En 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 de aluminio central. [1]
Aluminar oxianiones
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 puede precipitarse y luego calcinarse 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 aproximadamente tetraédrico AlO5−
4encontrado 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 formado por tetraedros {AlO 4 } que comparten esquinas . [4] - Un anión de anillo, el cíclico Al
6O18-
18anión, que se encuentra en el aluminato tricálcico , Ca 3 Al 2 O 6 , que se puede considerar que consta de 6 tetraedros {AlO 4 } que comparten esquinas . [5] - Varios aniones de cadena infinita en los compuestos Na 7 Al 3 O 8 que contienen 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
Hay muchos óxidos mixtos que contienen aluminio donde no hay iones de aluminato discretos o poliméricos. Las espinelas con fórmula genérica A2+
B3+
2O2−
4que contienen aluminio como Al 3+ , como el mineral espinela en sí, MgAl 2 O 4 son óxidos mixtos con átomos de O cúbicos compactos y aluminio Al 3+ en posiciones octaédricas. [7]
BeAl 2 O 4 , crisoberilo , isomorfo con olivino , tiene átomos de oxígeno hexagonales compactos 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 tales como YAlO 3 , orto-aluminato de itrio son óxidos mixtos y tienen la estructura de perovskita . [9] Algunos óxidos como Y 3 Al 5 O 12 , generalmente llamados YAG , tienen la estructura granate . [7]
Hidroxoaluminatos
El Al (OH)-
4El anión es conocido en soluciones de alto pH de Al (OH) 3 . [6]
Aluminar vasos
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 variedad de propiedades interesantes y útiles, como alto índice de refracción, buena transparencia infrarroja y alto punto de fusión, así como la capacidad de albergar iones láser activos y fluorescentes . La levitación aerodinámica es un método clave que se utiliza para estudiar y producir muchos vidrios de aluminato. La levitación permite mantener una alta pureza en la masa fundida a temperaturas superiores a 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 de tierras alcalinas (CaO, SrO, BaO), óxido de plomo y dióxido de silicio.
Además, se ha descubierto que el sistema Al 2 O 3 (aluminato) forma cerámica de vidrio similar 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 aluminatos
El aluminato de sodio , NaAlO 2 , se utiliza industrialmente en el teñido para formar un mordiente y las formas hidratadas se utilizan en la purificación de agua, 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]
Li 5 AlO 4 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-
4encontrado en, por ejemplo, tetracloroaluminato de litio . [6] - Ion tetrahidroaluminato AlH-
4que se encuentra, por ejemplo, en hidruro de litio y aluminio . [6] - Ion hexafluoroaluminato AlF3-
6que se encuentra, por ejemplo, en el hexafluoroaluminato de sodio . [6]
Aluminatos elaborados con nuevas materias primas
Numerosos estudios de investigación recientes se han centrado en una solución eficaz para el tratamiento de residuos. Esto ha llevado a que algunos residuos se conviertan en nuevas materias primas para muchas industrias. Tal logro asegura una reducción en el uso de energía y recursos naturales, disminuyendo el impacto ambiental negativo y creando nuevos campos de trabajo.
Un buen ejemplo proviene de la industria de los metales, particularmente la industria del aluminio. El reciclaje de aluminio es una actividad beneficiosa para el medio ambiente, ya que recupera recursos tanto de los residuos de fabricación como de los consumidores. La escoria y la chatarra, que antes se consideraban residuos, ahora son la materia prima de algunas nuevas industrias altamente rentables. Existe un valor añadido en los materiales elaborados con un residuo de aluminio que actualmente se considera un residuo peligroso. La investigación actual está investigando el uso de estos residuos para fabricar vidrio, vitrocerámica, boehmita y aluminato de calcio. [14]
Notas
- ^ Nomenclatura de las recomendaciones de la IUPAC de química inorgánica 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 álcalis Na 7 Al 3 O 8 y Na 5 AlO 4 ". Revista de la Sociedad Química, Comunicaciones químicas (8): 379. doi : 10.1039 / c39810000379 . ISSN 0022-4936 .
- ^ Barker, Marten G .; Gadd, Paul G .; Begley, Michael J. (1984). "Identificación y caracterización de tres compuestos novedosos en el sistema sodio-aluminio-oxígeno". Revista de la Sociedad Química, Dalton Transactions (6): 1139. doi : 10.1039 / dt9840001139 . ISSN 0300-9246 .
- ^ Mac.; Kampf, AR; Connolly, HC; Beckett, JR; Rossman, GR; Smith, SAS; Schrader, DL (2011). "Krotita, CaAl 2 O 4 , 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, Ca 3 Al 2 O 6 " (PDF) . Acta Crystallographica Sección B . 31 (3): 689–697. doi : 10.1107 / S0567740875003639 . ISSN 0567-7408 .
- ^ a b c d e f Greenwood, Norman N .; Earnshaw, Alan (1997). Química de los Elementos (2ª ed.). Butterworth-Heinemann . ISBN 978-0-08-037941-8.
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