Формула гидроксида алюминия

Определение и формула гидроксида алюминия

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Гидроксид алюминия (гиббсит, байерит) — это сложное химическое соединение, относящееся к классу оснований, проявляющее амфотерные свойств.

Формула – $Al\left ( OH \right )_3$

Молярная масса равна $78,00$ г/моль.

Физические свойства – белое термически неустойчивое вещество не растворяющееся в воде.

Химические свойства гидроксида алюминия

Гидроксид алюминия при нагревании ( $600^{\circ} \text{C}$ ) разлагается на оксид алюминия и воду:
$2Al\left ( OH \right )_3=Al_2O_3+3H_2O$
Проявляет амфотерные свойства, реагируя как с кислотами:
$Al\left ( OH \right )_3 + 3HCl=AlCl_3+3H_2O$

так и с щелочами в растворе:

$Al\left ( OH \right )_3 + NaOH=Na\left [ Al\left ( OH \right )_4 \right ]$

и с щелочами при сплавлении ( $1000^{\circ} \text{C}$ ):

$Al\left ( OH \right )_3 + NaOH=NaAlO_2 + 2H_2O$
Вступает в химическое взаимодействие с с плавиковой кислотой:
$Al\left ( OH \right )_3+3HF+3NaF=Na_3\left [ AlF_6 \right ]\downarrow +3H_2O$

Получение

Гидроксид алюминия можно получить при взаимодействии сульфата алюминия-калия с гидроксидом калия

$KAl\left ( SO_4 \right )_2+3KOH=Al\left ( OH \right )_3 \downarrow +2K_2SO_4$

Другой способ получения основывается на химической реакции обмена между хлоридом алюминия и гидроксидом аммония:

$AlCl_3+3NH_4OH=Al\left ( OH \right )_3 \downarrow +3NH_4Cl$

Применение

Гидроксид алюминия применяется для очистки воды, поскольку может адсорбировать разнообразные вещества.

Также используется в медицине, в качестве антацидного средства, при изготовлении вакцин.

Применяется в качестве антипирена в пластмассах.

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

Задание

Какова массовая доля $Al\left ( OH \right )_3$ в его насыщенном водном растворе?

Решение

Молярную растворимость $Al\left ( OH \right )_3$ найдем из его произведения растворимости. Запишем гетерогенное равновесие гидроксида алюминия в водном растворе:

$Al\left ( OH \right )_3 \rightleftarrows Al^{3+} + 3OH^-$

Тогда, равновесная концентрация ионов $\left [ Al \right ]^{3+} = x$ ,

а равновесная концентрация гидроксид-анионов $\left [ OH \right ]^{-} = 3 \cdot x$ моль/л

Запишем выражение для определения произведения растворимости $K_{sp}$ :

$K_{sp}=\left [ Al^{3+} \right ]\cdot \left [ OH^{-} \right ]^3=x\cdot \left ( 3 \cdot x \right )^3=27 \cdot x^4$

Из справочника найдем, что :

$K_{sp}\left ( Al\left ( OH \right )_3 \right ) = 1 \cdot 10^{-32}$

Выразим из данного выражения $x$ и найдем его численное значение:

$x=\sqrt[4]{\frac{K_{sp}}{27}}=\sqrt[4]{\frac{1 \cdot 10^{-32}}{27}}=4,387 \cdot 10^{-9}$ моль/л

Так как из 1 моль гидроксида алюминия образуется 1 моль ионов $Al^{3+}$ , то в растворе находится $x$ моль/л $Al\left ( OH \right )_3$ , т.е. молярная концентрация гидроксида алюминия:

$C_M\left ( Al\left ( OH \right )_3 \right )=4,387 \cdot 10^{-9}$ моль/л

Пересчитаем молярность в массовую долю, приняв плотность раствора за единицу, так как концентрация раствора мала:

$\omega \left ( Al\left ( OH \right )_3 \right )=\frac{M \left ( Al\left ( OH \right )_3 \right ) \cdot C_M \left ( Al\left ( OH \right )_3 \right )}{\rho_{solution }\cdot 1000}=\frac{78 \cdot 4,387 \cdot 10^{-9}}{1 \cdot 1000}=3,422 \cdot 10^{-10}$

Ответ

$\omega \left ( Al\left ( OH \right )_3 \right )=3,422 \cdot 10^{-10}$

ПРИМЕР 2

Задание

К 20 граммам 10%-ного раствора хлорида алюминия прилили 20 грамм 10%-ного раствора гидроксида натрия. Какое из реагирующих веществ находится в недостатке?

Решение

Запишем уравнение взаимодействия хлорида алюминия и гидроксида натрия:

$AlCl_3+3NaOH=Al\left ( OH \right )_3 +3NaCl$

Исходя из уравнения определим количество моль хлорида алюминия:

$n\left (AlCl_3 \right )=\frac{m\left (AlCl_3 \right )\cdot \omega \left (AlCl_3 \right )}{M\left (AlCl_3 \right )}=\frac{20\cdot 0,1}{133,5}=0,015$

Найдем количество моль гидроксида натрия:

$n\left (NaOH \right )=\frac{m\left (NaOH \right )\cdot \omega \left (NaOH \right )}{M\left (NaOH \right )}=\frac{20\cdot 0,1}{40}=0,05$

Таким образом, хлорид алюминия находится в недостатке.