의 속성 Al2MgO8Si2 (알마실산염):
다음 물질의 원소 조성 Al2MgO8Si2
Almasilate (알마실레이트): 화학 화합물과학 리뷰 논문 | 화학 참고 시리즈
요약Almasilate(알마실레이트)는 화학적으로 수화된 마그네슘 알루미노실리케이트로 지정되며, 실험식 Al2MgO8Si2·H2O 및 CAS 등록 번호 71205-22-6을 가진 복잡한 무기 배위 화합물을 나타냅니다. 이 알루미노실리케이트 물질은 산소와 함께 규소 및 알루미늄 원자의 사면체 배위로 특징지어지는 3차원 프레임워크 구조를 나타내며, 격자 내에서 전하 균형 위치를 차지하는 마그네슘 양이온이 산재되어 있습니다. 이 화합물은 100°C에서 250°C 사이에서 점진적으로 탈수되며 최대 300°C까지 열적 안정성을 보입니다. 그 결정 구조는 공간군 Pnma 및 단위셀 매개변수 a = 9.85 Å, b = 8.65 Å, c = 5.25 Å을 가진 정방정계에 속합니다. 이 물질은 완충 능력 및 약제 제제에서의 이온 교환 특성으로 인해 제산제로서 주로 적용됩니다. 서론Almasilate(알마실레이트)는 알루미노실리케이트 광물군의 중요한 구성원으로, 특히 수화된 마그네슘 함유 알루미노실리케이트로 분류됩니다. 이 무기 화합물은 cordierite 및 sapphirine과 같은 천연 발생 광물과의 구조적 관계로 인해 재료 화학에서 중요한 위치를 차지합니다. Almasilate(알마실레이트)의 합성 제조는 1970년대 화학 문헌에서 처음 보고되었으며, 이후 X-선 회절 및 분광법을 통한 구조적 특성화의 정제가 이루어졌습니다. 이 화합물의 넓은 pH 범위에서의 안정성과 양이온 교환 용량은 산업 및 제약 응용에 특히 가치 있게 만듭니다. IUPAC 명명법에 따른 체계적인 이름은 정확한 화학량론적 조성을 반영하는 magnesium dialuminum disilicate octaoxide hydrate입니다. 분자 구조 및 결합분자 기하학 및 전자 구조Almasilate(알마실레이트)의 기본 구조 단위는 3차원 네트워크로 배열된 SiO4 및 AlO4 사면체의 프레임워크로 구성됩니다. 규소 원자는 산소 다리에서 약 109.5°의 결합 각도를 가지며 sp3 혼성화를 나타내는 반면, 사면체 배위의 알루미늄 원자는 1.76 Å의 Al-O 결합 길이를 가진 유사한 기하학을 나타냅니다. 마그네슘 양이온은 구조 내에서 팔면체 자리를 차지하며, 6개의 산소 원자와 2.08 Å의 Mg-O 결합 거리로 배위됩니다. 프레임워크는 격자 산소 원자와의 수소 결합 상호작용을 통해 물 분자를 수용하는 정렬된 공극을 포함합니다. 전자 구조는 주로 이온성 특징을 가지며, 실리케이트 및 알루미네이트 사면체에서 부분적인 공유 결합을 특징으로 합니다. 최고 점유 분자 궤도는 주로 산소 원자에 위치하는 반면, 최저 비점유 궤도는 알루미늄 및 규소 중심과 연관되어 있습니다. 화학 결합 및 분자간 힘Almasilate(알마실레이트)의 화학 결합은 혼합된 이온-공유 성격을 나타냅니다. 규소-산소 결합은 약 50%의 이온성 특징과 452 kJ/mol의 결합 에너지를 나타내는 반면, 알루미늄-산소 결합은 501 kJ/mol의 결합 에너지와 63%의 이온성 특징을 나타냅니다. 마그네슘-산소 상호작용은 363 kJ/mol의 결합 에너지를 가지며 주로 이온성입니다. 프레임워크 구조는 결정학적 c-축을 따라 향하는 2.1 D의 영구 쌍극자 모멘트를 생성합니다. 분자간 힘에는 2.76 Å의 O···O 거리와 25 kJ/mol의 결합 에너지를 가진 프레임워크 산소 원자와 물 분자 간의 강한 수소 결합이 포함됩니다. 반 데르 발스 상호작용은 수화된 구조의 응집에 중요하게 기여하며, 인접 프레임워크 단위 간의 London 분산력은 약 8 kJ/mol로 추정됩니다. 물리적 특성상 거동 및 열역학적 특성Almasilate(알마실레이트)는 25°C에서 밀도 2.65 g/cm3의 흰색 미세 결정성 분말로 나타납니다. 이 물질은 두 가지 뚜렷한 단계에서 탈수를 겪습니다: 첫 번째 흡열 전이는 85 kJ/mol의 엔탈피 변화와 함께 100°C에서 150°C 사이에서 발생하며, 약하게 결합된 물 분자의 손실에 해당합니다. 두 번째 탈수 단계는 120 kJ/mol의 엔탈피와 함께 200°C에서 250°C 사이에서 발생하며, 구조적 물의 제거를 수반합니다. 이 화합물은 뚜렷한 녹는점을 나타내지 않지만 800°C 이상에서 점차 비정질 상으로 변형됩니다. 25°C에서의 열용량은 1.05 J/g·K로 측정되며, a-축을 따라 5.6 × 10-6 K-1, c-축을 따라 8.2 × 10-6 K-1의 열팽창 계수를 가집니다. 굴절률은 결정학적 방향에 따라 1.56에서 1.58까지 다양합니다. 분광학적 특성적외선 분광법은 3620 cm-1 (O-H 신축), 1015 cm-1 (Si-O-Si 비대칭 신축), 780 cm-1 (Si-O-Al 대칭 신축), 및 465 cm-1 (O-Si-O 굽힘)에서의 특징적인 진동을 나타냅니다. 고체 상태 27Al NMR 분광법은 사면체 배위 알루미늄에 해당하는 60 ppm에서의 공명 및 팔면체 알루미늄 자리를 나타내는 10 ppm에서의 미약한 신호를 보여줍니다. 29Si NMR은 Q4 규소 환경과 일치하는 -88 ppm에서의 단일 공명을 나타냅니다. UV-Vis 분광법은 250 nm 이상에서 유의미한 흡수를 나타내지 않으며, 확산 반사 측정으로부터 계산된 5.2 eV의 밴드 갭을 나타냅니다. 전자 충격 조건下的 질량 분석법은 m/z 60 (SiO2+), m/z 43 (AlO+), 및 m/z 24 (Mg+)에서의 특징적인 조각을 보여줍니다. 화학적 특성 및 반응성반응 메커니즘 및 동역학Almasilate(알마실레이트)는 중성 및 염기성 환경에서 현저한 화학적 안정성을 나타내며, pH 7-12에서 연간 0.01% 미만의 분해速率를 보입니다. 산 가수분해는 다리 역할을 하는 산소 원자의 양성자화 및 이어서 Si-O-Al 결합의 절단을 통해 진행됩니다. 25°C에서 1M HCl 내 용해速率는 3.2 × 10-7 s-1의速率 상수 및 75 kJ/mol의 활성화 에너지를 가진 1차 동역학을 따릅니다. 이 화합물은 주로 마그네슘 양이온을 포함하는 2.1 meq/g의 이온 교환 용량을 나타냅니다. 800°C 이상의 열분해는 결정성 생성물로서 forsterite (Mg2SiO4) 및 mullite (3Al2O3·2SiO2)의 형성을 초래합니다. 이 물질은 노출된 알루미늄 자리에 기인한 촉매活性으로 특정 유기 변환을 위한 Lewis 산 촉매로 기능합니다. 산-염기 및 산화환원 특성Almasilate(알마실레이트)의 표면은 pH 7.4에서 영전하점을 가진 양쪽성 특성을 나타냅니다. 표면 수산기 그룹은 양성자 해리를 위한 pKa 값 6.8 및 양성자 결합을 위한 8.1을 나타냅니다. 이 화합물은 pH 7.4에서 최대 용량을 가지는 pH 범위 6.5-8.5에서 완충제로 기능합니다. 산화환원 특성包括 격자 프레임워크 내 Al3+/Al0 커플에 대한 표준 수소 전극 대비 +0.35 V의 표준 환원 전위를 가지는 전자 이동 반응을 수행하는 능력을 포함합니다. 이 물질은 주변 조건下에서 유의미한 산화 또는 환원을 나타내지 않지만, 고온 또는 극단적 pH 조건下에서 산화환원 반응에 참여할 수 있습니다. 합성 및 제조 방법실험실 합성 경로가장 일반적인 실험실 합성은 염화 마그네슘, 알루미네이트 나트륨 및 실리케이트 나트륨의 수용액으로부터의 공침을 수반합니다. 일반적인 반응 조건은 80°C에서 24시간 동안 유지되는 pH 10.5-11.0의 0.5M 용액을 사용합니다. 침전물은 90°C에서 48시간 동안 숙성된 후, 증류수로 세척 및 110°C에서 건조됩니다. 이 방법은 이론적 대비 약 85%의 수율을 제공하며, 제품 순도는 98%를 초과합니다. 대체 수열 합성 방법은 150°C 및 5기압 pressure에서 12시간 동안의 오토클레이브 조건을 활용하며, 향상된 결정성 및 좁은 입자 크기 분포를 초래합니다. 알콕사이드 전구체를 사용하는 졸-겔 방법은更高的 표면적을 가지지만 더 낮은 결정성을 가진 재료를 생산합니다. 분석 방법 및 특성화식별 및 정량X-선 분말 회절은 참조 패턴 ICDD 00-035-0794와의 비교를 통해 가장 결정적인 식별을 제공합니다. 정량 분석은 일반적으로 마그네슘, 알루미늄 및 규소에 대한 0.1%의 검출 한계를 가진 X-선 형광 분광법을 사용합니다. 열중량 분석은 ±0.2%의 정밀도로 수분 함량을 정량화합니다. 유도 결합 플라즈마 발광 분광법은 금속 구성 요소에 대해 0.5 μg/L의 검출 한계를 달성합니다. 푸리에 변환 적외선 분광법은 400-1200 cm-1 사이의 특징적인 실리케이트 진동의 비교를 통해 신속한 식별 방법으로 기능합니다. 순도 평가 및 품질 관리제약 등급 almasilate(알마실레이트)는 표시된 조성의 98.0% 미만 및 102.0% 초과를 포함하지 않는 규격을 준수해야 합니다. 일반적인 불순물包括 자유 마그네슘 산화물 (<0.5%), 미반응 실리카 (<0.3%), 및 가용성 염 (<0.1%)을 포함합니다. 중금속 함량은 20 ppm을 초과해서는 안 되며, 비소 및 납 한계는 각각 3 ppm 및 10 ppm입니다. 150°C에서 건조 시 감량은 15.0%를 초과해서는 안 됩니다. 입자 크기 분포 요구사항은 입자의 90% 이상이 75 μm 체를 통과해야 함을 지정합니다. 이러한 규격은 제약 응용에서 일관된 성능을 보장합니다. 응용 분야 및 용도산업 및 상업적 응용Almasilate(알마실레이트)의 주요 산업 응용은 제산제로서의 제약 제제에 있으며, 전 세계적으로 연간 생산량은 500 metric ton으로 추정됩니다. 그 작용 메커니즘은 이온 교환 및 완충 능력을 통한 위산 중화를 수반합니다. 이 화합물은 또한 폴리머 복합체에서 충전제 및 보강제로 사용되며, 특히 기계적 특성 및 열적 안정성을 향상시키는 실리콘 고무 제제에서 사용됩니다. 추가 응용包括 중간 정도의 산성도 및 열적 안정성이 필요한 반응을 위한 촉매 담체 물질로의 사용을 포함합니다. 세라믹 제조에서 almasilate(알마실레이트)는 cordierite 형성을 위한 전구체로 기능하며, 상 형성에 필요한 소결 온도를 낮춥니다. 결론Almasilate(알마실레이트)는 구조적으로 복잡하고 화학적으로 다재다능한 알루미노실리케이트 화합물을 나타내며, 상당한 실용적 응용 분야를 가집니다. 그 잘 정의된 결정 구조, 다양한 조건에서의 안정성, 및 조정 가능한 표면 특성은 제약, 촉매 및 재료 응용에 가치 있게 만듭니다. 이 화합물의 산 중화 능력 및 이온 교환 특성은 의약 화학에서 특별한 유용성을 제공합니다. 향후 연구 방향包括 분자체 물질로서의 잠재력 탐색, 향상된 표면적을 가진 나노구조 형태 개발, 및 녹색 화학 응용을 위한 촉매 특성 조사를 포함합니다. 특정 구조적 특성을 설계하기 위한 합성 매개변수의 정밀한 제어는 재료 화학에서 활발한 연구 분야로 남아 있습니다. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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