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Aluminato de sodio

El aluminato de sodio es un compuesto químico inorgánico que se utiliza como una fuente eficaz de hidróxido de aluminio para muchas aplicaciones industriales y técnicas. El aluminato de sodio puro ( anhidro ) es un sólido cristalino blanco que tiene una fórmula que se da de diversas formas como NaAlO 2 , NaAl(OH) 4 ( hidratado ), [3] Na 2 O·Al 2 O 3 o Na 2 Al 2 O 4 . El aluminato de sodio comercial está disponible como una solución o un sólido. Otros compuestos relacionados, a veces llamados aluminato de sodio, preparados por reacción de Na 2 O y Al 2 O 3 son Na 5 AlO 4 que contiene aniones discretos AlO 4 5− , Na7Al3O8 y Na 17 Al 5 O 16 que contienen aniones poliméricos complejos, y NaAl 11 O 17 , una vez creído erróneamente que era β-alúmina, una fase de óxido de aluminio . [4] [5]

Estructura

El aluminato de sodio anhidro, NaAlO 2 , contiene una estructura tridimensional de tetraedros de AlO 4 unidos por vértices . La forma hidratada NaAlO 2 ·5/4H 2 O tiene capas de tetraedros de AlO 4 unidos en anillos y las capas se mantienen unidas por iones de sodio y moléculas de agua que forman enlaces de hidrógeno con átomos de O en los tetraedros de AlO 4 . [6]

Fabricación

El aluminato de sodio se fabrica disolviendo hidróxido de aluminio (Al(OH) 3 ) en una solución de sosa cáustica (NaOH). El hidróxido de aluminio ( gibbsita ) se puede disolver en una solución acuosa de NaOH al 20-25% a una temperatura cercana al punto de ebullición. El uso de soluciones de NaOH más concentradas conduce a un producto semisólido. El proceso debe llevarse a cabo en recipientes calentados con vapor de níquel o acero , y el hidróxido de aluminio debe hervirse con aproximadamente un 50% de sosa cáustica acuosa hasta que se forme una pulpa. La mezcla final debe verterse en un tanque y enfriarse; luego se forma una masa sólida que contiene aproximadamente un 70% de NaAlO2 . Después de triturarlo, este producto se deshidrata en un horno rotatorio. El producto resultante contiene un 90% de NaAlO2 y un 1% de agua, junto con un 1% de NaOH libre.

Reacción del aluminio y el álcali

El aluminato de sodio también se forma por la acción del hidróxido de sodio sobre el aluminio elemental, que es un metal anfótero . La reacción es altamente exotérmica una vez establecida y va acompañada de una rápida evolución de gas hidrógeno. La reacción a veces se escribe así:

2Al + 2NaOH + 2H 2 O → 2NaAlO 2 + 3H 2

Sin embargo, es probable que las especies producidas en solución contengan el ion [Al(OH) 4 ] o quizás el ion [Al(H 2 O) 2 (OH) 4 ] . [7]

Usos

En el tratamiento del agua se utiliza como complemento a los sistemas de ablandamiento de agua, como coadyuvante coagulante para mejorar la floculación y para eliminar sílice y fosfatos disueltos .

En tecnología de la construcción, el aluminato de sodio se utiliza para acelerar la solidificación del hormigón , principalmente cuando se trabaja en condiciones de heladas.

El aluminato de sodio también se utiliza en la industria del papel , para la producción de ladrillos refractarios , la producción de alúmina, etc.

Las soluciones de aluminato de sodio son intermediarios en la producción de zeolitas . [8] [9]

Referencias

  1. ^ Kaduk, James A.; Pei, Shiyou (1995). "La estructura cristalina del aluminato de sodio hidratado, NaAlO 2 •5/4H 2 O, y su producto de deshidratación". Journal of Solid State Chemistry . 115 (1): 126–139. doi :10.1006/jssc.1995.1111.
  2. ^ Índice Merck. Décima edición. Rahway, Nueva Jersey: Merck Co., Inc., 1983, pág. 1229
  3. ^ "Aluminio". chemguide.co.uk .
  4. ^ "Identificación y caracterización de tres nuevos compuestos en el sistema sodio-aluminio-oxígeno", Marten G. Barker, Paul G. Gadd y Michael J. Begley, J. Chem. Soc. , Dalton Trans., 1984, 1139–1146, doi :10.1039/DT9840001139
  5. ^ Egon Wiberg, Arnold Frederick Holleman (2001) Química inorgánica , Elsevier ISBN 0-12-352651-5 
  6. ^ "La estructura cristalina del aluminato de sodio hidratado, NaAlO 2 ·5/4H 2 O, y su producto de deshidratación", James A. Kaduk, Shiyou Pei, Journal of Solid State Chemistry , 115, 1, 1995, 126–139, doi :10.1006/jssc.1995.1111
  7. ^ Greenwood, Norman N. ; Earnshaw, Alan (1997). Química de los elementos (2.ª ed.). Butterworth-Heinemann . ISBN 978-0-08-037941-8.
  8. ^ Lankapati, Henilkumar M.; Lathiya, Dharmesh R.; Choudhary, Lalita; Dalai, Ajay K.; Maheria, Kalpana C. (2020). "Zeolita de tipo mordenita a partir de cenizas volantes de carbón residual: síntesis, caracterización y su aplicación como absorbente en la eliminación de iones metálicos". ChemistrySelect . 5 (3): 1193–1198. doi :10.1002/slct.201903715. S2CID  213214375.
  9. ^ Alan Dyer, (1994), Enciclopedia de química inorgánica , R. Bruce King (ed.), John Wiley & Sons, ISBN 0-471-93620-0 

Véase también