Hidróxido de aluminio

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Hidróxido de aluminio
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Gibbsite-crystal-3D-balls.png
Modelo de barras y esferas de hidróxido de aluminio
Hydroxid hlinitý.PNG
Muestra de hidrócido de aluminio en un vial
Nombre IUPAC
Aluminium(3+) trioxidanide
General
Otros nombres hidróxido de aluminio
hidróxido alumínico
trihidróxido de aluminio[2]
Fórmula semidesarrollada Al(OH)3
Fórmula estructural Imagen de la estructura
Fórmula molecular ?
Identificadores
Código ATC A02AB01
Número CAS 21645-51-2[3]
Número RTECS BD0940000
ChEBI 33130
ChemSpider 8351587
DrugBank 06723
PubChem 10176082
UNII 5QB0T2IUN0
KEGG D02416
Propiedades físicas
Apariencia polvo amorfo blanco
Densidad 2420 kg/m3; 2.42 g/cm3
Masa molar 78,00 g/mol
Punto de fusión 573 K (300 °C)
Estructura cristalina Octaedral
Índice de refracción (nD) 1,57[4]
Constante dieléctrica 2,2[5]
Propiedades químicas
Acidez >7 pKa
Solubilidad en agua 0,0001 g/100 mL
Solubilidad soluble en ácidos y bases
Producto de solubilidad 3×10−34
Propiedades farmacológicas
Categoría embarazo B[1]
Termoquímica
ΔfH0sólido -1277 kJ/mol
Peligrosidad
NFPA 704

NFPA 704.svg

0
1
0
Frases H H 319, H 335
Frases P P 264, P 261, P 280, P 271, P 312, P 304+340, P 305+351+338, P 337+313
Riesgos
LD50 >5000 mg/kg (ratas, oral)
Más información FDS (en inglés)
Valores en el SI y en condiciones estándar
(25 °C y 1 atm), salvo que se indique lo contrario.
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El hidróxido de aluminio, Al(OH)3, es la forma más estable de aluminio en condiciones normales. En la naturaleza se encuentra como mineral de gibbsita. Están cercanamente relacionados el hidróxido de óxido de aluminio, AlO(OH), y el óxido de aluminio, Al2O3, solamente diferenciándose por la pérdida de agua. Juntos, estos compuestos son los componentes principales del mineral o mena de aluminio, la bauxita.

Tiene varios usos, como un agente extintor en los plásticos, y en la medicina, como un antiácido, quelante de fosfato y adyuvante en las vacunas.

Nomenclatura[editar]

La nomenclatura de las diferentes formas de hidróxido alumínico es ambiguo, y no hay un estándar universal. Hay cuatro polimorfos, cada uno con un átomo de aluminio ligado a tres grupos hidróxidos.[6]

La gibbsita también se conoce como hidrargilita, de las palabras griegos para agua (hydra) y arcilla (argylles). El primer compuesto llamado hidragilita se considera ser hidróxido de aluminio, pero se descubrió que era en realidad fosfato de aluminio. Sin embargo, se usa tan gibbsita como hidragilita para referir al mismo politipos de hidróxido de aluminio, con gibbsita usado más en los EEUU e hidragilita usado más en Europa. En 1930, se refirió a α-trihidrato de aluminio para diferirse de bayerita, que se refiró a β-trihidrato de aluminio—el α y β signaron las formas más y menos usados respectivamente—. En 1957, un simposio de la nomenclatura de alúmina trató de desarrollar un estándar universal, y resultó que gibbsita fue designado γ-Al(OH)3, bayerita fue designado α-Al(OH)3 y nordstrandita fue designado Al(OH)3. Otra nomenclatura sugerida, que fue basado en las propriedades cristalográficas, se designó la gibbsita α-Al(OH)3, la bayerita β-Al(OH)3, y ambos la nordstrandita y doyleita Al(OH)3. Con este sistema, el prefijo α se refiere a las estructuras hexagonal y compacto, y el β se refiere a ellas alteradas y deshidratadas; no hay diferencia entre nordstandita y doyleita.[6][7][8]

Propiedades[editar]

Gibbsita tiene una estructura típica de los hidróxidos metálicos con enlaces de hidrógeno. Tiene dos niveles de grupos hidróxidos con iones de aluminio ocupando dos tercios de los agujeros octaédricos entre los dos niveles.[9][10]

El hidróxido de aluminio es anfotérico. En ácidos, actúa como un base de Brønsted-Lowry por recoger iones de hidrógeno y neutralizar el ácido, los cuales producen un sal:[11]

3HCl + Al(OH)3 → AlCl3 + 3H2O

En bases, actúa como un ácido de Lewis por tomar un par de electrones de los iones de hidrógeno:[11]

Al(OH)3 + OH → Al(OH)4

Polimorfismo[editar]

Cuatro polimorfos del hidróxido de aluminio existen: gibbsita, bayerita, nordstrandita y doyleita. Todos se basan en la combinación común de un átomo de aluminio y tres grupos hidroxilos en diferentes disposiciones cristal que determinan la apariencia y los propriedades del compuesto. Cada uno tiene niveles de hidróxidos de aluminio en forma octaedro, y enlaces de hidrógeno ligan los niveles. Los polimorfos se diferencian en como los niveles se juntan, lo que es afectado por la acidez, la presencia de iones (incluyendo sal) y la superficie sobre que la substancia se forma. En la mayoría de condiciones, la gibbsita es la forma más estable de hidróxido de aluminio.[6]

Producción[editar]

Casi todo del hidróxido de aluminio comercial se manifactura por el proceso Bayer, en que se disuelta bauxita en hidróxido de sodio en temperaturas hasta 270 ºC. Se quita el sólido residual, relave de bauxita—que es, más que nada, óxido de hierro—, y se precipita el hidróxido de aluminio de la solución restante. Se puede convertir este producto a alúmina por la calcinación.[12]

El residuo es también muy corrosivo por tener hidróxido de sodio. Se depositaban históricamente en lagunas, que llevó al accidente de la fábrica de alúmina de Akja, Hungaría en 2010, cuando una presa estalló y nueve personas se ahogaron. También, 122 personas sufrieron quemaduras químicas. El barro contaminó 40 km2 de tierra y se llevó al Danubio. Aunque el barro se consideró no tóxico por tener bajos niveles de metal pesado, tenía un pH de 13.[13]

Usos[editar]

Una de los usos primarios del hidróxido de aluminio como materia prima para fabricar otros compuestos con aluminio, incluyendo la alúmina calcinada, el sulfato de aluminio, el hidroxicloruro de aluminio, el cloruro de aluminio, la zeolita, el aluminato de sodio, la alúmina activada y nitrato de aluminio.[10]

Agente extintor[editar]

El hidróxido de aluminio también se utiliza como relleno ignífugo en polímeros de forma similar al hidróxido de magnesio y las mezclas de huntita e hidromagnesita.[14][15][16][17][18]​ Se descompone a unos 180 ºC, absorbiendo una cantidad considerable de calor en el proceso y desprendiendo vapor de agua. Además de comportarse como una resistencia al fuego, es muy eficaz como un supresor de humo en varios polímeros, especialmente en el poliéster, el acrílico, el etileno, el acetato de vinilo, la resina epoxi, el PVC y el caucho.[19]

Farmacéutica[editar]

Con el nombre genérico 'algedrate', se usa el hidróxido de aluminio como un antiácido en personas y animales (por primer parte los gatos y perros). Se prefiere a alternativos como bicarbonato de sodio por ser insoluble—así, no aumenta el pH del estómago más de 7, que causaría la secreción de ácido excesivo—. Mejor, neutraliza el ácido excesivo y baja el pH,[20][21]​ que puede aleviar los síntomas de la úlcera péptica, el pirosis y la dispepsia. A diferencia de otros antiácidos, el hidróxido de aluminio no produce gases de CO2, no causa eructos y, por la efectividad de la reacción de neutralización, no es frecuente la aparición de una alcalosis metabólica.[22]​ Sin embargo, las sales de aluminio pueden producir estreñimiento porque los iones alumínicos inhiben las contracciones de las células del tracto gastrointestinal, que desacelera el peristalsis y extiende el tiempo necesario para las heces a pasar a través el intestino grueso. Hay productos como Maalox que son formulados para minimizar estos efectos por incluir concentraciones iguales del hidróxido de magnesio o carbonato de magnesio, que tienen efectos contrapesos.[23]

El hidróxido de aluminio también se usa como un quelante de fosfato para controlar la hiperfosfatemia—niveles elevados del fosfato en el sangre—en personas y animales con el fallo renal. Normalmente, los riñones filtran el fosfato excesivo de la sangre, pero el fallo renal puede causar la acumulación del fosfato. La sal aluminio, cuando se ingesta, liga al fosfato en las intestinas y baja la cantidad de fosfato que puede ser absorbido.[24][25]

Cuando es precipitado, el hidróxido de aluminio se incluye como adyuvante en unas vacunas (por ejemplo, la vacuna contra el carbunco). Porque absorbe las proteínas muy bien, también funciona para estabilizar las vacunas por prevenir las proteínas de precipitar o adherir de las paredes del vial durante el almacenamiento. Vacunas con hidróxido de aluminio estimulan el sistema inmunitario por inducir la liberación de ácido úrico, que hace señas del peligro. Este atrae ciertos tipos de monocitos, que se diferencian a células dendríticas. Estas células recogen el antígeno y lo traen a los ganglios linfáticos, donde estimulan los linfocitos T y B.[26]​ Aparece contribuir a una respuesta buena de los linfocitos Th2, y por eso es útil para inmunizar contra las patogenias que los anticuerpos bloquean. Sin embargo, tiene menos capacidad de estimular una respuesta de los infocitos Th1, que son importante para proteer a muchas patogenias,[27]​ y tampoco es útil cuando el antígeno se basa en péptidos.[28]

Efectos adversos potenciales[editar]

En los 1960s y 1970s se especularon que el aluminio era relatado a varias enfermedades neurológicas, incluyendo el alzhéimer.[29][30]​ Desde entonces, múltiples investigaciones epidemiológicas no han descubierto una liga entre exposión al aluminio y enfermedades neurológicas.[31][32][33]

Referencias[editar]

  1. Black, Ronald A.; Hill, D. Ashley (15-06-2003). «Over-the-Counter Medications in Pregnancy» [Medicamento de venta libre]. American Family Physician [Medico familial estadounidense] (en inglés) 67 (12): 2517-2524. ISSN 0002-838X. Consultado el 01-07-2017. 
  2. «Al(OH)3 / hidróxido de aluminio». Formulación Química. Consultado el 01-07-2017. 
  3. Número CAS
  4. «Alumina Trihydrate (ATH)» (en inglés). Huber Engineered Materials. Consultado el 01-07-2017. 
  5. «Dielectric Constants» [Constantes dieléctricas] (en inglés). Instrumatics. Consultado el 01-07-2017. 
  6. a b c Karamalidis, AK; Dzombak DA (2010). Surface Complexation Modeling: Gibbsite (en inglés). John Wiley & Sons. pp. 15-17. ISBN 0-470-58768-7. 
  7. Valencia, Danna Rodriguez. Hidroxido De Aluminio. Consultado el 02-07-2017. 
  8. «Gibbsita». Asturnatura.com. Consultado el 02-07-2017. 
  9. Wells, A.F. (1975). Structural Inorganic Chemistry [Química inorgánica estructural] (en inglés). Oxford: Clarendon Press. 
  10. a b Evans, KA (1993). «Properties and uses of aluminium oxides and aluminium hydroxides» [Propriedades y usos de los óxidos de aluminio y los hidróxidos de aluminio]. En Downs, A.J. Chemistry of aluminium, gallium, indium, and thallium [Química de aluminio, galio, indio y talio] (en inglés) (1º edición). Londres; Nueva York: Blackie Academic & Professional. ISBN 9780751401035. 
  11. a b Boundless (26-07-2016). «Basic and Amphoteric Hydroxides» [Hidróxidos básicos y anfotéricos]. Boundless Chemistry (en inglés). Consultado el 02-07-2017. 
  12. Hind, AR; Bhargava, SK; Grocott, SC (1999). «The Surface Chemistry of Bayer Process Solids: A Review» [La química de superficies de los sólidos del proceso Bayer: Una revista]. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects (en inglés) 146: 359-74. doi:10.1016/S0927-7757(98)00798-5. 
  13. «Hungary Battles to Stem Torrent of Toxic Sludge» [Hungría lucha contra el torrente de lodos tóxicos]. BBC (en inglés). 5 de octubre de 2010. 
  14. Hollingbery, LA; Hull TR (2010). «The Fire Retardant Behaviour of Huntite and Hydromagnesite - A Review» [El comportamiento resistente al fuego de huntita e hidromagnesita]. Polymer Degradation and Stability [Degradación y stabilidad de los polímeros] (en inglés) 95: 2213-2225. doi:10.1016/j.polymdegradstab.2010.08.019. 
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  16. Hollingbery, LA; Hull TR (2012). «The Fire Retardant Effects of Huntite in Natural Mixtures with Hydromagnesite» [Los efectos de resistencia a fuego de huntita en mezclas naturales con hidromagnesita]. Polymer Degradation and Stability (en inglés) 97: 504-512. doi:10.1016/j.polymdegradstab.2012.01.024. 
  17. Hollingbery, LA; Hull TR (2012). «The Thermal Decomposition of Natural Mixtures of Huntite and Hydromagnesite» [La descomposición termal de mezclas naturales de huntita e hidromagnesita]. Thermochimica Acta (en inglés) 528: 45-52. doi:10.1016/j.tca.2011.11.002. 
  18. Hull, TR; Witkowski A; Hollingbery LA (2011). «Fire Retardant Action of Mineral Fillers» [Acción de resistencia al fuego de los rellenos minerales]. Polymer Degradation and Stability (en inglés) 96: 1462-1469. doi:10.1016/j.polymdegradstab.2011.05.006. 
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Bibliografía[editar]

  • Hirte, Dr Martin (2011). Impfen Pro & Contra: Das Handbuch für die individuelle Impfentscheidung [Pros y contras de la vacunas: La manual para la decisión individual de vacunar] (en alemán) (ciberlibro edición). Knaur MensSana. pp. 29-52, 121. ISBN 9783426413333. 
  • Petrik, Michael S.; Wong, Margaret C.; Tabata, Rena C.; Garry, Robert F.; Shaw, Christopher A. (2007). «Aluminum adjuvant linked to Gulf War illness induces motor neuron death in mice» [Adyuvante aluminio ligado a la enfermedad del Guerra del Golfo induce muerte a las neuronas en ratones]. Neuromolecular Medicine [Medicina neuromuscular] 9 (1): 83-100. ISSN 1559-1174. PMID 17114826. doi:10.1385/NMM:9:1:83. 

Enlaces externos[editar]