Алюминат - Aluminate

В химии алюминат представляет собой соединение, содержащее оксианион из алюминий, Такие как алюминат натрия. В названии неорганических соединений используется суффикс, обозначающий многоатомный анион с центральным атомом алюминия.[1]

Алюминатные оксианионы

Оксид алюминия (оксид алюминия) амфотерный: растворяется как в основаниях, так и в кислотах. При растворении в основаниях образует ионы гидроксиалюмината так же, как гидроксид алюминия или соли алюминия. Гидроксиалюминат или гидратированный алюминат можно осаждать, а затем кальцинированный для производства безводных алюминатов. Алюминаты часто формулируют как комбинацию основного оксида и оксида алюминия, например формулу безводного алюмината натрия NaAlO.2 будет отображаться как Na2O · Al2О3. Известен ряд алюминатоксианионов:

  • Самый простой - примерно четырехгранный. AlO5−
    4     найдено в соединении Na5AlO4,[2]
  • рамки AlO−
    2     ионы в безводных алюминат натрия NaAlO2[3] и алюминат монокальция, CaAl2О4 состоит из разделения угла {AlO4} тетраэдры.[4]
  • Кольцевой анион, циклический Al
    6    О18−
    18     анион, обнаруженный в алюминат трикальция, Ca3Al2О6, который можно рассматривать как состоящий из 6 пересекающихся углов {AlO4} тетраэдры.[5]
  • Количество бесконечноцепочечных анионов в соединениях Na7Al3О8 который содержит кольца, соединенные в цепи, Na7Al13О10 и Na17Al5О16 которые содержат дискретные цепочечные анионы.[6]

Смешанные оксиды, содержащие алюминий

Есть много смешанные оксиды содержащие алюминий, где отсутствуют дискретные или полимерные алюминат-ионы. В шпинель с общей формулой А2+
B3+
2О2−
4 содержащие алюминий в виде Al3+, например, минерал шпинель сам, MgAl2О4 смешанные оксиды с кубическая плотно упакованная Атомы O и алюминий Al3+ в октаэдрических позициях.[7]

BeAl2О4, хризоберилл, изоморфный оливин, имеет шестиугольный плотно упакованный атомы кислорода с алюминием в октаэдрических позициях и бериллием в тетраэдрических позициях.[8]

Некоторые оксиды с общей формулой MAlO3 иногда называемые алюминатами или ортоалюминатами, такими как YAlO3, Ортоалюминат иттрия представляют собой смешанные оксиды и имеют структура перовскита.[9]Некоторые оксиды, такие как Y3Al5О12, обычно называется YAG, есть гранат структура.[7]

Гидроксоалюминаты

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

Алюминатные стекла

Сам по себе глинозем нелегко сделать стекловидным с помощью современных технологий, однако с добавлением второго соединения можно образовать многие типы алюминатных стекол. Полученные очки демонстрируют ряд интересных и полезных свойств, таких как высокий показатель преломления, хорошая прозрачность в инфракрасном диапазоне и высокая температура плавления, а также способность удерживать лазер активен и флуоресцентный ионы. Аэродинамическая левитация это ключевой метод, используемый для изучения и производства многих алюминатных стекол. Левитация позволяет поддерживать высокую чистоту расплава при температурах, превышающих 2000 К (1700 ° C).[10]

Некоторые материалы, которые, как известно, образуют стекло в бинарной комбинации с оксидом алюминия: оксиды редкоземельных элементов, оксиды щелочноземельных металлов (CaO, SrO, BaO), оксид свинца и диоксид кремния.

Кроме того, Аль2О3 (алюминатная) система была обнаружена для образования сапфировой стеклокерамики. Часто эта способность основана на композициях, в которых взаимодействие между стеклообразующей способностью и стабильностью стекла приблизительно сбалансировано.[11]

Применение алюминатов

Алюминат натрия, NaAlO2, используется в промышленности при крашении для образования едкий а гидратированные формы используются для очистки воды, проклейки бумаги и производства цеолитов, керамики и катализаторов в нефтехимическая промышленность. В процессе изомеризации алкенов и аминов[12] Алюминаты кальция являются важными ингредиентами цементов.[6]

Ли5AlO4 используется в атомной энергетике.[13]

Суффикс алюмината, используемый в наименованиях неорганических соединений

Примеры:

Алюминаты из нового сырья

Многие недавние исследования были сосредоточены на эффективном решении для обработки отходов. Это привело к тому, что некоторые остатки стали превращаться в новое сырье для многих отраслей промышленности. Такое достижение обеспечивает сокращение использования энергии и природных ресурсов, снижение негативного воздействия на окружающую среду и создание новых сфер деятельности.

Хороший пример - металлургическая промышленность, особенно алюминиевая промышленность. Вторичное использование алюминия является полезным для окружающей среды видом деятельности, поскольку позволяет извлекать ресурсы как из производственных, так и из бытовых отходов. Шлак и лом, которые раньше считались отходами, теперь являются сырьем для некоторых новых высокорентабельных производств. Материалы, изготовленные с использованием остатков алюминия, которые в настоящее время считаются опасными отходами, имеют дополнительную ценность. Текущие исследования изучают возможность использования этих отходов для производства стекла, стеклокерамики, бемита и алюмината кальция.[14]

Примечания

  1. ^ Номенклатура неорганической химии Рекомендации ИЮПАК 2005 г. - Полный текст (PDF)
  2. ^ Barker, Marten G .; Gadd, Paul G .; Бегли, Майкл Дж. (1981). «Получение и кристаллические структуры первых щелочных алюминатов натрия Na7Al3О8 и Na5AlO4". Журнал химического общества, химические коммуникации (8): 379. Дои:10.1039 / c39810000379. ISSN  0022-4936.
  3. ^ Barker, Marten G .; Gadd, Paul G .; Бегли, Майкл Дж. (1984). «Идентификация и характеристика трех новых соединений в системе натрий-алюминий-кислород». Журнал химического общества, Dalton Transactions (6): 1139. Дои:10.1039 / dt9840001139. ISSN  0300-9246.
  4. ^ Ma, C .; Кампф, А. Р .; Connolly, H.C .; Beckett, J. R .; Россман, Г. Р .; Smith, S.A. S .; Шредер, Д. Л. (2011). "Кротит, CaAl2О4, новый тугоплавкий минерал из метеорита NWA 1934 ». Американский минералог. 96 (5–6): 709–715. Bibcode:2011AmMin..96..709M. Дои:10.2138 / am.2011.3693. ISSN  0003-004X.
  5. ^ Mondal, P .; Джеффри, Дж. У. (1975). «Кристаллическая структура трикальцийалюмината, Ca3Al2О6" (PDF). Acta Crystallographica Раздел B. 31 (3): 689–697. Дои:10.1107 / S0567740875003639. ISSN  0567-7408.
  6. ^ а б c d е ж Гринвуд, Норман Н.; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн. ISBN  978-0-08-037941-8.
  7. ^ а б Уэллс А.Ф. (1984) Структурная неорганическая химия 5-е издание, Oxford Science Publications ISBN  0-19-855370-6
  8. ^ «Уточнение структуры хизоберилла», Э. Ф. Фаррелл, Дж. Х. Фанг, Р. Ньюнхэм, Американский минералог, 1963, 48, 804
  9. ^ «Уточнение кристаллической структуры YAlO.3, перспективный лазерный материал », Р. Диль, Г. Брандт, Бюллетень материаловедения (1975) том: 10, выпуск: 3, страницы: 85–90
  10. ^ Халиакова А., Прнова А., Клемент Р.Д., Туан В.Х. «Распылительный синтез алюминатных стекол в Al2О3-La2О3 system ». webofknowledge.com. Сентябрь 2012 г. Страницы: 5543–5549. Проверено 09.10.2012.
  11. ^ Rosenflanz, A .; Tangeman, J .; Андерсон, Т. (2012). «Об обработке и свойствах жидкофазной стеклокерамики в Al.2О3–La2О3–ZrO2 система". Достижения в прикладной керамике: структурной, функциональной и биокерамике. 111 (5/6): 323–332.
  12. ^ Ринеккер, Роланд; Грефе, Юрген (1985). «Каталитические превращения сесквитерпеновых углеводородов на оксиде щелочного металла / 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? Тематическое исследование остатков алюминия: обзор». webofknowledge.com. Май 2012. Страницы: 474–484. Доступ 2012-10-09