[水]]酸化
アルミニウム]3)は、[[白色の無機化合物で、様々な産業分野で利用されています。その特徴的な性質、生成方法、そして主な用途について詳しく解説します。
物理的性質と化学的性質
水酸化
アルミニウムは、
化学式Al(OH)3で表され、
比重は約2.42です。
水や
アルコールには溶けません。一方で、
酸や
アルカリには溶解するという両性物質としての性質を示します。これは、
水酸化
アルミニウムが
水溶液中で、
水素イオン(H+)を受け取って
アルミニウムイオン(Al3+)と
水分子になる反応と、
水酸化物イオン(OH-)を放出してテトラヒドロキシドアルミン
酸イオン[Al(OH)4]-になる反応の両方を示すためです。
水酸化
アルミニウムの
溶解度積は非常に小さく、
水への溶解度は低いですが、
酸性条件下では
水酸化物イオン濃度が低下し、溶解が促進されます。逆に
アルカリ性条件下では、テトラヒドロキシドアルミン
酸イオンの生成により溶解します。ただし、生成後時間が経過したり、結晶性の高い
水酸化
アルミニウムでは、特に
アルカリ性
水溶液に対する溶解度が低下します。
[水]]酸化
アルミニウムは、結晶構造の違いにより、γ型(ギブサイト)、α型(バイヤーライト)など複数の型が存在します。25℃、105Paの常温常圧下ではギブサイトが熱力学的に安定な状態です。また、熱
水溶液中では脱
水してAlO(OH)となり、ベーム石やダイアスポアなどの鉱物となります。これらの
水酸化物は加熱により容易に
水を失い、
酸化
アルミニウム]になります。この性質を利用し、[[水
酸化
アルミニウムを添加した紙は燃えにくい「不燃紙」として防火性の高い
建築材料(
壁紙など)に使用されています。
生成方法
水酸化
アルミニウムは、工業的には主にバイヤー法によって生成されます。
1.
ボーキサイトの溶解:
ボーキサイトを
水酸化ナトリウムの高温
水溶液(約175℃)に溶解させます。
2.
ろ過: 生成された溶液を
ろ過して不純物を除去します。
3.
冷却と析出: ろ液を冷却すると、
水酸化
アルミニウムが析出します。この析出過程は、テトラヒドロキシドアルミン
酸イオン[Al(OH)4]-が
水酸化物イオンを放出してAl(OH)3となる可逆反応として理解できます。
用途
水酸化
アルミニウムは、その性質を生かして様々な用途に用いられています。
医薬品: 制酸剤として胃酸を中和する働きがあります。また、ワクチンのアジュバント(免疫賦活剤)として、リン酸アルミニウムなどと共に使用され、免疫応答を増強する役割を果たします。
吸着剤:
水やその他の物質を吸着する性質を利用し、浄
水剤などとして使用されます。
顔料: 緑色顔料であるピーコックグリーンの原料となります。
防火材料: 熱分解時に
水を発生する性質から、不燃紙などの防火材料として利用されています。
まとめ
水酸化
アルミニウムは、その多様な性質と用途から、医薬品、工業材料など幅広い分野で重要な役割を担う化合物です。今後もその有用性から、更なる研究開発と応用が期待されます。