Alüminyum hidrit - Aluminium hydride
|
|
| İsimler | |
|---|---|
|
Tercih edilen IUPAC adı
alüminyum hidrit |
|
|
Sistematik IUPAC adı
aluman |
|
| Diğer isimler
Alan
|
|
| tanımlayıcılar | |
|
3B model ( JSmol )
|
|
| chebi | |
| Kimyasal Örümcek | |
| ECHA Bilgi Kartı |
100.029.139 
|
| 245 | |
|
PubChem Müşteri Kimliği
|
|
| ÜNİİ | |
|
CompTox Panosu ( EPA )
|
|
|
|
|
|
| Özellikler | |
| AlH 3 | |
| Molar kütle | 29.99 g/mol |
| Dış görünüş | beyaz kristal katı, uçucu olmayan, yüksek oranda polimerize, iğne benzeri kristaller |
| Yoğunluk | 1.477 g / cc 3. Katı |
| Erime noktası | 150 °C (302 °F; 423 K) 105 °C'de (221 °F) ayrışmaya başlar |
| tepki verir | |
| çözünürlük | eterde çözünür, etanolde reaksiyona girer |
| Termokimya | |
|
Isı kapasitesi ( C )
|
40,2 J/mol K |
|
Std molar
entropi ( S |
30 J/mol K |
|
Std
oluşum entalpisi (Δ f H ⦵ 298 ) |
-11,4 kJ/mol |
|
Gibbs serbest enerjisi (Δ f G ˚)
|
46,4 kJ/mol |
| Bağıntılı bileşikler | |
|
Bağıntılı bileşikler
|
Lityum alüminyum hidrit , diboran |
|
Aksi belirtilmedikçe, veriler standart durumdaki malzemeler için verilmiştir (25 °C [77 °F], 100 kPa'da). |
|
 doğrulamak ( nedir ?)
  |
|
| Bilgi kutusu referansları | |
Alüminyum hidrid (ayrıca alan veya alüman olarak da bilinir) bir bir inorganik bileşik ile , formül Al * H 3 . Beyaz bir katı olarak sunulur ve azalan parçacık boyutu ve kirlilik seviyeleri ile gri renkli olabilir. Sentez koşullarına bağlı olarak, alanın yüzeyi ince bir alüminyum oksit ve/veya hidroksit tabakası ile pasifleştirilebilir. Alane ve türevleri olarak kullanılan indirgeme maddeleri de organik sentez .
Yapı
Alan bir polimerdir. Bu nedenle formülü bazen (AlH 3 ) n formülüyle temsil edilir . Alan, α-alane, α'-alane, β-alane, γ-alane, δ-alane, ε-alane ve ζ-alane olarak adlandırılan çok sayıda polimorf oluşturur . α-Alan, kübik veya eşkenar dörtgen bir morfolojiye sahiptir, oysa α'-alan, iğne benzeri kristaller oluşturur ve γ-alane, kaynaşmış iğneler demeti oluşturur. Alan, tetrahidrofuran (THF) ve eterde çözünür . Eterden katı alan çökeltme hızı hazırlama yöntemine göre değişir.
α-alan'ın kristal yapısı belirlendi ve diğer 6 alüminyum atomuna köprü oluşturan 6 hidrojen atomu ile çevrili alüminyum atomları içeriyor. Al-H mesafelerinin tümü eşittir (172pm) ve Al-H-Al açısı 141°'dir.
 |
 |
|
| α-AlH 3 birim hücre | Al koordinasyonu | H koordinasyonu |
α-Alan, termal olarak en kararlı polimorftur. β-alan ve γ-alan birlikte üretilir ve ısıtıldığında α-alane dönüşür. δ, ε ve θ-alan, yine başka kristalizasyon koşullarında üretilir. Termal olarak daha az kararlı olmalarına rağmen, δ, ε ve θ polimorfları ısıtıldığında α-alane dönüşmez.
Alanin moleküler formları
Monomerik AlH 3 katı olarak düşük sıcaklıkta, izole edilmiş olan asal gaz ve matris burada düzlemsel olarak gösterilmiştir. Dimer Al 2 H 6 katı hidrojen izole edilmiştir. Bu sahip izo-olan diboran (B 2 H 6 ) ve digallane (Ga 2 H 6 ).
Hazırlık
Alüminyum hidritler ve bunların çeşitli kompleksleri uzun zamandır bilinmektedir. İlk sentezi 1947'de yayınlandı ve sentez için bir patent 1999'da verildi. Alüminyum hidrit, lityum alüminyum hidritin alüminyum triklorür ile işlenmesiyle hazırlanır . Prosedür karmaşıktır: lityum klorürün çıkarılmasına dikkat edilmelidir .
- 3 LiAlH 4 + AlCl 3 → 4 AlH 3 + 3 LiCl
Alanin eter çözeltisi, polimerik malzeme bir katı olarak hızla çökeldiği için hemen kullanım gerektirir. Alüminyum hidrit çözeltilerinin 3 gün sonra bozunduğu bilinmektedir. Alüminyum hidrid LiAlH daha reaktiftir 4 .
Alüminyum hidritin hazırlanması için birkaç başka yöntem mevcuttur:
- 2 LiAlH 4 + BeCl 2 → 2 AlH 3 + Li 2 BeH 2 Cl 2
- 2 LiAlH 4 + H 2 SO 4 → 2 AlH 3 + Li 2 SO 4 + 2 H 2
- 2 LiAlH 4 + ZnCl 2 → 2 AlH 3 + 2 LiCl + ZnH 2
- 2 LiAlH 4 + I 2 → 2 AlH 3 + 2 LiI + H 2
elektrokimyasal sentez
Birkaç grup, alanın elektrokimyasal olarak üretilebileceğini göstermiştir . Farklı elektrokimyasal alan üretim yöntemleri patentlidir. Elektrokimyasal olarak alan oluşturan, klorür safsızlıklarını önler. Çözücü olarak THF , elektrolit olarak sodyum alüminyum hidrit , bir alüminyum anot ve katot olarak cıva (Hg) içine batırılmış bir demir (Fe) tel içeren Clasen'in elektrokimyasal hücresinde alan oluşumu için iki olası mekanizma tartışılmıştır . Sodyum , yan reaksiyonları önleyen Hg katodu ile bir amalgam oluşturur ve ilk reaksiyonda üretilen hidrojen yakalanabilir ve sodyum hidrit üretmek için sodyum cıva amalgamı ile geri reaksiyona sokulabilir. Clasen'in sistemi, başlangıç materyali kaybıyla sonuçlanmaz. Çözünmeyen anotlar için reaksiyon 1 meydana gelirken, çözünür anotlar için reaksiyon 2'ye göre anodik çözünme beklenir.
- AlH 4 − - e − → AlH 3 · nTHF + 1 ⁄ 2 H 2
- 3AlH 4 − + Al - 3e − → 4AlH 3 · nTHF
Reaksiyon 2'de, belirli bir elektrokimyasal hücre için alüminyum hidrit üretimini sınırlayarak alüminyum anot tüketilir.
Elektrokimyasal olarak üretilen alandan alüminyum hidridin kristalizasyonu ve geri kazanımı gösterilmiştir.
Alüminyum metalin yüksek basınçlı hidrojenasyonu
α-AlH 3 10GPa ile 600 ° C (1,112 ° F) 'de bir alüminyum metal hidrojenasyon yoluyla üretilebilir. Sıvılaştırılmış hidrojen arasındaki reaksiyon ALH α üretir 3 çevre koşulları altında kolaylıkla geri kazanılabilir.
Reaksiyonlar
Lewis bazları ile adüktlerin oluşumu
AlH 3 hali hazırda güçlü içeren yardımcı maddeleri oluşturan Lewis bazları . Örneğin, trimetilamin ile hem 1:1 hem de 1:2 kompleksleri oluşur . 1:1 kompleksi gaz fazında dört yüzlüdür, ancak katı fazda köprü hidrojen merkezleri ile dimeriktir, (NMe 3 Al(μ-H)) 2 . 1:2 kompleksi trigonal bipiramidal yapıyı benimser . (Örneğin, dimetiletilamin alane, NMe Bazı adüktler 2 Et · AlH 3 ) termal olarak ayrıştırılması için vermek alüminyum metal ve kullanım alanına sahip olabilmektedir MOCVD uygulamaları.
Dietil eter ile kompleksi aşağıdaki stokiyometriye göre oluşur:
- AlH 3 + (C 2 H 5 ) 2 O → H 3 Al · O(C 2 H 5 ) 2
Eter içinde lityum hidrit ile reaksiyon , lityum alüminyum hidrit üretir :
- AlH 3 + LiH → LiAlH 4
Fonksiyonel grupların azaltılması
Organik kimyada, alüminyum hidrit esas olarak fonksiyonel grupların indirgenmesi için kullanılır. Birçok yönden alüminyum hidritin reaktivitesi, lityum alüminyum hidritinkine benzer . Alüminyum hidrit aldehitleri , ketonları , karboksilik asitleri , anhidritleri , asit klorürleri , esterleri ve laktonları karşılık gelen alkollerine indirgeyecektir . Amidler , nitriller ve oksimler , karşılık gelen aminlerine indirgenir .
Fonksiyonel grup seçiciliği açısından alan, diğer hidrit reaktiflerinden farklıdır. Örneğin, aşağıdaki sikloheksanon indirgemesinde, lityum alüminyum hidrit 1.9 : 1'lik bir trans:cis oranı verirken, alüminyum hidrit 7.3 : 1'lik bir trans:cis oranı verir.
Alane belirli ketonların hidroksimetilasyonla (C-CH tarafından CH yerine geçer sağlar 2 de OH alfa pozisyonunda ). Enolatı olarak "korunduğu" için ketonun kendisi indirgenmez.
Organohalojenürler , alüminyum hidrit tarafından yavaş yavaş indirgenir veya hiç indirgenmez. Bu nedenle, karboksilik asitler gibi reaktif fonksiyonel gruplar halojenürlerin varlığında indirgenebilir.
Nitro grupları alüminyum hidrit tarafından indirgenmez. Benzer şekilde, alüminyum hidrit , nitro gruplarının varlığında bir esterin indirgenmesini gerçekleştirebilir .
Asetallerin yarı korumalı diollere indirgenmesinde alüminyum hidrit kullanılabilir.
Alüminyum hidrit, aşağıda gösterildiği gibi epoksit halka açma reaksiyonunda da kullanılabilir.
Alilik yeniden düzenleme reaksiyonu, bir alüminyum hidrit kullanılarak gerçekleştirilir S , N 2 reaksiyonu ve sterik olarak talep değildir.
Alüminyum hidrid da azaltır , karbon dioksit için metan ısıtılarak:
- 4 AlH 3 + 3 CO 2 → 3 CH 4 + 2 Al 2 O 3
hidroalüminasyon
Alüminyum hidritin propargilik alkollere eklendiği gösterilmiştir . Titanyum tetraklorür ile birlikte kullanıldığında , alüminyum hidrit çift bağlar ekleyebilir . Hidroborasyon benzer bir reaksiyondur.
Yakıt
Pasifleştirilmiş haliyle Alane, hidrojen depolamak için aktif bir adaydır ve yakıt hücresi ve elektrikli araçlar ve diğer hafif güç uygulamaları dahil olmak üzere yakıt hücresi uygulamaları yoluyla verimli güç üretimi için kullanılabilir. AlH 3 H parçasından 148 g karşılık gelen, ağırlıkça% 10 ila hidrojen kadar ihtiva 2 / L, ya da sıvı H iki kere hidrojen yoğunluğu 2 . Pasifleştirilmemiş haliyle alan, aynı zamanda %10'a varan darbe verimliliği kazanımları sağlayabilen umut verici bir roket yakıtı katkı maddesidir.
Önlemler
Alane kendiliğinden tutuşmaz. Lityum alüminyum hidrit gibi diğer kompleks metal hidrit indirgeyici maddelere benzer şekilde ele alınmalıdır. Pasivasyon ayrışma oranını büyük ölçüde azaltsa da Alan havada ve suda ayrışır. Pasifleştirilmiş alana genellikle 4.3'lük bir tehlike sınıflandırması verilir (su ile temas ettiğinde yanıcı gazlar çıkaran kimyasallar).
Referanslar
Dış bağlantılar
- Çevre Kimyası.com Kimyasal Veritabanında Alüminyum Hidrür
- Brookhaven Ulusal Laboratuvarından Hidrojen Depolama
- WebElements üzerinde Alüminyum Trihidrit