Нитрат алюминия


Нитрат алюминия
Нитрат алюминия
Нитрат алюминия
Aluminium nitrate.png
Нитрат алюминия в 3D, Al(NO3)3.png
Общие
Систематическое наименование Нитрат алюминия
Традиционные названия Нитрат алюминия, тринитрат алюминия, алюминия (III) нитрат
Химическая формула Al(NO3)3
Эмпирическая формула Al(NO3)3
Физические свойства
Состояние (ст. усл.) твёрдое
Молярная масса 212,996 г/моль
Плотность 1,89[1] г/см³
Термические свойства
Температура плавления 66 °C (с разл.)[1]; нонагидрат: 73,5[1] °C
Энтальпия образования (ст. усл.) − 927 кДж/моль; нонагидрат:
− 3757[2]; гексагидрат:
− 2871[3] кДж/моль
Химические свойства
Растворимость в воде при 25 °C: 63,7 г/100 мл
Растворимость в воде нонагидрат при 20 °C: 73,9[4]
Растворимость в в метаноле при 35 °C: 14,45[5]
Растворимость в в этаноле при 35 °C: 8,63[5] г/100 мл
Растворимость в в этиленгликоле при 35 °C: 18,32[5]
Структура
Кристаллическая структура моноклинная
Классификация
Рег. номер CAS 13473-90-0
7784-27-2 (нонагидрат)
SMILES [Al+3].O=[N+]([O-])[O-].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O
Регистрационный номер EC 236-751-8
RTECS BD1040000
BD1050000 (нонагидрат)
Безопасность
ЛД50 (крысы, перорально) 4280 мг/кг

Нитра́т алюми́ния, азотнокислый алюминий — Al(NO3)3, неорганическое соединение, алюминиевая соль азотной кислоты.

Помимо собственно безводного нитрата, у алюминия существуют и основные нитраты: AlOH(NO3)2 и Al(OH)2NO3, а также ряд гидратированных солей Al(NO3)3•xH2O (х = 4, 6, 8, 9), среди которых наиболее стабилен нонагидрат: Al(NO3)3•9H2O.

Содержание

Физические свойства

Безводный нитрат алюминия представляет собой белое или бесцветное кристаллическое, чрезвычайно гигроскопичное вещество, дымящее на воздухе[2][6]. Хорошо растворим в холодной воде (63,7 % при 25 °C) и полярных органических растворителях[6]. Температура плавления 66 °C (с разложением), в вакууме возгоняется при 50 °C[2].

Нонагидрат Al(NO3)3•9H2O — белые кристаллы, расплывающееся на воздухе, с моноклинной структурой (a=1,086 нм, b=0,959 нм, c=1,383 нм, β=95,15°, z=4, пространственная группа P21/a). При нагревании чуть выше температуры плавления (73,6 °C) теряет сперва одну, а затем ещё две молекулы воды[2].

Плотность водного раствора нитрата алюминия при 18 °C[7]:

1 % 2 % 4 % 6 % 8 % 10 % 12 % 14 %
Плотность, г/л 1006,5 1014,4 1030,5 1046,9 1063,8 1081,1 1098,9 1117,1
16 % 18 % 20 % 24 % 28 % 30 % 32 %
1135,7 1154,9 1174,5 1215,3 1258,2 1280,5 1303,6

Химические свойства

\mathsf{Al(NO_3)_3+4H_2O\leftrightarrows[Al(H_2O)_4]^{3+}+3NO_3^-}
\mathsf{[Al(H_2O)_4]^{3+}+H_2O\leftrightarrows[Al(H_2O)_3(OH)]^{2+}+H_3O^+}
Водные растворы нитрата алюминия имеют pH от 2,5 до 3,7[9].
При нагревании гидролиз можно провести полностью[8]:
\mathsf{Al(NO_3)_3+3H_2O=Al(OH)_3\!\downarrow\!+3HNO_3\!\uparrow}
\mathsf{Al(NO_3)_3+3NaOH=Al(OH)_3\!\downarrow\!+3NaNO_3}
\mathsf{Al(NO_3)_3+4NaOH=Na[Al(OH)_4]+3NaNO_3}
Реакция с концентрированным водным раствором аммиака может идти по двум направлениям[8].
На холоде:
\mathsf{Al(NO_3)_3+3NH_3+3H_2O=Al(OH)_3\!\downarrow\!+3NH_4NO_3}
При нагревании:
\mathsf{Al(NO_3)_3+3NH_3+3H_2O=AlO(OH)\!\downarrow\!+3NH_4NO_3+H_2O}
  • При нагревании разлагается [8]:
\mathsf{4Al(NO_3)_3=2Al_2O_3+12NO_2\!\uparrow+3O_2\!\uparrow}
Нонагидрат при сильном нагревании (135 °C) сперва образует основную соль Al(OH)2NO3•1,5H2O, а при более высокой температуре (200 °C) разлагается до аморфного оксида алюминия[10].

Получение

Лабораторные методы

В лаборатории водный раствор нитрата алюминия получают растворением алюминия в разбавленной азотной кислоте:

\mathsf{8Al+30HNO_3=8Al(NO_3)_3+3N_2O\!\uparrow+15H_2O}

Альтернативный метод заключается во взаимодействии гидроксида алюминия с азотной кислотой:

\mathsf{Al(OH)_3+3HNO_3=Al(NO_3)_3+3H_2O}

Наконец, искомую соль можно получить обменной реакцией сульфата алюминия с нитратом бария или свинца:

\mathsf{Al_2(SO_4)_3+3Ba(NO_3)_2=2Al(NO_3)_3+3BaSO_4\!\downarrow}

Из водного раствора посредством кристаллизации выделяют нонагидрат нитрата алюминия. Кристаллогидраты с меньшим количеством воды получают из водных растворов азотной кислоты[10].

Безводный нитрат алюминия можно получить реакцией кристаллогидрата с избытком оксидом азота (V) (реакция (1)) или безводного хлорида алюминия с нитратом хлора (реакция (2))[10][11]:

\mathsf{Al(NO_3)_3\cdot9H_2O+9N_2O_5\longrightarrow Al(NO_3)_3+18HNO_3~~~~~~(1)}
\mathsf{AlCl_3+3ClNO_3\longrightarrow Al(NO_3)_3+3Cl_2~~~~~~(2)}

Промышленное производство

В промышленности безводный нитрат алюминия получают взаимодействием оксида или гидроксида алюминия с оксидом азота (V)[8]:

\mathsf{Al_2O_3+3N_2O_5\longrightarrow 2Al(NO_3)_3}
\mathsf{Al(OH)_3+3N_2O_5\longrightarrow Al(NO_3)_3+3HNO_3}

В случае использования бромида алюминия в качестве исходного сырья для синтеза, реакция идёт в две стадии:

\mathsf{2AlBr_3+8N_2O_5=2[NO_2]^-[Al(NO_3)_4]^++3Br_2+6NO_2}
\mathsf{2[NO_2]^-[Al(NO_3)_4]=2Al(NO_3)_3+4NO_2+O_2}

Применение

Соединение используется в текстильной промышленности как протрава при крашении тканей, для дубления кожи, в производстве нитей накаливания, в качестве катализатора при очистке нефти, антикоррозионного агента; в производстве изоляционных бумаг, нагревательных элементах, антиперспирантов; в ядерной физике[12].

Опасность

ЛД50 (крысы, перорально) = 4,28 г/кг[13].

Примечания

  1. 1 2 3 Лидин Р.А., Андреева Л.Л., Молочко В.А. Глава 3. Физические свойства // Константы неорганических веществ: справочник / Под редакцией проф. Р.А.Лидина. — 2-е изд., перераб. и доп.. — М.: «Дрофа», 2006. — С. 76. — ISBN 5-7107-8085-5
  2. 1 2 3 4 Алюминия нитрат // Химическая энциклопедия / Главный редактор И. Л. Кнунянц. — М.: «Советская энциклопедия», 1988. — Т. 1. — С. 212.
  3. Лидин Р.А., Андреева Л.Л., Молочко В.А. Часть IV. Термодинамика. Глава 1. Энтальпия образования, энтропия и энергия Гиббса образования веществ // Константы неорганических веществ: справочник / Под редакцией проф. Р.А.Лидина. — 2-е изд., перераб. и доп.. — М.: «Дрофа», 2006. — С. 441. — ISBN 5-7107-8085-5
  4. Лидин Р.А., Андреева Л.Л., Молочко В.А. Часть VI. Растворимость веществ в воде // Константы неорганических веществ: справочник / Под редакцией проф. Р.А.Лидина. — 2-е изд., перераб. и доп.. — М.: «Дрофа», 2006. — С. 618. — ISBN 5-7107-8085-5
  5. 1 2 3 Perry D.L. , Phillips S.L. Handbook of Inorganic Compounds. — CRC Press, 1995. — P. 9. — ISBN 0-8493-8671-3
  6. 1 2 Patnaik P. Handbook of inorganic chemical. — McGraw-Hill, 2003. — P. 9. — ISBN 0-07-049439-8
  7. Лидин Р.А., Андреева Л.Л., Молочко В.А. Часть VII. Плотность воды и водных растворов. Глава 3. Соли // Константы неорганических веществ: справочник / Под редакцией проф. Р.А.Лидина. — 2-е изд., перераб. и доп.. — М.: «Дрофа», 2006. — С. 641. — ISBN 5-7107-8085-5
  8. 1 2 3 4 5 Лидин Р.А., Молочко В.А., Андреева Л.Л. Химические свойства неорганических веществ / Под редакцией проф. Р.А.Лидина. — 3-е изд.. — М.: «Химия», 2000. — С. 84. — ISBN 5-7245-1163-0
  9. Тихонов В.Н. Аналитическая химия алюминия. — Серия «Аналитическая химия элементов». — М.: «Наука». — Т. 1971. — С. 16.
  10. 1 2 3 Downs A.J. Chemistry of aluminium, gallium, indium, and thallium. — First edition. — London: Chapman & Hall, 1993. — P. 153. — 526 p. — ISBN 0-7514-0103-X
  11. Турова Н.Я. Неорганическая химия в таблицах. — М.: «Высший химический колледж РАН», 1997. — С. 66.
  12. Vincoli J. W. Aluminium nitrate // Risk Management for Hazardous Chemicals. — CRC Press, 1997. — Т. 1. — 3136 p. — ISBN 1-56670-200-3
  13. Gardner's commercially important chemicals: synonyms, trade names, and properties / Edited by Milne G.W.A.. — New Jersey: John Wiley and Sons, 2005. — P. 22. — ISBN 0-471-73518-3

Литература

  1. Downs A.J. Chemistry of aluminium, gallium, indium, and thallium. — First edition. — London: Chapman & Hall, 1993. — 526 p. — ISBN 0-7514-0103-X

Ссылки


Wikimedia Foundation. 2010.

Смотреть что такое "Нитрат алюминия" в других словарях: