Нитрат алюминия

Шаблон:Карточка{{#invoke:check for unknown parameters|check |unknown= |ignoreblank= |preview= |showblankpositional= |CAS|ChEBI|ChemSpiderID|ECB|EINECS|H-фразы|InChI|InChIKey|NFPA 704|P-фразы|PubChem|R-фразы|RTECS|S-фразы|SMILES|nocat|Кодекс Алиментариус|ЛД50|ООН|ПДК|СГС|большие схемы|вещество1|вещество2|вещество3|вещество4|внешний вид|вращение|гибридизация|давление пара|диапазон прозрачности|динамическая вязкость|дипольный момент|заголовок|изображение|изображение слева|изображение справа|изображение2|изоэлектрическая точка|интервал трансформации|картинка|картинка малая|картинка2|картинка3D|картинка 3D|картинка3D2|кинематическая вязкость|конст. диссоц. кислоты|константа В. дер В.|координационная геометрия|коэфф. электр. сопротив.|кристаллическая структура|критическая плотность|критическая темп.|критическая точка|критическое давление|молярная концентрация|молярная масса|наименование|описание изображений слева и справа|описание изображения|описание изображения слева|описание изображения справа|описание изображения2|описание картинки|описание картинки2|описание картинки3D|описание картинки3D2|описание малой картинки|от. диэлектр. прониц.|плотность|поверхностное натяжение|показатель преломления|предел прочности|пределы взрываемости|примеси|проводимость|растворимость|растворимость1|растворимость2|растворимость3|растворимость4|рац. формула|сигнальное слово|скорость звука|сокращения|состояние|твёрдость|темп. воспламенения|темп. вспышки|темп. кипения|темп. кипения пр.|темп. плавления|темп. разложения|темп. самовоспламенения|темп. стеклования|темп. сублимации|температура размягчения|тепловое расширение|теплопроводность|теплоёмкость|теплоёмкость2|токсичность|традиционные названия|тройная точка|угол Брюстера|уд. электр. сопротивление|удельная теплота парообразования|удельная теплота плавления|фазовые переходы|хим. имя|хим. формула|ширина изображения|ширина изображения2|энергия ионизации|энтальпия кипения|энтальпия образования|энтальпия плавления|энтальпия растворения|энтальпия сгорания|энтальпия сублимации|ЕС|удельная теплота парообразования2|удельная теплота плавления2|Номер UN|эмпирическая формула|теплота парообразования|энтальпия раствородия|тепловое расширодие}} 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.

Физические свойства

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

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.

Плотность водного раствора нитрата алюминия при 18 °C:

	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

• При растворении в воде подвергается гидролизу:

$𝖠𝗅\mathsf{(}𝖭{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}\mathrm{𝟦}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮\mathsf{\leftrightarrows }\mathsf{[}𝖠𝗅\mathsf{(}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟦}}{\mathsf{]}}^{\mathrm{𝟥}\mathsf{+}}\mathsf{+}\mathrm{𝟥}𝖭O_{\mathrm{𝟥}}^{\mathsf{-}}$

$\mathsf{[}𝖠𝗅\mathsf{(}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟦}}{\mathsf{]}}^{\mathrm{𝟥}\mathsf{+}}\mathsf{+}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮\mathsf{\leftrightarrows }\mathsf{[}𝖠𝗅\mathsf{(}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{(}𝖮𝖧\mathsf{)}{\mathsf{]}}^{\mathrm{𝟤}\mathsf{+}}\mathsf{+}{𝖧}_{\mathrm{𝟥}}{𝖮}^{\mathsf{+}}$

Водные растворы нитрата алюминия имеют pH от 2,5 до 3,7.

При нагревании гидролиз можно провести полностью:

$𝖠𝗅\mathsf{(}𝖭{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}\mathrm{𝟥}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮\mathsf{=}𝖠𝗅\mathsf{(}𝖮𝖧{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{\downarrow }\mathsf{+}\mathrm{𝟥}𝖧𝖭{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{\uparrow }$

• Вступает в реакцию со щелочами:

$𝖠𝗅\mathsf{(}𝖭{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}\mathrm{𝟥}𝖭𝖺𝖮𝖧\mathsf{=}𝖠𝗅\mathsf{(}𝖮𝖧{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{\downarrow }\mathsf{+}\mathrm{𝟥}𝖭𝖺𝖭{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}$

$𝖠𝗅\mathsf{(}𝖭{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}\mathrm{𝟦}𝖭𝖺𝖮𝖧\mathsf{=}𝖭𝖺\mathsf{[}𝖠𝗅\mathsf{(}𝖮𝖧{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{]}\mathsf{+}\mathrm{𝟥}𝖭𝖺𝖭{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}$

Реакция с концентрированным водным раствором аммиака может идти по двум направлениям.

На холоде:

$𝖠𝗅\mathsf{(}𝖭{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}\mathrm{𝟥}𝖭{𝖧}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}\mathrm{𝟥}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮\mathsf{=}𝖠𝗅\mathsf{(}𝖮𝖧{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{\downarrow }\mathsf{+}\mathrm{𝟥}𝖭{𝖧}_{\mathrm{𝟦}}𝖭{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}$

При нагревании:

$𝖠𝗅\mathsf{(}𝖭{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}\mathrm{𝟥}𝖭{𝖧}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}\mathrm{𝟥}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮\mathsf{=}𝖠𝗅𝖮\mathsf{(}𝖮𝖧\mathsf{)}\mathsf{\downarrow }\mathsf{+}\mathrm{𝟥}𝖭{𝖧}_{\mathrm{𝟦}}𝖭{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮$

• При нагревании разлагается :

$\mathrm{𝟦}𝖠𝗅\mathsf{(}𝖭{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{=}\mathrm{𝟤}𝖠{𝗅}_{\mathrm{𝟤}}{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}\mathrm{𝟣}\mathrm{𝟤}𝖭{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{\uparrow }\mathsf{+}\mathrm{𝟥}{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{\uparrow }$

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.

• Нитрат алюминия является сильным окислителем — его безводная форма со взрывом реагирует со многими органическими растворителями (например: с диэтиловым эфиром и бензолом).

Получение

Лабораторные методы

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

$\mathrm{𝟪}𝖠𝗅\mathsf{+}\mathrm{𝟥}\mathrm{𝟢}𝖧𝖭{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{=}\mathrm{𝟪}𝖠𝗅\mathsf{(}𝖭{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}\mathrm{𝟥}{𝖭}_{\mathrm{𝟤}}𝖮\mathsf{\uparrow }\mathsf{+}\mathrm{𝟣}\mathrm{𝟧}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮$

Альтернативный метод заключается во взаимодействии гидроксида алюминия с азотной кислотой:

$𝖠𝗅\mathsf{(}𝖮𝖧{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}\mathrm{𝟥}𝖧𝖭{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{=}𝖠𝗅\mathsf{(}𝖭{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}\mathrm{𝟥}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮$

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

$𝖠{𝗅}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{(}𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}\mathrm{𝟥}𝖡𝖺\mathsf{(}𝖭{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{=}\mathrm{𝟤}𝖠𝗅\mathsf{(}𝖭{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}\mathrm{𝟥}𝖡𝖺𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{\downarrow }$

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

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

$𝖠𝗅\mathsf{(}𝖭{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{\cdot }\mathrm{𝟫}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮\mathsf{+}\mathrm{𝟫}{𝖭}_{\mathrm{𝟤}}{𝖮}_{\mathrm{𝟧}}\mathsf{⟶}𝖠𝗅\mathsf{(}𝖭{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}\mathrm{𝟣}\mathrm{𝟪}𝖧𝖭{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{(}\mathrm{𝟣}\mathsf{)}$

$𝖠𝗅𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}\mathrm{𝟥}𝖢𝗅𝖭{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{⟶}𝖠𝗅\mathsf{(}𝖭{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}\mathrm{𝟥}𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{(}\mathrm{𝟤}\mathsf{)}$

Промышленное производство

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

$𝖠{𝗅}_{\mathrm{𝟤}}{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}\mathrm{𝟥}{𝖭}_{\mathrm{𝟤}}{𝖮}_{\mathrm{𝟧}}\mathsf{⟶}\mathrm{𝟤}𝖠𝗅\mathsf{(}𝖭{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟥}}$

$𝖠𝗅\mathsf{(}𝖮𝖧{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}\mathrm{𝟥}{𝖭}_{\mathrm{𝟤}}{𝖮}_{\mathrm{𝟧}}\mathsf{⟶}𝖠𝗅\mathsf{(}𝖭{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}\mathrm{𝟥}𝖧𝖭{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}$

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

$\mathrm{𝟤}𝖠𝗅𝖡{𝗋}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}\mathrm{𝟪}{𝖭}_{\mathrm{𝟤}}{𝖮}_{\mathrm{𝟧}}\mathsf{=}\mathrm{𝟤}\mathsf{[}𝖭{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}{\mathsf{]}}^{\mathsf{-}}\mathsf{[}𝖠𝗅\mathsf{(}𝖭{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟦}}{\mathsf{]}}^{\mathsf{+}}\mathsf{+}\mathrm{𝟥}𝖡{𝗋}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{+}\mathrm{𝟨}𝖭{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}$

$\mathrm{𝟤}\mathsf{[}𝖭{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}{\mathsf{]}}^{\mathsf{-}}\mathsf{[}𝖠𝗅\mathsf{(}𝖭{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{]}\mathsf{=}\mathrm{𝟤}𝖠𝗅\mathsf{(}𝖭{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}\mathrm{𝟦}𝖭{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{+}{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}$

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.

Опасность

ЛД₅₀ (крысы, перорально) = 4,28 г/кг.

Литература

1. Шаблон:Книга

• Шаблон:Книга
• Шаблон:Книга
• Шаблон:Книга
• Шаблон:Книга
• Шаблон:Книга

Ссылки

• Синтез нитрата алюминия на сайте Youtube. Шаблон:WaybackШаблон:Ref-en