Применение гидроксида алюминия кратко

Обновлено: 25.06.2024

Гидроксид алюминия - химическое вещество, которое представляет собой соединение оксида алюминия с водой. Может пребывать в жидком и твердом состояниях. Жидкий гидроксид является желеподобным прозрачным веществом, которое очень плохо растворяется в воде. Твердый гидроксид представляет собой кристаллическое вещество белого цвета, которое обладает пассивными химическими свойствами и не реагирует практически ни с одним другим элементом или соединением.

Получение гидроксида алюминия

Получение гидроксида алюминия происходит благодаря химической реакции обмена. Для этого используют водный раствор аммиака и какую-либо соль алюминия, чаще всего хлорид алюминий. Таким образом получают жидкое вещество. Если необходим твердый гидроксид, через растворенную щелочь тетрагидроксодиакваалюмината натрия пропускают диоксид углерода. Многих любителей экспериментов волнует вопрос, как получить гидроксид алюминия в домашних условиях? Для этого достаточно приобрести в специализированном магазине необходимые реагенты и химическую посуду.

Для получения твердого вещества понадобится еще и специально оборудование, так что лучше остановиться на жидком варианте. При проведении реакции необходимо использовать хорошо проветриваемое помещение, так как одним из побочных продуктов может быть газ или вещество с резким запахом, который может негативно сказаться на самочувствии и здоровье человека. Работать стоит в специальных защитных перчатках, так как большинство кислот при попадании на кожу вызывают химические ожоги. Не лишним будет позаботиться и о защите для глаз в виде специальных очков. Приступая к любому делу, в первую очередь необходимо думать об обеспечении безопасности!

Свежесинтезированный гидроксид алюминия реагирует с большинством активных кислот и щелочей. Именно поэтому для его получения используют аммиачную воду, чтобы сохранить образованное вещество в чистом виде. При использовании для получения кислоты или щелочи необходимо максимально точно рассчитать пропорцию элементов, иначе при избытке полученный гидроксид алюминия взаимодействует с остатками непоглощенной основы и полностью растворяется в ней. Это происходит из-за высокого уровня химической активности алюминия и его соединений.

В основном, гидроксид алюминия получают из бокситовой руды с высоким содержанием оксида металла. Процедура позволяет быстро и относительно дешево отделить полезные элементы от пустой породы. Реакции гидроксида алюминия с кислотами приводят к восстановлению солей и образованию воды, а с щелочами - к получению комплексных гидрооксоалюминиевых солей. Твердый гидроксид методом сплавки соединяют с твердыми щелочами с образованием метаалюминатов.

Основные свойства вещества

Физические свойства гидроксида алюминия: плотность - 2,423 грамм на сантиметр кубический, уровень растворяемости в воде - низкий, цвет - белый либо прозрачный. Вещество может существовать в четырех полиморфных вариантах. Под воздействием низких температур образуется альфа-гидроксид, называемый байеритом. Под воздействие нагревания можно получить гамма-гидроксид или гиббсит. Оба вещества имеют кристаллическую молекулярную решетку с водородными межмолекулярными типами связи. Также встречаются еще две модификации - бета-гидроксид или нордстандрит и триклинный гибсит. Первая получается путем прокаливания байерита или гиббсита.Второй отличается от остальных видов триклинным, а не монообразным строением кристаллической решетки.

Химические свойства гидроксида алюминия: молярная масса - 78 моль, в жидком состоянии хорошо растворяется в активных кислотах и щелочах, при нагревании разлагается, обладает амфотерными признаками. В промышленности в подавляющем большинстве случаев используется именно жидкий гидроксид, так как благодаря высокому уровню химической активности, он легко поддается обработки и не требует использования катализаторов или специальных условий протекания реакции.

Амфотерность гидроксида алюминия проявляется в двойственности его природы. Это означает, что в различных условиях он может проявлять кислотные либо щелочные свойства. Когда гидроксид принимает участие в реакции как щелочь, образуется соль, в которой алюминий является положительно заряженным катионом. Выступая в качестве кислоты, гидроксид алюминия на выходе также образует соль. Но в этом случае металл уже играет роль отрицательно заряженного аниона. Двойственная природа открывает широкие возможности по применению данного химического соединения. Оно используется в медицине для изготовления лекарственных препаратов, назначаемых при нарушении кислотно-щелочного баланса в организме.

Гидроксид алюминия входит в состав вакцин в качестве вещества, усиливающего иммунную реакцию организма на раздражитель. Нерастворимость осадка гидроксида алюминия в воде позволяет использовать вещество в водоочистных целях. Химическое соединение является очень сильным адсорбентом, который позволяет извлекать из состава воды большое количество вредных элементов.

Применение в промышленности

Применение гидроксида в промышленности связано с получением чистого алюминия. Технологический процесс начинается с обработки руды, содержащей оксид алюминия, который по завершению процесса переходит в гидроксид. Выход продукции в данной реакции достаточно высок, так что после завершения остается практически голая порода. Далее проводится операция разложения гидроксида алюминия.

Процедура не требует специальных условий, так как вещество хорошо разлагается при нагревании до температуры свыше 180 градусов по Цельсию. Этот этап позволяет выделить оксид алюминия. Это соединение является базовым или вспомогательным материалом для изготовления большого количества промышленных и бытовых изделий. При необходимости получения чистого алюминия используют процесс электролиза с добавлением в раствор криолита натрия. Катализатор забирает из оксида кислород, и чистый алюминий оседает на катоде.

Характеристики и физические свойства гидроксида алюминия

Гидроксид алюминия представляет собой термически неустойчивый порошок белого цвета (рис. 1). Не растворяется в воде.

Гидроксид алюминия существует в виде четырех полиморфных модификаций, каждую из которых можно выделить при конкретной температуре.

Рис. 1. Гидроксид алюминия. Внешний вид.

Основные характеристики гидроксида алюминия приведены в таблице ниже:

Молярная масса, г/моль

Плотность, г/см 3

Температура плавления, o С

Получение гидроксида алюминия

Гидроксид алюминия выпадает в виде студенистого осадка при действии щелочей на растворы солей алюминия и легко образует коллоидные растворы.

Химические свойства гидроксида алюминия

Гидроксид алюминия – типичный амфотерный гидроксид. С кислотами он образует соли, содержащие катион алюминия, со щелочами – алюминаты:

При взаимодействии гидроксида алюминия с водными растворами щелочей образуются гидроксоалюминаты:

При нагревании до температуры выше 575 o С гидроксид алюминия разлагается:

Гидроксид алюминия не реагирует с гидратом аммиака, хлоридомаммония, диоксидами углерода и серы, сероводородом.

Применение гидроксида алюминия

За счет развитой поверхности, гидроксид алюминия выступает в качестве хорошего сорбента, поэтому его используют в фильтрах для очистки воды. Кроме этого он нашел применение в фармации, медицине и при производстве пластмасс.

Примеры решения задач

Задание	Какая масса оксида алюминия образуется в ходе реакции термического разложения гидроксида алюминия массой 150 г?
Решение	При нагревании гидроксида алюминия до температуры выше 575 o С он разлагается согласно уравнению:

Рассчитаем количество вещества гидроксида алюминия (молярная масса – 78 г/моль):

n (Al(OH)₃) = 150 / 78 = 2моль.

Согласно уравнению реакции n(Al(OH)₃) :n(Al₂O₃) = 2:1 . Тогда количество моль оксида алюминия будет равно:

Найдем массу образовавшегося оксида алюминия (молярная масса – 102 г/моль):

Задание	Вычислите массу гидроксида алюминия, который может прореагировать с концентрированным раствором соляной кислоты объемом 50 мл (массовая доля HCl 34%, плотность 1,168 кг/л).
Решение	Запишем уравнение реакции:

Найдем массу раствора соляной кислоты, а также массу растворенного вещества HCl в нем:

m_solution =0,05 × 1,168 = 0,0584 кг = 58,4г.

m_solute (HCl) = ω (HCl) / 100% ×m_solution;

m_solute (HCl) = 34 / 100% × 58,4= 19,856 г.

Рассчитаем количество моль соляной кислоты (молярная масса равна 36,5 г/моль):

n(HCl) = m (HCl) / M (HCl);

n (HCl) = 19,856 / 36,5 = 0,544 моль.

Согласно уравнению реакции n (HCl) :n (Al(OH)₃) =3: 1. Значит,

n(Al(OH)₃) = 1/3 ×n(HCl) = 1/3 × 0,544 = 0,181моль.

Тогда масса гидроксида алюминия, вступившего в реакцию будет равна (молярная масса – 78 г/моль):

Гидроксид алюминия — вещество с формулой Al(OH)₃ (а также H₃AlO₃) — соединение оксида алюминия с водой. Белое студенистое вещество, плохо растворимое в воде, обладает амфотерными свойствами.

Содержание

Получение

Al(OH)₃ получают при взаимодействии солей алюминия с водными растворами щёлочи, избегая их избытка:

AlCl₃ + 3 NaOH ⟶ Al(OH)₃ ↓ + 3 NaCl

Гидроксид алюминия выпадает в виде белого студенистого осадка.

Второй способ получения гидроксида алюминия — взаимодействие водорастворимых солей алюминия с растворами карбонатов щелочных металлов:

Физические свойства

Гидроксид алюминия представляет собой белое кристаллическое вещество, для которого известны 4 кристаллические модификации:

моноклинный (γ) гиббсит
триклинный (γ') гиббсит (гидрагилит)
байерит (γ)
нордстрандит (β)

Существует также аморфный гидроксид алюминия переменного состава Al₂O₃•nH₂O

Химические свойства

Свежеосаждённый гидроксид алюминия может взаимодействовать с:

При нагревании разлагается:

С растворами аммиака не реагирует.

Безопасность

>5000 мг/кг (крысы, перорально).

Применение

Гидроксид алюминия используется при очистке воды, так как обладает способностью адсорбировать различные вещества.
В медицине, в качестве антацидного средства, в качестве адъюванта при изготовлении вакцин.
В качестве абразивного компонента зубной пасты.
В качестве антипирена (подавителя горения) в пластиках и других материалах.
После обработки до окислов применяется в качестве носителя для катализаторов.

Алюминий (Al)
Алюминиевая пудра
Арсенат алюминия (AlAsO₄) Алюминий мышьяковокислый
Арсенид алюминия (AlAs) Алюминий мышьяковистый
Ацетат алюминия (Al(CH₃COO)₃) Алюминий уксуснокислый
Бромид алюминия (AlBr₃) Алюминий бромистый
Гидрид алюминия (AlH₃) Алюминий водородистый
Гидроксид алюминия (Al(OH)₃) Гидроокись алюминия
Гидроксохлорид алюминия (Al_n(OH)(3_n-_m)Cl_m)
Йодид алюминия (AlI₃) Алюминий йодистый
Карбид алюминия (Al₄C₃) Ацетиленид алюминия
Метагидроксид алюминия (AlO(OH)) Оксигидроксид алюминия
Монооксид алюминия (AlO)
Нитрат алюминия (Al(NO₃)₃) Алюминий азотнокислый
Нитрид алюминия (AlN) Алюминий азотистый
Оксид алюминия (Al₂O₃) Алюминий оксиь
Оксинитрид алюминия (AlON) Прозрачный алюминий
Селенид алюминия (Al₂Se₃) Алюминий селенистый
Силикат алюминия (Al₂O₃·SiO₂) Алюминий кремнекислый
Сульфат алюминия (Al₂(SO₄)₃) Алюминий сернокислый
Сульфат алюминия-аммония (NH₄Al(SO₄)₂) Алюмоаммонийные квасцы
Сульфат алюминия-калия (KAl(SO₄)₂) Алюмокалиевые квасцы
Сульфат алюминия-натрия (NaAl(SO₄)₂) Алюмонатриевые квасцы
Сульфат алюминия-рубидия (RbAl(SO₄)₂) Алюморубидиевые квасцы
Сульфат алюминия-таллия (TlAl(SO₄)₂) Алюмоталлиевые квасцы
Сульфат алюминия-цезия (CsAl(SO₄)₂) Алюмоцезиевые квасцы
Сульфид алюминия (Al₂S₃) Алюминий сернистый
Тетрагидридоборат алюминия (Al[BH₄]₃) Боргидрид алюминия
Трифенилалюминий (Al(C₆H₅)₃)
Трифторид алюминия (AlF₃) Алюминий фтористый (Фторид алюминия)
Триэтилалюминий (Al(C₂H₅)₃)
Фосфат алюминия (AlPO₄) Алюминий фосфорнокислый
Фосфид алюминия (AlP) Алюминий фосфористый
Хлорат алюминия (Al(ClO₃)₃) Алюминий хлорноватокислый
Хлорид алюминия (AlCl₃) Алюминий хлористый

Любое копирование, в т.ч. отдельных частей текстов или изображений, публикация и републикация, перепечатка или любое другое распространение информации, в какой бы форме и каким бы техническим способом оно не осуществлялось, строго запрещается без предварительного письменного согласия со стороны редакции. Во время цитирования информации подписчиками ссылки обязательны. Допускается цитирование материалов сайта без получения предварительного согласия, но в объеме не более одного абзаца и с обязательной прямой, открытой для поисковых систем гиперссылкой на сайт.

Гидроксид алюминия — вещество с формулой Al(OH)3 (а также H3AlO3) — соединение оксида алюминия с водой. Белое студенистое вещество, плохо растворимое в воде, обладает амфотерными свойствами.

Физические свойства гидроксида алюминия

моноклинный (γ) гиббсит
триклинный (γ') гиббсит (гидрагилит)
байерит (γ)
нордстрандит (β)

Применение гидроксида алюминия

Гидроксид алюминия используется при очистке воды, так как обладает способностью адсорбировать различные вещества.

В медицине, в качестве антацидного средства, в качестве адъюванта при изготовлении вакцин.
В качестве абразивного компонента зубной пасты.
В качестве антипирена (подавителя горения) в пластиках и других материалах.

После обработки до окислов применяется в качестве носителя для катализаторов.

Гидроксид алюминия — неорганическое вещество, щелочь алюминия, формула Al(OH)₃. Встречается в природе, входит в состав бокситов.

Свойства

Существует в четырех кристаллических модификациях и в виде коллоидного раствора, гелеобразного вещества. Реактив почти не водорастворим. Не горит, не взрывается, не ядовит.

В твердом виде — мелкокристаллический рыхлый порошок, белый или прозрачный, иногда с легким серым или розовым оттенком. Гелеобразный гидроксид тоже белый.

Химические свойства у твердой и гелеобразной модификации отличаются. Твердое вещество достаточно инертно, не вступает в реакции с кислотами, щелочами, другими элементами, но может образовывать метаалюминаты в результате сплавления с твердыми щелочами или карбонатами.

Гелеобразное вещество проявляет амфотерные свойства, то есть реагирует и с кислотами, и со щелочами. В реакции с кислотами образуются соли алюминия соответствующей кислоты, со щелочами — соли другого типа, алюминаты. Не вступает в реакции с раствором аммиака.

При нагревании гидроксид разлагается на оксид и воду.

Меры предосторожности

Реактив относится к четвертому классу опасности, считается пожаробезопасным и практически безопасным для человека и окружающей среды. Осторожность нужно проявлять только с аэрозольными частицами в воздухе: пыль оказывает раздражающее воздействие на органы дыхания, кожу, слизистые оболочки.

Поэтому на рабочих местах, где возможно образование большого количества пыли гидроксида алюминия, сотрудники должны использовать средства защиты для органов дыхания, глаз и кожи. Следует наладить контроль содержания в воздухе рабочей зоны вредных веществ по методике, утвержденной ГОСТом.

Помещение должно быть оборудовано приточно-вытяжной вентиляцией, а при необходимости — местными аспирационными отсосами.

Хранят твердую гидроокись алюминия в многослойных бумажных мешках или другой таре для сыпучих продуктов.

Применение

— В промышленности реактив используется для получения чистого алюминия и производных алюминия, например, оксида алюминия, сернокислого и фтористого алюминия.
— Оксид алюминия, получаемый из гидроксида, применяется для получения искусственных рубинов для нужд лазерной техники, корундов — для сушки воздуха, очистки минеральных масел, для производства наждака.
— В медицине используется как обволакивающее средство и антацид длительного действия для нормализации кислотно-щелочного баланса ЖКТ человека, для лечения язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки, гастро-эзофагеального рефлюкса и некоторых других заболеваний.
— В фармакологии входит в состав вакцин для усиления иммунной реакции организма на воздействие введенной инфекции.
— В водоочистке — как адсорбент, помогающий удалять из воды различные загрязнения. Гидроксид активно вступает в реакции с веществами, которые нужно удалить, образуя нерастворимые соединения.
— В химпроме используется как экологичный антипирен для полимеров, силиконов, каучуков, лакокрасочных материалов — чтобы ухудшить их горючесть, способность к возгоранию, подавить выделение дыма и токсичных газов.
— В производстве зубной пасты, минеральных удобрений, бумаги, красителей, криолита.

Читайте также: