Αντίδραση χλωριούχου αργιλίου με νερό

Δεν υπάρχει αρκετή διαφορά στην ηλεκτραρνητικότητα μεταξύ αλουμινίου και χλωρίου για να σχηματιστεί ένας απλός ιοντικός δεσμός. Η δομή του αλλάζει σε διαφορετικές θερμοκρασίες δωματίου. Έχει δομή ιοντικού πλέγματος με πολλές ομοιοπολικές ιδιότητες. Το άνυδρο χλωριούχο αργίλιο σχηματίζεται ως αποτέλεσμα της αντίδρασης του χλωριούχου αργιλίου με το νερό.

Αντιδρά με το νερό με 2 διαφορετικούς τρόπους, ανάλογα με την ποσότητα του νερού που προστίθεται. Όταν αντιδρά με μικρή ποσότητα ή περίσσεια νερού, παράγει ένα διάλυμα και ίζημα από ιόντα εξαα-αργιλίου και υδροξείδιο του αργιλίου μαζί με αέριο HCl. Το υδατικό διάλυμα χλωριούχου αργιλίου είναι όξινο.

Χλωριούχο Αλουμίνιο

Το αλουμίνιο είναι 6-συντονισμένο σε θερμοκρασία δωματίου. Η δομή του αλουμινίου και του χλωρίου είναι ένα ιοντικό πλέγμα. Το σημείο εξάχνωσης για το χλωριούχο αλουμίνιο είναι 180°C σε κανονική ατμοσφαιρική πίεση. Μια αύξηση της πίεσης κατά δύο ατμόσφαιρες λιώνει το χλωριούχο αλουμίνιο στους 192°C. Αυτές οι θερμοκρασίες είναι κάτω από το αναμενόμενο εύρος μιας ιοντικής ένωσης, υποδηλώνοντας ασθενείς αλληλεπιδράσεις μεταξύ των μορίων λόγω του ασταθούς συντονισμού του αλουμινίου σε διάφορες θερμοκρασίες. Από 6-συντεταγμένο γίνεται 4-συντεταγμένο. Η διάταξη των μορίων γίνεται Al2Cl6, από τον αρχικό συνδυασμό πλέγματος.

Αυτή η μετατροπή προκαλεί απώλεια ιοντικών χαρακτηριστικών, η οποία έχει ως αποτέλεσμα την εξάτμιση του χλωριούχου αργιλίου. Με αύξηση της θερμοκρασίας, το διάλυμα ισορροπίας για απλά μόρια χλωριούχου αργιλίου ακολουθεί το δεδομένο σύστημα:

Al2Cl6 ⇌ 2AlCl3

Χλωριούχο αργίλιο σε υδατικό διάλυμα

Στην καταγεγραμμένη αντίδραση του χλωριούχου αργιλίου με το νερό, πρέπει να σημειωθούν δύο σημαντικές χημικές αντιδράσεις:-

AlCl3(s) + aq → [Al(H2O)6]3+(aq) + 3Cl –(aq)

Παρατηρήσεις

• Χρησιμοποιείται μεγάλη ποσότητα νερού
• Το διάλυμα περιέχει ιόντα χλωρίου και ενυδατωμένα ιόντα αλουμινίου.
• Το διάλυμα που προκύπτει είναι όξινο. Αυτό δεν σχετίζεται με το σχηματισμό υδροχλωρικού οξέος.

[Al(H2O)6]3+(aq) + H2O(l) → [Al(H2O)5OH]2+(aq) + H3O+(aq)

Παρατηρήσεις

• Η συμπεριφορά των ιόντων του συμπλόκου εξαα-αργιλίου είναι παρόμοια με εκείνες που σχηματίζονται από μέταλλα μετάπτωσης.
• Τα υψηλά φορτισμένα μεταλλικά ιόντα αποσύρουν την πυκνότητα ηλεκτρονίων (πόλωση) από μόρια νερού που είναι συνδεδεμένα με ιόντα αλουμινίου μέσω δοτικών ομοιοπολικών δεσμών.
• Τα άτομα υδρογόνου που λειτουργούν ως βάση είναι δεκτικά σε επιθέσεις από το νερό που δρα ως διαλύτης.
• Το διάλυμα είναι όξινο λόγω του σχηματισμού ιόντων υδροξονίου λόγω του αποπρωτονιωμένου συμπλόκου ιόντος.

Το χλωριούχο αλουμίνιο δεν διαλύεται στο νερό. Αντιδρά σχηματίζοντας ιόντα συμπλόκου εξαα-αργιλίου και ιόντα χλωρίου. Το ιόν είναι όξινο επειδή τα ηλεκτρόνια στα μόρια του νερού έλκονται προς το αλουμίνιο. Αυτό καθιστά τα άτομα υδρογόνου θετικά και εύκολα αφαιρούμενα από το ιόν.

Άνυδρο χλωριούχο αλουμίνιο και νερό

Καταγεγραμμένο από την αντίδραση του χλωριούχου αλουμινίου με το νερό, συμπεριφέρεται σαν κανονικά ομοιοπολικά μεταλλικά χλωρίδια. Υδρολύεται, υπό συνθήκες κανονικής θερμοκρασίας δωματίου, κατά την αντίδρασή του με νερό.

Προϋποθέσεις

• Το άνυδρο χλωριούχο αλουμίνιο αποθηκεύεται σε ξηρό δοχείο
• Νερό σε θερμοκρασία δωματίου
• Τεράστιος χώρος στο δωμάτιο που επιτρέπει τη διαφυγή όξινων αναθυμιάσεων
• Προληπτικός εξοπλισμός

Παρατηρήσεις

• Η αντίδραση παράγει έναν ήχο συριγμού.
• Το προϊόν είναι σε δύο διαφορετικές μορφές, στερεό και αέριο.
• Το υδροχλώριο είναι το αέριο προϊόν με ατμό.
• Το χλωριούχο αλουμίνιο είναι στερεό.
• Με συνηθισμένες συγκεντρώσεις (1 mol dm-3), το pH είναι 2–3. Μια υψηλότερη συγκέντρωση διαλύματος υποδηλώνει χαμηλότερο pH.

AlCl3(s) + H2O(l) → AlCl2OH(s) + HCl(g)

Το αέριο υδροχλώριο παράγεται όταν εμπλέκεται λίγη ποσότητα νερού επειδή τα ιόντα χλωρίου και τα ιόντα υδρογόνου συνδυάζονται στο μείγμα. Αυτό οφείλεται στη συγκέντρωση του διαλύματος και της θερμότητας που παράγεται κατά την αντίδραση. Εάν η θερμοκρασία δεν είναι υψηλή, λόγω υπερβολικής ποσότητας νερού, τα ιόντα παραμένουν διαλυτωμένα και δεν παράγεται αέριο HCl.

Εργαστηριακό πείραμα αντίδρασης χλωριούχου αργιλίου με νερό

Χειρισμός

Εργαστείτε σε ξηρό περιβάλλον όταν χρησιμοποιείτε μεγάλες ποσότητες χλωριούχου αλουμινίου. Φροντίστε για γυαλιά ασφαλείας, εργαστηριακό παλτό, πυροπροστασία για καταστάσεις έκτακτης ανάγκης και γάντια.

Το χλωριούχο αλουμίνιο δεν είναι συμβατό με αλκοόλη, οξείδιο του νατρίου, οξείδιο του αιθυλενίου, ένυδρα αντιδραστήρια, καυστικά και ισχυρά οξειδωτικά. Διαβρώνει τα μέταλλα μετάπτωσης. Για την παραγωγή ατμών HCl, θερμάνετε το χλωριούχο αλουμίνιο σε ανοιχτό χώρο δοχείου. Είναι μια εξώθερμη αντίδραση που απελευθερώνει αέριο HCl. Χειριστείτε με προσοχή και κρατήστε έναν κουβά με στεγνή άμμο κοντά για τυχαίες εκρηκτικές αντιδράσεις.

Ο πειραματισμός της αντίδρασης χλωριούχου αργιλίου με νερό πρέπει να γίνεται υπό την επίβλεψη ειδικού.

Προληπτικά μέτρα

• Σωματική επαφή: Αποφύγετε τη σωματική επαφή. Η επαφή με το δέρμα πρέπει να είναι 0%. Αφαιρέστε τα στερεά και άλλα ιζήματα από τον δοκιμαστικό σωλήνα ή το δοχείο που περιέχει χλωριούχο αλουμίνιο. Βεβαιωθείτε ότι το διατηρείτε σε δροσερό και ξηρό μέρος και αναζητήστε ιατρική βοήθεια εάν το διάλυμα ή το ίζημα έρθει σε φυσική επαφή. Πλύνετε καλά τα ρούχα εάν κάποια από τα διαλύματα χυθούν και αφαιρέστε αμέσως τα υλικά των ρούχων.
• Προστασία από διαρροή: Μην προσπαθήσετε να σκουπίσετε το διάλυμα εάν χυθεί. Ελέγξτε τη διαρροή καλύπτοντάς την με άμμο. Συλλέξτε το διάλυμα που απορροφήθηκε από την άμμο με προστατευτικό εξοπλισμό. Χρησιμοποιήστε εργαλεία ανθεκτικά στους σπινθήρες για να πετάξετε τα υπολείμματα.
• Πυρκαγιά και άλλες εκθέσεις: Δεν συνιστάται η χρήση διοξειδίου του άνθρακα και αλογονωμένων πυροσβεστικών μέσων. Αν και το χλωριούχο αλουμίνιο δεν είναι εύφλεκτο, δεν πρέπει να χρησιμοποιούνται συμβατικοί πυροσβεστήρες. Χρησιμοποιείτε μόνο πυροσβεστήρες κατηγορίας D, για παράδειγμα, Met-L-X.
• Κατάποση: Δεν συνιστάται η πρόκληση εμετού. Πίνετε πολύ νερό, τουλάχιστον δύο ποτήρια. Ζητήστε ιατρική βοήθεια το συντομότερο δυνατό πριν αρχίσουν να εμφανίζονται σοβαρά συμπτώματα.

Αποθήκευση και απόρριψη

Τοποθετήστε το σε σφραγισμένα δοχεία με άλλες άκαυστες ενώσεις. Οι μολυσμένοι σωλήνες αποθήκευσης και τα δοχεία ενδέχεται να ασκήσουν πίεση.

Απορρίψτε σε σφραγισμένα, αδιάβροχα κουτιά ως επικίνδυνα απόβλητα, με προληπτική σήμανση από πάνω.

Συμπέρασμα

Το χλωριούχο αλουμίνιο είναι μια χημική ένωση που αποτελείται από ανόργανα στοιχεία. Το AlCl3 είναι ο χημικός τύπος για το χλωριούχο αλουμίνιο. Έχει υγροσκοπική ιδιότητα. Ως αποτέλεσμα, έχει μια ισχυρότερη έλξη για το νερό. Μπορεί επίσης να βρεθεί ως διμερές. Μπορεί να γίνει χρησιμοποιώντας βασικές μεθόδους που καλύπτονται λεπτομερώς σε αυτό το άρθρο. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί με διάφορους τρόπους. Είναι καταλύτης σε διάφορες οργανικές διεργασίες και έχει επίσης χρησιμοποιηθεί στην οργανομεταλλική σύνθεση. Αναφέρονται επίσης και άλλες εφαρμογές του χλωριούχου αλουμινίου στη βιομηχανία.