ALUMINIUMHYDROKSID: STRUKTUR, EGENSKAPER, BRUK, RISIKO - KJEMI - 2025

Den aluminiumhydroksyd er en uorganisk forbindelse med den kjemiske formel A a (OH) ₃ . I motsetning til andre metallhydroksider er det amfoterisk, i stand til å reagere eller oppføre seg som en syre eller en base, avhengig av mediet. Det er et hvitt, fast stoff som er ganske uoppløselig i vann, så det finner bruk som en komponent av antacida.

Som Mg (OH) ₂ eller brucitt, som den har visse kjemiske og fysiske egenskaper, ser den i sin rene form ut som et kjedelig, amorft fast stoff; men når den krystalliserer med noen urenheter, får den krystallinske former som om de var perler. Blant disse mineralene, er naturlige kilder til Al (OH) ₃ , gibbsite.

Spesiell gibbsite krystall. Kilde: Rob Lavinsky, iRocks.com - CC-BY-SA-3.0

I tillegg til gibbsite er det også mineralene bayeritt, nordstrandite og doleyite, som utgjør de fire polymorfene av aluminiumhydroksyd. Strukturelt er de veldig like på hverandre, og skiller seg nesten ikke på måten lagene eller arkene av ioner er plassert eller koblet på, samt typen urenheter som er inneholdt.

Ved å kontrollere pH- og synteseparametere kan en hvilken som helst av disse polymorfene fremstilles. Noen kjemiske arter som er av interesse, kan også kalkuleres mellom lagene, slik at interkalasjonsmaterialer eller forbindelser dannes. Dette representerer bruken av en mer teknologisk tilnærming for Al (OH) ₃ . Dens andre bruksområder er som antacida.

På den annen side brukes det som et råmateriale for å oppnå aluminiumoksyd, og nanopartiklene er blitt brukt som en katalytisk bærer.

Struktur

Formel og oktaeder

Den kjemiske formelen Al (OH) ₃ indikerer med en gang at forholdet Al ³⁺ : OH ^- er 1: 3; det vil si at det er tre OH ^- anioner for hver Al ³⁺ -kation , som er det samme som å si at en tredjedel av ionene deres tilsvarer aluminium. Al ³⁺ og OH ^- interagerer derfor elektrostatisk til deres tiltreknings-frastøtning definerer en sekskantet krystall.

Al ^{3+ er imidlertid} ikke nødvendigvis omgitt av tre OH ^- men av seks; derfor snakker vi om en koordinering oktaedron, Al (OH) ₆ , der det er seks Al-O-interaksjoner. Hver oktaeder representerer en enhet som krystallen er bygget med, og en rekke av dem bruker trikliniske eller monokliniske strukturer.

Det nedre bildet representerer delvis Al (OH) ₆ oktaeder , siden bare fire interaksjoner er observert for Al ³⁺ (lysebrune sfærer).

Sekskantet krystall av gibbsite, et aluminiumhydroksydmineral. Kilde: Benjah-bmm27.

Hvis denne strukturen blir nøye observert, noe som tilsvarer strukturen i mineralgibstedet, vil det være mulig å se at de hvite kulene integrerer "ansiktene" eller overflatene til ionelagene; dette er hydrogenatomer i OH ^- ionene .

Legg også merke til at det er et lag A og et annet B (romlig er de ikke identiske), forbundet med hydrogenbindinger.

polymorfe

Lag A og B er ikke alltid koblet på samme måte, akkurat som deres fysiske miljøer eller vertsioner (salter) kan endre seg. Følgelig varierer Al (OH) _3- krystaller i fire mineralogiske eller, i dette tilfellet, polymorfe former.

Aluminiumhydroksid sies da å ha opptil fire polymorfer: gibbsite eller hydrargillite (monoklin), bayeritt (monoklin), doyleitt (triklinisk) og nordstranditt (triklinisk). Av disse polymorfene er gibbsite den mest stabile og rikeligste; resten er klassifisert som sjeldne mineraler.

Hvis krystallene ble observert under et mikroskop, kunne det sees at deres geometri er sekskantet (selv om det er noe uregelmessig). PH spiller en viktig rolle i veksten av slike krystaller og på den resulterende strukturen; det vil si at gitt en pH kan en polymorf eller en annen dannes.

For eksempel, hvis mediet hvor Al (OH) ₃ utfeller har en pH-verdi lavere enn 5,8, dannes gibbsite; mens pH er høyere enn denne verdien, dannes bayeritt.

I mer basale medier har nordstranditt- og doyleittkrystaller en tendens til å dannes. Siden det er den mest utbredte gibbsite, er det således et faktum som gjenspeiler surheten i de forvitrede miljøene.

Egenskaper

Fysisk utseende

Hvitt fast stoff som kan komme i forskjellige formater: kornet eller pulver, og amorft i utseende.

Molmasse

78,00 g / mol

tetthet

2,42 g / ml

Smeltepunkt

300 ° C. Det trenger ikke ha et kokepunkt fordi hydroksyd mister vann til å omdannes til alumina eller aluminiumoksyd, Al ₂ O ₃ .

Vannløselighet

1 · 10 ^-4 g / 100 ml. Men dens løseligheten øker med tilsetningen av syrer (H ₃ O ⁺ ) eller lut (OH ^- ).

Løselighetsprodukt

K _sp = 3 10 ⁻³⁴

Denne svært små verdien betyr at bare en liten del oppløses i vann:

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

Og faktisk gjør denne ubetydelige løseligheten den til en god surhetsneutralisator, siden den ikke baserer magesekken for mye fordi den ikke frigjør nesten OH ^- ioner .

Amphotericism

Al (OH) ₃ er preget av dets amfoteriske karakter; det vil si at den kan reagere eller oppføre seg som om det var en syre eller en base.

Eksempelvis reagerer det med H ₃ O ⁺ -ioner (dersom mediet er vandig) for å danne komplekset vandige ³⁺ ; som på sin side hydrolyseres for å surgjøre mediet, derfor er Al ³⁺ et syreion:

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

³⁺ (aq) + H ₂ O (l) <=> ^{2 +} (aq) + H- ₃ O ⁺ (aq)

Når dette skjer, sies det at Al (OH) ₃ oppfører seg som en base, siden den reagerer med H ₃ O ⁺ . På den annen side kan den reagere med OH ^- og oppføre seg som en syre:

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

I denne reaksjonen oppløses det hvite bunnfallet av Al (OH) ₃ før overskuddet av OH ^- ioner ; Dette er ikke det samme med andre hydroksider, for eksempel magnesium, Mg (OH) ₂ .

Al (OH) ₄ ^- , aluminationet, kan uttrykkes mer passende som: ^- og fremhever koordinasjonsnummeret på 6 for Al ³⁺ -kationen (oktaeder).

Dette ionet kan fortsette å reagere med mer OH ^- til den fullfører koordineringen oktaeder: ^3- , kalt hexahydroxoaluminate-ionet.

nomenklatur

Navnet 'aluminiumhydroksyd', som denne forbindelsen oftest har blitt referert til, tilsvarer det som reguleres av bestandsnomenklaturen. (III) er utelatt på slutten av det, siden oksidasjonstilstanden til aluminium er +3 i alle dens forbindelser.

De to andre mulige navnene som refereres til Al (OH) ₃ er: aluminiumtrihydroksyd, i henhold til den systematiske nomenklaturen og bruken av de greske teller-prefikser; og aluminiumhydroksyd, som slutter med suffikset –ico fordi det har en enkelt oksydasjonstilstand.

Selv om nomenklaturen til Al (OH) ₃ i det kjemiske feltet ikke representerer noen utfordring eller forvirring, har den utenfor det en blanding med uklarheter.

For eksempel er mineralgibbsiten en av de naturlige polymorfene til Al (OH) ₃ , som også er kjent som y-Al (OH) ₃ eller a-Al (OH) ₃ . Imidlertid kan a-Al (OH) ₃ også tilsvare mineralet bayeritt, eller ß-Al (OH) ₃ , i henhold til krystallografisk nomenklatur. I mellomtiden betegnes ofte polymorfene nordstrandite og doyleite bare som Al (OH) ₃ .

Følgende liste oppsummerer tydelig hva som nettopp er blitt forklart:

-Gibbsite: (γ eller α) -Al (OH) ₃

-Bayeritt: (α eller β) -Al (OH) ₃

-Nordstrandite: Al (OH) ₃

-Doyleitt: Al (OH) ₃

applikasjoner

Råmateriale

Den umiddelbare bruken av aluminiumhydroksyd er som et råstoff for produksjon av aluminiumoksyd eller andre forbindelser, uorganisk eller organisk, av aluminium; for eksempel: AlCl ₃ , Al (NO ₃ ) ₃ , AlF ₃ eller NaAl (OH) ₄ .

Katalytiske støtter

Al (OH) ₃ nanopartikler kan fungere som katalytiske bærere; det vil si at katalysatoren binder seg til dem for å forbli fast på overflaten deres, der kjemiske reaksjoner akselereres.

Interkalasjonsforbindelser

I seksjonen om strukturer ble det forklart at Al (OH) ₃ består av lag eller ark A og B, koblet for å definere en krystall. Inni i det er det små oktaedriske rom eller hull som kan opptas av andre ioner, metalliske eller organiske eller nøytrale molekyler.

Når Al (OH) _3- krystaller med disse strukturelle modifikasjoner blir syntetisert , sies det at det fremstilles en interkalkasjonsforbindelse; det vil si at de sammenkaller eller setter inn kjemiske arter mellom ark A og B. Ved å gjøre det dukker det opp nye materialer laget av dette hydroksidet.

Brannhemmende

Al (OH) ₃ er et bra brannhemmende middel som finner anvendelse som et fyllmateriale for mange polymere matriser. Dette fordi det absorberer varme for å frigjøre vanndamp, akkurat som Mg (OH) ₂ eller brucite gjør.

medisinsk

Al (OH) ₃ er også en nøytralisator av surhet, og reagerer med HCl i magesekresjoner; igjen, på samme måte som Mg (OH) ₂ i melk av magnesia.

Begge hydroksydene kan faktisk blandes i forskjellige antacida, som brukes til å lindre symptomene på mennesker som lider av gastritt eller magesår.

adsorbent

Når aluminium oppvarmes under smeltepunktet, omdannes aluminiumhydroksid til aktivert aluminiumoksyd (så vel som aktivert karbon). Dette faste stoffet brukes som adsorbent for uønskede molekyler, det være seg fargestoffer, urenheter eller forurensende gasser.

risiko

Risikoen for at aluminiumhydroksyd kan utgjøre skyldes ikke det som et fast stoff, men som en medisin. Den trenger ikke noen protokoll eller forskrift for å lagre den, siden den ikke reagerer kraftig med oksidasjonsmidler, og den er ikke brannfarlig.

Uønskede bivirkninger som forstoppelse og hemming av fosfat i tarmen kan oppstå når de tas i apotek-antacida. Også, og selv om det ikke er studier for å bevise det, har det vært assosiert med nevrologiske lidelser som Alzheimers sykdom.

referanser

1. Shiver & Atkins. (2008). Uorganisk kjemi. (Fjerde utgave). Mc Graw Hill.
2. Wikipedia. (2019). Aluminiumhydroksyd. Gjenopprettet fra: en.wikipedia.org
3. Nasjonalt senter for informasjon om bioteknologi. (2019). Aluminiumhydroksyd. PubChem-databasen. CID = 10176082. Gjenopprettet fra: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. Danielle Reid. (2019). Aluminiumhydroksid: Formel og bivirkninger. Studere. Gjenopprettet fra: study.com
5. Robert Schoen & Charles E. Roberson. (1970). Strukturer av aluminiumhydroksid og geokjemiske implikasjoner. The American Mineralogist, Vol 55.
6. Vitaly P. Isupov & col. (2000). Syntese, struktur, egenskaper og anvendelse av interkalasjonsforbindelser av aluminiumhydroksid. Kjemi for bærekraftig utvikling 8,121-127.
7. Legemidler. (24. mars 2019). Bivirkninger av aluminiumhydroksid. Gjenopprettet fra: drugs.com