Алюмінат натрію — це неорганічна хімічна речовина, яка використовується як джерело для одержання гідроксиду алюмінію для промислового та технічного застосування. Чистий безводний алюмінат натрію являє собою білу кристалічну тверду речовину, формула якої позначається по різному — як NaAlO2, NaAl(OH) ₄ ( гідратований ), Na2O *Al2O3 або Na2Al2O4. Комерційний алюмінат натрію доступний у вигляді розчину або твердої речовини.
Відкриття Відкриття та систематичне вивчення алюмінату натрію як ключового промислового продукту пов'язане з розвитком методів видобутку алюмінію в другій половині XIX століття. Анрі Етьєн Сент-Клер Девіль розробив перший промисловий метод отримання глинозему, де алюмінат натрію утворювався шляхом спікання бокситу з карбонатом натрію.Далі, австрійський хімік Карл Йозеф Байєр,зробив революційне відкриття: оксид алюмінію в бокситах можна вибірково розчиняти в лужному розчині під тиском, утворюючи розчин алюмінату натрію. Це дозволило отримувати чистий гідроксид алюмінію шляхом подальшого осадження.
Структура Безводний алюмінат натрію, NaAlO2, містить тривимірний каркас з тетраедрів AlO4, з'єднаних по кутах. Гідратована форма NaAlO2 ·5/4H2O має шари тетраедрів AlO4, з'єднані у кільця. Ці шари утримуються разом іонами натрію та молекулами води, які утворюють водневі зв'язки з атомами O в тетраедрах AlO₄ Kaduk, James A.; Pei, Shiyou (1995). "The Crystal Structure of Hydrated Sodium Aluminate, NaAlO2•5/4H2O, and Its Dehydration Product". Journal of Solid State Chemistry. 115 (1): 126–139. doi:10.1006/jssc.1995.1111.
Виробництво Алюмінат натрію отримують розчиненням гідроксиду алюмінію (Al(OH) 3 ) у розчині гідроксиду натрію (NaOH). Гідроксид алюмінію ( мінерал гіббсит ) розчиняють у 20–25% водному розчині NaOH за температури, близької до точки кипіння. Використання більш концентрованих розчинів NaOH призводить до отримання напівтвердого продукту. Процес необхідно проводити в нікелевих або сталевих посудинах. Їх нагрівають парою, а гідроксид алюмінію кип'ятять із 50% водним розчином гідроксиду натрію до утворення пульпи. Кінцеву суміш необхідно вилити у резервуар та охолоджувати; потім утворюється тверда маса, що містить близько 70% NaAlO2 . Після подрібнення продукт зневоднюютт в обертовій печі. Отриманий продукт містить 90% NaAlO2 та 1% води, а також 1% вільного NaOH.
Реакція алюмінію та лугу Алюмінат натрію також утворюється внаслідок дії гідроксиду натрію на елементарний алюміній, який є амфотерним металом. Реакція від початку є екзотермічною та супроводжується швидким виділенням газоподібного водню. Реакцію іноді записують так:
2Al + 2 NaOH + 2H2O —>2NaAlO2+ 3H2
Однак, речовини, що утворюються у розчині, ймовірно, містять іон [Al(OH) 4 ] − або, можливо, іон [Al( H2O ) 2 (OH) 4 ] −. Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements (2nd ed.). Butterworth-Heinemann. doi:10.1016/C2009-0-30414-6. ISBN 978-0-08-037941-8.
Використання У водоочищенні алюмінат натрію використовують як допоміжний засіб до систем пом'якшення води, як коагулянт для покращення флокуляції та для видалення розчиненого діоксиду силіцію та фосфатів .
У будівельних технологіях алюмінат натрію використовується для прискорення затвердіння розчину бетону, головним чином під час робіт у морозний період.
Алюмінат натрію також використовуєть у паперовій промисловості, при виробництві вогнетривкої цегли, виробництва глинозему тощо.
Розчини алюмінату натрію є проміжними продуктами у виробництві цеолітів . Alan Dyer, (1994), Encyclopedia of Inorganic Chemistry, R. Bruce King (ed.), John Wiley & Sons, Див. також Байєрівський процес Боксит
Посилання