Aluminiumhydrid (Alh3) struktur, egenskaper, användningar

han Aluminiumhydrid Det är en oorganisk förening vars kemiska formel är ALH₃. Även om det verkar av enkel natur är det faktiskt ett något komplicerat ämne. På grund av den kristallina ljusstyrkan som kan uppstå i dess fasta³⁺ och h^-.

Emellertid visar dess egenskaper något annat: det är ett polymeriskt fast ämne, vars mest trogna representation skulle vara av typen (ALH₃)_n, varelse n Antalet monomera enheter ALH₃ som skulle integrera en glaskedja eller ett lager. Därför ALH₃ Det är en av de polymerer som lyckas anta en kristallin struktur.

Kristallin struktur av aluminiumhydrid. Källa: Benjah-Bmm27 / Public Domain

Aluminiumhydrid är inte en solid med mycket kommersiell diffusion, så de tillgängliga bilderna av den är knappa. Det används särskilt för organisk syntes, där den fungerar som ett kraftfullt reducerande medel. Det upptar också en speciell plats i det tekniska framsteget av material, som är ett lovande alternativ för vätelagring.

Denna förening, även kallad alano, håller en nära relation med lialh₄, vars namn är aluminium och litiumhydrid, litiumalanat eller litiumtetrahydroaluminering. Även om den har polymeregenskaper och en termisk metastbarhet förekommer den i sju polymorfer med olika kristallina morfologier.

[TOC]

Strukturera

Samordningar

Octahedral samordning av aluminiumkatjoner i Alh3 -kristallen. Källa: Benjah-Bmm27 / Public Domain.

Oavsett polymorf eller den kristallina fasen som beaktas är samordningen mellan aluminium- och väteatomer konstant. I den övre bilden, till exempel, som i den första bilden, visas koordinationen Octahedron för aluminiumatomer (brun sfär) i den första bilden.

Kan tjäna dig: stökiometriska lagar

Varje atom är omgiven av sex timmar och etablerar sex AL-H-länkar. Det sätt på vilket oktaedra är orienterade i rymden kommer att göra den strukturella skillnaden mellan en polymorf och en annan.

Å andra sidan koordineras varje H-atom med två atomer Al och etablerar en al-H-Al-bindning, som kan motiveras med en länk av 3C2E-typ (3 centra-2-elektroner). Denna länk ansvarar för att gå med i flera Octaedros ALH₆ i hela Alano Crystal.

Isolerad molekyl

Alh₃ Det anses vara polymer på grund av ALH -nätverk₆ som integrerar glaset. För att isolera en individuell alanomolekyl är det nödvändigt att applicera lågt tryck i en inert atmosfär av ädla gas. På detta sätt bryter och släpper polymeren ALH -molekyler₃ av trigonal platt geometri (analog med BH₃).

Å andra sidan är det möjligt att minska två ALH₃ för att bilda A₂H₆, Som med Diborano, b₂H₆. För att uppnå detta krävs emellertid användningen av fast väte, så det kanske inte har mycket industriellt eller kommersiellt långvarigt värde.

Polymorfer

Alano eller ALH₃ Den kan bilda upp till sju polymorfer: α, α ', ß, y, Δ, ε och ζ, varav a är den mest stabila för temperaturförändringar. A-alh₃ Det kännetecknas av att ha en kubisk morfologi och en hexagonal kristallin struktur. Det tenderar att vara den produkt där de andra polymorferna omvandlas när de lider av termisk destabilisering.

Morfologin hos y-alh₃, Å andra sidan sticker det ut för att vara av nåltyp. Det är därför ALH₃ Fast fast kan innehålla en blandning av mer än två polymorfer och presentera olika kristaller till mikroskopet.

Egenskaper

Fysiskt utseende

Aluminiumhydrid är ett färglöst eller vitaktigt fast, kristallint utseende med en tendens att visa nålformer.

Kan tjäna dig: sulfonsyra: struktur, nomenklatur, egenskaper, användningar

Molmassa

29.99 g/mol O 30 g/mol

Smältpunkt

150 ºC. Men det börjar bryta från 105 ° C.

Vattenlöslighet

Hög och reagera sedan med henne.

Löslighet

Olöslig i dietyléer och apolära lösningsmedel som bensen och Pentan. Reagerar med alkoholer och andra polära lösningsmedel.

Sönderfall

Alh₃ Det är mottagligt att sönderdela i olika hastigheter beroende på de yttre förhållandena, av morfologin och termisk stabilitet hos deras kristaller eller användningen av katalysatorer. När det gör det släpper det väte och förvandlas till metallaluminium:

2Alh₃ → 2Al + 3H₂

I själva verket representerar denna nedbrytning snarare än att vara ett problem ett av orsakerna till att Alano anses vara intressant i utvecklingen av ny energiteknik.

Adduktbildning

När ALH₃ Det reagerar inte med lösningsmedlet irreversibelt, det skapar en addukt med det, det vill säga en typ av komplex. Till exempel kan du bilda ett komplex med trimetylamin, ALH₃· 2n (Cho₃)₃, Med tetrahydrofurano, alh₃· Thf, eller med dietileter, alh₃· ET₂ANTINGEN. Det senare var det mest kända när syntesen eller erhöll Alano introducerades 1947.

Erhållande

ALH: s första uppträdanden₃ De går tillbaka till 1942 och 1947, var det sista året när dess syntes presenterades med Lialh₄ I ett dietylmedium:

3lialh₄ + Alcl₃+ nET₂O → 4Alh₃ · nET₂O + 3licl

Den eteriska lösningen, ALH₃ · nET₂Eller så var han tvungen att underkasta sig för att göra det i syfte att eliminera ET₂Eller och få ALH₃ ren. Utöver detta problem bör LICL elimineras från produkternas medium.

Således, från 1950 till 1977, utformades ny syntes för att få bättre ALH -utbyten₃, liksom renaste fasta ämnen och bättre termiska och morfologiska egenskaper. Ändra mängder, steg och instrument som används är det möjligt att gynna att få en polymorf ovanför den andra. Men a-alh₃ Det är vanligtvis majoritetsprodukten.

Det kan tjäna dig: Alilo: Allyic Unit, Carbocation, Radical, Exempel

Andra syntesmetoder består av att använda elektrokemi. För att göra detta används en aluminiumanod och en platinakatod. I anoden passerar följande reaktion:

3alh₄^- + Till³⁺ + nThf → 4alh₃ · nThf + 3e^-

Medan i katoden erhålls metallisk natrium. Sedan ALH₃ · nTHF genomgår också Disillowing för att eliminera THF och slutligen få ALH₃.

Ansökningar

Reduktionsmedel

Alh₃ Det tjänar till att minska vissa funktionella grupper av organiska föreningar såsom karboxylsyror, ketoner, aldehyder och estrar. Praktiskt taget, vad det gör är att lägga till hydrogener. Till exempel kan en ster reduceras till en alkohol i närvaro av en nitrogrupp:

Reduktion av en ster med aluminiumhydrid. Källa: Ingefära / allmän domän.

Vätesbehållare

Aluminiumhydrid representerar ett alternativ att fungera som en vätebehållare, och därmed för att kunna dispensera den bärbara enheter som arbetar med vätebatterier. Volymerna erhållna från h₂ motsvarar en större volym dubbel än ALH₃.

Har ALH₃, och sönderdelning av den kontrollerad, en viss önskvärd mängd H kan släppas₂ närhelst. Därför kan det användas som raketbränsle och alla de energikopplingar som försöker dra nytta av väteförbränning.

Referenser

1. Shiver & Atkins. (2008). Oorganisk kemi. (fjärde upplagan). MC Graw Hill.
2. Wikipedia. (2020). Hydridaluminium. Hämtad från: i.Wikipedia.org
3. Nationellt centrum för bioteknikinformation. (2020). Hydridaluminium. Pubchemdatabas., CID = 14488. Återhämtat sig från: pubchem.Ncbi.Nlm.Nih.Gov
4. J. Graetz et al. (2011). Aluminiumhydrid som ett väte- och energilagringsmaterial: förflutna, nutid och framtid. Elsevier b.V.
5. Xu Bo et al. (2014). Förberedelse och termiska egenskaper hos studenthydridpolymorfer. doi.org/10.1016/j.Vakuum.2013.05.009