Natri aluminat

Natri aluminat
Tên khác	Natri aluminium oxide; Natri metaaluminate; Aluminate, (AlO21−), sodium
Nhận dạng
Số CAS	1302-42-7
PubChem	14766
Số EINECS	215-100-1
Ảnh Jmol-3D	ảnh
SMILES	đầy đủ =O=[Al-]=O.[Na+] ;
InChI	đầy đủ InChI=1S/Al.Na.2O/q-1;+1;;;
Thuộc tính
Công thức phân tử	NaAlO2
Khối lượng mol	81,9688 g/mol (khan); 104,4879 g/mol (5⁄4 nước)
Bề ngoài	màu trắng (đôi khi ánh vàng nhạt), ưa ẩm
Mùi	không mùi
Khối lượng riêng	1,5 g/cm³
Điểm nóng chảy	1.650 °C (1.920 K; 3.000 °F)
Điểm sôi
Độ hòa tan trong nước	tan được
Độ hòa tan	tan trong rượu
Chiết suất (nD)	1,566
Cấu trúc
Cấu trúc tinh thể	Trực thoi
Nhiệt hóa học
Enthalpy; hình thành ΔfHo298	-1.133,2 kJ/mol
Entropy mol tiêu chuẩn So298	70,4 J/mol K
Nhiệt dung	73,6 J/mol K
Các nguy hiểm
	Trừ khi có ghi chú khác, dữ liệu được cung cấp cho các vật liệu trong trạng thái tiêu chuẩn của chúng (ở 25 °C [77 °F], 100 kPa). Tham khảo hộp thông tin

Natri aluminat là một hóa chất vô cơ thương mại quan trọng. Nó có tác dụng như là một nguồn có hiệu quả của nhôm hydroxide cho nhiều ứng dụng công nghiệp và kĩ thuật. Natri aluminat nguyên chất (khan) là chất rắn kết tinh màu trắng với các công thức được đưa ra là NaAlO₂, Na₂O·Al₂O₃, Na₂Al₂O₄ hay là NaAl(OH)₄. Natri aluminat thương mại có thể tìm thấy ở dạng dung dịch hay dạng rắn. Các hợp chất liên quan khác, đôi khi cũng được gọi là natri aluminat, được điều chế bằng phản ứng của Na₂O và Al₂O₃ là Na₅AlO₄ có chứa các anion AlO₄⁵⁻ riêng biệt, Na₇Al₃O₈ và Na₁₇Al₅O₁₆ có chứa các anion trùng hợp phức tạp, và NaAl₁₁O₁₇, một thời đã từng được tin tưởng sai lầm là β-alumina, một pha của nhôm oxit.^[1]^[2]

Cấu trúc

Natri aluminat khan, NaAlO₂, chứa một khung ba chiều bao gồm các tứ diện AlO₄ được liên kết ở các góc. Dạng ngậm nước NaAlO₂·5⁄4H₂O có các lớp bao gồm các tứ diện AlO₄ kết nối thành các vòng, và các lớp được giữ với nhau bằng các ion natri và các phân tử nước mà hydro gắn với các nguyên tử oxy trong các tứ diện AlO₄.^[3]

Sản xuất

Natri aluminat được sản xuất bằng hòa tan nhôm hydroxide trong dung dịch xút ăn da (NaOH). Nhôm hydroxide (gibbsit) có thể hòa tan trong dung dịch 20–25% NaOH ở nhiệt độ gần điểm sôi. Sự sử dụng các dung dịch NaOH đậm đặc hơn tạo thành một sản phẩm nửa rắn. Quá trình này phải được thực hiện trong các bình niken hay thép được đốt nóng bằng hơi nước, và nhôm hydroxide phải được đun sôi với dung dịch xấp xỉ 50% NaOH cho đến khi tạo thành dạng bột nhão. Hỗn hợp cuối cùng phải được rót vào thùng và làm lạnh; sau đó một khối rắn chứa khoảng 70% NaAlO₂ được hình thành. Sau khi bị nghiền vụn, sản phẩm được khử nước trong lò quay. Sản phẩm cuối cùng chứa 90% NaAlO₂, 1% nước cùng với 1% NaOH tự do.

Phản ứng giữa nhôm kim loại và kiềm

Natri aluminat cũng được hình thành bằng phản ứng của natri hydroxide với nhôm nguyên chất. Phản ứng toả nhiệt cao khi được thiết lập và kèm theo sự giải phóng nhanh khí Hydro. Phản ứng đôi khi được viết như sau:

2Al + 2NaOH + 2H₂O → 2NaAlO₂ + 3H₂↑

Tuy nhiên, chất được tạo ra trong dung dịch có thể chứa ion [Al(OH)₄]⁻ ion hay [AlO₂(H₂O)₂]⁻.^[4]

Phản ứng này cũng được đề xuất như là nguồn nhiên liệu đầy tiềm năng cho các loại xe dùng năng lượng Hydro.

Sử dụng

Trong việc xử lý nước nó được dùng như là chất thêm vào trong hệ thống làm mềm nước, như là chất đông tụ để cải thiện sự kết tụ, và để loại bỏ silica và các hợp chất phosphat hoà tan.

Trong công nghệ xây dựng, natri aluminat được dùng để tăng nhanh tốc độ hoá rắn của bê tông, chủ yếu khi làm việc trong điều kiện lạnh giá.

Natri aluminat còn được dùng trong công nghiệp giấy, sản xuất gạch chịu lửa, sản xuất alumina, v. v…

Dung dịch natri aluminat là trung gian trong sản xuất các zeolit.^[5]

Tham khảo

^ Marten G. Barker, Paul G. Gadd và Michael J. Begley. 1984. Identification and characterisation of three novel compounds in the sodium–aluminium–oxygen system, J. Chem. Soc., bản dịch của Dalton, 1984, 1139–1146, doi:10.1039/DT9840001139.
^ Egon Wiberg, Arnold Frederick Holleman (2001) Inorganic Chemistry, Elsevier. ISBN 0123526515.
^ James A. Kaduk, Shiyou Pei. 1995. The Crystal Structure of Hydrated Sodium Aluminate, NaAlO₂·5⁄4H₂O, and Its Dehydration Product, Journal of Solid State Chemistry, 115 (1): 126–139,doi:10.1006/jssc.1995.1111.
^ Greenwood, Norman N.; Earnshaw, A. (1997), Chemistry of the Elements (ấn bản thứ 2), Oxford: Butterworth-Heinemann, ISBN 0-7506-3365-4
^ Alan Dyer, (1994),Encyclopedia of Inorganic Chemistry, R. Bruce King (chủ biên), John Wiley & Sons, ISBN 0471936200.

Xem thêm

Nhôm hydroxide

[1] Marten G. Barker, Paul G. Gadd và Michael J. Begley. 1984. Identification and characterisation of three novel compounds in the sodium–aluminium–oxygen system, J. Chem. Soc., bản dịch của Dalton, 1984, 1139–1146, doi:10.1039/DT9840001139.

[Wiberg&Holleman-2] Egon Wiberg, Arnold Frederick Holleman (2001) Inorganic Chemistry, Elsevier. ISBN 0123526515.

[3] James A. Kaduk, Shiyou Pei. 1995. The Crystal Structure of Hydrated Sodium Aluminate, NaAlO₂·5⁄4H₂O, and Its Dehydration Product, Journal of Solid State Chemistry, 115 (1): 126–139,doi:10.1006/jssc.1995.1111.

[4] Greenwood, Norman N.; Earnshaw, A. (1997), Chemistry of the Elements (ấn bản thứ 2), Oxford: Butterworth-Heinemann, ISBN 0-7506-3365-4

[5] Alan Dyer, (1994),Encyclopedia of Inorganic Chemistry, R. Bruce King (chủ biên), John Wiley & Sons, ISBN 0471936200.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]