- Structure de carbonate d'aluminium
- Carbonate d'hydroxyde d'ammonium d'aluminium
- Propriétés
- Masse molaire
- Instabilité
- Sec
- Humide
- Physique
- Applications
- Références
Le carbonate d'aluminium est un sel inorganique ayant la formule chimique A la 2 (CO 3) 3. C'est un carbonate métallique pratiquement inexistant, compte tenu de sa forte instabilité dans des conditions normales.
Parmi les raisons de son instabilité, on peut citer les faibles interactions électrostatiques entre les ions Al 3+ et CO 3 2-, qui en théorie devraient être très fortes en raison de l'ampleur de leurs charges.
Formule de carbonate d'aluminium. Source: Gabriel Bolívar.
Le sel ne présente aucun inconvénient sur le papier lors de l'écriture des équations chimiques de ses réactions; mais en pratique, cela fonctionne contre lui.
Malgré ce qui a été dit, le carbonate d'aluminium peut se produire en compagnie d'autres ions, comme la dawsonite minérale. De même, il existe un dérivé dans lequel il interagit avec l'ammoniaque. Le reste est considéré comme un mélange entre Al (OH) 3 et H 2 CO 3; qui est égal à une solution effervescente avec un précipité blanc.
Ce mélange a des usages médicinaux. Cependant, le sel pur, isolable et manipulable d'Al 2 (CO 3) 3 n'a pas d'applications possibles connues; du moins pas sous une pression énorme ou dans des conditions extrêmes.
Structure de carbonate d'aluminium
La structure cristalline de ce sel est inconnue, car il est si instable qu'il ne peut pas être caractérisé. Cependant, d' après sa formule Al 2 (CO 3) 3, on sait que le rapport des ions Al 3+ et CO 3 2- est de 2: 3; En d'autres termes, pour deux cations Al 2+, il doit y avoir trois anions CO 3 2- interagissant électrostatiquement avec eux.
Le problème est que les deux ions sont de taille très inégale; Al 3+ est très petit tandis que CO 3 2- est volumineux. Cette différence en elle-même affecte déjà la stabilité du réseau du réseau cristallin, dont les ions interagiraient "maladroitement" si ce sel pouvait être isolé à l'état solide.
En plus de cet aspect, Al 3+ est un cation hautement polarisant, une propriété qui déforme le nuage électronique de CO 3 2-. C'est comme si vous vouliez le forcer à se lier de manière covalente, même si l'anion ne le peut pas.
Par conséquent, les interactions ioniques entre Al 3+ et CO 3 2- tendent vers la covalence; un autre facteur qui ajoute à l'instabilité de Al 2 (CO 3) 3.
Carbonate d'hydroxyde d'ammonium d'aluminium
La relation chaotique entre Al 3+ et CO 3 2- se ramollit en apparence lorsqu'il y a d'autres ions présents dans le cristal; comme NH 4 + et OH -, provenant d'une solution d'ammoniaque. Ce quatuor d'ions, Al 3+, CO 3 2-, NH 4 + et OH -, parvient à définir des cristaux stables, même capables d'adopter des morphologies différentes.
Un autre exemple similaire à celui-ci est observé dans la dawsonite minérale et ses cristaux orthorhombiques, NaAlCO 3 (OH) 2, où Na + remplace NH 4 +. Dans ces sels, leurs liaisons ioniques sont suffisamment fortes pour que l'eau ne favorise pas la libération de CO 2; ou du moins, pas brusquement.
Bien que NH 4 Al (OH) 2 CO 3 (AACC, pour son acronyme en anglais), ni NaAlCO 3 (OH) 2 représentent le carbonate d'aluminium, ils peuvent être considérés comme des dérivés basiques de celui-ci.
Propriétés
Masse molaire
233,98 g / mol.
Instabilité
Dans la section précédente, il a été expliqué d'un point de vue moléculaire pourquoi Al 2 (CO 3) 3 est instable. Mais quelle transformation subit-il? Il y a deux situations à considérer: l'une sèche et l'autre «humide».
Sec
En situation sèche, l'anion CO 3 2- revient en CO 2 par la décomposition suivante:
Al 2 (CO 3) 3 => Al 2 O 3 + 3CO 2
Ce qui a du sens si celui-ci est synthétisé soumis à de l'alumine à des pressions élevées de CO 2; c'est-à-dire la réaction inverse:
Al 2 O 3 + 3CO 2 => Al 2 (CO 3) 3
Par conséquent, pour empêcher Al 2 (CO 3) 3 de se décomposer, le sel devrait être soumis à une pression élevée (en utilisant du N 2, par exemple). De cette manière, la formation de CO 2 ne serait pas favorisée thermodynamiquement.
Humide
En situation humide, le CO 3 2- subit une hydrolyse qui génère de petites quantités d'OH -; mais suffisamment pour précipiter l'hydroxyde d'aluminium, Al (OH) 3:
CO 3 2- + H 2 O <=> HCO 3 - + OH -
Al 3+ + 3OH - <=> Al (OH) 3
Et d'autre part, Al 3+ est également hydrolysé:
Al 3+ + H 2 O <=> Al (OH) 2 2+ + H +
Bien qu'en réalité, l'Al 3+ soit d' abord hydraté pour former le complexe Al (H 2 O) 6 3+, qui s'hydrolyse pour donner 2+ et H 3 O +. Ensuite, H 3 O (ou H +) protonne CO 3 2- en H 2 CO 3, qui se décompose en CO 2 et H 2 O:
CO 3 2- + 2H + => H 2 CO 3
H 2 CO 3 <=> CO 2 + H 2 O
On notera qu'à la fin, Al 3+ se comporte comme un acide (libère H +) et une base (libère OH - avec l'équilibre de solubilité de Al (OH) 3); autrement dit, il présente de l'amphotéricisme.
Physique
S'il peut être isolé, ce sel est susceptible d'être de couleur blanche, comme beaucoup d'autres sels d'aluminium. De plus, en raison de la différence entre les rayons ioniques d'Al 3+ et de CO 3 2-, il aurait sûrement des points de fusion ou d'ébullition très bas par rapport à d'autres composés ioniques.
Et en ce qui concerne sa solubilité, il serait infiniment soluble dans l'eau. De plus, ce serait un solide hygroscopique et déliquescent. Cependant, ce ne sont que des conjectures. D'autres propriétés devraient être estimées avec des modèles informatiques soumis à des pressions élevées.
Applications
Les applications connues du carbonate d'aluminium sont médicales. Il était utilisé comme astringent léger et comme médicament pour traiter l'ulcère gastrique et l'inflammation. Il a également été utilisé pour empêcher la formation de calculs urinaires chez l'homme.
Il a été utilisé pour contrôler une augmentation de la teneur en phosphate du corps et également pour traiter les symptômes de brûlures d'estomac, d'indigestion acide et d'ulcères d'estomac.
Références
- XueHui L., Zhe T., YongMing C., RuiYu Z. et Chenguang L. (2012). Synthèse hydrothermale de nanoplaquettes et de nanofibres d'hydroxyde de carbonate d'aluminium et d'ammonium (AACH) morphologies à pH contrôlé. Atlantis Press.
- Robin Lafficher, Mathieu Digne, Fabien Salvatori, Malika Boualleg, Didier Colson, Francois Puel (2017) Hydroxyde de carbonate d'ammonium et d'aluminium NH4Al (OH) 2CO3 comme voie alternative pour la préparation de l'alumine: comparaison avec le précurseur classique de la boehmite. Technologie des poudres, 320, 565-573, DOI: 10.1016 / j.powtec.2017.07.0080
- Centre national d'information sur la biotechnologie. (2019). Carbonate d'aluminium. Base de données PubChem., CID = 10353966. Récupéré de: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
- Wikipédia. (2019). Carbonate d'aluminium. Récupéré de: en.wikipedia.org
- Aluminumsulfate. (2019). Carbonate d'aluminium. Récupéré de: aluminumsulfate.net