Cloreto de alumínio

O cloreto de alumínio, ou tricloreto de alumínio, de fórmula química AlCl₃, é um sal, preparado pela adição de ácido clorídrico e alumínio metálico, que libera H₂ gasoso.

Cloreto de alumínio Alerta sobre risco à saúde
Nome IUPAC	Aluminium(III) chloride
Identificadores
Número CAS	[7446-70-0] (anidro) [10124-27-3] (hexahidrato)
Propriedades
Fórmula molecular	AlCl3
Massa molar	133.34 g mol−1 (anhydrous) 241.432 g mol−1 (hexahydrate)
Aparência	Pale yellow solid, hygroscopic.
Densidade	2,44 g·cm−3
Ponto de ebulição	180 °C (Sublimation, 262 °C decompõe-se)
Solubilidade em água	43.9 g/100 ml (0°C) 44.9 g/100 ml (10°C) 45.8 g/100 ml (20°C) 46.6 g/100 ml (30°C) 47.3 g/100 ml (40°C) 48.1 g/100 ml (60°C) 48.6 g/100 ml (80°C) 49 g/100 ml (100°C) [carece de fontes] 450 g·l−1 (decompõe-se )
Pressão de vapor	1 hPa (20 °C)
Estrutura
Estrutura cristalina	6-coordinate layer lattice
Geometria de coordenação	Octahedral (solid) Tetrahedral (liquid)
Forma molecular	Trigonal planar (monomeric vapour)
Termoquímica
Entalpia padrão de formação ΔfHo298	−704 kJ·mol−1
Riscos associados
Classificação UE	Corrosivo (C)
NFPA 704	0 3 2
Frases R	R34
Frases S	S1/2, S7/8, S28, S45
LD50	3450 mg·kg−1
Compostos relacionados
Outros aniões/ânions	Fluoreto de alumínio Brometo de alumínio Iodeto de alumínio Sulfeto de alumínio
Outros catiões/cátions	Tricloreto de boro Cloreto de gálio (III) Cloreto de índio (III) Cloreto de tálio (III) Cloreto de magnésio Tetracloreto de silício
ácidos de Lewis relacionados	Cloreto de ferro (III) Trifluoreto de boro
Compostos relacionados	Tetracloroaluminato de lítio
Página de dados suplementares
Estrutura e propriedades	n, εr, etc.
Dados termodinâmicos	Phase behaviour Solid, liquid, gas
Dados espectrais	UV, IV, RMN, EM
Exceto onde denotado, os dados referem-se a materiais sob condições normais de temperatura e pressão Referências e avisos gerais sobre esta caixa. Alerta sobre risco à saúde.

Ele reage violentamente com água (formando-se cloreto de hidrogênio). É conhecido como sal anidro (sem água),ou como sal hexaidratado, perde água aos 100°C. O cloreto de alumínio pode ser obtido fazendo a passagem do cloro sobre óxido de alumínio aquecido e carbono. O cloreto de alumínio é usado comercialmente como um catalisador no craqueamento do petróleo, é também usado como catalisador em reações orgânicas.

Existe também um sal de cloreto de alumínio (I) (AlCl), mas é muito instável e apenas conhecido em seu estado gasoso.

Estrutura

Cloreto de alumínio anidro

No estado sólido, o cloreto de alumínio cristaliza a segundo a estrutura padrão YCl₃ com íons Al₃ + formando uma face centrada cúbica.

Cloreto de alumínio hexahidratado

O cloreto de alumínio hexahidratado, de fórmula [Al(H₂O)₆]³⁺ é estável, não agressivo à pele, e pode até mesmo ser usado na composição de pomadas e loções para tratamento de transtornos dermatológicos (ver hiperidrose).

Principais sinônimos:

• hexahidrato tricloreto de alumínio;
• tricloreto de alumínio hexahidrato.

Reatividade

AlCl₃ é um ácido de Lewis sendo provavelmente o mais comumente usado e mais poderoso. Este composto tem muitas aplicações na indústria química, inclusive como um catalisador para as reações de Friedel-Craft, tanto na alquilação e acilação. Ele também é usado para reações de polimerização e isomerização de compostos orgânicos. O cloreto de alumínio é capaz de reagir de acordo com as reações ácido-base de Lewis com bases de Lewis, como até mesmo as mais fracas de benzofenona ou mesetileno. Na presença de um ião cloreto, reage de modo a formar-AlCl₄.

Sua forma anidra tem uma estrutura especial: embora seja um halogeneto de um metal altamente electropositivo, as ligações químicas são principalmente covalentes (e não iônicas como se poderia esperar). Este resultado faz com que AlCl₃ sofra derretimento à temperaturas baixas e sublimação (178 °C para o último), e que o estado líquido tenha baixa condutividade elétrica contrariamente a outros halogenetos iônicos tais como cloreto de sódio. Este composto existe na forma sólida, sob o formar uma rede hexacoordenada. E se funde formando um dímero tetracoordenado, o Al₂Cl₆ pode se pulverizar, dissociando-se em temperatura mais elevada para formar uma espécie AlCl₃ semelhante ao BF₃.

O cloreto de alumínio é muito reativo, e pode explodir em contacto com a água durante a hidratação. Ele hidrolisa parcialmente na presença de água para formar o ácido clorídrico e / ou cloreto de hidrogênio. Em solução aquosa, o AlCl₃ está completamente ionizado e a solução tem a maior potência. Esta solução é ácida. Em termos simplificados, o cátion produzido pela reação de cloreto de alumínio com a água é:

A hidrólise parcial na presença de água forma ácido clorídrico e / ou cloreto de hidrogênio. Soluções aquosas de cloreto de alumínio se comportam da mesma forma que as soluções de outros sais hidratados contendo íons Al₃ +. Por exemplo, quando confrontada com a quantidade de soda, que faz um precipitado gelatinoso de hidróxido de alumínio:

AlCl₃ (aq) + 3 NaOH (aq) → Al (OH)₃ (s) + 3 NaCl (aq)

Preparação

O cloreto de alumínio é produzido industrialmente pela reação direta do alumínio e do cloro.

2 Al + 3 Cl₂ → 2 AlCl₂

Ou de alumínio e ácido clorídrico

2 Al + 6 HCl → AlCl₃ + 3 H₂

Esta reação é exotérmica.

Utilização

A principal utilização de cloreto de alumínio a fabricação de compostos por reação de Friedel e artesanato, que é um catalisador, tais como o fabrico de antraquinona (corante para a indústria), a partir de benzeno e fosgênio. Durante a reação de Friedel-Craft, um acil ou cloreto de alquil halogeneto reage com um aromático como o seguinte: Com derivados de benzeno, o principal produto da reação é a do isômero para. A alquilação reação que colocam muitos problemas, é muito menos utilizado do que a reação de acilação. Em ambos os casos, o cloreto de alumínio, não é completamente anidro, vestígios de umidade é necessária para a implementação da reação. Um problema com a reação de Friedel-Craft é o catalisador (cloreto de alumínio) deve estar presente em quantidade estequiométrica para a reação de ser completa, porque ele faz um complexo estável com o produto. Esta característica torna muito difícil de reciclar, então eles devem ser destruídos após a sua utilização, gerando, assim, uma significativa quantidade de efluentes corrosivos. Por esta razão, químicos estão a explorar a possibilidade de utilização de catalisadores mais neutros face ao meio ambiente tais como o trifluormetanosulfonato de itérbio (III) ou do disprósio trifluormetanosulfonato (III), que são mais caras, mas podem ser reciclados.

O Cloreto de alumínio também pode ser usado em reações de inserção aldeídos funções em anéis aromáticos, por exemplo, após uma reação Gatterman-Koch, que utiliza o monóxido de carbono, ácido clorídrico e cloreto de cobre (I) como co-catalisador:

Cloreto de alumínio tem muitas outras aplicações em química orgânica. Ele catalisa a reação, por exemplo, a de Diels-Alder, como a adição de 3-buteno-2-um sobre a carvão:

AlCl₃ também é usado em reações de polimerização ou isomerização de compostos orgânicos. As aplicações importantes incluem a produção de etilbenzeno (utilizada para produzir estireno e poliestireno), e produção de dodecilbenzeno (usada para fabricar detergentes).

Segurança

AlCl₃ pode causar uma explosão se entrar em contato com uma base ou água. Este é um reagente para ser usado com cuidado, usando luvas e óculos de segurança. Deve ser manuseado sob um capuz. Quando tratados com ar úmido, o cloreto de alumínio absorve umidade rapidamente e tornar-se altamente ácido, rapidamente atacando um grande número de materiais, incluindo o aço inoxidável e a borracha.

Referências gerais

1. N. N. Greenwood, A. Earnshaw, Chemistry of the Elements, Pergamon Press, Oxford, UK, 1984.
2. Handbook of Chemistry and Physics, 71ª edição, CRC Press, Ann Arbor, Michigan, 1990.
3. G. A. Olah (ed.), Friedel-Crafts e Afins Reactions, vol. 1, Interscience, New York, 1963.
4. L. G. Wade, Organic Chemistry, 5 ª edição, Prentice Hall, Upper Saddle River, New Jersey, E.U.A., 2003.
5. L. P. Galatsi, in: Manual de Reagentes para Síntese Orgânica: Acidic Reagentes e Basic, (HJ Reich, JH Rigby, eds.), PP12–15, Wiley, New York, 1999.
6. B. B. Snider, Accounts of Chemical Research 13, 426 (1980).

1. ↑ Número de índice 013-003-00-7 na Tabela 3.1 do anexo VI do Regulamento CE N ° 1272/2008 [arquivo] (16 de Dezembro de 2008)