Hlinit - Aluminate

V chemii, an hlinitany je sloučenina obsahující oxyanion z hliník, jako hlinitan sodný. Při pojmenovávání anorganických sloučenin je to přípona, která označuje a polyatomový anion s centrálním atomem hliníku.[1]

Aluminátové oxyanionty

Oxid hlinitý (alumina) je amfoterní: rozpouští se v zásadách i v kyselinách. Po rozpuštění v zásadách vytváří hydroxyaluminátové ionty stejným způsobem jako hydroxid hlinitý nebo soli hliníku. Hydroxyaluminát nebo hydratovaný hlinitan lze vysrážet a poté kalcinovaný k výrobě bezvodých hlinitanů. Alumináty jsou často formulovány jako kombinace bazického oxidu a oxidu hlinitého, například vzorec bezvodého hlinitanu sodného NaAlO2 bude zobrazen jako Na2O · Al2Ó3. Je známa řada hlinitanových oxyaniontů:

  • Nejjednodušší je přibližně čtyřboká AlO5−
    4     nachází se ve sloučenině Na5AlO4,[2]
  • rámec AlO−
    2     bezvodé ionty hlinitan sodný NaAlO2[3] a hlinitanu vápenatého, CaAl2Ó4 tvořeno rohovým sdílením {AlO4} čtyřstěn.[4]
  • Kruhový anion, cyklický Al
    6    Ó18−
    18     anion, nalezený v hlinitanu vápenatého, Ca3Al2Ó6, které lze považovat za sestávající ze 6 rohových sdílení {AlO4} čtyřstěn.[5]
  • Řada aniontů nekonečného řetězce ve sloučeninách Na7Al3Ó8 který obsahuje kruhy spojené za vzniku řetězců, Na7Al13Ó10 a Na17Al5Ó16 které obsahují diskrétní anionty řetězce.[6]

Směsné oxidy obsahující hliník

Je jich mnoho směsné oxidy obsahující hliník tam, kde nejsou diskrétní nebo polymerní hlinitanové ionty. The spinelů s obecným vzorcem A2+
B3+
2Ó2−
4 které obsahují hliník jako Al3+, jako je minerál spinel sám, MgAl2Ó4 jsou smíšené oxidy s kubický zavřený O atomy a hliník Al3+ v oktaedrických pozicích.[7]

BeAl2Ó4, chrysoberyl, izomorfní s olivín, má šestihranný uzavřený atomy kyslíku s hliníkem v oktaedrických polohách a berylium ve čtyřbokých polohách.[8]

Některé oxidy s obecným vzorcem MAlO3 někdy nazývané hlinitany nebo ortoalumináty, jako je YAlO3, Yttrium-ortho-hlinitan jsou směsné oxidy a mají perovskitová struktura.[9]Některé oxidy jako Y3Al5Ó12, obvykle volal YAG, mít granát struktura.[7]

Hydroxoalumináty

The Al (OH)−
4 anion je znám v roztocích s vysokým pH Al (OH)3.[6]

Hliníkové brýle

Samotný oxid hlinitý nelze při současných technikách snadno vyrobit jako sklovitý, avšak s přídavkem druhé sloučeniny lze vytvořit mnoho druhů hliníkových skel. Vyráběná skla vykazují řadu zajímavých a užitečných vlastností, jako je vysoký index lomu, dobrá infračervená průhlednost a vysoká teplota tání, stejně jako schopnost hostit laser aktivní a fluorescenční ionty. Aerodynamická levitace je klíčová metoda používaná ke studiu a výrobě mnoha hliníkových skel. Levitace umožňuje udržovat vysokou čistotu v tavenině při teplotách vyšších než 2 000 K (1 700 ° C).[10]

Některé materiály, o nichž je známo, že tvoří sklo v binární kombinaci s oxidem hlinitým, jsou: oxidy vzácných zemin, oxidy alkalických zemin (CaO, SrO, BaO), oxid olovnatý a oxid křemičitý.

Také Al2Ó3 Bylo zjištěno, že (hlinitanový) systém vyrábí safírové sklo. Tato schopnost je často založena na kompozicích, ve kterých je souhra mezi schopností tvarovat sklo a stabilitou skla přibližně vyvážená.[11]

Aplikace hlinitanů

Aluminát sodný, NaAlO2, se průmyslově používá při barvení k vytvoření a mořidlo a hydratované formy se používají při čištění vody, klížení papíru a při výrobě zeolitů, keramiky a katalyzátorů v petrochemický průmysl. V procesu izomerizace alkenů a aminů[12] Hlinitany vápenaté jsou důležitými složkami cementů.[6]

Li5AlO4 se používá v jaderné energetice.[13]

Aluminátová přípona použitá při pojmenovávání anorganických sloučenin

Příklady:

Hlinitany vyrobené z nových surovin

Mnoho nedávných výzkumných studií se zaměřilo na efektivní řešení pro zpracování odpadu. To vedlo k tomu, že některé zbytky byly zpracovány na nové suroviny pro mnoho průmyslových odvětví. Takový úspěch zajišťuje snížení spotřeby energie a přírodních zdrojů, snížení negativních dopadů na životní prostředí a vytváření nových pracovních oblastí.

Dobrý příklad pochází z kovozpracujícího průmyslu, zejména z hliníku. Recyklace hliníku je prospěšná pro životní prostředí, protože využívá zdroje jak z výrobního, tak ze spotřebitelského odpadu. Struska a šrot, které byly dříve považovány za odpad, jsou nyní surovinou pro některá vysoce výnosná nová průmyslová odvětví. Přidanou hodnotu mají materiály vyrobené z hliníkového zbytku, který je v současné době považován za nebezpečný odpad. Současný výzkum zkoumá využití tohoto odpadu k výrobě skla, sklokeramiky, boehmitu a hlinitanu vápenatého.[14]

Poznámky

  1. ^ Názvosloví anorganické chemie Doporučení IUPAC 2005 - Celý text (PDF)
  2. ^ Barker, Marten G .; Gadd, Paul G .; Begley, Michael J. (1981). „Příprava a krystalová struktura prvních aluminátů sodíku bohatých na alkálie Na7Al3Ó8 a Na5AlO4". Journal of the Chemical Society, Chemical Communications (8): 379. doi:10.1039 / c39810000379. ISSN  0022-4936.
  3. ^ Barker, Marten G .; Gadd, Paul G .; Begley, Michael J. (1984). "Identifikace a charakterizace tří nových sloučenin v systému sodík-hliník-kyslík". Journal of the Chemical Society, Dalton Transactions (6): 1139. doi:10.1039 / dt9840001139. ISSN  0300-9246.
  4. ^ Ma, C .; Kampf, A. R .; Connolly, H. C .; Beckett, J. R .; Rossman, G. R .; Smith, S.A. S .; Schrader, D. L. (2011). „Krotite, CaAl2Ó4, nový žáruvzdorný minerál z meteoritu NWA 1934 ". Americký mineralog. 96 (5–6): 709–715. Bibcode:2011AmMin..96..709M. doi:10.2138 / am.2011.3693. ISSN  0003-004X.
  5. ^ Mondal, P .; Jeffery, J. W. (1975). „Krystalová struktura hlinitanu vápenatého, Ca3Al2Ó6" (PDF). Acta Crystallographica oddíl B. 31 (3): 689–697. doi:10.1107 / S0567740875003639. ISSN  0567-7408.
  6. ^ A b C d E F Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemie prvků (2. vyd.). Butterworth-Heinemann. ISBN  978-0-08-037941-8.
  7. ^ A b Wells A.F. (1984) Strukturní anorganická chemie 5. vydání, Oxford Science Publications ISBN  0-19-855370-6
  8. ^ „Zdokonalení chysoberylové struktury“, E.F. Farrell, J.H. Fang, R.E. Newnham, Americký mineralog, 1963, 48, 804
  9. ^ "Vylepšení krystalové struktury YAlO3, slibný laserový materiál ", R. Diehl, G. Brandt, Bulletin materiálového výzkumu (1975) Ročník: 10, číslo: 3, strany: 85–90
  10. ^ Hálíková, A., Prnova, A., Klement, RD a Tuan, W.H. „Plamenová syntéza hliníkových skel v Al2Ó3-Los Angeles2Ó3 system ". webofknowledge.com. Září 2012. Stránky: 5543–5549. Přístupné 10. 10. 2012.
  11. ^ Rosenflanz, A .; Tangeman, J .; Anderson, T. (2012). „O zpracování a vlastnostech sklokeramiky odvozené z kapalné fáze v Al2Ó3-Los Angeles2Ó3–ZrO2 Systém". Pokroky v aplikované keramice: strukturální, funkční a biokeramika. 111 (5/6): 323–332.
  12. ^ Rienäcker, Roland; Graefe, Jürgen (1985). "Katalytické transformace seskviterpenových uhlovodíků na oxid alkalického kovu / hliníku". Angewandte Chemie International Edition v angličtině. 24 (4): 320–321. doi:10,1002 / anie.198503201. ISSN  0570-0833.
  13. ^ Allen W. Apblett, „Aluminium: Anorganic Chemistry“, (1994),Encyclopedia of Anorganic Chemistry, vyd. R. Bruce King, John Wiley & Sons, ISBN  0-471-93620-0
  14. ^ López Delgado, A. a Tayibi, H. "Může se nebezpečný odpad stát surovinou? Případová studie zbytku hliníku: přezkum". webofknowledge.com. Květen 2012. Stránky: 474–484. Přístupné 10. 10. 2012