Сульфид алюминия: свойства, реакции, применение

Сульфид алюминия – это неорганическое вещество, состоящее из амфотерного металла алюминия и остатка серы. Применяется в основном в химии, оно необходимо для получения металлического алюминия, применимо для создания деталей автомобилей, бытовой техники. Его вносят в состав литиевых батарей. Сульфид алюминия токсичен и отрицательно влияет на здоровье при непосредственном контакте слизистых оболочек с ним и открытых участков кожи, в связи с этим при работе с реагентом необходимо соблюдать меры безопасности.

Что такое сульфид алюминия, формула

Сульфид алюминия представляет собой соль, относящаяся к типу бескислородных солей, в которых неметалл находится в низшей валентности. Валентность – это способность атома удерживать около себя другие атомы. Формула сульфида алюминия – Al2S3. Она показывает, что на один алюминий приходится три атома серы.

В природе сульфид алюминия не встречается, это синтетическое соединение, которое синтезируется в лабораторных и промышленных условиях преимущественно для производства продукции путём его обработки.

Физические свойства, внешний вид

Физические свойства сульфида алюминия

Сульфид алюминия — это мелкодисперсный кристаллический порошок белого цвета, иногда с желтоватым, сероватым оттенком. При подогревании данная бескислородная соль окисляется на воздухе. Хорошо растворяется в воде с прохождением полного гидролиза, поэтому водного раствора сульфида алюминия не существует. Даёт кислую реакцию среды за счёт выделения сероводорода. Не растворяется в органических растворителях, в том числе спиртах: метаноле, этаноле, глицерине, не растворим в эфирах и ацетоне. Раствор сульфида алюминия представляет собой взвесь веществ, оставшихся после разложения водой. В растворе протекает реакция полного гидролиза – взаимодействие с водой с превращением компонентов.

Температура плавления составляет 1100°С, разлагается при температурном режиме, достигающем 800°С и активном воздействии кислорода. Возгонка (переход из твёрдого состояния сразу в пар) протекает при нагревании до 1500 °С. Молекулярная масса (отношение массы к его количеству) – 150,158 г/моль. Вещество довольно плотное: 2,02 г/см3.

По структуре кристаллов сульфид алюминия сильно варьирует. Выделяют несколько типов кристаллического строения, которое обозначается буквами греческого алфавита:

  • бета-форма отличается гексагональной симметрией: имеется 6 углов, образующих правильную призму;
  • альфа-форма гексагональна, однако сульфид алюминия здесь менее плотен;
  • гамма-форма характеризуется ромбоэдрической симметрией, при которой формируется структура, напоминающая параллелепипед, однако три угла из них не являются прямыми;
  • сигма-форма тетрагональна, для неё характерна наивысшая плотность, все углы правильные – 90 °.

Возможен синтез сульфида алюминия, в котором алюминия имеет валентность, равную единице. Формула – Al2S. Это редкое и неустойчивое соединение, способное поддерживать стабильность только в условиях высокой температуре и в газообразном состоянии.

Химические свойства

Химические свойства сульфида алюминия схожи со свойствами подобных соединений. Он взаимодействует со щелочью, кислотами, а также другими солями. Для него характерны реакции обмена. Раствор сульфида алюминия в реакционных смесях чаще всего не применяется, поскольку не содержит необходимого реактива (он сразу разлагается на составляющие компоненты). Сульфид алюминия реагирует с кислотами и щелочами, окисляется при воздействии кислорода.

Реакции с сульфидом алюминия

Формула сульфид алюмния

Молекула и структурная формула сульфида алюминия

Вода необратимо гидролизует сульфид до продуктов обмена. В результате раствор сульфида алюминия представлен смесью гидроксида в среде. Реакция даёт нерастворимый осадок гидроксида алюминия и сероводород, уходящий в виде газа:

Al2S3 + 6H2O → 2Al(OH)2↓ + 3H2S↑

Сульфид алюминия реагирует с разбавленной азотной кислотой с выделением оксида азота и сернокислого алюминия:

Al2S3 + 24HNO3 → Al2(SO4)3 + 24NO2 +12H2O

Сульфид алюминия реагирует с кислородом, окисляясь до двуокиси серы и аморфного оксида алюминия:

2Al2S3 + 9O2 → 2Al2O3 + 6SO

Сульфид алюминия реагирует с соляной кислотой, вступая в реакцию ионного обмена. При этом выделяется хлористый алюминий и побочный продукт в виде сероводорода:

Al2S3 + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2S↑

При воздействии на сульфид алюминия концентрированной щёлочи (например, едкого натра), запускается реакция, приводящая к формированию сложного комплексного тетрагидроксоалюмината натрия:

Al2S3 + 8NaOH → 2Na[Al(OH)4] +3Na2S

Сульфид алюминия реагирует с металлической алюминиевой стружкой в вакууме при подогревании:

Al2S3 + 4Al → 2Al2S

Реакция может запуститься в обратную сторону при охлаждении.

Производство и получение

Сульфид алюминия в условиях лаборатории можно получить прямым путём из соответствующих элементов:

2Al + 3S → Al2S3

Данный процесс сопровождается выделением большого количества тепла: реакция экзотермична. При этом важно обеспечить в помещении, в котором она проводится, достаточное охлаждение. При наличии источников тепла возможен взрыв и возгорание. Температура поднимется до точки свыше 1000 °С.

Синтез возможен из алюминия и дигидросульфида:

2Al + 3H2S → Al2S3 + 3H

В промышленности сульфид алюминия получают с помощью первого метода. Добыча вещества ведётся на специализированных заводах в огнеупорных реакторах под строгим пожарным контролем.

Применение

Основная область применения алюминия сульфида лежит в сфере химической промышленности. Он необходим для производства литиевых батарей, настройки суперконденсаторов, наносетчатых структур, необходимых в ультратонкой электронике, что связано со спецификой физико-химических свойств.

Применение алюминия сульфата в химии

В органической и неорганической химии сульфид алюминия — это реактив, незаменимый для протекания различных реакция. Он не имеет каталитической активности, но выступает источником серы и алюминия для сульфата алюминия, сероводорода, а также оксида и комплексных солей. Другая область – вспенивание и преобразование его в прочный материал, который может выдерживать значительные нагрузки. Это качественный сульфидирующий агент для нефтепереработки.

Применение алюминия сульфида в электротехнике

Сульфид алюминия применяется в качестве активного центра литий-ионных аккумуляторов. Их устанавливают в электромобили и практически всю современную бытовую технику и характеризуются низким самозарядом, высокой отдачей тока, их не нужно обслуживать. Без них не обходятся телефоны, ноутбуки, видеокамеры. Сульфид алюминия используется в таких батареях, поскольку проявляет структурную необратимость реагирования во время циклических процессов загрузки и разгрузки. Кроме того, он обладает высокой плотностью энергии.

Сетчатые образования из сульфида алюминия увеличивают площадь поверхности и улучшает электрическую проводимость. Это обуславливает высокую плотность и ёмкость ионисторов, которые необходимы для тяжёлого общественного и личного транспорта, питаемого от электричества. Сульфид алюминия выступает компонентом покрытия электронных коммунальных счётчиков, лазерных детекторов, фонарей.

Опасность и первая помощь

Сульфид алюминия относится к 1 классу опасности – взрывоопасное вещество, чрезвычайно токсичное для здоровья. Особую опасность представляет при вдыхании, он оставляет глубокие ожоги на слизистых оболочках дыхательных путей. Это может привести к перфорации и образованию свищей. При попадании в кровь сульфид алюминия накапливается, повреждает нервные окончания, приводит к тяжёлой асфиксии.

Первая помощь при отравлении сульфидом алюминия заключается в немедленном вызове скорой помощи и доставке пострадавшего в больницу. В медицинском учреждении производят срочную очистку кровеносной системы посредством введения лечебных препаратов. Успешность выздоровления зависит от того, насколько быстро будет оказана помощь после отравления.

Чтобы избежать интоксикации, необходимо работать с сульфидом алюминия в защитной одежде: перчатках, респираторе и очках.

Где купить и сколько стоит

Сульфид алюминия продаётся заводами-производителями оптом. Стоимость 1 кг составляет, как правило, порядка 150 руб/кг. Оптовая закупка от 25 кг. Небольшое количество реактива закупают в интернет-магазинах по цене 15600 руб/кг.

Заключение

Сульфид алюминия – это кристаллическая белая соль, раствора которого не существует. Он быстро разлагается в воде. Сфера применения алюминия сульфата лежит в области производства реагентов, нефтехимии, электроники. Вдыхание вещества опасно для жизни.

Читайте также:

Сайт предоставляет информацию в справочных целях, только для ознакомления. Поставить диагноз и назначить адекватное лечение может только врач! Медикаменты и народные средства должны назначаться специалистом, так как имеют противопоказания и побочные действия! Посещение и консультации квалифицированного специалиста строго обязательны!
1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (Пока оценок нет)
Загрузка...
Поделитесь
Читать еще

Азотная кислота: свойства, применение, реакции

Азотная кислота — это сильная неорганическая гидроксид-кислота, которая востребована во всех сферах промышленности. Её используют в качестве реактива для...

Тест на эрудицию, который даже умники не могут пройти

В наше время обладать гибким умом очень полезно, да и обширные знания всегда могут пригодиться. Мы предлагаем вам интересное...

Быстрый тест на эрудицию, который не просто осилить

Всегда считалось престижную слыть эрудитом и мыслителем. Но эти качества встречаются не так часто, как хотелось бы. Мы предлагаем...

25 самых прочных металлов в мире

Пригодность металлов к применению в той или иной сфере определяется длинным перечнем характеристик: где-то нужны более прочные, где-то –...

Проверьте уровень своей эрудиции непростым тестом

Предлагаем вам проверить свои силы в нашем интересном тесте. Для того, чтобы достойно пройти это испытание, вам будет необходимо...

10 ошибок при ремонте ванной комнаты

При ремонте ванной комнаты важно продумать все до мелочей, поскольку ошибки могут привести к неудобствам в будущем. В худшем...

Технологии монолитного строительства: съемный и несъемный тип опалубки

Домостроение с использованием бетонной массы, загружаемой в опалубку, уверенно вытесняет блочное, кирпичное и панельное строительство. Установка формы – это...
0 Комментария

Оставить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock
detector