El hidróxido de aluminio , Al ( OH ) 3 , se encuentra en la naturaleza como el mineral gibbsita (también conocida como hidrargilita) y sus tres polimorfos mucho más raros : bayerita , doileita y nordstrandita. El hidróxido de aluminio es anfótero , es decir, tiene propiedades tanto básicas como ácidas . Estrechamente relacionados están el hidróxido de óxido de aluminio , AlO(OH), y el óxido de aluminio o alúmina ( Al 2 O 3 ), el último de los cuales también es anfótero. Estos compuestos juntos son los componentes principales de la bauxita del mineral de aluminio . El hidróxido de aluminio también forma un precipitado gelatinoso en agua.
El Al(OH) 3 está formado por capas dobles de grupos hidroxilo con iones de aluminio que ocupan dos tercios de los agujeros octaédricos entre las dos capas. [5] [6] Se reconocen cuatro polimorfos . [7] Todos presentan capas de unidades octaédricas de hidróxido de aluminio, con enlaces de hidrógeno entre las capas. Los polimorfos se diferencian en el apilamiento de las capas. Todas las formas de cristales de Al(OH) 3 son hexagonales [ disputado ] :
La hidrargilita , que alguna vez se pensó que era hidróxido de aluminio, es un fosfato de aluminio . No obstante, tanto la gibbsita como la hidrargilita se refieren al mismo polimorfismo del hidróxido de aluminio; la gibbsita se usa con mayor frecuencia en los Estados Unidos y la hidrargilita se usa con mayor frecuencia en Europa. La hidrargilita debe su nombre a las palabras griegas que significan agua ( hidra ) y arcilla ( argylles ). [ cita necesaria ]
El hidróxido de aluminio es anfótero . En ácido , actúa como base de Brønsted-Lowry . Neutraliza el ácido, produciendo una sal: [9]
En las bases, actúa como un ácido de Lewis uniendo iones hidróxido: [9]
Prácticamente todo el hidróxido de aluminio utilizado comercialmente se fabrica mediante el proceso Bayer [10] , que consiste en disolver bauxita en hidróxido de sodio a temperaturas de hasta 270 °C (518 °F). El sólido residual, los relaves de bauxita , se elimina y el hidróxido de aluminio se precipita a partir de la solución restante de aluminato de sodio . Este hidróxido de aluminio se puede convertir en óxido de aluminio o alúmina mediante calcinación . [ cita necesaria ]
El residuo o relaves de bauxita , que en su mayoría es óxido de hierro, es altamente cáustico debido al hidróxido de sodio residual. Históricamente estuvo almacenado en lagunas; Esto provocó el accidente de la planta de alúmina de Ajka en 2010 en Hungría, donde la rotura de una presa provocó la muerte de nueve personas. Otros 122 buscaron tratamiento por quemaduras químicas. El lodo contaminó 40 kilómetros cuadrados (15 millas cuadradas) de tierra y llegó al Danubio . Si bien el lodo se consideraba no tóxico debido a los bajos niveles de metales pesados, la lechada asociada tenía un pH de 13. [11]
El hidróxido de aluminio se utiliza como relleno retardante de fuego para aplicaciones de polímeros. Se selecciona para estas aplicaciones porque es incoloro (como la mayoría de los polímeros), económico y tiene buenas propiedades retardantes de fuego. [12] De manera similar se utilizan hidróxido de magnesio y mezclas dehuntita e hidromagnesita . [13] [14] [15] [16] [17] Se descompone a aproximadamente 180 °C (356 °F), absorbiendo una cantidad considerable de calor en el proceso y desprendiendo vapor de agua.
Además de comportarse como retardante de fuego, es muy eficaz como supresor de humo en una amplia gama de polímeros, muy especialmente en poliésteres , acrílicos , etilenvinilacetato , epoxis , cloruro de polivinilo (PVC) y caucho . [18]
El hidróxido de aluminio se utiliza como relleno en algunos materiales compuestos de piedra artificial , a menudo en resina acrílica . [ cita necesaria ]
El hidróxido de aluminio es una materia prima para la fabricación de otros compuestos de aluminio: alúminas calcinadas , sulfato de aluminio , cloruro de polialuminio, cloruro de aluminio , zeolitas , aluminato de sodio , alúmina activada y nitrato de aluminio . [6]
El hidróxido de aluminio recién precipitado forma geles , que son la base para la aplicación de sales de aluminio como floculantes en la purificación del agua. Este gel cristaliza con el tiempo. Los geles de hidróxido de aluminio se pueden deshidratar (por ejemplo, usando disolventes no acuosos miscibles en agua como el etanol ) para formar un polvo de hidróxido de aluminio amorfo, que es fácilmente soluble en ácidos. El calentamiento lo convierte en alúminas activadas, que se utilizan como desecantes , adsorbentes en la purificación de gases y soportes de catalizadores . [12]
Bajo el nombre genérico de "algeldrato", el hidróxido de aluminio se utiliza como antiácido en humanos y animales (principalmente perros y gatos). Se prefiere a otras alternativas como el bicarbonato de sodio porque el Al(OH) 3 , al ser insoluble, no aumenta el pH del estómago por encima de 7 y, por lo tanto, no desencadena la secreción de exceso de ácido por parte del estómago. Las marcas incluyen Alu-Cap, Aludrox, Gaviscon o Pepsamar. Reacciona con el exceso de ácido en el estómago, reduciendo la acidez del contenido del estómago, [19] [20] lo que puede aliviar los síntomas de úlceras , acidez de estómago o dispepsia . Dichos productos pueden causar estreñimiento , porque los iones de aluminio inhiben las contracciones de las células del músculo liso en el tracto gastrointestinal, retardando el peristaltismo y alargando el tiempo necesario para que las heces pasen a través del colon . [21] Algunos de estos productos están formulados para minimizar dichos efectos mediante la inclusión de concentraciones iguales de hidróxido de magnesio o carbonato de magnesio , que tienen efectos laxantes que contrarrestan . [22]
Este compuesto también se utiliza para controlar la hiperfosfatemia (niveles elevados de fosfato o fósforo en la sangre) en personas y animales que padecen insuficiencia renal. Normalmente, los riñones filtran el exceso de fosfato de la sangre, pero la insuficiencia renal puede provocar que se acumule fosfato. La sal de aluminio, cuando se ingiere, se une al fosfato en los intestinos y reduce la cantidad de fósforo que puede absorberse. [23] [24]
El hidróxido de aluminio precipitado se incluye como adyuvante en algunas vacunas (por ejemplo, la vacuna contra el ántrax ). Una de las marcas más conocidas de adyuvante de hidróxido de aluminio es Alhidrogel, fabricado por Brenntag Biosector. [25] [ cita completa necesaria ] [ enlace muerto ] Dado que absorbe bien las proteínas, también funciona para estabilizar las vacunas al evitar que las proteínas de la vacuna precipiten o se adhieran a las paredes del recipiente durante el almacenamiento. El hidróxido de aluminio a veces se denomina " alumbre ", término generalmente reservado para uno de varios sulfatos. [ cita necesaria ]
Las formulaciones de vacunas que contienen hidróxido de aluminio estimulan el sistema inmunológico al inducir la liberación de ácido úrico , una señal de peligro inmunológico . Esto atrae fuertemente a ciertos tipos de monocitos que se diferencian en células dendríticas . Las células dendríticas recogen el antígeno, lo transportan a los ganglios linfáticos y estimulan las células T y B. [26] Parece contribuir a la inducción de una buena respuesta Th2 , por lo que es útil para inmunizar contra patógenos que están bloqueados por anticuerpos. Sin embargo, tiene poca capacidad para estimular respuestas inmunes celulares (Th1), importantes para la protección contra muchos patógenos, [27] y tampoco es útil cuando el antígeno está basado en péptidos . [28]
En las décadas de 1960 y 1970 se especuló que el aluminio estaba relacionado con diversos trastornos neurológicos , incluida la enfermedad de Alzheimer . [29] [30] Desde entonces, múltiples estudios epidemiológicos no han encontrado conexión entre la exposición al aluminio ambiental o ingerido y los trastornos neurológicos, aunque el aluminio inyectado no se analizó en estos estudios. [31] [32] [33]
Se encontraron trastornos neuronales en experimentos con ratones motivados por la enfermedad de la Guerra del Golfo (GWI). El hidróxido de aluminio inyectado en dosis equivalentes a las administradas al ejército de los Estados Unidos mostró un aumento de los astrocitos reactivos, un aumento de la apoptosis de las neuronas motoras y una proliferación microglial dentro de la médula espinal y la corteza. [34]