Carbonato de alumínio: estrutura, propriedades, usos - Ciência - 2023

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o carbonato de alumínio é um sal inorgânico cuja fórmula química é Al₂(CO₃)₃. É um carbonato metálico praticamente inexistente, dada sua alta instabilidade em condições normais.

Dentre as razões para sua instabilidade pode-se citar as fracas interações eletrostáticas entre íons de Al³⁺ e companhia₃^2-, que em teoria deveriam ser muito fortes devido às magnitudes de suas cargas.

O sal não enfrenta desvantagens no papel ao escrever as equações químicas de suas reações; mas na prática isso funciona contra ele.

Apesar do que foi dito, o carbonato de alumínio pode ocorrer na companhia de outros íons, como o mineral dawsonita. Da mesma forma, existe um derivado no qual ele interage com a amônia aquosa. Para o resto, é considerada uma mistura entre Al (OH)₃ e H₂CO₃; que é igual a uma solução efervescente com um precipitado branco.

Esta mistura tem usos medicinais. No entanto, o sal puro, isolável e manipulável de Al₂(CO₃)₃, não se conhecem possíveis aplicações; pelo menos não sob enorme pressão ou condições extremas.

Estrutura de carbonato de alumínio

A estrutura cristalina desse sal é desconhecida, pois é tão instável que não pode ser caracterizada. De sua fórmula Al₂(CO₃)₃No entanto, sabe-se que a proporção de íons Al³⁺ e companhia₃^2- é 2: 3; ou seja, para cada dois cátions Al²⁺ deve haver três ânions CO₃^2- interagindo eletrostaticamente com eles.

O problema é que os dois íons são muito desiguais em tamanho; Al³⁺ é muito pequeno enquanto CO₃^2- é volumoso. Essa diferença por si só já afeta a estabilidade da rede do cristal, cujos íons interagiriam "estranhamente" se esse sal pudesse ser isolado no estado sólido.

Além desse aspecto, o Al³⁺ é um cátion altamente polarizador, uma propriedade que deforma a nuvem eletrônica de CO₃^2-. É como se você quisesse forçá-lo a se ligar covalentemente, embora o ânion não consiga.

Consequentemente, as interações iônicas entre Al³⁺ e companhia₃^2- eles tendem à covalência; outro fator que contribui para a instabilidade do Al₂(CO₃)₃.

Carbonato de hidróxido de amônio e alumínio

A relação caótica entre o Al³⁺ e companhia₃^2- amolece na aparência quando outros íons estão presentes no vidro; como NH₄⁺ e OH^–, de uma solução de amônia. Este quarteto de íons, Al³⁺, CO₃^2-, NH₄⁺ e OH^–Eles conseguem definir cristais estáveis, mesmo capazes de adotar diferentes morfologias.

Outro exemplo semelhante a este é observado no mineral dawsonita e seus cristais ortorrômbicos, NaAlCO₃(OH)₂, onde o Na⁺ substitui NH₄⁺. Nestes sais, suas ligações iônicas são fortes o suficiente para que a água não promova a liberação de CO.₂; ou, pelo menos, não abruptamente.

Embora o NH₄Al (OH)₂CO₃(AACC, por sua sigla em Inglês), nem o NaAlCO₃(OH)₂representam carbonato de alumínio, podem ser considerados seus derivados básicos.

Propriedades

Massa molar

233,98 g / mol.

Instabilidade

Na seção anterior, foi explicado de uma perspectiva molecular porque Al₂(CO₃)₃ é instável. Mas que transformação sofre? Existem duas situações a serem consideradas: uma seca, a outra "molhada".

Seco

Na situação seca, o ânion CO₃^2- reverte para CO₂ usando a seguinte decomposição:

Ao₂(CO₃)₃ => Al₂OU₃ + 3CO₂

O que faz sentido se for sintetizado sob alta pressão de CO.₂; ou seja, a reação reversa:

Ao₂OU₃ + 3CO₂ => Al₂(CO₃)₃

Portanto, a fim de prevenir Al₂(CO₃)₃o sal deve ser submetido a alta pressão (usando N₂, por exemplo). Desta forma, a formação de CO₂não seria termodinamicamente favorecido.

Molhado

Enquanto na situação úmida, o CO₃^2- sofre hidrólise, que gera pequenas quantidades de OH^–; mas o suficiente para precipitar o hidróxido de alumínio, Al (OH)₃:

CO₃^2- + H₂OU <=> HCO₃^– + OH^–

Ao³⁺ + 3OH^– <=> Al (OH)₃

E por outro lado, o Al³⁺ também hidrolisa:

Ao³⁺ + H₂O <=> Al (OH)₂²⁺+ H⁺

Embora o Al realmente hidrate primeiro³⁺ para formar o complexo Al (H₂OU)₆³⁺, que é hidrolisado para dar [Al (H₂OU)₅OH]²⁺ e H₃OU⁺. Então o H₃O (ou H⁺) protone para CO₃^2- para H₂CO₃, que se decompõe em CO₂ e H₂OU:

CO₃^2- + 2H⁺ => H₂CO₃

H₂CO₃ <=> CO₂ + H₂OU

Observe que no final o Al³⁺ se comporta como um ácido (libera H⁺) e uma base (libera OH^– com o equilíbrio de solubilidade de Al (OH)₃); ou seja, exibe anfoterismo.

Fisica

Se puder ser isolado, é provável que esse sal seja branco, como muitos outros sais de alumínio. Além disso, devido à diferença entre os raios iônicos de Al³⁺ e companhia₃^2-, ele certamente teria pontos de fusão ou ebulição muito baixos em comparação com outros compostos iônicos.

E quanto à sua solubilidade, seria infinitamente solúvel em água. Além disso, seria um sólido higroscópico e deliquescente. No entanto, são apenas suposições. Outras propriedades teriam que ser estimadas com modelos de computador sujeitos a altas pressões.

Formulários

As aplicações conhecidas do carbonato de alumínio são médicas. Era usado como adstringente leve e como medicamento para tratar úlcera gástrica e inflamação. Também tem sido usado para prevenir a formação de cálculos urinários em humanos.

Tem sido usado para controlar o aumento do teor de fosfato do corpo e também para tratar os sintomas de azia, indigestão ácida e úlceras estomacais.

Referências

XueHui L., Zhe T., YongMing C., RuiYu Z. & Chenguang L. (2012). Síntese hidrotérmica de nanoplacas e nanofibras de hidróxido de carbonato de amônio e alumínio (AACH) morfologias controladas por pH. Atlantis Press.
Robin Lafficher, Mathieu Digne, Fabien Salvatori, Malika Boualleg, Didier Colson, Francois Puel (2017) Hidróxido de carbonato de alumínio e amônio NH4Al (OH) 2CO3 como rota alternativa para preparação de alumina: comparação com o precursor boemita clássico. Powder Technology, 320, 565-573, DOI: 10.1016 / j.powtec.2017.07.0080
Centro Nacional de Informações sobre Biotecnologia. (2019). Carbonato de alumínio. Banco de dados PubChem., CID = 10353966. Recuperado de: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
Wikipedia. (2019). Carbonato de alumínio. Recuperado de: en.wikipedia.org
Sulfato de alumínio. (2019). Carbonato de Alumínio. Recuperado de: sulfato de alumínio.net