آلومینیوم فلوراید چیست و چه کاربردهایی دارد؟

آلومینیوم فلوراید (Aluminium fluoride)  یک ترکیب شیمیایی بی رنگ با فرمول مولکولی AlF3 است و عمدتا در تولید آلومینیوم استفاده می شود و به طور طبیعی به صورت اسکارسونیت و روزنبرگیت یافت می شود. آلومینیوم فلوراید بیشتر با تصفیه هیدروژن فلوراید با آلومینا یا اکسید آلومینیوم در دمای ۷۰۰ درجه سانتی گراد تولید می شود.

یکی از یافته های جالب توجه در مورد استفاده از این ترکیب طیف گسترده کاربردهای آن در صنایع و فعالیت های بسیار خاص است. به عنوان مثال ، این ماده در تولید شیشه فلورالومینات استفاده می شود که در کاربردهای فیبر نوری مانند تصویربرداری فیبر نوری و کاربردهای پزشکی مورد استفاده قرار می گیرد. در این مقاله از نشریه جهان شیمی فیزیک با فرمول آلومینیوم فلوراید ، ساختار شیمیایی ، خصوصیات و کاربردهای آن بیشتر آشنا شوید.

روش تولید آلومینیوم فلوراید

بیشتر فلورید آلومینیوم با تصفیه آلومینا با هیدروژن فلوراید در دمای ۷۰۰ درجه سانتی گراد تولید می شود. برای آماده سازی آزمایشگاهی در مقیاس کوچک  AlF3 را می توان با تیمار هیدروکسید آلومینیوم یا فلز آلومینیوم با هیدروژن فلوراید نیز تهیه کرد.

تری هیدرات فلوراید آلومینیوم به عنوان ماده معدنی کمیاب روزنبرگیت در طبیعت یافت می شود. شکل غیر هیدراته آن به عنوان ماده معدنی اسکارسونیت ظاهر می شود.

کاربردهای آلومینیوم فلوراید

این ترکیب یک ماده افزودنی مهم برای تولید آلومینیوم توسط الکترولیز است. همراه با کریولیت ، نقطه ذوب آن به زیر ۱۰۰۰ درجه سانتی گراد رسیده و رسانایی محلول را افزایش می یابد. در این نمک مذاب است که اکسید آلومینیوم حل شده و سپس الکترولیز می شود تا مقدار زیادی فلز Al بدست بیاید.

از کمپلکس های AlF3 برای بررسی جنبه های مکانیکی واکنش های انتقال فسفوریل در زیست شناسی استفاده می شود که از اهمیت اساسی برای سلول ها برخوردار هستند ، زیرا انیدریدهای اسید فسفریک مانند ATP و GTP اکثر واکنش های مربوط به متابولیسم ، رشد و تمایز را کنترل می کنند.

مشاهده اینکه  AlF3 می تواند به پروتئین های G هتروتریمریک متصل شده و فعال شود برای مطالعه فعال سازی پروتئین G در داخل بدن ، برای روشن سازی ساختارهای سه بعدی چندین GTPase و درک مکانیسم بیوشیمیایی هیدرولیز GTP  مفید است.

این ترکیب معمولاً در سرامیک ها استفاده می شود ، جایی که به عنوان ترکیب اصلی شیمیایی در لعاب های محصولات نهایی یافت می شود. همچنین برای ایجاد محصولات سرامیکی نسوز نیز در فرمولاسیون این محصولات گنجانده می شود.  مورد دیگری از کاربردهای به ظاهر شگفت آور یک ماده شیمیایی مانند AlF3 استفاده گسترده از آن در صنایع تولید آبجو و شراب به دلیل توانایی مهار روند تخمیر  است.

همراه با فلوراید زیرکونیوم این نرکیب برای تولید شیشه های فلورالومینات مورد استفاده قرار می گیرد. این ترکیب مانند فلوراید منیزیم ، به عنوان یک فیلم نازک نوری با شاخص پایین استفاده می شود ، به ویژه در مواردی که به شفافیت ماورا بنفش نیاز باشد. رسوب آن توسط رسوب بخار فیزیکی به ویژه با تبخیر مطلوب است.

عوارض و خطرات فلوراید آلومینیوم

تحقیقات نشان داده است که دوز کشنده خوراکی (LD50) فلورید آلومینیوم برای حیوانات ۰.۱ گرم در کیلوگرم است. قرار گرفتن در معرض استنشاق مکرر یا طولانی مدت این ماده ممکن است باعث آسم شود و ممکن است بر روی استخوان و سیستم عصبی تأثیر بگذارد در نتیجه تغییرات استخوان (فلوروز) و اختلال در سیستم عصبی ایجاد شود.

بسیاری از اثرات نوروتوکسیک فلوراید به دلیل تشکیل کمپلکس های AlF3 است که از ساختار شیمیایی فسفات تقلید کرده و بر فعالیت فسفوهیدرولازهای ATP و فسفولیپاز تأثیر می گذارد. تنها غلظت های میکرومولار آلومینیوم برای تشکیل فلورید آلومینیوم مورد نیاز است.

قرار گرفتن انسان در معرض این ترکیب می تواند در یک محیط صنعتی یا هنگامی که فرد هر دو منبع را مصرف کند به عنوان مثال ، فلوراید موجود در آب آشامیدنی یا باقی مانده سموم دفع آفات بر پایه فلوراید و آلومینیوم از منابع دیگر،  رخ دهد.

منابع قرارگیری انسان در معرض آلومینیوم شامل آب آشامیدنی ، چای ، باقیمانده مواد غذایی ، شیر خشک ، داروهای ضد اسید یا داروهای حاوی آلومینیوم ، دئودورانت ها ، مواد آرایشی و ظروف شیشه ای است.

مواد شیمیایی حاوی فلوراید همچنین ممکن است حاوی فلوراید آلومینیوم باشند. در حال حاضر اطلاعات مربوط به اثرات بالقوه عصبی ناشی از قرار گرفتن مزمن در معرض گونه های آلومینیوم موجود در آب محدود است.