Aluminiumhydroxidstruktur, egenskaper, användningsområden, risker

2854
Egbert Haynes

De aluminiumhydroxid är en oorganisk förening vars kemiska formel är Al (OH)3. Till skillnad från andra metallhydroxider är det en amfoter, som kan reagera eller bete sig som en syra eller en bas, beroende på mediet. Det är ett vitt fast ämne som är ganska olösligt i vatten, så det kan användas som en del av antacida.

Som Mg (OH)två eller brucit, med vilken den delar vissa kemiska och fysikaliska egenskaper, i ren form ser det ut som en tråkig, amorf fast substans; men när det kristalliserar med vissa orenheter, förvärvar det kristallina former som om de vore pärlor. Bland dessa mineraler, naturliga källor till Al (OH)3, gibbsiten finns.

Speciell gibbsitkristall. Källa: Rob Lavinsky, iRocks.com - CC-BY-SA-3.0 [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)]

Förutom gibbsit finns också mineralerna bayerit, nordstrandite och doleyite, som utgör de fyra polymorferna av aluminiumhydroxid. Strukturellt liknar de varandra mycket, de skiljer sig knappast åt på vilket sätt skikten eller arken av joner är placerade eller kopplade, liksom typen av föroreningar som finns.

Genom att kontrollera pH och syntesparametrar kan någon av dessa polymorfer framställas. Dessutom kan vissa kemiska arter av intresse interkaleras mellan dess lager så att interkaleringsmaterial eller föreningar skapas. Detta representerar användningen av ett mer tekniskt tillvägagångssätt för Al (OH)3. Dess andra användningsområden är som antacida.

Å andra sidan används den som ett råmaterial för att erhålla aluminiumoxid, och dess nanopartiklar har använts som ett katalytiskt stöd..

Artikelindex

  • 1 Struktur
    • 1.1 Formel och oktaedron
    • 1.2 Polymorfer
  • 2 fastigheter
    • 2.1 Fysiskt utseende
    • 2.2 Molmassa
    • 2.3 Densitet
    • 2.4 Smältpunkt
    • 2.5 Löslighet i vatten
    • 2.6 Löslighetsprodukt
    • 2.7 Amfoterism
  • 3 Nomenklatur
  • 4 användningsområden
    • 4.1 Råmaterial
    • 4.2 Katalytiska stöd
    • 4.3 Interkaleringsföreningar
    • 4.4 Brandskyddsmedel
    • 4.5 Läkemedel
    • 4.6 Adsorbent
  • 5 risker
  • 6 Referenser

Strukturera

Formel och oktaedron

Den kemiska formeln Al (OH)3 indikerar genast att förhållandet Al3+: OH- är 1: 3; det vill säga det finns tre OH-anjoner- för varje Al-katjon3+, vilket är detsamma som att säga att en tredjedel av dess joner motsvarar aluminium. Således har Al3+ och OH- interagerar elektrostatiskt tills deras attraktionsavstötningar definierar en sexkantig kristall.

Men Al3+ inte nödvändigtvis omgiven av tre OH- men sex; därför talar vi om en samordningsoktaeder, Al (OH)6, där det finns sex Al-O-interaktioner. Varje oktaeder representerar en enhet som kristallen är byggd med, och ett antal av dem antar trikliniska eller monokliniska strukturer.

Den nedre bilden representerar delvis Al (OH) oktaedra6, eftersom endast fyra interaktioner observeras för Al3+ (ljusbruna kulor).

Sexkantig kristall av gibbsit, ett aluminiumhydroxidmineral. Källa: Benjah-bmm27 [Public domain].

Om denna struktur observeras noggrant, vilket motsvarar den hos mineralet gibbsit, kan man se att de vita sfärerna utgör "ansikten" eller ytorna på jonskikten; dessa är väteatomerna i OH-jonerna-.

Observera också att det finns ett lager A och ett annat B (rumsligt är de inte identiska), sammanfogade av vätebindningar..

Polymorfer

Skikt A och B är inte alltid kopplade på samma sätt, precis som deras fysiska miljöer eller värdjoner (salter) kan förändras. Följaktligen Al (OH) kristaller3 varierar i fyra mineralogiska eller i detta fall polymorfa former.

Aluminiumhydroxid sägs då ha upp till fyra polymorfer: gibbsit eller hydrargillit (monoklinisk), bayerit (monoklinisk), doyleit (triklinik) och nordstrandit (triklinik). Av dessa polymorfer är gibbsit den mest stabila och rikliga; de andra klassificeras som sällsynta mineraler.

Om kristallerna observerades under ett mikroskop, skulle det ses att deras geometri är sexkantig (men något oregelbunden). PH spelar en viktig roll i tillväxten av sådana kristaller och på den resulterande strukturen; det vill säga, givet ett pH, kan en polymorf eller någon annan bildas.

Till exempel om mediet där Al (OH) fälls ut3 den har ett pH lägre än 5,8 gibbsit bildas; medan om pH är högre än detta värde bildas bayerit.

I mer grundläggande medier tenderar nordstrandit- och doyleitkristaller att bildas. Eftersom det är den vanligaste gibbsiten är det ett faktum som speglar surheten i dess väderbitna miljöer..

Egenskaper

Fysiskt utseende

Vitt fast ämne som kan komma i olika format: granulat eller pulver, och amorft i utseende.

Molmassa

78,00 g / mol

Densitet

2,42 g / ml

Smältpunkt

300 ° C Den har ingen kokpunkt eftersom hydroxiden tappar vatten för att omvandlas till aluminiumoxid eller aluminiumoxid, AltvåELLER3.

Vattenlöslighet

1 10-4 g / 100 ml. Lösligheten ökar emellertid med tillsats av syror (H3ELLER+) eller alkalier (OH-).

Löslighetsprodukt

Ksp = 3 10−34

Detta mycket lilla värde betyder att endast en liten del löser sig i vatten:

Al (OH)3(s)  <=>  Till3+(aq) + 3OH-(ac)

Och i själva verket gör denna försumbar löslighet det till en bra syraneutraliserare, eftersom det inte gör magsmiljön för mycket eftersom den inte frigör nästan OH-joner.-.

Amfoterism

El Al (OH)3 den kännetecknas av sin amfoteriska karaktär; det vill säga det kan reagera eller bete sig som om det vore en syra eller en bas.

Det reagerar till exempel med H-joner3ELLER+ (om mediet är vattenhaltigt) för att bilda komplexet vattenhaltigt [Al (OHtvå)6]3+; som i sin tur hydrolyseras för att göra mediet surt, varför Al3+ en syrajon:

Al (OH)3(s) + 3H3ELLER+(ac) => [Al (OHtvå)6]3+(ac)

[Al (OHtvå)6]3+(ac) + HtvåO (l)   <=>  [Al (OHtvå)5(ÅH)]två+(ac) + H3ELLER+(ac)

När detta händer sägs det att Al (OH)3 beter sig som en bas, eftersom den reagerar med H3ELLER+. Å andra sidan kan den reagera med OH-, beter sig som en syra:

Al (OH)3(s) + OH-(ac) => Al (OH)4-(ac)

I denna reaktion den vita fällningen av Al (OH)3 löser sig över OH-joner-; faktum som inte händer på samma sätt med andra hydroxider, såsom magnesium, Mg (OH)två.

El Al (OH)4-, aluminatjon, kan uttryckas mer lämpligt som: [Al (OHtvå)två(ÅH)4]-, framhäver koordinationsnumret 6 för Al-katjonen3+ (oktaedronen).

Denna jon kan fortsätta att reagera med mer OH- tills samordningsoktaeder slutförts: [Al (OH)6]3-, kallas hexahydroxoaluminatjon.

Nomenklatur

Namnet "aluminiumhydroxid", med vilken mer hänvisning har gjorts till denna förening, motsvarar det som styrs av lagernomenklaturen. (III) utelämnas i slutet av den, eftersom oxidationstillståndet för aluminium är +3 i alla dess föreningar.

De andra två möjliga namnen att hänvisa till Al (OH)3 De är: aluminiumtrihydroxid, enligt den systematiska nomenklaturen och användningen av de grekiska täljprefixen; och aluminiumhydroxid, som slutar med suffixet -ico för att ha ett enda oxidationstillstånd.

Även om nomenklaturen för Al (OH) inom det kemiska området3 representerar ingen utmaning eller förvirring, utan det tenderar att blandas med tvetydigheter.

Till exempel är mineralet gibbsit en av de naturliga polymorferna i Al (OH)3, som de också kallar γ-Al (OH)3 eller a-Al (OH)3. Emellertid α-Al (OH)3 kan också motsvara mineralbayeriten, eller β-Al (OH)3, enligt kristallografisk nomenklatur. Under tiden betecknas polymorferna nordstrandite och doyleite vanligtvis helt enkelt som Al (OH)3.

Följande lista sammanfattar tydligt vad som just har förklarats:

-Gibbsit: (γ eller α) -Al (OH)3

-Bayerit: (a eller β) -Al (OH)3

-Nordstrandite: Al (OH)3

-Doyleite: Al (OH)3

Applikationer

Råmaterial

Den omedelbara användningen av aluminiumhydroxid är som ett råmaterial för framställning av aluminiumoxid eller andra föreningar, oorganiska eller organiska, av aluminium; till exempel: AlCl3, Av inte3)3, AlF3 eller NaAl (OH)4.

Katalytiska stöd

Nanopartiklar av Al (OH)3 de kan fungera som katalytiska bärare; det vill säga katalysatorn förenar dem för att förbli fixerade på deras yta, där kemiska reaktioner accelereras.

Interkaleringsföreningar

I avsnittet om strukturer förklarades att Al (OH)3 Den består av lager eller ark A och B, kopplade för att definiera en kristall. Inuti det finns små oktaedriska utrymmen eller hål som kan upptas av andra joner, metalliska eller organiska eller neutrala molekyler..

När Al (OH) -kristaller syntetiseras3 Med dessa strukturella modifieringar sägs en interkaleringsförening framställas; det vill säga de sätter in eller sätter in kemiska ämnen mellan ark A och B. På så sätt kommer nya material framställda av denna hydroxid fram.

Brandskyddsmedel

El Al (OH)3 det är ett bra brandskyddsmedel som finner applicering som fyllmedel för många polymera matriser. Detta beror på att det absorberar värme för att frigöra vattenånga, precis som Mg (OH) gör.två eller brucita.

Medicinsk

El Al (OH)3 Det är också en neutraliserande syra, som reagerar med HCl vid gastriska utsöndringar. igen, på samma sätt som Mg (OH)två mjölk av magnesia.

Båda hydroxiderna kan faktiskt blandas i olika antacida, som används för att lindra symtomen hos personer som lider av gastrit eller magsår..

Adsorbent

Vid uppvärmning under smältpunkten förvandlas aluminiumhydroxid till aktiverad aluminiumoxid (såväl som aktivt kol). Detta fasta ämne används som ett adsorbent för oönskade molekyler, oavsett om det är färgämnen, föroreningar eller förorenande gaser..

Risker

Riskerna som aluminiumhydroxid kan utgöra beror inte på det som ett fast ämne utan som ett läkemedel. Det behöver inget protokoll eller föreskrifter för att lagra det, eftersom det inte reagerar kraftigt med oxidationsmedel och det inte är brandfarligt..

Vid intag av antacida som finns på apotek kan oönskade biverkningar uppstå, såsom förstoppning och hämning av fosfat i tarmarna. På samma sätt, och även om det inte finns några studier som bevisar det, har det associerats med neurologiska störningar som Alzheimers sjukdom.

Referenser

  1. Shiver & Atkins. (2008). Oorganisk kemi. (Fjärde upplagan). Mc Graw Hill.
  2. Wikipedia. (2019). Aluminiumhydroxid. Återställd från: en.wikipedia.org
  3. Nationellt centrum för bioteknikinformation. (2019). Aluminiumhydroxid. PubChem-databas. CID = 10176082. Återställd från: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
  4. Danielle Reid. (2019). Aluminiumhydroxid: Formel och biverkningar. Studie. Återställd från: study.com
  5. Robert Schoen & Charles E. Roberson. (1970). Strukturer av aluminiumhydroxid och geokemiska konsekvenser. The American Mineralogist, Vol 55.
  6. Vitaly P. Isupov & kol. (2000). Syntes, struktur, egenskaper och applicering av aluminiumhydroxidinterkaleringsföreningar. Kemi för hållbar utveckling 8121-127.
  7. Läkemedel. (24 mars 2019). Biverkningar av aluminiumhydroxid. Återställd från: drugs.com

Ingen har kommenterat den här artikeln än.