Fosfato di alluminio: solubilità, proprietà, sintesi, reazioni e usi
Il fosfato di alluminio è un composto inorganico con la formula AlPO4, in cui il fosforo ha un numero di ossidazione +5 ed è costituito dal catione Al3+ e dall’anione fosfato PO43-. Si trova in natura nel minerale berlinite e spesso sotto forma biidrata nella variscite e pentaidrata.
Solubilità
Il fosfato di alluminio è poco solubile e ha un prodotto di solubilità pari a 6.3 × 10-19. Si dissocia secondo l’equilibrio eterogeneo: AlPO4(s) ⇄ Al3+(aq) + PO43-(aq). L’espressione del prodotto di solubilità è: Kps = [Al3+][PO43-]. La solubilità molare all’equilibrio si esprime come [Al3+]=[PO43-]= x e sostituendo nell’espressione del Kps si ottiene x = √6.3 × 10-19 = 7.9 × 10-10 mol/L. La solubilità espressa in g/L vale 9.6 × 10-8 g/L.
Proprietà
Il fosfato di alluminio si presenta come una polvere cristallina bianca con la stessa struttura del quarzo, che ha un sistema di cristalli trigonali. La sua struttura di base è simile a quella delle zeoliti. Tuttavia, la forma biidrata è simile alla struttura di NaCl, in cui a sei cationi corrispondono a sei anioni e viceversa. È uno dei pochi composti inorganici che mostra chiralità e piezoelettricità, fenomeno per il quale alcuni materiali cristallini si polarizzano elettricamente in conseguenza di una deformazione meccanica di natura elastica e viceversa si deformano elasticamente se sottoposti all’azione di un campo.
Sintesi
Il fosfato di alluminio può essere ottenuto per precipitazione secondo una reazione di doppio scambio. Si può ottenere dalla reazione tra acido fosforico e idrossido di alluminio: H3PO4 + Al(OH)3 → AlPO4 + 3 H2O, oppure da un sale solubile di alluminio come il nitrato di alluminio: H3PO4 + Al(NO3)3 → AlPO4 + 3 HNO3.
Reazioni
Il fosfato di alluminio reagisce con acido cloridrico per dare cloruro di alluminio e acido fosforico, con cloruro di magnesio per dare fosfato di magnesio e cloruro di alluminio, e con idrossido di sodio per dare idrossido di alluminio e fosfato di sodio.
Usi
Grazie alle sue proprietà come materiale piezoelettrico, il fosfato di alluminio trova impiego nelle industrie elettriche ed elettroniche. Viene utilizzato anche nella produzione di gomme e adesivi. In campo medico è un componente degli antiacidi e un adiuvante nei vaccini. In combinazione con o senza altri composti, è utilizzato come colorante bianco per pigmenti, inibitori di corrosione, cementi e cementi dentali.