Alumiinihydridi (ALH3) rakenne, ominaisuudet, käyttää

Hän Alumiinihydridi Se on epäorgaaninen yhdiste, jonka kemiallinen kaava on ALH₃. Vaikka se näyttää olevan yksinkertainen luonne, se on oikeastaan ​​hieman monimutkainen aine. Sen kiinteässä kiteisen kirkkauden takia sitä pidetään yleensä ionisena hydridinä, jonka ionit muodostuvat³⁺ ja h^-.

Sen ominaisuudet kuitenkin osoittavat toisin: se on polymeerinen kiinteä aine, jonka uskollisin esitys olisi tyyppinen (ALH₃-A_n, olemus n Monomeeristen yksiköiden lukumäärä Alh₃ joka integroi lasiketjun tai kerroksen. Siksi Alh₃ Se on yksi niistä polymeereistä, jotka onnistuvat omaksumaan kiteisen rakenteen.

Alumiinihydridin kiteinen rakenne. Lähde: Benjah-BMM27 / julkinen verkkotunnus

Alumiinihydridi ei ole kiinteä, ja siinä on paljon kaupallista diffuusiota, joten käytettävissä olevat kuvat siitä on vähän. Sitä käytetään erityisesti orgaaniseen synteesiin, jossa se toimii voimakkaana pelkistävänä aineena. Se on myös erityinen paikka materiaalien teknologisessa edistyksessä, ja se on lupaava vaihtoehto vedyn varastoinnille.

Tämä yhdiste, jota kutsutaan myös Alanoksi, pitää läheisen suhteen lialhin kanssa₄, joiden nimet ovat alumiini- ja litiumhydridi-, litium -alanaatti- tai litiumten tetrahydroaluminaatio. Vaikka sillä on polymeeriominaisuuksia ja lämpö metastabiilisuus, se esiintyy seitsemässä polymorfissa, joilla on erilaiset kiteiset morfologiat.

[TOC]

Rakenne

Koordinaatiot

Alumiinikationien oktaedrinen koordinointi ALH3 -kidessä. Lähde: Benjah-BMM27 / julkinen verkkotunnus.

Polymorfista tai tarkasteltavasta kiteisestä faasista riippumatta alumiini- ja vetyatomien välinen koordinaatio on vakio. Esimerkiksi ylemmässä kuvassa, kuten ensimmäisessä kuvassa, alumiiniatomien (ruskea pallo) koordinaatio oktaedri on esitetty ensimmäisessä kuvassa.

Voi palvella sinua: Stoikiometriset lait

Jokaista atomia ympäröi kuusi tuntia, mikä perustaa kuusi al-H-linkkiä. Tapa, jolla oktaedra on suunnattu avaruuteen, tekee rakenteellisen eron yhden polymorfin ja toisen välillä.

Toisaalta jokainen H-atomi koordinoitiin kahden atomin kanssa AL: n kanssa, joka muodostaa al-H-Al-sidoksen, joka voidaan perustella 3C2E-tyyppisellä linkillä (3 keskuksen 2 elektronia). Tämä linkki vastaa useiden Octaedros Alhin liittymisestä₆ Koko Alano -kristallissa.

Eristetty molekyyli

Alh₃ Sitä pidetään polymeerinä ALH -verkkojen takia₆ jotka integroivat lasin. Yksittäisen Alano -molekyylin eristämiseksi on tarpeen kohdistaa alhaiset paineet jalokaasun inertissä ilmakehässä. Tällä tavoin polymeeri rikkoo ja vapauttaa alh -molekyylejä₃ trigonaalista litteää geometriaa (analoginen BH: lle₃-A.

Toisaalta on mahdollista vähentää kahta Alhia₃ muodostaa a₂H₆, Kuten diborano, b₂H₆. Tämän saavuttamiseksi vaaditaan kiinteän vedyn käyttö.

Polymorfit

Alano tai Alh₃ Se kykenee muodostamaan jopa seitsemän polymorfia: a, α ', β, y, Δ, ε ja ζ, joista a on stabiilin lämpötilan muutoksiin. Α-alh₃ Se erotetaan siitä, että sillä on kuutiomorfologia ja kuusikulmainen kiteinen rakenne. Se on yleensä tuote, jossa muut polymorfit muuttuvat, kun ne kärsivät lämpö epävakaudesta.

Y-alh: n morfologia₃, Toisaalta se erottuu neulojen tyypin olemisesta. Siksi Alh₃ Kiinteä voi sisältää seoksen, jossa on enemmän kuin kahden polymorfia, ja se on monipuolinen kiteä mikroskooppiin.

Ominaisuudet

Fyysinen ulkonäkö

Alumiinihydridi on väritön tai valkeahko kiinteä, kiteinen ulkonäkö, jolla on taipumus näyttää neulamuotoja.

Voi palvella sinua: Sulfonihappo: rakenne, nimikkeistö, ominaisuudet, käytöt

Moolimassa

29.99 g/mol o 30 g/mol

Sulamispiste

150 ºC. Mutta se alkaa murtua 105 ° C: sta.

Vesiliukoisuus

Korkea, sitten reagoi hänen kanssaan.

Liukoisuus

Liukenematon dietyyliinnissä ja apolaarisissa liuottimissa, kuten bentseenissä ja Pentanissa. Reagoi alkoholien ja muiden polaaristen liuottimien kanssa.

Hajoaminen

Alh₃ Se on alttiita hajoamisen eri nopeuksilla ulkoisista olosuhteista riippuen, niiden kiteiden morfologia ja lämpöstabiilisuus tai katalyyttien käyttö. Kun se tapahtuu, se vapauttaa vetyä ja muuttuu metallisiksi alumiiniksi:

2alh₃ → 2Al + 3H₂

Itse asiassa tämä hajoaminen pikemminkin kuin ongelmana on yksi syy siihen, miksi Alanoa pidetään mielenkiintoisena uuden energiateknologian kehittämisessä.

Adduktin muodostuminen

Kun Alh₃ Se ei reagoi liuottimen kanssa peruuttamattomasti, se luo adduktin sen kanssa, ts. Voit esimerkiksi muodostaa kompleksin trimetyyliamiinilla, ALH₃· 2n (CHO₃-A₃, Tetrahydrofurano, Alh₃· Thf tai ruokavalion kanssa, ALH₃· ET₂JOMPIKUMPI. Jälkimmäinen oli tunnetuin, kun alanon synteesi tai hankkiminen otettiin käyttöön vuonna 1947.

Saada

Alh: n ensimmäiset esiintymiset₃ He ovat peräisin vuosina 1942 ja 1947, kun se oli viime vuonna, kun sen synteesi esitettiin Lialhilla₄ Dietyyliväliaineessa:

3Lialh₄ + ALCL₃+ nET -ET -₂O → 4Alh₃ · nET -ET -₂O + 3LICL

Eteerinen liuos, Alh₃ · nET -ET -₂Tai hänen täytyi pettymys, tarkoituksena poistaa ET₂Tai ja hanki Alh₃ puhdas. Tämän ongelman lisäksi LICL olisi poistettava tuotteiden väliaineesta.

Siten vuodesta 1950–1977 uusi synteesi suunniteltiin saamaan parempia ALH -saantoja₃, samoin kuin puhtaimmat kiinteät aineet ja paremmat lämpö- ja morfologiset ominaisuudet. Muokkaamalla käytettyjä määriä, vaiheita ja instrumentteja, on mahdollista suosia polymorfin saamisesta toisen yläpuolella. Kuitenkin α-alh₃ Se on yleensä enemmistötuote.

Se voi palvella sinua: AliLo: Allyic Unit, Carbocation, Radical, Esimerkit

Muut synteesimenetelmät koostuvat sähkökemian hyödyntämisestä. Tätä varten käytetään alumiinianodia ja platinakatodia. Anodissa seuraava reaktio ohittaa:

3alh₄^- + Siihen³⁺ + nTHF → 4AlH₃ · nThf + 3e^-

Katodimetalliset natriumissa saadaan. Sitten Alh₃ · nTHF tapahtuu myös purkamassa THF: n poistamiseksi ja lopulta ALH: n hankkimiseksi₃.

Sovellukset

Vähentävä aine

Alh₃ Sen tarkoituksena on vähentää tiettyjä orgaanisten yhdisteiden funktionaalisia ryhmiä, kuten karboksyylihappoja, ketoneja, aldehydejä ja estereitä. Käytännössä se, mitä se tekee, on lisätä vetyjä. Esimerkiksi ster voidaan pelkistää alkoholiksi nitroryhmän läsnä ollessa:

Sterin pelkistys alumiinihydridillä. Lähde: Inkivääri / julkinen verkkotunnus.

Vetysäiliö

Alumiinihydridi edustaa vaihtoehtoa toimia vetysäiliönä ja siten pystyäkseen luovuttamaan sen vetyakkuilla toimiviin laitteisiin, jotka toimivat laitteisiin. H: sta saadut määrät₂ vastaa suurempaa tilavuutta kaksinkertaista kuin ALH₃.

ALH: n ollessa₃, ja hajottaen sen hallitsemisen, tietty toivottu määrä H: tä voidaan vapauttaa₂ milloin tahansa. Siksi sitä voidaan käyttää rakettipolttoaineena ja kaikkia niitä energiasovelluksia, joilla pyritään hyödyntämään vedyn palamista.

Viitteet

1. Shiver & Atkins. (2008). Epäorgaaninen kemia. (Neljäs painos). MC Graw Hill.
2. Wikipedia. (2020). Hydridi -alumiini. Haettu: vuonna.Wikipedia.org
3. Kansallinen bioteknologiatietojen keskus. (2020). Hydridi -alumiini. Pubchem -tietokanta., CID = 14488. Toipunut: Pubchem.NCBI.Nlm.NIH.Hallitus
4. J -. Graetz et ai. (2011). Alumiinihydridi vety- ja energian varastointimateriaalina: menneisyys, nykyisyys ja tulevaisuus. Elsevier B.V.
5. Xu Bo et ai. (2014). Opiskelijoiden hydridipolymorfien valmistus ja lämpöominaisuudet. doi.org/10.1016/j.Tyhjiö.2013.05.009