Бромид алюминия

Броми́д алюми́ния (бромистый алюминий) — это неорганическое бинарное соединение. Химическая формула ^{$\stackrel{\mathsf{+}\mathsf{3}}{\mathsf{A}\mathsf{l}}{\stackrel{\mathsf{-<!--\; -\; -->}\mathsf{1}}{\mathsf{B}\mathsf{r}}}_{\mathsf{3}}$${\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.

Бромид алюминия
Общие
Систематическое наименование	Бромид алюминия
Хим. формула	AlBr3, Al2Br6
Рац. формула	AlBr3
Физические свойства
Состояние	твёрдое
Молярная масса	266,69 г/моль
Плотность	3,205
Термические свойства
Температура
• плавления	97,5
• кипения	255 °C
Энтальпия
• образования	− 514; − 422 (AlBr3, газ); − 971(Al2Br6, газ) кДж/моль
Структура
Кристаллическая структура	моноклинная
Классификация
Рег. номер CAS	7727-15-3
PubChem	24409
Рег. номер EINECS	231-779-7
SMILES	[Al](Br)(Br)Br
InChI	InChI=1S/Al.3BrH/h;3*1H/q+3;;;/p-3 PQLAYKMGZDUDLQ-UHFFFAOYSA-K
RTECS	BD0350000
Номер ООН	1725
ChemSpider	22818
Безопасность
Пиктограммы ECB
NFPA 704	1 3 1 COR
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.
Медиафайлы на Викискладе

Физические свойстваПравить

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.

Координационное число алюминия в молекуле бромида равно 4.

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

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

Химические свойстваПравить

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

$\mathsf{A}\mathsf{l}\mathsf{B}{\mathsf{r}}_{\mathsf{3}}\mathsf{+}\mathsf{4}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{O}\leftrightarrows <!--\; \leftrightarrows \; -->\mathsf{[}\mathsf{A}\mathsf{l}\mathsf{(}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{O}{\mathsf{)}}_{\mathsf{4}}{\mathsf{]}}^{\mathsf{3}\mathsf{+}}\mathsf{+}\mathsf{3}\mathsf{B}{\mathsf{r}}^{\mathsf{-<!--\; -\; -->}}$${\mathsf {AlBr_{3}+4H_{2}O\leftrightarrows [Al(H_{2}O)_{4}]^{3+}+3Br^{-}}}$ 

$\mathsf{[}\mathsf{A}\mathsf{l}\mathsf{(}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{O}{\mathsf{)}}_{\mathsf{4}}{\mathsf{]}}^{\mathsf{3}\mathsf{+}}\mathsf{+}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{O}\leftrightarrows <!--\; \leftrightarrows \; -->\mathsf{[}\mathsf{A}\mathsf{l}\mathsf{(}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{O}{\mathsf{)}}_{\mathsf{3}}\mathsf{(}\mathsf{O}\mathsf{H}\mathsf{)}{\mathsf{]}}^{\mathsf{2}\mathsf{+}}\mathsf{+}{\mathsf{H}}_{\mathsf{3}}{\mathsf{O}}^{\mathsf{+}}$${\mathsf {[Al(H_{2}O)_{4}]^{{3+}}+H_{2}O\leftrightarrows [Al(H_{2}O)_{3}(OH)]^{{2+}}+H_{3}O^{+}}}$ 

При нагревании водного раствора гидролиз можно провести полностью:

$\mathsf{A}\mathsf{l}\mathsf{B}{\mathsf{r}}_{\mathsf{3}}\mathsf{+}\mathsf{3}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{O}\mathsf{=}\mathsf{A}\mathsf{l}\mathsf{(}\mathsf{O}\mathsf{H}{\mathsf{)}}_{\mathsf{3}}\downarrow <!--\; \downarrow \; -->\mathsf{+}\mathsf{3}\mathsf{H}\mathsf{B}\mathsf{r}\uparrow <!--\; \uparrow \; -->$${\mathsf {AlBr_{3}+3H_{2}O=Al(OH)_{3}\!\downarrow \!+3HBr\!\uparrow \!}}$ 

• Вступает в реакцию со щелочами:

$\mathsf{A}\mathsf{l}\mathsf{B}{\mathsf{r}}_{\mathsf{3}}\mathsf{+}\mathsf{3}\mathsf{N}\mathsf{a}\mathsf{O}\mathsf{H}\mathsf{=}\mathsf{A}\mathsf{l}\mathsf{(}\mathsf{O}\mathsf{H}{\mathsf{)}}_{\mathsf{3}}\downarrow <!--\; \downarrow \; -->\mathsf{+}\mathsf{3}\mathsf{N}\mathsf{a}\mathsf{B}\mathsf{r}$${\mathsf {AlBr_{3}+3NaOH=Al(OH)_{3}\!\downarrow \!+3NaBr}}$ 

$\mathsf{A}\mathsf{l}\mathsf{B}{\mathsf{r}}_{\mathsf{3}}\mathsf{+}\mathsf{4}\mathsf{N}\mathsf{a}\mathsf{O}\mathsf{H}\mathsf{=}\mathsf{N}\mathsf{a}\mathsf{[}\mathsf{A}\mathsf{l}\mathsf{(}\mathsf{O}\mathsf{H}{\mathsf{)}}_{\mathsf{4}}\mathsf{]}\mathsf{+}\mathsf{3}\mathsf{N}\mathsf{a}\mathsf{B}\mathsf{r}$${\mathsf {AlBr_{3}+4NaOH=Na[Al(OH)_{4}]+3NaBr}}$ 

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

$\mathsf{A}\mathsf{l}\mathsf{B}{\mathsf{r}}_{\mathsf{3}}\mathsf{+}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{S}\mathsf{=}\mathsf{A}\mathsf{l}\mathsf{B}{\mathsf{r}}_{\mathsf{3}}\cdot <!--\; \cdot \; -->{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{S}$${\mathsf {AlBr_{3}+H_{2}S=AlBr_{3}}}\cdot {\mathsf {H_{2}S}}$ 

• При высокой температуре разлагается:

$\mathsf{2}\mathsf{A}\mathsf{l}\mathsf{B}{\mathsf{r}}_{\mathsf{3}}\mathsf{=}\mathsf{2}\mathsf{A}\mathsf{l}\mathsf{+}\mathsf{3}\mathsf{B}{\mathsf{r}}_{\mathsf{2}}$${\mathsf {2AlBr_{3}=2Al+3Br_{2}}}$ 

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

$\mathsf{A}\mathsf{l}\mathsf{B}{\mathsf{r}}_{\mathsf{3}}\mathsf{+}\mathsf{2}\mathsf{A}\mathsf{l}\leftrightarrows <!--\; \leftrightarrows \; -->\mathsf{3}\mathsf{A}\mathsf{l}\mathsf{B}\mathsf{r}$${\mathsf {AlBr_{3}+2Al\leftrightarrows 3AlBr}}$ 

• С гидридом лития образует алюмогидрид:

$\mathsf{A}\mathsf{l}\mathsf{B}{\mathsf{r}}_{\mathsf{3}}\mathsf{+}\mathsf{4}\mathsf{L}\mathsf{i}\mathsf{H}\mathsf{=}\mathsf{L}\mathsf{i}\mathsf{[}\mathsf{A}\mathsf{l}{\mathsf{H}}_{\mathsf{4}}\mathsf{]}\mathsf{+}\mathsf{3}\mathsf{L}\mathsf{i}\mathsf{B}\mathsf{r}$${\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):

$\mathsf{A}\mathsf{l}\mathsf{B}{\mathsf{r}}_{\mathsf{3}}\mathsf{+}{\mathsf{C}}_{\mathsf{2}}{\mathsf{H}}_{\mathsf{5}}\mathsf{B}\mathsf{r}\to <!--\; \to \; -->\mathsf{[}{\mathsf{C}}_{\mathsf{2}}{\mathsf{H}}_{\mathsf{5}}{\mathsf{]}}^{\mathsf{+}}\mathsf{[}\mathsf{A}\mathsf{l}\mathsf{B}{\mathsf{r}}_{\mathsf{4}}{\mathsf{]}}^{\mathsf{-<!--\; -\; -->}}$${\mathsf {AlBr_{3}+C_{2}H_{5}Br}}\rightarrow {\mathsf {[C_{2}H_{5}]^{+}[AlBr_{4}]^{-}}}$ 

ПолучениеПравить

Безводный бромид алюминия получают взаимодействием простых веществ (Al и Br₂):

$\mathsf{2}\mathsf{A}\mathsf{l}\mathsf{+}\mathsf{3}\mathsf{B}{\mathsf{r}}_{\mathsf{2}}\mathsf{=}\mathsf{A}{\mathsf{l}}_{\mathsf{2}}\mathsf{B}{\mathsf{r}}_{\mathsf{6}}$${\mathsf {2Al+3Br_{2}=Al_{2}Br_{6}}}$ 

Водный раствор можно получить реакцией алюминиевой стружки с бромоводородной кислотой:

$\mathsf{2}\mathsf{A}\mathsf{l}\mathsf{+}\mathsf{6}\mathsf{H}\mathsf{B}\mathsf{r}\mathsf{=}\mathsf{2}\mathsf{A}\mathsf{l}\mathsf{B}{\mathsf{r}}_{\mathsf{3}}\mathsf{+}\mathsf{3}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\uparrow <!--\; \uparrow \; -->$${\mathsf {2Al+6HBr=2AlBr_{3}+3H_{2}\!\uparrow }}$ 

ПрименениеПравить

Коммерческое применение бромида алюминия в настоящий момент относительно небольшое.

Бромид алюминия входит как основной компонент в состав ксилольных электролитов для электроосаждения алюминиевых покрытий.

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:

$\mathsf{C}{\mathsf{H}}_{\mathsf{3}}\mathsf{-<!--\; -\; -->}\mathsf{C}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{-<!--\; -\; -->}\mathsf{C}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{B}\mathsf{r}\stackrel{\mathsf{A}\mathsf{l}\mathsf{B}{\mathsf{r}}_{\mathsf{3}}}{\to }\mathsf{C}{\mathsf{H}}_{\mathsf{3}}\mathsf{-<!--\; -\; -->}\mathsf{C}\mathsf{H}\mathsf{B}\mathsf{r}\mathsf{-<!--\; -\; -->}\mathsf{C}{\mathsf{H}}_{\mathsf{3}}$${\mathsf {CH_{3}\!\!-\!\!CH_{2}\!\!-\!\!CH_{2}Br\ {\xrightarrow {AlBr_{3}}}\ CH_{3}\!\!-\!\!CHBr\!\!-\!\!CH_{3}}}$ 

Также бромид алюминия может выступать в качестве бромирующего агента, например в реакции с хлороформом:

$\mathsf{C}\mathsf{H}\mathsf{C}{\mathsf{l}}_{\mathsf{3}}\mathsf{+}\mathsf{H}\mathsf{B}\mathsf{r}\stackrel{\mathsf{90}{}^{\mathsf{o}}\mathsf{C}\mathsf{;}\mathsf{A}\mathsf{l}\mathsf{B}{\mathsf{r}}_{\mathsf{3}}}{\to }\mathsf{C}\mathsf{H}\mathsf{B}\mathsf{r}\mathsf{C}{\mathsf{l}}_{\mathsf{2}}\mathsf{+}\mathsf{H}\mathsf{C}\mathsf{l}$${\mathsf {CHCl_{3}+HBr\ {\xrightarrow {90\ ^{o}C;\ AlBr_{3}}}\ CHBrCl_{2}+HCl}}$ 

Опасность для здоровьяПравить

При контакте с кожей бромид алюминия может вызывать ожоги.

ЛитератураПравить

• Ахметов Н. С. Общая и неорганическая химия. — М.: Высшая школа, 2001. — ISBN 5-06-003363-5.
• Лидин Р. А.. Справочник по общей и неорганической химии. — М.: КолосС, 2008. — ISBN 978-5-9532-0465-1.
• Некрасов Б. В. Основы общей химии. — М.: Лань, 2004. — ISBN 5-8114-0501-4.
• Спицын В. И., Мартыненко Л. И. Неорганическая химия. — М.: МГУ, 1991, 1994.
• Турова Н. Я. Неорганическая химия в таблицах. Учебное пособие. — М.: ЧеРо, 2002. — ISBN 5-88711-168-2.
• Downs A.J. Chemistry of aluminium, gallium, indium, and thallium. — First edition. — London: Chapman & Hall, 1993. — 526 p. — ISBN 0-7514-0103-X.