IDROSSIDO DI ALLUMINIO: STRUTTURA, PROPRIETÀ, USI, RISCHI - CHIMICA - 2026

L' idrossido di alluminio è un composto inorganico con formula chimica A a (OH) ₃ . A differenza di altri idrossidi metallici, è anfotero, in grado di reagire o comportarsi come un acido o una base, a seconda del mezzo. È un solido bianco che è abbastanza insolubile in acqua, motivo per cui trova impiego come componente di antiacidi.

Come Mg (OH) ₂ o brucite, con cui condivide alcune caratteristiche chimico-fisiche, nella sua forma pura si presenta come un solido opaco, amorfo; ma quando cristallizza con alcune impurità acquista forme cristalline come se fossero perle. Tra questi minerali, fonti naturali di Al (OH) ₃ , c'è il gibbsite.

Cristallo speciale gibbsite. Fonte: Rob Lavinsky, iRocks.com - CC-BY-SA-3.0

Oltre al gibbsite sono presenti anche i minerali bayerite, nordstrandite e doleyite, che costituiscono i quattro polimorfi dell'idrossido di alluminio. Strutturalmente sono molto simili tra loro, difficilmente differiscono nel modo in cui gli strati o fogli di ioni sono posizionati o accoppiati, nonché il tipo di impurità contenute.

Controllando il pH e i parametri di sintesi, uno qualsiasi di questi polimorfi può essere preparato. Inoltre, alcune specie chimiche di interesse possono essere intercalate tra i suoi strati, in modo da creare materiali o composti di intercalazione. Ciò rappresenta l'uso di un approccio più tecnologico per Al (OH) ₃ . I suoi altri usi sono come antiacidi.

D'altra parte, viene utilizzato come materia prima per ottenere allumina e le sue nanoparticelle sono state utilizzate come supporto catalitico.

Struttura

Formula e ottaedro

La formula chimica Al (OH) ₃ indica subito che il rapporto Al ³⁺ : OH ^- è 1: 3; cioè, ci sono tre OH ^- anioni per ogni catione Al ³⁺ , il che equivale a dire che un terzo dei suoi ioni corrisponde all'alluminio. Così, Al ³⁺ e OH ^- interagire elettrostaticamente fino loro attrazione-repulsione definiscono un cristallo esagonale.

Tuttavia, Al ³⁺ non ^è necessariamente circondato da tre OH ^- ma da sei; quindi, parliamo di un ottaedro di coordinazione, Al (OH) ₆ , in cui ci sono sei interazioni Al-O. Ogni ottaedro rappresenta un'unità con cui è costruito il cristallo e alcuni di essi adottano strutture tricline o monocline.

L'immagine inferiore rappresenta parzialmente gli ottaedri Al (OH) ₆ , poiché si osservano solo quattro interazioni per Al ³⁺ (sfere marrone chiaro).

Cristallo esagonale di gibbsite, un minerale di idrossido di alluminio. Fonte: Benjah-bmm27.

Se si osserva attentamente questa struttura, che corrisponde a quella del gibbsite minerale, si può vedere che le sfere bianche integrano le "facce" o superfici degli strati ionici; questi sono gli atomi di idrogeno degli ioni OH ^- .

Nota anche che c'è uno strato A e un altro B (spazialmente non sono identici), uniti tra loro da legami idrogeno.

polimorfi

Gli strati A e B non sono sempre accoppiati allo stesso modo, proprio come possono cambiare i loro ambienti fisici o gli ioni ospiti (sali). Di conseguenza, i cristalli di Al (OH) ₃ variano in quattro forme mineralogiche o, in questo caso, polimorfiche.

Si dice quindi che l'idrossido di alluminio abbia fino a quattro polimorfi: gibbsite o idrargillite (monoclino), bayerite (monoclino), doyleite (triclino) e nordstrandite (triclino). Di questi polimorfi, il gibbsite è il più stabile e abbondante; gli altri sono classificati come minerali rari.

Se i cristalli fossero osservati al microscopio, si vedrebbe che la loro geometria è esagonale (anche se alquanto irregolare). Il pH gioca un ruolo importante nella crescita di tali cristalli e sulla struttura risultante; cioè, dato un pH, si può formare un polimorfo o un altro.

Ad esempio, se il mezzo in cui precipita Al (OH) ₃ ha un pH inferiore a 5,8, si forma gibbsite; mentre se il pH è maggiore di questo valore si forma la bayerite.

In media più elementari, i cristalli di nordstrandite e doyleite tendono a formarsi. Quindi, essendo il gibbsite più abbondante, è un fatto che riflette l'acidità dei suoi ambienti alterati.

Proprietà

Aspetto fisico

Solido bianco che può essere di diversi formati: granulare o in polvere e di aspetto amorfo.

Massa molare

78,00 g / mol

Densità

2,42 g / mL

Punto di fusione

300 ° C. Non ha punto di ebollizione perché l'idrossido perde acqua per trasformarsi in allumina o ossido di alluminio, Al ₂ O ₃ .

Solubilità dell'acqua

1 · 10 ^-4 g / 100 mL. Tuttavia, la sua solubilità aumenta con l'aggiunta di acidi (H ₃ O ⁺ ) o alcali (OH ^- ).

Prodotto di solubilità

K _sp = 3 10 ⁻³⁴

Questo valore molto piccolo significa che solo una piccola porzione si dissolve in acqua:

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

Ed infatti questa trascurabile solubilità lo rende un buon neutralizzatore di acidità, poiché non fonda troppo l'ambiente gastrico perché non rilascia quasi ioni OH ^- .

Amphotericism

Al (OH) ₃ è caratterizzato dal suo carattere anfotero; cioè può reagire o comportarsi come se fosse un acido o una base.

Ad esempio, reagisce con gli ioni H ₃ O ⁺ (se il mezzo è acquoso) per formare il complesso acquoso ³⁺ ; che, a sua volta, viene idrolizzato per acidificare il mezzo, quindi Al ^{3+ è} uno ione acido:

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

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

Quando ciò accade, si dice che Al (OH) ₃ si comporta come una base, poiché reagisce con H ₃ O ⁺ . D'altra parte, può reagire con OH ^- , comportandosi come un acido:

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

In questa reazione il precipitato bianco di Al (OH) _{3 si} dissolve prima dell'eccesso di ioni OH ^- ; Questo non è lo stesso con altri idrossidi, come il magnesio, Mg (OH) ₂ .

Lo ione Al (OH) ₄ ^- , alluminato, può essere espresso in modo più appropriato come: ^- , evidenziando il numero di coordinazione 6 per il catione Al ³⁺ (l'ottaedro).

Questo ione può continuare a reagire con più OH ^- fino a completare l'ottaedro di coordinazione: ^3- , chiamato ione esaidrossoalluminato.

Nomenclatura

Il nome "idrossido di alluminio", con il quale questo composto è stato più spesso indicato, corrisponde a quello disciplinato dalla nomenclatura stock. La (III) è omessa alla fine, poiché lo stato di ossidazione dell'alluminio è +3 in tutti i suoi composti.

Gli altri due nomi possibili per riferirsi ad Al (OH) ₃ sono: triidrossido di alluminio, secondo la nomenclatura sistematica e l'uso dei prefissi del numeratore greco; e idrossido di alluminio, che termina con il suffisso –ico perché ha un unico stato di ossidazione.

Sebbene in campo chimico la nomenclatura di Al (OH) ₃ non rappresenti alcuna sfida o confusione, al di fuori di essa tende a mescolarsi con ambiguità.

Ad esempio, il minerale gibbsite è uno dei polimorfi naturali di Al (OH) ₃ , noto anche come γ-Al (OH) ₃ o α-Al (OH) ₃ . Tuttavia, α-Al (OH) ₃ può anche corrispondere alla bayerite minerale, o β-Al (OH) ₃ , secondo la nomenclatura cristallografica. Nel frattempo, i polimorfi nordstrandite e doyleite sono spesso designati semplicemente come Al (OH) ₃ .

Il seguente elenco riassume chiaramente quanto appena spiegato:

-Gibbsite: (γ o α) -Al (OH) ₃

-Bayerite: (α o β) -Al (OH) ₃

-Nordstrandite: Al (OH) ₃

-Doyleite: Al (OH) ₃

applicazioni

Materiale grezzo

L'uso immediato dell'idrossido di alluminio è come materia prima per la produzione di allumina o altri composti, inorganici o organici, dell'alluminio; ad esempio: AlCl ₃ , Al (NO ₃ ) ₃ , AlF ₃ o NaAl (OH) ₄ .

Supporti catalitici

Le nanoparticelle di Al (OH) ₃ possono fungere da supporti catalitici; cioè, il catalizzatore si lega a loro per rimanere fisso sulla loro superficie, dove le reazioni chimiche vengono accelerate.

Composti di intercalazione

Nella sezione sulle strutture è stato spiegato che Al (OH) _{3 è} costituito da strati o fogli A e B, accoppiati per definire un cristallo. Al suo interno ci sono piccoli spazi o fori ottaedrici che possono essere occupati da altri ioni, molecole metalliche o organiche, o neutre.

Quando vengono sintetizzati cristalli di Al (OH) ₃ con queste modificazioni strutturali, si dice che si sta preparando un composto di intercalazione; cioè intercalano o inseriscono specie chimiche tra i fogli A e B. In tal modo, emergono nuovi materiali costituiti da questo idrossido.

Ignifugo

Al (OH) ₃ è un buon ritardante di fiamma che trova applicazione come materiale di riempimento per molte matrici polimeriche. Questo perché assorbe calore per rilasciare vapore acqueo, proprio come fanno Mg (OH) ₂ o brucite.

Medicinale

Al (OH) ₃ è anche un neutralizzatore dell'acidità, reagendo con HCl nelle secrezioni gastriche; ancora una volta, in modo simile al Mg (OH) ₂ nel latte di magnesia.

Entrambi gli idrossidi possono infatti essere miscelati in diversi antiacidi, utilizzati per alleviare i sintomi di persone che soffrono di gastrite o ulcere gastriche.

Assorbente

Quando viene riscaldato al di sotto del suo punto di fusione, l'idrossido di alluminio si trasforma in allumina attivata (oltre che carbone attivo). Questo solido viene utilizzato come adsorbente per molecole indesiderabili, siano esse coloranti, impurità o gas inquinanti.

rischi

I rischi che l'idrossido di alluminio può comportare non sono dovuti ad esso come solido, ma come medicinale. Non necessita di alcun protocollo o regolamento per immagazzinarlo, poiché non reagisce vigorosamente con agenti ossidanti e non è infiammabile.

Se ingerito negli antiacidi disponibili in farmacia, possono verificarsi effetti collaterali indesiderati, come costipazione e inibizione del fosfato nell'intestino. Inoltre, e sebbene non ci siano studi per dimostrarlo, è stato associato a disturbi neurologici come il morbo di Alzheimer.

Riferimenti

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