Triethylaluminium

Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung aus Verordnung (EG) Nr. 1272/2008 (CLP), ggf. erweitert
Gefahrensymbol Gefahrensymbol
Gefahr
H- und P-Sätze H:
  • Entzündet sich in Berührung mit Luft von selbst.
  • In großen Mengen selbsterhitzungsfähig; kann in Brand geraten.
  • In Berührung mit Wasser entstehen entzündbare Gase, die sich spontan entzünden können.
  • Verursacht schwere Verätzungen der Haut und schwere Augenschäden.
EUH: Reagiert heftig mit Wasser.
P:
  • Inhalt unter inertem Gas/ … handhaben und aufbewahren. Vor Feuchtigkeit schützen.
  • Kühl halten.
  • Schutzhandschuhe/ Schutzkleidung/ Augenschutz/ Gesichtsschutz/ Gehörschutz/ … tragen.
  • Bei Berührung mit der Haut [oder dem Haar]: Alle kontaminierten Kleidungsstücke sofort ausziehen. Haut mit Wasser abwaschen [oder duschen].
  • Bei Kontakt mit den Augen: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser spülen. Eventuell vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter spülen.
  • Bei Brand: … zum Löschen … verwenden. (Die vom Gesetzgeber offen gelassenen Einfügungen sind vom Inverkehrbringer zu ergänzen)

Triethylaluminium, auch als TEA oder Aluminiumtriethyl (ATE) bezeichnet, ist eine metallorganische Verbindung des Aluminiums. Die Verbindung ist pyrophor und kann sich bei Kontakt mit der Luft selbst entzünden. Mit Wasser reagiert TEA äußerst heftig zu Aluminiumhydroxid und Ethan. TEA ist aufgrund der Elektronenlücke am Aluminiumatom, welches nur sechs Valenzelektronen aufweist, eine Lewis-Säure.

Strukturformel
Monomer von Triethylaluminium

Dimer von Triethylaluminium
Monomer (oben), Dimer (unten)
Allgemeines
Name Triethylaluminium
Andere Namen
  • Aluminiumtriethyl
  • TEA
Summenformel C6H15Al (monomer)
Kurzbeschreibung farblose selbstentzündliche Flüssigkeit
Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer Extern 97-93-8
EG-Nummer 202-619-3
ECHA-InfoCard Extern 100.002.382
PubChem Extern 16682930
Eigenschaften
Molare Masse 114,17 g/mol
Aggregatzustand flüssig
Dichte 0,8324 g/cm3 (25 °C)
Schmelzpunkt −52,5 °C
Siedepunkt 187 °C
Dampfdruck 4 hPa (bei 20 °C)
Löslichkeit heftige Zersetzung in Wasser

Darstellung und Gewinnung

Die technische Synthese erfolgt durch Umsetzung von Aluminium, Wasserstoff und Ethen, wobei eine Startmenge an Triethylaluminium notwendig ist. Aluminium allein reagiert nicht direkt mit Wasserstoff. In Gegenwart von Triethylaluminium wird als Zwischenverbindung Diethylaluminiumhydrid gebildet, welches mit Ethen die Zielverbindung ergibt.

{\displaystyle \mathrm {2\ Al+3\ H_{2}+4\ (C_{2}H_{5})_{3}Al\longrightarrow \ 6\ (C_{2}H_{5})_{2}AlH} } und
{\displaystyle \mathrm {(C_{2}H_{5})_{2}AlH+CH_{2}{=}CH_{2}\longrightarrow \ (C_{2}H_{5})_{3}Al} }

Die Summengleichung lautet dann

{\displaystyle \mathrm {2\ Al+3\ H_{2}+6\ CH_{2}{=}CH_{2}\longrightarrow \ 2\ (C_{2}H_{5})_{3}Al} }

Die Synthese kann als kontinuierlicher Zweistufenprozess durchgeführt werden, wobei ein Teil des Triethylaluminiums im Kreislauf geführt wird.

Eine zweite Synthesevariante geht von der Umsetzung von Aluminium mit Ethylchlorid aus, wo zunächst das Ethylaluminiumsesquichlorid erhalten wird.

{\displaystyle \mathrm {2\ Al+3\ C_{2}H_{5}Cl\longrightarrow \ (C_{2}H_{5})_{3}Al_{2}Cl_{3}} }

Eine Reduktionsreaktion mit Natrium ergibt dann die Zielverbindung.

{\displaystyle \mathrm {2\ (C_{2}H_{5})_{3}Al_{2}Cl_{3}+3\ Na\longrightarrow \ 3\ (C_{2}H_{5})_{2}AlCl+Al+3\ NaCl} } und
{\displaystyle \mathrm {3\ (C_{2}H_{5})_{2}AlCl+3\ Na\longrightarrow \ 2\ (C_{2}H_{5})_{3}Al+Al+3\ NaCl} }

Eigenschaften

Physikalische Eigenschaften

Triethylaluminium ist eine pyrophore, farblose bis gelbliche Flüssigkeit. Bei Normaldruck siedet die Verbindung bei 187 °C. Die Verdampfungsenthalpie beträgt hier 73,2 kJ·mol−1. Die Dampfdruckfunktion ergibt sich nach Antoine entsprechend log10(P) = A−(B/(T+C)) (P in bar, T in K) mit A = 7,41394, B = 3451,295 und C = 2,14 im Temperaturbereich von 330 K bis 399 K. Der Schmelzpunkt der Verbindung liegt bei −50,7 °C. Die Schmelzenthalpie beträgt 10,6 kJ·mol−1. Der Tripelpunkt liegt bei −48 °C. und 0.0017 Pa.

Chemische Eigenschaften

In festem und flüssigen Zustand liegt Triethylaluminium als Dimer vor, in der Gasphase dagegen in monomerer Form. Mit Alkalihalogeniden und -cyaniden werden 1:1-Komplex des Typs M[(C2H5)3AlX] sowie 1:2-Komplexe des Typs M[(C2H5)6Al2X] (mit M - Alkalimetallion und X - Halogenid, Cyanid) gebildet. Beim Eintrag von festen, wasserfreien Aluminiumhalogeniden in Triethylaluminium entstehen je nach Stöchiometrie die entsprechenden Diethylaluminiumhalogenide bzw. Ethylaluminiumdihalogenide.

{\displaystyle \mathrm {AlX_{3}+2\ (C_{2}H_{5})_{3}Al\longrightarrow \ 3\ (C_{2}H_{5})_{2}AlX} } und
{\displaystyle \mathrm {2\ AlX_{3}+(C_{2}H_{5})_{3}Al\longrightarrow \ 3\ (C_{2}H_{5})AlX_{2}} } mit X = Cl, Br, I

Eine echte Umalkylierung gelingt bei der Umsetzung mit Zinkchlorid, wobei das gewünschte Diethylzink vom Nebenprodukt Diethylaluminiumchlorid destillativ abgetrennt werden kann.

{\displaystyle \mathrm {2\ (C_{2}H_{5})_{3}Al+ZnCl_{2}\longrightarrow \ Zn(C_{2}H_{5})_{2}+2\ (C_{2}H_{5})_{2}AlCl} }

Mit Sauerstoff wird in einer Radikalkettenreaktion an den Aluminium-Kohlenstoff-Bindungen das Aluminiumtriethanolat gebildet. Diese Reaktion verläuft mit einer Reaktionsenthalpie von −1017 kJ·mol−1 sehr stark exotherm, so dass eine entsprechende Reaktionskontrolle hinsichtlich der Sauerstoffzufuhr notwendig ist, um unkontrollierte Selbstentzündungsprozesse zu vermeiden.

{\displaystyle \mathrm {2\ (C_{2}H_{5})_{3}Al+3\ O_{2}\longrightarrow \ 2\ (C_{2}H_{5}O)_{3}Al} }

Triethylaluminium reagiert bereitwillig und heftig mit protischen Substanzen, wie Mineralsäuren, Wasser, Alkoholen, Mercaptanen, Phenolen, Carbonsäuren, Ammoniak, Aminen, Acetylen und monosubstituierten Acetylenen.

Verwendung

Triethylaluminium ist als Bestandteil von Ziegler-Natta-Katalysatoren ein in großtechnischem Maßstab verwendeter Cokatalysator für die Polyolefinherstellung; vor allem von Polyethylen und Polypropylen. Im sogenannten Alfol-Prozess wird TEA zur Synthese höherer unverzweigter primärer Alkohole („Fettalkohole“) aus Ethen verwendet.

In MOCVD- und MBE-Anlagen wird Triethylaluminium als Reaktionsmedium zur Abscheidung von III-V-Halbleiterschichten, beispielsweise für LEDs, verwendet.

In Kriegswaffen, wie beispielsweise Flammenwerfern, wird Triethylaluminium als flüssiges Brandmittel oder mit Verdickern, wie Polyisobutylen als Gelbrandstoff (TPA, engl. thickened pyrophoric agent) eingesetzt. Prinzipiell können solche Waffen als Nachfolger des Napalms betrachtet werden. Bezüglich der Abbrandtemperatur und der brandstiftenden Wirkung übertreffen sie dieses. TEA selbst kann mit Wasser nicht gelöscht werden, da es explosionsartig mit Wasser reagiert. Wird es mit anderen Löschmitteln bekämpft, so kann jederzeit durch Luftkontakt wieder eine Selbstentzündung einsetzen.

Sicherheitshinweise

Die Dämpfe von Triethylaluminium sind stark reizend und verätzen die Schleimhäute. Mit bis zu zwei Tagen Verzögerung kann ein Lungenödem eintreten. Häufig wird auch das sogenannte Gießerfieber beobachtet. Bei Einwirkungen auf die Haut können sehr schmerzhafte und schwer heilende Wunden entstehen.

Literatur

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Basierend auf einem Artikel in: Extern Wikipedia.de
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Datum der letzten Änderung: Jena, den: 31.01. 2024