Laboratorio di chimica in casa/Cloruro di alluminio

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Cloruro di alluminio

Aluminium-trichloride-hexahydrate-sample.jpg

Il cloruro di alluminio è il sale dell'alluminio e dell'acido cloridrico. È un acido di Lewis.
Le sue soluzioni acquose sono di colore trasparente. Talvolta è giallo aranciato quando è contaminato con tracce di ferro.


Sintesi principale[modifica]

Il miglior modo di ottenere tricloruro di alluminio è facendo reagire direttamente acido cloridrico ed alluminio.

Al + 3 HCl → AlCl3 + 3/2 H2

La reazione va però controllata, perché man mano che questa procede la temperatura dell'acqua aumenta rapidissimamente, e con essa anche la velocità della reazione, accelerandola istante per istante, e se durante il primo minuto si osservano solo qualche bollicina, un minuto dopo l'acqua inizia a bollire all'interno del barattolo.
Così, la reazione va eseguita con non più di un foglio di carta di alluminio e in un recipiente di vetro riempito solo per metà. Poco prima che inizi a bollire, questo va immerso in un recipiente pieno d'acqua in modo che si raffreddi e che la velocità di reazione si stabilizzi.
Va inoltre ricordato che man mano che l'acqua si scalda evapora anche parte dell'acido cloridrico discioltovi, quindi la reazione va fatta all'aperto, con piccole quantità di materiale o mettendo il contenitore della reazione a galleggiare in una bacinella piena d'acqua.
All'inizio l'HCl impiegherà un po' per intaccare la carta di alluminio, ma poco a poco si osserveranno delle bollicine formarsi attorno alla pellicola metallica. La carta di alluminio inizierà quindi a galleggiare e a muoversi nel recipiente. Quando la formazione di bollicine procederà a velocità moderata il metallo si vedrà ricoperto di buchi neri causati dal cloruro di alluminio che staccandosi dal metallo lo espone all'acqua che lo corrode poco prima di legarsi all'acido della soluzione, creando le macchioline grigio-nere di idrossido di alluminio. La soluzione rimarrà incolore fin quando rimarrà a bassa temperatura, poi procedendo inizierà a tingersi di nero, sempre a causa dell'idrossido di alluminio e da interi brandelli di alluminio che si staccano dal foglio, che ormai è diventato scuro, opaco e sbrindellato. Prima di terminare la reazione va aggiunto dell'altro alluminio fin quando l'acido non si esaurisce.
Dopo che la reazione sarà conclusa, la soluzione rimarrà incolore per un certo lasso di tempo, fin quando nella sua parte alta si osserverà una banda di colore giallo-verdognolo che diventa sempre più larga di ora in ora, mentre sul fondo e sulle pareti del recipiente si saranno depositate delle sottilissime scaglie di allumina trasparente (Al2O3) e del materiale nero.
Questa va quindi filtrata e messa ad asciugare nell'asciugatoio posto sopra ad un termosifone (non sul fornello, altrimenti idrolizzerà in Al(OH)3 e in HCl gassoso) o lasciata in una bottiglia etichettata.

Sintesi alternative[modifica]

AlCl3 è il prodotto di molteplici reazioni di doppio scambio:

Al(OH)3 + 3 HCl → AlCl3 + 3 H2O

In questo caso si ha la produzione di AlCl3 puro in soluzione acquosa;

3 PbCl2 + Al2(SO4)3 → 3 PbSO4↓ + 2 AlCl3

La soluzione contenente i prodotti fatti reagire in quantità stechiometriche va filtrata per separare l'AlCl3 presente in soluzione dal precipitato di PbSO4.

Idrolisi[modifica]

Il cloruro di alluminio idrato idrolizza ad alte temperature producendo un precipitato insolubile di idrossido di alluminio e vapori di acido cloridrico. Quando anidro idrolizza anche a temperatura ambiente a contatto con l'umidità dell'aria.

AlCl3 + 3 H2O → Al(OH)3↓ + 3 HCl↑

Scaldando ulteriormente si deidrata l'idrossido di alluminio ottenendo allumina.

2 Al(OH)3 → Al2O3 + 3 H2O↑

Ossidoriduzioni[modifica]

Il cloruro di alluminio può essere sintetizzato in varie reazioni redox, coinvolgenti cloruri di rame, ferro, piombo, stagno o ammonio ed alluminio metallico:

Al + FeCl3 → AlCl3 + Fe(s) (lenta, debolmente esotermica)

2 Al + 3 FeCl2 → 2 AlCl3 + 3 Fe(s) (moderatamente veloce, esotermica)

2 Al + 3 CuCl2 → 2 AlCl3 + 3 Cu(s) (moderatamente veloce, esotermica)

2 Al + 3 PbCl2 → 2 AlCl3 + 3 Pb(s) (veloce, molto esotermica)

2 Al + 3 SnCl2 → 2 AlCl3 + 3 Sn(s) (moderatamente veloce, esotermica)

Al + 3 NH4Cl → AlCl3 + 3/2 H2↑ + 3 NH3↑ (molto veloce, molto esotermica)

Anche queste reazioni sono esotermiche, e non vanno condotte con grandi quantità di composto alla volta.

Reazioni[modifica]

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Cristallizzazione e deidratazione[modifica]

Il cloruro di alluminio fatto asciugare a bassa temperatura solidifica in cristalli gialli di forma simile a lingotti.

Asciugandosi tende a formare una patina sulla superficie della soluzione, che ostacola l'evaporazione di quella sottostante che va quindi rotta.

Video[modifica]

Capitoli correlati[modifica]

Note[modifica]