Какие ионы содержаться в водных растворах нитрата алюминия

• Главная 
• Вопросы & Ответы 
• Вопрос 9444773

Нитрат алюминия, 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.

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:

Химические свойства

• При растворении в воде подвергается гидролизу:

 Al(NO3)3 + 4 H2O ⇆ [Al(H2O)4]3+ + 3 NO3− [Al(H2O)4]3+ + H2O ⇆ [Al(H2O)3(OH)]2+ + H3O+Водные растворы нитрата алюминия имеют pH от 2,5 до 3,7.При нагревании гидролиз можно провести полностью: Al(NO3)3 + 3 H2O = Al(OH)3 ↓ + 3 HNO3 ↑

• Вступает в реакцию со щелочами:

 Al(NO3)3 + 3 NaOH = Al(OH)3 ↓ + 3 NaNO3  Al(NO3)3 + 4 NaOH = Na[Al(OH)4] + 3 NaNO3Реакция с концентрированным водным раствором аммиака может идти по двум направлениям.На холоде: Al(NO3)3 + 3 NH3 + 3 H2O = Al(OH)3 ↓ + 3 NH4NO3При нагревании: Al(NO3)3 + 3 NH3 + 3 H2O = AlO(OH) ↓ + 3 NH4NO3 + H2O

• При нагревании разлагается:

 4 Al(NO3)3 = 2 Al2O3 + 12 NO2 ↑ + 3 O2 ↑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:

 8 Al + 30 HNO3 = 8 Al(NO3)3 + 3 N2O ↑ + 15 H2O

Альтернативный метод заключается во взаимодействии гидроксида алюминия с азотной кислотой:

 Al(OH)3 + 3 HNO3 = Al(NO3)3 + 3 H2O

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

 Al2(SO4)3 + 3 Ba(NO3)2 = 2 Al(NO3)3 + 3 BaSO4 ↓

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(NO3)3 ⋅ 9 H2O + 9 N2O5 ⟶ Al(NO3)3+ 18 HNO3   (1)  AlCl3 + 3 ClNO3 ⟶ Al(NO3)3 + 3 Cl2  (2)

Промышленное производство

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

 Al2O3 + 3 N2O5 ⟶ 2 Al(NO3)3 Al(OH)3 + 3 N2O5 ⟶ Al(NO3)3 + 3 HNO3

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

 2 AlBr3 + 8 N2O5 = 2 [NO2]− [Al(NO3)4]+ + 3 Br2 + 6 NO2 2 [NO2]− [Al(NO3)4] = 2 Al(NO3)3 + 4 NO2 + O2

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.