آلومینیم کلرید

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
آلومینیوم کلرید
Aluminium trichloride dimer
شناساگرها
پاب‌کم 24012
خصوصیات
فرمول مولکولی AlCl3
جرم مولی 133.34 g mol-1 (anhydrous)
241.432 g mol-1 (hexahydrate)
شکل ظاهری White or pale yellow solid
hygroscopic.
چگالی 2.48 g cm-3
دمای ذوب 190 °C 463 K)
زیر 2.5 atm فشار
دمای جوش 178 °C (451 K) (subl)
انحلال‌پذیری در آب 43.9 g/100 ml (0 °C)
44.9 g/100 ml (10 °C)
45.8 g/100 ml (20 °C)
46.6 g/100 ml (30 °C)
47.3 g/100 ml (40 °C)
48.1 g/100 ml (60 °C)
48.6 g/100 ml (80 °C)
49 g/100 ml (100 °C)
انحلال‌پذیری soluble in hydrogen chloride، اتانول، کلروفورم، کربن تتراکلرید; slightly soluble in benzene[۱]
ساختار
ساختار بلوری 6-coordinate layer lattice
Octahedral (جامد)
Tetrahedral (مایع)
شکل مولکولی Trigonal planar
(تک‌پار vapour)
خطرات
طبقه‌بندی ئی‌یو Corrosive (C)
کدهای ایمنی R۳۴
شماره‌های نگهداری (S1/2), S7/8, S۲۸, S45
ترکیبات مرتبط
دیگر آنیون‌ها آلومینیوم فلورید
آلومینیوم برومید
آلومینیوم یدید
دیگر کاتیون‌ها بورن تری‌کلرید
گالیم (3) کلرید
ایندیوم (3) کلرید
تالیوم (3) کلرید
منیزیوم کلرید
مرتبط با اسیدها و بازهای لوویس آهن (3) کلرید
بورن تری‌فلورید
به استثنای جایی که اشاره شده‌است در غیر این صورت، داده‌ها برای مواد به وضعیت استانداردشان داده شده‌اند (در 25 °C (۷۷ °F)، ۱۰۰ kPa)
Infobox references

آلومینیوم کلرید(به انگلیسی: Aluminum chloride) یک ترکیب معدنی است که از دو عنصر آلومنیوم و کلر ساخته شده‌است.آلومینیم کلرید اگرخالص باشد سفید رنگ وجامد است. این ماده تحت تأثیرگرما تصعید می‌شود و درمجاورت رطوبت، بخشی ازآلومینیم کلرید بی آب تجزیه و گازهیدروژن کلرید آزاد می‌شود. این نمک را نخستین باردرسال1825 ارستد تهیه کرد. او گازکلررا از روی مخلوطی ازآلومین و کربن عبورداد و بخارات آلومینیم کلرید تشکیل شده را به مایع تبدیل نمود. امروزه نیزازنظراصولی ازفرایند مشابهی برای تهیه تجارتی آلومینیم کلرید استفاده می گردد.

کلرید آلومینیوم (AlCl3) ، همچنین به عنوان تری کلرید آلومینیوم شناخته می شود ، ترکیباتی را با فرمول AlCl3 (H2O) n توصیف می کند( n = 0یا 6). آنها از اتمهای آلومینیوم و کلر به نسبت 1: 3 تشکیل شده اند و یک فرم نیز حاوی شش آب هیدراتاسیون است. هر دو ماده جامد سفید هستند ، اما نمونه ها اغلب با کلرید آهن (III) آلوده می شوند و به آنها رنگ زرد می دهد.

ماده بی آب از نظر تجاری مهم است. دارای نقطه ذوب و جوش کم است. این ماده عمدتاً در تولید فلز آلومینیوم تولید و مصرف می شود ، اما مقادیر زیادی نیز در سایر مناطق صنایع شیمیایی استفاده می شود. [۲] این ترکیب اغلب به عنوان اسید لوئیس ذکر می شود. این نمونه ای از یک ترکیب غیر آلی است که به طور برگشت پذیر از یک پلیمر به یک مونومر در دمای ملایم تبدیل می شود.

کاربردها[ویرایش]

آلکیلاسیون و آسیلاسیون آرن ها[ویرایش]

AlCl3 یک کاتالیزور رایج اسید لوئیس برای واکنشهای فریدل-صنایع دستی است ، هم آسیلاسیون و هم آلکیلاسیون. محصولات مهم شوینده ها و اتیل بنزن هستند. این نوع واکنشها بیشترین کاربرد را برای کلرید آلومینیوم دارند ، به عنوان مثال ، در تهیه آنتراکینون (مورد استفاده در صنایع مواد رنگی) از بنزن و فسژن.[۳] در واکنش کلی فریدل-صنایع دستی ، یک آسیل کلراید یا آلکیل هالید با یک سیستم معطر واکنش نشان می دهد همانطور که نشان داده شده است:

Benzene Friedel-Crafts alkylation-diagram.svg

واکنش آلکیلاسیون بیشتر از واکنش آسیلاسیون استفاده می شود ، اگرچه عملکرد آن از نظر فنی بیشتر طلب می کند. برای هر دو واکنش ، کلرید آلومینیوم و همچنین سایر مواد و تجهیزات باید خشک باشند ، اگرچه اثری از رطوبت است برای ادامه واکنش لازم است. [نیاز به منبع] روشهای تفصیلی برای آلکیلاسیون[۴] و آسیلاسیون عرصه ها در دسترس است.

یک مشکل کلی با واکنش فریدل - صنایع دستی این است که کاتالیزور کلرید آلومینیوم گاهی اوقات به مقدار کامل استوکیومتری مورد نیاز است ، زیرا به شدت با محصولات پیچیده می شود. این عارضه گاهی مقدار زیادی زباله خورنده تولید می کند. به همین دلیل و دلایل مشابه ، استفاده از کلرید آلومینیوم اغلب توسط زئولیت ها جابجا شده است[۲].

همچنین از کلرید آلومینیوم می توان برای ورود گروههای آلدهید به حلقه های معطر استفاده کرد ، به عنوان مثال از طریق واکنش Gattermann-Koch که از مونوکسیدکربن ، کلرید هیدروژن و یک کاتالیزور کلرید مس (I) استفاده می کند. [۴]

AlCl3 formylation.gif

سایر کاربردها در سنتز آلی و اندام فلزی[ویرایش]

کلرید آلومینیوم کاربردهای گسترده دیگری را در شیمی آلی پیدا می کند. [۵]به عنوان مثال ، می تواند "واکنش ene" مانند افزودن 3-بوتن-2-یک (متیل وینیل کتون) به کارون را کاتالیز کند: [۶]

AlCl3 ene rxn.gif

برای القای انواع اتصالات هیدروکربنی و بازآرایی استفاده می شود. [۷][۸]

از کلرید آلومینیوم همراه با آلومینیوم در حضور یک آرن می توان برای سنتز کمپلکسهای فلزی بیس (آرن) استفاده کرد ، به عنوان مثال. کروم بیس (بنزن) ، از فلزهای متال خاص از طریق سنتز به اصطلاح فیشر-هافنر. دی کلروفنیل فسفین با واکنش بنزن و تری کلرید فسفر تهیه شده توسط کلرید آلومینیوم تهیه می شود. [۹]

ساختار[ویرایش]

بی آب[ویرایش]

AlCl3 بسته به دما و حالت (ساختار جامد ، مایع ، گاز) سه ساختار را اتخاذ می کند. AlCl3 جامد یک لایه بسته بندی شده مکعبی لایه لایه مانند است. در این چارچوب ، مراکز Al هندسه هماهنگی هشت وجهی را به نمایش می گذارند. [۱۰] وقتی تری کلرید آلومینیوم در حالت ذوب قرار می گیرد ، به عنوان دیمر Al2Cl6 ، با آلومینیوم تتراکوردین وجود دارد. این تغییر ساختار مربوط به تراکم پایین فاز مایع (1.78 گرم در سانتی متر مکعب) در برابر تری کلرید آلومینیوم جامد (2.48 گرم در سانتی متر مکعب) است. دیمرهای Al2Cl6 نیز در فاز بخار یافت می شوند. در دماهای بالاتر ، دیمرهای Al2Cl6 به AlCl3 مسطح مثلثی جدا می شوند ، که از نظر ساختاری مشابه BF3 است. مذاب برخلاف هالیدهای یونی بیشتر مانند کلرید سدیم ، الکتریسیته را ضعیف هدایت می کند.

Aluminium-trichloride-3D-structures.png

هگزاهیدرات[ویرایش]

هگزاهیدرات متشکل از مراکز اکتاهدرال [Al (H2O) 6] 3+ و معادلات کلرید است. پیوندهای هیدروژنی کاتیون و آنیون ها را به هم پیوند می دهند. [۱۱] شکل هیدراته کلرید آلومینیوم دارای هندسه مولکولی هشت وجهی است ، یون آلومینیوم مرکزی با شش مولکول لیگاند آب احاطه شده است. از نظر هماهنگی اشباع شده ، هیدرات بعنوان یک کاتالیزور در آلکیلاسیون Friedel-Crafts و واکنشهای مربوطه از ارزش کمی برخوردار است.

واکنش‌ها[ویرایش]

کلرید آلومینیوم بی آب یک اسید لوئیس قوی است ، قادر به ایجاد ترکیبات اضافی اسید پایه لوئیس با پایه های لوئیس حتی ضعیف مانند بنزوفنون و مزیتلین است. [8] این ماده در حضور یونهای کلرید تتراکلروآلومینات (AlCl4−) تشکیل می دهد.

کلرید آلومینیوم با هیدریدهای کلسیم و منیزیم موجود در تتراهیدروفوران تشکیل تتراهیدروآلومینات واکنش می دهد.[۴]

واکنش با آب[ویرایش]

کلرید آلومینیوم بی آب ، رطوبت ساز است و تمایل زیادی به آب دارد. هنگامی که لیگاندهای Cl− با مولکولهای H2O جابجا می شوند و باعث تشکیل هگزاهیدرات [Al (H2O) 6] Cl3 می شوند ، در هوای مرطوب دود می کند و هیس می کند. فاز بی آب را نمی توان با گرم کردن هگزاهیدرات بازیابی کرد. در عوض HCl با ترکیدن هیدروکسید آلومینیوم یا آلومینا (اکسید آلومینیوم) از بین می رود:

Al(H2O)6Cl3 → Al(OH)3 + 3 HCl + 3 H2O

مانند مجتمع های آبی فلزی ، AlCl3 آبی به دلیل یونیزاسیون لیگاندهای آبی اسیدی است:

+Al(H2O)6]3+ ⇌ [Al(OH)(H2O)5]2+ + H]

محلول های آبی مانند سایر نمک های آلومینیوم حاوی یونهای Al3 + هیدراته رفتار می کنند و در اثر واکنش با هیدروکسید سدیم رقیق رسوب ژلاتینی هیدروکسید آلومینیوم می دهند:

AlCl3 + 3 NaOH → [Al(OH)3] + 3 NaCl

ایمنی[ویرایش]

AlCl3 بی آب به شدت با بازها واکنش نشان می دهد ، بنابراین اقدامات احتیاطی مناسب لازم است. در صورت استنشاق یا تماس می تواند باعث تحریک چشم ، پوست و سیستم تنفسی شود. [۱۲]

منابع[ویرایش]

  1. Pradyot Patnaik. Handbook of Inorganic Chemicals. McGraw-Hill, 2002, ISBN 0-07-049439-8
  2. ۲٫۰ ۲٫۱ Butter, E. (1985). "N. N. Greenwood, A. Earnshaw: Chemistry of the elements. Pergamon press oxford 1984, 1542 seiten, 7 anhänge Preis: US $ 34.95. ISBN 0-08-022057-6". Crystal Research and Technology. 20 (5): 662–662. doi:10.1002/crat.2170200510. ISSN 1521-4079.
  3. Butter, E. (1985). "N. N. Greenwood, A. Earnshaw: Chemistry of the elements. Pergamon press oxford 1984, 1542 seiten, 7 anhänge Preis: US $ 34.95. ISBN 0-08-022057-6". Crystal Research and Technology. 20 (5): 662–662. doi:10.1002/crat.2170200510. ISSN 1521-4079.
  4. ۴٫۰ ۴٫۱ ۴٫۲ «9780130338327 - Organic Chemistry (5th Edition) by Leroy G. Wade». www.biblio.com. دریافت‌شده در ۲۰۲۰-۱۱-۱۸.
  5. «Wiley-VCH - Handbook of Reagents for Organic Synthesis». www.wiley-vch.de. دریافت‌شده در ۲۰۲۰-۱۱-۱۸.
  6. Snider, Barry B. (1980-11-01). "Lewis-acid catalyzed ene reactions". Accounts of Chemical Research. 13 (11): 426–432. doi:10.1021/ar50155a007. ISSN 0001-4842.
  7. "HIGHLY REACTIVE MAGNESIUM FOR THE PREPARATION OF GRIGNARD REAGENTS: 1-NORBORNANECARBOXYLIC ACID". Organic Syntheses. 59: 85. 1979. doi:10.15227/orgsyn.059.0085.
  8. "http://orgsyn.org/demo.aspx?prep=CV7P0256". orgsyn.org. Retrieved 2020-11-18. External link in |title= (help)
  9. "PHENYLDICHLOROPHOSPHINE". Organic Syntheses. 31: 88. 1951. doi:10.15227/orgsyn.031.0088.
  10. Calligaris, M. (1985-06-01). "Structural inorganic chemistry by A. F. Wells". Acta Crystallographica Section B: Structural Science. 41 (3): 208–208. doi:10.1107/S0108768185001987. ISSN 0108-7681.
  11. Andress, K. R.; Carpenter, C. (1934-12-01). "Kristallhydrate: II. Die Struktur von Chromchlorid- und Aluminiumchloridhexahydrat". Zeitschrift für Kristallographie - Crystalline Materials. 87 (1): 446–463. doi:10.1524/zkri.1934.87.1.446. ISSN 2194-4946.
  12. "List of Minerals". www.ima-mineralogy.org. 2011-03-21. Retrieved 2020-11-18.

پیوند به بیرون[ویرایش]