Бромид алюминия

Бромид алюминия
Общие
Систематическое наименование	Бромид алюминия
Химическая формула	AlBr3, Al2Br6
Эмпирическая формула	AlBr3
Физические свойства
Состояние (ст. усл.)	твёрдое
Молярная масса	266,69 г/моль
Плотность	3,205[1] г/см³
Термические свойства
Температура плавления	97,5[1] °C
Температура кипения	255[2] °C
Энтальпия образования (ст. усл.)	− 514; − 422 (AlBr3, газ); − 971(Al2Br6, газ)[3] кДж/моль
Структура
Кристаллическая структура	моноклинная
Классификация
Рег. номер CAS	7727-15-3
Рег. номер EINECS	231-779-7

Броми́д алюми́ния (бромистый алюминий) — это неорганическое бинарное соединение. Химическая формула ^{$~\mathsf{\stackrel{+3}{Al}\stackrel{-1}{Br}_3}$}. Вещество представляет собой соль алюминия и бромоводородной кислоты. В твердом и жидком состоянии существует в форме димера: Al₂Br₆.

Физические свойства

Безводный бромид алюминия представляет собой бесцветное кристаллическое вещество, плавящееся при температуре 97,5 °C; температура кипения: 255 °C.

В твёрдой и жидкой фазе существует в форме димера Al₂Br₆, частично диссоциирующего в AlBr₃, в газовой фазе масс-спектры показывают наличие ди-, тетра- и гексаформ: Al₂Br₆, Al₄Br₁₂, Al₆Br₁₈ соответственно.

Структура молекулы бромида алюминия Al₂Br₆ представляет собой сдвоенные тетраэдры, в центре которых расположены атомы алюминия, ковалентно связанные с атомами брома^[4].

Координационное число алюминия в молекуле бромида равно 4^[5].

Энергия разрыва связи Al—Br в молекуле бромида алюминия составляет примерно 358 кДж/моль^[6].

Вещество очень гигроскопично: на воздухе расплывается, легко поглощая влагу с образованием гексагидрата AlBr₃•6H₂O^[7]. Хорошо растворимо в воде, спирте, сероуглероде, ацетоне^[8]; плотность водного раствора при 20 °C составляет: 1079,2 кг/м³ (10%-ный раствор), 1172,5 кг/м³ (20%-ный раствор)^[9].

Химические свойства

• Безводный бромид алюминия очень энергично реагирует с водой выделяя при растворении много тепла и, частично гидролизуясь:

$\mathsf{AlBr_3+4H_2O\leftrightarrows[Al(H_2O)_4]^{3+}+3Br^-}$

$\mathsf{[Al(H_2O)_4]^{3+}+H_2O\leftrightarrows[Al(H_2O)_3(OH)]^{2+}+H_3O^+}$

При нагревании водного раствора гидролиз можно провести полностью:

$\mathsf{AlBr_3+3H_2O=Al(OH)_3\!\downarrow\!+3HBr\!\uparrow\!}$

• Вступает в реакцию со щелочами:

$\mathsf{AlBr_3+3NaOH=Al(OH)_3\!\downarrow\!+3NaBr}$

$\mathsf{AlBr_3+4NaOH=Na[Al(OH)_4]+3NaBr}$

• При пропускании безводного сероводорода через раствор бромида алюминия в сероуглероде выпадает осадок комплексного соединения^[10]:

$\mathsf{AlBr_3+H_2S=AlBr_3}\cdot\mathsf{H_2S}$

• При высокой температуре разлагается:

$\mathsf{2AlBr_3=2Al+3Br_2}$

При нагревании бромида алюминия с алюминием в газовой фазе (1000 °C) образуется нестабильный монобромид алюминия^[2]:

$\mathsf{AlBr_3+2Al\leftrightarrows3AlBr}$

• С гидридом лития образует алюмогидрид:

$\mathsf{AlBr_3+4LiH=Li[AlH_4]+3LiBr}$

• Бромид алюминия — сильный акцептор электронных пар (кислота Льюиса) — легко присоединяет молекулы доноры (на этом, в частности, основано его применение в органическом синтезе)^[7]:

$\mathsf{AlBr_3+C_2H_5Br}\rightarrow\mathsf{[C_2H_5]^+[AlBr_4]^-}$

Получение

Безводный бромид алюминия получают взаимодействием элементов (Al и Br₂) при нагревании:

$\mathsf{2Al+3Br_2=Al_2Br_6}$

Водный раствор можно получить реакцией алюминиевой стружки с бромоводородной кислотой:

$\mathsf{2Al+6HBr=2AlBr_3+3H_2\!\uparrow}$

Применение

Коммерческое применение бромида алюминия в настоящий момент относительно небольшое.

Бромид алюминия входит как основной компонент в состав ксилольных электролитов для электроосаждения алюминиевых покрытий^[11].

Безводный бромид алюминия используется в органическом синтезе, в частности, в реакции алкилирования по Фриделю-Крафтсу, по аналогии с хлоридом алюминия.

Соединение может выступать катализатором в реакции изомеризации бромалканов, например^[12]:

$\mathsf{CH_3\!\!-\!\!CH_2\!\!-\!\!CH_2Br\ \xrightarrow{AlBr_3}\ CH_3\!\!-\!\!CHBr\!\!-\!\!CH_3}$

Также бромид алюминия может выступать в качестве бромирующего агента, например в реакции с хлороформом^[13]:

$\mathsf{CHCl_3+HBr\ \xrightarrow{90\ ^oC;\ AlBr_3}\ CHBrCl_2+HCl}$

Опасность для здоровья

При контакте с кожей бромид алюминия может вызывать ожоги.

Соединение умеренно ядовито: ЛД₅₀ (крысы) ≈ 1600 мг/кг (перорально); ЛД₅₀ (крысы) ≈ 815 мг/кг (внутрибрюшинно)^[14].

Литература

1. Downs A.J. Chemistry of aluminium, gallium, indium, and thallium. — First edition. — London: Chapman & Hall, 1993. — 526 p. — ISBN 0-7514-0103-X

Примечания

1. ↑ ^{1 2} Лидин Р.А., Андреева Л.Л., Молочко В.А. Глава 3. Физические свойства // Константы неорганических веществ: справочник / Под редакцией проф. Р.А.Лидина. — 2-е изд., перераб. и доп.. — М.: «Дрофа», 2006. — С. 74. — ISBN 5-7107-8085-5
2. ↑ ^{1 2} Турова Н.Я. Неорганическая химия в таблицах. — М.: Высший химический колледж РАН, 1997. — С. 67.
3. ↑ Лидин Р.А., Андреева Л.Л., Молочко В.А. Часть IV. Термодинамика. Глава 1. Энтальпия образования, энтропия и энергия Гиббса образования веществ // Константы неорганических веществ: справочник / Под редакцией проф. Р.А.Лидина. — 2-е изд., перераб. и доп.. — М.: «Дрофа», 2006. — С. 441. — ISBN 5-7107-8085-5
4. ↑ Chambers C., Holliday A.K. Modern inorganic chemistry. — Chichester: Butterworth & Co (Publishers) Ltd, 1975. — P. 153.
5. ↑ Дроздов А.А., Зломанов В.П., Мазо Г.Н., Спиридонов Ф.М. Неорганическая химия. Т.2: Химия непереходных элементов / Под ред. акад. Ю.Н.Третьякова. — М.: Издательский центр «Академия», 2004. — Т. 2. — С. 86. — ISBN 5-7695-1436-1
6. ↑ Лидин Р.А., Андреева Л.Л., Молочко В.А. Глава 6. Энергия связи для многоатомных частиц // Константы неорганических веществ: справочник / Под редакцией проф. Р.А.Лидина. — 2-е изд., перераб. и доп.. — М.: «Дрофа», 2006. — С. 384. — ISBN 5-7107-8085-5
7. ↑ ^{1 2} Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия. Учебник для вузов. — 4-е изд., исправленное. — М.: «Высшая школа», 2001. — С. 498. — ISBN 5-06-003363-5
8. ↑ Алюминий // Химическая энциклопедия / Главный редактор И. Л. Кнунянц. — М.: «Советская энциклопедия», 1988. — Т. 1. — С. 207.
9. ↑ Лидин Р.А., Андреева Л.Л., Молочко В.А. Часть VII. Плотность воды и водных растворов. Глава 3. Соли // Константы неорганических веществ: справочник / Под редакцией проф. Р.А.Лидина. — 2-е изд., перераб. и доп.. — М.: «Дрофа», 2006. — С. 641. — ISBN 5-7107-8085-5
10. ↑ Гофман У., Рюдорф В., Хаас А. и др. Руководство по неорганическому синтезу. — Пер. с нем., под ред. Г.Брауэра. — М.: «Мир», 1985. — Т. 3. — С. 899.
11. ↑ Спиридонов Б.А., Федянин В.И. Исследование процесса электроосаждения алюминия из пара-ксилольных электролитов.. Российское общество гальванотехников и специалистов в области обработки поверхности.(недоступная ссылка — история) Проверено 26 октября 2009.
12. ↑ Douwes H.S.A. The kinetics of the aluminium bromide catalyzed isomerization of 1-propyl bromide (англ.) // Journal of Molecular Catalysis A: Chemical. — 2005. — Т. 240. — № 1-2. — С. 82-90.
13. ↑ Unated States Patent 2553518. Production of Organic Bromides  (англ.) (pdf). FreePatentsOnline (May, 1951). Архивировано из первоисточника 9 апреля 2012. Проверено 26 октября 2009.
14. ↑ Safety data for aluminium bromide  (англ.). The Physical and Theoretical Chemistry Laboratory Oxford University. Архивировано из первоисточника 9 апреля 2012. Проверено 26 октября 2009.