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Articulo de referencia

fluoruro de aluminio

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El fluoruro de aluminio es un compuesto inorgánico con la fórmula AlF₃ . Forma hidratos AlF₃ · xH₂O . El AlF₃ anhidro y sus hidratos son sólidos incoloros. El AlF₃ anhidro se utiliza en la producción de aluminio. Existen varios tipos de fluoruro de aluminio en forma de minerales.

Ocurrencia y producción

Además del AlF₃ anhidro , se conocen varios hidratos. Con la fórmula AlF₃ · x H₂O , estos compuestos incluyen el monohidrato ( x = 1), dos polimorfos del trihidrato ( x = 3), un hexahidrato ( x = 6) y un nonahidrato ( x = 9). [ 10 ]

La mayor parte del fluoruro de aluminio se produce tratando alúmina con fluoruro de hidrógeno a 700  °C: [ 2 ] También se puede utilizar ácido hexafluorosilícico para fabricar fluoruro de aluminio. [ 11 ]

H 2 [ SiF 6 ] + Al 2 O 3 + 3 H 2 O → 2 AlF 3 + SiO 2 + 4 H 2 O

Alternativamente, se fabrica mediante la descomposición térmica del hexafluoroaluminato de amonio . [ 12 ] Para preparaciones de laboratorio a pequeña escala, el AlF 3 también se puede preparar tratando hidróxido de aluminio o aluminio con fluoruro de hidrógeno .

El trihidrato de fluoruro de aluminio se encuentra en la naturaleza como el raro mineral rosenbergita .

La forma anhidra aparece como el mineral óskarssonita , reconocido relativamente hace poco (a partir de 2020) . [ 13 ] [ 14 ] Un mineral relacionado, extremadamente raro, es la zharchikhita , AlF(OH) 2 . [ 15 ] [ 14 ]

Estructura

Según la cristalografía de rayos X , el AlF₃ anhidro adopta el motivo del trióxido de renio , que presenta octaedros AlF₆ distorsionados . Cada fluoruro está conectado a dos centros de Al . Debido a su estructura polimérica tridimensional, el AlF₃ tiene un punto de fusión alto . Los otros trihaluros de aluminio en estado sólido difieren, el AlCl₃ tiene una estructura de capa y el AlBr₃ y el AlI₃ son dímeros moleculares. [ 16 ] También tienen puntos de fusión bajos y se evaporan fácilmente para dar dímeros. [ 17 ] En la fase gaseosa , el fluoruro de aluminio existe como moléculas trigonales de simetría D₃h . Las longitudes de enlace Al–F de esta molécula gaseosa son 163 pm . 

Al igual que la mayoría de los trifluoruros metálicos gaseosos, el AlF₃ adopta una estructura planar al evaporarse.

Aplicaciones

El fluoruro de aluminio es un aditivo importante para la producción de aluminio por electrólisis. [ 2 ] Junto con la criolita , reduce el punto de fusión a menos de 1000  °C y aumenta la conductividad de la solución . En esta sal fundida se disuelve el óxido de aluminio, que luego se electroliza para obtener aluminio metálico en masa. [ 12 ]

Los complejos de fluoruro de aluminio se utilizan para estudiar los aspectos mecanísticos de las reacciones de transferencia de fosforilo en biología, que son de fundamental importancia para las células, ya que los anhídridos de ácido fosfórico, como el trifosfato de adenosina y el trifosfato de guanosina , controlan la mayoría de las reacciones involucradas en el metabolismo, el crecimiento y la diferenciación. [ 18 ] La observación de que el fluoruro de aluminio puede unirse y activar las proteínas G heterotriméricas ha demostrado ser útil para el estudio de la activación de la proteína G in vivo, para la elucidación de las estructuras tridimensionales de varias GTPasas y para comprender el mecanismo bioquímico de la hidrólisis de GTP , incluyendo el papel de las proteínas activadoras de GTPasa . [ 19 ]

Usos específicos

Junto con el fluoruro de circonio , el fluoruro de aluminio es un ingrediente para la producción de vidrios de fluoroaluminato .

También se utiliza para inhibir la fermentación .

Al igual que el fluoruro de magnesio, se utiliza como película delgada óptica de bajo índice de refracción, especialmente cuando se requiere transparencia en el ultravioleta lejano. Su deposición mediante deposición física de vapor , particularmente por evaporación , resulta ventajosa.

Seguridad

La dosis letal oral ( DL50 ) de fluoruro de aluminio en animales es de 100  mg/kg. [ 20 ] La exposición repetida o prolongada por inhalación puede causar asma y afectar los huesos y el sistema nervioso, provocando alteraciones óseas ( fluorosis ) y deterioro del sistema nervioso. [ 21 ]

Muchos de los efectos neurotóxicos del fluoruro se deben a la formación de complejos de fluoruro de aluminio, que imitan la estructura química de un fosfato e influyen en la actividad de las ATP fosfohidrolasas y la fosfolipasa D. Solo se necesitan concentraciones micromolares de aluminio para formar fluoruro de aluminio. [ 22 ]

La exposición humana al fluoruro de aluminio puede ocurrir en un entorno industrial, como las emisiones de los procesos de reducción de aluminio, [ 23 ] o cuando una persona ingiere tanto una fuente de fluoruro (por ejemplo, fluoruro en el agua potable o residuos de pesticidas a base de fluoruro ) como una fuente de aluminio; las fuentes de exposición humana al aluminio incluyen agua potable, té, residuos de alimentos, fórmula infantil, antiácidos o medicamentos que contienen aluminio, desodorantes, cosméticos y cristalería. [ 22 ] Los productos químicos de fluoración también pueden contener fluoruro de aluminio. [ 24 ] Los datos sobre los posibles efectos neurotóxicos de la exposición crónica a las especies de aluminio presentes en el agua son limitados. [ 25 ]

Véase también

Referencias

  1. 1 2 Haynes, William M., ed. (2011). CRC Handbook of Chemistry and Physics (92.ª  ed.). Boca Raton, Florida: CRC Press . pág.  4.45. ISBN 1-4398-5511-0.
  2. 1 2 3 Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Química de los elementos (2.ª ed.). Butterworth-Heinemann. p. 233. doi : 10.1016/C2009-0-30414-6 . ISBN   978-0-08-037941-8.
  3. ↑ Haynes, William M., ed. (2011). CRC Handbook of Chemistry and Physics (92.ª ed.). Boca Raton, Florida: CRC Press . pág. 4.131. ISBN   1-4398-5511-0.
  4. ↑ Lide, David R. (19 de junio de 2003). Manual CRC de Química y Física . Manual CRC (84.ª ed.). CRC Press. ISBN  9780849304842.
  5. ^ Hoppe, R.; Kissel, D. (1984). "Zur kenntnis von AlF 3 e InF 3 [1]". Revista de química del flúor . 24 (3): 327. doi : 10.1016/S0022-1139(00)81321-4 .
  6. 1 2 3 4 Haynes, William M., ed. (2011). CRC Handbook of Chemistry and Physics (92.ª ed.). Boca Raton, Florida: CRC Press . pág. 5.5. ISBN   1-4398-5511-0.
  7. ↑ Pohanish, Richard P. (4 de marzo de 2005). Datos sobre materiales peligrosos: para la primera respuesta, el transporte, el almacenamiento y la seguridad . John Wiley & Sons. ISBN 9780471726104.
  8. ↑ "Fluoruro de aluminio" . PubChem . Instituto Nacional de Salud . Consultado el 12 de octubre de 2017 .
  9. ↑ Guía de bolsillo del NIOSH sobre riesgos químicos. "#0024" . Instituto Nacional para la Seguridad y Salud Ocupacional (NIOSH).
  10. ↑ Guangmei Wang; Anja-Verena Mudring (2016). "El hidrato faltante AlF 3 ·6H 2 O [Al(H 2 O) 6 ]F 3 : Síntesis ionotérmica, estructura cristalina y caracterización del hexahidrato de fluoruro de aluminio". Solid State Sciences . 61 : 61. doi : 10.1016/j.solidstatesciences.2016.09.007 .
  11. ↑ Dreveton, Alain (2012-01-01). "Fabricación de fluoruro de aluminio de alta densidad y ácido fluorhídrico anhidro a partir de ácido fluorosilícico" . Procedia Engineering . SYMPHOS 2011 - 1er Simposio Internacional sobre Innovación y Tecnología en la Industria del Fosfato. 46 (Suplemento C): 255–265 . doi : 10.1016/j.proeng.2012.09.471 .
  12. 1 2 Aigueperse, J.; Mollard, P.; Devilliers, D.; Chemla, M.; Faron, R.; Romano, R.; Cuer, JP (2005). "Compuestos de flúor, inorgánicos". Enciclopedia de química industrial de Ullmann . Weinheim: Wiley-VCH. doi : 10.1002/14356007.a11_307 . ISBN 978-3-527-30673-2.
  13. ↑ "Óskarssonite" .
  14. 1 2 "Lista de minerales" . 21 de marzo de 2011.
  15. ↑ "Zharchikhite" .
  16. ↑ Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Química de los elementos (2.ª ed.). Butterworth-Heinemann. doi : 10.1016/C2009-0-30414-6 . ISBN  978-0-08-037941-8.
  17. ↑ Holleman, AF; Wiberg, E. (2001). Química inorgánica . San Diego, CA: Academic Press. ISBN 0-12-352651-5..
  18. ↑ Wittinghofer, Alfred (1997-11-01). "Mecanismos de señalización: fluoruro de aluminio para molécula del año" . Current Biology . 7 (11): R682– R685. Bibcode : 1997CBio....7R.682W . doi : 10.1016/S0960-9822(06) 00355-1 . PMID 9382787. S2CID 17666164 .  
  19. ↑ Vincent, Sylvie; Brouns, Madeleine; Hart, Matthew J.; Settleman, Jeffrey (1998-03-03). "Evidencia de mecanismos distintos de estabilización del estado de transición de las GTPasas por fluoruro" . Actas de la Academia Nacional de Ciencias . 95 (5): 2210– 2215. Bibcode : 1998PNAS...95.2210V . doi : 10.1073/pnas.95.5.2210 . ISSN 0027-8424 . PMC 19296. PMID 9482864 .   
  20. ↑ "FLUORURO DE ALUMINIO, CASRN: 7784-18-1" . Base de datos HSDB de la Biblioteca Nacional de Medicina . CDC.gov. 24 de junio de 2005. Consultado el 12 de octubre de 2017 .
  21. ↑ "FLUORURO DE ALUMINIO (ANHIDRO) Fichas Internacionales de Seguridad Química (ICSC)" . CDC.gov Instituto Nacional para la Seguridad y Salud Ocupacional (NIOSH) . 22 de julio de 2015. Consultado el 17 de julio de 2017 .
  22. 1 2 Fluoruro en el agua potable: una revisión científica de las normas de la EPA . The National Academies Press. 2006. págs. 51–52 , 219. doi : 10.17226/11571 . ISBN  978-0-309-10128-8.
  23. ↑ PERFIL TOXICOLÓGICO DE FLÚORIOS, FLUORURO DE HIDRÓGENO Y FLÚOR (PDF) . DEPARTAMENTO DE SALUD Y SERVICIOS HUMANOS DE EE. UU. Servicio de Salud Pública, Agencia para Sustancias Tóxicas y Registro de Enfermedades. 2003. pág. 211. 
  24. ↑ Mullenix, Phyllis J (2014). "Una nueva perspectiva sobre metales y otros contaminantes en productos químicos de fluoración" . Revista Internacional de Salud Ocupacional y Ambiental . 20 (2): 157– 166. doi : 10.1179/2049396714Y.0000000062 . ISSN 1077-3525 . PMC 4090869. PMID 24999851 .   
  25. ↑ Revisión de la literatura toxicológica sobre compuestos de aluminio: Informe final abreviado . Preparado para el Instituto Nacional de Ciencias de la Salud Ambiental. Resumen de la nominación de NTP.gov para contaminantes de aluminio en el agua potable (N20025). Octubre de 2001.
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