- Estrutura
- Fórmula e octaedro
- Polimorfos
- Propriedades
- Aparência física
- Massa molar
- Densidade
- Ponto de fusão
- Solubilidade em água
- Produto de solubilidade
- Anfoterismo
- Nomenclatura
- Formulários
- Matéria prima
- Suportes catalíticos
- Compostos de intercalação
- Retardante de fogo
- Medicinal
- Adsorvente
- Riscos
- Referências
O hidróxido de alumínio é um composto inorgânico com a fórmula química A a (OH) 3. Ao contrário de outros hidróxidos metálicos, é um hidróxido 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 o Mg (OH) 2 ou a brucita, com a qual compartilha certas características químicas e físicas, em sua forma pura parece um sólido amorfo 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 a gibbsita.
Cristal de gibbsita especial. Fonte: Rob Lavinsky, iRocks.com - CC-BY-SA-3.0
Além da gibbsita, existem também os minerais bayerita, nordstrandita e doleyita, constituindo os quatro polimorfos do hidróxido de alumínio. Estruturalmente são muito semelhantes entre si, diferindo apenas ligeiramente na forma 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 sejam 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 proporção Al 3+: OH - é 1: 3; isto é, existem três ânions OH - para cada cátion Al 3+, o que é o mesmo que dizer que um terço de seus íons correspondem ao alumínio. Assim, Al 3+ e OH - interagem eletrostaticamente até que suas atrações-repulsões definam um cristal hexagonal.
No entanto, Al 3+ não é necessariamente rodeado por três OH - mas por seis; portanto, falamos de um octaedro de coordenação, Al (OH) 6, no qual existem 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 Al 3+ (esferas marrom claro).
Cristal hexagonal de gibbsita, um mineral de hidróxido de alumínio. Fonte: Benjah-bmm27.
Se essa estrutura for observada com atenção, que corresponde à do mineral gibbsita, pode-se perceber que as esferas brancas constituem as "faces" ou superfícies das camadas iônicas; esses 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, os cristais de Al (OH) 3 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), bayerita (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 onde o Al (OH) 3 precipita tem um pH inferior a 5,8, forma-se gibbsita; 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 vir em diferentes formatos: granular ou em pó e amorfo na aparência.
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, Al 2 O 3.
Solubilidade em água
1 · 10 -4 g / 100 mL. No entanto, sua solubilidade aumenta com a adição de ácidos (H 3 O +) ou álcalis (OH -).
Produto de solubilidade
K sp = 3 10 −34
Este valor muito pequeno significa que apenas uma pequena porção se dissolve na água:
Al (OH) 3 (s) <=> Al 3+ (aq) + 3OH - (aq)
E de fato essa solubilidade insignificante o torna um bom neutralizador da acidez, já que não basifica muito o meio gástrico porque não libera quase íons OH -.
Anfoterismo
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 H 3 O + (se o meio for aquoso) para formar o complexo aquoso 3+; que, por sua vez, é hidrolisado para acidificar o meio, portanto, Al 3+ é um íon ácido:
Al (OH) 3 (s) + 3H 3 O + (aq) => 3+ (aq)
3+ (aq) + H 2 O (l) <=> 2+ (aq) + H 3 O + (aq)
Quando isso acontece, diz-se que o Al (OH) 3 se comporta como uma base, pois reage com o H 3 O +. Por outro lado, pode reagir com OH -, comportando-se como um ácido:
Al (OH) 3 (s) + OH - (aq) => Al (OH) 4 - (aq)
Nesta reação, o precipitado branco de Al (OH) 3 se dissolve antes do excesso de íons OH -; Isso não é o mesmo com outros hidróxidos, como magnésio, Mg (OH) 2.
O Al (OH) 4 -, íon aluminato, pode ser expresso mais apropriadamente como: -, destacando o número de coordenação 6 para o cátion Al 3+ (o octaedro).
Este íon pode continuar a reagir com mais OH - até completar o octaedro de coordenação: 3-, denominado íon hexa-hidroxoaluminato.
Nomenclatura
A designação «hidróxido de alumínio», com a qual este composto tem sido mais frequentemente referido, corresponde à designada pela nomenclatura stock. 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 ao Al (OH) 3 são: tri- hidróxido 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 da química a nomenclatura do Al (OH) 3 não represente nenhum desafio ou confusão, fora dele tende a se misturar com ambigüidades.
Por exemplo, o mineral gibbsita é um dos polimorfos naturais de Al (OH) 3, que também é conhecido como γ-Al (OH) 3 ou α-Al (OH) 3. Entretanto, 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 frequentemente 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: AlCl 3, Al (NO 3) 3, AlF 3 ou NaAl (OH) 4.
Suportes catalíticos
Nanopartículas de Al (OH) 3 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 consiste em 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 cristais de Al (OH) 3 com essas modificações estruturais são sintetizados, 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
Al (OH) 3 é um bom retardante de fogo que encontra aplicação como um 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
O Al (OH) 3 também é um neutralizador da acidez, reagindo com o HCl nas secreções gástricas; novamente, de forma semelhante ao Mg (OH) 2 no leite de magnésia.
Na verdade, os dois hidróxidos podem ser misturados em diferentes antiácidos, usados para aliviar os sintomas de 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 elas 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.
Efeitos colaterais indesejáveis, como prisão de ventre e inibição do fosfato no intestino, podem ocorrer quando tomados em antiácidos de drogaria. Além disso, e embora não haja estudos que o comprovem, tem sido associado a distúrbios neurológicos, como a doença de Alzheimer.
Referências
- Shiver & Atkins. (2008). Química Inorgânica. (Quarta edição). Mc Graw Hill.
- Wikipedia. (2019). Hidróxido de alumínio. Recuperado de: en.wikipedia.org
- Centro Nacional de Informações sobre Biotecnologia. (2019). Hidróxido de alumínio. Banco de dados PubChem. CID = 10176082. Recuperado de: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
- Danielle Reid. (2019). Hidróxido de alumínio: fórmula e efeitos colaterais. Estude. Recuperado de: study.com
- Robert Schoen e Charles E. Roberson. (1970). Estruturas de hidróxido de alumínio e implicações geoquímicas. The American Mineralogist, Vol 55.
- Vitaly P. Isupov & col. (2000). Síntese, estrutura, propriedades e aplicação de compostos de intercalação de hidróxido de alumínio. Química para o Desenvolvimento Sustentável 8.121-127.
- Drogas. (24 de março de 2019). Efeitos colaterais do hidróxido de alumínio. Recuperado de: drug.com