- Struktura
- Wzór i ośmiościan
- Polimorfy
- Nieruchomości
- Wygląd fizyczny
- Masa cząsteczkowa
- Gęstość
- Temperatura topnienia
- Rozpuszczalność w wodzie
- Iloczyn rozpuszczalności
- Amfoterycyzm
- Nomenklatura
- Aplikacje
- Surowiec
- Podpory katalityczne
- Związki interkalacyjne
- Ognioodporny
- Leczniczy
- Adsorbent
- Ryzyka
- Bibliografia
Wodorotlenek glinu jest nieorganicznym związkiem o wzorze chemicznym A A (OH) 3 . W przeciwieństwie do innych wodorotlenków metali, jest to wodorotlenek amfoteryczny, zdolny do reagowania lub zachowywania się jak kwas lub zasada, w zależności od medium. Jest to biała substancja stała, która jest dość nierozpuszczalna w wodzie, dlatego znajduje zastosowanie jako składnik środków zobojętniających kwas.
Podobnie jak Mg (OH) 2 lub brucyt, z którym ma pewne cechy chemiczne i fizyczne, w czystej postaci wygląda jak matowe, amorficzne ciało stałe; ale kiedy krystalizuje z pewnymi nieczystościami, przybiera krystaliczne formy jak perły. Wśród tych minerałów naturalnym źródłem Al (OH) 3 jest gibsyt.
Specjalny kryształ gibsytowy. Źródło: Rob Lavinsky, iRocks.com - CC-BY-SA-3.0
Oprócz gibsytów istnieją również minerały: bajeryt, nordstrandyt i doleyit, które tworzą cztery polimorfy wodorotlenku glinu. Strukturalnie są do siebie bardzo podobne, różnią się tylko nieznacznie sposobem ułożenia lub sprzężenia warstw lub warstw jonów, a także rodzajem zawartych w nich zanieczyszczeń.
Kontrolując pH i parametry syntezy, można wytworzyć dowolny z tych polimorfów. Ponadto niektóre interesujące gatunki chemiczne mogą być interkalowane między warstwami, dzięki czemu powstają materiały lub związki interkalacyjne. Oznacza to zastosowanie bardziej technologicznego podejścia do Al (OH) 3 . Jego inne zastosowania to środki zobojętniające sok żołądkowy.
Z drugiej strony jest stosowany jako surowiec do otrzymywania tlenku glinu, a jego nanocząstki zostały wykorzystane jako nośnik katalityczny.
Struktura
Wzór i ośmiościan
Wzór chemiczny Al (OH) 3 wskazuje od razu, że stosunek Al 3+ : OH - wynosi 1: 3; to znaczy, istnieją trzy aniony OH - na każdy kation Al 3+ , co oznacza to samo, co stwierdzenie, że jedna trzecia jego jonów odpowiada glinowi. Zatem Al 3+ i OH - oddziałują elektrostatycznie, dopóki ich odpychanie-przyciąganie definiuje sześciokątny kryształ.
Jednak Al 3+ niekoniecznie jest otoczony trzema OH - ale sześcioma; dlatego mówimy o ośmiościanie koordynacyjnym Al (OH) 6 , w którym występuje sześć oddziaływań Al-O. Każdy ośmiościan reprezentuje jednostkę, z której zbudowany jest kryształ, a wiele z nich przyjmuje struktury trójskośne lub jednoskośne.
Dolny obraz częściowo przedstawia ośmiościany Al (OH) 6 , ponieważ tylko cztery interakcje obserwuje się dla Al 3+ (jasnobrązowe sfery).
Sześciokątny kryształ gibsytu, minerału wodorotlenku glinu. Źródło: Benjah-bmm27.
Jeśli uważnie obserwuje się tę strukturę, która odpowiada strukturze mineralnego gibbsytu, można zauważyć, że białe kulki tworzą „powierzchnie” lub powierzchnie warstw jonowych; są to atomy wodoru jonów OH - .
Zauważ również, że istnieje warstwa A i druga B (przestrzennie nie są identyczne), połączone ze sobą wiązaniami wodorowymi.
Polimorfy
Warstwy A i B nie zawsze są sprzężone w ten sam sposób, tak jak może zmieniać się ich fizyczne środowisko lub jony (sole) gospodarza. W konsekwencji kryształy Al (OH) 3 różnią się w czterech formach mineralogicznych lub, w tym przypadku, polimorficznych.
Mówi się, że wodorotlenek glinu ma do czterech polimorfów: gibsyt lub hydrargilit (jednoskośny), bajeryt (jednoskośny), doyleit (trójskośny) i nordstrandyt (trójskośny). Spośród tych polimorfów gibsyt jest najbardziej stabilny i rozpowszechniony; reszta zaliczana jest do rzadkich minerałów.
Gdyby obserwować kryształy pod mikroskopem, można by zauważyć, że ich geometria jest heksagonalna (choć nieco nieregularna). Odczyn pH odgrywa ważną rolę we wzroście takich kryształów i wynikającej z nich strukturze; to znaczy, przy danym pH, może powstać jeden lub inny polimorf.
Na przykład, jeśli ośrodek, w którym wytrąca się Al (OH) 3, ma pH niższe niż 5,8, tworzy się gibsyt; podczas gdy jeśli pH jest wyższe niż ta wartość, tworzy się bajeryt.
W bardziej podstawowych mediach zwykle tworzą się kryształy nordstrandytu i doyleitu. Tak więc, będąc najbardziej rozpowszechnionym gibbsytem, jest faktem, który odzwierciedla kwasowość jego zwietrzałego środowiska.
Nieruchomości
Wygląd fizyczny
Białe ciało stałe, które może występować w różnych formatach: w postaci granulatu lub proszku i ma wygląd amorficzny.
Masa cząsteczkowa
78,00 g / mol
Gęstość
2,42 g / ml
Temperatura topnienia
300 ° C Nie ma temperatury wrzenia, ponieważ wodorotlenek traci wodę, aby przekształcić się w tlenek glinu lub tlenek glinu, Al 2 O 3 .
Rozpuszczalność w wodzie
1 x 10 -4 g / 100 ml. Jednak jego rozpuszczalność wzrasta wraz z dodatkiem kwasów (H 3 O + ) lub zasad (OH - ).
Iloczyn rozpuszczalności
K sp = 3 10 −34
Ta bardzo mała wartość oznacza, że tylko niewielka część rozpuszcza się w wodzie:
Al (OH) 3 (s) <=> Al 3+ (aq) + 3OH - (aq)
W rzeczywistości ta znikoma rozpuszczalność sprawia, że jest to dobry neutralizator kwasowości, ponieważ nie bazuje zbytnio środowiska żołądkowego, ponieważ nie uwalnia prawie jonów OH - .
Amfoterycyzm
Al (OH) 3 charakteryzuje się amfoterycznym charakterem; to znaczy, może reagować lub zachowywać się jak kwas lub zasada.
Na przykład reaguje z jonami H 3 O + (jeśli ośrodek jest wodny), tworząc kompleks wodny 3+ ; który z kolei jest hydrolizowany w celu zakwaszenia środowiska, dlatego Al 3+ jest jonem kwaśnym:
Al (OH) 3 (s) + 3H 3 O + (aq) => 3+ (aq)
3+ (aq) + H 2 O (l) <=> 2+ (aq) + H 3 O + (aq)
Kiedy tak się dzieje, mówi się, że Al (OH) 3 zachowuje się jak zasada, ponieważ reaguje z H 3 O + . Z drugiej strony może reagować z OH - , zachowując się jak kwas:
Al (OH) 3 (s) + OH - (aq) => Al (OH) 4 - (aq)
W tej reakcji biały osad Al (OH) 3 rozpuszcza się przed nadmiarem jonów OH - ; To nie to samo z innymi wodorotlenkami, takimi jak magnez, Mg (OH) 2 .
Jon glinianowy Al (OH) 4 - można lepiej wyrazić jako: - , podkreślając liczbę koordynacyjną 6 dla kationu Al 3+ (ośmiościan).
Ten jon może nadal reagować z większą ilością OH - aż do zakończenia koordynacyjnego oktaedru: 3- , zwanego jonem heksahydroksoglinianowym.
Nomenklatura
Nazwa „wodorotlenek glinu”, pod którą ten związek jest najczęściej określana, odpowiada nazwie określanej w nomenklaturze zapasów. (III) jest pomijany na końcu, ponieważ stopień utlenienia aluminium wynosi +3 we wszystkich jego związkach.
Pozostałe dwie możliwe nazwy odnoszące się do Al (OH) 3 to: trójwodorotlenek glinu, zgodnie z systematyczną nomenklaturą i użyciem greckich przedrostków licznika; i wodorotlenek glinu, kończący się przyrostkiem –ico, ponieważ ma jeden stopień utlenienia.
Chociaż w dziedzinie chemii nomenklatura Al (OH) 3 nie stanowi żadnego wyzwania ani nieporozumień, poza nią jest zwykle mieszana z niejasnościami.
Na przykład gibsyt mineralny jest jednym z naturalnych polimorfów Al (OH) 3 , który jest również znany jako γ-Al (OH) 3 lub α-Al (OH) 3 . Jednak α-Al (OH) 3 może również odpowiadać minerałowi bajerytowi lub β-Al (OH) 3 , zgodnie z nomenklaturą krystalograficzną. Tymczasem polimorfy nordstrandyt i doyleit są często określane po prostu jako Al (OH) 3 .
Poniższa lista jasno podsumowuje to, co właśnie zostało wyjaśnione:
-Gibsyt: (γ lub α) -Al (OH) 3
-Bayeryt: (α lub β) -Al (OH) 3
-Nordstrandyt: Al (OH) 3
-Doyleite: Al (OH) 3
Aplikacje
Surowiec
Wodorotlenek glinu jest bezpośrednio stosowany jako surowiec do produkcji tlenku glinu lub innych nieorganicznych lub organicznych związków glinu; na przykład: AlCl 3 , Al (NO 3 ) 3 , AlF 3 lub NaAl (OH) 4 .
Podpory katalityczne
Nanocząsteczki Al (OH) 3 mogą działać jako nośniki katalityczne; to znaczy, katalizator wiąże się z nimi, aby pozostać nieruchomym na ich powierzchni, gdzie reakcje chemiczne są przyspieszane.
Związki interkalacyjne
W części dotyczącej struktur wyjaśniono, że Al (OH) 3 składa się z warstw lub arkuszy A i B, połączonych w celu zdefiniowania kryształu. Wewnątrz znajdują się małe ośmiościenne przestrzenie lub dziury, które mogą być zajęte przez inne jony, cząsteczki metaliczne, organiczne lub obojętne.
Kiedy syntetyzuje się kryształy Al (OH) 3 z tymi modyfikacjami strukturalnymi, mówi się, że przygotowywany jest związek interkalacyjny; to znaczy, że interkalują lub wprowadzają związki chemiczne między arkuszami A i B. W ten sposób powstają nowe materiały wykonane z tego wodorotlenku.
Ognioodporny
Al (OH) 3 jest dobrym środkiem zmniejszającym palność, który znajduje zastosowanie jako materiał wypełniający w wielu matrycach polimerowych. Dzieje się tak, ponieważ pochłania ciepło, aby uwolnić parę wodną, podobnie jak Mg (OH) 2 lub brucyt.
Leczniczy
Al (OH) 3 jest również neutralizatorem kwasowości, reagując z HCl w wydzielinie żołądkowej; ponownie, podobnie jak Mg (OH) 2 w mleku magnezji.
W rzeczywistości oba wodorotlenki można mieszać w różnych środkach zobojętniających sok żołądkowy, stosowanych w celu złagodzenia objawów u osób cierpiących na zapalenie żołądka lub wrzody żołądka.
Adsorbent
Po podgrzaniu poniżej temperatury topnienia wodorotlenek glinu przekształca się w aktywowany tlenek glinu (a także węgiel aktywny). To ciało stałe jest używane jako adsorbent dla niepożądanych cząsteczek, czy to barwników, zanieczyszczeń czy zanieczyszczających gazów.
Ryzyka
Ryzyko, jakie może stwarzać wodorotlenek glinu, nie wynika z jego postaci stałej, ale jako leku. Nie wymaga żadnych protokołów ani przepisów, aby go przechowywać, ponieważ nie reaguje energicznie z utleniaczami i nie jest łatwopalny.
Niepożądane skutki uboczne, takie jak zaparcia i hamowanie fosforanów w jelitach, mogą wystąpić, gdy są przyjmowane z lekami zobojętniającymi sok żołądkowy. Ponadto, chociaż nie ma badań, które by to udowodniły, wiąże się to z zaburzeniami neurologicznymi, takimi jak choroba Alzheimera.
Bibliografia
- Shiver & Atkins. (2008). Chemia nieorganiczna. (Czwarta edycja). Mc Graw Hill.
- Wikipedia. (2019). Wodorotlenek glinu. Odzyskane z: en.wikipedia.org
- Narodowe Centrum Informacji Biotechnologicznej. (2019). Wodorotlenek glinu. Baza danych PubChem. CID = 10176082. Odzyskany z: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
- Danielle Reid. (2019). Wodorotlenek glinu: formuła i skutki uboczne. Badanie. Odzyskany z: study.com
- Robert Schoen i Charles E. Roberson. (1970). Struktury wodorotlenku glinu i implikacje geochemiczne. The American Mineralogist, tom 55.
- Witalij P. Isupov i kol. (2000). Synteza, struktura, właściwości i zastosowanie związków interkalacyjnych wodorotlenku glinu. Chemia na rzecz zrównoważonego rozwoju 8,121-127.
- Leki. (24 marca 2019). Efekty uboczne wodorotlenku glinu. Odzyskany z: drugs.com