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cloruro de aluminio

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El cloruro de aluminio , también conocido como tricloruro de aluminio , es un compuesto inorgánico con la fórmula AlCl₃ . Forma un hexahidrato con la fórmula [ Al(H₂O ) ₆ ] Cl₃ , que contiene seis moléculas de agua de hidratación . Tanto la forma anhidra como el hexahidrato son cristales incoloros, pero las muestras suelen estar contaminadas con cloruro de hierro(III) , lo que les confiere un color amarillo.

La forma anhidra es comercialmente importante. Tiene un bajo punto de fusión y ebullición. Se produce y consume principalmente en la producción de aluminio, pero también se utiliza en grandes cantidades en otras áreas de la industria química. [ 8 ] El compuesto se suele denominar ácido de Lewis . Es un compuesto inorgánico que se transforma reversiblemente de polímero a monómero a temperaturas moderadas.

Estructura

Ilustración de las estructuras del cloruro de aluminio

Anhidro

El AlCl₃ adopta tres estructuras, dependiendo de la temperatura y el estado (sólido, líquido, gas). El AlCl₃ sólido tiene una estructura laminar con iones cloruro cúbicos compactos. En este marco, los centros de Al exhiben geometría de coordinación octaédrica . [ 9 ] El cloruro de itrio(III) adopta la misma estructura, al igual que una variedad de otros compuestos. Cuando el tricloruro de aluminio está en su estado fundido, existe como el dímero ( Al₂Cl₆ grupo puntual D₂h ), con aluminio tetracoordinado . [ 10 ] Este cambio en la estructura está relacionado con la menor densidad de la fase líquida (1,78 g/cm³ ) en comparación con el tricloruro de aluminio sólido (2,48 g/cm³ ) . Los dímeros de Al₂Cl₆ también se encuentran en la fase de vapor . A temperaturas más altas, los dímeros de Al₂Cl₆ se disocian en monómeros de AlCl₃ trigonal planar ( grupo puntual D₃h ), [ 10 ] que es estructuralmente análogo al BF₃ . El fundido conduce mal la electricidad , [ 11 ] a diferencia de haluros más iónicos como el cloruro de sodio .  

Hexahidrato

El hexahidrato consta de centros catiónicos octaédricos [ Al(H₂O ) ₆ ] ³⁺ y aniones cloruro ( Cl⁻ ) como contraiones . Los enlaces de hidrógeno unen el catión y los aniones. [ 12 ] La forma hidratada del cloruro de aluminio tiene una geometría molecular octaédrica, con el ion aluminio central rodeado por seis moléculas de agua ligando . Al estar coordinativamente saturado, el hidrato tiene poco valor como catalizador en la alquilación de Friedel-Crafts y reacciones relacionadas.

Usos

Alquilación y acilación de arenos

El AlCl₃ es un catalizador ácido de Lewis común para las reacciones de Friedel-Crafts , tanto acilaciones como alquilaciones. [ 13 ] Este tipo de reacciones son el principal uso del cloruro de aluminio, por ejemplo, en la preparación de antraquinona (utilizada en la industria de los colorantes ) a partir de benceno y fosgeno . [ 11 ] En la reacción general de Friedel-Crafts, un cloruro de acilo o un haluro de alquilo reacciona con un sistema aromático como se muestra: [ 13 ]

La reacción de alquilación es más utilizada que la de acilación , aunque su práctica es más exigente técnicamente. Para ambas reacciones, el cloruro de aluminio, así como los demás materiales y el equipo, deben estar secos, si bien una pequeña cantidad de humedad es necesaria para que la reacción se lleve a cabo. [ 14 ] Existen procedimientos detallados para la alquilación [ 15 ] y la acilación [ 16 ] [ 17 ] de arenos.

Un problema general de la reacción de Friedel-Crafts es que, en ocasiones, se requiere el catalizador de cloruro de aluminio en cantidades estequiométricas completas, debido a que forma complejos fuertes con los productos. Esta complicación siempre genera una gran cantidad de residuos corrosivos . Por estas y otras razones similares, el uso de cloruro de aluminio rara vez ha sido reemplazado por zeolitas . [ 8 ]

El cloruro de aluminio también puede utilizarse para introducir grupos aldehído en anillos aromáticos , por ejemplo, mediante la reacción de Gattermann-Koch, que utiliza monóxido de carbono , cloruro de hidrógeno y un cocatalizador de cloruro de cobre(I) . [ 18 ]

Otras aplicaciones en síntesis orgánica y organometálica

El cloruro de aluminio encuentra una amplia variedad de otras aplicaciones en química orgánica . [ 19 ] Por ejemplo, puede catalizar la reacción ene , como la adición de 3-buten-2-ona (metil vinil cetona) a la carvona : [ 20 ]

Se utiliza para inducir una variedad de acoplamientos y reordenamientos de hidrocarburos. [ 21 ] [ 22 ]

El cloruro de aluminio combinado con aluminio en presencia de un areno puede utilizarse para sintetizar complejos metálicos de bis(areno), por ejemplo, bis(benceno)cromo , a partir de ciertos haluros metálicos mediante la síntesis de Fischer-Hafner . La diclorofenilfosfina se prepara mediante la reacción de benceno y tricloruro de fósforo catalizada por cloruro de aluminio. [ 23 ]

Médico

El cloruro de aluminio hexahidratado tópico se utiliza para el tratamiento de la hiperhidrosis (sudoración excesiva). [ 24 ] [ 25 ] [ 26 ]

Reacciones

El cloruro de aluminio anhidro es un potente ácido de Lewis , [ 10 ] capaz de formar aductos ácido-base de Lewis incluso con bases de Lewis débiles como la benzofenona y el mesitileno . [ 13 ] Forma tetracloroaluminato ( [ AlCl 4 ] − ) en presencia de iones cloruro .

El cloruro de aluminio reacciona con los hidruros de calcio y magnesio en tetrahidrofurano formando tetrahidroaluminatos.

Reacciones con el agua

El cloruro de aluminio anhidro es higroscópico , con una marcada afinidad por el agua. Emite vapores en aire húmedo y chisporrotea al mezclarse con agua líquida, ya que los ligandos Cl⁻ son desplazados por moléculas de H₂O para formar el hexahidrato [ Al(H₂O ) ₆ ] Cl₃ . La fase anhidra no se puede recuperar calentando el hexahidrato. En su lugar, se pierde HCl , dejando hidróxido de aluminio o alúmina (óxido de aluminio).

[ Al(H 2 O) 6 ]Cl 3 → Al(OH) 3 + 3 HCl + 3 H 2 O

Al igual que los complejos acuosos de metales , el AlCl3 acuoso es ácido debido a la ionización de los ligandos acuosos :

[ Al(H 2 O) 6 ] 3+ ⇌ [ Al(OH)(H 2 O) 5 ] 2+ + H +

Las soluciones acuosas se comportan de manera similar a otras sales de aluminio que contienen iones Al 3+ hidratados , dando un precipitado gelatinoso de hidróxido de aluminio al reaccionar con hidróxido de sodio diluido :

AlCl 3 + 3 NaOH → Al(OH) 3 + 3 NaCl

Síntesis

El cloruro de aluminio se fabrica a gran escala mediante la reacción exotérmica del aluminio metálico con cloro o cloruro de hidrógeno a temperaturas entre 650 y 750 °C (1202 y 1382 °F) . [ 11 ]  

2 Al + 3 Cl 2 → 2 AlCl 3
2 Al + 6 HCl → 2 AlCl 3 + 3 H 2

El cloruro de aluminio puede formarse mediante una reacción de desplazamiento simple entre el cloruro de cobre(II) y el aluminio.

2 Al + 3 CuCl 2 → 2 AlCl 3 + 3 Cu

En Estados Unidos, en 1993, se produjeron aproximadamente 21.000 toneladas, sin contar las cantidades consumidas en la producción de aluminio. [ 8 ]

El tricloruro de aluminio hidratado se prepara disolviendo óxidos de aluminio en ácido clorhídrico . El aluminio metálico también se disuelve fácilmente en ácido clorhídrico, liberando hidrógeno gaseoso y generando bastante calor. Calentar este sólido no produce tricloruro de aluminio anhidro; el hexahidrato se descompone en hidróxido de aluminio al calentarse.

[ Al(H 2 O) 6 ]Cl 3 → Al(OH) 3 + 3 HCl + 3 H 2 O

El aluminio también forma un cloruro inferior , el cloruro de aluminio(I) (AlCl), pero este es muy inestable y solo se conoce en la fase gaseosa. [ 11 ]

fenómeno natural

El cloruro de aluminio anhidro no se encuentra como mineral. Sin embargo, el hexahidrato se conoce como el raro mineral cloraluminita. [ 27 ] Un mineral de cloruro de aluminio más complejo, básico e hidratado es la cadwaladerita . [ 28 ] [ 27 ]

Historia

Los cloruros de aluminio se conocían en el siglo XVIII como cloruro de alúmina, alumbre marino, sal marina arcillosa, [ 29 ] arcilla clorada. [ 30 ] Fue estudiado químicamente por primera vez en la década de 1830. [ 31 ]

Seguridad

El AlCl3 anhidro es altamente corrosivo y libera ácido clorhídrico al entrar en contacto con el agua. [ 8 ]

Véase también

Referencias

  1. 1 2 3 4 Haynes WM, ed. (2011). CRC Handbook of Chemistry and Physics (92.ª  ed.). Boca Raton, Florida: CRC Press . pág.  4.45. ISBN 1-4398-5511-0.
  2. 1 2 "Propiedades de la sustancia: cloruro de aluminio" . Chemister.ru . 19 de marzo de 2007. Archivado del original el 5 de mayo de 2014. Consultado el 17 de marzo de 2017 .
  3. ^ Ketelaar JA (1935). "Die Kristallstruktur der Aluminiumhalogenide II". Zeitschrift für Kristallographie – Materiales cristalinos . 90 ( 1– 6): 237– 255. doi : 10.1524/zkri.1935.90.1.237 . S2CID 100796636 . 
  4. 1 2 3 4 Haynes WM, ed. (2011). CRC Handbook of Chemistry and Physics (92.ª ed.). Boca Raton, Florida: CRC Press . pág. 5.5. ISBN   1-4398-5511-0.
  5. 1 2 3 cloruro de aluminio en Linstrom, Peter J.; Mallard, William G. (eds.); NIST Chemistry WebBook , NIST Standard Reference Database Number 69 , National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg (MD)
  6. ↑ Sigma-Aldrich Co. , Cloruro de aluminio .
  7. 1 2 3 Guía de bolsillo del NIOSH sobre riesgos químicos. "#0024" . Instituto Nacional para la Seguridad y Salud Ocupacional (NIOSH).
  8. 1 2 3 4 Helmboldt O, Keith Hudson L, Misra C, Wefers K, Heck W, Stark H, et al. (2007). "Compuestos de aluminio, inorgánicos". Enciclopedia de química industrial de Ullmann . Weinheim: Wiley-VCH. doi : 10.1002/14356007.a01_527.pub2 . ISBN  978-3527306732.
  9. ↑ Wells AF (1984). Química inorgánica estructural . Oxford , Reino Unido: Oxford Press. ISBN 0198553706En cambio, el AlBr3 tiene una estructura más molecular, con los centros Al3 + ocupando huecos tetraédricos adyacentes del marco compacto de iones Br− .
  10. 1 2 3 Rennie R, ed. (2020). Diccionario de química . Oxford quick reference (Octava ed.). Oxford, Reino Unido ; Nueva York, NY: Oxford University Press. ISBN   978-0-19-884122-7.
  11. 1 2 3 4 Greenwood NN , Earnshaw A (1984). Química de los elementos . Oxford: Pergamon Press . ISBN 978-0-08-022057-4.
  12. ^ Andress KR, Carpintero C (1934). "Kristallhidrato II. Die Struktur von Chromchlorid- und Aluminiumchloridhexahidrato". Zeitschrift für Kristallographie – Materiales cristalinos . 87 . doi : 10.1524/zkri.1934.87.1.446 . S2CID 263857074 . 
  13. 1 2 3 Olah GA, ed. (1963). Friedel-Crafts y reacciones relacionadas . Vol. 1. Ciudad de Nueva York: Interscience. 
  14. ↑ Nenitzescu CD, Cantuniari IP (1933). "Durch Aluminiumchlorid Katalysierte Reaktion, VI. Mitteil.: Die Umlagerung des Cyclohexans in Metyl-cyclopentan". Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft (Series A y B) . 66 (8): 1097– 1100. doi : 10.1002/cber.19330660817 . ISSN 1099-0682 . 
  15. ↑ Reeves JT, Tan Z, Fandrick DR, Song JJ, Yee NK, Senanayake CH (2012). "Síntesis de cetonas trifluorometiladas a partir de ácidos carboxílicos: 4-(3,4-dibromofenil)-1,1,1-trifluoro-4-metilpentan-2-ona" . Organic Syntheses . 89 : 210. doi : 10.15227/orgsyn.089.0210 .
  16. ↑ Paruch K, Vyklicky L, Katz TJ (2003). "Preparación de 9,10-dimetoxifenantreno y 3,6-diacetil-9,10-dimetoxifenantreno". Organic Syntheses . 80 : 227. doi : 10.15227/orgsyn.080.0227 .
  17. ↑ Seed AJ, Sonpatki V, Herbert MR (2002). "Ácido 3-(4-bromobenzoil)propanoico". Organic Syntheses . 79 : 204. doi : 10.15227/orgsyn.079.0204 .
  18. ↑ Wade LG (2003). Química orgánica (5.ª ed.). Upper Saddle River, Nueva Jersey : Prentice Hall . ISBN  013033832X.
  19. ↑ Galatsis P (1999). "Cloruro de aluminio". En Reich HJ, Rigby JH (eds.). Reactivos ácidos y básicos . Manual de reactivos para síntesis orgánica. Nueva York : Wiley . págs. 12–15 . ISBN  978-0-471-97925-8.
  20. ↑ Snider BB (1980). "Reacciones ene catalizadas por ácido de Lewis". Acc. Chem. Res. 13 (11): 426. doi : 10.1021/ar50155a007 .
  21. ↑ Rieke RD, Bales SE, Hudnall PM, Burns TP, Poindexter GS (1979). "Magnesio altamente reactivo para la preparación de reactivos de Grignard: ácido 1-norbornanocarboxílico". Organic Syntheses . 59 : 85. doi : 10.15227/orgsyn.059.0085 .
  22. ↑ Shama SA, Wamser CC (1983). "Hexametil Dewar Benzene". Organic Syntheses . 61 : 62. doi : 10.15227/orgsyn.061.0062 .
  23. ↑ Buchner B, Lockhart Jr LB (1951). "Fenildiclorofosfina". Organic Syntheses . 31 : 88. doi : 10.15227/orgsyn.031.0088 .
  24. ↑ McConaghy JR, Fosselman D (junio de 2018). "Hiperhidrosis: opciones de tratamiento". American Family Physician . 97 (11): 729– 734. PMID 30215934 . 
  25. ↑ Nawrocki S, Cha J (septiembre de 2019). "Etiología, diagnóstico y tratamiento de la hiperhidrosis: una revisión exhaustiva: opciones terapéuticas". Journal of the American Academy of Dermatology . 81 (3): 669– 680. doi : 10.1016/j.jaad.2018.11.066 . PMID 30710603 . 
  26. ↑ "Cloruro de aluminio (tópico) (monografía)" . Sociedad Estadounidense de Farmacéuticos de Sistemas de Salud (ASHP) . drugs.com.
  27. 1 2 "Lista de minerales" . www.ima-mineralogy.org . Asociación Mineralógica Internacional . 21 de marzo de 2011.
  28. ↑ «Cadwaladerita» . www.mindat.org .
  29. ↑ de Fourcroy AF (1790). Elementos de historia natural y de química: segunda edición de las lecciones elementales sobre esas ciencias... ampliadas y mejoradas por el autor... Traducido al inglés, con... notas; y un prefacio histórico del traductor W. Nicholson .
  30. ↑ Berthollet CL (1791). Elementos del arte del teñido... Traducido... por William Hamilton . Stephen Couchman; vendido por J. Johnson.
  31. ↑ Mather WW (1835). "Cloruro de aluminio y su análisis" . En Silliman B (ed.). The American Journal of Science . Vol. 27. Kline Geology Laboratory, Universidad de Yale. pp. 241–253 (249).  
  • Ficha Internacional de Seguridad Química 1125
  • Índice de procedimientos de síntesis orgánica que utilizan AlCl3
  • Los cloruros del período 3
  • Hoja de datos de seguridad archivada el 22/07/2011 en Wayback Machine .
  • Hojas informativas y preguntas frecuentes del Gobierno de Canadá: Sales de aluminio
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