Трифторид алюминия

**Трифторид алюминия**
Трифторид алюминия
;	;
Традиционные названия	Трифторид алюминия, Фторид алюминия, алюминия трифторид
Хим. формула	AlF3
Состояние	белое твердое кристаллическое вещество без запаха
Молярная масса	(ангидрид) 83.9767 (моногидрат) 101.022 (тригидрат) 138.023 г/моль
Плотность	2,88 г/см³
	Температура
• плавления	1291 °C
Мол. теплоёмк.	75,10 Дж/(моль·К)
	Энтальпия
• образования	−1510 кДж/моль
Удельная теплота испарения	(возгонка) 272 Дж/кг
	Растворимость
• в воде	(при 0 °C) 0.56 (при 20 °C) 0.67 (при 100 °C) 1.72 г/100 мл
Кристаллическая структура	ромбоэдрическая
Рег. номер CAS	7784-18-1 (ангидрид), 32287-65-3 (моногидрат) 15098-87-0 (тригидрат)
PubChem	2124
Рег. номер EINECS	232-051-1 (ангидрид)
SMILES	F[Al](F)F
InChI	1S/Al.3FH/h;3*1H/q+3;;;/p-3 KLZUFWVZNOTSEM-UHFFFAOYSA-K
RTECS	BD0725000
ChEBI	49464
ChemSpider	2039
Предельная концентрация	2 мг/м3
ЛД50	100 мг/кг (крысы, орально)
Пиктограммы ECB
	Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.

Фторид алюминия — неорганическое бинарное соединение алюминия и фтора. Химическая формула AlF₃.

Физические свойства

Фторид алюминия представляет собой бесцветное или белое кристаллическое вещество. При сильном нагревании возгоняется без разложения. При обычных условиях устойчива α-модификация с тригональной решеткой (а = 0,5039 нм, α = 58,50°, z = 2, пространственная группа R32), плотность 2,882 г/см³. При нагревании до ~700 °C переходит в γ-модификацию с тетрагональной решеткой (а = 0,354 нм, с = 0,600 нм).

Длина связи Al—F составляет 0,163 нм. В газовой фазе, при температуре около 1000 °C, Трифторид алюминия существует в виде молекул тригональной симметрии D_3h.

Фторид алюминия плохо растворим в воде (0,41 % по массе при 25 °C), лучше — в растворах HF, не растворим в органических растворителях.

Получение

Взаимодействием Аl₂O₃ или Аl(ОН)₃ с раствором HF с последующим выделением, сушкой и прокаливанием при 500-600 °C образовавшегося кристаллогидрата AlF₃·3H₂O:

Al(OH) 3 + HF \to AlF 3 \cdot 3 H 2 O \to 500oC AlF 3 + 3 H 2 O

Действием на Аl₂O₃ газообразного HF при 450-600 °C:

Al 2 O 3 + 6 HF \to 450-600oC 2 AlF 3 + 3 H 2 O

По реакции:

2 Al(OH) 3 + H 2 SiF 6 \to H 2 O 2 AlF3 \cdot 3 H 2 O + SiO 2 \cdot nH 2 O

с последующем выделением, сушкой и прокаливанием гидрата.

При температуре в 700 °C гексафторсиликат натрия с алюминием дают на выходе чистый кремний, гексафторалюминат натрия и Трифторид алюминия:

3 Na 2 [SiF 6] + 4 Al \to 700oC 3 Si + 2 Na 3 [AlF 6] + 2 AlF 3

Самым легким путём получения трифторида алюминия является прямой контакт фтора с алюминием при температуре 600 °C:

2 Al + 3 F 2 \to 600oC 2 AlF 3

Нагрев до температуры примерно 175 °C моногидрат трифторида алюминия получим воду и Трифторид алюминия:

AlF 3 \cdot H 2 O \to 175oC AlF 3 + H 2 O

Для получения чистого безводного трифторида алюминия нужно гексафторалюминат аммония нагреть и получится Трифторид алюминия с фторидом аммония:

(NH 4) 3 AlF 6 ⟶ AlF 3 + 3 NH 4 F

В основном Трифторид алюминия получают при обработке оксида алюминия гексафторсиликоновой кислотой, где на выходе получается оксид кремния IV, Трифторид алюминия и Вода:

H 2 SiF 6 + Al 2 O 3 ⟶ 2 AlF 3 + SiO 2 + H 2 O

Кроме того, он изготавливается путём термического разложения аммония гексафторалюмината.

Химические свойства

Образует кристаллогидраты с 1, 3 и 9 молекулами воды, которые легко разрушаются при нагревании:

AlF 3 \cdot H 2 O \to 150-200oC AlF 3 + H 2 O

При нагревании гидролизуется парами воды:

AlF 3 + 3 H 2 O \to 400oC Al(OH) 3 + 3 HF

Медленно взаимодействует с концентрированной серной кислотой H₂SO₄:

2 AlF 3 + 3 H 2 SO 4 \to Al 2 (SO 4) 3 + 6 HF

Разлагается растворами и расплавами щелочей.

AlF 3 + 3(NH 3 \cdot H 2 O) \to Al(OH) 3 + 3 NH 4 F

4 AlF 3 + 4 NaOH \to Na[Al(OH) 4] + 3 Na[AlF 4]

С фторидами щелочных металлов AlF₃ образует фтороалюминаты, например, гексафтороалюминат натрия Na₃[AlF₆]:

AlF 3 + 3 NaF \to 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 °C и повышает эффективность процесса электролиза (увеличивается выход по току, уменьшается удельный расход электроэнергии).
Входит в состав флюсов, эмалей, стекол, глазурей, керамики, покрытий сварочных электродов; является катализатором в органическом синтезе.
Как антисептик для предотвращения брожения;
В производстве киноплёнки.