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三氯化铝的结构和性质

1、AlCl3是共价化合物, 熔点沸点低,溶于有机溶剂 。

2、易水解, 从水溶液中不能制得无水AlCl3, 只能干法制备,无水AlCl3易挥发,在潮湿空气中由于强烈水解反应而发烟。无水AlCl3水解反应非常激烈并放出大量的热。

 3、分子结构: 蒸汽密度测定表明, 气态氯化铝以双聚分子Al2Cl6形式存在,到800℃即完全分解为单分子AlCl3。  

4、Al2Cl6的结构  因为Al原子是缺电子原子, Cl原子是多电子原子, 采取以下成键方式:

三氯化铝的结构和性质

补充:

一些缺电子金属的共价型氯化物可二聚或多聚,其中可见氯桥键(—Cl→)的身影,比如AlCl3(Al2Cl6)、FeCl3(Fe2Cl6)、AuCl3(Au2Cl6)和CuCl2((CuCl2)x)。二聚或多聚的理由是8电子稳定结构。

AlCl3常温下呈固态,易升华,分子结构类似BF3,sp2杂化,平面三角形。其双聚体Al2Cl6的结构如图。

三氯化铝的结构和性质

Al为sp3轨道杂化(8个原子不在一个平面,Al在4个Cl构成的四面体中心),却只有3个价电子,1个空轨道。图示中上方的Cl原子用一个单电子与左Al形成σ键,同时有一对电子向右Al配位,中下方的Cl原子则用一个单电子与右Al形成σ键,同时有一对电子向左Al配位,两个Al均达8电子饱和结构。上下两个Cl各剩两对孤电子,端位4个Cl则各有三对孤电子。

BF3分子中两种原子的半径都比AlCl3小,可通过离域Π46键降低能量(6个电子来自3个F原子各1对),未必双聚。

FeCl3的二聚体Fe2Cl6与Al2Cl6分子结构类似。Fe取sp3杂化,只有3个成键电子(来自Fe原子的2个4S电子和1个3D电子,Fe原子的内层与Fe3+一样为3d5结构),也由Cl原子的σ键和配位键双管齐下,达8电子结构。

三氯化铝的结构和性质

Au原子的电子构型为5d106s1,AuCl3双聚的Au2Cl6分子呈平面四边形,表明Au原子是Dsp2轨道杂化,也只有3个成键电子(2个5D电子和1个6S电子 ),1个空轨道,也通过Cl原子的σ键和配位键达8电子结构。

三氯化铝的结构和性质

Cu与Au同为IB族,原子基态结构为3d104s1。无水CuCl2为多聚物(CuCl2)x,无限长链。Cu取dsp2轨道杂化,每个Cu原子都是平行四边形的中心,多个 —Cl→的作用与在Au2Cl6中的作用几乎完全相同。因为x值很大,端位Cl原子占比很小,Cu的平均氧化数为+2而不是Au2Cl6中的+3。

氯桥键是一种“三中心四电子键”,电子数大于原子数,比乙硼烷B2H6中的“三中心二电子氢桥键”b-H-b好理解得太多,后者不符合传统价键理论,感觉那叫一个空麻袋背米。

(责任编辑:化学自习室)
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