Χημικές ιδιότητες του AlCl3

Το AlCl3 είναι ένα άνυδρο, λευκό άλας (λευκό όταν η καθαρή παρουσία μολυσματικών ουσιών όπως ο χλωριούχος σίδηρος του δίνει ένα κιτρινωπό χρώμα) ένωση που σχηματίζεται από την αντίδραση διαλυμάτων χλωρίου και αλουμινίου. Η αντίδραση είναι εξώθερμη. Περιέχει ένα άτομο αλουμινίου και τρία άτομα χλωρίου. Οι χημικές ιδιότητες του AlCl3, ο σχηματισμός δομής και οι χρήσεις είναι απαραίτητες για την κατανόηση των χλωριδίων των Στοιχείων της Περιόδου 3. Το AlCl3 μπορεί να αναγνωριστεί ως καταλύτης για οργανικές αντιδράσεις μέσω των χημικών του ιδιοτήτων. Η διαφορά ηλεκτραρνητικότητας μεταξύ αλουμινίου και χλωρίου είναι ανεπαρκής για σχηματισμό απλού ιοντικού δεσμού. Είναι ασταθές και αλλάζει με τη θερμοκρασία.

Δομή του AlCl3

Η πυκνότητα εξάτμισης του άνυδρου χλωριούχου αργιλίου είναι 133 στους 400 βαθμούς Κελσίου. Με βάση αυτό, ο τύπος του είναι Al2Cl6. Το χλώριο σχηματίζει τετραεδρικό σχήμα, με το Al στο κέντρο. Στη δομή αυτού του τύπου, τρία άτομα χλωρίου συνδέονται με ένα άτομο αλουμινίου, συν-συζευγμένα και ένας συνεκτικός δεσμός δεσμεύει ένα άτομο χλωρίου.

Στους 800 βαθμούς Κελσίου, το Al2Cl6 γίνεται AlCl3 επειδή, με την αύξηση της θερμότητας, η πυκνότητα των ατμών του άνυδρου χλωριούχου αργιλίου μειώνεται. Το άνυδρο χλωριούχο αργίλιο μπορεί να συγχωνευθεί με οργανικούς διαλύτες όπως αιθέρας, τετραχλωράνθρακας, αλκοόλη και ακετόνη λόγω συνεκτικών δεσμών. Είναι μη αγωγός του ηλεκτρισμού σε λιωμένη κατάσταση.

Ιδιότητες του χλωριούχου αλουμινίου

Βάση	Ιδιότητα
Μοριακή μάζα	241,432 g/mol (εξαένυδρο) 133,341 g/mol (άνυδρο)
Σημείο βρασμού	180 βαθμοί Κελσίου
Σημείο τήξης	192,6°C (άνυδρο) 100°C (εξαένυδρο, αποσυνθ.)
Πυκνότητα	2,48 g/cm3 (άνυδρο) 2,398 g/cm3 (εξαένυδρο)
Ιξώδες	0,35 cP (197 °C) 0,26 cP (237 °C)
Διαλυτότητα στο νερό	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)

Χημικές ιδιότητες του χλωριούχου αργιλίου

• Είναι μη εκρηκτικό, μη εύφλεκτο, άνυδρο.
• Στη στερεά του μορφή, το άλας χλωριούχου αλουμινίου είναι διαβρωτικό.
• Είναι ένα ισχυρό οξύ Lewis.
• Λειτουργεί ως βιομηχανικός καταλύτης.

Αντίδραση με νερό

Όταν εκτίθεται σε υγρασία ή αναμιγνύεται με νερό, το χλωριούχο αλουμίνιο σχηματίζει ένα υδατικό διάλυμα. Προκαλεί αποσύνθεση του νερού.

AlCl3 + 3H2O ⇌ Al(OH)3 + 3HCl

Λόγω της αποσύνθεσης του νερού, το υδατικό διάλυμα έχει όξινο χαρακτήρα. Η αντίδραση του χλωριούχου αλουμινίου με το νερό απεικονίζει τις ιδιότητες αποσύνθεσης και τις όξινες χημικές του ιδιότητες. Το υδροχλώριο ή HCl σχηματίζεται όταν το χλωριούχο αλουμίνιο εκτίθεται σε υγρασία. Ένα σύννεφο λευκού καπνού παρατηρείται όταν σχηματίζεται HCl.

Οι κρύσταλλοι χλωριούχου αργιλίου λαμβάνονται με εξάτμιση του υδατικού τους διαλύματος.

AlCl3 + 6H2O → AlCl3.6H2O

Η αντίδραση του χλωριούχου αργιλίου και του διαλύματος αραιού NH4OH:

Η αντίδραση χλωριούχου αργιλίου με αραιό διάλυμα NH4OH δίνει ένα ίζημα υδροξείδιο του αργιλίου. Το ίζημα είναι λευκό χρώματος.

AlCl3 + 3NH4OH → 3NH4Cl + Al(OH)3

Αυτή η αντίδραση κλιμακώνεται και δίνει αλουμίνα (Al2O3) όταν θερμαίνεται.

2Al(OH)3 → Al2O3 + 3H2O

Το θειικό αργίλιο σχηματίζεται όταν διαλύεται με H2SO4.

2Al(OH)3 + 3H2SO4 → Al2(SO4)3 + 3H2O

Η αντίδραση του χλωριούχου αλουμινίου με την καυστική σόδα (Naoh):

Η αντίδραση μεταξύ διαλύματος χλωριούχου αργιλίου και καυστικής σόδας παράγει ίζημα υδροξειδίου του αργιλίου.

AlCl3 + 3NaOH → 3NaCl + Al(OH)3

Το ίζημα διαλύεται σε περίσσεια καυστικής σόδας, σχηματίζοντας αργιλικό νάτριο μετάλλου.

Al(OH)3 + NaOH → 2H2O + NaAlO2

Απορρόφηση αμμωνίας:

Οι χημικές ιδιότητες του AlCl3 δείχνουν ότι μπορεί να τροποποιήσει την αμμωνία απορροφώντας την.

AlCl3 + 6NH3 → AlCl3.6NH

Παρασκευή χλωριούχου αλουμινίου

Οι μέθοδοι χημικής παρασκευής σε ένα εύρος θερμοκρασιών από 650 βαθμούς Κελσίου έως 750 βαθμούς Κελσίου είναι:

• Η αντίδραση υδροχλωρικού οξέος και μετάλλου αλουμινίου:Είναι μια εξώθερμη αντίδραση.

2Al + 3Cl2→ 2AlCl3

• Η αντίδραση μετάλλου αλουμινίου και χλωρίου:Όταν το αλουμίνιο αντιδρά με το υδροχλωρικό οξύ, σχηματίζει χλωριούχο αργίλιο.

2Al + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2

Όταν ένα μέταλλο αλουμινίου αντιδρά με χλωριούχο χαλκό, σχηματίζει χλωριούχο αλουμίνιο. Είναι μια αντίδραση μονής μετατόπισης.

2Al + 3CuCl2 → 2AlCl3 + 3Cu

Χημικές χρήσεις του χλωριούχου αλουμινίου

Η σημασία των χημικών ιδιοτήτων του χλωριούχου αλουμινίου AlCl3 είναι χρήσιμες σε δύο ευρείες περιοχές:

Ακυλίωση και αλκυλίωση αρένας: 

Ο εξοπλισμός και το χλωριούχο αλουμίνιο θα πρέπει να είναι στεγνά για χρήση χημικών ιδιοτήτων AlCl3 και στις δύο αυτές αντιδράσεις. Οποιοδήποτε ίχνος υγρασίας είναι επικίνδυνο. Στη διαδικασία παραγωγής, οι ζεόλιθοι μπορούν να αντικαταστήσουν το χλωριούχο αλουμίνιο επειδή, στην αντίδραση Friedel-Crafts, ο καταλύτης χλωριούχου αλουμινίου δημιουργεί διαβρωτικά απόβλητα. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι απαιτείται σε πλήρεις στοιχειομετρικές ποσότητες λόγω των ισχυρών συμπλεγμάτων του με προϊόντα.

Χρησιμοποιείται επίσης για την εισαγωγή ομάδων αλδεΰδης σε αρωματικούς δακτυλίους.

Εφαρμογές οργανικής και οργανομεταλλικής σύνθεσης: 

Αυτή είναι μια εφαρμογή των χημικών ιδιοτήτων AlCl3 στην οργανική χημεία. Οι συζεύξεις και οι αναδιατάξεις υδρογονανθράκων προκαλούνται με AlCl3. Το AlCl3 χρησιμοποιείται για τη σύνθεση συμπλοκών μετάλλου δις(αρενίου) όταν συνδυάζεται με αλουμίνιο, παρουσία αρενίου.

Βιομηχανική χρήση χλωριούχου αλουμινίου

• Λειτουργεί ως καταλύτης στις αντιδράσεις χειροτεχνίας Friedel.
• Για βαμβακερό λιπαντικό και στύψιμο βαμβακιού.
• Χρησιμοποιείται για την παρασκευή απορρυπαντικών.
• Μπορεί να καθαρίσει ορυκτέλαια.
• Λειτουργεί ως δεσμός βαφής στην εκτύπωση και τη βαφή. Για βαφές χρησιμοποιείται υγρό χλωριούχο αλουμίνιο.
• Το μείγμα MgO και AlCl3 χρησιμοποιείται για την κατασκευή δαπέδων, οδοντικών εξαρτημάτων και τη διόρθωση σπασμένων πήλινων δοχείων.

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.

Εξετάσαμε τις χημικές ιδιότητες και τις χρήσεις του AlCl3. Το AlCl3 μπορεί να αναγνωριστεί ως καταλύτης για οργανικές αντιδράσεις μέσω των χημικών του ιδιοτήτων. Η διαφορά ηλεκτραρνητικότητας μεταξύ αλουμινίου και χλωρίου είναι ανεπαρκής για σχηματισμό απλού ιοντικού δεσμού. Οι χημικές ιδιότητες του AlCl3 εξετάζονται εκτενώς όσον αφορά τις χημικές βιομηχανίες. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί με διάφορους τρόπους. Είναι καταλύτης σε διάφορες οργανικές διεργασίες και έχει χρησιμοποιηθεί επίσης στην οργανομεταλλική σύνθεση.