Алюминаты

Алюмина́ты, соединения типа оксидов состава mМе_х О_у · nАl₂ О₃ (Мe – металл или металлы в степени окисления +1, +2 или +3), а также гидроксо- и оксоалюминаты – комплексные соли, в которых гидроксо- и оксогруппы связаны с атомом алюминия Аl, образуя анионный комплекс, например бис-(гексагидроксоалюминат) тристронция Sr₃ [Аl(ОН)₆ ]₂ , гексагидроксооксодиалюминат дикалия К₂ [Аl₂ О(ОН)₆ ]. Многие алюминаты типа двойных оксидов, например LaAlO₃ , NaAlO₂ , могут рассматриваться как соли Аl(ОН)₃ или АlООН, проявляющие в этих случаях кислотные свойства.

Щелочные металлы образуют алюминаты состава МеАlО₂ , МеАl₅ О₈ , МеАl₁₁ О₁₇ и МеАl₁₃ О₂₀ (см. таблицу). Алюминаты типа МеАlO₂ (кроме LiAlO₂ ) хорошо растворяются в растворах щелочей, в воде гидролизуются до Аl(ОН)₃ . Щелочные растворы содержат комплексные ионы [Al(OH)₄ ]^– и более сложные полимерные анионы. Из этих растворов кристаллизуются гидроксо- и оксогидроксоалюминаты, состав которых определяется концентрацией щёлочи и температурой. В отличие от других щелочных металлов Li образует не гидроксоалюминат, а труднорастворимый двойной гидроксид [LiOH · 2H₂ O] [2Аl(ОН)₃ ], который при взаимодействии с кислотами даёт двойные гидроксосоли Al−Li.

Свойства некоторых алюминатов

• Температура полиморфного перехода.

К алюминатам металлов II группы периодической системы химических элементов относятся шпинели – соединения общей формулы МеАl₂ О₄ с кубической кристаллической решёткой. Они встречаются в природе в виде минералов, например MgAl₂ O₄ – благородная шпинель, ZnАl₂ О₄ – ганит, ВеАl₂ О₄ – хризоберилл. Кроме шпинелей, для Са, Sr и Ва известны алюминаты другого состава, например Са₃ Аl₂ О₆ , Sr₄ Al₂ O₇ , Ва₃ Аl₂ О₆ , SrAl₄ O₇ , ВаАl₁₂ О₁₉ . При взаимодействии алюминатов Са, Sr и Ва (типа оксидов) с водой образуются гидроксоалюминаты. Известны также двойные гидроксиды Al−Mg и Аl−Са, структура которых построена из чередующихся слоёв гидроксидов Аl и соответствующего металла. При замещении части групп ОН на другие анионы образуются двойные гидроксосоли. Эти соединения осаждаются, например, при взаимодействии щелочей с растворами, содержащими соли Аl и Mg.

Среди алюминатов редкоземельных элементов (РЗЭ) известны соединения состава МеАlО₃ (характерны для всех РЗЭ), Ме₄ Аl₂ О₉ , Ме₃ Аl₅ О₁₂ , МеАl₁₁ О₁₈ , двойные алюминаты, которые включают РЗЭ и металл II группы, например CaMeAlO₄ , MgМе₃ AlO₇ , SrМеAlO₄ . Соединения МеАlО₃ имеют искажённую структуру перовскита (кубическая кристаллическая решётка). Алюминаты состава Ме₄ Аl₂ О₉ изоструктурны, кристаллизуются в моноклинные сингонии (пространственная группа Р2₁ /с). Соединения Ме₃ Аl₅ О₁₂ кристаллизуются в кубические сингонии (типа граната).

Алюминаты типа оксидов тугоплавки; алюминаты РЗЭ характеризуются высокой твёрдостью (~8 по Моосу), плотностью, стойкостью к действию кислот. Такие алюминаты могут быть получены твёрдофазным синтезом из оксидов или разложением солей (нитратов, карбонатов и др.) при 1400–1800 °С. Алюминаты РЗЭ состава МеАlO₃ синтезируют осаждением аммиаком гидроксосоединений из растворов нитратов с последующим прокаливанием осадков. Гидроксоалюминаты щелочных металлов могут быть получены взаимодействием раствора щёлочи с Аl(ОН)₃ .

Натрия алюминат – промежуточный продукт в производстве глинозёма, протрава при крашении тканей и др. Алюминаты кальция – компоненты вяжущих материалов, в том числе портландцемента. Шпинели используют в производстве огнеупорных материалов, а также как полудрагоценные камни; алюминаты РЗЭ и металлов II группы применяют в производстве электрокерамики, материалов для деталей радиоэлектроники, YAlO₃ – лазерный материал.