NaAlO2 hay Natri Aluminat là gì? Tính chất và cách điều chế

Chu Văn An

NaAlO2 được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực nhưng chủ yếu là trong công nghiệp và kỹ thuật. Vậy NaAlO2 là gì? Các đặc điểm và điều chế là gì? Hãy cùng theo dõi nội dung dưới đây của Trường Chu Văn An để tìm ra câu trả lời chi tiết nhé.

1. NaAlO2 là gì?

NaAlO2 hay Natri Aluminate được gọi bằng nhiều tên khác nhau như: Aluminate, Natri Meta Aluminate, Natri nhôm Oxit… Đây là một hóa chất vô cơ tồn tại dưới dạng chất rắn kết tinh màu trắng.

NaAlO2 là chất vô cơ có kết tinh màu trắng

2. Tính chất của NaAlO2

Natri Aluminate có các đặc tính vật lý và hóa học đặc trưng dễ nhận biết.

2.1. Tính chất vật lý

NaAlO2 sở hữu một số tính chất điển hình như: Màu trắng, không mùi, tồn tại ở dạng rắn. Chúng hòa tan tốt trong nước, tạo thành dung dịch trong suốt, không màu.

Các đặc tính khác của NaAlO2:

• Điểm sôi: 12850C
• Điểm nóng chảy: 10100C
• Khối lượng mol: 101,96g/mol
• Độ hòa tan trong nước ở 200C: 200g/l
• Độ hòa tan trong axit: Dễ hòa tan.
• Độ hòa tan trong bazơ: Dễ hòa tan.
• Độ hòa tan trong ethanol ở 200C: 6,7g/l
• Độc tính: An toàn.
• Độ ổn định nhiệt: Phân hủy ở nhiệt độ cao, ổn định ở nhiệt độ thường.
• Độ dẫn điện: Tốt.

2.2. Tính chất hóa học

NaAlO2 có hai tính chất hóa học điển hình là kết tủa khi phản ứng với CO2 và axit. Bao gồm:

• Phương trình phản ứng của CO2 trong nước là:

2H2O+ NaAlO2 + CO2 → Al(OH)3↓ + NaHCO3

• Phản ứng với nước tạo thành kết tủa theo phương trình phản ứng:

H2O + HCl + NaAlO2 → Al(OH)3↓ + NaCl

• NaAlO2 dễ tan trong nước nên là chất điện li mạnh. Phương trình điện phân như sau:

NaAlO2 -> Na(+) + AlO2(-)

Cấu trúc phân tử của NaAlO2

3. Các phương pháp tổng hợp Natri Aluminat

Natri Aluminate được tổng hợp bằng nhiều phương pháp khác nhau. Tùy theo từng phương pháp mà độ kết tinh, kích thước hay độ tinh khiết sẽ khác nhau. Bao gồm:

3.1. Tổng hợp Sol Gel

Phương pháp tổng hợp Sol Gel là quá trình chuyển đổi thành vật liệu gel rắn từ dung dịch tiền chất. Trong quá trình tổng hợp NaAlO2, Nhôm và Natri có tiền chất Alkoxide bị trùng hợp và thủy phân. Để phản ứng xảy ra hoàn toàn cần phải xử lý nhiệt. Kết quả là tinh thể NaAlO2. Đặc biệt, độ xốp và tính chất của chất sẽ được kiểm soát chặt chẽ.

3.2. Tổng hợp trực tiếp NaAlO2

NaAlO2 được tổng hợp thông qua phản ứng giữa Hydroxide nhôm và Natri Hydroxide trong điều kiện nhiệt độ cao. Khi kết thúc phản ứng, NaAlO2 không thu được ngay mà cần phải xử lý thêm để thu được Natri Aluminate tinh khiết nhất.

3.3. Tổng hợp thủy nhiệt

Yêu cầu của phương pháp tổng hợp thủy nhiệt là áp suất và nhiệt độ cao. Khi đó, phản ứng sẽ được phát huy nhanh hơn và hiệu quả hơn. Các cấu trúc tinh thể có tính chất nâng cao được hình thành sau khi phản ứng kết thúc.

4. Quy trình sản xuất NaAlO2

Ngoài các phương pháp tổng hợp Natri Aluminate còn có thể tạo ra NaAlO2 khi Nhôm phản ứng với Natri Hydroxide. Khi kết thúc phản ứng, khí H2 sẽ thoát ra và tỏa rất nhiều nhiệt. Ion trong dung dịch có thể tồn tại ở dạng [Al(OH)4]- hoặc [Al(H2O)2(OH)4]−.

Phương trình phản ứng:

2Al + 2NaOH + 2H2O → 2NaAlO2 + 3H2

5. Ứng dụng Natri Aluminate

5.1. Dùng để sản xuất pin và lưu trữ năng lượng

NaAlO2 có đặc tính tương tự như vật liệu điện cực dùng trong công nghệ tích trữ năng lượng. Đặc tính này có hiệu quả trong việc thay thế các hệ thống Lithium truyền thống, đặc biệt là đối với siêu tụ điện và pin ion natri.

5.2. Dùng để sản xuất thủy tinh Aluminosilicate

Natri Aluminate được biết đến là chất trơ trong ngành thủy tinh. Nhờ NaAlO2 mà quá trình sản xuất Aluminosilicate diễn ra ở nhiệt độ thấp. Vì vậy, năng lượng tiêu thụ sẽ giảm, giúp giảm chi phí sản xuất.

NaAlO2 được sử dụng trong sản xuất thủy tinh Aluminosilicate

5.3. Dùng để tổng hợp các hợp chất hữu cơ

Việc sử dụng NaAlO2 để tổng hợp các chất hữu cơ không còn xa lạ nữa. Với độ xốp tốt, diện tích bề mặt cao và khả năng trao đổi ion tối ưu nên quy trình vận hành của Natri Aluminate mang tính chọn lọc. Do đó, chúng là một phần quan trọng của các phản ứng oxy hóa, phản ứng chuyển hóa hoặc phản ứng este hóa.

5.4. Loại bỏ chất gây ô nhiễm nước

NaAlO2 có khả năng hấp phụ tốt nên được dùng để xử lý nước. Chúng có thể loại bỏ các chất ô nhiễm trong nước, các ion kim loại nặng, v.v.

5.5. Ứng dụng trong xây dựng

Natri Aluminate có khả năng hóa rắn tốt. Vì vậy, ngành xây dựng đã tận dụng đặc tính này để đẩy nhanh quá trình đóng rắn của bê tông.

5.6. Các ứng dụng khác

Natri Aluminate được sử dụng trong các ngành công nghiệp như: Sản xuất Alumina, sản xuất gạch chịu nhiệt, sản xuất giấy. Đồng thời, hóa chất này còn là nguyên liệu trung gian cho quá trình sản xuất Zeolit.

5.7. Ứng dụng trong tương lai

Với những đặc tính vượt trội của NaAlO2, hiện tại và tương lai có rất nhiều nghiên cứu liên quan đến hóa chất này. Thông qua các phương pháp tổng hợp khác nhau, chúng có thể được xem xét, lựa chọn để ứng dụng trong việc làm sạch và bảo vệ môi trường.

NaAlO2 có nhiều phương pháp tổng hợp với khả năng ứng dụng đa dạng. Vì vậy, loại hóa chất này sẽ rất cần thiết cho cuộc sống con người trong thời gian tới. Nếu có nhu cầu tìm hiểu thêm về NaAlO2, bạn có thể liên hệ với Trường Chu Văn An để được tư vấn và hỗ trợ tận tình.