Бромид алюминия
| Бромид алюминия | |
|---|---|
  | |
| Общие | |
| Систематическое наименование |
Бромид алюминия |
| Хим. формула | AlBr3, Al2Br6 |
| Рац. формула | AlBr3 |
| Физические свойства | |
| Состояние | твёрдое |
| Молярная масса | 266,69 г/моль |
| Плотность | 3,205[1] |
| Термические свойства | |
| Температура | |
| • плавления | 97,5[1] |
| • кипения | 255[2] °C |
| Энтальпия | |
| • образования |
− 514; − 422 (AlBr3, газ); − 971(Al2Br6, газ)[3] кДж/моль |
| Структура | |
| Кристаллическая структура | моноклинная |
| Классификация | |
| Рег. номер CAS | 7727-15-3 |
| Рег. номер EINECS | 231-779-7 |
| Безопасность | |
| Пиктограммы ECB |
     |
| NFPA 704 | |
| Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное. | |
Броми́д алюми́ния (бромистый алюминий) — это неорганическое бинарное соединение. Химическая формула [math]\displaystyle{ \mathsf{\stackrel{+3}{Al}\stackrel{-1}{Br}_3} }[/math]. Вещество представляет собой соль алюминия и бромоводородной кислоты. В твердом и жидком состоянии существует в форме димера: Al2Br6.
Физические свойства
Безводный бромид алюминия представляет собой бесцветное кристаллическое вещество, плавящееся при температуре 97,5 °C; температура кипения: 255 °C.
В твёрдой и жидкой фазе существует в форме димера Al2Br6, частично диссоциирующего в AlBr3, в газовой фазе масс-спектры показывают наличие ди-, тетра- и гексаформ: Al2Br6, Al4Br12, Al6Br18 соответственно.
Структура молекулы бромида алюминия Al2Br6 представляет собой сдвоенные тетраэдры, в центре которых расположены атомы алюминия, ковалентно связанные с атомами брома[4].
Координационное число алюминия в молекуле бромида равно 4[5].
Энергия разрыва связи Al—Br в молекуле бромида алюминия составляет примерно 358 кДж/моль[6].
Вещество очень гигроскопично: на воздухе расплывается, легко поглощая влагу с образованием гексагидрата AlBr3•6H2O[7]. Хорошо растворимо в воде, спирте, сероуглероде, ацетоне[8]; плотность водного раствора при 20 °C составляет: 1079,2 кг/м³ (10%-ный раствор), 1172,5 кг/м³ (20%-ный раствор). Разлагается в горячей воде[9].
Химические свойства
- Безводный бромид алюминия очень энергично реагирует с водой, выделяя при растворении много тепла и частично гидролизуясь:
- [math]\displaystyle{ \mathsf{AlBr_3+4H_2O\leftrightarrows[Al(H_2O)_4]^{3+}+3Br^-} }[/math]
- [math]\displaystyle{ \mathsf{[Al(H_2O)_4]^{3+}+H_2O\leftrightarrows[Al(H_2O)_3(OH)]^{2+}+H_3O^+} }[/math]
- При нагревании водного раствора гидролиз можно провести полностью:
- [math]\displaystyle{ \mathsf{AlBr_3+3H_2O=Al(OH)_3\!\downarrow\!+3HBr\!\uparrow\!} }[/math]
- Вступает в реакцию со щелочами:
- [math]\displaystyle{ \mathsf{AlBr_3+3NaOH=Al(OH)_3\!\downarrow\!+3NaBr} }[/math]
- [math]\displaystyle{ \mathsf{AlBr_3+4NaOH=Na[Al(OH)_4]+3NaBr} }[/math]
- При пропускании безводного сероводорода через раствор бромида алюминия в сероуглероде выпадает осадок комплексного соединения[10]:
- [math]\displaystyle{ \mathsf{AlBr_3+H_2S=AlBr_3}\cdot\mathsf{H_2S} }[/math]
- При высокой температуре разлагается:
- [math]\displaystyle{ \mathsf{2AlBr_3=2Al+3Br_2} }[/math]
- При нагревании бромида алюминия с алюминием в газовой фазе (1000 °C) образуется нестабильный монобромид алюминия[2]:
- [math]\displaystyle{ \mathsf{AlBr_3+2Al\leftrightarrows3AlBr} }[/math]
- С гидридом лития образует алюмогидрид:
- [math]\displaystyle{ \mathsf{AlBr_3+4LiH=Li[AlH_4]+3LiBr} }[/math]
- Бромид алюминия — сильный акцептор электронных пар (кислота Льюиса) — легко присоединяет молекулы-доноры (на этом, в частности, основано его применение в органическом синтезе)[7]:
- [math]\displaystyle{ \mathsf{AlBr_3+C_2H_5Br}\rightarrow\mathsf{[C_2H_5]^+[AlBr_4]^-} }[/math]
Получение
Безводный бромид алюминия получают взаимодействием простых веществ (Al и Br2)[11]:
[math]\displaystyle{ \mathsf{2Al+3Br_2=Al_2Br_6} }[/math]
Водный раствор можно получить реакцией алюминиевой стружки с бромоводородной кислотой:
[math]\displaystyle{ \mathsf{2Al+6HBr=2AlBr_3+3H_2\!\uparrow} }[/math]
Применение
Коммерческое применение бромида алюминия в настоящий момент относительно небольшое.
Бромид алюминия входит как основной компонент в состав ксилольных электролитов для электроосаждения алюминиевых покрытий[12].
Безводный бромид алюминия используется в органическом синтезе, в частности, в реакции алкилирования по Фриделю-Крафтсу, по аналогии с хлоридом алюминия.
Соединение может выступать катализатором в реакции изомеризации бромалканов, например[13]:
[math]\displaystyle{ \mathsf{CH_3\!\!-\!\!CH_2\!\!-\!\!CH_2Br\ \xrightarrow{AlBr_3}\ CH_3\!\!-\!\!CHBr\!\!-\!\!CH_3} }[/math]
Также бромид алюминия может выступать в качестве бромирующего агента, например в реакции с хлороформом[14]:
[math]\displaystyle{ \mathsf{CHCl_3+HBr\ \xrightarrow{90\ ^oC;\ AlBr_3}\ CHBrCl_2+HCl} }[/math]
Опасность для здоровья
При контакте с кожей бромид алюминия может вызывать ожоги.
Примечания
- ↑ 1,0 1,1 Лидин Р.А., Андреева Л.Л., Молочко В.А. Глава 3. Физические свойства // Константы неорганических веществ: справочник / Под редакцией проф. Р.А.Лидина. — 2-е изд., перераб. и доп.. — М.: «Дрофа», 2006. — С. 74. — ISBN 5-7107-8085-5.
- ↑ 2,0 2,1 Турова Н.Я. Неорганическая химия в таблицах. — М.: Высший химический колледж РАН, 1997. — С. 67.
- ↑ Лидин Р.А., Андреева Л.Л., Молочко В.А. Часть IV. Термодинамика. Глава 1. Энтальпия образования, энтропия и энергия Гиббса образования веществ // Константы неорганических веществ: справочник / Под редакцией проф. Р.А.Лидина. — 2-е изд., перераб. и доп.. — М.: «Дрофа», 2006. — С. 441. — ISBN 5-7107-8085-5.
- ↑ Chambers C., Holliday A.K. Modern inorganic chemistry. — Chichester: Butterworth & Co (Publishers) Ltd, 1975. — P. 153.
- ↑ Дроздов А.А., Зломанов В.П., Мазо Г.Н., Спиридонов Ф.М. Неорганическая химия. Т.2: Химия непереходных элементов / Под ред. акад. Ю.Н.Третьякова. — М.: Издательский центр «Академия», 2004. — Т. 2. — С. 86. — ISBN 5-7695-1436-1.
- ↑ Лидин Р.А., Андреева Л.Л., Молочко В.А. Глава 6. Энергия связи для многоатомных частиц // Константы неорганических веществ: справочник / Под редакцией проф. Р.А.Лидина. — 2-е изд., перераб. и доп.. — М.: «Дрофа», 2006. — С. 384. — ISBN 5-7107-8085-5.
- ↑ 7,0 7,1 Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия. Учебник для вузов. — 4-е изд., исправленное. — М.: «Высшая школа», 2001. — С. 498. — ISBN 5-06-003363-5.
- ↑ Алюминий // Химическая энциклопедия / Главный редактор И. Л. Кнунянц. — М.: «Советская энциклопедия», 1988. — Т. 1. — С. 207.
- ↑ Лидин Р.А., Андреева Л.Л., Молочко В.А. Часть VII. Плотность воды и водных растворов. Глава 3. Соли // Константы неорганических веществ: справочник / Под редакцией проф. Р.А.Лидина. — 2-е изд., перераб. и доп.. — М.: «Дрофа», 2006. — С. 641. — ISBN 5-7107-8085-5.
- ↑ Гофман У., Рюдорф В., Хаас А. и др. Руководство по неорганическому синтезу. — Пер. с нем., под ред. Г.Брауэра. — М.: «Мир», 1985. — Т. 3. — С. 899.
- ↑ Взаимодействие брома с алюминием Архивная копия от 4 марта 2016 на Wayback Machine — видеоопыт в Единой коллекции цифровых образовательных ресурсов
- ↑ Спиридонов Б.А., Федянин В.И. Исследование процесса электроосаждения алюминия из пара-ксилольных электролитов. (недоступная ссылка). Российское общество гальванотехников и специалистов в области обработки поверхности. Дата обращения: 26 октября 2009. Архивировано 18 мая 2008 года.
- ↑ Douwes H.S.A. The kinetics of the aluminium bromide catalyzed isomerization of 1-propyl bromide (англ.) // Journal of Molecular Catalysis A: Chemical. — 2005. — Vol. 240, no. 1-2. — P. 82-90.
- ↑ Unated States Patent 2553518. Production of Organic Bromides (англ.) (pdf). FreePatentsOnline (May, 1951). Дата обращения: 26 октября 2009. Архивировано 9 апреля 2012 года.
Литература
- Downs A.J. Chemistry of aluminium, gallium, indium, and thallium. — First edition. — London: Chapman & Hall, 1993. — 526 p. — ISBN 0-7514-0103-X.
