Алюминаты

Алюмина́ты — соединения, образующиеся при действии щёлочи на свежеосаждённый гидроксид алюминия:

${\displaystyle {\mathsf {Al(OH)_{3}+NaOH\ {\xrightarrow {}}\ Na[Al(OH)_{4}]}}}$ (тетрагидроксоалюминат натрия)

${\displaystyle {\mathsf {Al(OH)_{3}+3NaOH\ {\xrightarrow {}}\ Na_{3}[Al(OH)_{6}]}}}$ (гексагидроксоалюминат натрия)

Алюминаты получают также при растворении металлического алюминия (или Al₂O₃) в щелочах:

${\displaystyle {\mathsf {2Al+2NaOH+6H_{2}O\ {\xrightarrow {}}\ 2Na[Al(OH)_{4}]+3H_{2}}}}$

Тетрагидроксоалюминат-ион [Al(ОН)₄]⁻ существует в водных растворах. Алюминаты щелочных металлов хорошо растворимы в воде, их водные растворы вследствие гидролиза устойчивы только при избытке щёлочи. При сплавлении Al₂O₃ с оксидами металлов образуются безводные алюминаты, которые можно рассматривать как производные метаалюминиевой кислоты HAlO₂; например, метаалюминат кальция Са(AlO₂)₂ может быть получен сплавлением Al₂O₃ с СаО. В природе встречаются алюминаты магния, кальция, бериллия: MgAl₂O₄ (шпинель), CaAl₂O₄, BeAl₂O₄ (минерал хризоберилл). Искусственные алюминаты с добавлением в качестве активаторов редкоземельных элементов являются люминофорами с длительным послесвечением и с большим накоплением энергии активации.

Эти соединения являются формульными и структурными аналогами природного минерала шпинели — MgAl₂O₄. Эффективная люминесценция в алюминатах обеспечивается введением в их кристаллическую решетку активаторов в виде редкоземельных элементов, к примеру двухвалентым европием в концентрации Eu⁺² от 1·10⁻² до 8 ат.%, или трёхвалентным церием в концентрации Се⁺³ от 1·10⁻² до 5 ат.%. Изготовление^[1] алюминатных люминофоров^[2] носит тоннажный промышленный характер (как и цинксульфидных и кадмийсульфидных люминофоров^[3]); они находят довольно широкое применение в световой маркировке и оформительской деятельности.

Алюминат натрия — промежуточный продукт при получении окиси алюминия Al₂O₃, его используют в текстильной и бумажной промышленности для очистки воды. Порошковый метаалюминат натрия (NaAlO₂) также используется в качестве добавки в строительные бетоны как ускоритель отвердевания: алюминат кальция — главная составная часть быстро твердеющего глинозёмного цемента. Алюминат железа(II) может использоваться как магнитный материал.

Получение:

Al₂O₃ + Na₂O = 2NaAlO₂

К алюминатам также относятся гранаты с формулой Me₃Al₅O₁₂ (3MeAlO₃·Al₂O₃) и перовскиты с формулой MeAlO₃, где Me — редкоземельные металлы. В качестве примеров можно привести иттрий-алюминиевый гранат (ИАГ,(YAG) Y₃Al₅O₁₂, иттрий-алюминиевый перовскит (ИАП, YAP) YAlO₃, лютеций-алюминиевый гранат^[англ.] (LuAG) Lu₃Al₅O₁₂, лютеций-алюминиевый перовскит (LuAP) LuAlO₃, церий-алюминиевый перовскит (САP) CeAlO₃, иттрий-гадолиний-алюминиевый гранат (GAG) YGd₃Al₅O₁₂ и др.