อลูมิเนียมคาร์บอเนต: โครงสร้างคุณสมบัติการใช้งาน - เคมี - 2025

อลูมิเนียมคาร์บอเนตเป็นเกลือนินทรีย์มี เคมีสูตร₂ (CO ₃ ) 3 เป็นคาร์บอเนตโลหะที่ไม่มีอยู่จริงเนื่องจากมีความไม่เสถียรสูงภายใต้สภาวะปกติ

ในบรรดาสาเหตุของความไม่เสถียรเราสามารถพูดถึงปฏิกิริยาไฟฟ้าสถิตที่อ่อนแอระหว่างไอออน Al ³⁺และ CO ₃ ^2-ซึ่งในทางทฤษฎีควรมีความแข็งแกร่งมากเนื่องจากขนาดของประจุ

สูตรอลูมิเนียมคาร์บอเนต. ที่มา: Gabriel Bolívar

เกลือไม่มีข้อบกพร่องบนกระดาษเมื่อเขียนสมการเคมีของปฏิกิริยา แต่ในทางปฏิบัติมันได้ผลกับเขา

แม้จะมีการกล่าวไปแล้ว แต่อลูมิเนียมคาร์บอเนตสามารถเกิดขึ้นได้ใน บริษัท ของไอออนอื่น ๆ เช่นแร่ดอว์โซไนต์ ในทำนองเดียวกันมีอนุพันธ์ที่ทำปฏิกิริยากับแอมโมเนียในน้ำ ส่วนที่เหลือถือเป็นส่วนผสมระหว่าง Al (OH) ₃และ H ₂ CO ₃ ; ซึ่งเท่ากับสารละลายฟู่ที่มีตะกอนสีขาว

ส่วนผสมนี้ใช้เป็นยา อย่างไรก็ตามเกลือบริสุทธิ์ที่แยกได้และปรับเปลี่ยนได้ของ Al ₂ (CO ₃ ) ₃ไม่มีการใช้งานที่เป็นไปได้ อย่างน้อยก็ไม่อยู่ภายใต้แรงกดดันมหาศาลหรือสภาวะที่รุนแรง

โครงสร้างของอะลูมิเนียมคาร์บอเนต

ไม่ทราบโครงสร้างผลึกของเกลือนี้เนื่องจากไม่เสถียรมากจนไม่สามารถจำแนกได้ จากสูตร Al ₂ (CO ₃ ) ₃เป็นที่ทราบกันดีว่าอัตราส่วนของ Al ³⁺และ CO ₃ ^2-ไอออนคือ 2: 3 กล่าวอีกนัยหนึ่งสำหรับทุก ๆ สองไอออนบวก Al ²⁺จะต้องมี CO ₃ ^2-ไอออนสามอันที่ทำปฏิกิริยากับไฟฟ้าสถิตกับพวกมัน

ปัญหาคือไอออนทั้งสองมีขนาดไม่เท่ากัน Al ³⁺มีขนาดเล็กมากในขณะที่ CO ₃ ^2-มีขนาดใหญ่ ความแตกต่างนี้มีผลต่อความเสถียรของโครงตาข่ายคริสตัลแลตติซอยู่แล้วซึ่งไอออนจะทำปฏิกิริยา "อย่างเชื่องช้า" หากเกลือนี้สามารถแยกได้ในสถานะของแข็ง

นอกเหนือจากด้านนี้แล้ว Al ³⁺ยังเป็นไอออนบวกที่มีโพลาไรซ์สูงซึ่งเป็นคุณสมบัติที่ทำให้เมฆอิเล็กทรอนิกส์ของ CO ₃ ^2-เสียรูปทรง ราวกับว่าคุณต้องการบังคับให้มันเชื่อมประสานโควาเลนต์แม้ว่าไอออนจะไม่สามารถทำได้

ดังนั้นปฏิกิริยาไอออนิกระหว่าง Al ³⁺และ CO ₃ ^2-มีแนวโน้มที่จะเกิดความแปรปรวนร่วม อีกปัจจัยหนึ่งที่เพิ่มความไม่แน่นอนของอัล₂ (CO ₃ ) 3

อะลูมิเนียมแอมโมเนียมไฮดรอกไซด์คาร์บอเนต

ความสัมพันธ์ที่วุ่นวายระหว่าง Al ³⁺และ CO ₃ ^{2- ดู}อ่อนลงเมื่อมีไอออนอื่น ๆ อยู่ในคริสตัล เช่น NH ₄ ⁺และ OH ^-มาจากสารละลายแอมโมเนีย ควอเตตของไอออนอัล³⁺ , CO ₃ ^2- , NH ₄ ⁺และ OH ^-นี้จัดการเพื่อกำหนดผลึกที่เสถียรแม้จะสามารถใช้สัณฐานวิทยาที่แตกต่างกันได้

อีกตัวอย่างหนึ่งที่คล้ายกันนี้เป็นที่สังเกตใน dawsonite แร่และคริสตัลผลึกของ NaAlCO ₃ (OH) ₂ที่นา⁺แทนที่ NH ₄ + เกลือเหล่านี้พันธบัตรไอออนิกของพวกเขามีความแข็งแกร่งพอเพื่อให้น้ำไม่ส่งเสริมการเปิดตัวของโคโลราโด₂ ; หรืออย่างน้อยก็ไม่ทันทีทันใด

แม้ว่า NH ₄ Al (OH) ₂ CO ₃ (AACC สำหรับตัวย่อในภาษาอังกฤษ) หรือ NaAlCO ₃ (OH) ₂เป็นตัวแทนของอะลูมิเนียมคาร์บอเนต แต่ก็ถือได้ว่าเป็นอนุพันธ์พื้นฐานของมัน

คุณสมบัติ

มวลโมลาร์

233.98 ก. / โมล.

ความไม่แน่นอน

ในส่วนก่อนหน้านี้ได้อธิบายจากมุมมองของโมเลกุลว่าทำไม Al ₂ (CO ₃ ) ₃จึงไม่เสถียร แต่มันเกิดการเปลี่ยนแปลงอะไร? มีสองสถานการณ์ที่ต้องพิจารณา: สถานการณ์หนึ่งแห้งและอีกสถานการณ์ "เปียก"

แห้ง

ในสถานการณ์ที่แห้งประจุลบ CO ₃ ²จะเปลี่ยนเป็น CO ₂โดยการสลายตัวต่อไปนี้:

อัล₂ (CO ₃ ) ₃ => อัล₂โอ₃ + 3CO ₂

ซึ่งจะทำให้ความรู้สึกที่ว่านี้ถูกสังเคราะห์ภายใต้แรงกดดันอะลูมินาสูงของ CO ₂ ; นั่นคือปฏิกิริยาย้อนกลับ:

อัล₂โอ₃ + 3CO ₂ => อัล₂ (CO ₃ ) ₃

ดังนั้นเพื่อป้องกันไม่ให้ Al ₂ (CO ₃ ) ₃สลายตัวเกลือจะต้องได้รับแรงดันสูง (เช่นใช้ N ₂ ) ด้วยวิธีนี้การก่อตัวของ CO ₂จะไม่ได้รับการสนับสนุนทางอุณหพลศาสตร์

เปียก

ในขณะที่อยู่ในสภาพเปียก CO ₃ ^2-ผ่านการไฮโดรไลซิสซึ่งจะสร้าง OH ^- ; แต่เพียงพอที่จะตกตะกอนอะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ Al (OH) ₃ :

CO ₃ ^2- + H ₂ O <=> HCO ₃ ^- + OH ^-

อัล³⁺ + 3OH ^- <=> อัล (OH) ₃

และในทางกลับกัน Al ^{3+ ก็ถูก}ไฮโดรไลซ์ด้วยเช่นกัน:

อัล³⁺ + H ₂ O <=> Al (OH) ₂ ²⁺ + H ⁺

แม้ว่า Al ^{3+ จะ}มือไม่ถึงแรกจริงในรูปแบบอัล (H ₂ O) ₆ ^{3+ ที่ซับซ้อน}ซึ่งเป็นไฮโดรไลซ์เพื่อให้²⁺และ H ₃ O + จากนั้น H ₃ O (หรือ H ⁺ ) โปรตอน CO ₃ ^2-ถึง H ₂ CO ₃ซึ่งสลายตัวเป็น CO ₂และ H ₂ O:

CO ₃ ^2- + 2H ⁺ => H ₂ CO ₃

H ₂ CO ₃ <=> CO ₂ + H ₂ O

โปรดสังเกตว่าในที่สุด Al ³⁺จะทำหน้าที่เป็นกรด (ปล่อย H ⁺ ) และเบส (ปลดปล่อย OH ^-ด้วยความสมดุลของการละลายของ Al (OH) ₃ ) นั่นคือมันจัดแสดงแอมโฟเทอริก

กายภาพ

หากแยกได้เกลือนี้ก็น่าจะมีสีขาวเหมือนกับเกลืออลูมิเนียมอื่น ๆ นอกจากนี้เนื่องจากความแตกต่างระหว่างรัศมีไอออนิกของ Al ³⁺และ CO ₃ ^2-มันก็จะมีจุดหลอมเหลวหรือจุดเดือดต่ำมากเมื่อเทียบกับสารประกอบไอออนิกอื่น ๆ

และเกี่ยวกับความสามารถในการละลายของมันนั้นจะละลายได้ไม่ จำกัด ในน้ำ นอกจากนี้มันจะเป็นของแข็งที่ดูดความชื้นและอ่อนนุ่ม อย่างไรก็ตามสิ่งเหล่านี้เป็นเพียงการคาดเดา คุณสมบัติอื่น ๆ จะต้องประมาณกับรุ่นคอมพิวเตอร์ที่มีแรงกดดันสูง

การประยุกต์ใช้งาน

การใช้งานที่รู้จักกันดีของอะลูมิเนียมคาร์บอเนตคือทางการแพทย์ ใช้เป็นยาสมานแผลอ่อน ๆ และเป็นยารักษาแผลในกระเพาะอาหารและการอักเสบ นอกจากนี้ยังใช้เพื่อป้องกันการก่อตัวของนิ่วในปัสสาวะในมนุษย์

มันถูกใช้เพื่อควบคุมการเพิ่มขึ้นของปริมาณฟอสเฟตในร่างกายและยังรักษาอาการเสียดท้องกรดไม่ย่อยและแผลในกระเพาะอาหาร

อ้างอิง

1. XueHui L. , Zhe T. , YongMing C. , RuiYu Z. และ Chenguang L. (2012). การสังเคราะห์ด้วยความร้อนใต้พิภพของแอมโมเนียมอะลูมิเนียมคาร์บอเนตไฮดรอกไซด์ (AACH) Nanoplatelets และ Nanofibers pH-Controlled Morphologies Atlantis Press.
2. Robin Lafficher, Mathieu Digne, Fabien Salvatori, Malika Boualleg, Didier Colson, Francois Puel (2017) แอมโมเนียมอะลูมิเนียมคาร์บอเนตไฮดรอกไซด์ NH4Al (OH) 2CO3 เป็นทางเลือกสำหรับการเตรียมอลูมินา: เปรียบเทียบกับสารตั้งต้นของโบห์ไมท์แบบคลาสสิก เทคโนโลยีผง 320, 565-573, DOI: 10.1016 / j.powtec.2017.07.0080
3. ศูนย์ข้อมูลเทคโนโลยีชีวภาพแห่งชาติ (2019) อลูมิเนียมคาร์บอเนต. PubChem Database., CID = 10353966 สืบค้นจาก: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. วิกิพีเดีย (2019) อลูมิเนียมคาร์บอเนต. สืบค้นจาก: en.wikipedia.org
5. Aluminumsulfate (2019) อลูมิเนียมคาร์บอเนต. ดึงมาจาก: aluminiumsulfate.net