Alumínium-hidrid

Az oldal jelenlegi verzióját még nem ellenőrizték tapasztalt közreműködők, és jelentősen eltérhet a 2018. július 9-én felülvizsgált verziótól ; az ellenőrzések 16 szerkesztést igényelnek .
alumínium-hidrid
Tábornok
Szisztematikus
név		 alumínium-hidrid
Hagyományos nevek Alumínium-hidrid, alumínium(III)-hidrid, alan
Chem. képlet (AlH 3 ) n
Patkány. képlet AlH 3
Fizikai tulajdonságok
Állapot szilárd
Moláris tömeg 30,005 g/ mol
Sűrűség 1,45 [1]
Termikus tulajdonságok
Hőfok
 • bomlás 105 [1]
Entalpia
 •  oktatás − 12 [2]  kJ/mol
Osztályozás
Reg. CAS szám 7784-21-6
PubChem 14488
Reg. EINECS szám 232-053-2
MOSOLYOK   [AlH3]
InChI   InChI=1S/Al.3HAZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N
CHEBI 30136
ChemSpider 13833
Az adatok standard körülményeken (25 °C, 100 kPa) alapulnak, hacsak nincs másképp jelezve.
 Médiafájlok a Wikimedia Commons oldalon

Alumínium - hidrid - AlH 3 , az alumínium hidrogénnel alkotott szervetlen bináris vegyülete . Normál körülmények között színtelen vagy fehér szilárd anyag, polimer szerkezettel: (AlH 3 ) n .

Először 1942 -ben állították elő trimetil -alumínium és hidrogén keverékén izzó elektromos kisülés hatására [3] .

Hajtóanyag komponensként, erős redukálószerként használják a szerves szintézisben és katalizátorként polimerizációs reakciókban .

Molekulaszerkezet

Normál körülmények között az alumínium-hidrid polimer molekulaszerkezettel rendelkezik (AlH 3 ) n , míg kristályos formája hét polimorf módosulatban létezik : α-(AlH 3 ) n , α 1 -(AlH 3 ) n , β-(AlH 3 ) n , δ-( AlH3 ) n , ε- ( AlH3 ) n , γ-( AlH3 ) n , ζ-(AlH3 ) n [ 4 ] .

A legstabilabb módosulat az α-(AlH 3 ) n , amely hexagonális szingóniával rendelkezik ( R3c tércsoport , a = 4,449 Å , b = 4,449 Å, c = 11,804 Å). Az Al–H kötés hossza 1,72 Å, az Al–Al kötés hossza 3,24 Å [5] . Az α-(AlH 3 ) n szerkezet AlH 6 oktaéderek halmaza, amelyet hat háromcentrikus kételektronos Al-H-Al kötés egyesít egy kristályvázba [6] .

A γ-(AlH 3 ) n módosulat létezik az ortorombikus rendszerben , a Pnnm tércsoportban ( a = 5,3806 Å , b = 7,3555 Å, c = 5,77509 Å). A hidrid kristályrács cellája két AlH 6 oktaéderből áll , az Al-Al kötés hossza 2,606 Å. A szerkezet sajátossága, hogy a szokásos Al–H–Al kötésen (Al–H kötéshossz: 1,77) elágazó Al–2H–Al kettős hídkötés (Al–H kötéshossz: 1,68–1,70 Å) található. – 1,78 Å). A γ-(AlH 3 ) n kristályszerkezetében található nagy üregek miatt ennek a módosulatnak a sűrűsége körülbelül 11%-kal kisebb, mint az α-(AlH 3 ) n [7] .

A lézerrel porlasztott alumínium atomok hidrogénnel való kölcsönhatása során ultraalacsony hőmérsékleten (3,5 K), majd ultraibolya sugárzás és 6,5 K hőmérsékleten történő normalizálás során az Al 2 H 6 dimer szerkezete a diborán B 2 H 6 szerkezetéhez hasonló. fotolízis termékekben [8] . A dimer (a szerkezetet lásd az ábrán) kondenzált állapotban nagyon instabil, így létezését csak mintegy ötven évvel az alumínium-hidrid felfedezése után fedezték fel [9] .

2007- ben egyesült államokbeli tudósok egy csoportja hidrogénatomok plazmaáramlásával alumíniumra hatott, és azt találta, hogy ennek eredményeként különféle anionos polinukleáris alumínium-hidridek keletkeznek, amelyek közül különösen érdekes az Al 4 H 6 - anion. Az Al 4 H 6 semleges hibridnek a számítások szerint észrevehető stabilitásúnak kell lennie. Szerkezetileg a vegyületnek egy torzított tetraédert kell képviselnie csúcsokkal - alumíniumatomokkal, amelyben a hidrogénatomok négy terminális Al-H kötést és két Al-H-Al hídkötést alkotnak. A magasabban elfoglalt és az alacsonyabb üres molekulapályák közötti nagy energiaküszöb és a kivételesen magas fűtőérték azt sugallja, hogy ez az alumínium-hidrid ígéretes anyag lehet rakéta-üzemanyaghoz [10] .

Fizikai tulajdonságok

Az alumínium-hidrid szilárd fehér [11] vagy színtelen [12] anyag. Sűrűség 1,45 [1] (más források szerint 1,47 [13] ) g/cm³. Oldódik tetrahidrofuránban (5 g 100 g oldószerben 19,5 °C-on) [14] .

Termodinamikai állandók:

Az alumínium-hidrid magas hidrogéntartalma számos olyan tulajdonságát okozza, amely a magas hőmérsékletű szupravezetés problémájához kapcsolódik : ~60 GPa nyomástartományban és ~1000 K hőmérsékleten félvezető vezetőképességi mechanizmussal rendelkezik, és a tartományban. magas nyomáson és hőmérsékleten (90 GPa és 2000 K-ig) vezetőképessége a hidrogén fémes elektromos vezetőképességéhez hasonlítható [16] .

Kémiai tulajdonságok

Hasonló komplex képződik más rövid szénláncú alifás észterekkel , valamint trimetil -aminnal : AlH 3  • N(CH 3 ) 3 . Ez utóbbi robbanással lép kölcsönhatásba a vízzel [12] . Az alumínium-hidrid más aminokkal, például N-metil-pirrolidinnel (NMP) alkotott komplexekkel is stabilizálható: AlH 3  • NMP és AlH 3  • (NMP) 2 [18] . Számos szerves vegyületek redukciós reakciója ismert alumínium-hidrid felhasználásával (lásd a ... részt). Lassan reagál a diboránnal, alumínium-bórhidridet (pontosabban alumínium-tetrahidridoborátot ) képezve [19] :

Getting

A ma használt alapvető módszert lítium-hidridből dietil - éterben tiszta alumínium-hidrid előállítására 1947 - ben javasolták [20] :

A lítium-klorid az AlH 3 polimerizációja előtt kicsapódik, és leválik az éteres oldattól, amelyből az éter további desztillációjával alumínium-hidrid és dietil-éter komplexet kapnak [20] .

Alumínium-hidrid analógia útján lítium-alumínium-hidridnek kénsavval , berillium -kloriddal , cink-kloriddal [4] , hidrogén-kloriddal és alkil-halogenidekkel [21] történő reagáltatásával is előállítható :

Lítium-alumínium-hidrid helyett nátrium- alumínium-hidrid használható [22] :

A tiszta hidrid előállításához (oldószer-szennyeződések nélkül) az éterkomplexet vákuumban benzol hozzáadásával [6] vagy kis mennyiségű LiAlH 4 vagy LiAlH 4 + LiBH 4 elegy [4] jelenlétében melegítik . Ebben az esetben először β-AlH 3 és γ-AlH 3 módosulatokat kapunk, amelyek aztán átmennek a stabilabb α-AlH 3 -ba [4] .

A nem szolvatált alumínium-hidrid éterrel történő előállításának másik módja a nátrium-alumínium-hidrid tetrahidrofuránban történő elektrolízise [23] .

Egyéb módszerek mellett megjegyezzük a magnézium-hidriddel végzett szintézist [24] :

Sokáig azt hitték, hogy az alumínium-hidrid nem állítható elő az elemek közvetlen kölcsönhatásával, ezért szintéziséhez a fenti közvetett módszereket alkalmazták [25] . 1992 -ben azonban orosz tudósok egy csoportja hidrogénből és alumíniumból nagy nyomáson (2 GPa felett) és hőmérsékleten (800 K felett) közvetlen hidridszintézist végzett. A reakció igen zord körülményei miatt a módszernek jelenleg csak elméleti értéke [13] .

Alkalmazás

Az alumínium-hidridet széles körben használják a szerves szintézisben, mint a legerősebb redukálószert.

Tekintettel arra, hogy az alumínium-hidrid magas hidrogéntartalmú (10,1%) vegyület, rakéta-üzemanyagok és egyes robbanóanyagok előállításához [26] , valamint autonóm hidrogénerőművek tároló- és termelőrendszereihez használják.

Lásd még

Jegyzetek

  1. ↑ 1 2 3 Lidin R.A., Andreeva L.L., Molochko V.A. 3. fejezet Fizikai tulajdonságok // Szervetlen anyagok állandói: kézikönyv / Szerk.: prof. R. A. Lidina. - 2. kiadás, átdolgozva. és további .. - M . : "Drofa", 2006. - S. 74. - ISBN 5-7107-8085-5 .
  2. ↑ 1 2 3 4 Lidin R.A., Andreeva L.L., Molochko V.A. IV. rész. Termodinamika. 1. fejezet A képződés entalpiája, entrópia és az anyagok képződésének Gibbs-energiája // Szervetlen anyagok állandói: kézikönyv / Szerk.: prof. R. A. Lidina. - 2. kiadás, átdolgozva. és további .. - M . : "Drofa", 2006. - S. 442. - 688 p. — ISBN 5-7107-8085-5 .
  3. ↑ Alumínium-hidrid // Nagy Szovjet Enciklopédia  : [30 kötetben]  / ch. szerk. A. M. Prohorov . - 3. kiadás - M .  : Szovjet Enciklopédia, 1969-1978.
  4. ↑ 1 2 3 4 Brower FM, Matzek NE, Reigler PF, Rinn HW, Roberts CB, Schmidt DL, Snover JA, Terada K. Preparation and Properties of Aluminium Hydride  //  Journal of the American Chemical Society. - 1976. - 1. évf. 98 , sz. 9 . - P. 2450-2453 .
  5. ↑ Turley JW, Rinn HW Az alumínium-hidrid kristályszerkezete  //  Szervetlen kémia. - 1969. - 1. évf. 8 , sz. 1 . - P. 18-22 .
  6. ↑ 1 2 3 Drozdov A.A., Zlomanov V.P., Mazo G.N., Spiridonov F.M. Szervetlen kémia. V.2: Intranzitív elemek kémiája / Szerk. akad. Yu.N. Tretyakov. - M . : "Akadémia" Kiadói Központ, 2004. - T. 2. - S. 83. - ISBN 5-7695-1436-1 .
  7. ↑ Yartys VA, Denys RV, Maehlen JP, Frommen Ch., Fichtner M., Bulychev BM, Emerich H. Alumínium és hidrogén kettős hídkötése a γ-AlH 3  kristályszerkezetében //  Inorganic Chemistry. - 2007. - Vol. 46 , sz. 4 . - P. 1051-1055 .
  8. ↑ Andrews L., Wang X. Az Al 2 H 6 infravörös spektruma szilárd hidrogénben   // Tudomány . - 2003. - 1. évf. 299 , sz. 5615 . - P. 2049-2052 .
  9. ↑ Mitzel NW Molecular Dialane és egyéb bináris hidridek //  Angewandte Chemie International Edition. - 2003. - 1. évf. 42 , sz. 33 . - P. 3856-3858 . (nem elérhető link)   
  10. ↑ Li X., Grubisic A., Stokes ST, Cordes J., Ganteför GF, Bowen KH, Kiran B., Willis M., Jena P., Burgert R., Schnöckel H. Unexpected Stability of Al 4 H 6 : A Borán analóg?  (angol)  // Tudomány . - 2007. - Vol. 315. sz . 5810 . - P. 356-358 .
  11. ↑ Akhmetov N.S. Általános és szervetlen kémia. Tankönyv középiskoláknak. - 4. kiadás, javítva. - M . : "Felsőiskola", 2001. - S. 500. - ISBN 5-06-003363-5 .
  12. ↑ 1 2 3 4 Patnaik P. Szervetlen vegyi anyagok kézikönyve. - McGraw-Hill, 2003. - P. 8-9. — ISBN 0-07-049439-8 .
  13. ↑ 1 2 Bulychev B.M., Storozhenko P.A. Molekuláris és ionos fémhidridek, mint hidrogénforrások erőművekben  // Alternatív energia és ökológia. - 2004. - 4. sz . - 5-10 . o . Az eredetiből archiválva: 2016. március 5.
  14. ↑ Hayosh A. Komplex hidridek a szerves kémiában / Németből fordítva. - L . : "Kémia", 1971. - S. 87.
  15. ↑ 1 2 3 Sinke GC, Walker LC, Oetting FL, Stull DR Thermodynamic Properties of Aluminium Hydride  // The  Journal of Chemical Physics . - 1967. - 1. évf. 47 , sz. 8 . - P. 2759-2761 .  (nem elérhető link)
  16. ↑ Molodets A.M., Shakhrai D.V., Khrapak A.G., Fortov V.E. Bemutatás: Alumínium-hidrid AlH 3 fémezése nagy nyomáson, lépcsőzetes lökésnyomással (pdf). Tudományos és koordináló ülés "A nem ideális plazma kutatása" . Szélsőséges Állapotok Hőfizikai Intézete JIHT RAS. - P. 11. Letöltve: 2010. február 17. Archiválva : 2012. április 18.
  17. ↑ Alumínium // Kémiai enciklopédia / Főszerkesztő I. L. Knunyants. - M . : "Szovjet Enciklopédia", 1988. - T. 1. - S. 207.
  18. ↑ Li H., Meziani MJ, Kitaygorodskiy A., Lu F., Bunker Ch.E., Shiral Fernando KA, Guliants EA, Ya-Ping Sun. Alane komplexek előkészítése és jellemzése energetikai alkalmazásokhoz  //  The Journal of Physical Chemistry C : Web kiadvány (2010. február 4.). – 2010.
  19. ↑ Chambers C., Holliday A.K. Modern szervetlen kémia . - Chichester: Butterworth & Co (Publishers) Ltd, 1975. -  148. o .
  20. ↑ 1 2 Finholt AE, Bond AC Jr., Schlesinger HI lítium-alumínium-hidrid, alumínium-hidrid és lítium-gallium-hidrid, valamint néhány alkalmazásuk a szerves és szervetlen kémiában  //  Journal of The American Chemical Society. - 1947. - 1. évf. 69 , sz. 5 . - P. 1199-1203 .
  21. ↑ Mirsaidov U. Az alumínium-hidrid szintézise, ​​tulajdonságai és asszimilációs módszerei  // Szerkesztette: T. Nejat  Veziroğlu , Svetlana Yu Zaginaichenko, Dmitry V. Schur, Bogdan Baranowski, Anatoliy P. Shpak Hydrogen Materials Science and Namistry: NATO Hydrogen Materials Science and Namistry a békéért és biztonságért sorozat / NATO Tudomány a békéért és biztonságért A sorozat:. - Springer, 2007. - P. 77 -85 . - ISBN 978-1-4020-5512-6 .
  22. ↑ Zakharkin LI, Gavrilenko VV Egy egyszerű módszer nátrium- és kálium-alumínium-hidridek előállítására  (angol)  // Russian Chemical Bulletin. - 1961. - 1. évf. 10 , sz. 12 . - P. 2105-2106 .  (nem elérhető link)
  23. ↑ Clasen Dr.H. Alanat-Synthese aus den Elementen und ihre Bedeutung (német)  // Angewandte Chemie. - 1961. - Bd. 73 , sz. 10 . - S. 322-331 . (nem elérhető link)   
  24. ↑ Módszer alumínium-hidrid szintetizálására. US 5670129  (eng.) (pdf). FreePatentsOnline.com (1997.09.23.). Hozzáférés dátuma: 2010. február 15. Az eredetiből archiválva : 2012. április 18.
  25. ↑ Tikhonov V.N. Az alumínium analitikai kémiája. — „Elemek analitikai kémiája” sorozat. - M . : "Nauka", 1971. - S. 11.
  26. ↑ Molodets A.M., Shakhrai D.V., Khrapak A.G., Fortov V.E. Alumínium-hidrid AlH 3 fémezése nagy nyomáson, lépcsőzetes lökésnyomással (pdf). Tudományos és koordináló ülés "A nem ideális plazma kutatása" . Szélsőséges Állapotok Hőfizikai Intézete JIHT RAS. Hozzáférés dátuma: 2010. február 17. Az eredetiből archiválva : 2012. április 18.

Irodalom

Linkek