Chimie

Aluminium


Composés halogènes

Dans des conditions normales, l'aluminium ne forme que des halogénures de la composition AlX3 (X =F., Cl, Frère,JE.). Ce sont des solides incolores qui - à l'exception du fluorure - s'hydrolysent plus ou moins violemment avec l'eau, avec formation de divers hydroxocations polynucléaires selon les conditions.

Fluorure d'aluminium

Fluorure d'aluminium (III), AlF.3, se produit lors du passage du fluorure d'hydrogène, HF., sur de l'aluminium ou de l'oxyde d'aluminium en cas de chaleur rouge :

2Al+6HF.2AlF.3+3H2Al2ô3+6HF.2AlF.3+3H2ô

Techniquement, il peut AlF.3 aussi en faisant fondre de la cryolite, N / A3[AlF.6], avec du sulfate d'aluminium,Al2(S.ô4)3, et la lixiviation du sulfate de sodium résultant peut être représentée :

2N / A3[AlF.6]+Al2(S.ô4)34AlF.3+3N / A2S.ô4

Le fluorure d'aluminium est une poudre blanche qui est insoluble dans l'eau, les acides et les alcalis en raison de son énergie de réseau élevée, qui est requise dans l'industrie principalement comme additif à la masse fondue dans l'extraction électrolytique de l'aluminium.

Se forme avec les alcalins et d'autres fluorures métalliques AlF.3Sels complexes de type MJE.[AlF4], MJE.2[AlF5] et MJE.3[AlF6] (Fluoroaluminates). Il existe de nombreux représentants de ces composés dans la nature, y compris la cryolite trouvée au Groenland1), N / A3[AlF.6]. Tous les fluoroaluminates contiennent des octaédriques dans leur structure cristalline [AlF.6]-Unités, dont certaines sont liées les unes aux autres en chaînes ou en couches.

Cryolite

Étant donné que le besoin en cryolite dépasse largement les gisements naturels, N / A3[AlF.6] artificiellement en dissolvant de l'argile,Al2ô3, et du soda, N / A2C.ô3, à base d'acide fluorhydrique :

Al2ô3+3N / A2C.ô3+12HF.2N / A3[AlF.6]+3C.ô2+6H2ô

Au lieu de soude, la soude caustique peut également être utilisée dans ce processus :

Al2ô3+6N / AôH+12HF.2N / A3[AlF.6]+9H2ô

L'hexafluoroaluminate est également obtenu par action d'une solution de fluorure d'ammonium sur une solution d'hydroxyde d'aluminium et de soude :

Al(ôH)3+3N / AôH+6NH4F.N / A3[AlF.6]+6NH3+6H2ô

Une autre variante de représentation de la cryolithe artificielle résulte de la conversion du fluorure de sodium, NaF, en sulfate d'aluminium,Al2(S.ô4)3:

12N / AF.+Al2(S.ô4)32N / A3[AlF.6]+3N / A2S.ô4

L'émergence N / A2S.ô4 peut facilement être lessivé en raison de la faible solubilité du fluoroaluminate.

Formes à l'état pur N / A3[AlF.6] cristaux blancs. Leur structure est constituée d'un empilement cubique le plus proche de [AlF.6]3Ions, dans lesquels tous les espaces tétraédriques et octaédriques avec N / A+-Les ions sont occupés. La connexion est difficile avec les acides, mais plus facile à ouvrir avec les alcalis.

En plus de la production d'aluminium, la cryolite est utilisée comme opacifiant dans l'industrie du verre et de l'émail.

Chlorure d'aluminium

Le chlorure d'aluminium (III) anhydre est obtenu techniquement en chauffant de l'aluminium (principalement sous forme de déchets d'aluminium) dans un flux de chlore ou de chlorure d'hydrogène :

2Al+3Cl22AlCl32Al+6HCl2AlCl3+3H2

Le passage du chlore sur un mélange chauffé au rouge d'oxyde d'aluminium et de carbone conduit également à 800 °C pour la formation deAlCl3:

Alô3+3C.+3Cl22AlCl3+3C.ô

Cristallisé à l'état solide AlCl3 dans un réseau ionique qui contient des ions aluminium coordonnés 6 fois. Les ions chlorure forment un empilement hexagonal le plus proche, un tiers des espaces octaédriques sont occupés par des ions aluminium. En phase liquide, à l'état de vapeur à basse température et dans certains solvants comme le tétrachlorure de carbone, le chlorure d'aluminium se présente sous forme de dimère.Al2Cl6 avec des ponts halogènes (double tétraèdre avec une arête commune) et un nombre de coordination de l'aluminium de 4 devant (voir. Structure du diborane,B.2H6):

les Al-Cl-Les ponts, qui sont essentiellement des liaisons simples, sont plus longs et plus faibles que les liaisons terminales Al-Cl, qui sont multi-liées. Avec la structure claire et les changements de liaison lors de la transition de l'état d'agrégation solide à l'état liquide, celui à l'état solide disparaît égalementAlCl3 conductivité électrique existante.

Avec l'augmentation des températures, la proportion de monomère augmente AlCl3 en phase gazeuse jusqu'à, au-dessus de 750 °C domine le monomère dastrigonal-plan avec l'aluminium à trois coordonnées :

Analogue à ça B.F.3, B.Cl3 ou çaAlF.3 Le chlorure d'aluminium se combine également en tant qu'acide de Lewis avec les molécules donneuses correspondantes, par exemple l'ammoniac ou les amines, pour former des composés d'addition du typeAlCl3 · RÉ. respectivement. AlCl3 · 2RÉ..

Contrairement au AlF.3 le chlorure d'aluminium forme des tétrachloroaluminates, [AlCl4], mais plus de complexes chlorés riches en halogène.

Le principal domaine d'application du chlorure d'aluminium anhydre est son utilisation dans les laboratoires et la technologie comme catalyseur de réactions organiques selon Friedel-Crafts (alkylations et acylations de Friedel-Crafts) ainsi que pour les procédés de polymérisation et de craquage. De plus, est AlCl3 un matériau de départ commun pour la synthèse de nombreux autres composés d'aluminium et sert de support d'halogène dans la synthèse d'autres chlorures métalliques.

Chlorure d'aluminium hydraté AlCl3 · 6H2ô (=[Al(H2ô)6]Cl3) est créé en dissolvant de l'aluminium, de l'oxyde d'aluminium ou de l'hydroxyde d'aluminium dans de l'acide chlorhydrique :

2Al+6HCl+12H2ô2[Al(H2ô)6]Cl3+3H2Al2ô3+6HCl+9H2ô2[Al(H2ô)6]Cl3

AlCl3 cristallise à partir de la solution acide lors de la concentration sous forme de cristaux hygroscopiques incolores.

Le chlorure d'aluminium contenant de l'eau ne peut pas être déshydraté en chlorure anhydre par chauffage, car en raison de l'affinité particulière de l'aluminium pour l'oxygène, il ne s'agit pas d'eau mais plutôt de chlorure d'hydrogène résultant de l'hydrolyse et il reste de l'hydroxyde ou de l'oxyde d'aluminium :

[Al(H2ô)6]Cl3[Al(H2ô)5(ôH)]Cl2+HCl[Al(H2ô)5(ôH)]Cl2[Al(H2ô)4(ôH)2]Cl+HCletc.[Al(H2ô)6]Cl3Al(ôH)3+3HCl+3H2ôRéponse globale

Les solutions aqueuses concentrées de chlorure d'aluminium ont également tendance à s'hydrolyser ; celles-ci ne peuvent être stabilisées qu'en ajoutant un excès d'acide chlorhydrique (déplacement de l'équilibre de la réaction globale en direction du composé de départ).

Contenant de l'eau AlCl3 · 6H2ô est utilisé dans les industries pharmaceutiques et cosmétiques pour les savons, les déodorants et les antiseptiques et est utilisé comme substance d'imprégnation textile et de préservation du bois.

Tribromure d'aluminium et triiodure d'aluminium

Tribromure d'aluminium, AlFrère3, et triiodure d'aluminium, AlJE.3intervenir, différer AlCl3, déjà dimère à l'état cristallin.

AlFrère3 peut être analogue à la production deAlCl3 en faisant passer du brome sur un mélange incandescent d'oxyde d'aluminium et de charbon de bois :

Al2ô3+3C.+3Frère22AlFrère3+3C.ô

AlJE.3 lorsque l'iode réagit avec un excès de poudre d'aluminium dans un système fermé à 300 °C obtenir.

Les deux halogénures forment des cristaux incolores. La réaction avec des bromures ou des iodures métalliques donne des tétrahaloaluminates correspondants, [AlX4](X = Frère,JE.).

Les halogénures hydratés sont obtenus par dissolution d'aluminium ou d'hydroxyde d'aluminium dans du bromure d'hydrogène aqueux,HFrère, ou l'iodure d'hydrogène, HJE., accessible. Lorsqu'ils sont chauffés, les hydrates cèdent avec la formation de Al2ô3 à côté de l'eauHFrère respectivement. HJE. une façon.

Halogénures d'aluminium (I)

Halogénures d'aluminium (I) gazeux, tels que AlCl ou AlFrère, peut être synthétisé à hautes températures et pressions réduites et par trempe avec de l'azote liquide à -190 °C isolent également les solides facilement décomposables. La conversion de l'aluminium avec des trihalogénures d'aluminium avec la formation intermittente du monohalogénure volatil est utilisée dans la technologie pour la préparation la plus pure de l'aluminium (réaction de transport). La réaction est basée sur un équilibre, selon lequel l'AlX formé à haute température se décompose à nouveau en aluminium et en trihalogénure à des points plus froids dans l'appareil de réaction (voir.Méthode selon van Arkel-de Boer) :

2Al3AlX