HIDROXID DE ALUMINIU: STRUCTURĂ, PROPRIETĂȚI, UTILIZĂRI, RISCURI - CHIMIE - 2025

Hidroxid de aluminiu este un compus anorganic cu formula chimică A a (OH) ₃ . Spre deosebire de alte hidroxizi metalici, este unul anfoteric, capabil să reacționeze sau să se comporte ca un acid sau o bază, în funcție de mediu. Este un solid alb care este destul de insolubil în apă, motiv pentru care găsește utilizarea ca componentă a antiacidelor.

La fel ca Mg (OH) ₂ sau brucită, cu care împărtășește anumite caracteristici chimice și fizice, în forma sa pură pare un solid amorf, plictisitor; dar când cristalizează cu unele impurități, dobândește forme cristaline ca și cum ar fi perle. Printre aceste minerale, surse naturale de Al (OH) ₃ , este site-ul web.

Cristal special pentru site-uri web. Sursa: Rob Lavinsky, iRocks.com - CC-BY-SA-3.0

În plus față de site-ul web, există și minereuri bayerită, nordstrandită și doleită, care alcătuiesc cele patru polimorfe ale hidroxidului de aluminiu. Structurale sunt foarte asemănătoare între ele, diferind doar ușor în modul în care straturile sau foile de ioni sunt poziționate sau cuplate, precum și tipul de impurități conținute.

Prin controlul parametrilor de pH și sinteză, se pot prepara oricare dintre acești polimorfi. De asemenea, unele specii chimice de interes pot fi intercalate între straturile sale, astfel încât sunt create materiale sau compuși de intercalare. Aceasta reprezintă utilizarea unei abordări mai tehnologice pentru Al (OH) ₃ . Celelalte utilizări ale acestuia sunt ca antiacide.

Pe de altă parte, este utilizat ca materie primă pentru obținerea aluminei, iar nanoparticulele sale au fost utilizate ca suport catalitic.

Structura

Formula și octaedrul

Formula chimică Al (OH) ₃ indică deodată că raportul Al ³⁺ : OH ^- este 1: 3; adică, există trei OH ^- anioni pentru fiecare Al ³⁺ cation , care este aceeași ca și a spune că o treime din ionii săi corespund aluminiu. Astfel, Al ³⁺ și OH ^- interacționează electrostatic până când repulsiile lor de atracție definesc un cristal hexagonal.

Cu toate acestea, Al ³⁺ nu ^este neapărat înconjurat de trei OH ^- ci de șase; prin urmare, vorbim de un octaedru de coordonare, Al (OH) ₆ , în care există șase interacțiuni Al-O. Fiecare octaedru reprezintă o unitate cu care este construit cristalul, iar unii dintre ei adoptă structuri triclinice sau monoclinice.

Imaginea inferioară reprezintă parțial Al (OH) ₆ octaedre , deoarece doar patru interacțiuni sunt observate pentru Al ³⁺ (sfere maro deschis).

Cristal hexagonal de gibbsite, un mineral hidroxid de aluminiu. Sursa: Benjah-bmm27.

Dacă această structură este respectată cu atenție, care corespunde cu cea a site-ului web mineral, se va putea vedea că sferele albe integrează „fețele” sau suprafețele straturilor ionice; acestea sunt atomii de hidrogen ai OH ^- ioni .

Rețineți, de asemenea, că există un strat A și un alt B (spațial nu sunt identici), unite între ele prin legături de hidrogen.

polimorfi

Straturile A și B nu sunt întotdeauna cuplate în același mod, la fel cum mediul lor fizic sau ionii gazdă (săruri) se pot schimba. În consecință, cristalele de Al (OH) ₃ variază în patru forme mineralogice sau, în acest caz, polimorfe.

Se spune că hidroxidul de aluminiu are până la patru polimorfi: gibbsite sau hidrargilită (monoclinică), bayerită (monoclinică), doileită (triclinică) și nordstrandită (triclinică). Dintre aceste polimorfe, site-ul web este cel mai stabil și abundent; restul sunt clasificate drept minerale rare.

Dacă cristalele ar fi fost observate la microscop, s-ar vedea că geometria lor este hexagonală (deși oarecum neregulată). PH-ul joacă un rol important în creșterea acestor cristale și în structura rezultată; adică, având în vedere un pH, se poate forma un polimorf sau altul.

De exemplu, dacă mediul în care precipită Al (OH) ₃ are un pH mai mic de 5,8, se formează site-ul web; în timp ce, dacă pH-ul este mai mare decât această valoare, se formează bayerită.

În medii mai de bază, tind să se formeze cristale de nordstrandită și doileită. Astfel, fiind cel mai abundent site web, este un fapt care reflectă aciditatea mediilor sale rezistente.

Proprietăți

Aspectul fizic

Solid alb care poate veni în diferite formate: granulare sau pulbere și aspect amorf.

Masă molară

78,00 g / mol

Densitate

2,42 g / ml

Punct de topire

300 ° C. Ea nu are un punct de fierbere , deoarece hidroxidul pierde apa pentru a transforma în alumină sau oxid de aluminiu, Al ₂ O ₃ .

Solubilitatea apei

1 · 10 ^-4 g / 100 ml. Cu toate acestea, creșterea solubilității , cu adăugare de acizi (H ₃ O ⁺ ) sau alcali (OH ^- ).

Produs de solubilitate

K _sp = 3 10 ⁻³⁴

Această valoare foarte mică înseamnă că doar o porțiune minusculă se dizolvă în apă:

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

Și , de fapt , această solubilitate neglijabilă un neutralizator bună aciditate face, deoarece nu alcaliniza mediul gastric prea mult , deoarece nu eliberează aproape OH ^- ioni .

Amphotericism

Al (OH) ₃ se caracterizează prin caracterul amfoteric; adică poate reacționa sau se poate comporta ca și cum ar fi un acid sau o bază.

De exemplu, acesta reacționează cu H ₃ O ⁺ ioni (dacă mediul apos) pentru a forma complexul apos ³⁺ ; care, la rândul său, este hidrolizat pentru acidifierea mediului, prin urmare, Al ^{3+ este} un acid acid:

Al (OH) ₃ (s) + 3H ₃ O ⁺ (aq) => ³⁺ (aq)

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

Când se întâmplă acest lucru, se spune că Al (OH) ₃ se comportă ca o bază, deoarece reacționează cu H ₃ O ⁺ . Pe de altă parte, poate reacționa cu OH ^- , comportându-se ca un acid:

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

În această reacție , precipitatul alb Al (OH) ₃ se dizolvă înainte de excesul de OH ^- ioni ; Nu este același lucru cu alte hidroxizi, cum ar fi magneziul, Mg (OH) ₂ .

Al (OH) ₄ ^- , ion de aluminat, poate fi exprimat mai adecvat ca: ^- , evidențiind numărul de coordonare de 6 pentru cationul Al ³⁺ (octaedrul).

Acest ion poate continua să reacționeze cu mai mult OH ^- până la completarea octaedrului de coordonare: ^3- , numit ion hexahidroxoaluminat.

Nomenclatură

Denumirea „hidroxid de aluminiu”, la care s-a referit cel mai adesea la acest compus, corespunde cu cea guvernată de nomenclatorul stocului. (III) este omis la sfârșitul acestuia, deoarece starea de oxidare a aluminiului este +3 în toți compușii săi.

Celelalte două nume posibile pentru a face referire la Al (OH) ₃ sunt: ​​trihidroxidul de aluminiu, în conformitate cu nomenclatura sistematică și utilizarea prefixurilor numerotatorului grecesc; și hidroxid de aluminiu, care se termină cu sufixul -ico, deoarece are o singură stare de oxidare.

Deși în domeniul chimic, nomenclatura lui Al (OH) ₃ nu reprezintă nicio provocare sau confuzie, în afara acesteia tinde să fie amestecată cu ambiguități.

De exemplu, site-ul web mineral este unul dintre polimorfii naturali ai Al (OH) ₃ , care este cunoscut și ca γ-Al (OH) ₃ sau α-Al (OH) ₃ . Cu toate acestea, α-Al (OH) ₃ poate corespunde și baeritei minerale, sau β-Al (OH) ₃ , conform nomenclaturii cristalografice. Între timp, nordstranditul polimorf și doileitul sunt deseori desemnați pur și simplu Al (OH) ₃ .

Următoarea listă rezumă clar ceea ce tocmai a fost explicat:

-Pagina web: (γ sau α) -Al (OH) ₃

-Bayerită: (α sau β) -Al (OH) ₃

-Nordstrandit: Al (OH) ₃

-Doyleite: Al (OH) ₃

Aplicații

Materii prime

Utilizarea imediată pentru hidroxidul de aluminiu este ca materie primă pentru producerea aluminei sau a altor compuși, anorganici sau organici, din aluminiu; de exemplu: AlCb ₃ , Al (NO ₃ ) ₃ , ALF ₃ sau NaAl (OH) ₄ .

Suporturi catalitice

Nanoparticulele Al (OH) ₃ pot acționa ca suporturi catalitice; adică catalizatorul se leagă de ele pentru a rămâne fixate pe suprafața lor, unde reacțiile chimice sunt accelerate.

Compuși intercalatori

În secțiunea despre structuri s-a explicat că Al (OH) ₃ este format din straturi sau foi A și B, cuplate pentru a defini un cristal. În interiorul său, există mici spații sau găuri octaedrice care pot fi ocupate de alți ioni, molecule metalice sau organice sau neutre.

Când sunt sintetizate ₃ cristale Al (OH) cu aceste modificări structurale, se spune că se prepară un compus de intercalație; adică intercalează sau introduc specii chimice între foile A și B. Astfel, apar noi materiale realizate din acest hidroxid.

Ignifug

Al (OH) ₃ este un bun ignifug care găsește aplicația ca material de umplere pentru multe matrici polimerice. Acest lucru se datorează faptului că absoarbe căldura pentru a elibera vaporii de apă, la fel cum face Mg (OH) ₂ sau brucită.

Medicinal

Al (OH) ₃ este de asemenea un neutralizator al acidității, care reacționează cu HCl în secrețiile gastrice; din nou, în mod similar Mg (OH) ₂ din laptele de magnezie.

Ambele hidroxizi pot fi de fapt amestecate în diferite antiacide, folosite pentru ameliorarea simptomelor persoanelor care suferă de gastrită sau ulcerații la stomac.

Adsorbant

Când este încălzit sub punctul său de topire, hidroxidul de aluminiu se transformă în alumină activată (precum și carbon activat). Acest solid este utilizat ca adsorbant pentru molecule nedorite, fie că sunt coloranți, impurități sau gaze poluante.

riscuri

Riscurile pe care le poate prezenta hidroxidul de aluminiu nu se datorează acestuia ca solid, ci ca medicament. Nu are nevoie de niciun protocol sau reglementări care să îl păstreze, deoarece nu reacționează puternic cu agenții de oxidare și nu este inflamabil.

Când sunt ingerate în antiacide disponibile din farmacii, pot apărea reacții adverse nedorite, cum ar fi constipația și inhibarea fosfatului în intestine. De asemenea, și deși nu există studii care să demonstreze acest lucru, a fost asociat cu tulburări neurologice, cum ar fi boala Alzheimer.

Referințe

1. Shiver & Atkins. (2008). Chimie anorganică . (A patra editie). Mc Graw Hill.
2. Wikipedia. (2019). Hidroxid de aluminiu. Recuperat de la: en.wikipedia.org
3. Centrul Național de Informații Biotehnologice. (2019). Hidroxid de aluminiu. Baza de date PubChem. CID = 10176082. Recuperat din: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. Danielle Reid. (2019). Hidroxid de aluminiu: formulă și efecte secundare. Studiu. Recuperat din: studiu.com
5. Robert Schoen și Charles E. Roberson. (1970). Structuri de hidroxid de aluminiu și implicații geochimice. Mineralogistul american, vol. 55.
6. Vitaly P. Isupov & col. (2000). Sinteza, structura, proprietățile și aplicarea compușilor de intercalare cu hidroxid de aluminiu. Chimie pentru dezvoltare durabilă 8121-127.
7. Droguri. (24 martie 2019). Efecte secundare hidroxid de aluminiu. Recuperat de la: droguri.com