Glinu (III) Azotan

Azotan glinu

Inne nazwy: Azotan glinu(III), azotan(V) glinu, sól glinowa kwasu azotowego(V)
Wzór chemiczny: Al(NO₃)₃
Masa molowa: 213.00 g/mol
Numer CAS: 13473-90-0
Wygląd: Biała krystaliczna substancja stała
SMILES: [N+](=O)([O-])[O-].[N+](=O)([O-])[O-].[N+](=O)([O-])[O-].[Al+3]

Azotan glinu jest nieorganiczną solą złożoną z Al ³⁺ kationów i anionów azotanowych. Jest wysoce kompatybilny z procesami wodnymi i jest szeroko stosowany w chemii nieorganicznej i chemii materiałów jako rozpuszczalny prekursor glinu. W zastosowaniach laboratoryjnych i naukach o materiałach azotan glinu często występuje również jako nonahydrat azotanu glinu, Al(NO₃)₃ ·9H₂ O. Jego wysoka rozpuszczalność w wodzie, zachowanie hydrolityczne oraz termiczne przekształcanie w tlenek glinu czynią go szczególnie użytecznym do otrzymywania tlenku glinu i innych materiałów zawierających glin metodami zol‑żel, strącania, elektroprzędzenia oraz syntezy spaleniowej w roztworze.

Właściwości chemiczne i fizyczne

Bezwodny azotan glinu ma masę molową około 213.00 g/mol i jest opisywany jako biała, krystaliczna, nieorganiczna substancja stała. Związek ten jest utleniającą solą azotanową i łatwo rozpuszcza się w wodzie.

W roztworze wodnym Al ³⁺ nie pozostaje jako wolny, odizolowany jon, lecz ulega silnemu uwodnieniu. Jon glinu zazwyczaj przedstawia się jako kompleks heksaakwowy [Al(H₂ O)₆ ] ³⁺ . Polaryzacja związanych cząsteczek wody sprzyja hydrolizie, nadając wodnym roztworom azotanu glinu charakter kwasowy. To zachowanie hydrolityczne odgrywa ważną rolę w procesach zol‑żel i strącania, stosowanych do tworzenia wodorotlenku glinu, oksywodorotlenku oraz struktur tlenkowych.

Hydratowana forma, nonahydrat azotanu glinu, była szeroko badana metodami analizy termicznej. Jej rozkład przebiega przez kilka etapów obejmujących początkową dehydratację, następczą hydrolizę i stopniową eliminację grup azotanowych. Obróbka cieplna ostatecznie daje amorficzny tlenek glinu, który w zależności od temperatury i warunków procesu może ulegać dalszym przemianom strukturalnym do krystalicznych faz tlenku glinu (aluminy).

Badania krystalograficzne nonahydratu azotanu glinu wykazały, że związek ten krystalizuje w układzie monoklinicznym. Jego struktura zawiera silnie uwodnione centra glinu oraz rozbudowaną sieć wiązań wodorowych z udziałem cząsteczek wody i jonów azotanowych.

Zastosowania

Azotan glinu jest szeroko stosowany jako prekursor do syntezy materiałów z tlenku glinu. Przetwarzanie zol‑żel uwodnionego azotanu glinu może prowadzić do powstania amorficznego i mezoporowatego tlenku glinu, przy czym struktura porów i morfologia cząstek zależą od stężenia prekursora, warunków hydrolizy oraz późniejszego wypalania.

Stosuje się go do przygotowania nanokrystalicznego tlenku glinu. W badaniach naukowych wykorzystywano azotan glinu w polimerowych trasach zol‑żel do otrzymywania γ‑ i α‑Al₂ O₃ nanocząstek, przy czym fazę krystaliczną, rozmiary cząstek i właściwości powierzchniowe kontroluje się za pomocą czynników kompleksujących oraz warunków obróbki termicznej.

Azotan glinu jest również używany jako prekursor włókien i nanowłókien tlenku glinu. Metody zol‑żel i elektroprzędzenia oparte na roztworach azotanu glinu pozwoliły otrzymać włókna tlenku glinu, które przechodzą przez fazy amorficzne i przejściowe tlenku glinu, zanim utworzą krystaliczną α‑Al₂ O₃ w podwyższonych temperaturach.

W syntezie spaleniowej w roztworze azotan glinu pełni jednocześnie rolę źródła glinu i utleniającego składnika zawierającego azotan. Podejście to badano w celu otrzymywania wysokoczystych, drobnych i nanostrukturalnych proszków tlenku glinu, których właściwości silnie zależą od składu reakcji i późniejszego wypalania.

Azotan glinu wykorzystuje się ponadto do przygotowania nośników katalizatorów z tlenku glinu oraz innych materiałów ceramicznych i katalitycznych zawierających glin. Ponieważ gatunki azotanowe mogą zostać usunięte podczas obróbki termicznej, azotan glinu jest szczególnie przydatny wtedy, gdy wymagane są produkty tlenkowe o wysokiej czystości i jednorodne rozmieszczenie glinu w roztworach prekursorowych.

Źródła literaturowe

1. PubChem, National Center for Biotechnology Information. Aluminum nitrate, CID 26053. Molecular formula, molecular mass, CAS number, chemical structure and SMILES.
2. Pacewska, B.; Keshr, M. Thermal transformations of aluminium nitrate hydrate. Thermochimica Acta, 2002, 385(1-2), 73-80. DOI: 10.1016/S0040-6031(01)00703-1.
3. Herpin, P.; Sudarsanan, K. Structure cristalline du nitrate d'aluminium hydraté. Bulletin de la Société Française de Minéralogie et de Cristallographie, 1965, 88(4), 595-601. DOI: 10.3406/bulmi.1965.5899.
4. Hao, Z.; Liu, H.; Guo, B.; Li, H. et al. Sol-Gel Synthesis of Alumina Using Inorganic Salt Precursor. Acta Physico-Chimica Sinica, 2007, 23(3), 289-294. DOI: 10.1016/S1872-1508(07)60021-7.
5. Rajaeiyan, A.; Bagheri-Mohagheghi, M. M. Comparison of Urea and Citric Acid Complexing Agents and Annealing Temperature Effect on the Structural Properties of γ- and α-Alumina Nanoparticles Synthesized by Sol-Gel Method. Advances in Materials Science and Engineering, 2013, 2013, 791641. DOI: 10.1155/2013/791641.
6. Toniolo, J. C.; Lima, M. D.; Takimi, A. S.; Bergmann, C. P. Synthesis of alumina powders by the glycine-nitrate combustion process. Materials Research Bulletin, 2005, 40(3), 561-571. DOI: 10.1016/j.materresbull.2004.07.019.
7. Fabrication of α-alumina fibers by sol-gel and electrospinning of aluminum nitrate precursor solutions. Results in Physics, 2019, 12, 193-204. DOI: 10.1016/j.rinp.2018.11.068.
8. Vorakitkanvasin, S.; Kunjara Na Ayudhya, S.; Suriye, K.; Praserthdam, P.; Panpranot, J. Enhanced metathesis activity of low loading Re₂O₇/Al₂O₃ catalysts for propylene production by using aluminum nitrate as Al₂O₃ precursor. Applied Catalysis A: General, 2016, 517, 39-46. DOI: 10.1016/j.apcata.2016.01.008.

Dane dotyczące bezpieczeństwa:

• Zwroty zagrożenia (H):

  • H272: Może intensyfikować pożar; utleniacz.
  • H314: Powoduje poważne oparzenia skóry oraz uszkodzenia oczu.
  • H335: Może powodować podrażnienie dróg oddechowych.

• Zwroty wskazujące środki ostrożności (P):

  • P210: Przechowywać z dala od źródeł ciepła, gorących powierzchni, źródeł iskrzenia, otwartego ognia i innych źródeł zapłonu. Nie palić.
  • P220: Trzymać/przechowywać z dala od odzieży i innych materiałów zapalnych.
  • P280: Stosować rękawice ochronne/odzież ochronną/ochronę oczu/ochronę twarzy.
  • P305+P351+P338: IF IN EYES: Rinse cautiously with water for several minutes. Remove contact lenses if present and easy to do. Continue rinsing.
  • P310: Natychmiast skontaktować się z OŚRODKIEM ZATRUĆ/lekarzem.
  • P403+P233: Store in a well-ventilated place. Keep container tightly closed.

Piktogramy: