаллическая структура галогенидов алюминия II». Журнал кристаллографии – Кристаллические материалы . 90 (1–6): 237–255. дои : 10.1524/zkri.1935.90.1.237 . S2CID 100796636 .
- ^ Перейти обратно: а б с д Хейнс WM, изд. (2011). Справочник CRC по химии и физике (92-е изд.). Бока-Ратон, Флорида: CRC Press . п. 5.5. ISBN 1-4398-5511-0 .
- ^ Перейти обратно: а б с Карманный справочник NIOSH по химическим опасностям. «#0024» . Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).
- ^ Sigma-Aldrich Co. , Хлорид алюминия .
- ^ Перейти обратно: а б с Хелмбольдт О., Кейт Хадсон Л., Мисра С., Веферс К., Хек В., Старк Х. и др. (2007). «Соединения алюминия неорганические». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. дои : 10.1002/14356007.a01_527.pub2 . ISBN 978-3527306732 .
- ^ Уэллс А. Ф. (1984). Структурная неорганическая химия . Оксфорд , Великобритания.: Oxford Press. ISBN 0198553706 .
В отличие, AlBr 3 имеет более молекулярную структуру, причем Ал 3+ центры, занимающие соседние тетраэдрические дырки плотноупакованного каркаса Бр − ионы.
- ^ Перейти обратно: а б с д Гринвуд Н.Н. , Эрншоу А. (1984). Химия элементов . Оксфорд: Пергамон Пресс . ISBN 978-0-08-022057-4 .
- ^ Андресс КР, Карпентер С (1934). «Кристаллогидраты II. Строение хлорида хрома и гексагидрата хлорида алюминия». Журнал кристаллографии – Кристаллические материалы . 87 . дои : 10.1524/zkri.1934.87.1.446 . S2CID 263857074 .
- ^ Перейти обратно: а б с Ола Г.А., изд. (1963). Фридель-Крафтс и родственные ему реакции . Том. 1. Нью-Йорк: Межнаучный.
- ^ Неницеску К.Д., Кантуниари И.П. (1933). «Реакция, катализируемая хлоридом алюминия, VI. Сообщение: Перегруппировка циклогексана в метилциклопентан». Отчеты Немецкого химического общества (серии A и B) . 66 (8): 1097–1100. дои : 10.1002/cber.19330660817 . ISSN 1099-0682 .
- ^ Ривз Дж.Т., Тан З., Фандрик Д.Р., Сонг Дж.Дж., Йи НК, Сенанаяке CH (2012). «Синтез трифторметилкетонов из карбоновых кислот: 4-(3,4-дибромфенил)-1,1,1-трифтор-4-метилпентан-2-он» . Органические синтезы . 89 : 210. дои : 10.15227/orgsyn.089.0210 .
- ^ Паруч К., Виклицкий Л., Кац Т.Дж. (2003). «Получение 9,10-диметоксифенантрена и 3,6-диацетил-9,10-диметоксифенантрена». Органические синтезы . 80 : 227. дои : 10.15227/orgsyn.080.0227 .
- ^ Сид А.Дж., Сонпатки В., Герберт М.Р. (2002). «3-(4-Бромбензоил)пропановая кислота». Органические синтезы . 79 : 204. дои : 10.15227/orgsyn.079.0204 .
- ^ Уэйд Л.Г. (2003). Органическая химия (5-е изд.). Река Аппер-Сэддл, Нью-Джерси : Прентис-Холл . ISBN 013033832X .
- ^ Галацис П. (1999). «Хлорид алюминия». В Рейхе HJ, Ригби Дж. Х. (ред.). Кислотные и основные реагенты . Справочник реагентов для органического синтеза. Нью-Йорк : Уайли . стр. 12–15. ISBN 978-0-471-97925-8 .
- ^ Снайдер Б.Б. (1980). «Еновые реакции, катализируемые кислотой Льюиса». Акк. хим. Рез. 13 (11): 426. дои : 10.1021/ar50155a007 .
- ^ Рике Р.Д., Бэйлс С.Е., Хадналл П.М., Бернс Т.П., Пойндекстер Г.С. (1979). «Высокореактивный магний для приготовления реактивов Гриньяра: 1-норборнанкарбоновая кислота». Органические синтезы . 59 : 85. дои : 10.15227/orgsyn.059.0085 .
- ^ Шама С.А., Вамсер CC (1983). «Гексаметилбензол Дьюара». Органические синтезы . 61 : 62. дои : 10.15227/orgsyn.061.0062 .
- ^ Бюхнер Б., Локхарт-младший Л.Б. (1951). «Фенилдихлорфосфин». Органические синтезы . 31 : 88. дои : 10.15227/orgsyn.031.0088 .
- ^ МакКонахи-младший, Фоссельман Д. (июнь 2018 г.). «Гипергидроз: варианты лечения». Американский семейный врач . 97 (11): 729–734. ПМИД 30215934 .
- ^ Навроцкий С., Ча Дж. (сентябрь 2019 г.). «Этиология, диагностика и лечение гипергидроза: комплексный обзор: варианты терапии». Журнал Американской академии дерматологии . 81 (3): 669–680. дои : 10.1016/j.jaad.2018.11.066 . ПМИД 30710603 .
- ^ «Хлорид алюминия (Актуальный) (Монография)» . Американское общество фармацевтов систем здравоохранения (ASHP) . наркотики.com.
- ^ Перейти обратно: а б «Список минералов» . www.ima-mineralogy.org . Международная минералогическая ассоциация . 21 марта 2011 г.
- ^ «Кадваладерит» . www.mindat.org .
- ^ Хлорид алюминия . Solvaychemicals.us
Внешние ссылки
[ редактировать ]
- Международная карта химической безопасности 1125
- Указатель процедур органического синтеза, в которых используется AlCl 3
- Период 3 хлоридов
- Паспорт безопасности данных, заархивировано 22 июля 2011 г. в Wayback Machine.
- Информационные бюллетени правительства Канады и часто задаваемые вопросы: соли алюминия