Hidróxido de alumínio: estrutura, propriedades, usos, riscos - Ciência - 2023

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o hidróxido de alumínio é um composto inorgânico cuja fórmula química é Al (OH)3. Ao contrário de outros hidróxidos metálicos, é anfotérico, capaz de reagir ou se comportar como um ácido ou uma base, dependendo do meio. É um sólido branco bastante insolúvel em água, por isso encontra uso como componente de antiácidos.

Como Mg (OH)2 ou brucita, com a qual compartilha certas características químicas e físicas, na forma pura parece um sólido amorfo e opaco; mas quando se cristaliza com algumas impurezas, adquire formas cristalinas como se fossem pérolas. Entre esses minerais, fontes naturais de Al (OH)3, é o gibbsite.

Além da gibbsita, existem também os minerais bayerita, nordstrandita e doleyita, que compõem os quatro polimorfos do hidróxido de alumínio. Estruturalmente são muito semelhantes entre si, dificilmente diferindo na maneira como as camadas ou folhas de íons são posicionadas ou acopladas, bem como no tipo de impurezas contidas.


Ao controlar o pH e os parâmetros de síntese, qualquer um desses polimorfos pode ser preparado. Além disso, algumas espécies químicas de interesse podem ser intercaladas entre suas camadas, de modo que materiais ou compostos de intercalação são criados. Isso representa o uso de uma abordagem mais tecnológica para Al (OH)3. Seus outros usos são como antiácidos.

Por outro lado, é utilizado como matéria-prima para a obtenção de alumina, e suas nanopartículas têm sido utilizadas como suporte catalítico.

Estrutura

Fórmula e octaedro

A fórmula química Al (OH)3 indica imediatamente que a relação Al3+: OH– é 1: 3; ou seja, existem três ânions OH– para cada Al cation3+, o que é o mesmo que dizer que um terço de seus íons correspondem ao alumínio. Assim, o Al3+ e OH– eles interagem eletrostaticamente até que sua atração-repulsão defina um cristal hexagonal.


No entanto, o Al3+ não necessariamente rodeado por três OH– mas seis; portanto, falamos de um octaedro de coordenação, Al (OH)6, em que há seis interações Al-O. Cada octaedro representa uma unidade com a qual o cristal é construído, e vários deles adotam estruturas triclínicas ou monoclínicas.

A imagem inferior representa parcialmente o octaedro Al (OH)6, uma vez que apenas quatro interações são observadas para o Al3+ (esferas castanhas claras).

Se observarmos com atenção essa estrutura, que corresponde à do mineral gibbsita, será possível perceber que as esferas brancas integram as "faces" ou superfícies das camadas iônicas; estes são, os átomos de hidrogênio dos íons OH–.

Observe também que há uma camada A e outra B (espacialmente elas não são idênticas), unidas por pontes de hidrogênio.


Polimorfos

As camadas A e B nem sempre estão acopladas da mesma maneira, assim como seus ambientes físicos ou íons hospedeiros (sais) podem mudar. Consequentemente, cristais de Al (OH)3 eles variam em quatro formas mineralógicas ou, neste caso, polimórficas.

Diz-se então que o hidróxido de alumínio tem até quatro polimorfos: gibbsita ou hidrargilita (monoclínica), baerita (monoclínica), doyleita (triclínica) e nordstrandita (triclínica). Destes polimorfos, a gibbsita é o mais estável e abundante; o resto são classificados como minerais raros.

Se os cristais fossem observados ao microscópio, veríamos que sua geometria é hexagonal (embora um tanto irregular). O pH desempenha um papel importante no crescimento de tais cristais e na estrutura resultante; isto é, dado um pH, um polimorfo ou outro pode ser formado.

Por exemplo, se o meio em que Al (OH) precipita3 tem um pH inferior a 5,8 gibbsita é formado; ao passo que se o pH for superior a este valor, a bayerita é formada.

Em meios mais básicos, cristais de nordstrandita e doyleita tendem a se formar. Assim, por ser a gibbsita mais abundante, é um fato que reflete a acidez de seus ambientes intemperizados.

Propriedades

Aparência física

Sólido branco que pode apresentar-se em diversos formatos: granulado ou pulverulento e com aspecto amorfo.

Massa molar

78,00 g / mol

Densidade

2,42 g / mL

Ponto de fusão

300 ° C Não tem ponto de ebulição porque o hidróxido perde água para se transformar em alumina ou óxido de alumínio, Al2OU3.

Solubilidade em água

1·10-4 g / 100 mL. No entanto, sua solubilidade aumenta com a adição de ácidos (H3OU+) ou álcalis (OH–).

Produto de solubilidade

Ksp = 3·10−34

Este valor muito pequeno significa que apenas uma pequena porção se dissolve na água:

Al (OH)3(s) <=> Al3+(aq) + 3OH–(ac)

E, de fato, essa solubilidade insignificante o torna um bom neutralizador de acidez, uma vez que não basifica muito o meio gástrico por não liberar quase íons OH–.

Anfoterismo

El Al (OH)3 é caracterizado por seu caráter anfotérico; ou seja, pode reagir ou se comportar como se fosse um ácido ou uma base.

Por exemplo, ele reage com íons H3OU+ (se o meio for aquoso) para formar o complexo aquoso [Al (OH2)6]3+; que, por sua vez, é hidrolisado para acidificar o meio, portanto Al3+ um íon ácido:

Al (OH)3(s) + 3H3OU+(ac) => [Al (OH2)6]3+(ac)

[Al (OH2)6]3+(ac) + H2O (l) <=> [Al (OH2)5(OH)]2+(ac) + H3OU+(ac)

Quando isso acontece, diz-se que o Al (OH)3 se comporta como uma base, pois reage com H3OU+. Por outro lado, pode reagir com OH–, comportando-se como um ácido:

Al (OH)3(s) + OH–(ac) => Al (OH)4–(ac)

Nesta reação, o precipitado branco de Al (OH)3 dissolve-se em excesso de íons OH–; fato de que não acontece o mesmo com outros hidróxidos, como magnésio, Mg (OH)2.

El Al (OH)4–, íon aluminato, pode ser mais apropriadamente expresso como: [Al (OH2)2(OH)4]–, destacando o número de coordenação de 6 para o Al cation3+ (o octaedro).

Este íon pode continuar a reagir com mais OH– até completar o octaedro de coordenação: [Al (OH)6]3-, chamado íon hexahidroxoaluminato.

Nomenclatura

O nome 'hidróxido de alumínio', com o qual este composto tem sido mais referido, corresponde ao regido pela nomenclatura de estoque. O (III) é omitido ao final dela, pois o estado de oxidação do alumínio é +3 ​​em todos os seus compostos.

Os outros dois nomes possíveis para se referir a Al (OH)3 São eles: trihidróxido de alumínio, de acordo com a nomenclatura sistemática e o uso dos prefixos numeradores gregos; e hidróxido de alumínio, terminando com o sufixo -ico porque tem um único estado de oxidação.

Embora no campo químico a nomenclatura de Al (OH)3 não representa nenhum desafio ou confusão, fora dele tende a se confundir com ambigüidades.

Por exemplo, o mineral gibbsita é um dos polimorfos naturais de Al (OH)3, que eles também chamam de γ-Al (OH)3 ou α-Al (OH)3. No entanto, α-Al (OH)3 também pode corresponder ao mineral bayerita, ou β-Al (OH)3, de acordo com a nomenclatura cristalográfica. Enquanto isso, os polimorfos nordstrandita e doyleita são geralmente designados simplesmente como Al (OH)3.

A lista a seguir resume claramente o que acaba de ser explicado:

-Gibbsite: (γ ou α) -Al (OH)3

-Bayerita: (α ou β) -Al (OH)3

-Nordstrandita: Al (OH)3

-Doyleite: Al (OH)3

Formulários

Matéria prima

O uso imediato do hidróxido de alumínio é como matéria-prima para a produção de alumina ou outros compostos, inorgânicos ou orgânicos, de alumínio; por exemplo: AlCl3, Por não3)3, AlF3 ou NaAl (OH)4.

Suportes catalíticos

Nanopartículas de Al (OH)3 eles podem atuar como suportes catalíticos; ou seja, o catalisador se liga a eles para permanecer fixo em sua superfície, onde as reações químicas são aceleradas.

Compostos de intercalação

Na seção sobre estruturas, foi explicado que Al (OH)3 É composto por camadas ou folhas A e B, acopladas para definir um cristal. Dentro dele, existem pequenos espaços ou orifícios octaédricos que podem ser ocupados por outros íons, metálicos ou orgânicos, ou moléculas neutras.

Quando os cristais de Al (OH) são sintetizados3 Com essas modificações estruturais, diz-se que um composto de intercalação está sendo preparado; isto é, eles intercalam ou inserem espécies químicas entre as folhas A e B. Ao fazer isso, novos materiais feitos a partir desse hidróxido emergem.

Retardante de fogo

El Al (OH)3 é um bom retardante de fogo que encontra aplicação como material de enchimento para muitas matrizes poliméricas. Isso ocorre porque ele absorve calor para liberar vapor de água, assim como o Mg (OH).2 ou a brucita.

Medicinal

El Al (OH)3 É também um neutralizador da acidez, reagindo com o HCl nas secreções gástricas; novamente, de forma semelhante a Mg (OH)2 de leite de magnésia.

Na verdade, os dois hidróxidos podem ser misturados em diferentes antiácidos, usados ​​para aliviar os sintomas em pessoas que sofrem de gastrite ou úlceras estomacais.

Adsorvente

Quando aquecido abaixo de seu ponto de fusão, o hidróxido de alumínio se transforma em alumina ativada (assim como em carvão ativado). Este sólido é utilizado como adsorvente de moléculas indesejáveis, sejam corantes, impurezas ou gases poluentes.

Riscos

Os riscos que o hidróxido de alumínio pode representar não se devem a ele como sólido, mas como medicamento. Não necessita de nenhum protocolo ou regulamento para armazená-lo, pois não reage vigorosamente com agentes oxidantes e não é inflamável.

Quando ingerido em antiácidos disponíveis em farmácias, podem ocorrer efeitos colaterais indesejáveis, como prisão de ventre e inibição do fosfato no intestino. Da mesma forma, e embora não haja estudos que o comprovem, tem sido associada a distúrbios neurológicos, como a doença de Alzheimer.

Referências

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