stringtranslate.com

Алюминат

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]

Алюминатные оксианионы

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:

Смешанные оксиды, содержащие алюминий

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]

Гидроксоалюминаты

Ал (ОН)−
4анион известен в растворах Al(OH) 3 с высоким pH . [6]

Алюминатные стекла

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]

Применение алюминатов

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]

Алюминатный суффикс, используемый в названии неорганических соединений.

Примеры:

Алюминаты, полученные с использованием нового сырья

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]

Примечания

  1. ^ Номенклатура неорганической химии, Рекомендации IUPAC 2005 г. - Полный текст (PDF)
  2. ^ Баркер, Мартен Г.; Гэдд, Пол Г.; Бегли, Майкл Дж. (1981). «Получение и кристаллические структуры первых щелочных алюминатов натрия Na 7 Al 3 O 8 и Na 5 AlO 4 ». Журнал Химического общества, Chemical Communications (8): 379. doi : 10.1039/c39810000379. ISSN  0022-4936.
  3. ^ Баркер, Мартен Г.; Гэдд, Пол Г.; Бегли, Майкл Дж. (1984). «Идентификация и характеристика трех новых соединений в системе натрий-алюминий-кислород». Журнал Химического общества, Dalton Transactions (6): 1139. doi : 10.1039/dt9840001139. ISSN  0300-9246.
  4. ^ Ма, К.; Кампф, Арканзас; Коннолли, ХК; Беккет-младший; Россман, Греция; Смит, САС; Шредер, Д.Л. (2011). «Кротит, CaAl 2 O 4 , новый тугоплавкий минерал из метеорита NWA 1934 года». Американский минералог . 96 (5–6): 709–715. Бибкод : 2011AmMin..96..709M. дои : 10.2138/am.2011.3693. ISSN  0003-004X.
  5. ^ Мондал, П.; Джеффри, JW (1975). «Кристаллическая структура трехкальциевого алюмината Ca3Al2O6» (PDF) . Acta Crystallographica Раздел B. 31 (3): 689–697. дои : 10.1107/S0567740875003639. ISSN  0567-7408. Архивировано из оригинала (PDF) 03 марта 2020 г. Проверено 4 сентября 2019 г.
  6. ^ abcdef Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . ISBN 978-0-08-037941-8.
  7. ^ ab Wells AF (1984) Структурная неорганическая химия, 5-е издание, ISBN Oxford Science Publications 0-19-855370-6 
  8. ^ «Уточнение структуры хизоберила», Э. Ф. Фаррелл, Дж. Х. Фанг, Р. Э. Ньюнхэм, Американский минералог , 1963, 48 , 804.
  9. ^ «Уточнение кристаллической структуры YAlO 3 , многообещающего лазерного материала», Р. Диль, Г. Брандт, Бюллетень исследований материалов (1975), Том: 10, Выпуск: 3, Страницы: 85–90
  10. ^ Халякова А., Прнова А., Клемент Р.Д. и Туан В.Х. «Галеменный синтез алюминатных стекол в системе Al 2 O 3 -La 2 O 3 ». webofknowledge.com. Сентябрь 2012 г. Страницы: 5543–5549. По состоянию на 9 октября 2012 г.
  11. ^ Розенфланц, А.; Тангеман, Дж.; Андерсон, Т. (2012). «О переработке и свойствах жидкофазной стеклокерамики в системе Al 2 O 3 –La 2 O 3 –ZrO 2 ». Достижения в прикладной керамике: структурная, функциональная и биокерамика . 111 (5/6): 323–332.
  12. ^ Ринекер, Роланд; Грефе, Юрген (1985). «Каталитические превращения сесквитерпеновых углеводородов на щелочном металле/оксиде алюминия». Angewandte Chemie International Edition на английском языке . 24 (4): 320–321. дои : 10.1002/anie.198503201. ISSN  0570-0833.
  13. ^ Аллен В. Апблетт, «Алюминий: неорганическая химия», (1994), Энциклопедия неорганической химии , изд. Р. Брюс Кинг, John Wiley & Sons, ISBN 0-471-93620-0 
  14. ^ Лопес Дельгадо, А. и Тайиби, Х. «Могут ли опасные отходы стать сырьем? Пример использования остатков алюминия: обзор». webofknowledge.com. Май 2012 г. Страницы: 474–484. По состоянию на 9 октября 2012 г.