Бромид алюминия

Бромид алюминия (бромистый алюминий) — это неорганическое бинарное соединение. Химическая формула A l + 3 B r − 1 3 {displaystyle {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.

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 свойства

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

A l B r 3 + 4 H 2 O ⇆ [ A l ( H 2 O ) 4 ] 3 + + 3 B r − {displaystyle {mathsf {AlBr_{3}+4H_{2}Oleftrightarrows [Al(H_{2}O)_{4}]^{3+}+3Br^{-}}}} [ A l ( H 2 O ) 4 ] 3 + + H 2 O ⇆ [ A l ( H 2 O ) 3 ( O H ) ] 2 + + H 3 O + {displaystyle {mathsf {[Al(H_{2}O)_{4}]^{3+}+H_{2}Oleftrightarrows [Al(H_{2}O)_{3}(OH)]^{2+}+H_{3}O^{+}}}} При нагревании водного раствора гидролиз можно провести полностью: A l B r 3 + 3 H 2 O = A l ( O H ) 3 ↓ + 3 H B r ↑ {displaystyle {mathsf {AlBr_{3}+3H_{2}O=Al(OH)_{3}!downarrow !+3HBr!uparrow !}}}

• Вступает в реакцию со щелочами:

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

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

A l B r 3 + H 2 S = A l B r 3 ⋅ H 2 S {displaystyle {mathsf {AlBr_{3}+H_{2}S=AlBr_{3}}}cdot {mathsf {H_{2}S}}}

• При высокой температуре разлагается:

2 A l B r 3 = 2 A l + 3 B r 2 {displaystyle {mathsf {2AlBr_{3}=2Al+3Br_{2}}}} При нагревании бромида алюминия с алюминием в газовой фазе (1000 °C) образуется нестабильный монобромид алюминия: A l B r 3 + 2 A l ⇆ 3 A l B r {displaystyle {mathsf {AlBr_{3}+2Alleftrightarrows 3AlBr}}}

• С гидридом лития образует алюмогидрид:

A l B r 3 + 4 L i H = L i [ A l H 4 ] + 3 L i B r {displaystyle {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):

A l B r 3 + C 2 H 5 B r → [ C 2 H 5 ] + [ A l B r 4 ] − {displaystyle {mathsf {AlBr_{3}+C_{2}H_{5}Br}} ightarrow {mathsf {[C_{2}H_{5}]^{+}[AlBr_{4}]^{-}}}}

Получение

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

2 A l + 3 B r 2 = A l 2 B r 6 {displaystyle {mathsf {2Al+3Br_{2}=Al_{2}Br_{6}}}}

Водный раствор можно получить реакцией алюминиевой стружки с бромоводородной кислотой:

2 A l + 6 H B r = 2 A l B r 3 + 3 H 2 ↑ {displaystyle {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.

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:

C H 3 − C H 2 − C H 2 B r   → A l B r 3   C H 3 − C H B r − C H 3 {displaystyle {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:

C H C l 3 + H B r   → 90   o C ;   A l B r 3   C H B r C l 2 + H C l {displaystyle {mathsf {CHCl_{3}+HBr {xrightarrow {90 ^{o}C; AlBr_{3}}} CHBrCl_{2}+HCl}}}

Опасность для здоровья

При контакте с кожей бромид алюминия может вызывать ожоги.