aluminiu 2

REFERAT

Titlu: Cationul Al3+

Student: Matei Daniela

Disciplina: Chimie analitica si analiza instrumentala

Grupa 6014, anul I, Facultatea de Biotehnologii

Lector dr.: Maria Pele

Cationul Al 3+1.Generalitati1.1.Denumire

Etimologia cuvantului vine de la numele oxidului caracteristic cuvant de origine franceza care la randul sau provine de la latinescul alumen prin care Pliniu desemna alaunul.A fost descoperit in 1825 de danezul Hans Christian (rsted.1.2.Stare naturala

Aluminiu este unul din cele mai raspandite elemente de la suprafata Pamantului(cca.8%) dupa oxigen si siliciu.In mari cantitati se gaseste aluminiu in silicate; de exemplu in feldspati(ortoza K[AlSi3O8], albit Na[AlSi3O8], anortit [Ca[Al2Si2O8], mica(biotit K(Mg,Fe)3[AlSi3O10](OH,F)2],etc.Aluminiul mai apare in natura sub forma de oxid Al2O3(corindon,safir, rubin) de oxihidroxizi AlO(OH) (bauxite, diaspor) si de hidroxid Al(OH)3 (hidrargilit), se mai gasesc in sfarsit in natura oxizi micsti de aluminiu cu alte metale cum sunt crisoberilul, spinelul si compusi ai fluorului criolita. In apa marilor nivelul de aluminiu este de la 0,16 la 1,9 g/t.

Aluminiul este acumulat mai mult de plante decat de animalele.Cazul mai cunoscut este al arborelui Orites excelsa, iar Licopodium alpinum, poate contine in cenusa sa pana la 33% Al2O3.

Aluminiul in natura apare sub un singur izotop si anume 27Al.

1.3.Invelis electronic si reactivitate

Elementul aluminiu se gaseste in grupa III principala avand structura invelisului electronic [Ne]3s23p1.La formarea combinatiilor sale cedeaza trei electroni din substratele 3s si 3p si se transforma in cation trivalent Al3+.Ionii de aluminiu sunt coordonati cu 6 molecule e apa rezultand cationul hexahidrat[Al(H2O)6]3+. Toate combinatiile aluminiului se caracterizeaza prin faptul ca sunt incolore, iar in solutie hidrolizeaza la nivel de hidroxid, care are character amfoter.Combinatiile solubile sunt clorura, azotatul, sulfatii, alaunii, aluminatii alcalini si alcalino-pamantosi.Combinatiile insolubile sunt hidroxidul, fosfatul, acetatul bazic si orto-oxichinolatul de aluminiu.

2.Reactii ale ionului Al3+2.1.Reactii pe cale uscata2.1.1.Reactia albastrului de Thenard

2Al2O3+2Co(NO3)2=2Al2O3(CoO+2NO2+O2 Reactia se poate efectua pe carbine sau pe hartie de filtru.Se ia o fasie de hartie de filtru, se umezeste cu cateva picaturi solutie de analizat,apoi se adauga 2-3 picaturi solutie diluata de azotat de cobalt. Hartia se calcineaza intr-un creuzet sau direct in flacara becului pana la cenusa.O coloratie albastra a cenusii indica prezenta aluminatului de cobalt.In reactie se va evita un exces de azotat de cobalt, deoarece se formeaza oxid de cobalt care mascheaza culoarea albastra.Reactia este sensibila pentru 0,02 mg aluminiu in solutie.

2.2.Reactii in solutie

Se poate folosi pentru reactiile in solutie, clorura de aluminiu sau alaun 0,5 n.

2.2.1.Reactii cu reactivul de grupa

Sulfura de amoniu precipita sarurile de aluminiu (in prezenta de clorura de amoniu si hidroxid de amoniu) sub forma de hidroxid de aluminiu, un precipitat alb gelatinos, ca urmare a hidrolizei sulfurii:

2(Al3++3Cl-)+3(2NH4++S2-)=Al2S3+6(NH4++Cl-)Al2S3+6H2O=2Al(OH)3(+3(2H++S2-)

2(Al3++3Cl-)+3(2NH4++S2-)+6H2O=2Al(OH)3+6(NH4++Cl-)+3(2H++S2-)

Hidroxidul de aluminiu are proprietati amfotere; in mediu puternic acid se comporta ca o baza slaba, iar in mediu puternic bazic se comporta ca un acid slab. Hidroxidul de aluminiu este stabil in intervalul de pH 3,8-9,7 pentru concentratia solutiei de 10-2M.La pH9,7 se formeaza ioni de [Al(OH)4]- sau AlO2-.Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O

Al(OH)3+OH-=[Al(OH)4]-Tehnica

Intr-o eprubeta se introduc:

7-8 picaturi(~1 ml) solutie a unei sari de aluminiu;

3-4 picaturi(~0,5 ml) solutie de sulfura de amoniu; se observa formarea precipitatului alb gelatinos;

se imparte continutul in alte 2 eprubete;

in prima se adauga acid clorhidric;

in a doua hodroxid de sodium 2 n;

in ambele cazuri se observa disparitia precipitatului.

2.2.2.Reactia cu hidroxizii alcalini

Aceasta reactie este data de foarte multi cationi din grupe II si III.Hidroxizii alcalini KOH si NaOH, cand sunt adaugati picatura cu picatura in solutiile sarurilor de aluminiu, dau un precipitat alb de Al(OH)3.

(Al3++3Cl-)+3(Na++OH-)=Al(OH)3(+3(Na++Cl-)

Daca se adauga in continuare in exces se obtin aluminati

Al(OH)3+(Na++OH-)={Na+[Al(OH)4]-}=(Na++AlO2-)+H2OAluminatii fiind saruri ale acizilor slabi cu baze tari hidrolizeaza in solutii dupa schema:

AlO2-+2H2O(Al(OH)3+OH-

Echilibrul reactiei se deplaseaza spre dreapta sau spre stanga, in functie de pH, adica de concentratia ionilor de H+ sau OH- din solutie.Clorura de amoniu reactioneaza cu hidroxidul de sodium rezultat din hidroliza aluminatului, formand hidroxid de amoniu; amestecul tampon(NH4Cl+NH4OH) care se obtine scade pH-ul la 7-8, cand hidroxidul de aluminiu devine stabil.Actiunea clorurii de amoniu asupra solutiei de aluminati este utilizata in analiza chimica pentru recunoasterea Al3+ astfel: la solutia alcalina de aluminat se adauga treptat o solutie saturate de clorura de amoniuSolutia se fierbe pana la eliminarea mirosului de ammoniac; se observa aparitia unor fulgi gelatinosi caracteristici de hidroxid de aluminiu:AlO2-+NH4++2H2O=Al(OH)3+(NH4+OH-)Tehnica


3-4 picaturi (~0,5 ml) solutie a unei sari de aluminiu;

7-8 picaturi (~1 ml) solutie de hidroxid de sodium 2 n;

Se adauga cateva picaturi de solutie clorura de amoniu saturate si se fierbe pana la disparitia mirosului de amoniac; Se observa formarea unui precipitat alb gelatinos.2.2.3.Reactia cu amoniacul Hidroxidul de amoniu precipita de asemenea ionul de Al3+ sub forma de Al(OH)3, dar nu il poate dizolva decat partial, din cauza slabei sale disocieri.

(Al3++3Cl-)+3(NH4++OH-)=Al(OH)3(+3(NH4++Cl-)Tehnica



1-2 picaturi solutie de hidroxid de amoniu 2 n;

se observa formarea unui precipitat alb gelatinos.2.2.4.Reactia cu acetatul de sodium

Acetatul de sodium formeaza la cald cu sarurile de aluminiu un precipitat alb floconos de sare bazica.

(Al3++3Cl-)+3(Na++CH3COO-)+2H2O=Al(OH)2CH3COO(+3(Na++Cl-)+2(CH3COO-+H+)Tehnica



3-5 picaturi solutie de acetate de sodium 2 n;

se observa formarea precipitatului.

2.2.5.Reactia cu carbonatii alcalini si de amoniu

Reactia carbonatilor cu Al formeaza un precipitat alb gelatinos de hidroxid de aluminiu care este usor solubil in exces de reactivi cu formare de aluminati.

2(Al3++3Cl-)+3(2Na++CO32-)+3H2O=2Al(OH)3(+6(Na++Cl-)+3CO2Tehnica



2-3 picaturi solutie de carbonat de sodium 2 n;

se observa formarea precipitatului.

2.2.6.Reactia cu fosfatul disodic Fosfatul disodic precipita aluminiu sub forma de fosfat de aluminiu, un precipitat alb solubil in acizi minerali dar insolubil in acid acetic.

(Al3++3Cl-)+2(2Na++HPO42-)=AlPO4(+3(Na++Cl-)+(Na++H2PO4-)

Astfel se obtine in solutie un amestec tampon cu un pH~7,ceea ce realizeaza conditiile de precipitare completa a fosfatului de aluminiu.Tehnica



3-4 picaturi solutie de fosfat disodic;

se observa formarea precipitatului si culoarea acestuia;

se imparte continutul in trei eprubete;

in prima se adauga solutie de acid clorhidric;

in a doua se adauga solutie de acid acetic; in a treia se adauga solutie de hidroxid de sodium.

Precipitatul se va dizolva in eprubetele 1 si 3.

2.2.7.Reactia cu alizarina S

Alizarina(1,2 dihidroxi, 3 sulfonat de sodium antrachinona) reactioneaza cu ionii de Al din solutie formand o sare complexa rosie ce este insolubila in acid acetic.pH-ul optim este cuprins intre 4,2 si 4,6.Fe3+ interfera cu acest test deoarece formeaza un precipitat colorat.

Tehnica

Pe o hartie de filtru se pune o picatura solutie de analizat si o picatura de alizarina S.Hartia se tine deasupra vaporilor de amoniac (o eprubeta cu solutie concentrate de amoniac introdusa intr-o baie de apa), cand hartia se va colora in violet inchis.Apoi hartia se inmoaie in acid acetic 0,2 n; in prezenta Al apare o pata rosie, iar in absenta hartia se ingalbeneste.

Reactia se poate executa si in eprubete de centrifuga , folosind aceleasi volume de solutii reactante la care se mai adauga amoniac sub agitare si apoi acid acetic pana la schimbarea culorii in violet in rosu portocaliu.Solutia se centrifugheaza dupa care se separa un lac rosu transparent ce indica prezenta Al.

3.Proprietati fiziologo-biochimice si intrebuintari

3.1.Proprietati fiziologo-biochimice

Aluminiul metallic, oxidul si hidroxidul de aluminiu nu sunt toxici.Aluminiul este un element care se gaseste in sol in proportie de aproximativ 7%, in functie de continutul in argila al solului.

Cu toate ca nu este un element necesar plantelor, in cenusa unor ferigi s-a gasit in cantitate relativ ridicata 7%.In cantitatemare, aluminiu este toxic pentru plante, deoarece deregleaza procesele metabolice in care intervin unii ioni.Excesul de aluminiu impiedica absortia si utilizarea fosforului, calciului, magneziului, zincului, manganului.

In lumea animala lucrurile sunt oarecum similare, cu toate ca medicina il utilizeaza cationic deseori.S-a observat, statistic, in tarile scandinave, o corelatie intre continutul sau si fenomenele degenerative legate de scleroza.3.2.Intrebuintari

Elementul aliat are deosebite utilizari, incepand cu elemente de constructii si terminand cu tevi pentru transportul apei sau fabricarea reperelor in aeronautica.Compusii au diverse intrebuintari cel mai cunoscut este alaunul, care se foloseste, printer altele, ca agent de precipitare la purificarea apei.

BIBLIOGRAFIE: Negulescu,Gh.,P.,Elemente de chimie analitica calitativa anorganica a mediului,Cap.II,Grupa III, Ed.PRINTECH,pag.102-106, 2001, Bucuresti.

aluminiu 2

Documents