Natrijev aluminat

Natrijev aluminat
Imena
	IUPAC ime natrijev aluminijev dioksid
	Druga imena natrijev aluminijev dioksid,; natrijev metaaluminat
Identifikatorji
Številka CAS	1302-42-7;
3D model (JSmol)	Interaktivna slika;
ECHA InfoCard	100.013.728
EC število	215-100-1;
PubChem CID	14766;
CompTox Dashboard (EPA)	DTXSID90872314 DTXSID3051206, DTXSID90872314 ;
	InChI InChI=1S/Al.Na.2O/q-1;+1;; Key: IYJYQHRNMMNLRH-UHFFFAOYSA-N;
	SMILES O=[Al-]=O.[Na+];
Lastnosti
Kemijska formula	NaAlO2
Molska masa	81,97 g/mol
Videz	bel, včasih tudi rumenkast, higroskopen prah
Vonj	brez vonja
Gostota	1,5 g/cm3
Tališče	1.650 °C (3.000 °F; 1.920 K)
Topnost v vodi	topen
Topnost	topen v etanolu
Lomni količnik (nD)	1,566
Struktura
Kristalna struktura	ortorombska
Termokemija
Specifična toplota, C	73,6 J/mol K
Standardna molarna; entropija So298	70,4 J/mol K
Std tvorbena; entalpija (ΔfH⦵298)	-1133,2 kJ/mol
Nevarnosti
Glavne nevarnosti	jedko (C)
R-stavki (zastarelo)	R34
S-stavki (zastarelo)	S20, S26, S36/37/39, S45
Plamenišče	ni vnetljiv
	Če ni navedeno drugače, podatki veljajo za material v standardnem stanju pri 25 °C, 100 kPa).
	Sklici infopolja

Natrijev aluminat je pomembna anorganska spojina s poenostavljeno formulo NaAlO₂. Je vmesni produkt v proizvodnji glinice po Bayerjevem postopku in surovina za mnogo drugih kemičnih procesov. Čista brezvodna spojina (anhidrid) je bela kristalasta trdnina s formulami NaAlO₂, NaAl(OH)₄ (hidrat),^[1] Na₂O•Al₂O₃ ali Na₂Al₂O₄. Tržni natrijev aluminat se dobavlja trden ali v raztopini.

Natrijev aluminat se včasih imenujejo tudi spojine, pripravljene iz Na₂O in Al₂O₃. Mednje spadajo Na₅AlO₄, ki vsebuje diskretne anione AlO⁵⁻
₄, Na₇Al₃O₈ in Na₁₇Al₅O₁₆, ki vsebujeta kompleksne polimerne anione, in NaAl₁₁O₁₇, za katerega so bili dolgo časa prepričani, da je β-glinica oziroma β-aluminijev oksid.^[2]^[3]

Struktura

Brezvodni natrijev aluminat, NaAlO₂, tvori prostorsko mrežo z vogali povezanih tetraedrov AlO₄. Hidrirana oblika, NaAlO₂•5/4H₂O, je zgrajena iz slojev v obroče poveznih tetraedrov AlO₄. Sloje povezujejo natrijevi ioni in vodikove vezi med vodikovimi atomi v molekuli vode in kisikovimi atomi v tetraedrih AlO₄.^[4]

Pridobivanje

S taljenjem zmesi aluminijevega oksida in natrijevim oksidom, natrijevim hidroksidom ali natrijevim karbonatom:

{\mathsf {Na_{2}O+Al_{2}O_{3}\ {\xrightarrow {1200^{o}C}}\ 2NaAlO_{2}}}

{\mathsf {2NaOH+Al_{2}O_{3}\ {\xrightarrow {900^{o}C}}\ 2NaAlO_{2}+H_{2}O}}

{\mathsf {Na_{2}CO_{3}+Al_{2}O_{3}\ {\xrightarrow {1000^{o}C}}\ 2NaAlO_{2}+CO_{2}}}

Z raztapljanjem aluminija v raztopini natrijevega hidroksida:

{\mathsf {2NaOH+2H_{2}O+2Al\ {\xrightarrow {\ }}2NaAlO_{2}+3H_{2}}}

Ko reakcije steče, je zelo eksotermna. Spremlja jo burno razvjanje vodika, zato je bila potencialni vir vodika za vozila z vodikovimi motorji. Raztopina produktov bolj verjetno vsebuje ione [Al(OH)₄]⁻ ali morda [Al(H₂O)₂(OH)₄]⁻.^[5]

S kalciniranjem natrijevega tetrahidroksoaluminata:

{\mathsf {Na[Al(OH)_{4}]\ {\xrightarrow {800^{o}C}}\ NaAlO_{2}+2H_{2}O}}

Industrijsko se proizvaja z raztapljanjem aluminijevega hidroksida (gibsit) v 20-25 % raztopini natrijevem hidroksida pri temperaturi malo pod vreliščem

{\mathsf {Al(OH)_{3}+NaOH\ {\xrightarrow {\ }}NaAlO_{2}+2H_{2}O}}

Produkt vsebuje 90% NaAlO₂, 1% vode in 1% prostega NaOH.

Kemijske lastnosti

V reakciji z vodo s pretvori v aluminijev in natrijev hidroksid:

{\mathsf {NaAlO_{2}+2H_{2}O\ {\xrightarrow {\ }}\ NaOH+Al(OH)_{3}\downarrow }}

V alkalnem z vodo tvori natrijev tetrahidroksoaluminat:

{\mathsf {NaAlO_{2}+2H_{2}O\ {\xrightarrow {OH^{-}}}\ Na[Al(OH)_{4}]}}

S kislinami tvori pripadajoče natrijeve in aluminijeve soli in vodo:

{\mathsf {NaAlO_{2}+4HCl\ {\xrightarrow {\ }}\ NaCl+AlCl_{3}+2H_{2}O}}

Uporaba

Pri obdelavi vode se uporablja kot dodatek v sistemih za mehčanje vode, kot koagulant, ki zboljša flokulacijo koloidnih delcev, in za odstranjevanje raztopljenih silikatov in fosfatov.

V gradbeništvu se uporablja za pospeševanja strjevanja betona, predvsem pri zmrzovanju.

Uporablja se tudi v papirni industriji, za izdelavo ognjeodporne opeke, proizvodnjo glinice in drugo.

Raztopine natrijevega aluminata so vmesni produkti v proizvodnji zeolitov.^[6]

Sklici

↑ Aluminium. chemguide.co.uk.
↑ M.G. Barker, P.G. Gadd, M.J. Begley. Identification and characterisation of three novel compounds in the sodium–aluminium–oxygen system. J. Chem. Soc., Dalton Trans., 1984, 1139–1146, doi: 10.1039/DT9840001139.
↑ Holleman, A. F.; in sod. (2001). Inorganic Chemistry (1 izd.). San Diego [etc.] : Academic Press ; Berlin ; New York : De Gruyter, cop. COBISS 24318981. ISBN 0-12-352651-5.
↑ J.A. Kaduk, S. Pei. Crystal Structure of Hydrated Sodium Aluminate, NaAlO₂•5/4H₂O, and Its Dehydration Product. Journal of Solid State Chemistry 115, 1 (1995): 126–139.
↑ N.N. Greenwood, A. Earnshaw (1997). Chemistry of the Elements. 2. izdaja. Butterworth-Heinemann. ISBN 0080379419.
↑ A. Dyer (1994). Encyclopedia of Inorganic Chemistry. John Wiley & Sons. ISBN 0-471-93620-0.

[1] Aluminium. chemguide.co.uk.

[2] M.G. Barker, P.G. Gadd, M.J. Begley. Identification and characterisation of three novel compounds in the sodium–aluminium–oxygen system. J. Chem. Soc., Dalton Trans., 1984, 1139–1146, doi: 10.1039/DT9840001139.

[3] Holleman, A. F.; in sod. (2001). Inorganic Chemistry (1 izd.). San Diego [etc.] : Academic Press ; Berlin ; New York : De Gruyter, cop. COBISS 24318981. ISBN 0-12-352651-5.

[4] J.A. Kaduk, S. Pei. Crystal Structure of Hydrated Sodium Aluminate, NaAlO₂•5/4H₂O, and Its Dehydration Product. Journal of Solid State Chemistry 115, 1 (1995): 126–139.

[5] N.N. Greenwood, A. Earnshaw (1997). Chemistry of the Elements. 2. izdaja. Butterworth-Heinemann. ISBN 0080379419.

[6] A. Dyer (1994). Encyclopedia of Inorganic Chemistry. John Wiley & Sons. ISBN 0-471-93620-0.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]