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염화알루미늄

Aluminium chloride

염화알루미늄
Aluminium(III) chloride
염화철(III)에 오염된 (상단) 순수 알루미늄 삼염화합물, (하단)
Aluminium trichloride dimer
Aluminium trichloride unit cell
이름
IUPAC 이름
염화알루미늄
기타 이름
염화알루미늄(III)
삼염화알루미늄
식별자
3D 모델(JSmol)
체비
켐스파이더
ECHA InfoCard 100.028.371 Edit this at Wikidata
EC 번호
  • 231-208-1
1876
펍켐 CID
RTECS 번호
  • BD0530000
유니
  • InChi=1S/Al.3ClH/h;3*1H/q+3;;;/p-3 수표Y
    키: VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K 수표Y
  • InChi=1/Al.3ClH/h;3*1H/q+3;;;/p-3
    키: VSCWAEJMTAWNJL-DFZHIFOAR
특성.
알클3
어금질량 133.341 g/㎥(무수)
241.432 g/mb(수화물)[1]
외관 흰색 또는 옅은 노란색 고체, 저광학
밀도 2.48 g/cm3(무수)
2.398 g/cm3(수화물)[1]
녹는점
  • 180°C(356°F, 453K) (무수, 서브라임)[1]
  • 100 °C(212 °F; 373 K) (헥사하이드레이트, [1])
439 g/l(0°C)
449g/l(10°C)
458g/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)
용해성
  • 염화수소, 에탄올, 클로로포름, 사염화탄소에 용해성
  • 벤젠에 약간 용해성
증기압 133.3 Pa(99 °C)
13.3 kPa(151 °C)[2]
점도 0.35 cP(197 °C)
0.26 cP(237 °C)[2]
구조
단핵, mS16
C12/m1, 12번[3]
a = 0.591nm, b = 0.591nm, c = 1.752nm[3]
0.52996nm3
공식 단위(Z)
 6
팔면체(고체)
사면체(액체)
삼각평면체
(독성 증기)
열화학
91.1 J/몰·K[4]
109.3 J/몰·K[4]
−704.2 kJ/mol[4]
−628.8 kJ/mol[4]
약리학
D10AX01(WHO)
위험
GHS 라벨 표시:[6]
GHS05: Corrosive
위험
H314
P260, P280, P301+P330+P331, P303+P361+P353, P305+P351+P338+P310, P310
NFPA 704(화재 다이아몬드)
3
0
2
치사량 또는 농도(LD, LC):
380mg/kg, 랫드(도덕, 무수)
3311mg/kg, 랫드(도덕, 육수화물)
NIOSH(미국 건강 노출 제한):
PEL(허용)
 없음[5]
REL(권장)
 2mg/m3[5]
IDLH(즉시 위험)
 N.D.[5]
관련 화합물
기타 음이온
 플루오르화 알루미늄
브롬화알루미늄
요오드화알루미늄
기타 양이온
 삼염화붕소
삼염화 갈륨
인듐(III) 염화물
염화마그네슘
염화 철(III)
삼불화 붕어
부가자료페이지
염화알루미늄(데이터 페이지)
달리 명시된 경우를 제외하고, 표준 상태(25°C [77°F], 100 kPa)의 재료에 대한 데이터가 제공된다.
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Infobox 참조 자료

염화알루미늄 염화물(AlCl3)은 삼염화알루미늄이라고도 하며, 화합물에는 알Cl3(HO2)n이라는 공식(n = 0 또는 6)이 있다.알루미늄 원자와 염소 원자로 1:3 비율로 구성되며, 한 형태도 6개의 수화수를 포함하고 있다.둘 다 백색 고형분이지만 표본이 염화철(III)에 오염되는 경우가 많아 노란색을 띤다.

무수 물질은 상업적으로 중요하다.그것은 녹고 끓는점이 낮다.주로 알루미늄 금속 생산에서 생산되고 소비되지만, 화학 산업의 다른 분야에서도 많은 양이 사용된다.[7]그 화합물은 종종 루이스 산으로 언급된다.그것은 약한 온도에서 중합체에서 모노머로 역적으로 변하는 무기 화합물의 예다.

구조

무수

AlCl은3 온도와 상태(고체, 액체, 가스)에 따라 세 가지 구조를 채택한다.솔리드앨클은3 시트와 같은 레이어드 큐빅 촘촘한 패킹 레이어드 입니다.이 틀에서, Al centres는 팔면 조정 기하학을 보여준다.[8]염화 이티움(III)은 다양한 다른 화합물들과 마찬가지로 동일한 구조를 채택한다.삼염화알루미늄은 녹은 상태일 때 테트라코오르덴산 알루미늄을 가진 조광기 AlCl로26 존재한다.이러한 구조 변화는 액체상(1.78 g/cm3) 대비 고체 알루미늄 트리클로라이드(2.48 g/cm3)의 낮은 밀도와 관련이 있다.AlCl26 조광기는 증기 단계에서도 발견된다.높은 온도에서 AlCl26 조광기는 구조적으로 BF와3 유사한 삼각 평면 AlCl로3 분리된다.이 용융은 염화나트륨과 같은 보다 이온적인 할로겐화물과 달리 전기를 잘 전도하지 못한다.[9]

염화알루미늄 단량체는 단량형 D3h 지점군 및 조광형2h D 지점에 속한다.에 속한다.

육수화물

Aluminium-trichloride-3D-structures.png

육수화물은 팔면체[Al(HO2)]63+ 중심과 염화 반동으로 이루어져 있다.수소 결합은 양이온과 음이온을 연결한다.[10]수산화 형태의 염화알루미늄은 팔면 분자 기하를 가지며, 중앙 알루미늄 이온은 6개의 물 리간드 분자로 둘러싸여 있다.조정적으로 포화상태에 있는 하이드레이트는 프리델-크래프트 알킬화 및 관련 반응에서 촉매로서 거의 가치가 없다.

사용하다

아레네스의 알킬화 및 아틸화

AlCl은3 프리델-크래프트 반응에 대한 일반적인 산화물 촉매로, 아킬레이션과 알킬레이션을 모두 포함한다.[11]중요한 제품은 세제, 에틸벤젠이다.이러한 유형의 반응은 예를 들어 벤젠과 포스겐에서 안트라퀴논(다이어프 산업에서 사용)을 준비하는 데 있어 염화알루미늄에 주로 사용된다.[9]일반적인 Friedel-Crafts 반응에서 다음과 같이 아킬 염화물 또는 알킬 할리드가 방향족 시스템과 반응한다.[11]

Benzene Friedel-Crafts alkylation-diagram.svg

알킬화 반응은 아킬화 반응보다 널리 사용되지만, 그것의 실행은 더 기술적으로 요구된다.두 반응의 경우, 다른 재료와 장비뿐만 아니라 염화알루미늄은 건조해야 하지만, 반응이 진행되기 위해서는 습기의 흔적이 필요하다.[12]아레네스의 알킬화[13] 및 아틸화에[14][15] 대한 자세한 절차를 이용할 수 있다.

Friedel-Crafts 반응의 일반적인 문제점은 염화알루미늄 촉매가 제품들과 강하게 결합되기 때문에 때때로 완전 열량계수량에서 요구된다는 것이다.이 합병증은 때때로 많은 양의 부식성 폐기물을 발생시킨다.이러한 이유와 유사한 이유로, 염화알루미늄의 사용은 제올라이트에 의해 대체되는 경우가 많았다.[7]

예를 들어 일산화탄소, 염화수소 및 구리(I) 염화물 공동촉매를 사용하는 Gattermann-Koch 반응을 통해 염화알데히드 그룹을 방향족 링에 도입하는 데도 염화알데히드 그룹을 사용할 수 있다.[16]

AlCl3 formylation.gif

유기물 및 유기물 합성에서의 기타 응용 프로그램

염화알루미늄은 유기화학에서 다양한 다른 용도를 발견한다.[17]예를 들어, 카본에 3-부텐-2-1(메틸비닐케톤)을 첨가하는 것과 같은 "엔 반응"을 촉매로 만들 수 있다.[18]

AlCl3 ene rxn.gif

다양한 탄화수소 커플링과 재배치를 유도하기 위해 사용된다.[19][20]

아렌이 있는 곳에서 알루미늄과 결합된 염화알루미늄은 소위 피셔-하프너 합성을 통해 특정 금속 할리드로부터 비스(아레네) 금속 복합체(예: bis(벤젠)크로미움)를 합성하는 데 사용될 수 있다.디클로로페닐인산염은 염화알루미늄에 의해 촉매된 벤젠과 인의 반응에 의해 제조된다.[21]

반응

무수 염화알루미늄은 강력한 루이스 산으로 벤조페논, 미비닐렌 등 약한 루이스 베이스로도 루이스 산 베이스 인덕트를 형성할 수 있다.[11]염화물이온이 존재하는 곳에서 테트라클로로알루민산(AlCl4−)을 형성한다.

염화알루미늄은 테트라하이드로푸란에서 칼슘과 마그네슘 하이드라이드와 반응하여 테트라하이드로알루미늄을 형성한다.

물과 반응

무수 염화알루미늄 염화물은 물에 대한 친화력이 매우 뚜렷하여 저광학적이다.Cl− 리간드가 HO2 분자와 교체되어 육수화물[Al(HO2)]6을 형성함에 따라 액체 물과 혼합될 때 습한 공기와 쉬쉬에서 가스가 발생한다.Cl3. 육수화물 가열 시 무수 페이즈를 되찾을 수 없다.대신 HCl이 손실되어 수산화알루미늄 또는 알루미나(산화알루미늄):

Al(H2O)6Cl3 → Al(OH)3 + 3 HCl + 3 H2O

금속 아쿠오 복합체와 마찬가지로 수성 AlCl은3 아쿠오 리간드의 이온화로 인해 산성이 된다.

[알(HO2)]63+ 【알+(OH2)】52+ + H

수용액은 수산화나트륨의 묽은 반응 시 알루미늄 수산화물을 젤라틴으로 침전시켜 수산화물을3+ 함유한 다른 알루미늄 소금과 유사하게 작용한다.

AlCl3 + 3 NaOH → [Al(OH)3] + 3 NaCl

합성

염화알루미늄은 650~750°C(1,202~1,382°F)의 온도에서 염소 또는 염화수소와 알루미늄 금속의 발열반응에 의해 대규모로 제조된다.[9]

2 Al + 3 Cl2 → 2 AlCl3
2 Al + 6 HCl → 2 AlCl3 + 3 H2

염화 알루미늄은 염화 구리 금속과 알루미늄 금속 사이의 단일 변위 반응을 통해 형성될 수 있다.

2 Al + 3 CuCl2 → 2 AlCl3 + 3 Cu

1993년 미국에서는 알루미늄 생산에 소비되는 양을 계산하지 않고 약 21,000톤이 생산되었다.[7]

수산화 알루미늄 삼염화물은 염산에 알루미늄 산화물을 용해하여 제조한다.또한 금속 알루미늄은 염산에 쉽게 용해되어 수소 가스를 방출하고 상당한 열을 발생시킨다.이 고체를 가열해도 무수 알루미늄 트리클로라이드가 발생하지 않으며, 육수화물은 가열 시 알루미늄 수산화물로 분해된다.

Al(H2O)6Cl3 → Al(OH)3 + 3 HCl + 3 H2O

알루미늄은 염화물(I) 염화알루미늄(AlCl)을 형성하기도 하지만 매우 불안정하며 증기 단계에서만 알려져 있다.[9]

자연발생

무수 염화알루미늄은 광물로 발견되지 않는다.그러나 육수화물은 희귀한 미네랄 클로로알루민산염으로 알려져 있다.[22]더 복잡하고, 기본적이고, 수분이 많은 염화알루미늄 미네랄은 캐드왈라다이트다.[23][22]

안전

무수 AlCl은3 베이스와 격렬하게 반응하므로 적절한 예방조치가 필요하다.흡입하거나 접촉할 경우 눈, 피부, 호흡기에 자극을 줄 수 있다.[24]

참고 항목

참조

  1. ^ a b c d Haynes, William M., ed. (2011). CRC Handbook of Chemistry and Physics (92nd ed.). Boca Raton, FL: CRC Press. p. 4.45. ISBN 1-4398-5511-0.
  2. ^ a b 웨이백머신에 2014-05-05 보관된 염화알루미늄.Chemister.ru(2007-03-19).2017-03-17년에 회수됨.
  3. ^ a b Ketelaar, J. A. A. (1935). "Die Kristallstruktur der Aluminiumhalogenide II". Zeitschrift für Kristallographie – Crystalline Materials. 90 (1–6): 237–255. doi:10.1524/zkri.1935.90.1.237. S2CID 100796636.
  4. ^ a b c d Haynes, William M., ed. (2011). CRC Handbook of Chemistry and Physics (92nd ed.). Boca Raton, FL: CRC Press. p. 5.5. ISBN 1-4398-5511-0.
  5. ^ a b c NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards. "#0024". National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH).
  6. ^ 시그마알드리치, 염화알루미늄
  7. ^ a b c Helmboldt, Otto; Keith Hudson, L.; Misra, Chanakya; Wefers, Karl; Heck, Wolfgang; Stark, Hans; Danner, Max; Rösch, Norbert (2007). "Aluminum Compounds, Inorganic". Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Weinheim: Wiley-VCH. doi:10.1002/14356007.a01_527.pub2.
  8. ^ 이와는 대조적으로 AlBr은3 보다 분자 구조를 가지고 있는데, 알3+ 중심은 Br− 이온의 밀접하게 포장된 골격의 인접한 사면 구멍을 점유하고 있다.웰스, A. F. (1984) 구조 무기 화학, 옥스포드 프레스, 영국 옥스포드.ISBN 0198553706.
  9. ^ a b c d Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1984). Chemistry of the Elements. Oxford: Pergamon Press. ISBN 978-0-08-022057-4.
  10. ^ Andress, K.R.; Carpenter, C. (1934). "Kristallhydrate II. Die Struktur von Chromchlorid- und Aluminiumchloridhexahydrat". Zeitschrift für Kristallographie – Crystalline Materials. 87. doi:10.1524/zkri.1934.87.1.446.
  11. ^ a b c Olah, G. A., ed. (1963). Friedel-Crafts and Related Reactions. Vol. 1. New York City: Interscience.
  12. ^ Nenitzescu, Costin D.; Cantuniari, Ion P. (1933). "Durch Aluminiumchlorid Katalysierte Reaktion, VI. Mitteil.: Die Umlagerung des Cyclohexans in Metyl-cyclopentan". Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft (A and B Series). 66 (8): 1097–1100. doi:10.1002/cber.19330660817. ISSN 1099-0682.
  13. ^ Jonathan T. Reeves; Zhulin Tan; Daniel R. Fandrick; Jinhua J. Song; Nathan K. Yee; Chris H. Senanayake (2012). "Synthesis of Trifluoromethyl Ketones from Carboxylic Acids: 4-(3,4-Dibromophenyl)-1,1,1-trifluoro-4-methylpentan-2-one". Organic Syntheses. 89: 210. doi:10.15227/orgsyn.089.0210.
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  19. ^ Reuben D. Rieke; Stephen E. Bales; Phillip M. Hudnall; Timothy P. Burns; Graham S. Poindexter (1979). "Highly Reactive Magnesium for the Preparation of Grignard Reagents: 1-Norbornanecarboxylic Acid". Organic Syntheses. 59: 85. doi:10.15227/orgsyn.059.0085.
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  21. ^ B. Buchner; L. B. Lockhart Jr. (1951). "Phenyldichlorophosphine". Organic Syntheses. 31: 88. doi:10.15227/orgsyn.031.0088.
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  23. ^ "Cadwaladerite". www.mindat.org.
  24. ^ 염화알루미늄.solvaychemicals.us

외부 링크