Estrutura de hidreto de alumínio (ALH3), propriedades, usos

Ele Hidreto de alumínio É um composto inorgânico cuja fórmula química é ALH₃. Embora pareça de uma natureza simples, é realmente uma substância um tanto complexa. Devido ao brilho cristalino que pode ocorrer em seu sólido, geralmente é tomado como um hidreto iônico, formado por íons para o³⁺ e h^-.

No entanto, suas propriedades demonstram o contrário: é um sólido polimérico, cuja representação mais fiel seria do tipo (Alh₃)_n, ser n O número de unidades monoméricas ALH₃ que integraria uma corrente de vidro ou camada. Portanto, o ALH₃ É um daqueles polímeros que consegue adotar uma estrutura cristalina.

Estrutura cristalina de hidreto de alumínio. Fonte: Benjah-BMM27 / Domínio Público

O hidreto de alumínio não é sólido com muita difusão comercial; portanto, as imagens disponíveis são escassas. É especialmente usado para síntese orgânica, onde serve como um agente redutor poderoso. Ele também ocupa um lugar especial no avanço tecnológico dos materiais, sendo uma alternativa promissora para o armazenamento de hidrogênio.

Este composto, também chamado Alano, mantém um relacionamento próximo com o Lialh₄, cujos nomes são alumínio e hidreto de lítio, alanato de lítio ou tetra -hidroaluminação de lítio. Embora tenha características de polímero e uma metaestabilidade térmica, ocorre em sete polimorfos com diferentes morfologias cristalinas.

[TOC]

Estrutura

Coordenações

Coordenação octaédrica de cátions de alumínio no cristal ALH3. Fonte: Benjah-BMM27 / Domínio Público.

Independentemente do polimorfo ou da fase cristalina considerada, a coordenação entre os átomos de alumínio e hidrogênio é constante. Na imagem superior, por exemplo, como na primeira imagem, o octaedro de coordenação para átomos de alumínio (esfera marrom) é mostrada na primeira imagem.

Pode atendê -lo: leis estequiométricas

Cada átomo é cercado por seis h, estabelecendo seis links al-h. A maneira pela qual os octaedros são orientados no espaço farão a diferença estrutural entre um polimorfo e outro.

Por outro lado, cada átomo de H é coordenado com dois átomos AL, estabelecendo uma ligação al-h-al, que pode ser justificada por um link do tipo 3C2E (3 centros-2 elétrons). Este link é responsável por ingressar em vários octadros alh₆ em todo o cristal Alano.

Molécula isolada

O Alh₃ É considerado polimérico por causa das redes ALH₆ que integram o vidro. Para isolar uma molécula de alano individual, é necessário aplicar baixas pressões em uma atmosfera inerte de gás nobre. Dessa forma, o polímero quebra e libera moléculas de ALH₃ de geometria plana trigonal (análoga a BH₃).

Por outro lado, é possível diminuir dois Alh₃ para formar a₂H₆, Como no diborano, B₂H₆. No entanto, para conseguir isso, o uso de hidrogênio sólido é necessário, portanto, pode não ter muito valor industrial ou comercial de longo prazo.

Polymorphs

O Alano ou Alh₃ É capaz de formar até sete polimorfos: α, α ', β, γ, δ, ε e ζ, dos quais α é a mais estável para alterações de temperatura. O α-ARH₃ É distinguido por ter uma morfologia cúbica e uma estrutura cristalina hexagonal. Tende a ser o produto no qual os outros polimorfos são transformados quando sofrem desestabilização térmica.

A morfologia de γ-ARH₃, Por outro lado, se destaca por ser do tipo de agulhas. É por isso que o ALH₃ o sólido pode conter uma mistura de mais de dois polimorfos e apresentar cristais variados ao microscópio.

Propriedades

Aparência física

A hidreto de alumínio é uma aparência solidária incolor ou esbranquiçada e cristalina, com uma tendência a mostrar formas de agulha.

Pode atendê -lo: ácido sulfônico: estrutura, nomenclatura, propriedades, usos

Massa molar

29.99 g/mol o 30 g/mol

Ponto de fusão

150 ºC. Mas começa a quebrar de 105 ° C.

Solubilidade em água

Alto, depois reaja com ela.

Solubilidade

Insolúvel em solventes de dietiléter e apolar, como benzeno e pentan. Reage com álcoois e outros solventes polares.

Decomposição

O Alh₃ É suscetível a decompor em diferentes velocidades, dependendo das condições externas, da morfologia e da estabilidade térmica de seus cristais, ou do uso de catalisadores. Quando isso acontece, libera hidrogênio e se transforma em alumínio de metal:

2Ar₃ → 2al + 3h₂

De fato, essa decomposição, em vez de ser um problema, representa uma das razões pelas quais o Alano é considerado interessante no desenvolvimento de novas tecnologias de energia.

Formação de aductos

Quando o Alh₃ Não reage com o solvente irreversivelmente, estabelece um aduto com ele, ou seja, um tipo de complexo. Por exemplo, você pode formar um complexo com trimetilamina, Alh₃· 2n (CHO₃)₃, Com o tetra -hidrofurano, Alh Alh₃· THF, ou com Dietileter, Alh₃· Et₂QUALQUER. Este último era o mais conhecido quando a síntese ou a obtenção do Alano foi introduzida em 1947.

Obtenção

As primeiras aparições do Alh₃ Eles datam de 1942 e 1947, sendo neste ano passado, quando sua síntese foi apresentada usando Lialh₄ Em um meio dietil:

3Lialh₄ + Alcl₃+ nEt₂O → 4ArH₃ · nEt₂O + 3licl

A solução etérea, Alh₃ · nEt₂Ou, ele teve que se submeter a decepcionar, com o objetivo de eliminar o ET₂Ou e pegue o ALH₃ puro. Além desse problema, o LiCl deve ser eliminado do meio dos produtos.

Assim, de 1950 a 1977, a nova síntese foi projetada para obter melhores rendimentos de ALH₃, bem como sólidos mais puros e melhores propriedades térmicas e morfológicas. Modificando as quantidades, etapas e instrumentos utilizados, é possível favorecer a obtenção de um polimorfo acima do outro. No entanto, α-A-AH₃ Geralmente é o produto majoritário.

Pode atendê -lo: Alilo: unidade allyic, carbocalização, radical, exemplos

Outros métodos de síntese consistem em fazer uso da eletroquímica. Para fazer isso, um ânodo de alumínio e um cátodo de platina são usados. No ânodo, a seguinte reação passa:

3aH₄^- + Para o³⁺ + nThf → 4aH₃ · nThf + 3e^-

Enquanto no cátodo o sódio metálico é obtido. Então o Alh₃ · nTHF também sofre de desiludir a eliminar o THF e finalmente obter o Alh₃.

Formulários

Agente redutor

O Alh₃ Serve para reduzir certos grupos funcionais de compostos orgânicos, como ácidos carboxílicos, cetonas, aldeídos e ésteres. Praticamente, o que faz é adicionar hidrogênios. Por exemplo, um STER pode ser reduzido a um álcool na presença de um grupo nitro:

Redução de um STER com hidreto de alumínio. Fonte: gengibre / domínio público.

Reservatório de hidrogênio

O hidreto de alumínio representa uma alternativa para servir como um reservatório de hidrogênio e, portanto, ser capaz de dispensá -lo portablamente em dispositivos que operam com baterias de hidrogênio. Os volumes obtidos de H₂ corresponde a um volume maior de duplo que Alh₃.

Tendo o Alh₃, e decompando -o controlado, uma certa quantidade desejável de h pode ser liberada₂ em qualquer momento. Portanto, pode ser usado como combustível de foguete e todas as aplicações de energia que buscam tirar proveito da combustão de hidrogênio.

Referências

1. Shiver & Atkins. (2008). Química Inorgânica. (quarta edição). Mc Graw Hill.
2. Wikipedia. (2020). Alumínio de hidreto. Recuperado de: em.Wikipedia.org
3. Centro Nacional de Informações sobre Biotecnologia. (2020). Alumínio de hidreto. Banco de dados PubChem., CID = 14488. Recuperado de: pubchem.NCBI.Nlm.NIH.Gov
4. J. Graetz et al. (2011). Hidreto de alumínio como material de armazenamento de hidrogênio e energia: passado, presente e futuro. Elsevier b.V.
5. Xu Bo et al. (2014). Preparação e propriedades térmicas dos polimorfos de hidreto dos alunos. doi.org/10.1016/j.Vácuo.2013.05.009