1863
358
471
всего задач:
всего разделов:
активных пользователей:
  Login: (регистрация)
  Пароль:
    

30 мартра 2005

Форумы снова функционируют.

21 декабря 2004

Видимо в связи с обнаруженными дырами в phpBB, форум был взломан, а через него взломано и всё остальное содержимое ceemat.ru. Всё кроме форума восстановлено, ведется дискуссия по поводу его сохранения.
Приносим извинения за неудобства.

29 сентября 2004

Форум обновился до версии 2.0.10

15 мая 2004

Новый раздел: "Программирование"

16 апреля 2004 года

Задачи Ярославского турнира математических боев — 124 задачи с решениями.

29 марта 2004

Таллинская викторина: занимательные вопросы и задачи для увлеченных химией.

Rambler's Top100

Костромской ЦДООШ СУНЦ МГУ - Школа им. А. Н. Колмогорова.\r\nОфициальный сайт

11 класс (5)

Соединения металлов с хлором обычно относят к классу солей, однако в ряду хлоридов натрия, кальция и алюминия одно из соединений значительно отличается по своим свойствам от двух остальных.
Объясните, почему два из этих хлоридов плавятся, а третий (какой?) при этом улетучивается, а его молекулярная масса в газовой фазе имеет примерно вдвое большее численное значение. Объясните характер связи в частицах этого хлорида в газовой фазе и изобразите их геометрическое строение. Хлориды алюминия и кальция из водных растворов выделяются в виде гексагидратов. Можно ли получить безводные хлориды этих металлов нагреванием их кристаллогидратов? Один из названных хлоридов широко используется как катализатор реакций хлорирования, алкилирования, ацилирования и изомеризации в органической химии. Приведите по одному примеру трех из упомянутых реакций. Будет ли катализировать указанные реакции кристаллогидрат этой соли? Ответы поясните.

Хлориды натрия, кальция и алюминия различаются величиной заряда катиона. Чем он больше, тем меньше ионный радиус и тем сильнее протекает взаимодействие иона металла с окружающими частицами (ионами, молекулами). Поэтому хлориды натрия и кальция обладают чисто ионным строением, а хлорид алюминия обладает значительной долей ковалентного характера. При этом атом алюминия в AlCl3 имеет незавершенную (шестиэлектронную) оболочку. Как следствие, хлорид алюминия обладает свойствами кислоты Льюиса и способен использовать чужие пары электронов (например, от атомов хлора соседней молекулы хлорида алюминия) для построения собственной восьмиэлектронной оболочки

Cl2Al–Cl + AlCl3 → Cl2Al–Cl → AlCl3

В результате атомы алюминия становятся четырехкоординационными с тетраэдрической координацией, а часть атомов хлора становятся мостиковыми двухкоординационными(!). При нагревании такие частицы Al2Cl6 переходят в газовую фазу, что подтверждается двукратным увеличением молекулярной массы. Пространственно такие частицы выглядят как два тетраэдра, сочлененные по ребру:

При растворении в воде ионы хлора вытесняются молекулами воды: в растворе имеются только гидратированные ионы [Al(H2O) 4]3+ и [Al(H2O) 6]3+ При кристаллизации водного раствора хлорид алюминия выделяется в форме кристаллогидрата AlCl3 · 6H2O или, точнее, [Al(H2O)6]Cl3. Ионы кальция Са2+ с меньшим зарядом и большим ионным радиусом в растворах также образуют гидратированные ионы [Ca(H2O)6]2+, в которых молекулы воды удерживаются двухзарядным ионом менее прочно, чем трехзарядным ионом Al3+. Тем не менее обе соли выделяются из раствора в форме кристаллогидратов CaCl2 · 6H2O и AlCl3 · 6H2O. Трехзарядный ион алюминия сильнее взаимодействует c координированными молекулами воды, чем двухзарядный и большего размера ион кальция, поэтому при нагревании кристаллогидрат хлорида кальция обезвоживается без разложения, а кристаллогидрат хлорида алюминия претерпевает гидролиз с образованием основных солей с последующим разложением до гидроксида алюминия:

[Al(H2O)6]Cl3 → [Al(H2O)5(OH)]Cl2 + HCl
[Al(H2O)5(OH)]Cl2 → [Al(H2O)4(OH)2]Cl + HCl
[Al(H2O)5(OH)]Cl2 → [Al(H2O)3(OH)3] + HCl
[Al(H2O)3(OH)3] → Al(OH)3 → Al2O3

(В структуре Al2O3 также осуществляется тетраэдрическая координация и связи О–Аl–О практически ковалентны, ионов О2– в этой структуре нет).
Каталитическое действие AlCl3 также связано с наличием незавершенной шестиэлектронной оболочки, способной принимать свободные пары электронов, принадлежащие чужим атомам.

Cl–Cl + AlCl3 [+Cl→ Cl–→ AlCl3] Cl+[AlCl4]–
C6H6 + Cl2 C6H5Cl + HCl

Аналогичным образом AlCl3 как кислота Льюиса может активировать связи С–Сl в органических галогенидах (алкил и ацилхлоридах) в реакциях алкилирования и ацилирования ароматических соединений

С6Н6 + RCl + AlCl3 → С6Н5R + HCl, где R = алкил, ацил.

Кристаллогидрат хлорида алюминия не может быть катализатором указанных реакций, поскольку является координационно насыщенным.

 23 Декабря 2003     23:15 
Раздел каталога :: Ссылка на задачу