Трифторид алюминия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Трифторид алюминия
Трифторид алюминия
Трифторид алюминия
Трифторид алюминия
Общие
Традиционные названия трифторид алюминия, фторид алюминия, алюминия трифторид
Хим. формула AlF3
Физические свойства
Состояние белое твердое кристаллическое вещество без запаха
Молярная масса (ангидрид) 83.9767

(моногидрат) 101.022


(тригидрат) 138.023 г/моль

Плотность 2,88 г/см³
Термические свойства
Т. плав. 1291 °C
Мол. теплоёмк. 75,10 Дж/(моль·К)
Энтальпия образования −1510 кДж/моль
Удельная теплота испарения (возгонка) 272 Дж/кг
Химические свойства
Растворимость в воде (при 0 °C) 0.56

(при 20 °C) 0.67


(при 100 °C) 1.72 г/100 мл

Структура
Кристаллическая структура ромбоэдрическая
Классификация
Рег. номер CAS 7784-18-1 (ангидрид),

[http://www.chemnet.com/cas/supplier.cgi?exact=dict&terms=32287-65-3 (моногидрат)


15098-87-0 32287-65-3 (моногидрат)


15098-87-0] (тригидрат)

PubChem 2124
Рег. номер EINECS 232-051-1 (ангидрид)
SMILES
RTECS BD0725000
ChemSpider 2039
Безопасность
Токсичность
NFPA 704.svg
Приводятся данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иначе.

Фторид алюминия — неорганическое бинарное соединение алюминия и фтора. Химическая формула AlF3.

Физические свойства[править | править вики-текст]

Фторид алюминия представляет собой бесцветное или белое кристаллическое вещество. При сильном нагревании возгоняется без разложения. При обычных условиях устойчива α-модификация с тригональной решеткой (а = 0,5039 нм, α = 58,50°, z = 2, пространственная группа R32), плотность 2,882 г/см³. При нагревании до ~700 °C переходит в γ-модификацию с тетрагональной решеткой (а = 0,354 нм, с = 0,600 нм).

Длина связи Al—F составляет 0,163 нм. В газовой фазе, при температуре около 1000 °C, трифторид алюминия существует в виде молекул тригональной симметрии D3h.

Фторид алюминия плохо растворим в воде (0,41 % по массе при 25 °C), лучше — в растворах HF, не растворим в органических растворителях.

Получение[править | править вики-текст]

Взаимодействием Аl2О3 или Аl(ОН)3 с раствором HF с последующим выделением, сушкой и прокаливанием при 500-600 °C образовавшегося кристаллогидрата AlF3·3H2O:

~\mathsf{Al(OH)_3+HF \rightarrow AlF_3\cdot 3H_2O \xrightarrow{500^oC} AlF_3 + 3H_2O}

Действием на Аl2О3 газообразного HF при 450-600 °C:

~\mathsf{Al_2O_3+HF \xrightarrow{450-600^oC} 2AlF_3+3H_2O}

По реакции:

~\mathsf{2Al(OH)_3 + H_2SiF_6 \xrightarrow{H_2O} 2AlF_3\cdot 3H_2O + SiO_2\cdot nH_2O}

с последующем выделением, сушкой и прокаливанием гидрата.

При температуре в 700 °C гексафторсиликат натрия с алюминием дают на выходе чистый кремний, гексафторалюминат натрия и трифторид алюминия:

~\mathsf{3Na_2[SiF_6]+4Al \xrightarrow{700^oC} \ 3Si+2Na_3[AlF_6]+2AlF_3}

Самым легким путем получения трифторида алюминия является прямой контакт фтора с алюминием при температуре 600 °C:

~\mathsf{2Al+3F_2 \xrightarrow{600^oC} 2AlF_3}

Нагрев до температуры примерно 175 °C моногидрат трифторида алюминия получим воду и трифторид алюминия:

~\mathsf{AlF_3\cdot H_2O \xrightarrow{175^oC} AlF_3+H_2O}

Для получения чистого безводного трифторида алюминия нужно гексафторалюминат аммония нагреть и получится трифторид алюминия с фторидом аммония:

\mathsf{(NH_4)_3AlF_6 \longrightarrow AlF_3+3NH_4F}

В основном трифторид алюминия получают при обработке оксида алюминия гексафторсиликоновой кислотой, где на выходе получается оксид кремния(IV), трифторид алюминия и вода:

\mathsf{H_2SiF_6 + Al_2O_3 \longrightarrow 2AlF_3 + SiO_2 + H_2O}

Кроме того, он изготавливается путем термического разложения аммония гексафторалюмината.

Химические свойства[править | править вики-текст]

Образует кристаллогидраты с 1, 3 и 9 молекулами воды, которые легко разрушаются при нагревании:

\mathsf{AlF_3 \cdot H_2O \xrightarrow{150-200^oC} AlF_3 + H_2O}

При нагревании гидролизуется парами воды:

\mathsf{AlF_3 + 3H_2O \xrightarrow{400^oC} Al(OH)_3 + 3HF}

Медленно взаимодействует с концентрированной серной кислотой H2SO4:

\mathsf{2AlF_3 + 3H_2SO_4 \xrightarrow{} Al_2(SO_4)_3 + 6HF}

Разлагается растворами и расплавами щелочей.

\mathsf{AlF_3 + 3(NH_3\cdot H_2O) \xrightarrow{} Al(OH)_3 + 3NH_4F}
\mathsf{4AlF_3 + 4NaOH \xrightarrow{} Na[Al(OH)_4] + 3Na[AlF_4]}

С фторидами щелочных металлов AlF3 образует фтороалюминаты, например, гексафтороалюминат натрия Na3[AlF6]:

\mathsf{AlF_3 + 3NaF \xrightarrow{} Na_3[AlF_6]}

Применение[править | править вики-текст]

  • Трифторид алюминия используется как компонент электролита (примерно 5-15 %) при электролитическом производстве алюминия. Совместно с другими применяемыми добавками в электролит (фторид кальция, фторид магния, фторид лития), он уменьшает температуру плавления электролита до 930-950 °C и повышает эффективность процесса электролиза (увеличивается выход по току, уменьшается удельный расход электроэнергии).
  • Входит в состав флюсов, эмалей, стекол, глазурей, керамики, покрытий сварочных электродов; является катализатором в органическом синтезе.
  • Как антисептик для предотвращения брожения;
  • В производстве киноплёнки.