Štruktúra hydridu hliníka (ALH3), vlastnosti, použitie

On Hliníkový hydrid Je to anorganická zlúčenina, ktorej chemický vzorec je alh₃. Aj keď sa zdá byť jednoduchý charakter, je to vlastne trochu zložitá látka. Kvôli kryštalickému jasu, ktorý sa môže vyskytnúť v jeho pevnej látke, sa zvyčajne berie ako iónový hydrid, tvorený iónmi do³⁺ a h^-.

Jeho vlastnosti však ukazujú inak: je to polymérna pevná látka, ktorej najvernejšie zastúpenie by bolo typu (alh₃)_n, bytosť n Počet monomérnych jednotiek Alh₃ To by integrovalo sklenenú reťaz alebo vrstvu. Preto alh₃ Je to jeden z tých polymérov, ktorý dokáže prijať kryštalickú štruktúru.

Kryštalická štruktúra hydridu hliníka. Zdroj: Benjah-Bmm27 / verejná doména

Hliníkový hydrid nie je tuhý s množstvom komerčnej difúzie, takže jeho dostupné obrázky sú vzácne. Používa sa najmä na organickú syntézu, kde slúži ako silné redukčné činidlo. Zaberá tiež osobitné miesto v technologickom pokroku materiálov, čo je sľubnou alternatívou pre skladovanie vodíka.

Táto zlúčenina, tiež nazývaná Alano, udržiava úzky vzťah s liaalhom₄, ktorých mená sú hydrid hliníka a lítium, lítium alanate alebo lítium tetrahydroaluminácia. Aj keď má polymérne charakteristiky a tepelnú metastabilitu, vyskytuje sa v siedmich polymorfoch s rôznymi kryštalickými morfológiami.

[TOC]

Štruktúra

Koordinácia

Oktaedrálna koordinácia hliníkových katiónov v kryštáli ALH3. Zdroj: Benjah-Bmm27 / verejná doména.

Bez ohľadu na to, že sa uvažuje o polymorfu alebo kryštalickej fáze, koordinácia medzi atómami hliníka a vodíka je konštantná. Napríklad na hornom obrázku, rovnako ako na prvom obrázku, je na prvom obrázku zobrazený koordinačný oktadron pre atómy hliníka (hnedá guľa).

Môže vám slúžiť: Stoichiometrické zákony

Každý atóm je obklopený šiestimi h, čím sa zakladá šesť spojení Al-H. Spôsob, akým je oktaedra orientovaný vo vesmíre, spôsobí štrukturálny rozdiel medzi jedným polymorfom a druhým.

Na druhej strane je každý atóm H koordinovaný s dvoma atómami Al, ktorý vytvára väzbu Al-H-Al, ktorá by mohla byť odôvodnená spojením typu 3C2E (elektróny 3 Centers-2). Tento odkaz je zodpovedný za vstup do niekoľkých oktaedros alh₆ v celom Alano Crystal.

Izolovaná molekula

Alh₃ Sa považuje za polymérne z dôvodu sietí ALH₆ ktoré integrujú sklo. Na izoláciu jednotlivej molekuly Alano je potrebné aplikovať nízke tlaky v inertnej atmosfére šľachtického plynu. Týmto spôsobom sa polymér zlomí a uvoľňuje molekuly Alh₃ z trigonálnej plochej geometrie (analogická s BH₃).

Na druhej strane je možné znížiť dva alh₃ vytvoriť a₂H₆, Rovnako ako v prípade Diborano, b₂H₆. Na dosiahnutie tohto cieľa sa však vyžaduje použitie tuhého vodíka, takže nemusí mať veľa priemyselnej alebo komerčnej dlhej hodnoty.

Polymorfy

Alano alebo Alh₃ Je schopný tvoriť až sedem polymorfov: a, a ', β, y, ε a ζ, z ktorých a je najstabilnejšie zmeny teploty. A-alh₃ Rozlišuje sa tým, že má kubickú morfológiu a šesťuholníkovú kryštalickú štruktúru. To má tendenciu byť produktom, v ktorom sa ostatné polymorfy transformujú, keď trpia tepelnou destabilizáciou.

Morfológia y-alh₃, Na druhej strane, vyniká to, že je typu ihly. Preto Alh₃ tuhá látka môže obsahovať zmes viac ako dvoch polymorfov a prítomnosť rozmanitých kryštálov mikroskopu.

Vlastnosti

Fyzický vzhľad

Hliníkový hydrid je bezfarebný alebo belavý tuhý, kryštalický vzhľad s tendenciou vykazovať tvary ihly.

Môže vám slúžiť: kyselina sulfónová: štruktúra, nomenklatúra, vlastnosti, použitia

Molárna hmota

29.99 g/mol o 30 g/mol

Bod topenia

150 ° C. Ale začína sa zlomiť z 105 ° C.

Rozpustnosť

Vysoko reagujte s ňou.

Rozpustnosť

Nerozpustný v dietyléter a apolárnych rozpúšťadlách, ako je benzén a pentán. Reaguje s alkoholmi a inými polárnymi rozpúšťadlami.

Rozklad

Alh₃ Je náchylný na rozklad rôznym rýchlostiam v závislosti od vonkajších podmienok, morfológie a tepelnej stability ich kryštálov alebo použitia katalyzátorov. Ak sa tak stane, uvoľňuje vodík a transformuje sa na kovový hliník:

2ALH₃ → 2AL + 3H₂

V skutočnosti tento rozklad skôr ako problém predstavuje jeden z dôvodov, prečo sa Alano považuje za zaujímavý pri vývoji nových energetických technológií.

Formácia aduktu

Keď Alh₃ Nereaguje s rozpúšťadlom nezvratne, vytvára s ním adukt, to znamená typ komplexu. Napríklad môžete vytvoriť komplex s trimetylamínom, Alh₃· 2n (Cho₃)₃, S tetrahydrofurano, alh₃· Thf alebo s dietetiletrom, alh₃Et₂Ani. Ten bol najznámejší, keď bola syntéza alebo získanie Alana zavedená v roku 1947.

Získanie

Prvé vystúpenia Alh₃ Dávajú sa do roku 1942 a 1947, čo je minulý rok, keď bola jeho syntéza predložená pomocou Lialh₄ V dietylovom médiu:

3LIALH₄ + Alcl₃+ nEt₂O → 4ALH₃ · nEt₂O + 3LICL

Éterické roztok, Alh₃ · nEt₂Alebo sa musel podrobiť sklamaniu, s účelom odstránenia ET₂Alebo a získajte alh₃ čistý. Okrem tohto problému by sa mal LICL vylúčiť zo média výrobkov.

Od roku 1950 do roku 1977 bola teda navrhnutá nová syntéza na získanie lepších výnosov ALH₃, ako aj najčistejšie tuhé látky a lepšie tepelné a morfologické vlastnosti. Modifikácia použitých množstiev, krokov a nástrojov je možné uprednostňovať získanie polymorfu nad ostatnými. Avšak a-alh₃ Zvyčajne je to väčšinový produkt.

Môže vám slúžiť: Alilo: alyická jednotka, karbocation, radikálne, príklady

Ďalšie metódy syntézy pozostávajú z využívania elektrochémie. Na tento účel sa používa hliníková anóda a platinová katóda. V anóde prechádza nasledujúca reakcia:

3ALH₄^- + Do³⁺ + nTHF → 4ALH₃ · nThf + 3e^-

Zatiaľ čo v katóde sa získava kovový sodík. Potom Alh₃ · nTHF tiež podstúpi rozčarovanie, aby odstránil THF a nakoniec získal alh₃.

Žiadosti

Redukčné činidlo

Alh₃ Slúži na zníženie určitých funkčných skupín organických zlúčenín, ako sú karboxylové kyseliny, ketóny, aldehydy a estery. Prakticky to, čo robí, je pridať vodíny. Napríklad ster sa môže zredukovať na alkohol v prítomnosti skupiny nitro:

Redukcia ster s hydridom z hliníka. Zdroj: zázvor / verejná doména.

Vodík

Hliníkový hydrid predstavuje alternatívu, ktorá slúži ako vodíkový nádrž, a preto ho dokáže nahradiť v zariadeniach, ktoré pracujú s vodíkovými batériami. Zväzky získané z H₂ zodpovedajú väčšiemu objemu dvojitého ako alh₃.

Mať Alh₃, a jeho kontrolované, je možné uvoľniť určité požadované množstvo H₂ kedykoľvek. Preto by sa mohla použiť ako raketové palivo a všetky tie energetické aplikácie, ktoré sa snažia využiť spaľovanie vodíka.

Odkazy

1. Triasť a Atkins. (2008). Anorganická chémia. (Štvrté vydanie). MC Graw Hill.
2. Wikipedia. (2020). Hydridový hliník. Zdroj: In.Wikipedia.orgán
3. Národné centrum pre biotechnologické informácie. (2020). Hydridový hliník. Databáza pubchem., CID = 14488. Získané z: pubchem.Ncbi.NLM.NIH.Vláda
4. J. Graetz a kol. (2011). Hliníkový hydrid ako materiál na skladovanie vodíka a energie: minulosť, súčasnosť a budúcnosť. Elsevier B.Vložka.
5. Xu Bo a kol. (2014). Príprava a tepelné vlastnosti polymorfov hydridu študentov. doi.org/10.1016/j.Vákuum.2013.05.009