Нитрат алюминия — это неорганическое вещество, соль алюминия и азотной кислоты. Широко применяется в промышленности, раствор нитрата необходим для прокрашивания тканей, востребован в качестве реагента на предприятиях, используется в металлургии, при изготовлении трансформаторов, на нефтеперерабатывающих заводах. Нитрат алюминия малоопасен для здоровья, но может вызвать взрыв и возгорание.
Содержание
Что такое нитрат алюминия, формула, виды
Нитрат алюминия представляет собой соединение амфотерного металла алюминия и остатка азотной кислоты. Формула – Al(NO3)3. Один атом алюминия удерживает три нитратные группировки за счёт валентности, равной трём.
В природе существует несколько видов нитратов алюминия, которые отличаются наличием гидроксильных группировок в составе:
- AlOH(NO3)2;
- Al(OH)2NO3.
За счёт свойства алюминия впитывать влагу образуются гидратированные соли, гидраты: нонагидрат – Al(NO3)3 ∙ 9H2O, а также вещества ряда Al(NO3)3 ∙ xH2O, где х → 4, 6, 8, 9.
Физические свойства, внешний вид
Нитрат алюминия – это белый либо бесцветный мелкокрупинчатый кристаллический порошок. Характеризуется высокой гигроскопичностью, легко поглощает влажность и комкается. За счёт этого свойства алюминия нитрата он дымится на открытом воздухе. Обладает хорошей растворимостью, смешивается с водой, в том числе холодной. Растворяется в полярных органических растворителях: спирте, ацетоне, феноле, эфирах. Раствор нитрата алюминия даёт кислую реакцию среды за счёт выделения большого количества ионов H+. В горячей воде нитрат алюминия разлагается.
Неустойчив к температурным воздействиям. Температура плавления составляет 66 °С, в условиях вакуума возгонка проходит при 55 °С. Напитавшийся влагой нитрат алюминия немного изменяется. Нонагидрат – расплывающиеся кристаллы, при нагревании до 73 °С отдаёт присоединённые молекулы воды.
Химические свойства
Нитрат алюминия проявляет двойственные химические свойства за счёт амфотерности металла – способности функционировать как кислота и основание. Его широкие реакционные возможности определяют повсеместное применение. Для нитрата алюминия характерен обмен с выпадением осадка или необратимым гидролизом. Действует как сильный окислитель.
Реакции с нитратом алюминия
Структурная формула и молекула нитрата алюминия
Нитрат алюминия реагирует с едкой щелочью, находящейся в недостатке. При этом в осадок отделяется белый гидроксид алюминия:
Al(NO3)3 + 3NaOH → 3NaNO3 + Al(OH)3↓
При воздействии избытка едкого натра продукты меняются, образуется комплексный тетрагидроксоалюминат:
Al(NO3)3 + 4NaOH → Na[Al(OH)4] + 3NaNO3
Нитрат алюминия реагирует с фосфатами, формируя аморфный триалюминийфосфат:
Al(NO3)3 + Na3PO4 → AlPO4↓ + 3NaNO3
Реакция с полным разложением итоговой смеси соединений возможна, поскольку нитрат алюминия реагирует с водным раствором карбоната:
2Al(NO3)3 + 3Na2CO3 + 3H2O → 2Al(OH)2 + 3CO2↑ + 6NaNO3
При прокаливании до 200 °С запускается реакция термолиза, идёт разложение на составляющие компоненты: бурый газ и кислород, оксид.
4Al(NO3)3 → 2Al2O3 + 12NO2↑ + 3O2↑
Нитрат алюминия реагирует с водой, формируется раствор нитрата, в котором ступенчато протекает реакция распада. Она обратима. При этом идёт по катиону, поскольку соль образована слабым основанием и сильной кислотой. В результате равновесие смещается влево, а значение pH – в кислотную сторону (менее 7).
Al(NO3)3 + H2O → AlOH(NO3)2 + H+ +NO3–
Нитрат алюминия реагирует с раствором аммиака. На холоду реакция даёт нерастворимую гидрооксиь алюминия и аммиачную селитру:
Al(NO3)3 + 3NH3 + 3H2O → Al(OH)3↓ + 3NH4NO3
При подогревании раствора нитрата наблюдается изменение состава выхода:
Al(NO3)3 + 3NH3 + 3H2O → AlO(OH)↓ + 3NH4NO3 + H2O
Производство и получение
Нитрат алюминия в лабораторных условиях получают путём растворения металлического алюминия в кислоте:
8Al + 30HNO3 → 8Al(NO3)3 + 3N2O↑ + 15H2O
Схожего результата можно добиться действием на раствор гидроксида алюминия:
Al(OH)3 + 3HNO3 → Al(NO3)3 +3H2O
Возможна добыча реактива при применении сульфата алюминия с нитратом бария:
Al(SO4)3 + 3Ba(NO3)2 → 2Al(NO3)3 + 3BaSO4↓
В промышленных масштабах нитрат алюминия получают окислением оксида алюминия при участии пентаоксида диазота:
Al2O3 + N2O5 → 2Al(NO3)3
Иногда для этого используют бромиды, однако технология усложняется прохождением синтеза в две стадии.
Применение
Применение алюминия нитрата распространилось на многие сферы, но из-за специфического физико-химического состава он наиболее востребован в химии, текстиле и кожевенном деле. Его часто используют для выпуска ламп накаливания, построения электротрансформаторов, в качестве антикоррозийного напыления.
Применение алюминия нитрата в текстильной и химической промышленности
Вещество в растворе применяется для усиления окраски тканей благодаря свойству алюминия нитрата проникать вглубь нитей. Он действует как протрава – агент, закрепляющий на волокнах частички пигмента. При этом нитрат алюминия бережен по отношению к качеству материала. Его добавляют для сохранения яркого и насыщенного цвета на долгое время.
Поскольку нитрат алюминия – сильный окислитель, взаимодействующий с органикой, что важно для дубления кожи. Он влияет на белковый комплекс на поверхности, делая кожу менее восприимчивой к воздействию отрицательных температур и растяжения. Чаще всего нитрат вносят на этапе замачивания.
Нитрат алюминия – ценный реактив, необходимый для органического и неорганического синтеза. На его основе получают различные газы и соли алюминия, работает как катализатор, ускоряющий процессы превращения веществ.
Применение алюминия нитрата в электротехнике и нефтепереработке
Нитрат алюминия нужен при производстве нитей накаливания – основного компонента ламп. Его также применяют для создания изоляционной бумаги, которая обеспечивает электроизоляцию. Нитрат алюминия — это основной компонент специальных губок для инновационной очистки сырой нефти, применяющихся на нефтяных заводах. Пористый по физическим свойствам материал быстро впитывает летучие алканы, образующиеся при переработке. Это значительно удешевляет процесс очистки.
Соединение можно встретить в тонком строении электротрансформаторов: в их нагревательных элементах, слоистых сердечниках. В дезодорантах добавка нитрата алюминия способствует закупориванию пор и уменьшению потливости, а также адсорбирует выделяющийся запах.
Опасность, токсичность, меры предосторожности
Нитрат алюминия относится к 4 классу опасности. При контакте с открытыми участками кожи и слизистой вызывает раздражение и покраснение, поэтому необходимо при работе с ним надевать защитные перчатки и очки, избегать вдыхания. Реактив пожаро- и взрывоопасен, его следует хранить вдали от источников тепла и прямого солнечного света.
Где купить и сколько стоит
Нитрат алюминия продаётся заводами-производителями в оптовых количествах: от 25 кг. Цена составляет 160-200 руб/кг. Его можно купить в специализированных интернет-магазинах, стоимость реагента от 1500 руб/кг.
Заключение
Нитрат алюминия – это очень гигроскопичная соль с высокой реакционной активностью. Она востребована для окрашивания тканей, выделки кожи, переработки нефтепродуктов, создания электротехнических устройств.
Читайте также:
Загрузка...
Оставить комментарий