Was ist Aluminiumchlorid?
Aluminiumchlorid ist ein Chlorid des Aluminiums mit der chemischen Formel AlCl3.
Es ist ein weißer oder blassgelber Feststoff mit starker Gezeitenlöslichkeit und einer Löslichkeit in Wasser von 45,8 g/100 ml (20 °C). Aluminiumchlorid ist als wasserfreies und als Hexahydrat erhältlich. Aluminiumchlorid (wasserfrei) kann durch Reaktion von Aluminium mit Chlor oder Chlorwasserstoffgas gewonnen werden. Polyaluminiumchlorid kann auch durch Reaktion von Aluminiumhydroxid mit Salzsäure gewonnen werden.
Anwendungen von Aluminiumchlorid
Aluminiumchlorid wird vor allem in der Pharmazie und als Gerinnungsmittel in der Wasseraufbereitung verwendet. In der medizinischen Praxis wird es zur Behandlung von Hyperhidrose eingesetzt, indem es das Schwitzen reduziert, indem es eine Entzündung und Verstopfung der Schweißdrüsen verursacht.
Es wird auch in der Wasseraufbereitung als Aluminiumchlorid verwendet. Polyaluminiumchlorid hat Koagulations- und Fällungseigenschaften, so dass es Partikel und Schwebstoffe in Wasser, Abwasser und Brauchwasser absetzen kann.
Eigenschaften von Aluminiumchlorid
1. Grundlegende Eigenschaften
Das Molekulargewicht beträgt 133,34, der Schmelzpunkt liegt bei 190 °C und das spezifische Gewicht bei 2,44. Seine wässrige Lösung ist stark sauer und bildet bei der Auflösung in Wasser Aluminiumhydroxid (Al(OH)3) und Chlorwasserstoff (HCl). Wenn eine wässrige Lösung von Aluminiumchlorid erhitzt und konzentriert wird, dehydrieren drei Wassermoleküle aus dem Aluminiumchlorid-Hexahydrat zu [Al(H2O)3]Cl3. HCI wird dann desorbiert und verdampft zunächst zu Al(OH)3 und schließlich zum Oxid Aluminiumoxid (Al2O3).
2. Eigenschaften als Lewis-Säure-Katalysator
Aluminiumchlorid wird in der organischen Chemie häufig als Lewis-Säure-Katalysator eingesetzt. Beispiele hierfür sind Alkylierungs- und Acylierungsreaktionen bei den Friedel-Crafts-Reaktionen von aromatischen Verbindungen. Bei der Reaktion wird AlCl4- gebildet. Es koordiniert sich mit nicht-kovalenten Elektronenpaaren im Molekül, um Kationen Zwischenstufen zu bilden und dadurch nucleophile Substitutionsreaktionen zu erleichtern.
Bei der Alkylierung entspricht die zugesetzte Menge an Aluminiumchlorid der katalytischen Menge, während bei der Acylierung die katalytische Aktivität durch die Bildung eines Komplexes, in dem Aluminiumchlorid an den Carbonylsauerstoff des gebildeten aromatischen Acyls koordiniert ist, verringert wird, so dass eine äquivalente Menge oder mehr Aluminiumchlorid erforderlich ist.
Arten von Aluminiumchlorid
Neben wasserfreiem Aluminiumchlorid und Aluminiumchloridhexahydrat ist auch Polyaluminiumchlorid bekannt. Polyaluminiumchlorid wird durch [Al(OH)nCl6-n]m (1≤n≤5, m≤10) dargestellt und liegt in wässriger Lösung in Form von Ionen wie [Al6(OH)15]3+, [Al8(OH)20]4+ und [Al13(OH)34]5+ vor.
Bei der Wasseraufbereitung neutralisiert die hohe positive Ladung von Polyaluminiumchlorid die Trübungen im Wasser an der negativ geladenen Oberfläche elektrisch, wodurch die Trübungen aggregieren und Flocken bilden. Die weitere Agglomeration der Trübungen in den Flocken führt zur Ausfällung.
Struktur von Aluminiumchlorid
1. Struktur von wasserfreiem Aluminiumchlorid
Die Kristallstruktur von festem Aluminiumchlorid besteht aus einem Aluminiumatom, das von sechs Chloratomen umgeben ist, und einem Chloratom, das von zwei Aluminiumatomen umgeben ist. Es hat eine verzerrte oktaedrische Struktur und ist eine zweidimensionale Folienschicht. In flüssigem oder gasförmigem Zustand ist es ein dimeres Molekül Al2Cl6; es enthält eine zyklische Struktur mit zwei Al-Atomen, die durch zwei Cl-Atome verbunden sind.
2. Struktur von Aluminiumchlorid-Hexahydrat
Aluminiumchlorid-Hexahydrat wird auch als [Al(H2O)6]Cl3 sowie als AlCl3∙6H2O bezeichnet. Letzteres beschreibt besser die Struktur von Aluminiumchlorid-Hexahydrat, das ein dreiwertiges Komplexion mit sechs an das Al-Atom koordinierten Wassermolekülen enthält.
Weitere Informationen zu Aluminiumchlorid
Herstellung von Aluminiumchlorid
Ein gängiges industrielles Verfahren zur Herstellung von wasserfreiem Aluminiumchlorid besteht darin, Chlorgas in die Aluminiumschmelze einzuleiten, um sie zur Reaktion zu bringen, und dann das gebildete und sublimierende Aluminiumchloridgas in einem Kühler erstarren zu lassen.