氯化鋁

氯化鋁
	IUPAC名; Aluminium(III) chloride
別名	三氯化鋁
識別
CAS號	7446-70-0（無水） ; 10124-27-3（水合） ; 7784-13-6（六水合物）
PubChem	24012
ChemSpider	22445
SMILES	Cl[Al](Cl)Cl;
InChI	1/Al.3ClH/h;3*1H/q+3;;;/p-3;
InChIKey	VSCWAEJMTAWNJL-DFZHHIFOAR
Gmelin	1876
ChEBI	30114
RTECS	BD0530000
性質
化學式	AlCl3
莫耳質量	(無水); 133.34 g·mol−1 ; (含結晶水); 241.432 g·mol⁻¹
外觀	易潮解的黃色或白色固體
密度	2.48 g·cm−3
熔點	190 °C (463 K，2.5 大氣壓）
沸點	183 °C (456 K); 178 °C (451 K)（昇華）
溶解性（水）	43.9 g/100 ml (0°C); 44.9 g/100 ml (10°C); 45.8 g/100 ml (20°C); 46.6 g/100 ml (30°C); 47.3 g/100 ml (40°C); 48.1 g/100 ml (60°C); 48.6 g/100 ml (80°C); 49 g/100 ml (100°C)
結構
晶體結構	6配位層狀晶格
配位幾何	八面體(固體), 四面體(液體)
分子構型	平面三角形(單分子蒸氣)
危險性
	歐盟危險性符號; 腐蝕性 C
警示術語	R：R34
安全術語	S：S1/2-S7/8-S28-S45
相關物質
其他陰離子	氟化鋁，溴化鋁，碘化鋁
其他陽離子	氯化硼，氯化鎵，氯化銦，氯化鉈，氯化鎂
相關路易斯酸	氯化鐵，氟化硼
	若非註明，所有數據均出自標準狀態（25 ℃，100 kPa）下。

氯化鋁，或三氯化鋁，化學式為 ${\ce {AlCl_3}}$ ，是氯和鋁的化合物。氯化鋁熔點、沸點都很低，且會昇華，為有離子性的共價化合物。熔化的氯化鋁不易導電^[1]，和大多數含鹵素離子的鹽類(如氯化鈉)不同。

${\ce {AlCl_3}}$ 採取 ${\ce {YCl_3}}$ 結構，為Al³⁺立方最密堆積層狀結構，^[2] 而 ${\ce {AlBr_3}}$ 中Al³⁺卻占Br⁻最密堆積框架的相鄰四面體間隙。熔融時 ${\ce {AlCl_3}}$ 生成可揮發的 ${\ce {Al_2Cl_6}}$ ，含有兩個三中心四電子氯橋鍵，更高溫度下Al₂Cl₆二聚體則離解生成平面三角形 ${\ce {AlCl_3}}$ ，與 ${\ce {BF_3}}$ 結構類似。

氯化鋁是很常用的路易斯酸。在化學工業，它常是傅-克反應的催化劑。它亦用於烴的聚合和異構化反應中。

鋁亦可以生成一氯化鋁（ ${\ce {AlCl}}$ ），但這種化合物很不穩定，只能以氣態的形式出現。

工業上，它經鋁土礦加工，由鋁和氯之間的放熱反應所製。

製備

無水氯化鋁可由氧化鋁和碳的混合物與氯氣反應得到：^[3] ${\ce {2Al_2O_3 + 3C + 6Cl_2-> AlCl_3 + 3CO_2}}$

也可由鋁和鹽酸的混合物得到：

${\ce {6HCl + 2Al-> 2AlCl_3 + 3H_2}}$

化學性質

氯化鋁是強路易斯酸, 可和路易斯鹼作用產生化合物，甚至也可和二苯甲酮和均三甲苯之類的弱路易斯鹼作用。^[4]若有氯離子存在，氯化鋁會生成(四)氯鋁酸根離子AlCl₄⁻：

AlCl₃(aq) + Cl⁻(aq) ⇌ AlCl₄⁻(aq)

在水中，氯化鋁會部分水解，形成氯化氫氣體或H₃O⁺離子。其水溶液和其他含鋁物質的溶液相同，含有水合鋁離子，跟適當份量的氫氧化鈉反應可生成氫氧化鋁沉澱：^[5]

AlCl₃(aq) + 3 NaOH(aq) → Al(OH)₃(s) + 3NaCl(aq)

AlCl₃(aq) + 3 H₂O → AlO₂^-+ 3HCl + H₃O⁺^{[來源請求]}

用途

氯化鋁主要用在傅-克反應^[4] 中，例如以苯和光氣為原料制備蒽醌，應用於染整工業中。^[1] 在廣義的傅-克反應中，醯氯或鹵代烷和芳香族物質的反應式如下:^[4]

苯及其衍生物在發生上述反應時，主產物是對位的異構物。相比較下，烷基化反應涉及的問題較多，不如醯基化反應應用廣泛。無論是哪種反應，氯化鋁和其他原料和儀器都必須是中等乾燥的，少量的水有助於反應進行。

由於氯化鋁可與反應產物配位，因此應用在傅克反應時，它的用量必須與反應物相同，而非「催化量」。反應後的氯化鋁很難回收，會產生大量的腐蝕性廢料。為了達到綠色化學的要求，化學家開始使用三氟化釔或三氟化鏑來替代氯化鋁，減少污染。

氯化鋁也常用來將醛基加在苯環上，如加特曼-科赫反應用一氧化碳、氯化氫、氯化鋁及氯化亞銅為催化劑^[6]

氯化鋁在有機化學中有很廣泛的應用。^[7] 它可以催化Ene反應，比如3-丁烯-2-酮（甲基乙烯基甲酮）與香芹酮加成：^[8]

氯化鋁也常用在烴類聚合反應和異構化反應中，重要的例子包括^[1] 工業上乙苯的生產。乙苯可用於進一步製備苯乙烯、聚苯乙烯以及用作清潔劑的十二烷基苯。

芳烴存在下，氯化鋁與鋁混合可用於合成二(芳烴)金屬配合物。例如，二苯鉻就是通過特定金屬鹵化物經由Fischer-Hafner合成製備的。

低濃度的鹼式氯化鋁常是防汗藥的成分之一，而多汗症患者在使用時濃度會高些（12%或更高）。

氯化鋁和氯化鈉不同，其化學鍵的構成大部分是共價鍵，而離子鍵的佔比極低，因此熔融態的氯化鋁不易電離，且電離產生的Cl-會和氯化鋁分子結合生成更穩定的四氯合鋁酸根離子AlCl4−；並且氯化鋁在180 °C（356 °F）以上的溫度下會升華成為氣體；因此在工業上不會通過電解氯化鋁的方式量產金屬鋁。但是在熔融態的氯化鋁添加氯化鈉、無水氯化鈣和少量的氯化鋰，增強氯化鋁分子的電離效率，添加氯酸鉀阻止氯化鋁的升華；用此方法可以電解製備高純度的金屬鋁^[9]^[10]。

注意事項

無水氯化鋁會和鹼劇烈反應，因此需妥善處理。含結晶水的氯化鋁較無此問題。

如果吸入無水氯化鋁或接觸眼睛和皮膚會造成刺激。

參考文獻

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[8] B. B. Snider, Accounts of Chemical Research 13, 426 (1980).

[9] 一种从氯化铝中提取纯铝的方法. 谷歌學術. 2023-04-09 [2023-04-09]. （原始內容存檔於2023-04-14）（中文（中國大陸））.

[10] 氯化鋁的製造和電解. 國立台灣大學. 2023-04-09 [2023-04-09]. （原始內容存檔於2023-04-12）（中文（臺灣））.

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