Cloruro de aluminio - Aluminium chloride

Cloruro de aluminio (III)
Tricloruro de aluminio hexahidratado, (arriba) puro y (abajo) contaminado con cloruro de hierro (III)
Dímero de tricloruro de aluminio
Celda unitaria de tricloruro de aluminio
Nombres
Nombre IUPAC
cloruro de aluminio
Otros nombres
cloruro de aluminio (III)
tricloruro de aluminio
Identificadores
Modelo 3D ( JSmol )
CHEBI
ChemSpider
Tarjeta de información ECHA 100.028.371 Edita esto en Wikidata
Número CE
1876
Número RTECS
UNII
  • InChI = 1S / Al.3ClH / h; 3 * 1H / q + 3 ;;; / p-3 chequeY
    Clave: VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K chequeY
  • InChI = 1 / Al.3ClH / h; 3 * 1H / q + 3 ;;; / p-3
    Clave: VSCWAEJMTAWNJL-DFZHHIFOAR
  • monómero : Cl [Al] (Cl) Cl
  • dímero : Cl [Al-] 1 (Cl) [Cl +] [Al -] ([Cl +] 1) (Cl) Cl
Propiedades
AlCl 3
Masa molar 133,341 g / mol (anhidro)
241,432 g / mol (hexahidrato)
Apariencia sólido blanco o amarillo pálido,
higroscópico
Densidad 2,48 g / cm 3 (anhidro)
2,398 g / cm 3 (hexahidrato)
Punto de fusion 180 ° C (356 ° F; 453 K)
(anhidro, sublime)
100 ° C (212 ° F; 373 K)
(hexahidrato, dec.)
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)
Solubilidad soluble en cloruro de hidrógeno, etanol, cloroformo, tetracloruro de carbono
ligeramente soluble en benceno
Presión de vapor 133,3 Pa (99 ° C)
13,3 kPa (151 ° C)
Viscosidad 0,35 cP (197 ° C)
0,26 cP (237 ° C)
Estructura
Monoclínico , MS16
C12 / m1, No. 12
a  = 0,591 nm, b  = 0,591 nm, c  = 1,752 nm
0,52996 nm 3
6
Octaédrico (sólido)
Tetraédrico (líquido)
Plano trigonal
( vapor monomérico )
Termoquímica
91,1 J / mol · K
109,3 J / mol · K
Entalpía
estándar de formación f H 298 )
−704,2 kJ / mol
-628,8 kJ / mol
Farmacología
D10AX01 ( OMS )
Riesgos
Ficha de datos de seguridad Ver: página de datos
Pictogramas GHS GHS05: corrosivoGHS06: tóxico
Palabra de señal GHS Peligro
H314
P280 , P310 , P305 + 351 + 338
NFPA 704 (diamante de fuego)
3
0
2
Dosis o concentración letal (LD, LC):
LD 50 ( dosis media )
anhidro:
380 mg / kg, rata (oral)
hexahidrato:
3311 mg / kg, rata (oral)
NIOSH (límites de exposición a la salud de EE. UU.):
PEL (permitido)
ninguno
REL (recomendado)
2 mg / m 3
IDLH (peligro inmediato)
DAKOTA DEL NORTE
Compuestos relacionados
Otros aniones
Fluoruro de
aluminio Bromuro de
aluminio Yoduro de aluminio
Otros cationes
Tricloruro de boro Tricloruro de
galio
Cloruro de indio (III) Cloruro de
magnesio
Ácidos de Lewis relacionados
Cloruro de hierro (III)
Trifluoruro de boro
Página de datos complementarios
Índice de refracción ( n ),
constante dieléctricar ), etc.

Datos termodinámicos
Comportamiento de fase
sólido-líquido-gas
UV , IR , RMN , MS
Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para materiales en su estado estándar (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa).
☒norte verificar  ( ¿qué es   ?) chequeY☒norte
Referencias de Infobox

El cloruro de aluminio (AlCl 3 ), también conocido como tricloruro de aluminio , describe compuestos con la fórmula AlCl 3 (H 2 O) n (n = 0 o 6). Consisten en átomos de aluminio y cloro en una proporción de 1: 3, y una forma también contiene seis aguas de hidratación . Ambos son sólidos blancos, pero las muestras a menudo están contaminadas con cloruro de hierro (III) , lo que les da un color amarillo.

El material anhidro es importante comercialmente. Tiene un punto de fusión y de ebullición bajo. Se produce y consume principalmente en la producción de aluminio metálico, pero también se utilizan grandes cantidades en otras áreas de la industria química. El compuesto se cita a menudo como ácido de Lewis . Es un ejemplo de un compuesto inorgánico que cambia reversiblemente de un polímero a un monómero a temperatura suave.

Usos

Alquilación y acilación de arenos

El AlCl 3 es un catalizador ácido de Lewis común para las reacciones de Friedel-Crafts , tanto acilaciones como alquilaciones. Los productos importantes son los detergentes y el etilbenceno . Este tipo de reacciones son el uso principal del cloruro de aluminio, por ejemplo, en la preparación de antraquinona (utilizada en la industria de colorantes ) a partir de benceno y fosgeno . En la reacción general de Friedel-Crafts, un cloruro de acilo o haluro de alquilo reacciona con un sistema aromático como se muestra:

Diagrama de alquilación de Friedel-Crafts de benceno.svg

La reacción de alquilación se usa más ampliamente que la reacción de acilación , aunque su práctica es más exigente desde el punto de vista técnico. Para ambas reacciones, el cloruro de aluminio, así como otros materiales y el equipo, deben estar secos, aunque se necesita un rastro de humedad para que la reacción continúe. Se encuentran disponibles procedimientos detallados para la alquilación y acilación de arenos.

Un problema general con la reacción de Friedel-Crafts es que el catalizador de cloruro de aluminio a veces se requiere en cantidades estequiométricas completas , porque forma un complejo fuerte con los productos. Esta complicación genera en ocasiones una gran cantidad de residuos corrosivos . Por estas y otras razones similares, el uso de cloruro de aluminio a menudo ha sido desplazado por las zeolitas .

El cloruro de aluminio también se puede usar para introducir grupos aldehído en anillos aromáticos , por ejemplo mediante la reacción de Gattermann-Koch que usa monóxido de carbono , cloruro de hidrógeno y un cocatalizador de cloruro de cobre (I) .

Formilación de AlCl3.gif

Otras aplicaciones en síntesis orgánica y organometálica

El cloruro de aluminio encuentra una amplia variedad de otras aplicaciones en la química orgánica . Por ejemplo, puede catalizar la " reacción eno ", como la adición de 3-buten-2-ona (metilvinilcetona) a la carvona :

AlCl3 ene rxn.gif

Se utiliza para inducir una variedad de acoplamientos y reordenamientos de hidrocarburos.

El cloruro de aluminio combinado con aluminio en presencia de un areno puede usarse para sintetizar complejos de bis (areno) metal, por ejemplo, bis (benceno) cromo , a partir de ciertos haluros metálicos mediante la llamada síntesis de Fischer- Hafner. La diclorofenilfosfina se prepara mediante la reacción de benceno y tricloruro de fósforo catalizada por cloruro de aluminio.

Estructura

Anhidro

El AlCl 3 adopta tres estructuras, según la temperatura y el estado (sólido, líquido, gas). Solid AlCl 3 es un cierre cúbica similar a una lámina en capas lleno capas. En este marco, los centros de Al exhiben una geometría de coordinación octaédrica . El cloruro de itrio (III) adopta la misma estructura, al igual que una variedad de otros compuestos. Cuando el tricloruro de aluminio está en su estado fundido, existe como el dímero Al 2 Cl 6 , con tetracoordinado de aluminio. Este cambio de estructura está relacionado con la menor densidad de la fase líquida (1,78 g / cm 3 ) frente al tricloruro de aluminio sólido (2,48 g / cm 3 ). Los dímeros de Al 2 Cl 6 también se encuentran en la fase de vapor . A temperaturas más altas, los dímeros de Al 2 Cl 6 se disocian en AlCl 3 planar trigonal , que es estructuralmente análogo al BF 3 . La masa fundida conduce mal la electricidad , a diferencia de los haluros más iónicos como el cloruro de sodio .

Tricloruro-de-aluminio-estructuras-3D.png

El monómero de cloruro de aluminio pertenece al grupo de puntos D 3h en su forma monomérica y D 2h en su forma dimérica.

Hexahidrato

El hexahidrato consta de centros octaédricos [Al (H 2 O) 6 ] 3+ y contraiones cloruro . Los enlaces de hidrógeno unen el catión y los aniones. La forma hidratada del cloruro de aluminio tiene una geometría molecular octaédrica, con el ion de aluminio central rodeado por seis moléculas de ligando de agua . Al estar saturado coordinativamente, el hidrato tiene poco valor como catalizador en la alquilación de Friedel-Crafts y reacciones relacionadas.

Reacciones

El cloruro de aluminio anhidro es un potente ácido de Lewis , capaz de formar aductos ácido-base de Lewis incluso con bases de Lewis débiles como la benzofenona y el mesitileno . Forma tetracloroaluminato (AlCl 4 - ) en presencia de iones cloruro .

El cloruro de aluminio reacciona con hidruros de calcio y magnesio en tetrahidrofurano formando tetrahidroaluminatos.

Reacciones con el agua

El cloruro de aluminio anhidro es higroscópico y tiene una afinidad muy pronunciada por el agua. Emana humo en el aire húmedo y silba cuando se mezcla con agua líquida cuando los ligandos de Cl - se desplazan con moléculas de H 2 O para formar el hexahidrato [Al (H 2 O) 6 ] Cl 3 . La fase anhidra no se puede recuperar al calentar el hexahidrato. En cambio, el HCl se pierde dejando hidróxido de aluminio o alúmina (óxido de aluminio):

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

Como los complejos metálicos aquo , el AlCl 3 acuoso es ácido debido a la ionización de los ligandos aquo :

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

Las soluciones acuosas se comportan de manera similar a otras sales de aluminio que contienen iones Al 3+ hidratados , dando un precipitado gelatinoso de hidróxido de aluminio al reaccionar con hidróxido de sodio diluido :

AlCl 3 + 3 NaOH → [Al (OH) 3 ] + 3 NaCl

Síntesis

El cloruro de aluminio se fabrica a gran escala mediante la reacción exotérmica del aluminio metálico con cloro o cloruro de hidrógeno a temperaturas entre 650 y 750 ° C (1,202 a 1,382 ° F).

2 Al + 3 Cl 2 → 2 AlCl 3
2 Al + 6 HCl → 2 AlCl 3 + 3 H 2

El cloruro de aluminio se puede formar mediante una reacción de desplazamiento simple entre el cloruro de cobre y el aluminio metálico.

2 Al + 3 CuCl 2 → 2 AlCl 3 + 3 Cu

En Estados Unidos en 1993 se produjeron aproximadamente 21.000 toneladas, sin contar las cantidades consumidas en la producción de aluminio.

El tricloruro de aluminio hidratado se prepara disolviendo óxidos de aluminio en ácido clorhídrico . El aluminio metálico también se disuelve fácilmente en ácido clorhídrico, liberando gas hidrógeno y generando un calor considerable. Calentar este sólido no produce tricloruro de aluminio anhidro, el hexahidrato se descompone en hidróxido de aluminio cuando se calienta:

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

El aluminio también forma un cloruro inferior , el cloruro de aluminio (I) (AlCl), pero este es muy inestable y solo se conoce en la fase de vapor.

Ocurrencia natural

El compuesto anhidro ahora se desconoce entre los minerales. El hexahidrato, sin embargo, se conoce como el mineral raro cloraluminita. Un mineral más complejo, básico e hidratado es la cadwaladerita .

La seguridad

El AlCl 3 anhidro reacciona vigorosamente con las bases , por lo que se requieren las precauciones adecuadas. Puede causar irritación en los ojos, la piel y el sistema respiratorio si se inhala o entra en contacto.

Ver también

Referencias

enlaces externos