АЛУМИНИЕВ ХИДРОКСИД: СТРУКТУРА, СВОЙСТВА, ПРИЛОЖЕНИЯ, РИСКОВЕ - ХИМИЯ - 2025

На алуминиев хидроксид е неорганично съединение с химична формула А (ОН) ₃. За разлика от други метални хидроксиди, той е амфотерн, способен да реагира или да се държи като киселина или основа, в зависимост от средата. Това е бяло твърдо вещество, което е доста неразтворимо във вода, поради което намира приложение като компонент на антиациди.

Подобно на Mg (OH) ₂ или бруцит, с който той споделя определени химични и физични характеристики, в чистия си вид изглежда като тъпо, аморфно твърдо вещество; но когато кристализира с някои примеси, той придобива кристални форми, сякаш са перли. Сред тези минерали, естествените източници на Al (OH) ₃, е гибсайт.

Специален кристал на гипсайт. Източник: Rob Lavinsky, iRocks.com - CC-BY-SA-3.0

В допълнение към гибсайта има и минералите баерит, нордрандит и долейлит, съставляващи четирите полиморфа на алуминиевия хидроксид. Структурно те са много сходни помежду си, различават се само леко по начина, по който слоевете или листовете йони са разположени или свързани, както и вида на съдържащите се примеси.

Чрез контролиране на рН и параметрите на синтез, всеки от тези полиморфи може да бъде получен. Също така някои химически видове, които представляват интерес, могат да бъдат интеркалирани между неговите слоеве, така че да се създават интеркалиращи материали или съединения. Това представлява използването на по-технологичен подход за Al (OH) ₃. Другите му приложения са като антиациди.

От друга страна, той се използва като суровина за получаване на алуминиев оксид, а наночастиците му са използвани като каталитична поддръжка.

структура

Формула и октаедър

Химичната формула Al (OH) ₃ показва веднага, че съотношението Al ³⁺: OH ^- е 1: 3; това означава, че има три OH ^- аниони за всеки катион Al ³⁺, което е същото като да кажем, че една трета от неговите йони съответстват на алуминий. По този начин, Al ³⁺ и OH ^- взаимодействат електростатично, докато тяхното привличане-отблъскване дефинира шестоъгълен кристал.

Въпреки това, Al ³⁺ не е задължително заобиколен от три OH ^- а от шест; следователно, говорим за координационен октаедър, Al (OH) ₆, в който има шест Al-O взаимодействия. Всеки октаедър представлява единица, с която е изграден кристалът, а редица от тях приемат триклинични или моноклинични структури.

Долното изображение частично представлява октаедрите Al (OH) ₆, тъй като се наблюдават само четири взаимодействия за Al ³⁺ (светлокафяви сфери).

Хексагонален кристал на гиббиса, минерал от алуминиев хидроксид. Източник: Benjah-bmm27.

Ако тази структура се наблюдава внимателно, което съответства на тази на минералния гибрид, ще бъде възможно да се види, че белите сфери интегрират "лицата" или повърхностите на йонните слоеве; това са водородните атоми на ОН ^- йони.

Обърнете внимание също, че има слой А и друг В (пространствено те не са идентични), свързани заедно с водородни връзки.

Polymorphs

Слоевете А и В не винаги са свързани по един и същи начин, точно както физическата им среда или приемните йони (соли) могат да се променят. Следователно, кристалите на Al (OH) ₃ варират в четири минералогични или в случая полиморфни форми.

След това се казва, че за алуминиевия хидроксид има до четири полиморфа: гибрит или хидраргилит (моноклиничен), байерит (моноклиничен), долейлит (триклиничен) и нордстрандит (триклиничен). От тези полиморфи гъбисайтът е най-стабилният и изобилен; останалите са класифицирани като редки минерали.

Ако кристалите бяха наблюдавани под микроскоп, щеше да се види, че геометрията им е шестоъгълна (макар и донякъде неправилна). PH играе важна роля за растежа на такива кристали и за получената структура; тоест, като се има рН, може да се образува една или друга полиморфа.

Например, ако средата, в която Al (OH) _{3 се} утаява, има рН по-ниско от 5,8, се формира гибсайт; като има предвид, че ако рН е по-високо от тази стойност, се образува байерит.

В по-основни среди кристалите на нордрандит и дойлеит са склонни да се образуват. По този начин, тъй като е най-разпространеният гибрист, е факт, който отразява киселинността на изветрената му среда.

Имоти

Външен вид

Бяло твърдо вещество, което може да се предлага в различни формати: гранулирано или прахообразно и аморфно на вид.

Моларна маса

78.00 g / mol

плътност

2,42 g / mL

Точка на топене

300 ° С. Той няма точка на кипене, тъй като хидроксидът губи вода, за да се трансформира в алуминиев оксид или алуминиев оксид, Al ₂ O ₃.

Разтворимост във вода

1 · 10 ^-4 g / 100 ml. Разтворимостта му обаче се увеличава с добавянето на киселини (H ₃ O ⁺) или основи (OH ^-).

Продукт на разтворимост

K _sp = 3 10 ⁻³⁴

Тази много малка стойност означава, че само малка част се разтваря във вода:

Al (OH) ₃ (s) <=> Al ³⁺ (aq) + 3OH ^- (aq)

И всъщност тази нищожна разтворимост го прави добър неутрализатор на киселинността, тъй като не основава стомашната среда твърде много, защото не отделя почти ОН ^- йони.

Amphotericism

Al (OH) ₃ се характеризира с амфотерния си характер; тоест може да реагира или да се държи така, сякаш е киселина или основа.

Например, реагира с Н ₃ O ⁺ йони (ако средата е воден) за образуване на комплекс водната ³⁺; който от своя страна се хидролизира за подкисляване на средата, следователно Al ^{3+ е} киселинен йон:

Al (ОН) ₃ (а) + 3H ₃ О ⁺ (вод) => ³⁺ (вод)

³⁺ (aq) + H ₂ O (l) <=> ²⁺ (aq) + H ₃ O ⁺ (aq)

Когато това се случи, се казва, че Al (ОН) ₃ се държи като основа, тъй като взаимодейства с H ₃ О ⁺. От друга страна, той може да реагира с ОН ^- като се държи като киселина:

Al (OH) ₃ (s) + OH ^- (aq) => Al (OH) ₄ ^- (aq)

При тази реакция бялата утайка на Al (OH) _{3 се} разтваря преди излишъка на OH ^- йони; Това не е същото с други хидроксиди, като магнезий, Mg (OH) ₂.

Алуминатният йон Al (OH) ₄ ^- може да се изрази по-подходящо като: ^- подчертавайки координационното число 6 за катиона Al ³⁺ (октаедър).

Този йон може да продължи да реагира с повече ОН ^- до завършване на координационния октаедър: ^3-, наречен хексахидроксоалуминатен йон.

номенклатура

Наименованието „алуминиев хидроксид“, с което най-често се споменава това съединение, съответства на това, което се регулира от номенклатурата на запасите. (III) се пропуска в края на него, тъй като окислителното състояние на алуминия е +3 във всичките му съединения.

Другите две възможни имена, които се отнасят за Al (OH) _3, са: алуминиев трихидроксид, съгласно систематичната номенклатура и използването на префиксите на гръцкия числител; и алуминиев хидроксид, завършващ със суфикса –ico, тъй като има единично окислително състояние.

Въпреки че в химическата област номенклатурата на Al (OH) ₃ не представлява никакво предизвикателство или объркване, извън нея тя е смесена с неясноти.

Например минералният гъбисайт е един от естествените полиморфи на Al (OH) ₃, който е известен също като γ-Al (OH) ₃ или α-Al (OH) ₃. Въпреки това, α-Al (OH) ₃ може също да съответства на минералния баерит или β-Al (OH) ₃, съгласно кристалографската номенклатура. Междувременно полиморфите нордрандит и дойлеит често се обозначават просто като Al (OH) ₃.

Следващият списък ясно обобщава точно обясненото:

-Гиб сайт: (γ или α) -Al (OH) ₃

-Баерит: (α или β) -Al (OH) ₃

-Nordstrandite: Al (OH) ₃

-Долейлит: Al (OH) ₃

Приложения

Суров материал

Непосредствената употреба на алуминиевия хидроксид е като суровина за производството на алуминий или други съединения, неорганични или органични, от алуминий; например: АЮЬ ₃, Al (NO ₃) ₃, ALF ₃ или NaAl (OH) ₄.

Каталитични опори

Al (OH) ₃ наночастици могат да действат като каталитични носители; т.е. катализаторът се свързва с тях, за да остане фиксиран върху повърхността си, където химичните реакции се ускоряват.

Интеркалационни съединения

В раздела за структурите беше обяснено, че Al (OH) ₃ се състои от слоеве или листове А и В, свързани с дефиниране на кристал. Вътре в него има малки октаедрични пространства или дупки, които могат да бъдат заети от други йони, метални или органични или неутрални молекули.

Когато се синтезират кристали на Al (OH) ₃ с тези структурни модификации, се казва, че се приготвя интеркалиращо съединение; тоест, те преплитат или вмъкват химически видове между листове А и Б. По този начин се появяват нови материали, направени от този хидроксид.

Огнезащитен

Al (OH) ₃ е добро забавяне на огъня, което намира приложение като пълнителен материал за много полимерни матрици. Това е така, защото той абсорбира топлина, за да освободи водна пара, точно както прави Mg (OH) ₂ или бруцит.

лечебен

Al (OH) ₃ също е неутрализатор на киселинността, реагира с HCl в стомашните секрети; отново, подобно на Mg (OH) ₂ в магнезиево мляко.

И двата хидроксида могат в действителност да бъдат смесени в различни антиациди, използвани за облекчаване на симптомите на хора, страдащи от гастрит или стомашни язви.

адсорбент

При нагряване под точката на топене, алуминиевият хидроксид се трансформира в активен алуминий (както и активен въглен). Това твърдо вещество се използва като адсорбент за нежелани молекули, било то оцветители, примеси или замърсяващи газове.

Рискове

Рисковете, които може да представлява алуминиевият хидроксид, не се дължат на него като твърдо вещество, а като лекарство. Не се нуждае от протокол или разпоредби, за да го съхранява, тъй като не реагира енергично с окислители и не е запалим.

При поглъщане на антиациди, достъпни в аптеките, могат да се появят нежелани странични ефекти, като запек и инхибиране на фосфат в червата. Също така, и въпреки че няма изследвания, които да го докажат, той е бил свързан с неврологични разстройства като болестта на Алцхаймер.

Препратки

1. Шивър и Аткинс. (2008 г.). Неорганична химия. (Четвърто издание). Mc Graw Hill.
2. Wikipedia. (2019). Алуминиев хидроксид. Възстановено от: en.wikipedia.org
3. Национален център за информация за биотехнологиите. (2019). Алуминиев хидроксид. PubChem база данни. CID = 10176082. Възстановени от: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. Даниел Рийд. (2019). Алуминиев хидроксид: Формула и странични ефекти. Изследване. Възстановено от: study.com
5. Робърт Шон и Чарлз Е. Робърсън. (1970). Структури на алуминиев хидроксид и геохимични последици. Американският минералог, том 55.
6. Виталий П. Исупов & кол. (2000 г.). Синтез, структура, свойства и приложение на съединенията за интеркалиране на алуминиев хидроксид. Химия за устойчиво развитие 8,121-127.
7. Drugs. (24 март 2019 г.). Странични ефекти от алуминиев хидроксид. Възстановени от: дрога.com