ALUMINIUMHYDROXID: STRUKTUR, EGENSKAPER, ANVÄNDNING, RISKER - KEMI - 2025

Den aluminiumhydroxid är en oorganisk förening med den kemiska formeln Aa (OH) ₃ . Till skillnad från andra metallhydroxider är den en amfotär, 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, varför det finner användning som en komponent av antacida.

Som Mg (OH) ₂ eller brucite, med vilken den delar vissa kemiska och fysiska egenskaper, i sin rena form ser det ut som ett tråkigt, amorft fast ämne; men när den kristalliserar med vissa föroreningar, får den kristallina former som pärlor. Bland dessa mineraler, naturliga källor till Al (OH) ₃ , är gibbsite.

Speciell gibbsite kristall. Källa: Rob Lavinsky, iRocks.com - CC-BY-SA-3.0

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

Genom att reglera pH- och syntesparametrarna kan vilken som helst av dessa polymorfer framställas. Vissa kemiska arter av intresse kan också berövas mellan dess lager, så att interkalationsmaterial eller föreningar skapas. Detta representerar användningen av en mer teknisk metod för Al (OH) ₃ . Dess andra användningar är som antacida.

Å andra sidan används det som ett råmaterial för att erhålla aluminiumoxid, och dess nanopartiklar har använts som en katalytisk bärare.

Strukturera

Formel och oktaeder

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

Men Al ^{3+ är} inte nödvändigtvis omgiven av tre OH ^- utan av sex; därför talar vi om en koordination oktaedron, Al (OH) ₆ , där det finns sex Al-O-interaktioner. Varje oktaeder representerar en enhet med vilken kristallen är byggd, och ett antal av dem antar trikliniska eller monokliniska strukturer.

Den nedre bilden representerar delvis Al (OH) ₆ oktaedra , eftersom endast fyra interaktioner observeras för Al ³⁺ (ljusbruna sfärer).

Hexagonal kristall av gibbsite, ett aluminiumhydroxidmineral. Källa: Benjah-bmm27.

Om denna struktur noggrant observeras, vilket motsvarar strukturen för mineralgibbsidan, kan man se att de vita sfärerna utgör "ytorna" eller ytorna på jonlagren; dessa är väteatomerna i den OH ^- joner .

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

polymorfer

Lager A och B är inte alltid kopplade på samma sätt, precis som deras fysiska miljöer eller värdjoner (salter) kan förändras. Följaktligen varierar Al (OH) _3- kristaller i fyra mineralogiska eller, i detta fall, polymorfa former.

Aluminiumhydroxid sägs då ha upp till fyra polymorfer: gibbsite eller hydrargillit (monoklin), bayerit (monoklin), doyleit (triklin) och nordstrandit (triklin). Av dessa polymorfer är gibbsite den mest stabila och rikligaste; resten klassificeras som sällsynta mineraler.

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

Till exempel, om mediet där Al (OH) ₃ fälls ut har ett pH som är lägre än 5,8, bildas gibbsite; medan pH är högre än detta värde, bildas bayerit.

I mer grundläggande media tenderar nordstrandit- och doyleitkristaller att bildas. Eftersom det är den vanligaste gibbsite är det således ett faktum som återspeglar surheten i de väderbitna miljöerna.

Egenskaper

Fysiskt utseende

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

Molmassa

78,00 g / mol

Densitet

2,42 g / ml

Smältpunkt

300 ° C Det har inte en kokpunkt eftersom hydroxiden förlorar vatten för att omvandla till aluminiumoxid eller aluminiumoxid, Al ₂ O ₃ .

Vattenlöslighet

1 · 10 ^-4 g / 100 ml. Emellertid dess lösligheten ökar med tillsatsen av syror (H ₃ O ⁺ ) eller alkalier (OH ^- ).

Löslighetsprodukt

K _sp = 3 10 ⁻³⁴

Detta mycket lilla värde innebär att bara en liten del upplöses i vatten:

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

Och i själva verket är detta försumbar löslighet gör det till ett bra syra neutraliserande, eftersom den inte gör basisk mag miljön för mycket eftersom det släpper inte nästan OH ^- joner .

Amphotericism

Al (OH) ₃ kännetecknas av dess amfotera karaktär; det vill säga, det kan reagera eller bete sig som om det var en syra eller en bas.

Till exempel, reagerar det med H ₃ O ⁺ joner (om mediet är vattenhaltig) för att bilda den komplexa vattenhaltiga ³⁺ ; som i sin tur hydrolyseras för att surgöra mediet, därför är Al ³⁺ en syrajon:

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

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

När detta händer, är det sagt att Al (OH) ₃ beter sig som en bas, eftersom det reagerar med H ₃ O ⁺ . Å andra sidan kan det reagera med OH ^- och uppträda som en syra:

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

I denna reaktion den vita fällningen av Al (OH) ₃ upplöses innan överskottet av OH ^- joner ; Detta är inte samma sak med andra hydroxider, såsom magnesium, Mg (OH) ₂ .

Al (OH) ₄ ^- , aluminatjon, kan uttryckas mer lämpligt som: ^- , med markering av koordinationsnumret för 6 för Al 3 ⁺ -katjonen (oktaeder).

Denna jon kan fortsätta att reagera med mer OH ^- tills den har slutfört koordinationen oktaeder: ^3- , kallad hexahydroxoaluminatjon.

Nomenklatur

Namnet "aluminiumhydroxid", som denna förening oftast har hänvisats till, motsvarar det som regleras av stamnomenklaturen. (III) utelämnas i slutet av det, eftersom oxidationstillståndet för aluminium är +3 i alla dess föreningar.

De andra två möjliga namnen att hänvisa till Al (OH) ₃ är: aluminiumtrihydroxid, i enlighet med den systematiska nomenklaturen och användningen av de grekiska tecknarprefixerna; och aluminiumhydroxid, som slutar med suffixet –ico eftersom det har ett enda oxidationstillstånd.

Även om i det kemiska fältet nomenklaturen för Al (OH) ₃ inte representerar någon utmaning eller förvirring, tenderar den utanför att blandas med oklarheter.

Till exempel är mineralgibbsiten en av de naturliga polymorferna av Al (OH) ₃ , som också är känd som y-Al (OH) ₃ eller a-Al (OH) ₃ . Emellertid kan a-Al (OH) ₃ också motsvara mineralen bayerit eller P-Al (OH) ₃ enligt kristallografisk nomenklatur. Samtidigt benämns polymorferna nordstrandite och doyleite ofta helt enkelt som Al (OH) ₃ .

Följande lista sammanfattar klart vad som just har förklarats:

-Gebbsida: (γ eller α) -Al (OH) ₃

-Bayerit: (a eller ß) -Al (OH) ₃

-Nordstrandite: Al (OH) ₃

-Doyleit: Al (OH) ₃

tillämpningar

Råmaterial

Den omedelbara användningen av aluminiumhydroxid är som råmaterial för framställning av aluminiumoxid eller andra föreningar, oorganiska eller organiska, av aluminium; till exempel: AlCl ₃ , Al (NO ₃ ) ₃ , AlF ₃ eller NaAl (OH) ₄ .

Katalytiska stöd

Al (OH) ₃ nanopartiklar kan fungera som katalytiska bärare; det vill säga, katalysatorn binder till dem för att förbli fixerad på deras yta, där kemiska reaktioner påskyndas.

Interkalationsföreningar

I avsnittet om strukturer förklarades att Al (OH) ₃ består av skikt 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) _3- kristaller med dessa strukturella modifieringar synts , sägs det att en interkalationsförening framställs; det vill säga att de interkalerar eller sätter in kemiska arter mellan ark A och B. Genom att göra det dyker upp nya material tillverkade av denna hydroxid.

Brandskyddsmedel

Al (OH) ₃ är ett bra brandhämmande medel som finner användning som ett fyllmedel för många polymermatriser. Detta beror på att det absorberar värme för att frigöra vattenånga, precis som Mg (OH) ₂ eller brucite gör.

Medicinsk

Al (OH) ₃ är också en neutralisator av surhet, reagerar med HCl i gastriska sekretioner; återigen, på liknande sätt som Mg (OH) ₂ i magnesiummjölk.

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

adsorbent

Vid upphettning under dess smältpunkt förvandlas aluminiumhydroxid till aktiverad aluminiumoxid (såväl som aktivt kol). Detta fasta ämne används som adsorbent för oönskade molekyler, vare sig 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 inte några protokoll eller förordningar för att lagra det, eftersom det inte reagerar kraftigt med oxidationsmedel, och det är inte brandfarligt.

Vid intag i antacida tillgängliga från apotek kan oönskade biverkningar uppstå, såsom förstoppning och hämning av fosfat i tarmen. Och även om det inte finns några studier för att bevisa det, har det varit associerat med neurologiska störningar såsom Alzheimers sjukdom.

referenser

1. Shiver & Atkins. (2008). Oorganisk kemi . (Fjärde upplagan). Mc Graw Hill.
2. Wikipedia. (2019). Aluminiumhydroxid. Återställd från: en.wikipedia.org
3. National Center for Biotechnology Information. (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 & col. (2000). Syntes, struktur, egenskaper och tillämpning av interkalationsföreningar av aluminiumhydroxid. Kemi för hållbar utveckling 8,121-127.
7. Läkemedel. (24 mars 2019). Biverkningar av aluminiumhydroxid. Återställd från: drugs.com