Tetrahydridohlinitan lithný

Vlastnosti, struktura, výroba

LiAlH4 je bezbarvá pevná látka, ovšem vzorky pro komerční použití mají obvykle šedé zbarvení kvůli přítomnosti nečistot. Tuto látku lze přečistit rekrystalizací z diethyletheru. +more Obvykle se používá šedá nepřečištěná látka, jelikož nečistoty nejsou na závadu a mohou být snadno odděleny od organických produktů. Čistý práškový LiAlH4 je samozápalný, ovšem nikoliv ve velkých krystalech. Některé komerční produkty obsahují minerální oleje, které zabraňují reakci se vzdušnou vlhkostí, ovšem častěji je tato látka zabalena v nepropustných plastových sáčcích. LiAlH4 reaguje s vodou (i se vzdušnou vlhkostí): :LiAlH4 + 4 H2O → LiOH + Al(OH)3 + 4 H2.

Tato reakce je jednou z metod laboratorní přípravy vodíku. Staré vzorky vystavené vzduchu často zbělají, protože absorbovaly dostatek vlhkosti k tvorbě směsi hydroxidu lithného a hydroxidu hlinitého, které oba mají bílou barvu.

Struktura

Krystalová struktura LiAlH4; atomy lithia jsou fialově Hydrid lithno-hlinitý krystalizuje v jednoklonné soustavě, prostorová grupa je P21/c. +more Osy osového ktříže mají délky a = 48,2 pm; b = 78,1 pm a c = 79,2 pm; α = γ=90°, β=112°. Li+ centra jsou obklopena pěti AlHb=4|p=- čtyřstěny a připojena na jeden vodíkový atom z každého ze sousedních čtyřstěnů, přičemž tvoří dvojjehlanovité uspořádání. Při tlacích nad 2,2 GPa dochází k fázovému přechodu za vzniku β-modifikace.

Výroba

Hydrid lithno-hlinitý byl poprvé připraven reakcí hydridu lithného s chloridem hlinitým: :4 LiH + AlCl3 → LiAlH4 + 3 LiCl

V průmyslové výrobě se nejprve vyrobí tetrahydridohlinitan sodný z prvků za vysokého tlaku a vysoké teploty: :Na + Al + 2 H2 → NaAlH4

LiAlH4 se poté získá podvojnou záměnou: :NaAlH4 + LiCl → LiAlH4 + NaCl s vysokou výtěžností. LiCl je odstraňován filtrací z diethyletherového roztoku LiAlH4, obsah LiCl v konečném produktu je tak kolem 1 %.

Rozpustnost

Použití

Organická chemie

Hydrid lithno-hlinitý se používá v organické chemii jako redukční činidlo. Je mnohem silnější než podobný tetrahydridoboritan sodný, jelikož vazba Al-H je slabší než vazba B-H. +more Používá se obvykle jako diethyletherový roztok a v kyselém prostředí, a to k přeměně esterů, karboxylových kyselin, acylhalogenidů, aldehydů a ketonů na odpovídající alkoholy. Podobně také převádí amidy, nitrosloučeniny, nitrily, iminy, oximy a azidy na aminy. Také redukuje kvartérní amoniové sloučeniny na terciární aminy. Reaktivitu lze pozměnit nahrazením hydridové skupiny alkoxyskupinou. I přes problémy spojené s jeho reaktivitou se používá i v menších průmyslových výrobách, ve velkých výrobách se spíše používá bis(2-methoxyethoxy)hydridohlinitan sodný.

LiAlH4 se nejčastěji využívá k redukci esterů a karboxylových kyselin na primární alkoholy. Aldehydy a ketony jím také mohou být redukovány na alkoholy, ovšem u těchto látek je častější použití mírnějších činidel, například tetrahydridoboritanu sodného; α,β-nenasycené ketony jsou přeměněny na allylové alkoholy. +more Při redukci epoxidů za použití LiAlH4 činidlo napadá prostorovými efekty méně ovlivněný konec molekuly epoxidu, často za vzniku sekundárního nebo terciárního alkoholu.

Částečná redukce acylchloridů na aldehydy nemůže být provedena touto látkou, protože vždy dojde k redukci na primární alkohol. Místo toho se používá slabší tri(t-butoxy)hydridohlinitan lithný, který reaguje mnohem rychleji s acylchloridy než s aldehydy. +more Například isovaleroylchlorid (chlorid kyseliny isovalerové) může být redukován tri(t-butoxy)hydridohlinitanem lithným na isovaleraldehyd s 65% výtěžností.

Hydrid lithno-hlinitý rovněž redukuje halogenderiváty na alkany. Nejrychleji reagují alkyljodidy, pomaleji alkylbromidy a ještě pomaleji alkylchloridy. +more Primární halogenderiváty jsou rektivnější než sekundární, terciární reagují jen v některých případech.

Hydrid lithno-hlinitý neredukuje samotné alkeny a areny. Alkyny jsou redukovány pouze je-li v blízkosti trojné vazby alkoholová skupina.

Anorganická chemie

LiAlH4 je využíván k přípravě hydridů kovů bloku s a přechodných kovů z odpovídajících halogenidů. Například hydrid sodný (NaH) může být připraven z chloridu sodného touto reakcí: :LiAlH4 + 4 NaCl → 4 NaH + LiCl + AlCl3

LiAlH4 také reaguje s mnoha anorganickými ligandy za vzniku komplexů s lithnými ionty: :LiAlH4 + 4NH3 → Li[Al(NH2)4] + 4H2

Skladování vodíku

Hydrid lithno-hlinitý obsahuje 10,6 % vodíku, a tak představuje možné médium pro skladování vodíku ve vozidlech s palivovými články.

Ostatní tetrahydridohlinitany

Je známo mnoho solí podobných hydridy lithno-hlinitému. NaH může být použit na výrobu tetrahydridohlinitanu sodného podvojnou záměnou v tetrahydrofuranu: :LiAlH4 + NaH → NaAlH4 + LiH

Tetrahydridohlinitan draselný lze připravit podobným způsobem v bis(2-methoxyethyl)etheru jako rozpouštědle: :LiAlH4 + KH → KAlH4 + LiH

LiAlH4 lze získat zpětně z tetrahydridohlinitanu sodného nebo draselného reakcí s LiCl nebo hydridem lithným v diethyletheru nebo tetrahydrofuranu: :NaAlH4 + LiCl → LiAlH4 + NaCl :KAlH4 + LiCl → LiAlH4 + KCl

Tetrahydridohlinitan hořečnatý (Mg(AlH4)2) vzniká obdobně z bromidu hořečnatého: :2 LiAlH4 + MgBr2 → Mg(AlH4)2 + 2 LiBr

Související články

Hydridy * Tetrahydridoboritan sodný * Hydrid sodný

Externí odkazy

Reference

Kategorie:Lithné sloučeniny Kategorie:Hlinité sloučeniny Kategorie:Hydridy Kategorie:Redukční činidla Kategorie:Komplexy hliníku