奇特的氯化铝

长汀一中高二(3)班:陈启添
指导教师：李文炜

　　中学阶段我们知道氯化铝的化学式是A1C1₃，因而我们都会很容易而且很肯定地说氯化铝是离子化合物，而且都会振振有词地解释道：铝是活泼金属，氯是活泼非金属，它们所形成的盐理所当然是离子化合物。事实真的是这样吗?请看下面的实验。

　　分别加热无水氯化铝和氯化钠固体，并使它们均达熔融状态。然后，把它们分别接入两个同样连有完好小灯泡的电路A和B。接上电源，移动滑动变阻器滑片。电路A小灯泡始终没有发光，电路B小灯泡亮着，且亮度随滑片的移动而变化，往电路A中换用电动势更大的电源，小灯泡仍旧没有发光。

　　电路本身并没有其它故障，显而易见电路A始终没有形成闭合电路，即熔融的氯化铝没有导电。

　　从对比实验不难看出，氯化铝并不像我们所想象的那样为离子化合物，那么氯化铝究竟是什么类型的化合物?又为什么具有这种奇怪的现象呢?再看一个实验。

　　称取一定质量的无水氯化铝，放入一个特制的干燥的烧瓶(瓶壁上刻有体积刻度)。球状瓶上的瓶颈(足够长)中有活塞，另一个胶塞中插有温度计，气密性良好，固定后，在标准大气压下给烧瓶加热，活塞缓缓上升，加热至氯化铝完全转化为气态，继续加热，记下3个不同时刻的体积、温度，停止加热。

　　根据克拉伯龙方程(PV＝nRT)可以计算出氯化铝的平均物质的量，而后计算出平均摩尔质量为267g／mol。

　　而我们根化学式计算得A1C1₃的式量为35.5×3+27＝133.5＝267/2。那么，是否我们可以猜测氯化铝的化学式为A1₂C1₆?

　　让我们从结构上进行分析：A1C1₃是缺电子分子，因为一个铝原子最外层有3个电子，它和3个氯原子形成三对共用电子对，也只有6个电子，少于8个电子的饱和结构，因而A1C1₃是缺电子分子，以至于具有接受其它原子的孤对电子的能力，从而形成配位健。如下图所示：

　　从酸碱电子理论分析：A1C1₃既能接受电子对，是路易斯酸，又能够提供电子对，是路易斯碱。这样两个A1C1₃(铝四面体)形成了A1₂C1₆.

　　鉴于A1C13的特殊性：缺电子结构，A1C1₃易与其它电子给予体形成配离子(如〔A1C1₄〕^-)和加合物(如AlCl₃^.NH₃)，这一性质使它在有机合成中大有用武之地——作催化剂。

　　熔融态氯化铝不导电，而氯化铝溶液为何能导电呢?氯化铝在水溶液中形成高价配阳离子，氯化铝水解形成配阳离子和氯离子正是氯化铝溶液能导电的原因。

　　从以上氯化铝的探索和分析，无疑可以使我们认识到金属形成的盐并不一定都是离子化合物。为此，我们意识到认识一种物质必须以事实为依据。

　　点评：启添同学能利用所学知识，通过实验(一个导电实验，一个测定式量实验)来说明氯化铝是共价化合物且分子式为A1₂C1₆，并能从结构上分析其形成原因，在一定程度上掌握了研究探索化学问题的思路和方法：猜想→实验→假设→验证→理论。