stringtranslate.com

Гидроксид алюминия

Гидроксид алюминия Al ( OH ) 3 встречается в природе в виде минерала гиббсита (также известного как гидраргиллит) и трех его гораздо более редких полиморфных модификаций : байерита , дойлеита и нордстрандита. Гидроксид алюминия амфотерен , т. е. обладает как основными , так и кислотными свойствами. Близкими родственниками являются гидроксид оксида алюминия AlO(OH) и оксид алюминия или оксид алюминия ( Al 2 O 3 ), последний из которых также является амфотерным. Вместе эти соединения являются основными компонентами бокситов алюминиевой руды . Гидроксид алюминия также образует студенистый осадок в воде.

Состав

Al(OH) 3 состоит из двойных слоев гидроксильных групп, причем ионы алюминия занимают две трети октаэдрических отверстий между двумя слоями. [5] [6] Распознаны четыре полиморфа . [7] Все слои состоят из октаэдрических звеньев гидроксида алюминия с водородными связями между слоями. Полиморфы различаются расположением слоев. Все формы кристаллов Al(OH) 3 гексагональные [ оспаривается – обсуждаем ] :

Гидраргиллит , который когда-то считался гидроксидом алюминия, представляет собой фосфат алюминия . Тем не менее, и гиббсит , и гидраргиллит относятся к одному и тому же полиморфизму гидроксида алюминия: гиббсит чаще всего используется в Соединенных Штатах, а гидраргиллит чаще всего используется в Европе. Гидраргиллит назван в честь греческих слов, обозначающих воду ( гидра ) и глину ( аргиллес ).

Характеристики

Гидроксид алюминия амфотерен . В кислоте он действует как основание Бренстеда-Лоури . Он нейтрализует кислоту с образованием соли: [9]

3 HCl + Al(OH) 3 → AlCl 3 + 3 H 2 O

В основаниях он действует как кислота Льюиса , связывая ионы гидроксида: [9]

Al(OH) 3 + OH − → [Al(OH) 4 ] −

Производство

Резервуары с красным шламом (на этот раз в Штаде , Германия) содержат коррозийные остатки производства гидроксида алюминия.

Практически весь гидроксид алюминия, используемый в коммерческих целях, производится по процессу Байера [10] , который включает растворение боксита в гидроксиде натрия при температуре до 270 °C (518 °F). Твердые отходы, бокситовые хвосты , удаляют, а гидроксид алюминия осаждают из оставшегося раствора алюмината натрия . Этот гидроксид алюминия можно превратить в оксид алюминия или оксид алюминия путем прокаливания .

Остаток или хвосты боксита , которые в основном состоят из оксида железа, очень едкие из-за остаточного гидроксида натрия. Исторически его хранили в лагунах; это привело к аварии на глиноземном заводе Айка в 2010 году в Венгрии, где прорыв дамбы привел к утоплению девяти человек. Еще 122 человека обратились за лечением от химических ожогов. Грязь загрязнила 40 квадратных километров (15 квадратных миль) земли и достигла Дуная . Хотя грязь считалась нетоксичной из-за низкого содержания тяжелых металлов, pH связанной с ней суспензии составлял 13. [11]

Использование

Наполнитель и антипирен

Гидроксид алюминия находит применение в качестве огнезащитного наполнителя для полимеров. Он выбран для этих целей, поскольку он бесцветен (как и большинство полимеров), недорогой и обладает хорошими огнезащитными свойствами. [12] Аналогично применяют гидроксид магния и смеси хунтита и гидромагнезита . [13] [14] [15] [16] [17] Он разлагается при температуре около 180 °C (356 °F), поглощая при этом значительное количество тепла и выделяя водяной пар.

Помимо огнезащитных свойств, он очень эффективен в качестве средства подавления дыма для широкого спектра полимеров, особенно для полиэфиров , акрила , этиленвинилацетата , эпоксидных смол , поливинилхлорида (ПВХ) и каучука . [18]

Гидроксид алюминия используется в качестве наполнителя в некоторых материалах из искусственного камня , часто в акриловой смоле .

Прекурсор соединений Al

Гидроксид алюминия является сырьем для производства других соединений алюминия: прокаленных оксидов алюминия, сульфата алюминия , хлорида полиалюминия, хлорида алюминия , цеолитов , алюмината натрия , активированного оксида алюминия и нитрата алюминия . [6]

Свежеосажденный гидроксид алюминия образует гели , которые являются основой для применения солей алюминия в качестве флокулянтов при очистке воды. Этот гель со временем кристаллизуется. Гели гидроксида алюминия можно дегидратировать (например, с помощью смешивающихся с водой неводных растворителей, таких как этанол ) с образованием аморфного порошка гидроксида алюминия, который легко растворяется в кислотах. Нагревание превращает его в активированные оксиды алюминия, которые используются в качестве осушителей , адсорбентов при очистке газов и носителей катализаторов . [12]

Фармацевтический

Под общим названием «альгелдрат» гидроксид алюминия используется в качестве антацида у людей и животных (в основном кошек и собак). Он предпочтительнее других альтернатив, таких как бикарбонат натрия, поскольку Al(OH) 3 , будучи нерастворимым, не повышает pH желудка выше 7 и, следовательно, не вызывает секрецию избыточной кислоты желудком. Торговые марки включают Alu-Cap, Aludrox, Gaviscon или Pepsamar. Он вступает в реакцию с избытком кислоты в желудке, снижая кислотность содержимого желудка, [19] [20] , что может облегчить симптомы язвы , изжоги или диспепсии . Такие продукты могут вызвать запор , поскольку ионы алюминия подавляют сокращения гладкомышечных клеток желудочно-кишечного тракта, замедляя перистальтику и удлиняя время, необходимое для прохождения стула через толстую кишку . [21] Некоторые такие продукты созданы для минимизации таких эффектов за счет включения равных концентраций гидроксида магния или карбоната магния , которые оказывают уравновешивающее слабительное действие. [22]

Это соединение также используется для контроля гиперфосфатемии (повышенного уровня фосфата или фосфора в крови) у людей и животных, страдающих почечной недостаточностью. Обычно почки фильтруют излишки фосфатов из крови, но почечная недостаточность может привести к накоплению фосфатов. Соль алюминия при попадании в организм связывается с фосфатом в кишечнике и снижает количество усваиваемого фосфора. [23] [24]

Осажденный гидроксид алюминия включается в качестве адъюванта в некоторые вакцины (например, в вакцину против сибирской язвы ). Одной из известных марок адъюванта гидроксида алюминия является Альгидрогель производства Brenntag Biosector. [25] [ нужна полная цитата ] [ мертвая ссылка ] Поскольку он хорошо поглощает белок, он также выполняет функцию стабилизации вакцин, предотвращая осаждение белков в вакцине или прилипание к стенкам контейнера во время хранения. Гидроксид алюминия иногда называют « квасцами » — термин, обычно обозначающий один из нескольких сульфатов. [ нужна цитата ]

Составы вакцин, содержащие гидроксид алюминия, стимулируют иммунную систему , вызывая выделение мочевой кислоты — иммунологического сигнала опасности . Это сильно привлекает определенные типы моноцитов , которые дифференцируются в дендритные клетки . Дендритные клетки захватывают антиген, переносят его в лимфатические узлы и стимулируют Т- и В-клетки . [26] По-видимому, он способствует индукции хорошего ответа Th2 , поэтому полезен для иммунизации против патогенов, блокируемых антителами. Однако он обладает небольшой способностью стимулировать клеточный (Th1) иммунный ответ, что важно для защиты от многих патогенов [27] , и он бесполезен, когда антиген основан на пептидах . [28]

Безопасность

В 1960-х и 1970-х годах предполагалось, что алюминий связан с различными неврологическими расстройствами , включая болезнь Альцгеймера . [29] [30] С тех пор многочисленные эпидемиологические исследования не обнаружили связи между воздействием алюминия из окружающей среды или проглоченного алюминия и неврологическими расстройствами, хотя инъекционный алюминий в этих исследованиях не рассматривался. [31] [32] [33]

Нервные расстройства были обнаружены в экспериментах на мышах, мотивированных болезнью войны в Персидском заливе (GWI). Гидроксид алюминия, введенный в дозах, эквивалентных тем, которые вводились военным США, показал увеличение реактивных астроцитов, усиление апоптоза мотонейронов и пролиферацию микроглии в спинном мозге и коре головного мозга. [34]

Рекомендации

  1. ^ Для произведения растворимости: «Константы произведения растворимости». Архивировано из оригинала 15 июня 2012 года . Проверено 17 мая 2012 г.
  2. ^ Для изоэлектрической точки: Гайер, К.Х.; Томпсон, округ Колумбия; Заичек, ОТ (сентябрь 1958 г.). «Растворимость гидроксида алюминия в кислых и основных средах при 25 °С». Канадский химический журнал . 36 (9): 1268–1271. дои : 10.1139/v58-184 . ISSN  0008-4042.
  3. ^ Зумдал, Стивен С. (2009). Химические принципы (6-е изд.). Компания Хоутон Миффлин. ISBN 978-0-618-94690-7.
  4. ^ Блэк, Рональд А.; Хилл, Д. Эшли (15 июня 2003 г.). «Безрецептурные лекарства при беременности». Американский семейный врач . 67 (12): 2517–2524. ISSN  0002-838X. ПМИД  12825840 . Проверено 1 июля 2017 года .
  5. ^ Уэллс, AF (1975), Структурная неорганическая химия (4-е изд.), Оксфорд: Clarendon Press
  6. ^ аб Эванс, Калифорния (1993). «Свойства и применение оксидов и гидроксидов алюминия». В Эй Джей Даунсе (ред.). Химия алюминия, галлия, индия и таллия (1-е изд.). Лондон; Нью-Йорк: Blackie Academic & Professional. ISBN 9780751401035.
  7. ^ Карамалидис, АК; Джомбак Д.А. (2010). Моделирование поверхностного комплексообразования: Гиббсит. Джон Уайли и сыновья . стр. 15–17. ISBN 978-0-470-58768-3.
  8. ^ abc Веферс, Карл; Мисра, Чанакья (1987). Оксиды и гидроксиды алюминия. Исследовательские лаборатории Алкоа. п. 2. ОКЛК  894928306.
  9. ^ ab Boundless (26 июля 2016 г.). «Основные и амфотерные гидроксиды». Безграничная химия . Архивировано из оригинала 22 августа 2017 года . Проверено 2 июля 2017 г.
  10. ^ Хинд, Арканзас; Бхаргава СК; Грокотт СК (1999). «Химия поверхности твердых тел процесса Байера: обзор». Коллоиды Surf Physiochem Eng Аспекты . 146 (1–3): 359–74. дои : 10.1016/S0927-7757(98)00798-5.
  11. ^ «Венгрия борется за то, чтобы остановить поток токсичного осадка». Новостной сайт BBC . 5 октября 2010 г.
  12. ^ Аб Хадсон, Л. Кейт; Мишра, Чанакья; Перротта, Энтони Дж.; Веферс, Карл; Уильямс, Ф.С. (2000). «оксид алюминия». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. дои : 10.1002/14356007.a01_557. ISBN 978-3527306732.
  13. ^ Холлингбери, Луизиана; Халл ТР (2010). «Огнезащитные свойства хунтита и гидромагнезита — обзор» (PDF) . Деградация и стабильность полимеров . 95 (12): 2213–2225. doi :10.1016/j.polymdegradstab.2010.08.019.
  14. ^ Холлингбери, Луизиана; Халл ТР (2010). «Термическое разложение хунтита и гидромагнезита - обзор» (PDF) . Термохимика Акта . 509 (1–2): 1–11. дои : 10.1016/j.tca.2010.06.012.
  15. ^ Холлингбери, Луизиана; Халл ТР (2012). «Огнезащитное действие хунтита в природных смесях с гидромагнезитом» (PDF) . Деградация и стабильность полимеров . 97 (4): 504–512. doi :10.1016/j.polymdegradstab.2012.01.024.
  16. ^ Холлингбери, Луизиана; Халл ТР (2012). «Термическое разложение природных смесей хунтита и гидромагнезита» (PDF) . Термохимика Акта . 528 : 45–52. дои : 10.1016/j.tca.2011.11.002.
  17. ^ Халл, TR; Витковский А; Холлингбери, Лос-Анджелес (2011). «Огнезащитное действие минеральных наполнителей» (PDF) . Деградация и стабильность полимеров . 96 (8): 1462–1469. doi :10.1016/j.polymdegradstab.2011.05.006. S2CID  96208830.
  18. ^ Материалы, разработанные Huber. «Безгалогенные огнезащитные добавки Huber» (PDF) . Проверено 3 июля 2017 г.
  19. ^ Гэлбрейт, А; Буллок, С; Маниас, Э; Хант, Б; Ричардс, А. (1999). Основы фармакологии: учебник для медсестер и медицинских работников . Харлоу: Пирсон. п. 482.
  20. ^ Папич, Марк Г. (2007). «Гидроксид алюминия и карбонат алюминия». Справочник Сондерса по ветеринарным препаратам (2-е изд.). Сент-Луис, Миссури: Сондерс/Эльзевир. стр. 15–16. ISBN 9781416028888.
  21. ^ Вашингтон, Нина (2 августа 1991 г.). Антациды и антирефлюксные средства . Бока-Ратон, Флорида: CRC Press. п. 10. ISBN 978-0-8493-5444-1.
  22. ↑ Билл, Роберт Л. (1 сентября 2016 г.). Клиническая фармакология и терапия для ветеринарных врачей - Электронная книга. Elsevier Науки о здоровье. п. 105. ИСБН 9780323444026.
  23. ^ Пламб, Дональд К. (2011). «Гидроксид алюминия». Справочник ветеринарных препаратов Пламба (7-е изд.). Стокгольм, Висконсин; Эймс, Айова: Уайли. стр. 36–37. ISBN 9780470959640.
  24. ^ Lifelearn Inc. (1 ноября 2010 г.). «Гидроксид алюминия». Знай своего питомца . Проверено 30 июня 2017 г.
  25. ^ «О биосекторе Бреннтаг - Бреннтаг» . brenntag.com . Проверено 19 апреля 2018 г.
  26. ^ Кул, М; Сулье Т; ван Нимвеген М; Уилларт М.А.; Маскенс Ф; Юнг С; Хогстеден ХК; Хаммад Х; Ламбрехт Б.Н. (24 марта 2008 г.). «Алюминиевый адъювант повышает адаптивный иммунитет, индуцируя образование мочевой кислоты и активируя воспалительные дендритные клетки». Джей Эксп Мед . 205 (4): 869–82. дои : 10.1084/jem.20071087. ПМЦ 2807488 . ПМИД  18362170. 
  27. ^ Петровский Н., Агилар Дж.К. (2004). «Вакцинные адъюванты: современное состояние и будущие тенденции». Иммунология и клеточная биология . 82 (5): 488–96. дои : 10.1111/j.0818-9641.2004.01272.x. PMID  15479434. S2CID  154670.
  28. ^ Крэнаж, член парламента; Робинсон А. (2003). Робинсон А; Хадсон М.Дж.; Кранаж МП (ред.). Протоколы вакцинации - Том 87 «Методов биомедицинских протоколов молекулярной медицины» (2-е изд.). Спрингер . п. 176. ИСБН 978-1-59259-399-6.
  29. ^ «Миф о болезни Альцгеймера». Ассоциация Альцгеймера . Проверено 29 июля 2012 г.
  30. ^ Хан, А (1 сентября 2008 г.). «Алюминий и болезнь Альцгеймера». Общество Альцгеймера . Архивировано из оригинала 11 марта 2012 года . Проверено 8 марта 2012 г.
  31. ^ Рондо V (2002). «Обзор эпидемиологических исследований алюминия и кремнезема в отношении болезни Альцгеймера и связанных с ней расстройств». Преподобный Environ Health . 17 (2): 107–21. дои :10.1515/REVEH.2002.17.2.107. ПМЦ 4764671 . ПМИД  12222737. 
  32. ^ Мартин К.Н., Коггон Д.Н., Инскип Х., Лейси РФ, Янг В.Ф. (май 1997 г.). «Концентрация алюминия в питьевой воде и риск болезни Альцгеймера». Эпидемиология . 8 (3): 281–6. дои : 10.1097/00001648-199705000-00009 . JSTOR  3702254. PMID  9115023. S2CID  32190038.
  33. ^ Грейвс А.Б., Рознер Д., Эчеверрия Д., Мортимер Дж.А., Ларсон Э.Б. (сентябрь 1998 г.). «Профессиональное воздействие растворителей и алюминия и предполагаемый риск болезни Альцгеймера». Оккуп Энвирон Мед . 55 (9): 627–33. doi :10.1136/oem.55.9.627. ПМЦ 1757634 . ПМИД  9861186. 
  34. ^ Шоу, Кристофер А.; Петрик, Майкл С. (ноябрь 2009 г.). «Инъекции гидроксида алюминия приводят к двигательному дефициту и дегенерации двигательных нейронов». Журнал неорганической биохимии . 103 (11): 1555–1562. doi :10.1016/j.jinorgbio.2009.05.019. ISSN  1873-3344. ПМК 2819810 . ПМИД  19740540. 

Внешние ссылки