Aluminum Chloride (AlCl3) | Tính chất, Cấu tạo và Ứng dụng

Aluminum Chloride (AlCl3) | Tính chất, Cấu tạo và Ứng dụng

Đôi nét về Aluminum Chloride (AlCl3) | Tính chất, Cấu tạo và Ứng dụng

Nhôm clorua (AlCl₃) là một hợp chất hóa học dạng muối. Thường tồn tại dưới dạng chất rắn màu trắng hoặc vàng nhạt, dễ hút ẩm. AlCl₃ có tính axit mạnh và thường được sử dụng làm chất xúc tác trong các phản ứng hữu cơ. Đặc biệt là phản ứng Friedel-Crafts. Nó dễ tan trong nước, tạo ra dung dịch có tính axit cao. AlCl₃ cũng có thể phản ứng mạnh với nước, giải phóng khí HCl. Trong công nghiệp, nó được ứng dụng trong sản xuất nhôm, chất nhuộm, nước hoa và dược phẩm. Cần bảo quản ở nơi khô ráo, tránh tiếp xúc với không khí ẩm.

1. Giới thiệu về Aluminum Chloride (AlCl3)

Nhôm clorua (AlCl₃) là một hợp chất hóa học vô cơ có công thức phân tử là AlCl₃. Ở điều kiện thường, AlCl₃ tồn tại dưới dạng rắn kết tinh màu trắng hoặc vàng nhạt (do lẫn tạp chất sắt). Có tính hút ẩm mạnh và dễ chảy rữa trong không khí ẩm. Hợp chất này tan tốt trong nước, tạo thành dung dịch axit mạnh. Và có thể phản ứng mãnh liệt với nước, giải phóng khí hydro clorua (HCl).

AlCl₃ có cấu trúc phân tử thay đổi theo trạng thái: ở thể rắn, nó có cấu trúc ion; còn ở thể khí hoặc khi nóng chảy, nó tồn tại ở dạng phân tử Al₂Cl₆, thể hiện tính chất cộng hóa trị rõ rệt.

Trong hóa học hữu cơ, nhôm clorua được sử dụng rộng rãi làm chất xúc tác trong nhiều phản ứng. Đặc biệt là phản ứng Friedel-Crafts để alkyl hóa và acyl hóa các hợp chất thơm. Ngoài ra, AlCl₃ còn được dùng trong sản xuất thuốc nhuộm, chất làm se, nước hoa, chất khử mùi và một số quá trình xử lý dầu mỏ.

Trong công nghiệp luyện kim, AlCl₃ được sử dụng trong quá trình điều chế nhôm kim loại. Cũng như làm chất trung gian trong tổng hợp nhiều hợp chất hóa học khác.

Do có tính phản ứng mạnh với nước và không khí ẩm. AlCl₃ cần được bảo quản cẩn thận trong điều kiện khô ráo, kín khí. Và tránh tiếp xúc với da, mắt hay hít phải hơi của nó vì có thể gây kích ứng mạnh.

2. Tính chất vật lý và hóa học của Aluminum Chloride (AlCl3)

🔬 Tính chất vật lý của AlCl₃

1. Trạng thái:

   • Ở điều kiện thường, AlCl₃ là chất rắn màu trắng hoặc vàng nhạt (do tạp chất).

2. Cấu trúc tinh thể:

   • Ở dạng rắn, AlCl₃ tồn tại dưới dạng polyme với liên kết cộng hóa trị phân cực.

   • Ở nhiệt độ cao hoặc trong pha hơi, AlCl₃ chuyển sang dạng dime (Al₂Cl₆) do sự tạo liên kết giữa các phân tử.

3. Nhiệt độ nóng chảy và sôi:

   • Nhiệt độ nóng chảy: khoảng 192,4 °C.

   • Nhiệt độ sôi: khoảng 180 °C (lưu ý là phân hủy thành Al₂Cl₆ và bốc hơi).

4. Tính hút ẩm mạnh:

   • AlCl₃ rất dễ hút ẩm và dễ phản ứng với nước, vì vậy cần bảo quản trong bình kín.

5. Tan trong dung môi:

   • Tan tốt trong nhiều dung môi hữu cơ như benzen, cloroform, eter,…

   • Trong nước, phản ứng mãnh liệt, không chỉ đơn thuần tan.

⚗️ Tính chất hóa học của AlCl₃

1. Phản ứng với nước (phản ứng thủy phân):

   AlCl3+3H2O→Al(OH)3+3HCl

   • Đây là phản ứng tỏa nhiệt mạnh và giải phóng khí HCl, dung dịch có tính axit mạnh.

2. Tính chất axit – bazơ:

   • AlCl₃ là một axit Lewis mạnh vì có thể nhận cặp electron không chia từ các phân tử khác (vì Al có obitan trống).

   • Thường dùng làm chất xúc tác trong các phản ứng hữu cơ như phản ứng Friedel-Crafts.

3. Phản ứng với bazơ:

   • Tạo muối aluminat:

     AlCl3+NaOH(dư)→Na[Al(OH)4]+3NaCl

4. Phản ứng với kim loại:

   • Có thể khử bằng một số kim loại hoạt động mạnh hơn nhôm, ví dụ:

     2AlCl3+3Mg→3MgCl2+2Al

3. Cấu tạo của Aluminum Chloride (AlCl3)

⚛️ 1. Cấu tạo ở trạng thái rắn (rắn khan AlCl₃)

• Ở nhiệt độ thường, AlCl₃ rắn tồn tại dưới dạng polymer mạch dài.

• Mỗi nguyên tử Al liên kết với sáu nguyên tử Cl (3 nguyên tử Cl liên kết cộng hóa trị trực tiếp, 3 nguyên tử Cl liên kết kiểu cầu nối với các nguyên tử Al khác).

• Cấu trúc có dạng tứ diện méo hoặc bát diện, tạo nên mạng lưới phân tử rất bền.

🔸 Kiểu liên kết: Cộng hóa trị có cực + tương tác ion yếu
🔸 Tính chất: Là chất rắn có điểm nóng chảy tương đối thấp và dễ thăng hoa.

🌫️ 2. Cấu tạo ở trạng thái khí (hoặc nóng chảy)

• Ở trạng thái khí hoặc khi đun nóng trên 192 °C, AlCl₃ chuyển thành dimers – Al₂Cl₆ (2 phân tử AlCl₃ liên kết với nhau).

🔹 Cấu trúc Al₂Cl₆:

• Gồm 2 nguyên tử Al và 6 nguyên tử Cl.

• Hai nguyên tử Cl đóng vai trò cầu nối giữa hai nguyên tử Al.

• Mỗi Al đạt đủ 8 electron hóa trị nhờ vào sự chia sẻ Cl cầu (có tính chất của axit Lewis).

👉 Sơ đồ đơn giản:

Cl Cl
\ /
Al — Cl — Al
/ \
Cl Cl

• Các Cl “ở giữa” là Cl cầu – chia sẻ cho cả 2 nguyên tử Al.

• Ở nhiệt độ cao hơn nữa, Al₂Cl₆ sẽ phân ly thành AlCl₃ đơn phân.

💡 3. Cấu trúc phân tử AlCl₃ đơn (trong dung môi hữu cơ không phân cực)

• Trong một số dung môi như benzen, AlCl₃ có thể tồn tại dưới dạng phân tử đơn.

• Khi đó, cấu trúc là tam giác phẳng (planar trigonal), trong đó Al liên kết với 3 nguyên tử Cl.

4. Ứng dụng của Aluminum Chloride (AlCl3)

1. Xúc tác trong hóa hữu cơ

   • Phản ứng Friedel–Crafts (alkyl hóa & acyl hóa).

   • Tổng hợp chất thơm, dược phẩm, thuốc nhuộm.

2. Sản xuất kim loại nhôm

   • Dùng trong quy trình điện phân nhôm (dạng trung gian).

3. Xử lý nước thải

   • Dưới dạng polyaluminium chloride (PAC) – chất keo tụ.

4. Chế tạo mỹ phẩm và khử mùi

   • Có mặt trong lăn khử mùi, do tính hút ẩm mạnh.

5. Chất trung gian trong tổng hợp hóa chất

   • Dùng trong sản xuất thuốc trừ sâu, chất dẻo, và chất xúc tác khác.

Aluminum Chloride (AlCl3) là một hóa chất đa dụng với nhiều ứng dụng quan trọng trong công nghiệp. Tuy nhiên, việc sử dụng Aluminum Chloride (AlCl3) cần tuân thủ nghiêm ngặt các quy định an toàn để đảm bảo hiệu quả và giảm thiểu rủi ro. Quý khách có nhu cầu mua và sử dụng hóa chất cũng như tìm hiểu Aluminum Chloride (AlCl3) | Tính chất, Cấu tạo và Ứng dụng như thế nào trong đời sống hãy liên hệ ngay số Hotline 0961.951.396 – 0867.883.818 hoặc truy cập trực tiếp website KDCCHEMICAL.VN để được tư vấn và hỗ trợ trực tiếp từ hệ thống các chuyên viên.