在鋁的三鹵化物中,只有AlF3是離子化合物,無水AlCl3、AlBr3和AlI3都是共價(jià)化合物。
三氯化鋁溶于有機(jī)溶劑或處于熔融狀態(tài)時(shí)都以共價(jià)的二聚分子Al2Cl6形式存在。因?yàn)锳lCl3為缺電子分子,它傾向于接受電子對(duì)形成sp3雜化的四面體。兩個(gè)這樣的鋁四面體共用一個(gè)邊即成Al2Cl6分子。見圖18-2。
在這分子中有氯橋鍵(三中心四電子鍵),與B2H6的橋式結(jié)構(gòu)相似。
表18-4 三鹵化鋁的一些物理性質(zhì)
AlF3 | AlCl3 | AlBr3 | AlI3 | |
常況下狀態(tài) | 無色晶體 | 白色晶體 | 無色晶體 | 棕色片狀晶體(含微量I2) |
熔點(diǎn)/K | 1564 | 463(在250kPa) | 370.6 | 464 |
沸點(diǎn)/K | — | 455.9 | 536.4 | 633 |
當(dāng)Al2Cl6溶于水中時(shí),它立即解離為Al(H2O)63+和Cl-離子并強(qiáng)烈地水解。AlCl3還容易與電子對(duì)給予體形成配離子(如AlCl4-)和加合物(如AlCl3·NH3)。這一性質(zhì)使它成為有機(jī)合成中常用的催化劑。
AlBr3和AlI3在結(jié)構(gòu)和性質(zhì)上與AlCl3相似。
工業(yè)上用熔融的Al與Cl2反應(yīng)以制取無水AlCl3。還可以用通Cl2于Al2O3和碳的混合物中的方法制取AlCl3。
Al2O3+3C+3Cl2=2AlCl3+3CO
用濕法只能制得AlCl3·6H2O。
以鋁灰和鹽酸為主要原料(還有其他方法和原料),在控制的條件下制得的堿式氯化鋁是一種高效凈水劑。它為無色或黃色樹脂狀固體,溶液無色或呈黃褐色,粗制品為灰黑色。它是由介于AlCl3和Al(OH)3之間一系列中間水解產(chǎn)物聚合而成的高分子化合物。組成式是[Al2(OH)nCl6-n]m,1≤n≤5,m≤10。是一個(gè)多羥基多核配合物,通過羥基架橋而聚合。因其式量較一般絮凝劑Al2(SO4)3、明礬或FeCl3大得多且有橋式結(jié)構(gòu),所以它有強(qiáng)的吸附能力。另一方面,它在水溶液中形成許多高價(jià)配陽離子,如[Al2(OH)2(H2O)8]4+和[Al3(OH)4(H2O)10]5+…等,能顯著地降低水中泥土膠粒上的負(fù)電荷,所以它有高的凝聚效率和沉淀作用,能除去水中的鐵、錳、氟、放射性污染物、重金屬、泥沙、油脂、木質(zhì)素以及印染廢水中的疏水性染料等,因而在水質(zhì)處理方面大有取代Al2(SO4)3和FeCl3之勢(shì)。