Aluminium hydride (ALH3) structuur, eigenschappen, gebruik

Hij Aluminium hydride Het is een anorganische verbinding waarvan de chemische formule ALH is₃. Hoewel het van eenvoudige aard lijkt, is het eigenlijk een ietwat ingewikkelde substantie. Vanwege de kristallijne helderheid die kan optreden in zijn vaste stof, wordt het meestal genomen als een ionenhydride, gevormd door ionen naar de³⁺ en h^-.

De eigenschappen ervan tonen echter anders aan: het is een polymere vaste stof, waarvan de meest trouwe weergave van het type zou zijn (ALH₃))_N, wezen N Het aantal monomere eenheden ALH₃ die een glazen ketting of laag zou integreren. Daarom de ALH₃ Het is een van die polymeren die erin slaagt een kristallijne structuur aan te nemen.

Kristallijne structuur van aluminiumhydride. Bron: Benjah-BMM27 / Public Domain

Aluminium hydride is geen vaste stof met veel commerciële diffusie, dus de beschikbare beelden ervan zijn schaars. Het wordt vooral gebruikt voor organische synthese, waar het dient als een krachtig reductiemiddel. Het neemt ook een speciale plaats in op de technologische vooruitgang van materialen, een veelbelovend alternatief voor waterstofopslag.

Deze verbinding, ook wel Alano genoemd, blijft een nauwe relatie met de Lialh₄, wiens namen aluminium en lithiumhydride, lithiumalanaat of lithiumtetrahydroaluminatie zijn. Hoewel het polymeerkenmerken en een thermische metastabiliteit heeft, komt het voor in zeven polymorfen met verschillende kristallijne morfologieën.

[TOC]

Structuur

Coördinaties

Octaëdrische coördinatie van aluminium kationen in het ALH3 -kristal. Bron: Benjah-BMM27 / Public Domain.

Ongeacht de polymorfe of de beschouwde kristallijne fase, is de coördinatie tussen aluminium- en waterstofatomen constant. In de bovenste afbeelding, bijvoorbeeld, zoals in het eerste beeld, wordt de coördinatie octaëder voor aluminiumatomen (bruine bol) weergegeven in het eerste beeld.

Kan u van dienst zijn: stoichiometrische wetten

Elk atoom is omgeven door zes uur, waardoor zes AL-H-links worden gelegd. De manier waarop octaëder in de ruimte is georiënteerd, zal het structurele verschil maken tussen de ene polymorf en de andere.

Aan de andere kant wordt elk H-atoom gecoördineerd met twee atomen AL, waardoor een AL-H-AL-binding wordt vastgesteld, die kan worden gerechtvaardigd door een 3C2E-type link (3 centra-2 elektronen). Deze link is verantwoordelijk voor het toetreden tot verschillende octaedros alh₆ Overal in het Alano Crystal.

Geïsoleerd molecuul

De ALH₃ Het wordt vanwege ALH -netwerken als polymere beschouwd₆ die het glas integreren. Om een ​​individueel alano -molecuul te isoleren, is het noodzakelijk om lage drukken in een inerte atmosfeer van edelgas toe te passen. Op deze manier breekt en brengt het polymeer ALH -moleculen uit en brengt₃ van trigonale platte geometrie (analoog aan BH₃)).

Aan de andere kant is het mogelijk om twee alh te verminderen₃ om een₂H₆, Net als bij de Diborano, B₂H₆. Om dit echter te bereiken, is het gebruik van vaste waterstof vereist, dus het heeft mogelijk niet veel industriële of commerciële langetermijnwaarde.

Polymorfen

De Alano of Alh₃ Het is in staat om maximaal zeven polymorfen te vormen: α, α ', β, γ, δ, ε en ζ, waarvan α het meest stabiel is voor temperatuurveranderingen. De α-Alh₃ Het onderscheidt zich door een kubieke morfologie en een zeshoekige kristallijne structuur te hebben. Het is meestal het product waarin de andere polymorfen worden getransformeerd wanneer ze thermische destabilisatie ondergaan.

De morfologie van γ-ALH₃, Aan de andere kant valt het op omdat het van het type naalden is. Dat is de reden waarom de ALH₃ vaste stof kan een mengsel van meer dan twee polymorfen bevatten en gevarieerde kristallen naar de microscoop presenteren.

Eigenschappen

Fysiek uiterlijk

Aluminiumhydride is een kleurloze of witachtige vaste, kristallijn uiterlijk met een neiging om naaldvormen te tonen.

Kan u dienen: Sulfonzuur: structuur, nomenclatuur, eigenschappen, gebruik

Molaire massa

29.99 g/mol o 30 g/mol

Smeltpunt

150 ºC. Maar het begint te breken van 105 ° C.

Oplosbaarheid in water

Hoog, reageer dan met haar.

Oplosbaarheid

Onoplosbaar in diethyléter en apolaire oplosmiddelen zoals benzeen en pentan. Reageert met alcoholen en andere polaire oplosmiddelen.

Ontleding

De ALH₃ Het is vatbaar voor het ontbinden van verschillende snelheden, afhankelijk van de externe omstandigheden, van de morfologie en thermische stabiliteit van hun kristallen, of het gebruik van katalysatoren. Wanneer het doet, geeft het waterstof vrij en transformeert het in metaalaluminium:

2alh₃ → 2AL + 3H₂

In feite is deze ontleding in plaats van een probleem te zijn, een van de redenen waarom de Alano als interessant wordt beschouwd bij de ontwikkeling van nieuwe energietechnologieën.

Adductvorming

Wanneer de ALH₃ Het reageert niet met het oplosmiddel onomkeerbaar, het stelt een adduct ermee vast, dat wil zeggen een soort complex. U kunt bijvoorbeeld een complex vormen met trimethylamine, ALH₃· 2n (Cho₃))₃, Met de tetrahydrofurano, alh₃· THF, of met diëtileter, ALH₃· ET₂OF. De laatste was de bekendste toen de synthese of het verkrijgen van de Alano werd geïntroduceerd in 1947.

Het verkrijgen van

De eerste optredens van de ALH₃ Ze dateren uit 1942 en 1947, omdat ze dit vorig jaar zijn toen de synthese werd gepresenteerd met behulp van Lialh₄ In een diethylmedium:

3Lialh₄ + Alcl₃+ NET₂O → 4alh₃ · NET₂O + 3licl

De etherische oplossing, ALH₃ · NET₂Of hij moest zich onderwerpen om teleur te stellen, met als doel de ET te elimineren₂Of en haal de ALH₃ zuiver. Naast dit probleem moet de licl worden geëlimineerd uit het medium van de producten.

Van 1950 tot 1977 werd dus nieuwe synthese ontworpen om betere ALH -opbrengsten te verkrijgen₃, evenals puurste vaste stoffen en betere thermische en morfologische eigenschappen. Het wijzigen van de gebruikte hoeveelheden, stappen en instrumenten, het is mogelijk om de voorkeur te geven aan het verkrijgen van een polymorf boven de andere. Α-Alh echter₃ Het is meestal het meerderheidsproduct.

Het kan u van dienst zijn: Alilo: Allyic Unit, carbocatie, radicaal, voorbeelden

Andere synthesemethoden bestaan ​​uit het gebruik van elektrochemie. Om dit te doen, worden een aluminiumanode en een platinakathode gebruikt. In de anode gaat de volgende reactie voorbij:

3alh₄^- + Naar de³⁺ + NThf → 4alh₃ · NTHF + 3E^-

Terwijl in de kathode metallisch natrium wordt verkregen. Dan de ALH₃ · NTHF ondergaat ook desillow om THF te elimineren en uiteindelijk de ALH te verkrijgen₃.

Toepassingen

Reduceren

De ALH₃ Het dient om bepaalde functionele groepen organische verbindingen zoals carbonzuren, ketonen, aldehyden en esters te verminderen. Praktisch, wat het doet, is hydrogenen toevoegen. Een STER kan bijvoorbeeld worden gereduceerd tot een alcohol in aanwezigheid van een nitro -groep:

Vermindering van een ster met aluminium hydride. Bron: Ginger / Public Domain.

Waterstofreservoir

Aluminiumhydride vertegenwoordigt een alternatief om te dienen als een waterstofreservoir, en dus om het portaal te kunnen afgeven in apparaten die werken met waterstofbatterijen. De volumes verkregen uit h₂ komen overeen met een groter volume van dubbel dan ALH₃.

Met de ALH₃, en het ontbinden van gecontroleerd, kan een bepaalde wenselijke hoeveelheid h worden vrijgegeven₂ wanneer dan ook. Daarom kan het worden gebruikt als raketbrandstof en al die energietoepassingen die willen profiteren van waterstofverbranding.

Referenties

1. Shiver & Atkins. (2008). Anorganische scheikunde. (vierde druk). MC Graw Hill.
2. Wikipedia. (2020). Hydride -aluminium. Opgehaald uit: in.Wikipedia.borg
3. Nationaal centrum voor biotechnologie -informatie. (2020). Hydride -aluminium. PubChem -database., CID = 14488. Hersteld van: pubchem.NCBI.NLM.NIH.Gov
4. J. Graetz et al. (2011). Aluminium hydride als waterstof- en energieopslagmateriaal: verleden, heden en toekomst. Elsevier B.V.
5. Xu Bo et al. (2014). Bereiding en thermische eigenschappen van studentenhydride polymorfen. doen.org/10.1016/j.Vacuüm.2013.05.009