Hispanopedia WikiEn química, un aluminato es un compuesto que contiene un oxianión de aluminio , como el aluminato de sodio . En la denominación de compuestos inorgánicos, es un sufijo que indica un anión poliatómico con un átomo central de aluminio. [1]
Oxianiones de aluminato
El óxido de aluminio (alúmina) es anfótero: se disuelve tanto en bases como en ácidos. Cuando se disuelve en bases forma iones hidroxialuminato de la misma manera que el hidróxido de aluminio o las sales de aluminio. El hidroxialuminato o aluminato hidratado se puede precipitar y luego calcinar para producir aluminatos anhidros. Los aluminatos se formulan a menudo como una combinación de óxido básico y óxido de aluminio; por ejemplo, la fórmula del aluminato de sodio anhidro NaAlO 2 se mostraría como Na 2 O·Al 2 O 3 . Se conocen varios oxianiones de aluminato:
- El más simple es el AlO aproximadamente tetraédrico.5−
4Se encuentra en el compuesto Na 5 AlO 4 , [2] - marco AlO−
2iones en aluminato de sodio anhidro NaAlO 2 [3] y aluminato monocálcico , CaAl 2 O 4 formados por tetraedros que comparten vértices {AlO 4 }. [4] - Un anión de anillo, el Al cíclico
6Oh18−
18anión, que se encuentra en el aluminato tricálcico , Ca 3 Al 2 O 6 , que puede considerarse que consta de 6 tetraedros {AlO 4 } que comparten vértices. [5] - Un número infinito de aniones de cadena en los compuestos Na 7 Al 3 O 8 que contiene anillos unidos para formar cadenas, Na 7 Al 13 O 10 y Na 17 Al 5 O 16 que contienen aniones de cadena discreta. [6]
Óxidos mixtos que contienen aluminio
Existen muchos óxidos mixtos que contienen aluminio en los que no hay iones de aluminato discretos o poliméricos. Las espinelas con una fórmula genérica A2+
B3+
2Oh2−
4que contienen aluminio como Al 3+ , como el propio mineral espinela , MgAl 2 O 4 son óxidos mixtos con átomos de O cúbicos empaquetados estrechamente y aluminio Al 3+ en posiciones octaédricas. [7]
BeAl 2 O 4 , crisoberilo , isomorfo con olivino , tiene átomos de oxígeno hexagonales empaquetados estrechamente con aluminio en posiciones octaédricas y berilio en posiciones tetraédricas. [8]
Algunos óxidos con la fórmula general de MAlO 3 , a veces llamados aluminatos u ortoaluminatos como YAlO 3 , ortoaluminato de itrio son óxidos mixtos y tienen la estructura de perovskita . [9] Algunos óxidos como Y 3 Al 5 O 12 , generalmente llamado YAG , tienen la estructura de granate . [7]
Hidroxoaluminatos
El Al(OH)−
4Se sabe que el anión está presente en soluciones de pH alto de Al(OH) 3 . [6]
Vidrios de aluminato
La alúmina por sí sola no se puede volver vítrea fácilmente con las técnicas actuales, sin embargo, con la adición de un segundo compuesto se pueden formar muchos tipos de vidrios de aluminato. Los vidrios producidos muestran una gama de propiedades interesantes y útiles, como un alto índice de refracción, buena transparencia infrarroja y un alto punto de fusión, así como la capacidad de albergar iones fluorescentes y activos por láser . La levitación aerodinámica es un método clave utilizado para estudiar y producir muchos vidrios de aluminato. La levitación permite mantener una alta pureza en la masa fundida a temperaturas superiores a los 2000 K (1700 °C). [10]
Algunos materiales que se sabe que forman vidrio en combinación binaria con óxido de aluminio son: óxidos de tierras raras , óxidos alcalinotérreos (CaO, SrO, BaO), óxido de plomo y dióxido de silicio .
Además, se ha descubierto que el sistema Al2O3 ( aluminato ) forma vitrocerámicas similares al zafiro. A menudo, esta capacidad se basa en composiciones en las que la interacción entre la capacidad de formación de vidrio y la estabilidad del vidrio está aproximadamente equilibrada. [ 11]
Aplicaciones de los aluminatos
El aluminato de sodio , NaAlO2 , se utiliza industrialmente en tintura para formar un mordiente y las formas hidratadas se emplean en la purificación de agua, en el encolado de papel y en la fabricación de zeolitas, cerámicas y catalizadores en la industria petroquímica . En el proceso de isomerización de alquenos y aminas [12] Los aluminatos de calcio son ingredientes importantes de los cementos. [6]
El Li5AlO4 se utiliza en la industria de la energía nuclear. [ 13]
Sufijo aluminato utilizado en la denominación de compuestos inorgánicos.
Algunos ejemplos son:
- Ion tetracloroaluminato AlCl−
4Se encuentra, por ejemplo, en el tetracloroaluminato de litio . [6] - Ion tetrahidroaluminato AlH−
4Se encuentra, por ejemplo, en el hidruro de litio y aluminio . [6] - Ion hexafluoroaluminato AlF3−
6Se encuentra, por ejemplo, en el hexafluoroaluminato de sodio . [6]
Aluminatos fabricados a partir de nuevas materias primas
En los últimos tiempos, se han realizado numerosas investigaciones para encontrar una solución eficaz para el tratamiento de residuos, lo que ha permitido que algunos residuos se conviertan en nuevas materias primas para muchas industrias. Este logro garantiza una reducción del consumo de energía y de recursos naturales, una disminución del impacto medioambiental negativo y la creación de nuevos campos de trabajo.
Un buen ejemplo es el de la industria metalúrgica, en particular la del aluminio. El reciclaje del aluminio es una actividad beneficiosa para el medio ambiente, ya que permite recuperar recursos tanto de los desechos de fabricación como de los de consumo. Las escorias y los desechos, que antes se consideraban desechos, son ahora la materia prima de algunas nuevas industrias muy rentables. Los materiales fabricados con un residuo de aluminio que actualmente se considera un residuo peligroso tienen un valor añadido. En la actualidad se investiga el uso de este residuo para fabricar vidrio, vitrocerámica, boehmita y aluminato de calcio. [14]
Notas
- ^ Nomenclatura de la química inorgánica Recomendaciones de la IUPAC 2005 – Texto completo (PDF)
- ^ Barker, Marten G.; Gadd, Paul G.; Begley, Michael J. (1981). "Preparación y estructuras cristalinas de los primeros aluminatos de sodio ricos en álcali Na 7 Al 3 O 8 y Na 5 AlO 4 ". Journal of the Chemical Society, Chemical Communications (8): 379. doi :10.1039/c39810000379. ISSN 0022-4936.
- ^ Barker, Marten G.; Gadd, Paul G.; Begley, Michael J. (1984). "Identificación y caracterización de tres nuevos compuestos en el sistema sodio-aluminio-oxígeno". Journal of the Chemical Society, Dalton Transactions (6): 1139. doi :10.1039/dt9840001139. ISSN 0300-9246.
- ^ Ma, C.; Kampf, AR; Connolly, HC; Beckett, JR; Rossman, GR; Smith, SAS; Schrader, DL (2011). "Krotita, CaAl2O4 , un nuevo mineral refractario del meteorito NWA 1934". Mineralogista estadounidense . 96 (5–6): 709–715. Código Bibliográfico : 2011AmMin..96..709M. doi : 10.2138/am.2011.3693. ISSN 0003-004X.
- ^ Mondal, P.; Jeffery, JW (1975). "La estructura cristalina del aluminato tricálcico, Ca3Al2O6" (PDF) . Acta Crystallographica Sección B . 31 (3): 689–697. doi :10.1107/S0567740875003639. ISSN 0567-7408. Archivado desde el original (PDF) el 2020-03-03 . Consultado el 2019-09-04 .
- ^ abcdef Greenwood, Norman N. ; Earnshaw, Alan (1997). Química de los elementos (2.ª ed.). Butterworth-Heinemann . ISBN 978-0-08-037941-8.
- ^ ab Wells AF (1984) Química inorgánica estructural , 5.ª edición, Oxford Science Publications ISBN 0-19-855370-6
- ^ "Refinamiento de la estructura del quisoberilo", EF Farrell, JH Fang, RE Newnham, The American Mineralogist , 1963, 48 , 804
- ^ "Refinamiento de la estructura cristalina de YAlO 3 , un prometedor material láser", R. Diehl, G. Brandt, Materials Research Bulletin (1975) Volumen: 10, Número: 3, Páginas: 85–90
- ^ Haliakova, A., Prnova , A., Klement , RD y Tuan , WH "Síntesis por pulverización de llama de vidrios de aluminato en el sistema Al2O3 - La2O3 " . webofknowledge.com. Septiembre de 2012. Páginas: 5543–5549. Consultado el 9 de octubre de 2012.
- ^ Rosenflanz , A.; Tangeman, J.; Anderson, T. (2012). "Sobre el procesamiento y las propiedades de las vitrocerámicas derivadas de la fase líquida en el sistema Al2O3 – La2O3 – ZrO2 " . Advances In Applied Ceramics: Structural, Functional & Bioceramics . 111 ( 5/6): 323–332 .
- ^ Rienäcker, Roland; Graefe, Jürgen (1985). "Transformaciones catalíticas de hidrocarburos sesquiterpénicos en óxido de aluminio/metal alcalino". Angewandte Chemie International Edition en inglés . 24 (4): 320–321. doi :10.1002/anie.198503201. ISSN 0570-0833.
- ^ Allen W. Apblett, "Aluminio: química inorgánica", (1994), Enciclopedia de química inorgánica , ed. R. Bruce King, John Wiley & Sons, ISBN 0-471-93620-0
- ^ López Delgado, A. y Tayibi, H. "¿Pueden los residuos peligrosos convertirse en materia prima? El caso de estudio de un residuo de aluminio: una revisión". webofknowledge.com. Mayo de 2012. Páginas: 474–484. Consultado el 9 de octubre de 2012.