- بناء
- الصيغة والثماني الوجوه
- تعدد الأشكال
- الخصائص
- مظهر جسماني
- الكتلة المولية
- كثافة
- نقطة الانصهار
- الذوبان في الماء
- حاصل الإذابة
- أمفوتريكسم
- التسمية
- التطبيقات
- مواد خام
- الدعامات الحفازة
- مركبات الإقحام
- الحرائق
- طبي
- الممتزات
- المخاطر
- المراجع
و هيدروكسيد الألومنيوم هو مركب غير العضوي مع الصيغة الكيميائية وو(OH) 3. على عكس هيدروكسيدات المعادن الأخرى ، فهو مذبذب ، قادر على التفاعل أو التصرف مثل حمض أو قاعدة ، اعتمادًا على الوسط. إنها مادة صلبة بيضاء غير قابلة للذوبان في الماء ، ولهذا السبب تجد استخدامها كأحد مكونات مضادات الحموضة.
مثل Mg (OH) 2 أو البروسيت ، الذي يشترك معه في بعض الخصائص الكيميائية والفيزيائية ، في شكله النقي يبدو وكأنه مادة صلبة غير متبلورة ؛ ولكن عندما تتبلور مع بعض الشوائب تكتسب أشكالاً بلورية وكأنها لؤلؤ. من بين هذه المعادن ، المصادر الطبيعية لـ Al (OH) 3 ، gibbsite.
كريستال جيبسيتي خاص. المصدر: Rob Lavinsky، iRocks.com - CC-BY-SA-3.0
بالإضافة إلى gibbsite ، هناك أيضًا معادن البايريت ، نوردسترانديت والدولييت ، التي تشكل الأشكال الأربعة لهيدروكسيد الألومنيوم. من الناحية الهيكلية ، فهي متشابهة جدًا مع بعضها البعض ، وتختلف قليلاً فقط في الطريقة التي يتم بها وضع طبقات أو صفائح الأيونات أو اقترانها ، فضلاً عن نوع الشوائب الموجودة.
من خلال التحكم في معلمات الأس الهيدروجيني والتوليف ، يمكن تحضير أي من هذه الأشكال المتعددة. أيضًا ، يمكن إقحام بعض الأنواع الكيميائية ذات الأهمية بين طبقاتها ، بحيث يتم إنشاء مواد أو مركبات الإقحام. يمثل هذا استخدام نهج أكثر تقنية لـ Al (OH) 3. استخداماته الأخرى كمضادات للحموضة.
من ناحية أخرى ، يتم استخدامه كمادة خام للحصول على الألومينا ، وقد تم استخدام جزيئاته النانوية كدعم تحفيزي.
بناء
الصيغة والثماني الوجوه
تشير الصيغة الكيميائية Al (OH) 3 في الحال إلى أن النسبة Al 3+: OH - هي 1: 3 ؛ وهذا هو، هناك ثلاثة OH - الأنيونات لكل آل 3+ الموجبة ، والذي هو نفسه قوله ان ثلث أيونات لها تتوافق مع الألومنيوم. وهكذا ، يتفاعل Al 3+ و OH - كهروستاتيكيًا حتى تحدد تنافرات الجذب والتنافر بلورة سداسية.
ومع ذلك ، فإن Al 3+ ليس بالضرورة محاطًا بثلاثة OH - ولكن بستة ؛ لذلك ، فإننا نتحدث عن تنسيق ثماني السطوح ، Al (OH) 6 ، حيث يوجد ستة تفاعلات Al-O. يمثل كل ثماني أوجه وحدة يتم بناء البلورة بها ، ويتبنى عدد منها هياكل ثلاثية الميل أو أحادية الميل.
تمثل الصورة السفلية جزئياً Al (OH) 6 ثماني الوجوه ، حيث لوحظ فقط أربعة تفاعلات لـ Al 3+ (كرات بنية فاتحة).
بلورة سداسية من gibbsite ، معدن هيدروكسيد الألومنيوم. المصدر: Benjah-bmm27.
إذا تمت ملاحظة هذه البنية بعناية ، والتي تتوافق مع تلك الموجودة في gibbsite المعدني ، فسيكون من الممكن رؤية أن الكرات البيضاء تدمج "وجوه" أو أسطح طبقات الأيونات ؛ هذه هي ذرات الهيدروجين من OH - الأيونات.
لاحظ أيضًا أن هناك طبقة أ وأخرى ب (مكانيًا ليسا متطابقين) ، مرتبطان ببعضهما البعض بواسطة روابط هيدروجينية.
تعدد الأشكال
لا تقترن الطبقتان A و B دائمًا بنفس الطريقة ، تمامًا كما يمكن أن تتغير بيئاتها المادية أو أيونات مضيفة (أملاح). وبالتالي ، تختلف بلورات Al (OH) 3 في أربعة أشكال معدنية أو متعددة الأشكال في هذه الحالة.
يقال بعد ذلك أن هيدروكسيد الألومنيوم يحتوي على ما يصل إلى أربعة أشكال متعددة: جيبسايت أو هيدرارجيليت (أحادي الميل) ، بايرايت (أحادي الميل) ، دويليت (تريلينك) ونوردسترانديت (تريلينك). من بين هذه الأشكال المتعددة ، يعتبر gibbsite هو الأكثر استقرارًا ووفرة ؛ يتم تصنيف الباقي على أنه معادن نادرة.
إذا تم ملاحظة البلورات تحت المجهر ، فسيتم ملاحظة أن هندستها سداسية (على الرغم من أنها غير منتظمة إلى حد ما). يلعب الأس الهيدروجيني دورًا مهمًا في نمو هذه البلورات وعلى البنية الناتجة ؛ وهذا يعني أنه في حالة وجود الرقم الهيدروجيني ، يمكن تكوين متعدد الأشكال أو آخر.
على سبيل المثال ، إذا كان الوسط الذي يحتوي على رواسب Al (OH) 3 يحتوي على درجة حموضة أقل من 5.8 ، يتم تكوين جيبسيتي ؛ بينما إذا كان الرقم الهيدروجيني أعلى من هذه القيمة ، يتشكل البيريت.
في الوسائط الأساسية ، تميل بلورات نوردسترانديت ودويليت إلى التكون. وبالتالي ، نظرًا لكونها أكثر أنواع gibbsite وفرة ، فهي حقيقة تعكس حموضة بيئاتها التي تعرضت للعوامل الجوية.
الخصائص
مظهر جسماني
مادة صلبة بيضاء يمكن أن تأتي بأشكال مختلفة: حبيبات أو مسحوق ، وغير متبلور في المظهر.
الكتلة المولية
78.00 جم / مول
كثافة
2.42 جم / مل
نقطة الانصهار
300 درجة مئوية. لا تحتوي على نقطة غليان لأن الهيدروكسيد يفقد الماء ليتحول إلى ألومينا أو أكسيد الألومنيوم ، Al 2 O 3.
الذوبان في الماء
1 · 10 -4 جم / 100 مل. ومع ذلك ، تزداد قابليته للذوبان مع إضافة الأحماض (H 3 O +) أو القلويات (OH -).
حاصل الإذابة
K sp = 3 10 −34
تعني هذه القيمة الصغيرة جدًا أن جزءًا صغيرًا فقط يذوب في الماء:
Al (OH) 3 (s) <=> Al 3+ (aq) + 3OH - (aq)
في واقع الأمر هذا الذوبان يذكر يجعلها التعادل جيدة الحموضة، لأنه لا قوعد البيئة المعدة كثيرا لأنه لا يعفي تقريبا OH - الأيونات.
أمفوتريكسم
يتميز Al (OH) 3 بطابعه المتذبذب ؛ بمعنى أنه يمكن أن يتفاعل أو يتصرف كما لو كان حمضًا أو قاعدة.
على سبيل المثال ، يتفاعل مع أيونات H 3 O + (إذا كان الوسط مائيًا) لتكوين المركب المائي 3+ ؛ والذي ، بدوره ، يتحلل بالماء لتحمض الوسط ، وبالتالي فإن Al 3+ عبارة عن أيون حمضي:
Al (OH) 3 (s) + 3H 3 O + (aq) => 3+ (aq)
3+ (aq) + H 2 O (l) <=> 2+ (aq) + H 3 O + (aq)
عندما يحدث هذا ، يُقال إن Al (OH) 3 يتصرف كقاعدة ، لأنه يتفاعل مع H 3 O +. من ناحية أخرى ، يمكن أن يتفاعل مع OH - يتصرف مثل الحمض:
Al (OH) 3 (s) + OH - (aq) => Al (OH) 4 - (aq)
في هذا رد فعل متعجل الأبيض لشركة (OH) 3 يذوب قبل الزيادة من OH - الأيونات. هذا ليس هو نفسه مع الهيدروكسيدات الأخرى ، مثل المغنيسيوم ، Mg (OH) 2.
يمكن التعبير عن Al (OH) 4 - ، أيون الألومينات ، بشكل أكثر ملاءمة على النحو التالي: - ، مع إبراز رقم التنسيق 6 لـ Al 3+ الكاتيون (المجسم الثماني).
يمكن أن يستمر هذا الأيون في التفاعل مع المزيد من OH - حتى اكتمال التنسيق ثماني السطوح: 3- ، يسمى أيون hexahydroxoaluminate.
التسمية
يتوافق اسم "هيدروكسيد الألومنيوم" ، الذي تمت الإشارة إليه بهذا المركب في أغلب الأحيان ، مع الاسم الذي تحكمه تسمية المخزون. يتم حذف (III) في نهايته ، لأن حالة أكسدة الألومنيوم هي +3 في جميع مركباته.
الاسمان الآخران المحتملان للإشارة إلى Al (OH) 3 هما: ثلاثي هيدروكسيد الألومنيوم ، وفقًا للتسمية المنهجية واستخدام بادئات البسط اليونانية ؛ وهيدروكسيد الألومنيوم ، وتنتهي اللاحقة –ico لأنه يحتوي على حالة أكسدة واحدة.
على الرغم من أن تسمية Al (OH) 3 في المجال الكيميائي لا تمثل أي تحدي أو ارتباك ، إلا أنها تميل إلى الاختلاط مع بعض الغموض خارجها.
على سبيل المثال ، يعد gibbsite المعدني أحد الأشكال الطبيعية المتعددة لـ Al (OH) 3 ، والذي يُعرف أيضًا باسم γ-Al (OH) 3 أو α-Al (OH) 3. ومع ذلك ، قد تتوافق α-Al (OH) 3 أيضًا مع معدن البايريت ، أو β-Al (OH) 3 ، وفقًا للتسميات البلورية. وفي الوقت نفسه ، غالبًا ما يتم تحديد الأشكال المتعددة الأشكال nordstrandite و doyleite ببساطة على أنها Al (OH) 3.
تلخص القائمة التالية بوضوح ما تم شرحه للتو:
-Gibbsite: (γ أو α) -Al (OH) 3
البيرايت: (α أو β) -Al (OH) 3
-نوردسترانديت: Al (OH) 3
-دويليت: Al (OH) 3
التطبيقات
مواد خام
يعتبر الاستخدام الفوري لهيدروكسيد الألومنيوم كمادة خام لإنتاج الألومينا أو مركبات أخرى ، غير عضوية أو عضوية ، من الألومنيوم ؛ على سبيل المثال: AlCl 3 ، ص (NO 3) 3 ، مؤسسة آنا ليند 3 أو NaAl (OH) 4.
الدعامات الحفازة
يمكن أن تعمل جزيئات Al (OH) 3 النانوية كدعم محفز ؛ أي أن المحفز يرتبط بها ليظل ثابتًا على سطحها ، حيث يتم تسريع التفاعلات الكيميائية.
مركبات الإقحام
في القسم الخاص بالهياكل ، تم توضيح أن Al (OH) 3 يتكون من طبقات أو صفائح A و B ، مقترنة لتعريف البلورة. داخلها ، توجد فراغات أو ثقوب صغيرة من ثماني السطوح يمكن أن تشغلها أيونات أخرى ، أو معدنية أو عضوية ، أو جزيئات محايدة.
عندما يتم تصنيع بلورات Al (OH) 3 مع هذه التعديلات الهيكلية ، يُقال أنه يتم تحضير مركب إقحام ؛ أي أنهم يقحمون أو يُدخلون أنواعًا كيميائية بين الصفحتين A و B. بالقيام بذلك ، تظهر مواد جديدة مصنوعة من هذا الهيدروكسيد.
الحرائق
Al (OH) 3 هو مثبط جيد للحريق يجد استخدامه كمادة حشو للعديد من المصفوفات البوليمرية. هذا لأنه يمتص الحرارة ليطلق بخار الماء ، تمامًا كما يفعل Mg (OH) 2 أو البروسيت.
طبي
Al (OH) 3 هو أيضًا معادل للحموضة ، يتفاعل مع حمض الهيدروكلوريك في إفرازات المعدة ؛ مرة أخرى ، على غرار Mg (OH) 2 في حليب المغنيسيا.
يمكن في الواقع مزج كل من الهيدروكسيدات في مضادات حموضة مختلفة ، وتستخدم للتخفيف من أعراض الأشخاص الذين يعانون من التهاب المعدة أو قرحة المعدة.
الممتزات
عند تسخينه تحت نقطة الانصهار ، يتحول هيدروكسيد الألومنيوم إلى ألومينا منشط (بالإضافة إلى الكربون المنشط). تستخدم هذه المادة الصلبة كممتاز للجزيئات غير المرغوب فيها ، سواء كانت ملونات أو شوائب أو غازات ملوثة.
المخاطر
المخاطر التي يمكن أن يشكلها هيدروكسيد الألومنيوم لا ترجع إلى أنها مادة صلبة ، ولكن كدواء. لا يحتاج إلى أي بروتوكول أو لوائح لتخزينه ، لأنه لا يتفاعل بقوة مع العوامل المؤكسدة ، كما أنه غير قابل للاشتعال.
يمكن أن تحدث آثار جانبية غير مرغوب فيها مثل الإمساك وتثبيط الفوسفات في الأمعاء عند تناول مضادات الحموضة في الصيدليات. أيضًا ، وعلى الرغم من عدم وجود دراسات لإثبات ذلك ، فقد ارتبطت بالاضطرابات العصبية مثل مرض الزهايمر.
المراجع
- رجفة وأتكينز. (2008). الكيمياء غير العضوية. (طبعة رابعة). ماك جراو هيل.
- ويكيبيديا. (2019). هيدروكسيد الألومنيوم. تم الاسترجاع من: en.wikipedia.org
- المركز الوطني لمعلومات التكنولوجيا الحيوية. (2019). هيدروكسيد الألومنيوم. قاعدة بيانات PubChem. الرقم التعريفي للعميل = 10176082. تم الاسترجاع من: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
- دانييل ريد. (2019). هيدروكسيد الألومنيوم: الصيغة والآثار الجانبية. دراسة. تم الاسترجاع من: study.com
- روبرت شوين وتشارلز إي روبرسون. (1970). هياكل هيدروكسيد الألومنيوم والآثار الجيوكيميائية. The American Mineralogist ، المجلد 55.
- فيتالي ب. إيزوبوف وكولونيل. (2000). توليف وتركيب وخصائص وتطبيق مركبات هيدروكسيد الألومنيوم. الكيمياء من أجل التنمية المستدامة 8121-127.
- المخدرات. (24 مارس 2019). هيدروكسيد الألومنيوم الآثار الجانبية. تم الاسترجاع من: drug.com