Меню Главная Случайная статья Настройки Трифторид алюминия Материал из https://ru.wikipedia.org Фторид алюминия — неорганическое бинарное соединение алюминия и фтора. Химическая формула AlF3. Содержание 1 Физические свойства 2 Получение 3 Химические свойства 4 Применение 5 Безопасность 6 Примечания Физические свойства Фторид алюминия представляет собой бесцветное или белое кристаллическое вещество. Данное соединение не встречается в природе, производится искусственно различными способами, или же образуется как сопутствующее вещество при обработке фторсодержащего сырья. При сильном нагревании возгоняется без разложения. При обычных условиях устойчива -модификация с тригональной решёткой (а = 0,5039 нм, = 58,50°, z = 2, пространственная группа R32), плотность 2,882 г/см. При нагревании до 700 переходит в -модификацию с тетрагональной решёткой (а = 0,354 нм, с = 0,600 нм). Длина связи Al—F составляет 0,163 нм. В газовой фазе при температуре около 1000 трифторид алюминия существует в виде молекул тригональной симметрии D3h. Фторид алюминия плохо растворим в воде (0,41 % по массе при 25 ), лучше — в растворах HF; нерастворим в органических растворителях. Получение Взаимодействием Аl2О3 или Аl(ОН)3 с раствором HF с последующим выделением, сушкой и прокаливанием при 500—600 образовавшегося кристаллогидрата AlF3·3H2O: ${\displaystyle {\mathsf {Al(OH)_{3}+HF\rightarrow AlF_{3}\cdot 3H_{2}O{\xrightarrow {500^{o}C}}AlF_{3}+3H_{2}O}}}$ Действием на Аl2О3 газообразного HF при 450—600 : ${\displaystyle {\mathsf {Al_{2}O_{3}+6HF{\xrightarrow {450-600^{o}C}}2AlF_{3}+3H_{2}O}}}$ По реакции: ${\displaystyle {\mathsf {2Al(OH)_{3}+H_{2}SiF_{6}{\xrightarrow {H_{2}O}}2AlF_{3}\cdot 3H_{2}O+SiO_{2}\cdot nH_{2}O}}}$ с последующем выделением, сушкой и прокаливанием гидрата. При температуре 700 спекание гексафторсиликата натрия с алюминием даёт на выходе чистый кремний, гексафторалюминат натрия и трифторид алюминия: ${\displaystyle {\mathsf {3Na_{2}[SiF_{6}]+4Al{\xrightarrow {700^{o}C}}\ 3Si+2Na_{3}[AlF_{6}]+2AlF_{3}}}}$ Самым лёгким путём получения трифторида алюминия является прямая реакция фтора с алюминием при температуре 600 : ${\displaystyle {\mathsf {2Al+3F_{2}{\xrightarrow {600^{o}C}}2AlF_{3}}}}$ Нагрев моногидрата трифторида алюминия до примерно 175 приводит к его разложению на воду и трифторид алюминия: ${\displaystyle {\mathsf {AlF_{3}\cdot H_{2}O{\xrightarrow {175^{o}C}}AlF_{3}+H_{2}O}}}$ Для получения чистого безводного трифторида алюминия необходимо нагреть гексафторалюминат аммония, после чего образуется трифторид алюминия и фторид аммония: ${\displaystyle {\mathsf {(NH_{4})_{3}AlF_{6}\longrightarrow AlF_{3}+3NH_{4}F}}}$ В основном трифторид алюминия получают при обработке оксида алюминия гексафторсиликоновой кислотой, где на выходе получается оксид кремния(IV), трифторид алюминия и вода: ${\displaystyle {\mathsf {H_{2}SiF_{6}+Al_{2}O_{3}\longrightarrow 2AlF_{3}+SiO_{2}+H_{2}O}}}$ Кроме того, он изготавливается путём термического разложения аммония гексафторалюмината. Химические свойства Не обаладает летучестью, тугоплавкий, плохо растворим в воде и органических кислотах. Хорошо растворяется в водных растворах плавиковой кислоты. При нагреве имеет склонность испарению, не переходя в жидкое состояние. Не горюч, и не взрывоопасен, однако очень токсичен. Не вступает в реакции с щелочами и кислотами, кроме серной кислоты. Вступает в реакции с расплавами щелочей. При реакции с водой под воздействием высоких температур образует гидроксид алюминия. При реакции с фторидными соединения из трифторида алюминия можно получить фтороалюминаты. Образует кристаллогидраты с 1 и 3 молекулами воды, которые легко разрушаются при нагревании: ${\displaystyle {\mathsf {AlF_{3}\cdot H_{2}O{\xrightarrow {150-200^{o}C}}AlF_{3}+H_{2}O}}}$ При нагревании гидролизуется парами воды: ${\displaystyle {\mathsf {AlF_{3}+3H_{2}O{\xrightarrow {400^{o}C}}Al(OH)_{3}+3HF}}}$ Медленно взаимодействует с концентрированной серной кислотой H2SO4: ${\displaystyle {\mathsf {2AlF_{3}+3H_{2}SO_{4}{\xrightarrow {}}Al_{2}(SO_{4})_{3}+6HF}}}$ Разлагается растворами и расплавами щелочей. ${\displaystyle {\mathsf {AlF_{3}+3(NH_{3}\cdot H_{2}O){\xrightarrow {}}Al(OH)_{3}+3NH_{4}F}}}$ ${\displaystyle {\mathsf {4AlF_{3}+4NaOH{\xrightarrow {}}Na[Al(OH)_{4}]+3Na[AlF_{4}]}}}$ С фторидами щелочных металлов AlF3 образует фтороалюминаты, например, гексафтороалюминат натрия Na3[AlF6]: ${\displaystyle {\mathsf {AlF_{3}+3NaF{\xrightarrow {}}Na_{3}[AlF_{6}]}}}$ 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 и повышает эффективность процесса электролиза (увеличивается выход по току, уменьшается удельный расход электроэнергии). Входит в состав флюсов, эмалей, стёкол, глазурей, керамики, покрытий сварочных электродов; является катализатором в органическом синтезе. Как антисептик для предотвращения брожения; В производстве киноплёнки. Получение чистого алюминия; Производство криолита; Очистка алюминия и перекиси водорода; Изготовление флюсов или сварочных электродов; Изготовление оптических деталей, приборов и т.д. Безопасность Фторид алюминия ядовит, при контакте с кожей вызывает раздражение. Обладает нейротоксичностью. Полулетальная доза (ЛД50) для крыс составляет 100 мг/кг при пероральном введении. Систематическое или длительное вдыхание пыли фторида алюминия может спровоцировать развитие астмы и оказать негативное воздействие на костную ткань и нервную систему, приводя к флюорозу и нарушениям нервной системы. Из-за содержания в составе вещества ионов фтора является очень токсичным веществом. Нейротоксические эффекты фторидов обусловлены образованием фторидных комплексов, структурно схожими с фосфатными остатками, что приводит к связыванию с АТФ-фосфогидролазами и фосфолипазой D, что приводит к их ингибированию[1]. Вещество относят к 3-му классу опасности. При попадании в органы дыхания в виде пыли (или других мелких частиц) может вызвать сильное отравление. Плохо выводится из организма, имеет накопительный эффект. При длительном взаимодействии человека с трифторидом алюминия может вызвать различные сердечно-сосудистые заболевания, разрушение зубов, кожные заболевания. Работы с трифторидом алюминия проводят в помещениях с хорошей вентиляцией. В местах, где возможно образование пыли данного вещества должна быть оборудована локальная вытяжка. Производственные установки должны быть герметичны. Человек должен работать с данным соединением только в респираторе, защитных очках и перчатках. Примечания Fluoride in Drinking Water: A Scientific Review of EPA's Standards. — Washington, D.C.: National Academies Press, 2006-12-22. — ISBN 978-0-309-10128-8.