В химии алюминат — это соединение, содержащее оксианион алюминия , например алюминат натрия . В названии неорганических соединений это суффикс, обозначающий многоатомный анион с центральным атомом алюминия. [1]
Оксид алюминия (глинозем) амфотерен: растворяется как в основаниях, так и в кислотах. При растворении в основаниях образует гидроксиалюминат-ионы так же, как гидроксид алюминия или соли алюминия. Гидроксиалюминат или гидратированный алюминат можно осаждать, а затем прокаливать с получением безводных алюминатов. Алюминаты часто представляют собой комбинацию основного оксида и оксида алюминия, например, формула безводного алюмината натрия NaAlO 2 будет отображаться как Na 2 O·Al 2 O 3 . Известен ряд алюминатных оксианионов:
Существует множество смешанных оксидов , содержащих алюминий, в которых отсутствуют дискретные или полимерные алюминат-ионы. Шпинели с общей формулой А2+
Б3+
2О2−
4которые содержат алюминий в виде Al 3+ , такие как сама минеральная шпинель , MgAl 2 O 4 представляют собой смешанные оксиды с кубическими плотноупакованными атомами O и алюминием Al 3+ в октаэдрических положениях. [7]
BeAl 2 O 4 , хризоберилл , изоморфен оливину , имеет гексагональные плотноупакованные атомы кислорода с алюминием в октаэдрических позициях и бериллием в тетраэдрических позициях. [8]
Некоторые оксиды с общей формулой MAlO 3 иногда называют алюминатами или ортоалюминатами, такие как YAlO 3 , ортоалюминат иттрия, являются смешанными оксидами и имеют структуру перовскита . [9] Некоторые оксиды, такие как Y 3 Al 5 O 12 , обычно называемые YAG , имеют структуру граната . [7]
Ал (ОН)−
4анион известен в растворах Al(OH) 3 с высоким pH . [6]
Сам по себе оксид алюминия нелегко сделать стеклообразным с помощью современных технологий, однако с добавлением второго соединения можно получить многие типы алюминатных стекол. Полученные стекла обладают рядом интересных и полезных свойств, таких как высокий показатель преломления, хорошая инфракрасная прозрачность и высокая температура плавления, а также способность удерживать активные и флуоресцентные ионы лазера. Аэродинамическая левитация — ключевой метод, используемый для изучения и производства многих алюминатных стекол. Левитация позволяет поддерживать высокую чистоту расплава при температурах более 2000 К (1700 °С). [10]
Некоторые материалы, которые, как известно, образуют стекло в бинарном сочетании с оксидом алюминия, включают: оксиды редкоземельных элементов , оксиды щелочноземельных металлов (CaO, SrO, BaO), оксид свинца и диоксид кремния .
Также было обнаружено, что система Al 2 O 3 (алюминат) образует сапфироподобную стеклокерамику. Часто эта способность основана на композициях, в которых взаимодействие между стеклообразующей способностью и стабильностью стекла приблизительно сбалансировано. [11]
Алюминат натрия NaAlO 2 используется в промышленности при окраске для получения протравы , а гидратированные формы используются при очистке воды, проклейке бумаги и при производстве цеолитов, керамики и катализаторов в нефтехимической промышленности . В процессе изомеризации алкенов и аминов [12] алюминаты кальция являются важными ингредиентами цементов. [6]
Li 5 AlO 4 используется в атомной энергетике. [13]
Примеры:
Многие недавние исследования были сосредоточены на эффективном решении проблемы переработки отходов. Это привело к тому, что некоторые отходы стали превращаться в новое сырье для многих отраслей промышленности. Такое достижение обеспечивает сокращение потребления энергии и природных ресурсов, снижение негативного воздействия на окружающую среду и создание новых направлений работы.
Хорошим примером является металлургическая промышленность, особенно алюминиевая промышленность. Переработка алюминия является полезным занятием для окружающей среды, поскольку она восстанавливает ресурсы как из производственных, так и из потребительских отходов. Шлак и лом, которые раньше считались отходами, теперь являются сырьем для некоторых новых высокорентабельных отраслей промышленности. Материалы, изготовленные с использованием остатков алюминия, которые в настоящее время считаются опасными отходами, имеют добавленную стоимость. Текущие исследования изучают возможность использования этих отходов для производства стекла, стеклокерамики, бемита и алюмината кальция. [14]