آلومینیوم کلراید (AlCl3) چیست؟

ازآلومینیوم کلراید نیز گاهی به عنوان کلرید آلومینیوم تری کلراید یا کلرید آلومینیوم (III) یاد می شود.

این ترکیب هنگامی که آلومینیوم و کلر با هم واکنش نشان می دهند تشکیل می شود. فرمول شیمیایی آن AlCl3 می باشد.

از لحاظ ظاهری ، آلومینیوم کلراید معمولاً سفید است. اما به دلیل وجود آلاینده ها (کلرید آهن (III)) رنگ مایل به زرد پیدا می کند.

از نظر صنعتی ، از آلومینیوم کلراید در تولید فلز آلومینیوم استفاده می شود. کلرید آلومینیوم جامد (AlCl3) به صورت کووالانسی با ذوب کم و همچنین نقطه جوش پیوند می خورد.

موارد استفاده از آلومینیوم کلراید

اولین کشف آلومینیوم کلراید در سال 1825 توسط یک فیزیکدان و شیمی دان دانمارکی به نام هانس کریستین اورستد انجام شد.

این ترکیب شیمیایی یکی از قدیمی ترین مواد شیمیایی است که به ویژه در شاخه شیمی آلی استفاده می شود. در زیر به طور مفصل درباره این ترکیب صحبت خواهیم کرد.

تهیه آلومینیوم کلراید

کلرید آلومینیوم عمدتا با استفاده از واکنش گرمازایی دو عنصر یعنی آلومینیوم و کلر تولید می شود.

چندین روش دیگر وجود دارد که از طریق آنها می توان کلرید آلومینیوم را بدست آورد. برخی از روشهای معمول با واکنش فلز آلومینیوم با کلرید هیدروژن یا انجام یک واکنش جابجایی واحد بین کلرید مس و فلز آلومینیوم است.

واکنش های مشابه در زیر آورده شده است:

2Al + 3Cl2 → 2AlCl3

2Al + 6HCl → 2AlCl3 + H2

2Al + 3CuCl2 → 2AlCl3 + 3Cu

ساختار آلومینیوم کلراید

وقتی از ساختار AlCl3 صحبت می کنیم ، گاهی گیج کننده است. این ترکیب شیمیایی وقتی در معرض دمای متفاوتی باشد ، تمایل به ایجاد انواع مختلفی از ساختار دارد.

همچنین به حالت ترکیب بستگی دارد که در حالت جامد ، مایع یا گازی باشد.

هنگامی که AlCl3 در حالت جامد باشد ، یک ساختار لایه ای مکعبی بسته بندی شده نزدیک دارد. در این حالت ، هندسه هماهنگی آن هشت ضلعی خواهد بود.

وقتی کلرید آلومینیوم در حالت مایع یا مذاب باشد ، به صورت دیمر وجود دارد. در اینجا هندسه هماهنگی آن چهار ضلعی خواهد بود. در دماهای بالاتر ، دیمرها به صورت مسطح مثلثی جدا می شوند

خصوصیات آلومینیوم کلراید

ما در زیر به خصوصیات شیمیایی و فیزیکی کلرید آلومینیوم خواهیم پرداخت.

خصوصیات فیزیکی AlCl3

•  آلومینیوم کلراید از نقطه ذوب و جوش بسیار کمی برخوردار است.
• در دمای 180 درجه سانتیگراد متعالی می شود.
• AlCl3 در حالت مذاب رسانای ضعیف برق است.
• رنگ کلرید آلومینیوم سفید است ، اما اغلب به تری کلرید آهن آلوده می شود و باعث زرد شدن آن می شود.
• فقط در فشارهای بالاتر از 2.5 اتمسفر و دمای بالاتر از 190 درجه سانتیگراد در حالت مایع است.

خواص شیمیایی AlCl3

• کلرید آلومینیوم یک اسید قدرتمند لوئیس است.
• این یک کاتالیزور عمده صنعتی است.
• AlCl3 بی آب ، غیر انفجاری ، غیر قابل اشتعال است اما یک ماده جامد خورنده است.
• وقتی در تماس با آب قرار می گیرد به شدت واکنش نشان می دهد.

واکنشهای آلومینیوم کلراید

واکنش های آلومینیوم کلراید

در اینجا خواهیم فهمید که چگونه AlCl3 با سایر ترکیبات واکنش نشان می دهد.

اگرآلومینیوم کلراید بی آب مصرف کنیم ، این یک اسید قدرتمند لوئیس است. معنای آن این است که این ماده قادر است ترکیبات افزایشی اسید باز لوئیس را حتی با بازهایی که ماهیت ضعیفی دارند تشکیل دهد.

به عنوان مثال ، mesitylene و benzophenone.

برخی از واکنشهای رایج عبارتند از:

هنگام حضور یونهای کلرید ، AlCl3 می تواند تتراکلرو آلومینات  ایجاد کند.

آلومینیوم کلراید می تواند با منیزیم و کلسیم هیدروکسید موجود در تتراهیدروفوران واکنش داده و تترا هیدروآلومینات ایجاد کند.

واکنش کلرید آلومینیوم با آب

کلرید آلومینیوم نمناک است ، جایی که می تواند رطوبت هوا را جذب کند. معمولاً این ترکیب شیمیایی در هوای حاوی رطوبت بخار می زند.

در صورت تماس با آب صدای خش خش ایجاد می کند. وقتی واکنش رخ می دهد ، یونهای –Cl با مولکولهای H2O جایگزین می شوند  و هگزاهیدرات  را تشکیل می دهند.

حالت بی آب AlCl3 از بین می رود و هنگامی که گرما اعمال می شود HCl نیز پخش می شود و محصول نهایی که به دست می آید هیدروکسید آلومینیوم است.

Al (H2O) 6Cl3 → Al (OH) 3 + 3HCl + 3H2O

وقتی دما بیشتر به حدود 400 درجه سانتیگراد افزایش یابد ، اکسید آلومینیوم از هیدروکسید تشکیل می شود.

2Al (OH) 3 → Al2O3 + 3H2O

یک ویژگی بارز محلول های آبی AlCl3 یونی بودن آن است.

به همین دلیل ، آنها هادی خوبی برای برق هستند. آنها همچنین اسیدی هستند و این می تواند منجر به هیدرولیز جزئی در یون Al3 + شود. واکنش را می توان به صورت زیر نوشت:

[Al (H2O) 6] 3+ (aq) ⇌ [Al (OH) (H2O) 5] 2+ (aq) + H + (aq)

نمک های آلومینیوم حاوی یون +Al3  هیدراته مانند محلول های آبی آلومینیوم کلراید هستند.

آنها نیز رفتار مشابهی دارند. به عنوان مثال ، هنگامی که با سدیم هیدروکسید رقیق واکنش نشان می دهد ، رسوب غلیظ Al (OH) 3 می دهد.

AlCl3 + 3NaOH → Al (OH) 3 + 3NaCl

کلرید آلومینیوم (AlCl3) استفاده می کند.