Cloruro de aluminio

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Cloruro de aluminio.

Identificación

Nombre IUPAC

tricloruro de aluminio

Sinónimos

cloruro de aluminio

Número ^CAS

7446-70-0

ECHA _Ninguno

100.028.371

No_CE

231-208-1

RTECS _No

BD0525000

Código ATC

D10AX01

PubChem

24012

Él sonrió.

[anexo]

colina

[anexo]

apariencia

Sólido amarillo claro

Propiedades químicas

fórmula

AlCl3 [isómeros_]

Masa molar ¹

133341±0006 g/mol
Aluminio 20,23%, Cloro 79,76%,

Propiedades físicas

Temperatura de fusión

190 grados centígrados ^{[ ver. [Electivo]}

Temperatura de ebullición

182,7 °C , 752 mmHg (normalizado) ²

Solubilidad

En agua:
439  g/L ^-1  (  0  ℃  ),
449  g/L ^-1  (  10  ℃  ),
458  g/L ^-1  (  20  ℃  ),
466  g/L ^-1  (  30  ℃  ),
473  g/L ^-1  (  40  ℃  ),
481  g/L ^-1  (  60  ℃  ),
486  g/L ^-1  (  80  ℃  ),
490  g/L ^-1  (  100  ℃  ).
Etanol: 1000  g /L ^-1 ( 12,5 grados Celsius ).
Cloroformo: 0,7   g/l  ^-1  (  20  °C  ).
CCl4: _solución .
Éter: solución ^{[referencia opcional ]}

Masa volumétrica

2,44 a 2,48 ^g / ^cm32

Punto de inflexión

26,3 bar , 346,85 grados ^Celsius3

Cristalografía

Sistema cristalino

Sistema monoclínico

Celosía de Bravais

celúla

Dos símbolos de Pearson

mC16\,

⁴

Clase de cristal o grupo espacial

C2/m ( N.º ¹² ) ⁴

Informe de estructura

D0 ₁₅⁴

Medidas preventivas

Singapur ⁵

Peligro

H314

[+]

Norma NFPA 704

~~Oeste~~

Transporte ²

80
1726

[+]

80
2581

[+]

Ecotoxicología

DL ₅₀

3450 mg/kg en ¹^{[ ver. [Electivo]}

Unidades SI y CNTP a menos que se indique lo contrario.

El cloruro de aluminio (AlCl ₃ ), también conocido como tricloruro de aluminio o cloruro de aluminio (III) , es una sal de aluminio y cloruro. La forma anhidra tiene una estructura peculiar: aunque los haluros son metales altamente electropositivos, los enlaces químicos son predominantemente covalentes en lugar de los iónicos esperados. Esto da como resultado que el AlCl ₃ tenga una temperatura de fusión y sublimación más baja (esta última es de 178 °C ) y, en estado líquido, es un mal conductor de electricidad, a diferencia de los haluros iónicos como el cloruro de sodio. El compuesto existe en estado sólido en forma de red hexagonal coordinada. y se funde para formar el dímero tetracoordinado Al ₂ Cl ₆ , que puede evaporarse pero se descompone a temperaturas más altas para formar _{una especie de AlCl 3 similar a BF 3}_.

El cloruro de aluminio es muy diluido y puede explotar al entrar en contacto con agua durante la hidratación. En presencia de agua se hidroliza parcialmente para formar cloruro de hidrógeno (ácido clorhídrico). En solución acuosa, AlCl3 está completamente _ionizado y la solución tiene buena conductividad. La solución es ácida. En términos simples, el catión producido por la hidrólisis del cloruro de aluminio se puede escribir como:

{\ce {[Al(H2O)6]^3+ + H2O <=> [Al(H2O )5OH]^2+ + H3O+}}

AlCl ₃ es probablemente el ácido de Lewis más común y uno de los más fuertes. Este compuesto tiene muchas aplicaciones en la industria química, especialmente como catalizador de reacciones de Friedel-Crafts (alquilación y acilación). También se utiliza en reacciones de polimerización o isomerización de compuestos orgánicos.

También existe el cloruro de aluminio (AlCl), pero es muy inestable y sólo existe en forma gaseosa.

Propiedades físicas y químicas del cloruro de aluminio

En estado sólido, el cloruro de aluminio cristaliza según la estructura típica YCl3, _{en la que los iones Al3}⁺ forman una red cúbica centrada en las caras.

El cloruro de aluminio es un ácido de Lewis fuerte. En las reacciones ácido-base de Lewis, puede reaccionar con bases de Lewis débiles como la benzofenona o el mesitileno. En presencia de iones cloruro, reacciona para ^formar_AlCl4- .

La hidrólisis parcial en presencia de agua forma cloruro de hidrógeno y/o ácido clorhídrico. Las soluciones acuosas de cloruro de aluminio se comportan de manera similar a otras soluciones salinas que contienen iones ^{Al 3+} hidratados. Por ejemplo, cuando se mezcla con una cantidad adecuada de soda, se forma un precipitado coloidal de hidróxido de aluminio:

AlCl ₃_(acuoso) + 3 NaOH _(acuoso) → Al(OH) ₃_(s) + 3 NaCl _(acuoso) .

Estructura cristalina del cloruro de aluminio

En estado sólido, el cloruro de aluminio cristaliza como una estructura monoclínica del tipo RhCl _{3 con un grupo}espacial de C 2/m ⁶ . Estos parámetros de red son a = 5,914 Å , b = 10,234 Å y c = 6,148 Å , con β = 108,25°. En la cuadrícula, el aluminio ocupa el sitio Wyckoff 4g ( y = 0,166), y el cloro ocupa los sitios 4i ( x = 0,215 y z = 0,226) y 8j ( x = 0,252, y = 0,321, z = 0,225). La estructura resultante es una estructura laminar en el plano (a, c), con aluminio ubicado en el centro del octaedro de aluminio, y una estructura de panal en el plano (a, b).

AlCl ₃ , una estructura laminar, donde el aluminio se ubica en el centro del poliedro de coordinación formado por los iones cloruro.

AlCl ₃ , estructura de panal, donde el aluminio se ubica en el centro del poliedro de coordinación formado por los iones cloruro .

Preparación de cloruro de aluminio

El cloruro de aluminio se produce industrialmente mediante la reacción directa del aluminio y el cloro:

2 Al + 3 Cl2 _→ 2 _AlCl3

O a partir de aluminio y ácido clorhídrico:

2 Al + 6 HCl → 2 AlCl3 ₊ 3 _H2 .

La reacción fue exotérmica y requirió enfriar el matraz en un baño de agua fría.

La capa de pasivación del aluminio, compuesta de óxido de aluminio (Al2O3) _, inicialmente lo hace menos reactivo, pero una vez que se elimina esta capa, el aluminio se vuelve más reactivo _. Por lo tanto, se recomienda decapar el aluminio con ácido clorhídrico concentrado al 23% y, una vez iniciada la reacción, diluir el ácido por volumen con agua destilada (para reducir su concentración a la mitad) para limitar el calentamiento local (en la superficie). El aluminio) puede (a pesar del enfriamiento general del medio de reacción mediante un baño de agua fría) desgasificar la solución de ácido clorhídrico y liberar gas de cloruro de hidrógeno.

También se debe abrir el globo porque, como se mencionó anteriormente, esta reacción liberará hidrógeno, pero es aconsejable limitar la liberación de cloruro de hidrógeno (el vapor de agua se condensa en la superficie del embudo y la mayor parte del cloruro de hidrógeno gaseoso liberado cuando se calienta el ácido clorhídrico se disuelve en las gotas de agua y reforma el ácido clorhídrico, que regresa al medio de reacción, mientras se permite que el hidrógeno (y una pequeña cantidad de cloruro de hidrógeno) escapen por los orificios del embudo.

Usos del cloruro de aluminio

El cloruro de aluminio se utiliza principalmente en la fabricación de compuestos a través de la reacción de Friedel-Crafts catalizada por él, como la producción de antraquinona a partir de benceno y fosgeno (utilizado en la industria de los tintes ). En la reacción de Friedel-Crafts, un cloruro de acilo o un haluro de alquilo reacciona con un compuesto aromático:

En comparación con los derivados del benceno, el principal producto de reacción es el isómero para. La alquilación es menos útil que la acilación debido a los muchos problemas asociados a ella. En ambos casos, el cloruro de aluminio (o el equipo utilizado) no es completamente anhidro y requiere trazas de agua para reaccionar. Uno de los problemas de la reacción de Friedel-Crafts es que el catalizador (cloruro de aluminio) debe estar presente en cantidades estequiométricas para que la reacción se complete, ya que esto dificulta que forme un complejo estable con el producto. Debido a sus características de reciclaje, debe ser tratado luego de su uso, lo que genera una gran cantidad de aguas residuales corrosivas. Para ello, los químicos están explorando la posibilidad de utilizar catalizadores neutros más respetuosos con el medio ambiente, como el triflato de iterbio o el triflato de disprosio. (iii) El precio es relativamente alto, pero es reciclable.

El cloruro de aluminio también se puede utilizar para introducir grupos aldehído en anillos aromáticos, por ejemplo en la reacción de Gattermann-Koch utilizando monóxido de carbono, cloruro de hidrógeno y cloruro de cobre (I) como cocatalizador:

El cloruro de aluminio tiene muchos otros usos en la química orgánica:
- El AlCl3 se utiliza en las reacciones de polimerización o isomerización de compuestos orgánicos _. Las aplicaciones importantes incluyen la fabricación de etilbenceno (utilizado en la fabricación de estireno y poliestireno) y la producción de dodecilbenceno (utilizado en la fabricación de detergentes de cloruro de aluminio).
- El AlCl3 es particularmente bueno para _catalizar la reacción de Diels-Alder.
- – El butenoAlCl3 _también puede catalizar la reacción de adición de 3-2-cetonas con carotenoides:

^{Por último, es un coagulante inorgánico que} se utiliza ampliamente en ciertos procesos de tratamiento de agua en forma de cloruro de polialuminio (PAC) 7. También elimina el exceso de flúor del agua. Para evitar la contaminación del agua potable por aluminio y lograr buenos resultados de coagulación, el valor de pH del proceso de coagulación y la dosis utilizada deben estar bien controlados7 ^. Los sistemas de agitación y filtración de agua (para eliminar los grumos de aluminio) deben ser ^adecuados7 . El quitosano y la bentonita son aditivos útiles7 ^.

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Seguridad del cloruro de aluminio

_El AlCl3 puede provocar una explosión si entra en contacto con álcali o agua. Este es un reactivo y se debe tener cuidado al trabajar con cloruro de aluminio y usar guantes y gafas de seguridad. La fumigación debe realizarse bajo una campana extractora. Cuando se utiliza en clima húmedo, el cloruro de aluminio absorbe rápidamente la humedad, se vuelve muy ácido y corroe rápidamente una amplia gama de materiales, incluidos el acero inoxidable y el caucho.