Estrutura de hidróxido de alumínio, propriedades, usos, riscos

Ele Hidróxido de alumínio É um composto inorgânico cuja fórmula química está em (OH)₃. Ao contrário de outros hidróxidos de metal, é um anfotero, capaz de reagir ou se comportar como um ácido ou uma base, dependendo do meio. É um sólido branco bastante insolúvel em água, por isso encontra uso como um componente de antiácidos.

Como o mg (oh)₂ ou a Brucita, com a qual compartilha certas características químicas e físicas, apenas parece um amorfo e brilho; Mas quando cristaliza com algumas impurezas adquire formas cristalinas como se fossem pérolas. Entre esses minerais, fontes naturais de Al (OH)₃, é a Gibbsita.

Cristal de Gibbsita Especial. Fonte: Rob Lavinsky, Irocks.COM-CC-BY-SA-3.0 [CC BY-SA 3.0 (https: // CreativeCommons.Org/licenças/BY-SA/3.0)]

Além do gibbsite também são os minerais bayerita, nordstrandita e doleyíta, formando os quatro polimorfos de hidróxido de alumínio. Estruturalmente, eles são muito parecidos, diferenciando -se da maneira como as camadas ou as folhas de íons estão localizadas ou acopladas, bem como o tipo de impurezas contidas.

Controle os parâmetros de pH e síntese, qualquer um desses polimorfos pode ser preparado. Da mesma forma, algumas espécies químicas de interesse podem ser intercaladas entre suas camadas, para que materiais ou compostos de intercalação sejam criados. Isso representa o uso de uma abordagem mais tecnológica para Al (OH)₃. Seus outros usos são como antiácidos.

Por outro lado, é usado como matéria -prima para obter alumina, e suas nanopartículas foram usadas como suporte catalítico.

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Estrutura

Fórmula e OctaDro

A fórmula química em (oh)₃ indica uma vez que o relacionamento com³⁺: Oh^- É 1: 3; isto é, existem três ânions oh^- Para cada cátion para³⁺, que é o mesmo que dizer que a terceira parte de seus íons corresponde ao alumínio. Então, Al³⁺ e oh^- Eles interagem eletrostaticamente até que suas atrações-repetições definem um cristal hexagonal.

No entanto, Al³⁺ Não é necessariamente cercado por três oh^- mas seis; Portanto, se fala de um octaedro de coordenação, em (OH)₆, em que existem seis interações al-o. Cada octaedro representa uma unidade com a qual o vidro é construído, e vários deles adotam estruturas triclínicas ou monoclínicas.

A imagem inferior representa parcialmente o octaedro para (oh)₆, Como apenas quatro interações são observadas para³⁺ (esferas marrons claras).

Vidro hexagonal de gibbsite, um mineral de hidróxido de alumínio. Fonte: Benjah-BMM27 [Domínio Público].

Se essa estrutura for cuidadosamente observada, que corresponde à do mineral de Gibbsite, pode -se pensar que as esferas brancas integram os “rostos” ou superfícies das camadas de íons; Estes são, os átomos de hidrogênio dos íons OH^-.

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Observe que há uma camada A e outra B (espacialmente não são idênticas), juntamente entre si por pontes de hidrogênio.

Polymorphs

As camadas A e B nem sempre são acopladas da mesma maneira, assim como seus ambientes físicos ou íons convidados (sais) podem mudar. Consequentemente, os cristais de Al (OH)₃ Eles variam em quatro formas mineralógicas ou, neste caso, polimórficas.

Diz -se então que o hidróxido de alumínio tem até quatro polimorfos: gibbsite ou hidragilita (monoclínica), bayerita (monoclínica), Doyleíta (triciclismo) e nordstrandita (Trichlinic). Desses polimorfos, Gibbsita é o mais estável e abundante; Os outros são classificados como minerais raros.

Se os cristais fossem observados no microscópio, seria visto que sua geometria é hexagonal (embora um tanto irregular). O pH desempenha um papel importante no crescimento de tais cristais e na estrutura resultante; isto é, dado um pH um polimorfo ou outro pode formar.

Por exemplo, se o meio onde o Al (OH) precipita₃ Tem um pH menor que 5,8 Gibbsita é formado; Enquanto se o pH for maior que esse valor, a Bayerita é formada.

Em mídia mais básica, os cristais Nordstrandita e Doyleíta tendem a formar. Assim, sendo o site mais abundante, é um fato que reflete a acidez de seus ambientes de intemperismo.

Propriedades

Aparência física

Sólido branco que pode vir em diferentes formatos: granulado ou pó e aparência amorfa.

Massa molar

78.00 g/mol

Densidade

2,42 g/ml

Ponto de fusão

300 ° C. Não tem ponto de ebulição porque o hidróxido perde água para se transformar em alumina ou óxido de alumínio, para₂QUALQUER₃.

Solubilidade em água

1 · 10^-4 G/100 ml. No entanto, sua solubilidade aumenta com a adição de ácidos (h₃QUALQUER⁺) ou álcalis (oh^-).

Produto de solubilidade

K_sp = 3 · 10^-34

Este pequeno valor significa que apenas uma pequena porção se dissolve na água:

Al (oh)₃(sal³⁺(AC) +3OH^-(AC)

E, de fato, essa solubilidade desprezível o torna um bom neutralizador de acidez, pois não baseia muito o ambiente gástrico por não liberar quase íons oh^-.

Anfoterismo

O al (oh)₃ É caracterizado por seu caráter anfóter; isto é, pode reagir ou se comportar como se fosse um ácido ou uma base.

Por exemplo, reaja com íons h₃QUALQUER⁺ (Se o meio for aquoso) para formar o complexo acuo [para (oh₂)₆]³⁺; que por sua vez é hidrolisado para acidificar o ambiente, portanto o Al³⁺ um íon ácido:

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Al (oh)₃(s) +3h₃QUALQUER⁺(AC) => [al (oh₂)₆]³⁺(AC)

[Al (Oh₂)₆]³⁺(AC) +H₂Ou (l) [al (oh₂)₅(Oh)]²⁺(AC)+H₃QUALQUER⁺(AC)

Quando isso acontece, diz -se que al (oh)₃ Ele se comporta como uma base, pois reage com h₃QUALQUER⁺. Por outro lado, você pode reagir com o OH^-, Comportando -se como um ácido:

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

Nesta reação, o precipitado branco de Al (OH)₃ Ele se dissolve com o excesso de íons oh^-; fato que não acontece o mesmo com outros hidróxidos, como magnésio, mg (oh)₂.

O al (oh)₄^-, Aluminato de íons, pode ser expresso de maneira mais apropriada como: [al (oh₂)₂(OH)₄]^-, destacando o número de coordenação de 6 para cátio³⁺ (O OctaDro).

Este íon pode continuar reagindo com mais oh^- Até a coordenação octaedro: [al (oh)₆]^3-, chamado íon hexahidroxoaluminado.

Nomenclatura

O nome 'hidróxido de alumínio', que mais fez referência a este composto, corresponde ao governado pela nomenclatura de ações. O (iii) é omitido no final, pois o status de oxidação do alumínio é +3 ​​em todos os seus compostos.

Os outros dois nomes possíveis para se referir a al (oh)₃ São eles: tri -hidróxido de alumínio, de acordo com a nomenclatura sistemática e o uso de numeradores gregos; e hidróxido de alumínio, terminando com o sufixo -ico por ter um único estado de oxidação.

Embora no campo químico a nomenclatura de Al (OH)₃ Não representa nenhum desafio ou confusão, fora dele tende a ser misturado com ambiguidades.

Por exemplo, Gibbsita Mineral é um dos polimorfos naturais de Al (OH)₃, para o qual eles também nomeiam γ-al (OH)₃ ou α-al (OH)₃. No entanto, α-al (OH)₃ Também pode corresponder ao Mineral Bayerita, ou β-al (OH)₃, De acordo com a nomenclatura cristalográfica. Enquanto isso, os polimorfos de Nordstrandita e Doyleita geralmente são designados simplesmente como (oh)₃.

A lista a seguir resume claramente o recém -explicado:

-Gibbsita: (γ ou α) -al (OH)₃

-Bayerita: (α ou β) -al (OH)₃

-Nordstrandita: Al (OH)₃

-Doyleita: Al (OH)₃

Formulários

Matéria prima

O uso imediato do hidróxido de alumínio é como matéria -prima para a produção de alumina ou outros compostos, inorgânicos ou orgânicos, alumínio; Por exemplo: Alcl₃, Por não₃)₃, Alf₃ ou naal (oh)₄.

Suportes catalíticos

Nanopartículas al (oh)₃ Eles podem atuar como suportes catalíticos; isto é, o catalisador se junta a eles para serem fixados em sua superfície, onde as reações químicas são aceleradas.

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Compostos internacionais

Na seção da estrutura, foi explicado que o Al (OH)₃ Consiste em camadas ou lençóis A e B, acoplado para definir um cristal. Dentro dele, existem pequenos espaços ou cavidades octaédricas que podem ser ocupadas por outros íons, moléculas metálicas ou orgânicas ou neutras.

Quando os cristais são sintetizados a partir de (oh)₃ Com essas modificações estruturais, diz -se que um composto de intercalação está sendo preparado; isto é, intercalado ou colocar espécies químicas entre as folhas A e B. Ao fazer isso, novos materiais fabricados a partir deste hidróxido surgem.

Retardante de fogo

O al (oh)₃ É um bom retardador de incêndio que encontra a aplicação como material de preenchimento de muitas matrizes poliméricas. Isso ocorre porque absorve o calor para liberar o vapor de água, como o MG (OH)₂ ou a Brucita.

Medicinal

O al (oh)₃ É também uma acidez neutralizante, reagindo com o HCL de secreções gástricas; Novamente, semelhante ao que acontece com o MG (OH)₂ de leite de magnésia.

Ambos os hidróxidos podem ser misturados em diferentes antiácidos, usados ​​para aliviar os sintomas de pessoas que sofrem de gastrite ou úlceras estomacais.

Adsorvente

Quando é aquecido abaixo do seu ponto de fusão, o hidróxido de alumínio é transformado em alumina ativada (assim como carbono ativado). Este sólido é usado como um adsorvente de moléculas indesejáveis, corantes, impurezas ou gases poluentes.

Riscos

Os riscos que podem representar o hidróxido de alumínio não são devido a isso como sólidos, mas como um remédio. Nenhum protocolo ou regulamento é necessário para armazená -lo, pois não reage vigorosamente com agentes oxidantes, e também não é inflamável.

Quando ingeridos em antiácidos que são alcançados em farmácias, efeitos colaterais indesejáveis ​​podem aparecer, como constipação e inibição do fosfato intestinal. Além disso, e embora não haja estudos para demonstrá -lo, ele tem sido associado a distúrbios neurológicos como a doença de Alzheimer.

Referências

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