NHÔM HYDROXIT: CẤU TRÚC, ĐẶC TÍNH, SỬ DỤNG, RỦI RO - HÓA HỌC - 2026

Các hydroxit nhôm là một hợp chất vô cơ với công thức hóa học A a (OH) ₃ . Không giống như các hydroxit kim loại khác, nó là một chất lưỡng tính, có khả năng phản ứng hoặc hoạt động giống như một axit hoặc một bazơ, tùy thuộc vào môi trường. Nó là một chất rắn màu trắng không hòa tan trong nước, đó là lý do tại sao nó được sử dụng như một thành phần của thuốc kháng axit.

Giống như Mg (OH) ₂ hoặc brucit, nó có chung một số đặc điểm hóa học và vật lý nhất định, ở dạng tinh khiết, nó trông giống như một chất rắn vô định hình, xỉn màu; nhưng khi nó kết tinh với một số tạp chất, nó thu được các dạng tinh thể như thể chúng là ngọc trai. Trong số các khoáng chất này, nguồn tự nhiên của Al (OH) ₃ , là gibbsite.

Tinh thể gibbsite đặc biệt. Nguồn: Rob Lavinsky, iRocks.com - CC-BY-SA-3.0

Ngoài gibbsite, còn có các khoáng chất bayerit, nordstrandite và doleyite, tạo nên bốn dạng đa hình của nhôm hydroxit. Về mặt cấu trúc, chúng rất giống nhau, chỉ khác một chút về cách định vị hoặc ghép nối các lớp hoặc tấm của các ion, cũng như loại tạp chất chứa.

Bằng cách kiểm soát độ pH và các thông số tổng hợp, bất kỳ dạng đa hình nào trong số này đều có thể được chuẩn bị. Ngoài ra, một số loài hóa học quan tâm có thể được xen kẽ giữa các lớp của nó, để tạo ra các vật liệu hoặc hợp chất xen kẽ. Điều này thể hiện việc sử dụng phương pháp tiếp cận công nghệ hơn đối với Al (OH) ₃ . Các công dụng khác của nó là như thuốc kháng axit.

Mặt khác, nó được sử dụng làm nguyên liệu thô để thu được alumin, và các hạt nano của nó đã được sử dụng làm chất hỗ trợ xúc tác.

Kết cấu

Công thức và bát diện

Công thức hóa học Al (OH) ₃ cho biết tỷ lệ Al ³⁺ : OH ^- là 1: 3; có nghĩa là, có ba OH ^- anion cho mỗi Al ³⁺ cation , mà là giống như nói rằng một phần ba của các ion của nó thỏa mãn nhôm. Do đó, Al ³⁺ và OH ^- tương tác tĩnh điện cho đến khi lực đẩy của chúng tạo nên một tinh thể lục giác.

Tuy nhiên, Al ³⁺ không nhất thiết phải được bao quanh bởi ba OH ^- mà là sáu; do đó, chúng ta nói về một khối bát diện phối trí, Al (OH) ₆ , trong đó có sáu tương tác Al-O. Mỗi khối bát diện đại diện cho một đơn vị mà tinh thể được tạo ra, và một số khối trong số chúng có cấu trúc tam diện hoặc đơn tà.

Hình ảnh bên dưới đại diện một phần cho khối bát diện Al (OH) ₆ , vì chỉ có bốn tương tác được quan sát đối với Al ³⁺ (các quả cầu màu nâu nhạt).

Tinh thể hình lục giác của gibbsite, một khoáng chất nhôm hydroxit. Nguồn: Benjah-bmm27.

Nếu quan sát kỹ cấu trúc này, tương ứng với cấu trúc của khoáng vật gibbsite, có thể thấy rằng các khối cầu màu trắng tạo nên "mặt" hoặc bề mặt của các lớp ion; đây là các nguyên tử hydro của ion OH ^- .

Cũng lưu ý rằng có một lớp A và một lớp B khác (về mặt không gian chúng không giống nhau), liên kết với nhau bằng các liên kết hydro.

Đa hình

Các lớp A và B không phải lúc nào cũng được ghép theo cùng một cách, giống như môi trường vật chất hoặc các ion chủ (muối) của chúng có thể thay đổi. Do đó, các tinh thể Al (OH) ₃ khác nhau ở bốn dạng khoáng vật hoặc trong trường hợp này là các dạng đa hình.

Nhôm hydroxit sau đó được cho là có tới 4 dạng đa hình: gibbsite hoặc hydrargillite (monoclinic), bayerite (monoclinic), doyleite (triclinic) và nordstrandite (triclinic). Trong số các đa hình này, gibbsite là ổn định và phong phú nhất; phần còn lại được xếp vào loại khoáng sản quý hiếm.

Nếu các tinh thể được quan sát dưới kính hiển vi, người ta sẽ thấy rằng hình học của chúng là hình lục giác (mặc dù hơi bất thường). Độ pH đóng một vai trò quan trọng trong sự phát triển của các tinh thể đó và cấu trúc tạo thành; nghĩa là, với một độ pH, một đa hình hoặc một hình khác có thể được hình thành.

Ví dụ, nếu môi trường mà Al (OH) ₃ kết tủa có pH thấp hơn 5,8, gibbsite được hình thành; trong khi nếu độ pH cao hơn giá trị này, bayerit được hình thành.

Trong môi trường cơ bản hơn, tinh thể nordstrandite và doyleite có xu hướng hình thành. Do đó, là gibbsite dồi dào nhất, nó là một thực tế phản ánh tính axit trong môi trường phong hóa của nó.

Tính chất

Ngoại hình

Chất rắn màu trắng có thể có các dạng khác nhau: dạng hạt hoặc dạng bột, và ở dạng vô định hình.

Khối lượng phân tử

78,00 g / mol

Tỉ trọng

2,42 g / mL

Độ nóng chảy

300 ° C. Nó không có nhiệt độ sôi vì hiđroxit mất nước chuyển thành alumin hoặc nhôm oxit, Al ₂ O ₃ .

Khả năng hòa tan trong nước

1 · 10 ^-4 g / 100 mL. Tuy nhiên, độ hòa tan của nó tăng lên khi bổ sung axit (H ₃ O ⁺ ) hoặc kiềm (OH ^- ).

Sản phẩm hòa tan

K _sp = 3 10 ⁻³⁴

Giá trị rất nhỏ này có nghĩa là chỉ một phần nhỏ hòa tan trong nước:

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

Và trên thực tế, độ hòa tan không đáng kể này làm cho nó trở thành một chất trung hòa axit tốt, vì nó không làm bazơ môi trường dạ dày quá nhiều vì nó không giải phóng hầu hết các ion OH ^- .

Lưỡng tính

Al (OH) ₃ được đặc trưng bởi tính chất lưỡng tính của nó; nghĩa là, nó có thể phản ứng hoặc hoạt động như thể nó là một axit hoặc một bazơ.

Ví dụ, nó phản ứng với ion H ₃ O ⁺ (nếu môi trường là nước) để tạo thành phức chất nước ³⁺ ; đến lượt nó, bị thủy phân để axit hóa môi trường, do đó Al ^{3+ là} một ion axit:

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

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

Khi điều này xảy ra, người ta nói rằng Al (OH) ₃ hoạt động giống như một bazơ, vì nó phản ứng với H ₃ O ⁺ . Mặt khác, nó có thể phản ứng với OH ^- , hoạt động giống như một axit:

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

Trong phản ứng này, kết tủa trắng của Al (OH) ₃ tan trước lượng dư ion OH ^- ; Điều này không giống với các hydroxit khác, chẳng hạn như magiê, Mg (OH) ₂ .

Al (OH) ₄ ^- , ion aluminat, có thể được biểu thị thích hợp hơn là: ^- , làm nổi bật số phối trí của 6 đối với cation Al ³⁺ (khối bát diện).

Ion này có thể tiếp tục phản ứng với nhiều OH hơn ^- cho đến khi hoàn thành bát diện phối trí: ^3- , được gọi là ion hexahydroxoaluminate.

Danh pháp

Tên 'nhôm hydroxit', mà hợp chất này thường được gọi nhiều nhất, tương ứng với tên được điều chỉnh bởi danh pháp cổ phiếu. (III) được bỏ qua ở cuối nó, vì trạng thái oxy hóa của nhôm là +3 trong tất cả các hợp chất của nó.

Hai tên khác có thể dùng để chỉ Al (OH) ₃ là: nhôm trihydroxit, theo danh pháp hệ thống và việc sử dụng các tiền tố tử số trong tiếng Hy Lạp; và nhôm hydroxit, kết thúc bằng hậu tố –ico vì nó có một trạng thái oxi hóa duy nhất.

Mặc dù trong lĩnh vực hóa học, danh pháp của Al (OH) ₃ không đại diện cho bất kỳ thách thức hoặc sự nhầm lẫn nào, bên ngoài nó có xu hướng bị trộn lẫn với sự mơ hồ.

Ví dụ, khoáng chất gibbsite là một trong những dạng đa hình tự nhiên của Al (OH) ₃ , còn được gọi là γ-Al (OH) ₃ hoặc α-Al (OH) ₃ . Tuy nhiên, α-Al (OH) ₃ cũng có thể tương ứng với khoáng vật bayerit, hoặc β-Al (OH) ₃ , theo danh pháp tinh thể học. Trong khi đó, các nordstrandit và doyleit đa hình thường được chỉ định đơn giản là Al (OH) ₃ .

Danh sách sau đây tóm tắt rõ ràng những gì vừa được giải thích:

-Gibbsite: (γ hoặc α) -Al (OH) ₃

-Bayerite: (α hoặc β) -Al (OH) ₃

-Nordstrandite: Al (OH) ₃

-Doyleit: Al (OH) ₃

Các ứng dụng

Nguyên liệu thô

Việc sử dụng ngay lập tức nhôm hydroxit là làm nguyên liệu thô để sản xuất nhôm hoặc các hợp chất khác, vô cơ hoặc hữu cơ, của nhôm; ví dụ: AlCl ₃ , Al (NO ₃ ) ₃ , AlF ₃ hoặc NaAl (OH) ₄ .

Hỗ trợ xúc tác

Các hạt nano Al (OH) ₃ có thể hoạt động như chất hỗ trợ xúc tác; nghĩa là, chất xúc tác liên kết với chúng để giữ cố định trên bề mặt của chúng, nơi các phản ứng hóa học được tăng tốc.

Các hợp chất xen kẽ

Trong phần về cấu trúc, người ta giải thích rằng Al (OH) ₃ bao gồm các lớp hoặc tấm A và B, được ghép nối với nhau để xác định một tinh thể. Bên trong nó, có những không gian hoặc lỗ trống hình bát diện nhỏ có thể bị chiếm bởi các ion khác, kim loại hoặc phân tử hữu cơ hoặc trung tính.

Khi các tinh thể Al (OH) ₃ với những thay đổi cấu trúc này được tổng hợp , người ta nói rằng một hợp chất xen phủ đang được điều chế; nghĩa là, chúng xen kẽ hoặc chèn các loại hóa chất giữa các tấm A và B. Bằng cách đó, vật liệu mới làm từ hydroxit này xuất hiện.

Chất chống cháy

Al (OH) ₃ là chất chống cháy tốt được ứng dụng làm vật liệu phụ cho nhiều loại ma trận cao phân tử. Điều này là do nó hấp thụ nhiệt để giải phóng hơi nước, giống như Mg (OH) ₂ hoặc brucit.

Thuốc

Al (OH) ₃ cũng là chất trung hòa độ chua, phản ứng với HCl trong dịch vị; một lần nữa, tương tự với Mg (OH) ₂ trong sữa magie.

Trên thực tế, cả hai hydroxit có thể được trộn lẫn trong các loại thuốc kháng axit khác nhau, được sử dụng để làm giảm các triệu chứng của những người bị viêm dạ dày hoặc loét dạ dày.

Chất hấp phụ

Khi bị nung nóng dưới điểm nóng chảy của nó, nhôm hydroxit chuyển thành alumin hoạt tính (cũng như than hoạt tính). Chất rắn này được sử dụng làm chất hấp phụ cho các phân tử không mong muốn, có thể là chất tạo màu, tạp chất hoặc khí gây ô nhiễm.

Rủi ro

Những rủi ro mà nhôm hydroxit có thể gây ra không phải do nó ở dạng rắn, mà là do thuốc. Nó không cần bất kỳ quy định hoặc quy định nào để bảo quản vì nó không phản ứng mạnh với các chất oxy hóa và không dễ cháy.

Các tác dụng phụ không mong muốn như táo bón và ức chế phosphat trong ruột có thể xảy ra khi dùng thuốc kháng acid ở hiệu thuốc. Ngoài ra, và mặc dù không có nghiên cứu nào chứng minh điều đó, nhưng nó có liên quan đến các rối loạn thần kinh như bệnh Alzheimer.

Người giới thiệu

1. Rùng mình & Atkins. (2008). Hóa học vô cơ . (Tái bản lần thứ tư). Đồi Mc Graw.
2. Wikipedia. (2019). Nhôm hydroxit. Khôi phục từ: en.wikipedia.org
3. Trung tâm Thông tin Công nghệ Sinh học Quốc gia. (2019). Nhôm hydroxit. Cơ sở dữ liệu PubChem. CID = 10176082. Được khôi phục từ: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. Danielle Reid. (2019). Nhôm Hydroxit: Công thức & Tác dụng phụ. Học. Phục hồi từ: study.com
5. Robert Schoen và Charles E. Roberson. (1970). Cấu trúc của nhôm hydroxit và ý nghĩa địa hóa. Nhà khoáng vật học người Mỹ, Tập 55.
6. Vitaly P. Isupov & col. (2000). Tổng hợp, cấu trúc, tính chất và ứng dụng của các hợp chất xen kẽ hydroxit nhôm. Hóa học vì sự phát triển bền vững 8,121-127.
7. Thuốc. (Ngày 24 tháng 3 năm 2019). Tác dụng phụ của nhôm hydroxit. Đã khôi phục từ: Drugs.com