Как сделать нитрат алюминия

Добавил пользователь Алексей Ф.
Обновлено: 04.10.2024

Если вы считаете, что такие химические соединения, как нитраты, не имеют никакого отношения к вашей жизни, то вы глубоко ошибаетесь. Они вплотную соприкасаются практически со всеми отраслями народного хозяйства, промышленности, и не знать о них просто невозможно. Нитрат алюминия по своему составу представляет собой неорганическое соединение белого или цвета. Также оно может быть бесцветным. По химическому составу нитрат алюминия является алюминиевой солью азотной кислоты, то есть это соединения алюминия, которые под действием тех или иных реагентов вступают в реакцию с кислотами. Алюминий имеет основные и безводные нитраты, хотя область применения и тех, и других практически одинакова.

Безводный нитрат алюминия гигроскопичен, он обладает уникальной способностью поглощать водяные пары из воздуха. Причем само вещество кристаллической формы и дымится на воздухе. Кроме того, нитрат алюминия очень хорошо растворяется в воде и в полярных растворителях органического характера. Еще одно отличительное свойство этого вещества – оно является очень сильным окислителем. Его безводная форма вступает в реакции с самыми разными органическими растворителями. Водный раствор нитрата алюминия получается благодаря растворению алюминия в азотной кислоте лабораторными методами.

Основная область применения нитрата алюминия в современном мире – это текстильная промышленность. Так как плотность аллюминия относительно невелика, то составом на основе этого вещества обрабатывается поверхность тканей. Это делается перед окрашиванием. В данном случае нитрат алюминия является лучшим средством для протравы любого текстильного материала. Именно поэтому данное вещество так хорошо нам всем знакомо.

Кроме того, нитрат алюминия широко применяется и в нефтеперерабатывающей отрасли, в частности, для получения основных видов топлива и смазок. Так, вещество служит катализатором для процесса очистки нефти от нежелательных примесей. Еще одно уникальное свойство нитрата алюминия – способность защищать различные поверхности от коррозии. Ведь агрессивно настроенная окружающая среда не даст спокойно существовать тому или иному изделию из металла. Многие составы на основе этого вещества очень популярны в своей области.

Нитрат алюминия также встречается и в ряде других отраслей. Его используют для изготовления формовочных смесей, изоляционной бумаги, при создании нагревательных элементов, для формирования специальных нитей накаливания. Особое место нитрат алюминия занимает в ядерной физике. Но это уже совсем другая тема, ведь там нам придется более детально рассматривать химическую формулу данного элемента и изменения, которые будут протекать в нем под действием тех или иных реагентов.

Стоит отметить и еще одно интересное свойство алюминия. Дело в том, что во все составы, которые содержат его элементы, обязательно добавляется любая однопроцентная кислота. Обусловлено это тем, что неправильное хранение смеси может привести к началу процесса самовозгорания, а это чревато серьезными последствиями. В слабокислом растворе такая реакция происходить не может, а вот щелочи мгновенно активизируют это действие.

Не стоит забывать и о технике безопасности при работе с алюминием – наличие респиратора, перчаток и защитной одежды обязательно. Причем в помещениях, рассчитанных на хранение составов с применением оного, должны быть соблюдены все противопожарные меры. Также не стоит забывать о правильно сконструированной воздушной вентиляции и вытяжке. Только соблюдение всех этих правил и норм позволит безопасно получать разнообразную продукцию, которая активно используется нами в быту.

В нитрат алюминия Это алюминиевая соль азотной кислоты. Нонагидрат нитрата алюминия при комнатной температуре выглядит как бесцветное твердое вещество с запахом азотной кислоты.Они не горючие, но могу

Содержание:

Они не горючие, но могут ускорять горение горючих материалов. Если задействовано большое количество нитрата алюминия или если горючий материал тонко измельчен, может произойти взрыв.

Продолжительное воздействие огня или тепла может привести к взрыву. При контакте с огнем выделяют оксиды азота. Его использование включает переработку нефти, а также крашение и дубление кожи.

Это белая водорастворимая соль, которая чаще всего встречается в кристаллической нонагидратной форме (нонагидрат нитрата алюминия).

Формулы

Нитрат алюминия: Al (NO₃)₃
Нонагидрат нитрата алюминия: Al (NO₃)₃ 9H₂ИЛИ
CAS: 13473-90-0 Нитрат алюминия (безводный)
CAS: 14797-65-0 Нитрат алюминия (нонагидрат)

Состав

В 2D

В 3D

Физические и химические свойства

Нитрат алюминия относится к реакционной группе неорганических нитратных и нитритных соединений.
Нитрат-ион представляет собой многоатомный ион с молекулярной формулой NO3 - и является сопряженным основанием азотной кислоты.
Почти все соли неорганических нитратов растворимы в воде при стандартной температуре и давлении.
Нитратные соединения имеют широкий спектр применения в зависимости от их активности в качестве окислителей, присутствия свободно доступного азота или их высокой растворимости.

Оповещения о реактивности

Нитрат алюминия - сильный окислитель.

Реакции с воздухом и водой

Нитрат алюминия расплывается (он имеет свойство поглощать влагу из воздуха с образованием водного раствора). Растворим в воде. Его водные растворы кислые.

Воспламеняемость

Нитраты и нитриты - взрывоопасные соединения. Некоторые из этих веществ могут взрывоопасно разлагаться при нагревании или попадании в огонь. Они могут взорваться от тепла или загрязнения. Емкости могут взорваться при нагревании.

Особые опасности от продуктов сгорания: при пожаре могут образоваться токсичные оксиды азота, связанные с нитратом алюминия.

Реактивность

Нитраты и нитриты могут действовать как чрезвычайно мощные окислители, а смеси с восстановителями или восстановленными материалами, такими как органические вещества, могут быть взрывоопасными. Они реагируют с кислотами с образованием токсичного диоксида азота.

В целом, нитратные и нитритные соли с окислительно-восстановительными катионами (переходные металлы и металлы групп 3a, 4a и 5a периодической таблицы, а также катион аммония [NH4] +) более реактивны с органическими материалами и агентами. редукторы в условиях окружающей среды.

Нитрат алюминия - окислитель. Смеси с алкиловыми эфирами могут взорваться. Смеси с фосфором, хлоридом олова (II) или другими восстановителями могут вступать в реакцию со взрывом.

Токсичность

Люди подвержены токсическому воздействию нитратов и нитритов, а дети особенно уязвимы к метгемоглобинемии.

Проглатывание больших доз нитрата алюминия вызывает раздражение желудка, тошноту, рвоту и диарею. Контакт с пылью раздражает глаза и кожу.

Приложения

Нитраты и нитриты широко используются (и в очень больших количествах) в качестве удобрений в сельском хозяйстве из-за их готовности расщеплять и выделять азот для роста растений, а также из-за их растворимости, которая позволяет нитрат-ионам быть всасывается корнями растения.

Нитратные соединения также широко используются в качестве промышленного сырья, когда требуется окислитель или источник нитрат-иона.

Нитрат алюминия используется в производстве лабораторных, косметических химикатов и средств личной гигиены. В промышленности он используется в качестве промежуточного вещества при производстве других веществ.

Он используется при дублении кожи, в антиперспирантах, ингибиторах коррозии, при добыче урана, нефтепереработке и в качестве нитрующего агента.

Нонагидрат нитрата алюминия и другие гидратированные нитраты алюминия находят множество применений. Эти соли используются для производства глинозема для изготовления изоляционной бумаги, в нагревательных элементах электронно-лучевых трубок и в слоистых материалах сердечников трансформаторов. Гидратированные соли также используются для извлечения актинидных элементов.

Клинические эффекты

Алюминий вездесущ, это самый распространенный металл в земной коре. Большая часть воздействия на человека происходит с пищей. Он присутствует в некоторых фармацевтических продуктах. В промышленности он широко используется.

Алюминий подавляет ремоделирование костей, вызывая остеомаляцию. Считается, что он подавляет эритропоэз, вызывая анемию.

Острое отравление бывает редко. Растворимые формы алюминия обладают большим потенциалом токсичности, чем нерастворимые формы, из-за их большей абсорбции.

Пациенты с почечной недостаточностью предрасположены к токсичности алюминия из-за алюминия в диализате или из других экзогенных источников, особенно фосфатсвязывающих и алюминийсодержащих антацидов.

Хроническое воздействие алюминиевой пыли может вызвать одышку, кашель, фиброз легких, пневмоторакс, пневмокониоз, энцефалопатию, слабость, нарушение координации движений и эпилептиформные припадки.

Соли алюминия могут вызывать раздражение глаз и слизистых оболочек, конъюнктивит, дерматоз и экзему.

Хотя алюминий и его соединения показали мало доказательств канцерогенности для человека, воздействие других веществ, участвующих в производстве алюминия, было связано с канцерогенностью.

Безопасность и риски

Формулировки опасности Согласованной на глобальном уровне системы классификации и маркировки химических веществ (СГС).

Согласованная на глобальном уровне система классификации и маркировки химических веществ (СГС) - это согласованная на международном уровне система, созданная Организацией Объединенных Наций и призванная заменить различные стандарты классификации и маркировки, используемые в разных странах, с использованием согласованных критериев во всем мире.

Классы опасности (и соответствующие им главы СГС), стандарты классификации и маркировки, а также рекомендации для нитрата алюминия и нонагидрата нитрата алюминия приведены ниже (European Chemicals Agency, 2017; United Nations, 2015; PubChem, 2017):

Классы опасности GHS

H272: Может усилить огонь; Окислитель [Предупреждение Окисляющие жидкости; Окисляющие твердые вещества - Категория 3] (PubChem, 2017).

H301: Токсично при проглатывании [Опасность острой токсичности, пероральный - Категория 3] (PubChem, 2017).

H315: вызывает раздражение кожи [Предупреждение Разъедание / раздражение кожи - Категория 2] (PubChem, 2017).

H318: вызывает серьезное повреждение глаз [Опасно, серьезное повреждение глаз / раздражение глаз - Категория 1] (PubChem, 2017).

H319: вызывает серьезное раздражение глаз [Предупреждение - серьезное повреждение глаз / раздражение глаз - Категория 2A] (PubChem, 2017).

Коды предупреждений

P210, P220, P221, P264, P270, P280, P301 + P310, P302 + P352, P305 + P351 + P338, P310, P321, P330, P332 + P313, P337 + P313, P362, P370 + P378, P405 и P501 (PubChem, 2017).

Соли металлов очень часто используются для изготовления различных элементов, которые играют важное значение в других отраслях промышленности. Поэтому их довольно часто синтезируют из разнообразных соединений, чтобы затем использовать в своих целях. Нитрат алюминия относится к наиболее востребованным веществам, так как обладает прекрасными свойствами и может быть применен в широких масштабах.

Благодаря высокой химической активности солеобразующих металлов, свойства будут весьма ярко проявляться, так что именно поэтому стараются выбирать активные соединения. С ними проще работать, но могут потребоваться специальные условия хранения, так как в некоторых случаях реакция происходит прямо на открытом воздухе, что недопустимо, так как не будет контроля.

Химическая формула и свойства соединения

Условными обозначениями формула нитрата алюминия выглядит следующим образом:Аl(NО₃)₃. Это соединение обладает следующими параметрами:

• пребывает в твердом агрегатном состоянии при нормальных условиях;
• молярная масса составляет 212,996 грамм на моль;
• плотность равняется 1,89 грамм на кубический сантиметр;
• плавится вещество всего при 66 градусах по Цельсию;
• массовая доля азота в нитрате алюминия составляет 19,7%;
• в химических реакциях проявляет высокую активность, которая увеличивается при нагревании до определенного уровня, так как дальше начинается разложение.

Нитрат алюминия 3 можно получить несколькими способами, которые дают одинаково хороший результат, а отличаются лишь необходимостью наличия разных компонентов:

1. Самым простым способом будет растворение или так называемое травление чистого металла в разведенной азотной кислоте: 8Аl+30НNО₃=8Аl(NО₃)₃+3N₂О+15Н₂О.

2. Также можно осуществлять воздействие азотной кислотой на основание алюминия: Аl(ОН)₃+3НNО₃=Аl(NО₃)₃+3Н₂О.

3. Можно проводить реакцию замещения, для чего используются менее активные металлы, которые вытесняются алюминием: Аl₂(SО₄)₃+3BА(NО₃)₂=2Аl(NО₃)₃+3BАSО₄.

4. Чтобы сразу получить безводный раствор, нужно провести реакцию кристаллогидрата, которая может иметь два вида взаимодействий:

5. В промышленности твердое вещество также получают двумя основными методами:

6. Можно применять в качестве исходного сырья бромид алюминия, тогда реакция будет протекать постепенно в две стадии:

Как видно, раствор нитрата алюминия и твердое вещество можно получить большим количеством способов, причем для этого даже не потребуются специальные условия.

Реакции, в которых может принимать участие вещество

Алюминий относится к категории амфотерных элементов, так что при определенных условиях он может проявлять разные свойства. Это широко используется в промышленности, чтобы можно было управлять химическими реакциями в зависимости от необходимости. Нитрат алюминия взаимодействует с большим количеством соединений различного рода, так что может использоваться в широком спектре работ:

• Цепочка алюминий→нитрат алюминия→гидроксид алюминия может быть пройдена ровно за два простых этапа в следующей последовательности:

• Нитрат алюминия→хлорид алюминия можно получить при помощи воздействия на вещество соляной кислотой: Аl(NО₃)₃+3НCl=АlCl₃+3НNО₃.
• Оксид алюминия→нитрат алюминия получают по простой схеме: Аl₂О₃+3N₂О₅=2Аl(NО₃)₃.
• Нитрат алюминия и гидроксид натрия во взаимодействии дают следующий результат Аl(NО₃)₃+3NАОН=Аl(ОН)₃↓+3NАNО₃.
• Нитрат цинка и алюминий при взаимодействии проведут реакцию вытеснения менее активного металла: 3Zn(NО₃)₂+2Аl=2Аl(NО₃)₃+3Zn.
• Нитрат калия с алюминием не реагирует, так как калий является более активным металлом, поэтому алюминий не может вытеснять его из соединений.
• А вот такому виду замещения, как алюминий→нитрат железа ничего не мешает: 3Fe(NО₃)₂+2Аl=2Аl(NО₃)₃+3Fe.
• Разложение нитрата алюминия происходит при нагревании среды до 150-200 градусов по Цельсию: 4Аl(NО₃)₃=2Аl₂О₃+12NО₂+3О₂.

Это только небольшой перечень реакций, в которые вступает вещество.

Использование алюминиевой соли азотной кислоты

Опасность вещества для человека находится на низком уровне или отсутствует вовсе. Твердые элементы можно брать в руки без защитных перчаток, а нюхать материал без какого-либо опасения получить ожог дыхательный путей. Случаи попадания алюминиевого нитрата в пищеварительную систему человека не фиксировались, так что сказать об опасности сложно.

При проведении испытаний на крысах после внутреннего употребления погибла половина испытуемой группы. Так что наверняка опасность присутствует, но в любом случае, ни одно химическое вещество нельзя употреблять в пищу, пока его свойства не будут исследованы и не доказана польза для организма.

Алюминий. Химия алюминия и его соединений

Бинарные соединения алюминия

Алюминий

Положение в периодической системе химических элементов

Алюминий расположен в главной подгруппе III группы (или в 13 группе в современной форме ПСХЭ) и в третьем периоде периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева.

Электронное строение алюминия и свойства

Электронная конфигурация алюминия в основном состоянии :

+13Al 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1 1s 2s 2p 3s 3p

Электронная конфигурация алюминия в возбужденном состоянии :

+13Al * 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 3p 2 1s 2s 2p 3s 3p

Алюминий проявляет парамагнитные свойства. Алюминий на воздухе быстро образует прочные оксидные плёнки, защищающие поверхность от дальнейшего взаимодействия, поэтому устойчив к коррозии.

Физические свойства

Алюминий – лёгкий металл серебристо-белого цвета, легко поддающийся формовке, литью, механической обработке. Обладает высокой тепло- и электропроводностью.

Температура плавления 660 о С, температура кипения 1450 о С, плотность алюминия 2,7 г/см 3 .

Алюминий — один из наиболее ценных цветных металлов для вторичной переработки. На протяжении последних лет, цена на лом алюминия в пунктах приема непреклонно растет. По ссылке можно узнать о том, как сдать лом алюминия.

Нахождение в природе

Алюминий — самый распространенный металл в природе, и 3-й по распространенности среди всех элементов (после кислорода и кремния). Содержание в земной коре — около 8%.

В природе алюминий встречается в виде соединений:

Корунд Al₂O₃. Красный корунд называют рубином, синий корунд называют сапфиром.

Способы получения

Алюминий образует прочную химическую связь с кислородом. Поэтому традиционные способы получения алюминия восстановлением из оксида протекают требуют больших затрат энергии. Для промышленного получения алюминия используют процесс Холла-Эру. Для понижения температуры плавления оксид алюминия растворяют в расплавленном криолите (при температуре 960-970 о С) Na₃AlF₆, а затем подвергают электролизу с углеродными электродами. При растворении в расплаве криолита оксид алюминия распадается на ионы:

На катоде происходит восстановление ионов алюминия:

Катод: Al 3+ +3e → Al 0

На аноде происходит окисление алюминат-ионов:

Суммарное уравнение электролиза расплава оксида алюминия:

Лабораторный способ получения алюминия заключается в восстановлении алюминия из безводного хлорида алюминия металлическим калием:

AlCl₃ + 3K → Al + 3KCl

Качественные реакции

Качественная реакция на ионы алюминия — взаимодействие избытка солей алюминия с щелочами . При этом образуется белый аморфный осадок гидроксида алюминия.

Например , хлорид алюминия взаимодействует с гидроксидом натрия:

AlCl₃ + 3NaOH → Al(OH)₃ + 3NaCl

При дальнейшем добавлении щелочи амфотерный гидроксид алюминия растворяется с образованием тетрагидроксоалюмината:

Обратите внимание , если мы поместим соль алюминия в избыток раствора щелочи, то белый осадок гидроксида алюминия не образуется, т.к. в избытке щелочи соединения алюминия сразу переходят в комплекс:

AlCl₃ + 4NaOH = Na[Al(OH)₄] + 3NaCl

Соли алюминия можно обнаружить с помощью водного раствора аммиака. При взаимодействии растворимых солей алюминия с водным раствором аммиака также в ыпадает полупрозрачный студенистый осадок гидроксида алюминия.

AlCl₃ + 3NH₃·H₂O = Al(OH)₃ ↓ + 3NH₄Cl

Al 3+ + 3NH₃·H₂O = Al(OH)₃ ↓ + 3NH₄ +

Видеоопыт взаимодействия раствора хлорида алюминия с раствором аммиака можно посмотреть здесь.

Химические свойства

1. Алюминий – сильный восстановитель . Поэтому он реагирует со многими неметаллами .

1.1. Алюминий реагируют с галогенами с образованием галогенидов:

1.2. Алюминий реагирует с серой с образованием сульфидов:

1.3. Алюминий реагируют с фосфором . При этом образуются бинарные соединения — фосфиды:

Al + P → AlP

1.4. С азотом алюминий реагирует при нагревании до 1000 о С с образованием нитрида:

2Al + N₂ → 2AlN

1.5. Алюминий реагирует с углеродом с образованием карбида алюминия:

1.6. Алюминий взаимодействует с кислородом с образованием оксида:

Видеоопыт взаимодействия алюминия с кислородом воздуха (горение алюминия на воздухе) можно посмотреть здесь.

2. Алюминий взаимодействует со сложными веществами:

Тем не менее, несложно понять, что алюминий все-таки с водой в обычных условиях (да и при нагревании) не взаимодействует. И мы уже упоминали, почему: из-за образования оксидной пленки . А вот если алюминий очистить от оксидной пленки (например, амальгамировать), то он будет взаимодействовать с водой очень активно с образованием гидроксида алюминия и водорода:

2Al 0 + 6 H₂ + O → 2 Al +3 ( OH)₃ + 3 H₂ 0

Амальгаму алюминия можно получить, выдержав кусочки алюминия в растворе хлорида ртути ( II ):

3HgCl₂ + 2Al → 2AlCl₃ + 3Hg

Видеоопыт взаимодействия амальгамы алюминия с водой можно посмотреть здесь.

2.2. Алюминий взаимодействуют с минеральными кислотами (с соляной, фосфорной и разбавленной серной кислотой). При этом образуются соль и водород.

Например , алюминий бурно реагирует с соляной кислотой :

2Al + 6HCl = 2AlCl₃ + 3H₂↑

2.3. При обычных условиях алюминий не реагирует с концентрированной серной кислотой из-за пассивации – образования плотной оксидной пленки. При нагревании реакция идет, образуются оксид серы (IV), сульфат алюминия и вода:

2.4. Алюминий не реагирует с концентрированной азотной кислотой также из-за пассивации.

С разбавленной азотной кислотой алюминий реагирует с образованием молекулярного азота:

При взаимодействии алюминия в виде порошка с очень разбавленной азотной кислотой может образоваться нитрат аммония:

2.5. Алюминий – амфотерный металл, поэтому он взаимодействует с щелочами . При взаимодействии алюминия с раствором щелочи образуется тетрагидроксоалюминат и водород:

2Al + 2NaOH + 6H₂O → 2Na[Al(OH)₄] + 3H₂ ↑

Видеоопыт взаимодействия алюминия со щелочью и водой можно посмотреть здесь.

Алюминий реагирует с расплавом щелочи с образованием алюмината и водорода:

2Al + 6NaOH → 2Na₃AlO₃ + 3H₂ ↑

Эту же реакцию можно записать в другом виде (в ЕГЭ рекомендую записывать реакцию именно в таком виде):

2Al + 6NaOH → 2NaAlO₂ + 3H₂↑ + 2Na₂O

2.6. Алюминий восстанавливает менее активные металлы из оксидов . Процесс восстановления металлов из оксидов называется алюмотермия .

Например , алюминий вытесняет медь из оксида меди (II). Реакция очень экзотермическая:

2Al + 3CuO → 3Cu + Al₂O₃

Еще пример : алюминий восстанавливает железо из железной окалины, оксида железа (II, III):

Восстановительные свойства алюминия также проявляются при взаимодействии его с сильными окислителями: пероксидом натрия, нитратами и нитритами в щелочной среде, перманганатами, соединениями хрома (VI):

Нитрат алюминия представляет собой белый, растворимые в воде соли из алюминия и азотной кислоты , наиболее часто существующего в качестве кристаллического гидрата , нитрата алюминия , нонагидрата, Al (NO ₃ ) ₃ · 9H ₂ O.

InChI = 1S / Al. 3NO3 / c; 3 * 2-1 (3) 4 / q + 3; 3 * -1 Y

Ключ: JLDSOYXADOWAKB-UHFFFAOYSA-N Y

Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).

Нитрат алюминия нельзя синтезировать реакцией алюминия с концентрированной азотной кислотой, так как алюминий образует пассивирующий слой.

Вместо этого нитрат алюминия можно получить реакцией азотной кислоты с хлоридом алюминия (III) . Нитрозилхлорид образуется как побочный продукт; он пузырится из раствора в виде газа. Более удобно, соль можно получить реакцией азотной кислоты с гидроксидом алюминия .

Нитрат алюминия также может быть получен реакцией метатезиса между сульфатом алюминия и нитратной солью с подходящим катионом, таким как барий, стронций, кальций, серебро или свинец. например, Al ₂ (SO ₄ ) ₃ + 3 Ba (NO ₃ ) ₂ → 2 Al (NO ₃ ) ₃ + 3 BaSO ₄ .

Нитрат алюминия - сильный окислитель. Он используется при дублении кожи, антиперспирантах , ингибиторах коррозии , добыче урана , нефтепереработке и в качестве нитрующего агента.

Нонагидрат и другие гидратированные нитраты алюминия имеют множество применений. Эти соли используются для производства глинозема для изготовления изоляционной бумаги , в нагревательных элементах с электронно-лучевой трубкой и в ламинатах сердечников трансформаторов . Гидратированные соли также используются для экстракции актинидных элементов. [3]

Он используется в лаборатории и классе, например, в реакции

Однако он встречается гораздо реже, чем хлорид алюминия и сульфат алюминия.

Читайте также: