硝酸铝 | 13473-90-0

• 物质功能分类: 无机化工 - 无机盐 - 金属硝酸盐及亚硝酸盐
• 中文名称: 硝酸铝
• CAS: 13473-90-0
• 化学式: AlHNO3
• 分子量: 89.995
• InChiKey: OCVCVOQURVOMFR-UHFFFAOYSA-N

物化性质

• 熔点：
  73°C
• 沸点：
  135℃[at 101 325 Pa]
• 密度：
  1.4 g/cm3(Temp: 27 °C)
• 溶解度：
  极易溶于乙醇；微溶于丙酮
• LogP：
  1.26 at 20℃

计算性质

• 辛醇/水分配系数(LogP)：
  -0.73
• 重原子数：
  5
• 可旋转键数：
  0
• 环数：
  0.0
• sp3杂化的碳原子比例：
  0.0
• 拓扑面积：
  66
• 氢给体数：
  1
• 氢受体数：
  3

安全信息

• 危险等级：
  5.1
• 危险品标志：
  Xi
• 安全说明：
  S17,S26
• 危险类别码：
  R36/37/38,R8
• 危险品运输编号：
  UN 1438
• 海关编码：
  2834299090
• 危险类别：
  5.1
• 包装等级：
  III

制备方法与用途

概述

硝酸铝相对密度1.72，分子量375.13，熔点73.5℃，在73.5℃时失去1分子水成八水合物，热至115℃时成六水合物，至150℃时分解成为氧化铝，折光率1.54。150℃时分解。易溶于水、乙醇、丙酮、酸中，水溶液呈酸性。制法：用铝或氢氧化铝溶于相对密度为1.42的硝酸中，浓缩其溶液，经冷却后即得。无水物白色至浅黄色结晶。易潮解。相对分子质量213.00。不稳定。能升华。 市售品为九水合物，九水合物为无色斜方晶系结晶。有潮解性，是硝酸铝中最稳定的形态[3.4]。

制法

将金属铝或氢氧化铝溶于稀硝酸中，加热促使其溶解，过滤，除去未溶解物，将溶液浓缩，冷却后，可析出结晶。结晶为硝酸铝的水合物，其中结晶水的多少，取决于所用硝酸的浓度及冷却温度。如果硝酸的相对密度为1.42时，冷却温度为20℃，此时析出者为九水合物[2]; 如果硝酸相对密度为1.50时，此时析出者为六水合物[Al(NO3)3•6H2O]。如欲制备无水硝酸铝，使溴化铝与硝酸氯ClNO3在液体溴中，于- 7℃以下反应，可制得[1]。由于硝酸氯有爆炸性，反应时应注意。由于无水物极易吸湿，很容易转化为九水合物。
Al(OH)3+HNO3→[2]
3ClNO3+AlBr3→[1]

用途

用作制备氧化铝催化剂载体的原料 (利用硝酸铝与氨反应制备，副产物硝酸铵在催化剂活化时挥发掉);有机铝盐的原料;革鞣制剂;丝媒染剂;抗汗剂;缓蚀剂;铀萃取剂;有机合成的硝化剂等。

硝酸铝溶解制备增塑壳聚糖薄膜的结构与性能

江献财等的盐焗表明Ａｌ（ＮＯ３）３•９Ｈ２Ｏ水溶液可溶解壳聚糖，溶解效果随Ａｌ（ＮＯ３）３•９Ｈ２Ｏ 加量增加而增强，当Ａｌ（ＮＯ３）３•９Ｈ２Ｏ加量较高时会破坏壳聚糖的成膜性，因此Ａｌ（ＮＯ３）３•９Ｈ２Ｏ加量不宜过高，并不能通过提高Ａｌ（ＮＯ３）３•９Ｈ２Ｏ加量来实现壳聚糖的增塑改性。加入甘油协同增塑改性后，可得到性能较好的Ａｌ（ＮＯ３）３•９Ｈ２Ｏ壳聚糖膜。Ａｌ（ＮＯ３）３•９Ｈ２Ｏ中的Ａｌ ３＋ 和ＮＯ３－ 能和壳聚糖大分子链上的－ＮＨ２和－ＯＨ发生相互作用，因此会对壳聚糖的结晶结构有破坏作用，起到增塑效果。甘油加入后会削弱这种相互作用，减弱Ａｌ（ＮＯ３）３•９Ｈ２Ｏ对壳聚糖的结晶破坏效果。甘油加入后会提高壳聚糖薄膜的结晶度和透光率。Ａｌ（ＮＯ３）３•９Ｈ２Ｏ和溶解过程中生成的Ａｌ（ＯＨ）３都是固体，而甘油是一种高沸点的有机小分子液体，两者复配可对壳聚糖起到较好的协同改性效果。以Ａｌ（ＮＯ３）３•９Ｈ２Ｏ水溶液为溶剂，加入甘油改性制备得到的壳聚糖薄膜柔韧性好，显示出较好的力学性能。

硝酸铝在造纸中的应用

Sachtleben 的研发人员研究了用硝酸铝替代造纸用明矾的可行性。该系列产品的着眼点在于硝酸盐能够被生物降解为氮元素, 并以气体形式排出生产系统。因为这一反应的发生不需要充足的氧气, 并且远早于硫酸盐的生物降解, 所以, 在造纸过程中硫化氢的析出也可以得到明显的抑制。

硝酸铝纳米微粒的制备

王召亚等采用实验和CFD 模拟计算的方法对SAS 法备Al( NO3)3球形纳米粒过程进行了研究，探讨了Al( NO3)3纳米粒的粒径和形貌的影响因素及规律。选用Ｒealizable k-ε 方程完成CFD 建模，得到了釜内的流场变化，使过程可视化，为实验结果的分析讨论提供了有力的证据，也为进一步探索成核过程奠定了有益的基础。在实验范围内，通过探讨温度、压力、CO2流量的影响，得出以下结论。1) 在实验温度范围内，制得的Al( NO3)3纳米粒均为球形，升高温度会使颗粒的球形度下降，且当温度升至48 ℃时，纳米球之间黏结团聚。主要是由于随着温度的升高，成核机理转变为“液滴成核”所致。2) 随着温度的升高，粒径先减小后增大，48 ℃时最小。主要原因是，随着温度的升高，釜内喷嘴附近及其射流区内的有效扩散因子先增大后减小，引起成核速率先加快后减慢。同时，相对高温下，随着温度的升高，流体密度减小、表面张力降低对液滴直径变化引起两种相反的效应，相互竞争，并影响颗粒的大小。3) 随着压力的升高，粒径先减小后增大，在16 MPa时达到最小值。主要是由于随着压力的升高，有效扩散因子先增大后减小，在16 MPa 时最大;同时，处于“液滴成核”区的相对低压下，随压力的升高，流体密度增加、表面张力降低，液滴直径会减小，形成较小颗粒。4) 随着CO2流量的增加，粒径增大。主要是由于随着CO2流量的增加，釜内有效扩散因子降低，且颗粒的生长过程起了主要作用引起的。

九水合硝酸铝导热系数

聂光华等用热敏电阻作加热元件和测温元件,首次测定了适合用作相变储能材料的九水合硝酸铝、八水合氢氧化钡导热系数的测定在10℃~80℃温度范围的导热系数,其实验值的不准确度分别为2.8%和3.2%.同时,还报道了九水合硝酸铝、八水合氢氧化钡实验中观测到的熔点依次为71℃和76℃,这些测量值在1℃~2℃的误差范围内与文献值相吻合.

急性毒性

LD50：264 mg/kg(大鼠经口) 常用危险化学品的分类及标志 (GB 13690-92)：第5.1 类氧化剂。

水中溶解度(g/100ml)

不同温度(℃)时每100毫升水中的溶解克数:
60g/0℃;66.7g/10℃;73.9g/20℃;81.8g/30℃;88.7g/40℃
106g/60℃;132g/80℃;153g/90℃;160g/100℃

参考文献

[1]顾翼东 主编.化学词典.上海：上海辞书出版社.1989.第865页
[2]马世昌 主编.化学物质辞典.西安：陕西科学技术出版社.1999.第726页.
[3]王大全 主编.精细化工辞典.北京：化学工业出版社.1998.第777页.
[4]沈鑫甫等 编.中学教师实用化学辞典.北京：北京科学技术出版社.2002.第166页
[5]申泮文,王积涛 主编.化合物词典.上海：上海辞书出版社.2002.第148页.
[6]安家驹 主编;包文滁,王伯英,李顺平 合编.实用精细化工辞典.北京：中国轻工业出版社.2000.第1044页.
[7]江献财，翁 森，施莉巧. 硝酸铝溶解制备增塑壳聚糖薄膜的结构与性能[J]. 高分子材料科学与工程，2015，31（7）：64-68
[8]田超.用硫酸处理的硝酸铝在造纸中的应用[J].造纸化学品,2006,18(5):50.
[9]王召亚,张敏华,耿中峰等.SAS法制备硝酸铝纳米微粒的流场研究[J].化学工业与工程,2015,32(2):56-62.
[10]聂光华,李耀华,张志英等.九水合硝酸铝和八水合氢氧化钡导热系数的实验研究[J].能源研究与信息,2004,20(1):46-50.

化学性质 

无色斜方晶系结晶。易溶于水、乙醇、丙酮、硝酸。其水溶液呈酸性。

用途 

用于制催化剂、媒染剂、皮革鞣剂、防腐蚀抑制剂、其他铝盐及在核工业中用作盐析剂

生产方法 

1.合成法：将金属铝板用10%烧碱溶液清洗除去表面油污后，用水冲洗，放入带搅拌的反应器中，加入少量氧化汞作氧化剂，再缓慢加入约38%稀硝酸，用蒸汽加热使反应在110~115℃下进行2h，生成反应溶液浓度为25～32°Bé，经澄清、过滤，滤液经蒸发浓缩至45～47°Bé，再经冷却结晶、离心分离，制得硝酸铝成品。其反应式如下：
Ａｌ＋６ＨＮＯ３→Ａｌ（ＮＯ３）３＋３Ｈ２Ｏ＋３ＮＯ２↑
母液送至蒸发器循环使用。反应时放出的二氧化氮气体用碱液吸收可副产亚硝酸钠或硝酸钠。

2.铝灰硝酸法：将烧碱溶液和铝灰加入反应器中进行反应生成铝酸钠后，加硝酸进行反应生成氢氧化铝和硝酸钠，反应液经过滤后，将氢氧化铝加硝酸溶解而成硝酸铝溶液，再经过滤、蒸发浓缩、冷却结晶、离心分离，制得硝酸铝成品。其反应式如下：
２Ａｌ＋２ＮａＯＨ＋２Ｈ２Ｏ→２ＮａＡｌＯ２＋３Ｈ２
ＮａＡｌＯ２＋ＨＮＯ３＋Ｈ２Ｏ→Ａｌ（ＯＨ）３＋ＮａＮＯ３
２Ａｌ（ＯＨ）３＋６ＨＮＯ３→２Ａｌ（ＮＯ３）３＋６Ｈ２Ｏ

类别

氧化剂

毒性分级

中毒

急性毒性

口服- 大鼠 LD50: 3654 毫克/ 公斤

刺激数据

皮肤- 兔子 500 毫克 轻度; 眼睛- 兔子 100 毫克 重度

爆炸物危险特性

与还原剂、硫、磷等混合受热、撞击、摩擦可爆

可燃性危险特性

与有机物、还原剂、易燃物硫、磷混合可燃; 燃烧产生有毒氮氧化物和氧化铝烟雾

储运特性

库房通风低温干燥; 轻装轻卸; 与有机物、还原剂、硫、磷易燃物分开存放

灭火剂

雾状水、砂土

职业标准

TWA 2 毫克 (铝)/ 立方米