Structure d'hydroxyde d'aluminium, propriétés, utilisations, risques

Il hydroxyde d'aluminium C'est un composé inorganique dont la formule chimique est à (OH)₃. Contrairement à d'autres hydroxydes métalliques, il s'agit d'un amphotero, capable de réagir ou de se comporter comme un acide ou une base, selon le milieu. C'est un solide blanc assez insoluble dans l'eau, il trouve donc l'utilisation comme composant des antiacides.

Comme le mg (oh)₂ ou la Brucita, avec laquelle il partage certaines caractéristiques chimiques et physiques, ressemble purement à un solide amorphe et à briller; Mais quand cristallise avec certaines impuretés acquiert des formes cristallines comme si elles étaient des perles. Parmi ces minéraux, sources naturelles d'Al (OH)₃, est le gibbsita.

Cristal de gibbsita spécial. Source: Rob Lavinsky, Irocks.com-cc-by-sa-3.0 [cc by-sa 3.0 (https: // CreativeCommons.Org / licences / by-sa / 3.0)]

En plus des gibbsites se trouvent également les minéraux de bayerite, nordstrandite et doleyíta, formant les quatre polymorphes d'hydroxyde d'aluminium. Structurellement, ils sont très similaires les uns aux autres, se différenciant mutuellement dans la façon dont les couches ou les feuilles ioniques sont situées ou couplées, ainsi que le type d'impuretés contenues.

Contrôlant le pH et les paramètres de synthèse, n'importe lequel de ces polymorphes peut être préparé. De même, certaines espèces chimiques d'intérêt peuvent être entrecoupées entre leurs couches, de sorte que des matériaux ou des composés de handicapés sont créés. Cela représente l'utilisation d'une approche plus technologique de l'AL (OH)₃. Ses autres utilisations sont comme des antiacides.

D'un autre côté, il est utilisé comme matière première pour obtenir de l'alumine, et ses nanoparticules ont été utilisées comme support catalytique.

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Structure

Formule et octaedro

La formule chimique à (OH)₃ indique une fois la relation à³⁺: Oh^- Il est 1: 3; c'est-à-dire il y a trois anions oh^- pour chaque cation à³⁺, Ce qui est la même chose que de dire que la troisième partie de ses ions correspond à l'aluminium. Alors, Al³⁺ et oh^- Ils interagissent électrostatiquement jusqu'à ce que leurs attractions - les réfulsions définissent un cristal hexagonal.

Cependant, Al³⁺ Il n'est pas nécessairement entouré de trois oh^- mais six; Par conséquent, il est question d'un octaèdre de coordination, à (OH)₆, dans lequel il y a six interactions al-o. Chaque octaèdre représente une unité avec laquelle le verre est construit, et un certain nombre d'entre eux adoptent des structures tricliniques ou monocliniques.

L'image inférieure représente partiellement l'octaèdre vers (OH)₆, Étant donné que seules quatre interactions sont observées pour³⁺ (sphères brunes claires).

Gibbsite Hexagonal Verre, un minéral d'hydroxyde d'aluminium. Source: Benjah-Bmm27 [domaine public].

Si cette structure est soigneusement observée, ce qui correspond à celui du minéral Gibbsite, il peut être envisagé que les sphères blanches intègrent les «visages» ou les surfaces des couches ioniques; Ce sont, les atomes d'hydrogène des ions OH^-.

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Notez qu'il existe une couche A et un autre B (spatialement ne sont pas identiques), avec les autres par des ponts d'hydrogène.

Polymorphes

Les couches A et B ne sont pas toujours couplées de la même manière, ainsi que leurs environnements physiques ou leurs ions invités (sels) peuvent changer. Par conséquent, les cristaux d'Al (OH)₃ Ils varient en quatre formes minéralogiques ou, dans ce cas, polymorphes.

On dit ensuite que l'hydroxyde d'aluminium a jusqu'à quatre polymorphes: gibbsite ou hydragilite (monoclinique), bayerite (monoclinique), doyleíta (tricyclage) et nordstrandite (trichlinic). De ces polymorphes, Gibbssita est le plus stable et le plus abondant; Les autres sont classés comme des minéraux rares.

Si les cristaux étaient observés au microscope, on verrait que leur géométrie est hexagonale (bien que quelque peu irrégulière). Le pH joue un rôle important dans la croissance de ces cristaux et de la structure résultante; c'est-à-dire, étant donné un pH, un polymorphe ou autre peut former.

Par exemple, si le médium où l'Al (OH) précipite₃ Il a un pH inférieur à 5,8 gibbsita qui est formé; Tandis que si le pH est supérieur à cette valeur, le Bayerita est formé.

Dans les médias plus fondamentaux, les cristaux Nordstrandita et Doyleíta ont tendance à se former. Ainsi, étant le gibbsite le plus abondant, c'est un fait qui reflète l'acidité de ses environnements d'altération.

Propriétés

Apparence physique

Solide blanc qui peut venir dans différents formats: granulé ou poudre et apparence amorphe.

Masse molaire

78.00 g / mol

Densité

2,42 g / ml

Point de fusion

300 ° C. Il n'a pas de point d'ébullition car l'hydroxyde perd de l'eau pour se transformer en alumine ou en oxyde d'aluminium, pour₂SOIT₃.

Solubilité dans l'eau

1 · 10^-4 G / 100 ml. Cependant, sa solubilité augmente avec l'ajout d'acides (h₃SOIT⁺) ou alcalis (oh^-).

Produit de solubilité

K_sp = 3 · 10⁻³⁴

Cette petite valeur signifie qu'une petite portion se dissout dans l'eau:

Al (oh)₃(sel³⁺(AC) + 3OH^-(AC)

Et en fait, cette solubilité méprisable en fait un bon neutralisant de l'acidité, car il ne bascule pas trop l'environnement gastrique pour ne pas libérer presque ions oh^-.

Anfotérisme

L'al (oh)₃ Il se caractérise par son caractère amphoter; c'est-à-dire qu'il peut réagir ou se comporter comme s'il s'agissait d'un acide ou d'une base.

Par exemple, réagir avec les ions h₃SOIT⁺ (Si le milieu est aqueux) pour former l'acuo complexe [à (oh₂)₆]]³⁺; qui à son tour est hydrolysé pour acidifier l'environnement, donc l'Al³⁺ Un ion acide:

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Al (oh)₃(s) + 3h₃SOIT⁺(ac) => [al (oh₂)₆]]³⁺(AC)

[Al (oh₂)₆]]³⁺(AC) + H₂Ou (l) [Al (oh₂)₅(Oh)]²⁺(AC) + H₃SOIT⁺(AC)

Lorsque cela se produit, on dit qu'Al (OH)₃ Il se comporte comme une base, car il réagit avec H₃SOIT⁺. D'un autre côté, vous pouvez réagir avec l'OH^-, se comporter comme un acide:

Al (oh)₃(s) + oh^-(ac) => ah (oh)₄^-(AC)

Dans cette réaction, le précipité blanc d'Al (OH)₃ Il se dissout à l'excès d'ions oh^-; fait qui ne se produit pas de la même manière avec d'autres hydroxydes, comme le magnésium, Mg (OH)₂.

L'al (oh)₄^-, ion aluminate, il peut être exprimé de manière plus appropriée: [Al (oh₂)₂(OH)₄]]^-, mettant en évidence le numéro de coordination de 6 pour le cation à³⁺ (L'Octaedro).

Cet ion peut continuer à réagir avec plus oh^- Jusqu'à l'octaèdre de coordination: [Al (OH)₆]]^3-, appelé ion hexahidroxoaluminate.

Nomenclature

Le nom «Hydroxyde d'aluminium», qui a le plus fait référence à ce composé, correspond à la gouverne par la nomenclature des stocks. Le (iii) est omis à la fin, car le statut d'oxydation en aluminium est +3 dans tous ses composés.

Les deux autres noms possibles pour se référer à Al (OH)₃ Ce sont: le trihydroxyde d'aluminium, selon la nomenclature systématique et l'utilisation de numérateurs grecs; et l'hydroxyde d'aluminium, se terminant par le suffixe -ico pour avoir un seul état d'oxydation.

Bien que dans le domaine chimique, la nomenclature d'Al (OH)₃ Il ne représente aucun défi ou confusion, en dehors de celui-ci, il a tendance à être mélangé avec des ambiguïtés.

Par exemple, Gibbssita Mineral est l'un des polymorphes naturels d'Al (OH)₃, auquel ils nomment également γ-al (OH)₃ ou α-al (OH)₃. Cependant, α-al (OH)₃ Il peut également correspondre au minéral de Bayerita, ou β-al (OH)₃, Selon la nomenclature cristallographique. Pendant ce temps, les polymorphes Nordstrandita et Doyleita sont généralement désignés simplement comme (OH)₃.

La liste suivante résume clairement le nouvellement expliqué:

-Gibbsita: (γ ou α) -al (OH)₃

-Bayerita: (α ou β) -al (OH)₃

-Nordstrandita: Al (OH)₃

-Doyleita: Al (OH)₃

Applications

Matière première

L'utilisation immédiate de l'hydroxyde d'aluminium est une matière première pour la production d'alumine ou d'autres composés, inorganiques ou organiques, en aluminium; Par exemple: Alcl₃, En ne₃)₃, Alf₃ ou Naal (OH)₄.

Supports catalytiques

Nanoparticules al (oh)₃ Ils peuvent agir comme des supports catalytiques; c'est-à-dire que le catalyseur les rejoint pour être fixés à leur surface, où les réactions chimiques sont accélérées.

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Composés internationaux

Dans la section Structure, il a été expliqué que l'Al (OH)₃ Il se compose de couches ou de feuilles a et b, couplée pour définir un cristal. En lui, il existe de petits espaces octaédriques ou creux qui peuvent être occupés par d'autres ions, des molécules métalliques ou organiques ou neutres.

Lorsque les cristaux sont synthétisés à partir de (OH)₃ Avec ces modifications structurelles, il est dit qu'un composé d'intercalation est en cours de préparation; c'est-à-dire, entrecoupé ou met des espèces chimiques entre les feuilles a et b. Ce faisant, de nouveaux matériaux fabriqués à partir de cet hydroxyde naissent.

Retardateur de flamme

L'al (oh)₃ C'est un bon ignifuge qui trouve l'application comme matériau de remplissage de nombreuses matrices polymères. C'est parce qu'il absorbe la chaleur pour libérer la vapeur d'eau, comme le fait le Mg (OH)₂ ou la Brucita.

Médicinal

L'al (oh)₃ Il s'agit également d'une acidité neutralisante, réagissant avec le HCl des sécrétions gastriques; Encore une fois, similaire à la façon dont cela se produit avec le MG (OH)₂ du lait de magnésie.

Les deux hydroxydes peuvent être mélangés dans différents antiacides, utilisés pour soulager les symptômes des personnes souffrant de gastrite ou d'ulcères d'estomac.

Adsorbant

Lorsqu'il est chauffé en dessous de son point de fusion, l'hydroxyde d'aluminium est transformé en alumine activée (ainsi que du carbone activé). Ce solide est utilisé comme un adsorbant de molécules indésirables, de colorants, d'impuretés ou de gaz polluants.

Des risques

Les risques qui peuvent représenter l'hydroxyde d'aluminium ne sont pas dus à cela comme solide, mais en tant que médicament. Aucun protocole ou réglementation n'est nécessaire pour le stocker, car il ne réagit pas vigoureusement avec les agents oxydants, et il n'est pas inflammable non plus.

Lorsqu'elles sont ingérées dans des antiacides obtenus dans les pharmacies, des effets secondaires indésirables peuvent apparaître, comme la constipation et l'inhibition du phosphate de l'intestin. De plus, et bien qu'il n'y ait aucune étude pour le démontrer, il a été associé à des troubles neurologiques tels que la maladie d'Alzheimer.

Les références

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