Nátrium-aluminát

A nátrium-aluminát kereskedelmi szempontból fontos szervetlen vegyület. Alumínium-hidroxid-forrásként sok ipar hasznosítja. A tiszta nátrium-aluminát kristályos, fehér, szilárd anyag, jelölésére többfajta képletet is használnak: NaAlO₂, NaAl(OH)₄ (hidratált), Na₂O·Al₂O₃ vagy Na₂Al₂O₄. A kereskedelemben oldatként vagy szilárd formában kapható.

Van néhány hasonló vegyület, amelyeket néha szintén nátrium-aluminátnak hívnak, viszont képletük más. Ilyen a nátrium-oxid és alumínium-oxid reakciójával kapott Na₅AlO₄, mely AlO₄⁵⁻ anionokat tartalmaz; az Na₇Al₃O₈ és az Na₁₇Al₅O₁₆, melyekben komplex polimer anion található és az NaAl₁₁O₁₇, melyet korábban β-Al₂O₃-nak – az alumínium-oxid egyik módosulatának – véltek.

Szerkezete

A vízmentes NaAlO₂ háromdimenziós térrácsának vázát csúcsukon összekapcsolódó AlO₄ tetraéderek alkotják. Az NaAlO₂·5/4 H₂O hidratált formában gyűrűvé kapcsolódó AlO₄ tetraéder rétegek találhatók, melyeket nátriumionok és vízmolekulák tartanak össze, utóbbiak hidrogénkötéssel kapcsolódnak az AlO₄ oxigénatomjaihoz.

Gyártása

Leggyakrabban úgy gyártanak nátrium-aluminátot, hogy alumínium-hidroxidot adnak nátrium-hidroxid oldatához. Az alumínium-hidroxid (gibbsit) forrásponthoz közeli hőmérsékletű, 20-25%-os nátrium-hidroxid oldatban oldódik fel. Töményebb NaOH oldat használata egy félszilárd anyagot eredményez. A folyamatot gőzzel hevített nikkelből vagy acélból készült reaktorban kell végezni, az alumínium-hidroxidot körülbelül 50%-os NaOH oldattal kell forralni, amíg pépes nem lesz. A keveréket ezután ki kell önteni egy tartályba, majd hagyni kell kihűlni, így kb. 70% nátrium-aluminátot tartalmazó szilárd massza keletkezik. A felaprított anyagot dehidratálni kell: forgó kemencében közvetlenül vagy közvetve égő hidrogéngázzal melegítik. A keletkező anyag 90% nátrium-aluminátot, 1% vizet, valamint 1% szabad nátrium-hidroxidot tartalmaz.

Alumínium reakciója lúgokkal

Nátrium-hidroxid és elemi állapotú alumínium reakciójával is állítható elő nátrium-aluminát, mivel az alumínium amfoter jellegű. A reakció nagyon erős hőfejlődéssel jár (exoterm). A folyamatban heves hidrogénfejlődés tapasztalható. A reakciót olykor az alábbi formában írják fel:

$\mathrm{2}\mathrm{A}\mathrm{l}\mathrm{+}\mathrm{2}\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{O}\mathrm{H}\mathrm{+}\mathrm{2}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}\mathrm{\to }\mathrm{2}\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{A}\mathrm{l}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}\mathrm{3}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}$,

azonban a reakció során az oldatban valószínűleg [Al(OH)₄]⁻ vagy [Al(H₂O)₂(OH)₄]⁻ ion keletkezik.

Vannak javaslatok rá, hogy ezt a reakciót hidrogénnel működő autók lehetséges üzemanyagforrásaként használják.Sablon:Forr

Felhasználásai

A vízlágyítószerek egyik segédanyaga, koagulánsként a flokkuláció javítására szolgál, valamint az oldott szilikátokat és foszfátokat is kivonja a vízből.

Az építőiparban a beton megkötésének gyorsítására használják, elsősorban amikor fagypont alatti hőmérsékletben dolgoznak.

Felhasználják még tűzálló téglák és timföld gyártásakor, a papíriparban stb. is.

Zeolitgyártásnál a nátrium-aluminát oldatai köztitermékek.