Н.С. Ахметов - Общая и неорганическая химия (1109650), страница 84
Текст из файла (страница 84)
В ал юмосиликатах алюминий играет такую же роль, как кремний: оба эти элемента об аз р уют смешанное соединение — алюминат-силикат. Алюмосиликаты можно рассматривать как силикаты, в которых часть кремнекислородных тетраэдров В!01 заменена на алюмокислородные тетраэдры А10'. Так, частичное замещение атомов % на атомы А) в %0г (%зов) дает алюмосиликатныо ионы типа [А1%зо„], [ г, г зггг . р амене атомов % в ионах силикатов слоистой 1А! % О гг . П и з.. ры .'(г г (или %зоз„) атомами А) образуются слоистые алюмосиликатные ионы, например, типа [А!%го~о]з .
Из ал з алюмосиликатов наиболее распространены нолсоыс нзааты. Главные их представители — минералы ортоклаз К А!% О, б ,'а[ (з з] и анортгпп Са[А!г%гоз] Очень распространоны минераны группы слюд, например, жускоегип КА1г[А!%зо,о)(ОН)г]. Болыпое практическое аначение имеет минерал нсфсхпн ()т)а, К)г[А!г%гоз]. Нефелин нспольз ется ля д получения глинозема, содовых продуктов и цемента. Это п оиз р водство снладывается из гледукзщих операций: а) нефелин и известняк опекают в трубчатых печах при 1200 'С (На, К)А1г%гоз + 2СаСОз = 2Са%0з + НаА!Ог + КА!Ог + 2СОг! б) образовавшуюся массу выщелачивают во — об дой — разуется раствор алюминатов натрия и калия и шлак Са%0з'. НаА10г + КА!Ог + 4НгО = На[А1(ОН) ] + К[А)(ОН) ] ") через Раствор алюминатов пропускают образовавшиися при спекании г: а[а!(ОН)з] + К[А1(ОН)ч] ь 2СОг = НаНСОз + КНСоз + 2А1(ОН), 495 У Ж 4е Ю 69 !йГ СаО <МтОэ <уза я<в А1,0,,М Р и с.
192. Диаграмма плавкости системы СаΠ— А1гОз Р и с. 193, Структура цеолитз г) нагреванием А!(ОН)э получают глинозем: 2А!(ОН)з = А1тОз + 3НтО д) выпариванием маточного раствора выделяют соду и поташ, а ранее полученный шлам СаЗ!Оэ идет нз производство цемента. При производстве 1 т А!тОэ получают 1 т содопродуктов и 7,5 т цемента. Таким образом, комплексная переработка дешевого нефелина с помощью дешевого известняка данг воэможность получить такие ценные продукты, как глинозем, соду (поташ) и цемент. Из алюмосиликатов большой интерес представляют псолип<ь<.
Их состав выражает формула М ЭуОту пНтО, где М = Са, Ха (реже Ва, Бг, К), Э = Б! и А! в переменном соотношении. На рис. 193 приведена модель одного из искусственных цеолитов. Кремнекислородные и алюмокислородные тетраэдры объединены в полиэдры, которые соединены между собой через атомы кислорода. Благодаря такому строению в кристаллах цеолитов имеются свободные полости. В этих полостях располагаются ионы М' и Мт', компенсирующие отрицательный заряд алюмокремнекислородных тетраэдров, и в них могут внедряться молекулы воды. Содержание воды зависит от давления водяного пара.
Цеолиты способны обменивать воду на другие вещества (спирт, аммиак и т.д.). При осторожном нагревании вода постепенно удаляется, и даже полное обезвоживание не приводит к разрушению кристаллической решетки цеолита. 496 А!тОэ + бНГ = 2А!Гз + ЗНтО а получение А!С!з — на хлорировании А!тОэ в присутствии угля (при 500 — 550 "С). Ниже приведены некоторые сведения о галогенидах алюминия: А1Гз А1С1з А!Вгз А1!э Т. пл., 'С . Т.
кип., С .. 1290 1291 (возг.) 3,1 -1510 97,5 179,5 255 381 193 180 (воэг. ) 2,5 -705 Пл, г7'смз,........ <з Ц тч, кДж<<моль .. , кДж/моль... 5;„м кДж/мо-чь . 3,2 4,0 -513 -308 -1432 -629 -491 -304 109 180 190 66 Фторид алюминия резко отличается по свойствам от остальных его галогенидов. Имеет координационную решетку типа НеОэ (см. рис. 497 Ряд искусственных цеолнтов используется в качестве так называемых молекулярных скпь Молекулярные сита поглощают вещества, молекулы которых могут войти в их полости (диаметром 0,3 — 1,3 нм). Например, одно из молекулярных сит (с диаметром отверстия 0,35 нм) может поглотить молекулы Нъ Ом 1<1м но практически не поглощает более крупные молекулы типа СН< или атомы Аг.
Молекулярные сита используются для разделения углеводородов, осушки газов и жидкостей. В цеолитах одни катионы могут замешаться другими. На этом свойстве основано применение цеолитов в качестве ионнообменников (катионитов). Цеолиты с внедренными в йих ионами ряда <т-элементов являются катализаторами. С у л ь ф и д алюминия А1тБэ получают непосредственным взаимодействием простых веществ при температуре красного каления. Это кристаллическое вещество (т.
пл. 1100 'С), полностью гидролиэующееся даже следами влаги в воздухе. При < плавлении А!тБз с основными сульфидами образукзтся полимерные гульфидоалюминаты состава т! <2 МА!Ят и М(А1Бт)ь Они мапоустойчивы, в водных растворах легко разлагаются. Г а л о г е н и д ы алюминия АГНа1э в обычных условиях — бесцветные кристаллические вещества, Их можно получить прямым взаимодействием простых веществ. Основной способ получения А!Гз основан на действии безводного НГ на А!тОз или А1: ный анион А1Г„в виде сетки: Г Г- ---.~ Г Гбс-- ~~! г Г Гг -А1, Г Агрт- А!Г С1~ С1 А1 О(СзНз)з С! !Э А! (~) На! Р и с.
194. Строение молекулы А1тНа1е Р и с. 195. Структура криолита НазА)Ге 31е([А!Не] + А!С1з = 4А1Нз + 312С1 499 498 69), тугоплавок, мало растворяется в воде, химически неактивен. Хлорид имеет слоистую решетку, а кристаллы А1Вгз и АПз состоят из димерных молекул А!тНа1з (рис. 194). Поэтому они легкоплавки, заметно легучи при обычной температуре. Очень гигроскопичны и на воздухе расплываются.
В парообразном состоянии и в некоторых органических растворителях А!С!з А!Вгз и АПз находятся в виде димерных молекул А!зНа!е, имеющих конфигурацию сдвоенных тетраэдров с общим ребром (рис. 194). Простые молекулы А1На1з существуют только при высокой температуре. В отличие от типичных солей галогениды алюминия (кроме А!Гз)— весьма реакционноспособные вещества. Взаимодействие А1На1з с водой сопровождается значительным выделением теплоты. При этом они сильно гидролизуются, но в отличие от типичных кислотных галогенидов неметаллов их гидролиз неполный и обратимый.
Подобно ВНа!з тригзлогениды алюминия (кроме А1Гз) — сильные акцепторы электронных пар — присоединяют молекулы-доноры, например: Склонность к комплексообраээванию у А1На1з проявляется в отношении к НзО, НзН, РС!ь РОС1з и ряду органических соединений. С этой способностью связано применение А1С1з в качестве катализатора в органическом синтезе. С основными галогенидами тригалогениды А1На(з легко образуют галогено- 1 -1 злюминаты типа МзА1Ге, МзА!Гз и МА!На!е Из ннх наиболее устойчив гексафторовлюмпнат натрия 14азА!Ге (криозит). Его кристаллы острошюго типа образованы ионами !4а' и А!Ге (рис.
195). е 1 1 Фторозлюминаты состава МзА!Гз и МА!Ге образованы полимерными фтороалюмннатными комплексами, Так, в кристалле Т!зА1Гз октаэдры А!Ге за счет двух своих вершин (атомов Г) объединены в бесконечные цепи состава А1Гз, а в КА1Гх октаэдры А!Ге за счет четырех вершин образуют бесконеч- Объединение же октаэдров А!Ге за счет всех шести вершин создает координационную кристаллическую решетку А!Гз (см. выше). гртороалюминаты щелочных металлов в воде растворяются с трудом. Наибольшее применение (для получения А!, Гз, эмалей, стекла и пр.) имеет НазА)Ге. Промышленное производство искусственного криолита основано на обработке гидроксида алюминия фтороводородной кислотой и карбонатом натрия: 2А)(ОН)з + 12НГ + 3НазСОз — 2НазА1Ге + 3СОз + 9НтО, ЬСг;, = 585 кДж В хлоро-, бромо- и иодоалюмннатах координационное число А! равно четырем.
Почучаются они при сплавленни тригалогенидов алюминия с галогенидами соответствующих металлов (см, рис. 133). Производные щелочных металлов, например На[А(С14] (т. пл. 156 С), Се[А(С!е] (т. пл. 377 'С), являются солями. В противоположность фтороалюминатным ионам ноны [А1С1е], [А!Все] и [А1!е] легко гидролизуются, поэтому соответствующие соли в воде разлагаются. Алюминий образует полимерныи г и д р и д (алан) А!Не, который получают косвенным путем, например действием А!С1з на эфирные растворы гидридоалюминатов: Для алюминия, как и для бора, известны соединения, которые по структуре аналогичны соответствующим соединениям углерода. Например: Н НМ - МН НА1'-- 'яйгн М Н НзМ А)Нз ХНг А1Н2 влазан алазен НМшА1Н алазин алазол ОН Я й (,~А1 Н Н'- 4Н НзС-СН, этан Н2~~Н2 этилен Н(ыСН ацетилен Н бензол Указанные производные алюминия менее устойчивы, чем однотипные соединения бора.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
