Voir la source de Chlorure d'aluminium

{{Infobox Chimie
| nom = Chlorure d'aluminium(III)
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<!-- Général -->
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| nomIUPAC = trichloroalumane
| synonymes = trichlorure d'aluminium
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}}

Le '''chlorure d'aluminium''' (AlCl<sub>3</sub>) aussi appelé '''trichlorure d’aluminium''', ou '''chlorure d'aluminium(III)''', est un [[sel (chimie)|sel]] d'[[aluminium]] et de [[chlore]]. La forme anhydre possède une structure particulière : bien qu'étant un [[halogénure]] d'un [[métal]] très [[électronégativité|électropositif]], les [[liaison chimique|liaisons chimiques]] sont principalement [[liaison covalente|covalentes]] et non pas [[liaison ionique|ioniques]] comme on pourrait s'y attendre. Cela a notamment pour conséquence qu'AlCl<sub>3</sub> possède des températures de fusion et de sublimation basses ({{tmp|178|°C}} pour cette dernière), et qu'à l'état [[liquide]], il [[conductivité électrique|conduit]] mal l'[[électricité]] contrairement aux [[halogénure]]s [[liaison ionique|ioniques]] comme le [[chlorure de sodium]]. Ce composé existe à l'[[état solide]] sous la forme d'un réseau hexacoordiné. Il [[fusion (physique)|fond]] en formant un [[dimère]] tétracoordiné, Al<sub>2</sub>Cl<sub>6</sub> qui peut se [[Vaporisation|vaporiser]], mais qui se dissocie à température plus élevée pour former une espèce AlCl<sub>3</sub> analogue à [[trifluorure de bore|BF<sub>3</sub>]].

Le chlorure d'aluminium est très déliquescent et il peut exploser au contact de l'[[eau]] sous l'effet de l'[[hydratation]]. Il s'[[hydrolyse]] partiellement en présence d'eau pour former du [[chlorure d'hydrogène]] ([[acide chlorhydrique]]). En [[solution aqueuse]], AlCl<sub>3</sub> est totalement [[ion]]isé et la solution conduit bien le [[courant électrique]]. Cette solution est [[acide]]. De manière simplifiée, le cation produit par l'hydrolyse du chlorure d'aluminium s'écrit :
:<chem>[Al(H2O)6]^3+ + H2O <=> [Al(H2O)5OH]^2+ + H3O+</chem>.

AlCl<sub>3</sub> est probablement l'[[acide de Lewis]] le plus couramment utilisé et parmi les plus puissants. Ce composé possède de très nombreuses applications dans l'[[industrie chimique]], notamment comme [[catalyse]]ur pour les [[Réaction de Friedel-Crafts|réactions de Friedel-Crafts]], à la fois l'[[alkylation]] et l'[[acylation]]. Il est également utilisé pour des réactions de [[polymérisation]] ou d'[[isomérie|isomérisation]] de [[composé organique|composés organiques]].

Il existe également un [[monochlorure d'aluminium|chlorure d'aluminium(I)]] (AlCl), mais il est très instable et n'est connu qu'à l'état [[gaz]]eux.

== Propriétés physico-chimiques ==
À l'état solide, le chlorure d'aluminium cristallise suivant la structure type [[Chlorure d'yttrium(III)|YCl<sub>3</sub>]], avec les ions Al<sup>3+</sup> formant un [[réseau cubique à faces centrées]].

Le chlorure d'aluminium est un [[acide de Lewis]] puissant, capable de réagir selon des réactions acide-base de Lewis avec des [[base de Lewis|bases de Lewis]] même faibles comme la [[benzophénone]] ou le [[mésitylène]]. En présence d'un [[ion]] [[chlorure]], il réagit pour former AlCl<sub>4</sub><sup>−</sup>.

L'[[hydrolyse]] partielle en présence d'eau forme du [[chlorure d'hydrogène]] et/ou de l'[[acide chlorhydrique]]. Les solutions aqueuses de chlorure d'aluminium se comportent de la même manière que les solutions d'autres [[sel (chimie)|sels]] contenant des ions Al<sup>3+</sup> hydratés. Par exemple, mis en présence de la quantité appropriée de [[Hydroxyde de sodium|soude]], il forme un [[précipité]] gélatineux d'[[hydroxyde d'aluminium]] :

:AlCl<sub>3</sub>{{ind|(aq)}} + 3 [[Hydroxyde de sodium|NaOH]]{{ind|(aq)}} → [[hydroxyde d'aluminium|Al(OH)<sub>3</sub>]]{{ind|(s)}} + 3 [[chlorure de sodium|NaCl]]{{ind|(aq)}}.

== Structure cristalline ==

À l'état solide, le chlorure d'aluminium [[structure cristalline|cristallise]] dans une structure [[Système cristallin monoclinique|monoclinique]] type [[Chlorure de rhodium(III)|RhCl<sub>3</sub>]], de [[groupe d'espace]] C 2/m<ref>S.I. Troyanov, ''Zhurnal Neorganicheskoi Khimii'', 37, 266 (1992).</ref>. Ses [[maille cristalline|paramètres de maille]] sont ''a'' = {{unité|5.914 Å}}, ''b'' = {{unité|10.234 Å}} et ''c'' = {{unité|6.148 Å}} avec ''β'' = 108,25°. Dans la maille, l'aluminium occupe la [[position de Wyckoff]] 4g (''y'' = 0,166) et le chlore les {{nobr|positions 4i}} (''x'' = 0,215 et ''z'' = 0,226) et 8j (''x'' = 0,252, ''y'' = 0,321, ''z'' = 0,225). La structure obtenue est une structure en feuillets dans le plan (a, c), l'aluminium étant placé au centre d'octaèdres d'aluminium, et en nid d'abeille dans le plan (a, b).
[[Fichier:AlCl3 layers.png|thumb|left|AlCl<sub>3</sub>, structure en feuillets, l'aluminium est situé ici au centre du [[polyèdre de coordination]] formé par les ions chlorure.]]
[[Fichier:AlCl3 honeycomb.png|thumb|center|AlCl<sub>3</sub>, structure en nid d'abeille, l'aluminium est situé ici au centre du [[polyèdre de coordination]] formé par les ions chlorure.]]
{{clr|left}}

== Préparation ==

Le chlorure d'aluminium est produit industriellement par la réaction directe de l'[[aluminium]] et du [[dichlore]] :
:2 Al + 3 Cl<sub>2</sub> → 2 AlCl<sub>3</sub>
ou à partir d'aluminium et d'[[acide chlorhydrique]] :
:2 Al + 6 HCl → 2 AlCl<sub>3</sub> + 3 {{H2}}.
Cette réaction est exothermique et nécessite un refroidissement du ballon dans un bain d'eau froide.

La couche de passivation de l'aluminium (composée d'oxyde d'aluminium ({{fchim|Al|2|O|3}})) le rend peu réactif au début mais une fois cette couche éliminée, l'aluminium devient plus réactif. Il est donc conseillé de décaper l'aluminium dans de l'acide chlorhydrique concentré à 23 % et une fois que la réaction est démarrée, diluer l'acide avec son volume en eau distillée (pour diviser sa concentration par deux) afin de limiter l'échauffement local (à la surface de l'aluminium) qui risquerait (malgré le refroidissement global du milieu réactionnel via le bain d'eau froide) de dégazer la solution d'acide chlorhydrique en émettant du chlorure d'hydrogène gazeux.

Le ballon doit également être ouvert car comme mentionné ci-dessus, la réaction dégage du dihydrogène mais il est conseillé de poser un entonnoir afin de limiter l'émission de chlorure d'hydrogène (la vapeur d'eau se condensant sur la surface de l'entonnoir, une part importante du chlorure d'hydrogène gazeux dégagé par l'échauffement de l'acide chlorhydrique se dissout dans les gouttes d'eau pour reformer l'acide chlorhydrique qui va retomber dans le milieu réactionnel tout en permettant au dihydrogène (et un peu de chlorure d'hydrogène) de s'échapper via le trou de l'entonnoir).

== Utilisations ==

* La principale utilisation du chlorure d'aluminium concerne la fabrication de composés par la [[réaction de Friedel-Crafts]] dont il est un [[catalyse]]ur, par exemple la fabrication d'[[anthraquinone]] (pour l'industrie de la [[teinture]]) à partir du [[benzène]] et du [[phosgène]]. Au cours de la réaction de Friedel-Crafts, un [[chlorure d'acyle]] ou un [[halogénoalcane|halogénure d'alkyle]] réagit avec un [[Aromaticité|composé aromatique]] suivant :
[[Fichier:AlCl3 FriedelCrafts(fr).gif|350px|Équations-bilans des deux étapes d'une alkylation de Friedel-Crafts]]

Avec les dérivés du [[benzène]], le produit principal de la réaction est l'[[isomérie|isomère]] ''para''. La réaction d'alkylation posant de nombreux problèmes, elle est moins largement utilisée que la réaction d'acylation. Dans les deux cas, le chlorure d'aluminium (ou l'appareillage utilisé) ne doit pas être totalement anhydre, des traces d'humidité étant nécessaires pour la mise en œuvre de la réaction. L'un des problèmes de la réaction de Friedel-Crafts est que le [[catalyse]]ur (chlorure d'aluminium) doit être présent en quantité [[stœchiométrie|stœchiométrique]] pour que la réaction soit totale parce qu'il forme un [[complexe (chimie)|complexe]] stable avec le produit. Cette particularité le rend très difficile à [[recyclage|recycler]], si bien qu'ils doivent être détruits après usage, ce qui génère une quantité importante d'effluents corrosifs. Pour cette raison, les chimistes étudient la possibilité d'utiliser des catalyseurs plus neutres vis-à-vis de l'environnement tels que le trifluorométhanesulfonate d'[[ytterbium]](III) ou le trifluorométhanesulfonate de [[dysprosium]](III) qui sont plus coûteux mais peuvent être recyclés.

* Le chlorure d'aluminium peut également être utilisé dans des réactions d'insertion de fonctions [[aldéhyde]] dans des noyaux [[aromaticité|aromatiques]], par exemple suivant une [[réaction de Gatterman-Koch]] qui utilise du [[monoxyde de carbone]], du [[chlorure d'hydrogène]] et du [[chlorure de cuivre(I)]] comme co-catalyseur :

[[Fichier:AlCl3 formylation(fr).gif|300px|Équation-bilan d'une acylation d'un composé aromatique]]

* Le chlorure d'aluminium a de nombreuses autres applications en [[chimie organique]] :
** AlCl<sub>3</sub> est utilisé dans des réactions de [[polymérisation]] ou d'[[isomérie|isomérisation]] de [[composé organique|composés organiques]]. Des applications importantes sont la fabrication d'[[éthylbenzène]] (utilisé pour fabriquer le [[styrène]] puis le [[polystyrène]]), et la production de [[dodécylbenzène]] (utilisé pour fabriquer des [[détergent]]s) ;
** AlCl<sub>3</sub> catalyse notamment la [[réaction de Diels-Alder]] ;
** AlCl<sub>3</sub> catalyse aussi l'addition de 3-butèn-2-one sur le [[carvone]] :
[[Fichier:AlCl3 ene rxn(fr).gif|400px|Équation-bilan de l'addition de la 3-butène-2-one sur le carvone]]

* C'est enfin un [[coagulant]] inorganique très utilisé par certains processus de [[potabilisation]] de l'eau, sous forme de polychlorure d'aluminium (PAC)<ref name=Sohrabi2018/>. Il peut aussi dans ce cadre éliminer le [[fluor]] en excès dans l'eau. Pour ne pas contaminer l'eau potable par de l'aluminium et pour une bonne coagulation, le pH du processus de coagulation doit être bien maitrisé, de même que les doses utilisées<ref name=Sohrabi2018/>. L'agitation de l'eau doit être adéquate de même que le système de filtration (qui doit éliminer les agglomérats d'aluminium)<ref name=Sohrabi2018/>. Le [[chitosane]] et la bentonite sont des additifs utiles<ref name=Sohrabi2018>Sohrabi Y., Shokoohizadeh M.J., Tabar F.R., Mirzaei N., Bagheri A., Ghadiri S.K., … et Charganeh S.S. (2018), ''Surveying the utilization of aluminum chloride in water treatment'', ''Advanced Scientific Research'' ([http://eprints.yums.ac.ir/id/eprint/273 résumé]).</ref>.

== Sécurité ==

AlCl<sub>3</sub> peut provoquer une explosion s'il est mis en contact avec une [[base (chimie)|base]] ou de l'eau. C'est un réactif à manier avec précaution, en utilisant des gants et des lunettes de sécurité. Il doit être manipulé sous une hotte. Lorsqu'il est manipulé à l'air humide, le chlorure d'aluminium absorbe rapidement l'humidité pour devenir hautement [[acide]], et il attaque rapidement un grand nombre de matériaux dont notamment l'[[acier inoxydable]] et le [[caoutchouc (matériau)|caoutchouc]].

== Hexahydrate de chlorure d'aluminium ==
Formule brute : AlCl{{ind|3}}(H{{ind|2}}O){{ind|6}}.

Ce produit, stable, n'est pas agressif pour la peau ; il entre même dans la composition de topiques cutanés en dermatologie (voir [[hyperhidrose]]).

C'est la forme la plus courante de conditionnement du chlorure d'aluminium quand on ne recherche pas le sel anhydre. Son [[numéro CAS]] est 7784-13-6. Sa masse molaire vaut {{nb|241,432 g/mol}}.

Principaux synonymes :
*Nom français : trichlorure d'aluminium hexahydraté ;
*Nom anglais : aluminum trichloride hexahydrate.

== Voir aussi ==
* [[Polychlorure d'aluminium]]

== Références ==
{{Références}}

== Bibliographie ==
* N. N. Greenwood et A. Earnshaw, ''Chemistry of the Elements'', Pergamon Press, Oxford, UK, 1984.
* ''Handbook of Chemistry and Physics'', {{71e}}{{éd.}}, CRC Press, Ann Arbor, Michigan, 1990.
* G. A. Olah (éd.), ''Friedel-Crafts and Related Reactions'', vol. 1, Interscience, New York, 1963.
* L. G. Wade, ''Organic Chemistry'', {{5e}}{{éd.}}, Prentice Hall, Upper Saddle River, New Jersey, USA, 2003.
* P. Galatsis, dans ''Handbook of Reagents for Organic Synthesis: Acidic and Basic Reagents'' (H. J. Reich et J. H. Rigby, éds.), {{p.|12-15}}, Wiley, New York, 1999.
* B. B. Snider, ''Accounts of Chemical Research'', 13, 426, 1980.

{{Palette|Composés de l'aluminium|Composés du chlore}}
{{Portail|chimie}}

[[Catégorie:Réactif pour la chimie organique]]
[[Catégorie:Composé de l'aluminium]]
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[[Catégorie:Sel]]
[[Catégorie:Substance déliquescente]]
[[Catégorie:Anti-acnéique]]