Гідрид алюмінію

Шаблон:Речовина Гідри́д алюмі́нію — полімерна неорганічна сполука складу (AlH₃)_n, за звичайних умов являє собою білу або прозору тверду речовину. Сполука використовується як складова частина ракетного палива, ефективного відновника в лабораторному синтезі, зокрема для добування інших гідридів.

Структура

Гідрид алюмінію є полімером, він може існувати в вигляді сімох можливих модифікацій: α-(AlH₃)_n, α¹-(AlH₃)_n, β-(AlH₃)_n, δ-(AlH₃)_n, ε-(AlH₃)_n, γ-(AlH₃)_n та ζ-(AlH₃)_n. Найбільш стабільною є альфа-модифікація, в яку після нагрівання переходять модифікації бета та гамма.

Отримання

Вперше AlH₃ було отримано за реакцією між галогенідами алюмінію та алюмогідридами в ефірному розчині:

$\mathrm{A}\mathrm{l}\mathrm{B}{\mathrm{r}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}\mathrm{3}\mathrm{L}\mathrm{i}\mathrm{A}\mathrm{l}{\mathrm{H}}_{\mathrm{4}}\mathrm{\to }\mathrm{3}\mathrm{L}\mathrm{i}\mathrm{B}\mathrm{r}\mathrm{+}\mathrm{4}\mathrm{A}\mathrm{l}{\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}$

Безпосереднє виділення полімеру з ефіру неможливе через утворення важкорозчинного комплексу (AlH₃)_n [O(C₂H₅)₂]_m.

$\mathrm{2}\mathrm{L}\mathrm{i}\mathrm{A}\mathrm{l}{\mathrm{H}}_{\mathrm{4}}\mathrm{+}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{S}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}\mathrm{\to }\mathrm{2}\mathrm{A}\mathrm{l}{\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}\mathrm{L}{\mathrm{i}}_{\mathrm{2}}\mathrm{S}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}\mathrm{+}\mathrm{2}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}$

$\mathrm{2}\mathrm{L}\mathrm{i}\mathrm{A}\mathrm{l}{\mathrm{H}}_{\mathrm{4}}\mathrm{+}\mathrm{Z}\mathrm{n}\mathrm{C}{\mathrm{l}}_{\mathrm{2}}\mathrm{\to }\mathrm{2}\mathrm{A}\mathrm{l}{\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}\mathrm{2}\mathrm{L}\mathrm{i}\mathrm{C}\mathrm{l}\mathrm{+}\mathrm{Z}\mathrm{n}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}$

$\mathrm{L}\mathrm{i}\mathrm{A}\mathrm{l}{\mathrm{H}}_{\mathrm{4}}\mathrm{+}\mathrm{R}\mathrm{-}\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{-}\mathrm{C}\mathrm{l}\mathrm{\to }\mathrm{A}\mathrm{l}{\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}\mathrm{L}\mathrm{i}\mathrm{C}\mathrm{l}\mathrm{+}\mathrm{R}\mathrm{-}\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}$

Синтез гідриду алюмінію з галогенідів не виключає можливість наявності домішок у продукті. Для отримання високочистого AlH₃ застосовують метод електролізу розчину алюмогідриду натрію у тетрагідрофурані (THF). Як анод і катод використовують алюміній та амальгамоване залізо відповідно. Алюмінієвий анод може бути нерозчинним (реакція 1) і розчинним (реакція 2); іони натрію, утворюючи амальгаму, виключають перебіг побічних реакцій:

$\mathrm{2}\mathrm{A}\mathrm{l}{H}_{\mathrm{4}}^{\mathrm{-}}\mathrm{-}\mathrm{2}{\mathrm{e}}^{\mathrm{-}}\mathrm{\to }\mathrm{2}\mathrm{A}\mathrm{l}{\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}\mathrm{\cdot }\mathrm{n}\mathrm{T}\mathrm{H}\mathrm{F}\mathrm{+}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}$

$\mathrm{3}\mathrm{A}\mathrm{l}{H}_{\mathrm{4}}^{\mathrm{-}}\mathrm{+}\mathrm{A}\mathrm{l}\mathrm{-}\mathrm{3}{\mathrm{e}}^{\mathrm{-}}\mathrm{\to }\mathrm{4}\mathrm{A}\mathrm{l}\mathrm{H}\mathrm{3}\mathrm{\cdot }\mathrm{n}\mathrm{T}\mathrm{H}\mathrm{F}$

Хімічні властивості

Гідрид алюмінію є малостійкою сполукою, розкладається при 105 °C з виділенням водню:

$\mathrm{2}\mathrm{A}\mathrm{l}{\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}\stackrel{105^{o}C}{\to }\mathrm{2}\mathrm{A}\mathrm{l}\mathrm{+}\mathrm{3}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}$

Він активно взаємодіє з водою:

$\mathrm{A}\mathrm{l}{\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}\mathrm{3}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}\mathrm{\to }\mathrm{A}\mathrm{l}\mathrm{(}\mathrm{O}\mathrm{H}{\mathrm{)}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}\mathrm{3}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}$

Широкого застосування AlH₃ набув завдяки своїм сильним відновним властивостям, його використовують переважно в ході органічних синтезів: для відновлення карбонільних, карбоксильних груп тощо.

Алюміній гідрид бере участь в реакціях утворення інших гідридів:

$\mathrm{A}\mathrm{l}{\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}\mathrm{L}\mathrm{i}\mathrm{H}\mathrm{\to }\mathrm{L}\mathrm{i}\mathrm{A}\mathrm{l}{\mathrm{H}}_{\mathrm{4}}$

Застосування

Гідрид алюмінію використовується у лабораторіях як сильний відновник. Він є складовою частиною ракетного палива й деяких видів вибухівки. Можливим є використання гідриду для акумулювання водню, однак через низьку стійкість сполуки розробки щодо цього не ведуться.

Див. також

• Алюмогідрид літію

Джерела

• Шаблон:Книга Шаблон:Ref-en
• Шаблон:Книга Шаблон:Ref-ru