Гидроксид алюминия , Al (OH) 3 , встречается в природе как минерал гиббсит (также известный как гидраргиллит) и три его гораздо более редких полиморфа : байерит, дойлит и нордстрандит. Гидроксид алюминия является амфотерным , т. Е. Обладает как основными, так и кислотными свойствами. Близкими родственниками являются гидроксид алюминия AlO (OH) и оксид алюминия или оксид алюминия (Al 2 O 3 ), последний из которых также является амфотерным. Эти соединения вместе являются основными компонентами бокситов алюминиевой руды .
Имена | |
---|---|
Предпочтительное название IUPAC Гидроксид алюминия | |
Систематическое название ИЮПАК Триоксиданид алюминия (3+) | |
Другие названия Алюминиевая кислота Гидроксид | |
Идентификаторы | |
3D модель ( JSmol ) | |
ЧЭБИ | |
ЧЭМБЛ | |
ChemSpider | |
DrugBank | |
ECHA InfoCard | 100.040.433 |
КЕГГ | |
PubChem CID | |
Номер RTECS |
|
UNII | |
Панель управления CompTox ( EPA ) | |
| |
Свойства [1] [2] | |
Al (OH) 3 | |
Молярная масса | 78,00 г / моль |
Появление | Белый аморфный порошок |
Плотность | 2,42 г / см 3 , твердый |
Температура плавления | 300 ° С (572 ° F, 573 К) |
0,0001 г / 100 мл | |
Произведение растворимости ( K уд ) | 3 × 10 −34 |
Растворимость | растворим в кислотах и щелочах |
Кислотность (p K a ) | > 7 |
Изоэлектрическая точка | 7,7 |
Термохимия [3] | |
Std энтальпия формации (Δ F H ⦵ 298 ) | −1277 кДж · моль −1 |
Фармакология [4] | |
Код УВД | A02AB01 ( ВОЗ ) |
Опасности | |
Паспорт безопасности | Внешний паспорт безопасности материала |
Пиктограммы GHS | |
Положения об опасности GHS | H319 , H335 |
Меры предосторожности GHS | P264 , P261 , P280 , P271 , P312 , P304 + 340 , P305 + 351 + 338 , P337 + 313 |
NFPA 704 (огненный алмаз) | 1 0 0 |
точка возгорания | Не воспламеняется |
Смертельная доза или концентрация (LD, LC): | |
LD 50 ( средняя доза ) | > 5000 мг / кг (крыса, перорально) |
Родственные соединения | |
Другие анионы | Никто |
Родственные соединения | Оксид натрия , гидроксид алюминия , оксид |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа). | |
проверить ( что есть ?) | |
Ссылки на инфобоксы | |
Состав
Al (OH) 3 состоит из двойных слоев гидроксильных групп, причем ионы алюминия занимают две трети октаэдрических отверстий между двумя слоями. [5] [6] Распознаются четыре полиморфа . [7] Все слои состоят из октаэдрических единиц гидроксида алюминия с водородными связями между слоями. Полиморфы различаются по наложению слоев. Все формы кристаллов Al (OH) 3 гексагональные [ спорно ] :
- гиббсит также известен как γ-Al (OH) 3 [8] или α-Al (OH) 3 [ необходима ссылка ]
- байерит также известен как α-Al (OH) 3 [8] или тригидрат β-оксида алюминия [ необходима цитата ]
- нордстрандит также известен как Al (OH) 3 [8]
- дойлит
Гидрагиллит , 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, причем гиббсит чаще всего используется в Соединенных Штатах, а гидраргиллит чаще используется в Европе. Гидраргиллит назван в честь греческих слов, обозначающих воду ( гидра ) и глина ( аргиллы ).
Характеристики
Гидроксид алюминия амфотерный . В кислоте он действует как основание Бренстеда – Лоури . Он нейтрализует кислоту, образуя соль: [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
Практически весь гидроксид алюминия, используемый в промышленных масштабах, производится по процессу Байера [10], который включает растворение боксита в гидроксиде натрия при температурах до 270 ° C (518 ° F). Твердые отходы, бокситовые хвосты , удаляются, а гидроксид алюминия осаждается из оставшегося раствора алюмината натрия . Этот гидроксид алюминия можно превратить в оксид алюминия или оксид алюминия путем прокаливания .
Остаток или бокситовые хвосты , которые в основном представляют собой оксид железа, очень едкие из-за остаточного гидроксида натрия. Исторически хранился в лагунах; Это привело к аварии на глиноземном заводе в Айке в 2010 году в Венгрии, где прорыв дамбы привел к гибели девяти человек. Еще 122 человека обратились за лечением по поводу химических ожогов. Грязь залила 40 квадратных километров (15 квадратных миль) земли и достигла Дуная . В то время как грязь считалась нетоксичной из-за низкого уровня тяжелых металлов, связанная с ней суспензия имела pH 13 [11].
Использует
Огнезащитный наполнитель
Гидроксид алюминия также находит применение в качестве огнезащитного наполнителя для полимеров. Он выбран для этих целей, потому что он бесцветный (как и большинство полимеров), недорогой и обладает хорошими огнезащитными свойствами. [12] Гидроксид магния и смеси хунтита и гидромагнезита используются аналогичным образом [13] [14] [15] [16] [17] Он разлагается примерно при 180 ° C (356 ° F), поглощая значительное количество тепла в процесс и испускание водяного пара. Помимо того, что он ведет себя как антипирен, он очень эффективен в качестве подавителя дыма в широком спектре полимеров, особенно в полиэфирах, акрилах, этиленвинилацетате, эпоксидных смолах, ПВХ и резине. [18]
Предшественник соединений Al
Гидроксид алюминия является сырьем для производства других соединений алюминия: специального кальцинированного оксида 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 применения солей алюминия в качестве флокулянтов при очистке воды. Этот гель со временем кристаллизуется. Гели гидроксида алюминия могут быть дегидратированы (например, с использованием смешивающихся с водой неводных растворителей, таких как этанол ) с образованием порошка аморфного гидроксида алюминия, который легко растворяется в кислотах. Нагревание превращает его в активированный оксид алюминия, который используется в качестве осушителей , адсорбента при очистке газов и носителей катализаторов . [12]
Фармацевтическая
Под общим названием «альгельдрат» гидроксид алюминия используется в качестве антацида у людей и животных (в основном кошек и собак). Он предпочтительнее других альтернатив, таких как бикарбонат натрия, потому что Al (OH) 3 , будучи нерастворимым, не увеличивает pH желудка выше 7 и, следовательно, не вызывает секрецию избытка кислоты желудком. Торговые марки включают Alu-Cap, Aludrox, Gaviscon или Pepsamar. Он реагирует с избытком кислоты в желудке, снижая кислотность содержимого желудка [19] [20], что может облегчить симптомы язвы , изжоги или диспепсии . Такие продукты могут вызывать запор , потому что 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 разработаны для минимизации таких эффектов за счет включения гидроксида магния или карбоната магния в равных концентрациях , которые обладают уравновешивающим слабительным действием. [22]
Это соединение также используется для контроля гиперфосфатемии (повышенного уровня фосфата или фосфора в крови) у людей и животных, страдающих почечной недостаточностью. Обычно почки отфильтровывают избыток фосфата из крови, но почечная недостаточность может вызвать накопление фосфата. Соль алюминия при попадании внутрь связывается с фосфатом в кишечнике и снижает количество фосфора, которое может абсорбироваться. [23] [24]
Осажденный гидроксид алюминия включен в качестве адъюванта в некоторые вакцины (например, вакцину против сибирской язвы ). Одной из хорошо известных марок адъюванта гидроксида алюминия является Alhydrogel, производимый Brenntag Biosector. [25] [ требуется полная ссылка ] [ мертвая ссылка ] Поскольку он хорошо поглощает белок, он также действует для стабилизации вакцин, предотвращая осаждение белков в вакцине или прилипание к стенкам контейнера во время хранения. Гидроксид алюминия иногда называют « квасцами », этот термин обычно используется для обозначения одного из нескольких сульфатов. [ необходима цитата ]
Составы вакцин, содержащие гидроксид алюминия, стимулируют иммунную систему , вызывая высвобождение мочевой кислоты , иммунологического сигнала опасности . Это сильно привлекает определенные типы моноцитов, которые дифференцируются в дендритные клетки . Дендритные клетки улавливают антиген, переносят его в лимфатические узлы и стимулируют Т-клетки и В-клетки . [26] По-видимому, он способствует индукции хорошего ответа Th2 , поэтому его можно использовать для иммунизации против патогенов, которые блокируются антителами. Тем не менее, он имеет мало возможностей , чтобы стимулировать клеточный ответ (Th1) иммунного, важный для защиты от многих патогенов, [27] и не является полезным , когда антиген представляет собой пептид , основанный. [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 или проглоченного алюминия и неврологическими расстройствами, хотя вводимый алюминий в этих исследованиях не рассматривался. [31] [32] [33]
Рекомендации
- ^ Для продукта растворимости: «Архивная копия» . Архивировано из оригинального 15 июня 2012 года . Проверено 17 мая 2012 года .CS1 maint: заархивированная копия как заголовок ( ссылка )
- ^ Для изоэлектрической точки: Gayer, KH; Томпсон, LC; Зайчек, ОТ (сентябрь 1958 г.). «Растворимость гидроксида алюминия в кислых и основных средах при 25 ° C» . Канадский химический журнал . 36 (9): 1268–1271. DOI : 10.1139 / v58-184 . ISSN 0008-4042 .
- ^ Зумдал, Стивен С. (2009). Химические принципы (6-е изд.). Компания Houghton Mifflin. ISBN 978-0-618-94690-7.
- ^ Блэк, Рональд А .; Хилл, Д. Эшли (15 июня 2003 г.). «Лекарства при беременности, отпускаемые без рецепта» . Американский семейный врач . 67 (12): 2517–2524. ISSN 0002-838X . PMID 12825840 . Проверено 1 июля 2017 года .
- ^ Уэллс, AF (1975), Структурная неорганическая химия (4-е изд.), Оксфорд: Clarendon Press
- ^ а б Эванс, К.А. (1993). «Свойства и применение оксидов алюминия и гидроксидов алюминия». В AJ Downs (ред.). Химия алюминия, галлия, индия и таллия (1-е изд.). Лондон; Нью-Йорк: Blackie Academic & Professional. ISBN 9780751401035.
- ^ Карамалидис, AK; Джомбак Д.А. (2010). Моделирование поверхностного комплексообразования: Гиббсит . Джон Вили и сыновья . С. 15–17. ISBN 978-0-470-58768-3.
- ^ а б в Wefers, Карл; Мисра, Чанакья (1987). Оксиды и гидроксиды алюминия . Исследовательские лаборатории Алкоа. п. 2. OCLC 894928306 .
- ^ а б Boundless (26 июля 2016 г.). «Основные и амфотерные гидроксиды» . Безграничная химия . Архивировано из оригинального 22 августа 2017 года . Проверено 2 июля 2017 года .
- ^ Hind, AR; Бхаргава СК; Grocott SC (1999). "Химия поверхности твердых тел процесса Байера: обзор". Коллоиды Surf Physiochem Eng Аспекты . 146 (1–3): 359–74. DOI : 10.1016 / S0927-7757 (98) 00798-5 .
- ^ «Венгрия сражается, чтобы остановить поток ядовитого ила» . Сайт новостей BBC . 5 октября 2010 г.
- ^ а б Хадсон, Л. Кейт; Мишра, Чанакья; Перротта, Энтони Дж .; Wefers, Карл; Уильямс, Ф.С. (2000). «Оксид алюминия». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. DOI : 10.1002 / 14356007.a01_557 .
- ^ Холлингбери, Луизиана; Корпус TR (2010). «Огнезащитное поведение хантита и гидромагнезита - обзор» (PDF) . Разложение и стабильность полимеров . 95 (12): 2213–2225. DOI : 10.1016 / j.polymdegradstab.2010.08.019 .
- ^ Холлингбери, Луизиана; Корпус TR (2010). «Термическое разложение хантита и гидромагнезита - обзор» (PDF) . Thermochimica Acta . 509 (1–2): 1–11. DOI : 10.1016 / j.tca.2010.06.012 .
- ^ Холлингбери, Луизиана; Корпус TR (2012). «Огнезащитные эффекты хантита в природных смесях с гидромагнезитом» (PDF) . Разложение и стабильность полимеров . 97 (4): 504–512. DOI : 10.1016 / j.polymdegradstab.2012.01.024 .
- ^ Холлингбери, Луизиана; Корпус TR (2012). «Термическое разложение природных смесей хунтита и гидромагнезита» (PDF) . Thermochimica Acta . 528 : 45–52. DOI : 10.1016 / j.tca.2011.11.002 .
- ^ Халл, TR; Витковски А; Холлингбери Л.А. (2011). «Огнезащитное действие минеральных наполнителей» (PDF) . Разложение и стабильность полимеров . 96 (8): 1462–1469. DOI : 10.1016 / j.polymdegradstab.2011.05.006 .
- ^ Специализированные материалы Huber. «Негалогенные огнезащитные добавки Huber» (PDF) . Проверено 3 июля 2017 года .
- ^ Гэлбрейт, А; Баллок, S; Manias, E; Хант, B; Ричардс, А (1999). Основы фармакологии: текст для медсестер и медицинских работников . Харлоу: Пирсон. п. 482.
- ^ Папич, Марк Г. (2007). «Гидроксид алюминия и карбонат алюминия». Справочник Сондерса по ветеринарным препаратам (2-е изд.). Сент-Луис, Миссури: Saunders / Elsevier. С. 15–16. ISBN 9781416028888.
- ^ Вашингтон, Нина (2 августа 1991 г.). Антациды и антирефлюксные средства . Бока-Ратон, Флорида: CRC Press. п. 10. ISBN 978-0-8493-5444-1.
- ^ Билл, Роберт Л. (1 сентября 2016 г.). Клиническая фармакология и терапия для ветеринарных врачей - электронная книга . Elsevier Health Sciences. п. 105. ISBN 9780323444026.
- ^ Пламб, Дональд С. (2011). «Гидроксид алюминия». Справочник по ветеринарным препаратам Plumb (7-е изд.). Стокгольм, Висконсин; Эймс, Айова: Уайли. С. 36–37. ISBN 9780470959640.
- ^ Lifelearn Inc. (1 ноября 2010 г.). «Гидроксид алюминия» . Знай своего питомца . Проверено 30 июня 2017 года .
- ^ «О Brenntag Biosector - Brenntag» . brenntag.com . Проверено 19 апреля 2018 года .
- ^ Kool, M; Soullié T; ван Нимвеген М; Willart MA; Muskens F; Юнг С; Hoogsteden HC; Хаммад Н; Lambrecht BN (24 марта 2008 г.). «Адъювант из квасцов повышает адаптивный иммунитет, индуцируя мочевую кислоту и активируя воспалительные дендритные клетки» . J Exp Med . 205 (4): 869–82. DOI : 10,1084 / jem.20071087 . PMC 2807488 . PMID 18362170 .
- ^ Петровский Н., Агилар Дж. К. (2004). «Адъюванты вакцин: текущее состояние и будущие тенденции». Immunol Cell Biol . 82 (5): 488–96. DOI : 10.1111 / j.0818-9641.2004.01272.x . PMID 15479434 . S2CID 154670 .
- ^ Кран, МП; Робинсон А (2003). Робинсон А; Хадсон MJ; Cranage MP (ред.). Протоколы вакцин - Том 87 методов в биомедицинских протоколах молекулярной медицины (2-е изд.). Springer . п. 176. ISBN. 978-1-59259-399-6.
- ^ «Миф Альцгеймера» . Ассоциация Альцгеймера . Проверено 29 июля 2012 года .
- ^ Хан, А (1 сентября 2008 г.). «Алюминий и болезнь Альцгеймера» . Общество Альцгеймера . Архивировано из оригинального 11 -го марта 2012 года . Проверено 8 марта 2012 года .
- ^ Рондо V (2002). «Обзор эпидемиологических исследований алюминия и кремнезема в связи с болезнью Альцгеймера и связанными с ней расстройствами» . Rev Environ Health . 17 (2): 107–21. DOI : 10,1515 / REVEH.2002.17.2.107 . PMC 4764671 . PMID 12222737 .
- ^ Мартин К.Н., Коггон Д.Н., Инскип Х., Лейси Р.Ф., Янг В.Ф. (май 1997 г.). «Концентрация алюминия в питьевой воде и риск болезни Альцгеймера». Эпидемиология . 8 (3): 281–6. DOI : 10.1097 / 00001648-199705000-00009 . JSTOR 3702254 . PMID 9115023 . S2CID 32190038 .
- ^ Graves AB, Rosner D, Echeverria D, Mortimer JA, Larson EB (сентябрь 1998 г.). «Профессиональное воздействие растворителей и алюминия и предполагаемый риск болезни Альцгеймера» . Occup Environ Med . 55 (9): 627–33. DOI : 10.1136 / oem.55.9.627 . PMC 1757634 . PMID 9861186 .
Внешние ссылки
- Международная карта химической безопасности 0373
- «Некоторые свойства гидроксида алюминия, осажденного в присутствии глин», Институт почвенных исследований, RC Turner, Министерство сельского хозяйства, Оттава.
- Влияние старения на свойства полиядерных катионов гидроксиалюминия
- Второй вид полиядерного катиона гидроксиалюминия, его образование и некоторые свойства