Русская Википедия:Трифторид алюминия

Содержание

Текст

Текст

Текст

Текст

Текст

Текст

Текст

Текст

Текст

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

Физические свойства

Фторид алюминия представляет собой бесцветное или белое кристаллическое вещество. При сильном нагревании возгорается 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 D_3h.

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

Получение

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

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

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

<math>\mathsf{Al_2O_3+6HF \xrightarrow{450-600^oC} 2AlF_3+3H_2O}</math>

По реакции:

<math>\mathsf{2Al(OH)_3 + H_2SiF_6 \xrightarrow{H_2O} 2AlF_3\cdot 3H_2O + SiO_2\cdot nH_2O}</math>

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:

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

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

<math>\mathsf{2Al+3F_2 \xrightarrow{600^oC} 2AlF_3}</math>

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

<math>\mathsf{AlF_3\cdot H_2O \xrightarrow{175^oC} AlF_3+H_2O}</math>

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

<math>\mathsf{(NH_4)_3AlF_6 \longrightarrow AlF_3+3NH_4F}</math>

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

<math>\mathsf{H_2SiF_6 + Al_2O_3 \longrightarrow 2AlF_3 + SiO_2 + H_2O}</math>

Кроме того, он изготавливается путём термического разложения аммония гексафторалюмината.

Химические свойства

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

<math>\mathsf{AlF_3 \cdot H_2O \xrightarrow{150-200^oC} AlF_3 + H_2O}</math>

При нагревании гидролизуется парами воды:

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

Медленно взаимодействует с концентрированной серной кислотой H₂SO₄:

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

Разлагается растворами и расплавами щелочей.

<math>\mathsf{AlF_3 + 3(NH_3\cdot H_2O) \xrightarrow{} Al(OH)_3 + 3NH_4F}</math>

<math>\mathsf{4AlF_3 + 4NaOH \xrightarrow{} Na[Al(OH)_4] + 3Na[AlF_4]}</math>

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

<math>\mathsf{AlF_3 + 3NaF \xrightarrow{} Na_3[AlF_6]}</math>

Применение

• 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.

Токсичность

Фторид алюминия ядовит, при контакте с кожей вызывает ожоги. Обладает нейротоксичностью. Смертельная доза (ЛД50) для крыс орально составляет 100 мг/кг.