Nátrium-aluminát

Nátrium-aluminát
IUPAC-név	nátrium-aluminát
Más nevek	nátrium-alumínium-oxid, nátrium-metaaluminát, aluminát ((AlO2)^−) nátriumsó
Kémiai azonosítók
CAS-szám	1302-42-7
PubChem	14766
EINECS-szám	215-100-1
SMILES O=[Al-]=O.[Na+]
InChI InChI=1S/Al.Na.2O/q-1;+1;;
Kémiai és fizikai tulajdonságok
Kémiai képlet	NaAlO2
Moláris tömeg	81,97 g/mol
Megjelenés	fehér por (olykor halványsárgás) higroszkópos
Szag	szagtalan
Sűrűség	1,5 g/cm³
Olvadáspont	1650 °C
Oldhatóság (vízben)	oldható
Oldhatóság	oldható alkoholokban
Törésmutató (nD)	1,566
Kristályszerkezet
Kristályszerkezet	rombos
Termokémia
Std. képződési entalpia ΔfH^o298	−1133,2 kJ/mol
Standard moláris entrópia S^o298	70,4 J/mol K
Hőkapacitás, C	73,6 J/mol K
Veszélyek
Lobbanáspont	nem éghető
Ha másként nem jelöljük, az adatok az anyag standardállapotára (100 kPa) és 25 °C-os hőmérsékletre vonatkoznak.

A nátrium-aluminát kereskedelmi szempontból fontos szervetlen vegyület. Alumínium-hidroxid-forrásként sok ipar hasznosítja. A tiszta nátrium-aluminát kristályos, fehér, szilárd anyag, jelölésére többfajta képletet is használnak: NaAlO₂, NaAl(OH)₄ (hidratált),^[1] Na₂O·Al₂O₃ vagy Na₂Al₂O₄. A kereskedelemben oldatként vagy szilárd formában kapható.

Van néhány hasonló vegyület, amelyeket néha szintén nátrium-aluminátnak hívnak, viszont képletük más. Ilyen a nátrium-oxid és alumínium-oxid reakciójával kapott Na₅AlO₄, mely AlO₄⁵⁻ anionokat tartalmaz; az Na₇Al₃O₈ és az Na₁₇Al₅O₁₆, melyekben komplex polimer anion található és az NaAl₁₁O₁₇, melyet korábban β-Al₂O₃-nak – az alumínium-oxid egyik módosulatának – véltek.^[2][3]

Szerkezete

A vízmentes NaAlO₂ háromdimenziós térrácsának vázát csúcsukon összekapcsolódó AlO₄ tetraéderek alkotják. Az NaAlO₂·5/4 H₂O hidratált formában gyűrűvé kapcsolódó AlO₄ tetraéder rétegek találhatók, melyeket nátriumionok és vízmolekulák tartanak össze, utóbbiak hidrogénkötéssel kapcsolódnak az AlO₄ oxigénatomjaihoz.^[4]

Gyártása

Leggyakrabban úgy gyártanak nátrium-aluminátot, hogy alumínium-hidroxidot adnak nátrium-hidroxid oldatához. Az alumínium-hidroxid (gibbsit) forrásponthoz közeli hőmérsékletű, 20-25%-os nátrium-hidroxid oldatban oldódik fel. Töményebb NaOH oldat használata egy félszilárd anyagot eredményez. A folyamatot gőzzel hevített nikkelből vagy acélból készült reaktorban kell végezni, az alumínium-hidroxidot körülbelül 50%-os NaOH oldattal kell forralni, amíg pépes nem lesz. A keveréket ezután ki kell önteni egy tartályba, majd hagyni kell kihűlni, így kb. 70% nátrium-aluminátot tartalmazó szilárd massza keletkezik. A felaprított anyagot dehidratálni kell: forgó kemencében közvetlenül vagy közvetve égő hidrogéngázzal melegítik. A keletkező anyag 90% nátrium-aluminátot, 1% vizet, valamint 1% szabad nátrium-hidroxidot tartalmaz.

Alumínium reakciója lúgokkal

Nátrium-hidroxid és elemi állapotú alumínium reakciójával is állítható elő nátrium-aluminát, mivel az alumínium amfoter jellegű. A reakció nagyon erős hőfejlődéssel jár (exoterm). A folyamatban heves hidrogénfejlődés tapasztalható. A reakciót olykor az alábbi formában írják fel:

${\displaystyle \mathrm {2\ Al+2\ NaOH+2\ H_{2}O\rightarrow 2\ NaAlO_{2}+3\ H_{2}} }$,

azonban a reakció során az oldatban valószínűleg [Al(OH)₄]⁻ vagy [Al(H₂O)₂(OH)₄]⁻ ion keletkezik.^[5]

Vannak javaslatok rá, hogy ezt a reakciót hidrogénnel működő autók lehetséges üzemanyagforrásaként használják.^[forrás?]

Felhasználásai

A vízlágyítószerek egyik segédanyaga, koagulánsként a flokkuláció javítására szolgál, valamint az oldott szilikátokat és foszfátokat is kivonja a vízből.

Az építőiparban a beton megkötésének gyorsítására használják, elsősorban amikor fagypont alatti hőmérsékletben dolgoznak.

Felhasználják még tűzálló téglák és timföld gyártásakor, a papíriparban stb. is.

Zeolitgyártásnál a nátrium-aluminát oldatai köztitermékek.^[6]

Fordítás

Ez a szócikk részben vagy egészben a Sodium aluminate című angol Wikipédia-szócikk ezen változatának fordításán alapul. Az eredeti cikk szerkesztőit annak laptörténete sorolja fel. Ez a jelzés csupán a megfogalmazás eredetét és a szerzői jogokat jelzi, nem szolgál a cikkben szereplő információk forrásmegjelöléseként.

Források

1. Aluminium. chemguide.co.uk
2. "Identification and characterisation of three novel compounds in the sodium–aluminium–oxygen system", Marten G. Barker, Paul G. Gadd and Michael J. Begley, J. Chem. Soc., Dalton Trans., 1984, 1139–1146, doi:10.1039/DT9840001139
3. Egon Wiberg, Arnold Frederick Holleman (2001) Inorganic Chemistry, Elsevier ISBN 0-12-352651-5
4. "The Crystal Structure of Hydrated Sodium Aluminate, NaAlO₂·5/4H₂O, and Its Dehydration Product", James A. Kaduk, Shiyou Pei, Journal of Solid State Chemistry, 115, 1, 1995, 126–139, doi:10.1006/jssc.1995.1111
5. Greenwood, N.N.. Az elemek kémiája, 1., Budapest: Nemzeti Tankönyvkiadó, 301. o. (1999). ISBN 963-18-9144-5 
6. Alan Dyer, (1994), Encyclopedia of Inorganic Chemistry, R. Bruce King (ed.), John Wiley & Sons, ISBN 0-471-93620-0