ALUMINIJEV HIDROKSID: STRUKTURA, LASTNOSTI, UPORABE, TVEGANJA - KEMIJA - 2026

Aluminijev hidroksid je anorganska spojina s kemično formulo A a (OH) ₃ . Za razliko od drugih kovinskih hidroksidov je amfoterni, ki lahko odziva ali se obnaša kot kislina ali baza, odvisno od medija. Je bela trdna snov, ki je v vodi precej netopna, zato jo najde kot sestavino antacidov.

Tako kot Mg (OH) ₂ ali brucit, s katerim ima določene kemijske in fizikalne lastnosti, je v svoji čisti obliki videti kot dolgočasna, amorfna trdna snov; ko pa kristalizira z nekaj nečistočami, pridobi kristalne oblike, kot da so biseri. Med temi minerali je naravni vir Al (OH) _{3 tudi} spletno mesto.

Poseben kristal za gibanje. Vir: Rob Lavinsky, iRocks.com - CC-BY-SA-3.0

Poleg gibke strani obstajajo še minerali bajerit, nordstrandit in dolejit, ki tvorijo štiri polimorfe aluminijevega hidroksida. Strukturno so si med seboj zelo podobni, komaj se razlikujejo po načinu postavitve ali sklopitve slojev ali listov ionov ter glede na vrsto vsebovanih nečistoč.

Z nadzorom pH in sinteznih parametrov lahko pripravimo katerega koli od teh polimorfov. Tudi nekatere kemične vrste, ki nas zanimajo, lahko umestimo med njegove plasti, tako da nastanejo materiali ali spojine za interkaliranje. To predstavlja uporabo bolj tehnološkega pristopa za Al (OH) ₃ . Druge uporabe so kot antacidi.

Po drugi strani se uporablja kot surovina za pridobivanje glinice, njeni nanodelci pa so bili uporabljeni kot katalitična podpora.

Struktura

Formula in oktahedron

Kemična formula Al (OH) ₃ naenkrat kaže, da je razmerje Al ³⁺ : OH ^- 1: 3; to pomeni, da obstajajo trije OH ^- anioni za vsak Al ³⁺ kation , kar pomeni, da ena tretjina njegovih ionov ustreza aluminiju. Tako Al ³⁺ in OH ^- medsebojno delujeta elektrostatično, dokler njuni privlačni odbojki ne določijo šestkotne kristale.

Vendar Al ³⁺ ni nujno obkrožen s tremi OH ^- ampak s šestimi; zato govorimo o koordinacijskem oktaedru, Al (OH) ₆ , v katerem je šest Al-O interakcij. Vsak oktaedar predstavlja enoto, s katero je zgrajen kristal, in številni izmed njih prevzamejo triklinične ali monoklinične strukture.

Spodnja slika delno predstavlja oktaedre Al (OH) ₆ , saj za Al ³⁺ (svetlo rjave sfere) opazimo le štiri interakcije .

Šestkotni kristal gibke strani, mineral aluminij hidroksid. Vir: Benjah-bmm27.

Če natančno opazujemo to strukturo, ki ustreza strukturi mineralnega gibanja, je mogoče videti, da bele kroglice sestavljajo "obraze" ali površine ionskih plasti; to so vodikovi atomi OH ^- ionov .

Upoštevajte tudi, da obstajata plast A in druga B (prostorsko nista enaki), ki sta združeni z vodikovimi vezmi.

Polimorfi

Slojev A in B nista vedno povezana na enak način, tako kot se lahko spreminjata njihova fizična okolja ali gostiteljski ioni (soli). Posledično se kristali Al (OH) ₃ razlikujejo v štirih mineraloških ali v tem primeru polimorfnih oblikah.

Nato naj bi imel aluminijev hidroksid do štiri polimorfne skupine: gigabita ali hidrgilit (monoklinik), bajerit (monoklinik), dojelit (triklinik) in nordstrandit (triklinik). Od teh polimorfov je gibanje spletno mesto najbolj stabilno in najbolj obilno; ostali so uvrščeni med redke minerale.

Če bi kristale opazovali pod mikroskopom, bi videli, da je njihova geometrija šestkotna (čeprav nekoliko nepravilna). PH igra pomembno vlogo pri rasti takšnih kristalov in na nastali strukturi; to je, glede na pH, lahko nastane en polimorf ali drug.

Na primer, če ima medij, kjer Al (OH) ₃ ima oborino pH, nižji od 5,8, nastane gibka stran; ker če je pH višji od te vrednosti, nastane bajerit.

V bolj osnovnih medijih se navadno tvorijo kristali nordstrandita in dojlita. Dejstvo je, da gre za najbolj razširjeno spletno mesto, ki odraža zakisanost dotrajanih okolij.

Lastnosti

Fizični videz

Bela trdna snov, ki je lahko v različnih oblikah: zrnasta ali v prahu in amorfna po videzu.

Molarna masa

78,00 g / mol

Gostota

2,42 g / ml

Tališče

300 ° C. Nima vrelišča, ker hidroksid izgubi vodo, da se pretvori v glinico ali aluminijev oksid, Al ₂ O ₃ .

Topnost v vodi

1–10 ^-4 g / 100 ml. Vendar pa je njegova topnost narašča z dodajanjem kisline (H ₃ O ⁺ ) ali alkalij (OH ^- ).

Proizvod topnosti

K _sp = 3 10 ⁻³⁴

Ta zelo majhna vrednost pomeni, da se v vodi raztopi le majhen delček:

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

In pravzaprav je zaradi te zanemarljive topnosti dober nevtralizator kislosti, saj želodčnega okolja ne bazilizira preveč, ker ne sprošča skoraj OH ^- ionov .

Amfoterika

Al (OH) ₃ je značilen po svojem amfoternem značaju; torej lahko reagira ali se obnaša, kot da gre za kislino ali bazo.

Na primer, reagira s H ₃ O ⁺ ionov (če je medij vodni), da se tvori kompleks Vodno ³⁺ ; ki se hidrolizira, da zakisa medij, zato je Al ³⁺ kisli ion:

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

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

Ko se to zgodi, je rečeno, da Al (OH) ₃ obnaša kot bazo, saj reagira s H ₃ O ⁺ . Po drugi strani pa lahko reagira z OH ^- obnaša se kot kislina:

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

V tej reakciji se bela oborina Al (OH) ₃ raztopi pred presežkom OH ^- ionov ; To ni enako z drugimi hidroksidi, kot so magnezij, Mg (OH) ₂ .

Al (OH) ₄ ^- , aluminatni ion je mogoče izraziti ustrezneje kot: ^{- s} poudarkom na koordinacijski številki 6 za kation Al ³⁺ (oktaedar).

Ta ion lahko še naprej reagira z več OH ^- do dopolnitve koordinacijskega oktaedra: ^3- , ki se imenuje heksahidroksoaluminatni ion.

Nomenklatura

Ime „aluminij hidroksid“, s katerim se ta spojina najpogosteje nanaša, ustreza imenu, ki ga ureja nomenklatura zalog. Na koncu je izpuščen (III), saj je oksidacijsko stanje aluminija v vseh njegovih spojinah +3.

Drugi dve možni imeni, ki se nanašata na Al (OH) _3, sta: aluminij trihidroksid, glede na sistematično nomenklaturo in uporabo grških številčnih predponov; in aluminijev hidroksid, ki se konča s pripono –ico, ker ima eno oksidacijsko stanje.

Čeprav na kemijskem področju nomenklatura Al (OH) ₃ ne predstavlja nobenega izziva ali zmede, se zunaj nje ponavadi meša z nejasnostmi.

Na primer, mineralna gibljivost je eden izmed naravnih polimorfov Al (OH) ₃ , ki je znan tudi kot γ-Al (OH) ₃ ali α-Al (OH) ₃ . Vendar lahko α-Al (OH) ₃ po kristalografski nomenklaturi ustreza tudi mineralnemu bajeritu ali β-Al (OH) ₃ . Medtem sta polimorfa nordstrandit in doyleit pogosto označena kot Al (OH) ₃ .

Naslednji seznam jasno povzema natanko razloženo:

-Spletna stran: (γ ali α) -Al (OH) ₃

-Bayerit: (α ali β) -Al (OH) ₃

-Nordstrandit: Al (OH) ₃

-Dolejit: Al (OH) ₃

Prijave

Surovina

Takojšnja uporaba aluminijevega hidroksida je surovina za proizvodnjo aluminijevega oksida ali drugih anorganskih ali organskih spojin; na primer: ALCL ₃ , Al (NO ₃ ) ₃ , alf ₃ ali NaAl (OH) ₄ .

Katalitična podpora

Nanodelci Al (OH) ₃ lahko delujejo kot katalitična podpora; to pomeni, da se katalizator na njih veže, da ostanejo pritrjeni na njihovi površini, kjer se pospešijo kemične reakcije.

Interkalizacijske spojine

V razdelku o strukturah je bilo razloženo, da Al (OH) ₃ sestoji iz plasti ali listov A in B, ki sta skupaj povezana s kristalom. Znotraj nje so majhni oktaedrski prostori ali luknje, ki jih lahko zasedajo drugi ioni, kovinski ali organski ali nevtralni molekuli.

Ko se sintetizirajo kristali Al (OH) ₃ s temi strukturnimi modifikacijami, rečemo, da pripravljamo interkalatno spojino; to pomeni, da med pločevinami A in B. vmešajo ali vstavijo kemične vrste. S tem nastajajo novi materiali iz tega hidroksida.

Ognjevarno

Al (OH) ₃ je dober zaviralec ognja, ki najde uporabo kot polnilni material za številne polimerne matrice. To je zato, ker absorbira toploto, da sprosti vodno paro, tako kot Mg (OH) ₂ ali brucit.

Zdravilo

Al (OH) ₃ je tudi nevtralizator kislosti, ki reagira s HCl v želodčnih izločkih; spet podobno kot Mg (OH) ₂ v magnezijevem mleku.

Oba hidroksida lahko v resnici pomešamo v različne antacide, ki se uporabljajo za lajšanje simptomov ljudi, ki trpijo zaradi gastritisa ali želodčnih razjed.

Adsorbent

Aluminijev hidroksid se pri segrevanju pod tališčem pretvori v aktivirano glinico (kot tudi aktivno oglje). Ta trdna snov se uporablja kot adsorbent za nezaželene molekule, bodisi barvila, nečistoče ali onesnažujoče pline.

Tveganja

Tveganja, ki jih lahko predstavlja aluminijev hidroksid, ne nastanejo kot trdna snov, ampak kot zdravilo. Za shranjevanje ne potrebuje nobenega protokola ali predpisov, saj ne reagira burno z oksidanti in poleg tega ni vnetljiv.

Ob zaužitju antacidov, ki so na voljo v lekarnah, se lahko pojavijo neželeni stranski učinki, kot so zaprtje in inhibicija fosfata v črevesju. Tudi čeprav ni nobenih študij, ki bi to dokazale, so bile povezane z nevrološkimi motnjami, kot je Alzheimerjeva bolezen.

Reference

1. Shiver & Atkins. (2008). Anorganska kemija. (Četrta izdaja). Mc Graw Hill.
2. Wikipedija. (2019). Aluminijev hidroksid. Pridobljeno: en.wikipedia.org
3. Nacionalni center za informacije o biotehnologiji. (2019). Aluminijev hidroksid. Baza podatkov PubChem. CID = 10176082. Pridobljeno: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. Danielle Reid. (2019). Aluminijev hidroksid: formula in stranski učinki. Študij. Pridobljeno: study.com
5. Robert Schoen in Charles E. Roberson. (1970). Strukture aluminijevega hidroksida in geokemične posledice. Ameriški mineralog, letnik 55.
6. Vitaly P. Isupov & col. (2000). Sinteza, struktura, lastnosti in uporaba interkalizacijskih spojin aluminijevega hidroksida. Kemija za trajnostni razvoj 8,121-127.
7. Droge. (24. marec 2019). Stranski učinki aluminijevega hidroksida. Pridobljeno: drog.com