Соли алюминия и двойные соли

9 заданий

Хлорид алюминия

Безводный \(\ce{AlCl3}\) — белое вещество, возгоняющееся при 180 °C. В кристалле — слоистая структура (алюминий в октаэдре), в расплаве и парах — димеры \(\ce{Al2Cl6}\): два тетраэдра \(\ce{AlCl4}\) с общим ребром (два мостиковых атома хлора). При 800 °C димер распадается на плоские молекулы \(\ce{AlCl3}\), как \(\ce{BCl3}\).

\(\ce{AlCl3}\) — сильная кислота Льюиса: активирует галогеналканы и хлорангидриды в реакциях Фриделя — Крафтса (\(\ce{RCl + AlCl3 -> R+ + [AlCl4]-}\)).

Кристаллогидрат \(\ce{AlCl3*6H2O}\) = \(\ce{[Al(H2O)6]Cl3}\) при нагревании не обезвоживается, а гидролизуется:

\[\ce{2[Al(H2O)6]Cl3 ->[t] Al2O3 + 6HCl ^ + 9H2O}\]

scienceХлорид алюминия

\(\ce{2Al + 3Cl2 -> Al2Cl6}\) — безводный хлорид только прямым синтезом.
\(\ce{Al2O3 + 3C + 3Cl2 ->[t] 2AlCl3 + 3CO}\) — хлорирование с углём.
\(\ce{AlCl3 + 3H2O <=> Al(OH)3 + 3HCl}\) — гидролиз во влажном воздухе: дымит.
\(\ce{C6H6 + CH3Cl ->[AlCl3] C6H5CH3 + HCl}\) — алкилирование по Фриделю — Крафтсу (1877).

Квасцы — двойные соли

Квасцы — \(\ce{M^{I}M^{III}(SO4)2*12H2O}\), где \(\ce{M^I}\) — \(\ce{K+}\), \(\ce{Na+}\), \(\ce{NH4+}\), \(\ce{Rb+}\), а \(\ce{M^{III}}\) — \(\ce{Al^3+}\), \(\ce{Cr^3+}\), \(\ce{Fe^3+}\). Все квасцы изоморфны: образуют смешанные кристаллы; красивые октаэдрические кристаллы легко вырастить дома.

Двойная соль или комплекс?

Двойная соль в растворе распадается полностью на простые ионы: \(\ce{KAl(SO4)2 -> K+ + Al^3+ + 2SO4^2-}\) — все три открываются обычными реакциями.
В комплексной соли часть ионов связана во внутренней сфере: в \(\ce{K3[AlF6]}\) свободных \(\ce{Al^3+}\) и \(\ce{F-}\) почти нет.

auto_awesomeКвасцы в быту

Алюмокалиевые квасцы — кровоостанавливающий карандаш после бритья (гидролиз даёт гидроксид, стягивающий ткани), дезодорант-«кристалл», протрава для крашения (урок 69), очистка воды. Хромокалиевые квасцы — дубление кожи.

scienceКвасцы

\(\ce{Al2(SO4)3 + K2SO4 + 24H2O -> 2KAl(SO4)2*12H2O}\) — кристаллизация из смеси растворов.
\(\ce{KAl(SO4)2 + 3NH3 + 3H2O -> Al(OH)3 v + K+ + 2SO4^2- + 3NH4+}\) — ион алюминия реагирует как свободный.
\(\ce{2KAl(SO4)2*12H2O ->[t] K2SO4 + Al2(SO4)3 + 24H2O}\) — «жжёные квасцы» (далее при сильном нагреве \(\ce{Al2(SO4)3 -> Al2O3 + 3SO3}\)).

Соли алюминия в растворе

Сульфат алюминия — главный коагулянт водоочистки: гидролиз даёт хлопья \(\ce{Al(OH)3}\), которые захватывают муть и бактерии и оседают:

\[\ce{Al2(SO4)3 + 3Ca(HCO3)2 -> 2Al(OH)3 v + 3CaSO4 + 6CO2}\]

(с гидрокарбонатами природной воды).

Совместный гидролиз (урок 70): соли алюминия с карбонатами, сульфидами, сульфитами дают \(\ce{Al(OH)3}\) и газ.

boltПоликатионы

При частичной нейтрализации растворов солей алюминия образуются полиядерные гидроксокатионы, в частности ион Кеггина \(\ce{[AlO4Al12(OH)24(H2O)12]^7+}\). Они — самые эффективные коагулянты («полиоксихлорид алюминия» в водоочистке).

scienceРеакции солей алюминия

\(\ce{Al2(SO4)3 + 3BaCl2 -> 3BaSO4 v + 2AlCl3}\).
\(\ce{2AlCl3 + 3Na2S + 6H2O -> 2Al(OH)3 v + 3H2S ^ + 6NaCl}\).
\(\ce{AlCl3 + 4NaOH -> Na[Al(OH)4] + 3NaCl}\).
\(\ce{Al^3+ + 6F- -> [AlF6]^3-}\) — фторид связывает алюминий (маскирование).

push_pinГлавное

Соли алюминия гидролизуются (\(pK_a[\ce{Al(H2O)6}]^{3+} = 5{,}0\)): растворы кислые, упаривание даёт оксид (гидроксохлорид). Безводный \(\ce{AlCl3}\) — летучий, в парах димер \(\ce{Al2Cl6}\) с мостиковым хлором; сильная кислота Льюиса (катализатор Фриделя — Крафтса). Квасцы \(\ce{M^{I}M^{III}(SO4)2*12H2O}\) — двойные соли: в растворе полностью распадаются на простые ионы (\(\ce{K+}\), \(\ce{Al^3+}\), \(\ce{SO4^2-}\) открываются обычными реакциями). В комплексной соли (\(\ce{K3[AlF6]}\)) лиганды связаны и обычными реакциями не обнаруживаются.

Закрепите теорию: 9 заданий с проверкой и подсказками, урок зачитывается от 70 %.