Составьте уравнение реакции термического разложения фосфата алюминия

Фосфат алюминия (ортофосфат алюминия, алюминий фосфорнокислый) — AlPO₄, неорганическое соединение, алюминиевая соль фосфорной кислоты. Твёрдое, белое кристаллическое вещество, нерастворимое в воде. Встречается в природе в виде многочисленных минералов. Образуется в виде студёнистого осадка при действии на водорастворимые соли алюминия растворимых фосфатов.

Используется в качестве флюса в производстве керамики, добавки для цемента, высокотемпературного дегидратирующего агента, для выпуска специальных сортов стекла, как катализатор в органическом синтезе. Также применяется как компонент для некоторых разрыхлителей в кондитерском деле и в медицине как антацид.

Видео:Химические уравнения // Как Составлять Уравнения Реакций // Химия 9 классСкачать

Нахождение в природе и физические свойства

Белое (в аморфном виде) или бесцветное кристаллическое вещество, существующая в четырёх модификациях, среди которых устойчивы [1] :

• α-AlPO₄ — с гексагональной решёткой (пространственная группа P3₁21), устойчив до 580 °C;

Плотность: 2,64 г/см³, удельная теплоёмкость: 93,2 Дж/(моль·К), стандартная энтальпия образования: −1733 кДж/моль, стандартная энергия Гиббса: −1617 кДж/моль, стандартная энтропия: 90,8 Дж/(моль·K).

• β-AlPO₄ — с гексагональной (580—1047 °C) или кубической (выше 1047 °C) решёткой.

Соединение плохо растворимо в воде (ПР 9,83⋅10 −10 ) и спирте, хорошо растворимо в соляной и азотной кислоте [2] . Хуже всего соль растворима в воде при pH 4,07—6,93 [3] .

При осаждении из водных растворов выпадает в виде аморфного осадка общей формулой AlPO₄•xH₂O. Известны кристаллогидраты, где x=2; 3,5. Безводную соль можно получить при нагревании фосфата выше 1300 °C.

Видео:Все реакции разложения в неорганике | Химия ЕГЭ 2022 | УмскулСкачать

Фосфат алюминия (AlPO4): состав, свойства, производство, применение

Фосфат алюминия (AlPO4): состав, свойства, производство, применение — Наука

Видео:8 класс. ОВР. Окислительно-восстановительные реакции.Скачать

Содержание:

В фосфат алюминия представляет собой неорганическое твердое вещество, образованное ионом алюминия Al 3+ и фосфат-ион PO₄ 3- . Его химическая формула — AlPO.₄. Это белое твердое вещество, кристаллическая структура которого похожа на структуру кремнезема SiO.₂. Не растворяется в воде.

Его можно получить из оксида алюминия (Al₂ИЛИ₃) и фосфорной кислоты (H₃PO₄). Также его можно получить, исходя из водных растворов хлорида алюминия (AlCl₃) и фосфат натрия (Na₃PO₄).

Фосфат алюминия имеет очень высокую температуру плавления, поэтому он широко используется в качестве компонента огнеупорных керамики, то есть, керамики, которые выдерживают очень высокие температуры.

Он также используется в качестве антацида для желудка, в смесях для восстановления зубов и в качестве адъюванта к вакцинам, то есть для стимуляции иммунного ответа организма.

Некоторые огнеупорные бетоны содержат AlPO.₄ в своем составе, что увеличивает механические и жаропрочные поддерживающие свойства этого типа цемента.

Он использовался в качестве защитного экрана для предотвращения горения горючих материалов, таких как определенные полимеры.

Видео:Реакции разложения. Как понять?Скачать

Состав

АльПО₄ Он образован катионом алюминия Al 3+ и фосфат-анион PO₄ 3- .

Кристаллический фосфат алюминия также называют берлинитом или альфа-фазой (α-AlPO₄) и его кристаллы подобны кварцу.

Альфа-фаза фосфата алюминия представляет собой твердое тело, образованное ковалентной сеткой тетраэдров ПО.₄ и АлПО₄ Они чередуются и связаны атомами кислорода.

Эта структура изоморфна кремнезему, то есть имеет ту же форму, что и кремнезем SiO.₂.

Видео:ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКАЯ ДИССОЦИАЦИЯ ХИМИЯ 8 класс // Подготовка к ЕГЭ по Химии - INTENSIVСкачать

Номенклатура

— Алюминиевая соль фосфорной кислоты.

Видео:Экзо- и эндотермические реакции. Тепловой эффект химических реакций. 8 класс.Скачать

Свойства

Видео:ОВР и Метод Электронного Баланса — Быстрая Подготовка к ЕГЭ по ХимииСкачать

Физическое состояние

Кристаллическое белое твердое вещество.

Видео:Химия | Тепловой эффект химической реакции (энтальпия)Скачать

Молекулярный вес

Видео:ПОЛНЫЙ разбор ВАРИАНТА №4 из сборника Добротина! | Химия ЕГЭ УМСКУЛСкачать

Температура плавления

Видео:25. Схема реакции и химическое уравнениеСкачать

Плотность

Видео:Электролиз. 10 класс.Скачать

Растворимость

Не растворим в воде

Видео:ВСЯ ХИМИЯ ЭЛЕМЕНТОВ С НУЛЯ | Химия ЕГЭ 2023 | УмскулСкачать

Другие свойства

Структура АлПО₄ очень похож на кремнезем SiO₂, поэтому он имеет многие физические и химические свойства.

Фосфат алюминия — это очень тугоплавкий материал, то есть он выдерживает очень высокие температуры, не меняя своего физического состояния или структуры и не разлагаясь.

АльПО₄ кристаллический или берлинит при нагревании превращается в структуру типа тридимита, а затем в тип кристобалита, другие формы этого соединения, которые напоминают кремнезем SiO₂.

Видео:Химические реакции. Химические уравнения. Урок 17. Химия 8 классСкачать

Получение

Фосфат алюминия AlPO₄ может быть получен реакцией между фосфорной кислотой H₃PO₄ и оксид алюминия Al₂ИЛИ₃. Требуется температура нанесения, например, от 100 до 150 ° C.

Его также можно получить, присоединив водный раствор хлорида алюминия AlCl₃ с водным раствором фосфата натрия Na₃PO₄:

Видео:ОКСИДЫ, КИСЛОТЫ, СОЛИ И ОСНОВАНИЯ ХИМИЯ 8 класс / Подготовка к ЕГЭ по Химии - INTENSIVСкачать

Использование в керамике

Фосфат алюминия AlPO₄ он часто входит в состав глиноземной керамики.

Керамика с высоким содержанием глинозема — один из материалов, который из-за своей твердости используется в приложениях, где требуется выдерживать высокие нагрузки и суровые условия.

Этот тип керамики устойчив к коррозии, воздействию высоких температур, присутствию горячего пара или восстановительной атмосфере, такой как окись углерода (CO).

Глиноземная керамика также имеет низкую электрическую и теплопроводность, поэтому ее используют для изготовления огнеупорных кирпичей и электроизоляционных компонентов.

Поскольку фосфат алюминия образуется при гораздо более низкой температуре, чем кремнезем SiO₂, его производство дешевле, что является преимуществом при производстве керамики, подходящей для требовательных услуг.

Видео:Разложение нитратов за 5 минут | ХИМИЯ ЕГЭ | СОТКАСкачать

Производство керамики из фосфата алюминия

Используется глинозем₂ИЛИ₃ и фосфорная кислота H₃PO₄ в водной среде.

Предпочтительный pH пласта составляет 2-8, так как существует большое количество растворенных форм фосфорной кислоты, таких как H₂PO₄ – и HPO₄ 2- . При кислом pH концентрация ионов Al 3+ высокий, возникающий из-за растворения оксида алюминия Al₂ИЛИ₃.

Сначала образуется гель гидратированного дифосфата алюминия с триводородом AlH.₃(PO₄)₂.ЧАС₂ИЛИ:

Однако наступает время, когда pH раствора падает и становится нейтральным, и оксид алюминия Al₂ИЛИ₃ он имеет низкую растворимость. В это время нерастворимый оксид алюминия образует слой на поверхности частиц, предотвращая продолжение реакции.

Поэтому необходимо увеличить растворимость оксида алюминия, и это достигается осторожным нагреванием. При нагревании до 150 ° C гель продолжает реакцию с оксидом алюминия Al.₂ИЛИ₃ высвобождая воду и кристаллический берлинит (альфа-AlPO₄).

Берлинит связывает отдельные частицы и образует керамику.

Видео:Все классы в неорганике за 6 часов | Химия ЕГЭ 2023 | УмскулСкачать

Другое использование

АльПО₄ Он используется как антацид, как адсорбент, как молекулярное сито, как носитель катализатора и как покрытие для повышения устойчивости к горячей коррозии. Вот и другие приложения.

Видео:Химия 9 класс — Как определять Степень Окисления?Скачать

При получении бетона

Фосфат алюминия входит в состав огнеупорных или жаропрочных бетонов.

Он придает этим бетонам прекрасные механические и преломляющие свойства, такие как термостойкость. В диапазоне температур 1400-1600 ° C ячеистый бетон на основе фосфата алюминия является одним из наиболее эффективных материалов в качестве теплоизолятора.

Не требует сушки, его отверждение достигается за счет самораспространяющейся экзотермической реакции. Из этого материала можно приготовить кирпичи любой формы и размера.

Видео:9. ТЕРМИЧЕСКОЕ РАЗЛОЖЕНИЕ НИТРАТОВ/ Нужно знать/ ЕГЭ химия 2020Скачать

В стоматологических цементах

Фосфат алюминия входит в состав стоматологических цементов или материалов, используемых для лечения разрушенных зубов.

В стоматологических цементах оксид алюминия используется в качестве замедлителя кислотно-основных реакций, где замедляющий эффект обусловлен образованием фосфата алюминия на частицах других материалов.

Эти цементы обладают очень высоким сопротивлением сжатию и растяжению, что связано с присутствием фосфата алюминия.

Видео:Опыты по химии. Получение и исследование амфотерных свойств гидроксида алюминияСкачать

В вакцинах

АльПО₄ В течение многих лет он использовался в различных вакцинах для человека для усиления иммунного ответа организма. Говорят, что АлПО₄ это «адъювант» вакцин. Механизм еще недостаточно изучен.

Известно, что иммуностимулирующий эффект AlPO₄ это зависит от процесса адсорбции антигена на адъюванте, то есть от способа, которым он к нему прикрепляется. Антиген — это соединение, которое при попадании в организм вырабатывает антитела для борьбы с определенным заболеванием.

Антигены могут адсорбироваться на AlPO₄ электростатическим взаимодействием или связыванием с лигандами. Они адсорбируются на поверхности адъюванта.

Также считается, что размер частиц AlPO₄ он также имеет влияние. Чем меньше размер частиц, тем больше и продолжительнее ответ антител.

Видео:Взаимодействие металлов с кислотами. 8 класс.Скачать

В качестве антипирена в полимерах

АльПО₄ Он использовался в качестве антипирена и для предотвращения возгорания или горения некоторых полимеров.

Добавление АлПО₄ к полипропиленовому полимеру, который уже имеет антипирен, вызывает синергетический эффект между обоими антипиренами, что означает, что эффект намного больше, чем у обоих антипиренов по отдельности.

Когда полимер подвергается горению или сжигается в присутствии AlPO₄образуется метафосфат алюминия, который проникает через обугленную поверхность и заполняет ее поры и трещины.

Это приводит к образованию высокоэффективного защитного экрана, предотвращающего возгорание или возгорание полимера. Другими словами, АлПО₄ герметизирует обугленную поверхность и предотвращает возгорание полимера.

Реакции разложения

При выполнении различных заданий ЕГЭ по химии (например, задачи 34 или задания 32 «мысленный эксперимент») могут пригодиться знания о том, какие вещества при нагревании разлагаются и как они разлагаются.

Рассмотрим термическую устойчивость основных классов неорганических веществ. Я не указываю в условиях температуру протекания процессов, так как в ЕГЭ по химии такая информация, как правило, не встречается. Если возможны различные варианты разложения веществ, я привожу наиболее вероятные, на мой взгляд, реакции.

Разложение оксидов

При нагревании разлагаются оксиды тяжелых металлов:

2HgO = 2Hg + O₂

Разложение гидроксидов

Как правило, при нагревании разлагаются нерастворимые гидроксиды. Исключением является гидроксид лития, он растворим, но при нагревании в твердом виде разлагается на оксид и воду:

2LiOH = Li₂O + H₂O

Гидроксиды других щелочных металлов при нагревании не разлагаются.

Гидроксиды серебра (I) и меди (I) неустойчивы:

2AgOH = Ag₂O + H₂O

2CuOH = Cu₂O + H₂O

Гидроксиды большинства металлов при нагревании разлагаются на оксид и воду.

В инертной атмосфере (в отсутствии кислорода воздуха) гидроксиды хрома (III) марганца (II) и железа (II) распадаются на оксид и воду:

Большинство остальных нерастворимых гидроксидов металлов также при нагревании разлагаются:

Разложение кислот

При нагревании разлагаются нерастворимые кислоты.

Например , кремниевая кислота:

Некоторые кислоты неустойчивы и подвергаются разложению в момент образования. Большая часть молекул сернистой кислоты и угольной кислоты распадаются на оксид и воду в момент образования:

В ЕГЭ по химии лучше эти кислоты записывать в виде оксида и воды.

Например , при действии водного раствора углекислого газа на карбонат калия в качестве реагента мы указываем не угольную кислоту, а оксид углерода (IV) и воду, но подразумеваем угольную кислоту при этом:

Азотистая кислота на холоде или при комнатной температуре частично распадается уже в водном растворе, реакция протекает обратимо:

При нагревании выше 100 о С продукты распада несколько отличаются:

Азотная кислота под действием света или при нагревании частично обратимо разлагается:

Разложение солей

Разложение хлоридов

Хлориды щелочных, щелочноземельных металлов, магния, цинка, алюминия и хрома при нагревании не разлагаются.

Хлорид серебра (I) разлагается под действием света:

2AgCl → Ag + Cl₂

Хлорид аммония при нагревании выше 340 о С разлагается:

Разложение нитратов

Нитраты щелочных металлов при нагревании разлагаются до нитрита металла и кислорода.

Например , разложение нитрата калия:

Видеоопыт разложения нитрата калия можно посмотреть здесь.

Нитраты магния, стронция, кальция и бария разлагаются до нитрита и кислорода при нагревании до 500 о С:

При более сильном нагревании (выше 500 о С) нитраты магния, стронция, кальция и бария разлагаются до оксида металла, оксида азота (IV) и кислорода:

Нитраты металлов, расположенных в ряду напряжений после магния и до меди (включительно) + нитрат лития разлагаются при нагревании до оксида металла, диоксида азота и кислорода:

Нитраты серебра и ртути разлагаются при нагревании до металла, диоксида азота и кислорода:

Нитрат аммония разлагается при небольшом нагревании до 270 о С оксида азота (I) и воды:

При более высокой температуре образуются азот и кислород:

Разложение карбонатов и гидрокарбонатов

Карбонаты натрия и калия плавятся при нагревании.

Карбонаты лития, щелочноземельных металлов и магния разлагаются на оксид металла и углекислый газ:

Карбонат аммония разлагается при 30 о С на гидрокарбонат аммония и аммиак:

Гидрокарбонат аммония при дальнейшем нагревании разлагается на аммиак, углекислый газ и воду:

Гидрокарбонаты натрия и калия при нагревании разлагаются на карбонаты, углекислый газ и воду:

Гидрокарбонат кальция при нагревании до 100 о С разлагается на карбонат, углекислый газ и воду:

При нагревании до 1200 о С образуются оксиды:

Разложение сульфатов

Сульфаты щелочных металлов при нагревании не разлагаются.

Сульфаты алюминия, щелочноземельных металлов, меди, железа и магния разлагаются до оксида металла, диоксида серы и кислорода:

Сульфаты серебра и ртути разлагаются до металла, диоксида серы и кислорода:

Разложение фосфатов, гидрофосфатов и дигидрофосфатов

Эти реакции, скорее всего, в ЕГЭ по химии не встретятся! Гидрофосфаты щелочных и щелочноземельных металлов разлагаются до пирофосфатов:

Ортофосфаты при нагревании не разлагаются (кроме фосфата аммония).

Разложение сульфитов

Сульфиты щелочных металлов разлагаются до сульфидов и сульфатов:

Разложение солей аммония

Некоторые соли аммония, не содержащие анионы кислот-сильных окислителей, обратимо разлагаются при нагревании без изменения степени окисления. Это хлорид, бромид, йодид, дигидрофосфат аммония:

Cоли аммония, образованные кислотами-окислителями, при нагревании также разлагаются. При этом протекает окислительно-восстановительная реакция. Это дихромат аммония, нитрат и нитрит аммония:

Видеоопыт разложения нитрита аммония можно посмотреть здесь.

Разложение перманганата калия

Разложение хлората и перхлората калия

Хлорат калия при нагревании разлагается до перхлората и хлорида:

4KClO₃ → 3KClO₄ + KCl

При нагревании в присутствии катализатора (оксид марганца (IV)) образуется хлорид калия и кислород:

2KClO₃ → 2KCl + 3O₂

Перхлорат калия при нагревании разлагается до хлорида и кислорода: