Оксид алюмінію – Al2O3. Фізичні властивості:оксид алюмінію – білий аморфний порошок або тверді білі кристали. Молекулярна маса = 101,96, густина – 3,97 г/см3, температура плавлення – 2053 °C, температура кипіння – 3000 °C.

Хімічні властивості:оксид алюмінію виявляє амфотерні властивості – властивості кислотних оксидів та основних оксидів та реагує і з кислотами, і з основами. Кристалічний Аl2О3 хімічно пасивний, аморфний більш активний. Взаємодія з розчинами кислот дає середні солі алюмінію, а з розчинами основ – комплексні солі. гідроксоалюмінати металів:

При сплавленні оксиду алюмінію з твердими лугами металів утворюються подвійні солі. метаалюмінати(Безводні алюмінати):

Оксид алюмінію не взаємодіє з водою і не розчиняється у ній.

Отримання:оксид алюмінію отримують шляхом відновлення алюмінієм металів з їх оксидів: хрому, молібдену, вольфраму, ванадію та інших. – металотермія, відкритий Бекетова:

Застосування:оксид алюмінію застосовується для виробництва алюмінію, у вигляді порошку – для вогнетривких, хімічно стійких та абразивних матеріалів, у вигляді кристалів – для виготовлення лазерів та синтетичних дорогоцінного каміння (рубіни, сапфіри та ін.), пофарбованих домішками оксидів інших металів – Сr2О3 ( червоний колір), Тi2О3 та Fe2О3 (блакитний колір).

Гідроксид алюмінію – А1(ОН)3. Фізичні властивості:гідроксид алюмінію – білий аморфний (гелеподібний) чи кристалічний. Майже не розчинний у воді; молекулярна маса – 78,00, щільність – 3,97 г/см3.

Хімічні властивості:типовий амфотерний гідроксид реагує:

1) із кислотами, утворюючи середні солі: Al(ОН)3 + 3НNO3 = Al(NO3)3 + 3Н2О;

2) з розчинами лугів, утворюючи комплексні солі – гідроксоалюмінати: Al(ОН)3 + КОН + 2Н2О = К.

При сплавленні Al(ОН)3 із сухими лугами утворюються метаалюмінати: Al(ОН)3 + КОН = КAlO2 + 2Н2О.

Отримання:

1) із солей алюмінію під дією розчину лугів: AlСl3 + 3NaOH = Al(ОН)3 + 3Н2О;

2) розкладанням нітриду алюмінію водою: AlN + 3Н2О = Аl(ОН)3 + NН3?;

3) пропусканням СО2 через розчин гідроксокомплексу: [Аl(ОН)4]-+ СО2 = Аl(ОН)3 + НСО3-;

4) дією на солі Аl гідратом аміаку; при кімнатній температурі утворюється Аl(ОН)3.

62. Загальна характеристика підгрупи хрому

Елементи підгрупи хромузаймають проміжне положення серед перехідних металів. Мають високі температури плавлення та кипіння, вільні місця на електронних орбіталях. Елементи хромі молібденмають нетипову електронну структуру - на зовнішній s-орбіталі мають один електрон (як у Nb з підгрупи VB). У цих елементів на зовнішніх d-і s-орбіталях знаходиться 6 електронів, тому всі орбіталі заповнені наполовину, тобто на кожній знаходиться по одному електрону. Маючи подібну електронну конфігурацію, елемент має особливу стабільність і стійкість до окислення. Вольфраммає більш сильний металевий зв'язок, ніж молібден. Ступінь окиснення у елементів підгрупи хрому сильно варіює. У належних умовах усі елементи виявляють позитивний ступінь окиснення від 2 до 6, максимальний ступінь окиснення відповідає номеру групи. Не всі ступені окислення у елементів стабільні, у хрому найстабільніша - +3.

Всі елементи утворюють оксид MVIO3, відомі також оксиди з нижчими ступенями окиснення.Усі елементи цієї підгрупи амфотерни – утворюють комплексні сполуки та кислоти.

Хром, молібдені вольфрамзатребувані у металургії та електротехніці. Всі метали, що розглядаються, покриваються пасивною оксидною плівкою при зберіганні на повітрі або в середовищі кислоти-окислювача. Видаляючи плівку хімічним або механічним способом, можна підвищити хімічну активність металів.

Хром.Елемент одержують із хромітної руди Fe(CrO2)2, відновлюючи вугіллям: Fe(CrO2)2 + 4C = (Fe + 2Cr) + 4CO?.

Чистий хром отримують відновленням Cr2O3 за допомогою алюмінію або електролізу розчину, що містить іони хрому. Виділяючи хром за допомогою електролізу, можна отримати хромове покриття, що використовується як декоративні та захисні плівки.

З хрому одержують ферохром, що застосовується при виробництві сталі.

Молібден.Одержують із сульфідної руди. Його з'єднання використовують під час виробництва сталі. Сам метал одержують при відновленні його оксиду. Прожарюючи оксид молібдену із залізом, можна отримати феромолібден. Використовують для виготовлення ниток та трубок для обмотки печей та електроконтактів. Сталь із додаванням молібдену використовують у автомобільному виробництві.

Вольфрам.Одержують з оксиду, що видобувається зі збагаченої руди. Як відновник використовують алюміній або водень. Вольфрам, що вийшов, в ідеї порошку згодом формують при високому тиску і термічній обробці (порошкова металургія). У такому вигляді використовують вольфрам для виготовлення ниток розжарювання, додають до сталі.

Одним із найбільш широко використовуваних у промисловості речовин є гідроксид алюмінію. У цій статті про нього і йтиметься.

Що таке гідроксид?

Це хімічна сполука, яка утворюється при взаємодії оксиду з водою. Існує три їх різновиди: кислотні, основні та амфотерні. Перші та другі поділяються на групи залежно від їхньої хімічної активності, властивостей та формули.

Що таке амфотерні речовини?

Амфотерними можуть бути оксиди та гідроксиди. Це такі речовини, для яких характерно виявляти як кислотні, так і основні властивості, залежно від умов реакції, що використовуються реагентів і т. д. . Останній, до речі, найчастіше отримують із його гідроксиду. До амфотерних гідроксидів можна віднести гідроксид берилію, заліза, а також гідроксид алюмінію, який ми сьогодні і розглянемо в нашій статті.

Фізичні властивості гідроксиду алюмінію

Дана хімічна сполука являє собою тверду білу речовину. Воно не розчиняється у воді.

Гідроксид алюмінію – хімічні властивості

Як було зазначено вище, це найяскравіший представник групи амфотерних гідроксидів. Залежно та умовами реакції, він може виявляти як основні, і кислотні властивості. Дана речовина здатна розчинятися в кислотах, при цьому утворюється сіль та вода.

Наприклад, якщо змішати його з хлорною кислотою в рівній кількості, то отримаємо алюміній хлорид з водою також у однакових пропорціях. Також ще одна речовина, з якою реагує гідроксид алюмінію, - гідроксид натрію. Це типовий основний гідроксид. Якщо змішати в рівних кількостях аналізовану речовину і розчин гідроксиду натрію, то отримаємо з'єднання під назвою тетрагідроксоалюмінат натрію. У його хімічній структурі міститься атом натрію, атом алюмінію, по чотири атоми оксигену та гідрогену. Однак при сплавленні цих речовин реакція йде дещо по-іншому, і утворюється вже не ця сполука. В результаті даного процесу можна отримати метаалюмінат натрію (в його формулу входять по одному атому натрію і алюмінію та два атоми оксигену) з водою в рівних пропорціях, за умови, якщо змішати однакову кількість сухих гідроксидів натрію та алюмінію і вплинути на них високою температурою. Якщо ж змішати його з гідроксидом натрію в інших пропорціях, можна отримати гексагідроксоалюмінат натрію, який містить три атоми натрію, один атом алюмінію та по шість оксигену та гідрогену. Для того щоб утворилася дана речовина, потрібно змішати речовину, що розглядається, і розчин гідроксиду натрію в пропорціях 1:3 відповідно. За описаним вище принципом можна отримати сполуки під назвою тетрагідроксоалюмінат калію та гексагідроксоалюмінат калію. Також розглядається речовина схильне до розкладання при впливі на нього дуже високих температур. Внаслідок такого роду хімічної реакції утворюється оксид алюмінію, який також має амфотерність, і вода. Якщо взяти 200 г гідроксиду та нагріти його, то отримаємо 50 г оксиду та 150 г води. Крім своєрідних хімічних властивостей, ця речовина виявляє також і звичайні для всіх гідроксидів властивості. Воно вступає у взаємодію Космосу з солями металів, які мають нижчу хімічну активність, ніж алюміній. Наприклад, можна розглянути реакцію між ним і хлоридом міді, для якої потрібно взяти їх у співвідношенні 2:3. При цьому виділиться водорозчинний хлорид алюмінію та осад у вигляді гідроксиду купруму у пропорціях 2:3. Також розглядається речовина реагує і з оксидами подібних металів, наприклад можна взяти з'єднання тієї ж міді. Для проведення реакції знадобиться гідроксид алюмінію та оксид купруму у співвідношенні 2:3, внаслідок чого отримаємо алюміній оксид та гідроксид міді. Властивості, які були описані вище, також мають інші амфотерні гідроксиди, такі як гідроксид заліза або берилію.

Що таке гідроксид натрію?

Як видно вище, є багато варіантів хімічних реакцій гідроксиду алюмінію з гідроксидом натрію. Що ж це за речовина? Це типовий основний гідроксид, тобто хімічно активна, розчинна у воді основа. Він має всі хімічні властивості, які характерні для основних гідроксидів.

Тобто він може розчинятися в кислотах, наприклад, при змішуванні гідроксиду натрій з хлорною кислотою в рівних кількостях можна отримати харчову сіль (хлорид натрію) і воду в пропорції 1:1. Також цей гідроксид вступає в реакції з солями металів, які мають нижчу хімічну активність, ніж натрій, та їх оксиди. У першому випадку відбувається стандартна реакція обміну. При додаванні до нього, наприклад, хлориду срібла, утворюється хлорид натрію і гідроксид срібла, що випадає осад (реакція обміну здійсненна лише у разі, якщо одне з речовин, отриманих у її результаті, буде осадом, газом чи водою). При додаванні натрій гідроксиду, наприклад, оксиду цинку, отримуємо гідроксид останнього і воду. Однак набагато специфічнішими є реакції даного гідроксиду AlOH, які були описані вище.

Одержання AlOH

Коли ми вже розглянули основні його хімічні властивості, можна поговорити про те, як його видобувають. Основний спосіб отримання даної речовини - проведення хімічної реакції між сіллю алюмінію і гідроксидом натрію (може використовуватися і калій гідроксид).

При такій реакції утворюється сам AlOH, що випадає в білий осад, а також нова сіль. Наприклад, якщо взяти алюміній хлорид і додати до нього втричі більше гідроксиду калію, то отриманими речовинами буде розглядається у статті хімічна сполука і втричі більше хлориду калію. Також існує метод отримання AlOH, який передбачає проведення хімічної реакції між розчином солі алюмінію та карбонатом основного металу, наприклад візьмемо натрій. Для отримання гідроксиду алюмінію, кухонної солі та вуглекислого газу у пропорціях 2:6:3 необхідно змішати хлорид алюмінію, карбонат натрію (соду) та воду у співвідношенні 2:3:3.

Де використовується алюміній гідроксид?

Гідроксид алюмінію знаходить своє застосування у медицині.

Завдяки його здатності нейтралізувати кислоти, препарати з його вмістом рекомендуються при печії. Також його виписують при виразках, гострих та хронічних запальних процесах кишечника. Крім того, гідроксид алюмінію використовують у виготовленні еластомерів. Також він широко застосовується в хімічній промисловості для синтезу оксиду алюмінію, алюмінату натрію - ці процеси були розглянуті вище. Крім того, часто використовують під час очищення води від забруднень. Також ця речовина широко застосовується у виготовленні косметичних засобів.

Де застосовуються речовини, які можна одержати за його допомогою?

Оксид алюмінію, який може бути отриманий внаслідок термічного розкладання гідроксиду, використовується при виготовленні кераміки, застосовується як каталізатор для проведення різноманітних хімічних реакцій. Тетрагідроксоалюмінат натрію знаходить своє використання у технології фарбування тканин.

2s 2p 3s 3p

Електронна конфігурація алюмініюв збудженому стані :

+13Al * 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 3p 2 1s 2s 2p 3s 3p

Алюмінійвиявляє парамагнітні властивості. Алюміній на повітрі швидко утворює міцні оксидні плівки, що захищають поверхню від подальшої взаємодії, тому стійкий до корозії.

Фізичні властивості

Алюміній- легкий метал сріблясто-білого кольору, що легко піддається формуванню, литтю, механічній обробці. Має високу тепло- та електропровідність.

Температура плавлення 660 С, температура кипіння 1450 С, щільність алюмінію 2,7 г/см 3 .

Знаходження у природі

Алюміній— найпоширеніший метал у природі, і третій за поширеністю серед усіх елементів (після кисню та кремнію). Зміст у земній корі – близько 8%.

У природі алюміній зустрічається як сполук:

Боксити Al 2 O 3 · H 2 O(з домішками SiO2 , Fe 2 O 3 , CaCO 3)- гідрат оксиду алюмінію

Корунд Al 2 O 3 .Червоний корунд називають рубіном, синій корунд називають сапфіром.

Способи отримання

Алюмінійутворює міцний хімічний зв'язок із киснем. Тому традиційні способи одержання алюмінію відновленням із оксиду протікають вимагають великих витрат енергії. Для промислового для отримання алюмінію використовують процес Холла-Еру. Для зниження температури плавлення оксид алюмінію розчиняють у розплавленому кріоліті(при температурі 960-970 про С) Na 3 AlF 6 а потім піддають електролізу з вуглецевими електродами. При розчиненні в розплаві кріоліту оксид алюмінію розпадається на іони:

Al 2 O 3 → Al 3+ + AlO 3 3-

На катодівідбувається відновлення іонів алюмінію:

До: Al 3+ +3e → Al 0

На анодівідбувається окислення алюмінат-іонів:

А: 4AlO 3 3- - 12e → 2Al 2 O 3 + 3O 2

Сумарне рівняння електролізу розплаву оксиду алюмінію:

2Al 2 O 3 → 4Al + 3O 2

Лабораторний спосіботримання алюмінію полягає у відновленні алюмінію з безводного хлориду алюмінію металевим калієм:

AlCl 3+3K → 4Al+3KCl

Якісні реакції

Якісна реакція на іони алюмінію - взаємодія надлишкусолей алюмінію із лугами . При цьому утворюється білий аморфний осад гідроксиду алюмінію.

Наприклад , хлорид алюмініювзаємодіє з гідроксидом натрію:

При подальшому додаванні лугу амфотерний гідроксид алюмінію розчиняється з утворенням тетрагідроксоалюмінату:

Al(OH) 3 + NaOH = Na

Зверніть увагу , якщо ми помістимо сіль алюмінію в надлишок розчину лугу, то білий осад гідроксиду алюмінію утворюється, т.к. у надлишку лугу з'єднання алюмінію відразу переходять у комплекс:

AlCl 3 + 4NaOH = Na

Солі алюмінію можна знайти за допомогою водного розчину аміаку. При взаємодії розчинних солей алюмінію з водним розчином аміаку також випадає напівпрозорий драглистий осад гідроксиду алюмінію.

AlCl 3+3NH 3 · H 2 O = Al(OH) 3 ↓ + 3 NH 4 Cl

Al 3+ + 3NH 3 · H 2 O= Al(OH) 3 ↓ + 3 NH 4 +

Відеодосвідвзаємодії розчину хлориду алюмінію з розчином аміаку можна переглянути

Хімічні властивості

1. Алюміній – сильний відновник . Тому він реагує з багатьма неметалами .

1.1. Алюміній реагують з галогенамиз освітою галогенідів:

1.2. Алюміній реагує із сіроюз освітою сульфідів:

2Al + 3S → Al 2S 3

1.3. Алюміній реагуютьз фосфором. При цьому утворюються бінарні сполуки. фосфіди:

Al + P → AlP

Алюміній не реагує з воднем .

1.4. З азотом алюмінійреагує при нагріванні до 1000 про З утворенням нітриду:

2Al +N 2 → 2AlN

1.5. Алюміній реагує з вуглецемз освітою карбіду алюмінію:

4Al + 3C → Al 4C 3

1.6. Алюміній взаємодіє з киснемз освітою оксиду:

4Al + 3O 2 → 2Al 2 O 3

Відеодосвідвзаємодії алюмінію з до олією повітря(Горіння алюмінію на повітрі) можна подивитися .

2. Алюміній взаємодіє зі складними речовинами:

2.1. Чи реагує алюмінійз водою? Відповідь на це питання ви легко знайдете, якщо покопаєтесь трохи у своїй пам'яті. Напевно, хоча б раз у житті ви зустрічалися з алюмінієвими каструлями або алюмінієвими столовими приладами. Таке питання я любив ставити студентам на іспитах. Що найдивовижніше, відповіді я отримував різні – у когось алюміній таки реагував із водою. І дуже, дуже багато хто здавався після питання: «Можливо, алюміній реагує з водою при нагріванні?» При нагріванні алюміній реагував з водою вже половина респондентів))

Тим не менш, неважко зрозуміти, що алюміній все-таки з водоюу нормальних умовах (та й при нагріванні) не взаємодіє. І ми вже згадували, чому: через освіту оксидної плівки . А от якщо алюміній очистити від оксидної плівки (наприклад, амальгамувати), то він буде взаємодіяти з водою дуже активноз освітою гідроксиду алюмініюі водню:

2Al 0 + 6H 2 + O → 2Al +3 ( OH) 3 + 3H 2 0

Амальгаму алюмінію можна отримати, витримавши шматочки алюмінію в розчині хлориду ртуті (II):

Відеодосвідвзаємодії амальгами алюмінію з водою можна подивитися.

2.2. Алюміній взаємодіють з мінеральними кислотами (з соляною, фосфорною та розведеною сірчаною кислотою) з вибухом. При цьому утворюються сіль та водень.

Наприклад, алюміній бурхливо реагує з соляною кислотою :

2.3. За звичайних умов алюміній не реагуєз концентрованою сірчаною кислотою через пасивації- Утворення щільної оксидної плівки. При нагріванні реакція йде, утворюються оксид сірки (IV), сульфат алюмініюі вода:

2Al + 6H 2 SO 4(конц.) → Al 2 (SO 4) 3 + 3SO 2 + 6H 2 O

2.4. Алюміній не реагує з концентрованою азотною кислотою також через пасивацію.

З розведеною азотною кислотою алюміній реагує з утворенням молекулярного азоту:

10Al + 36HNO 3 (розб) → 3N 2 + 10Al(NO 3) 3 + 18H 2 O

При взаємодії алюмінію у вигляді порошку з дуже розбавленою азотною кислотою може утворитися нітрат амонію:

8Al + 30HNO 3(оч.розб.) → 8Al(NO 3) 3 + 3NH 4 NO 3 + 9H 2 O

2.5. Алюміній – амфотернийметал, тому він взаємодіє з лугами. При взаємодії алюмінію з розчиномлуги утворюється тетрагідроксоалюмінаті водень:

2Al + 2NaOH + 6H 2 O → 2Na + 3H 2

Відеодосвідвзаємодії алюмінію з лугом і водою можна подивитися.

Алюміній реагує з розплавомлуги з освітою алюмінатуі водню:

2Al + 6NaOH → 2Na 3 AlO 3 + 3H 2

Цю ж реакцію можна записати в іншому вигляді (в ЄДІ рекомендую записувати реакцію саме в такому вигляді):

2Al + 6NaOH → NaAlO 2 + 3H 2 + Na 2 O

2.6. Алюміній відновлює менш активні метали з оксидів . Процес відновлення металів із оксидів називається алюмотермія .

Наприклад, алюміній витісняє мідьз оксиду міді (ІІ).Реакція дуже екзотермічна:

Ще приклад: алюміній відновлює залізоз залізної окалини, оксиду заліза (II, III):

8Al + 3Fe 3 O 4 → 4Al 2 O 3 + 9Fe

Відновлювальні властивостіалюмінію також виявляються при взаємодії його із сильними окислювачами: пероксидом натрію, нітратамиі нітритамиу лужному середовищі, перманганатами, з'єднаннями хрому(VI):

2Al + 3Na 2 O 2 → 2NaAlO 2 + 2Na 2 O

8Al + 3KNO 3 + 5KOH + 18H 2 O → 8K + 3NH 3

10Al + 6KMnO 4 + 24H 2 SO 4 → 5Al 2 (SO 4) 3 + 6MnSO 4 + 3K 2 SO 4 + 24H 2 O

2Al + NaNO 2 + NaOH + 5H 2 O → 2Na + NH 3

Al + 3KMnO 4 + 4KOH → 3K 2 MnO 4 + K

4Al + K 2 Cr 2 O 7 → 2Cr + 2KAlO 2 + Al 2 O 3

Алюміній – цінний промисловий метал, який піддається вторинній переробці. Дізнатися докладніше про прийом алюмінію на переробку, а також актуальні ціни на даний вид металу можна .

Оксид алюмінію

Способи отримання

Оксид алюмініюможна отримати різними методами:

1. Горіннямалюмінію на повітрі:

4Al + 3O 2 → 2Al 2 O 3

2. Розкладанням гідроксиду алюмініюпри нагріванні:

3. Оксид алюмінію можна отримати розкладанням нітрату алюмінію :

Хімічні властивості

Оксид алюмінію - типовий амфотерний оксид . Взаємодіє з кислотними та основними оксидами, кислотами, лугами.

1. При взаємодії оксиду алюмінію з основними оксидами утворюються солі- алюмінати.

Наприклад, оксид алюмінію взаємодіє з оксидом натрію:

Na 2 O + Al 2 O 3 → 2NaAlO 2

2. Оксид алюмініювзаємодіє При цьому у розплавіутворюються солі—алюмінати,а в розчині – комплексні солі . При цьому оксид алюмінію виявляє кислотні властивості.

Наприклад, оксид алюмінію взаємодіє з гідроксидом натріюу розплаві з освітою алюмінату натріюі води:

2NaOH + Al 2 O 3 → 2NaAlO 2 + H 2 O

Оксид алюмінію розчиняєтьсяв надлишку лугиз освітою тетрагідроксоалюмінату:

Al 2 O 3 + 2NaOH + 3H 2 O → 2Na

3. Оксид алюмінію не взаємодіє з водою.

4. Оксид алюмінію взаємодіє кислотними оксидами (Сильних кислот). При цьому утворюються соліалюмінію. При цьому оксид алюмінію виявляє основні властивості.

Наприклад, оксид алюмінію взаємодіє з оксидом сірки (VI)з освітою сульфату алюмінію:

Al 2 O 3 + 3SO 3 → Al 2 (SO 4) 3

5. Оксид алюмінію взаємодіє з розчинними кислотами з освітою середніх та кислих солей.

Наприклад сірчаною кислотою:

Al 2 O 3 + 3H 2 SO 4 → Al 2 (SO 4) 3 + 3H 2 O

6. Оксид алюмінію виявляє слабкі окисні властивості .

Наприклад, оксид алюмінію реагує з гідридом кальціюз освітою алюмінію, воднюі оксиду кальцію:

Al 2 O 3 + 3CaH 2 → 3CaO + 2Al + 3H 2

Електричний струм відновлюєалюміній з оксиду (виробництво алюмінію):

2Al 2 O 3 → 4Al + 3O 2

7. Оксид алюмінію – твердий, нелеткий. А отже, він витісняє летючі оксиди (Як правило, вуглекислий газ) із солейпри сплавленні.

Наприклад, з карбонату натрію:

Al 2 O 3 + Na 2 CO 3 → 2NaAlO 2 + CO 2

Гідроксид алюмінію

Способи отримання

1. Гідроксид алюмінію можна одержати дією розчину аміакуна солі алюмінію.

Наприклад, хлорид алюмінію реагує з водним розчином аміакуз освітою гідроксиду алюмініюі хлориду амонію:

AlCl 3 + 3NH 3 + 3H 2 O = Al(OH) 3 + 3NH 4 Cl

2. Пропусканням Вуглекислий газ, сірчистого газу або сірководню через розчин тетрагідроксоалюмінату натрію:

Na + СО 2 = Al(OH) 3 + NaНCO 3

Щоб зрозуміти, як протікає ця реакція, можна використовувати нескладний прийом: розбити складно речовина Na на складові: NaOH і Al(OH) 3 . Далі ми визначаємо, як реагує вуглекислий газ з кожною з цих речовин, та записуємо продукти їхньої взаємодії. Т.к. Al(OH) 3 не реагує з СО 2 то ми записуємо право Al(OH) 3 без зміни.

3. Гідроксид алюмінію можна одержати дією нестачі лугу на надлишок солі алюмінію.

Наприклад, хлорид алюмініюреагує з недоліком гідроксиду каліюз освітою гідроксиду алюмініюі хлориду калію:

AlCl 3 + 3KOH (недостача) = Al(OH) 3 ↓+ 3KCl

4. Також гідроксид алюмінію утворюється при взаємодії розчинних солей алюмініюз розчинними карбонатами, сульфітами та сульфідами . Сульфіди, карбонати та сульфіти алюмінію у водному розчині.

Наприклад: бромід алюмініюреагує з карбонатом натрію. При цьому випадає осад гідроксиду алюмінію, виділяється вуглекислий газ та утворюється бромід натрію:

2AlBr 3 + 3Na 2 CO 3 + 3H 2 O = 2Al(OH) 3 ↓ + CO 2 + 6NaBr

Хлорид алюмініюреагує з сульфідом натріюз утворенням гідроксиду алюмінію, сірководню та хлориду натрію:

2AlCl 3 + 3Na 2 S + 6H 2 O = 2Al(OH) 3 + 3H 2 S + 6NaCl

Хімічні властивості

1. Гідроксид алюмінію реагує з розчинними кислотами. При цьому утворюються середні чи кислі солі, Залежно від співвідношення реагентів і типу солі.

Наприклад азотною кислотоюз освітою нітрату алюмінію:

Al(OH) 3 + 3HNO 3 → Al(NO 3) 3 + 3H 2 O

Al(OH) 3 + 3HCl → AlCl 3 + 3H 2 O

2Al(OH) 3 + 3H 2 SO 4 → Al 2 (SO 4) 3 + 6H 2 O

Al(OH) 3 + 3HBr → AlBr 3 + 3H 2 O

2. Гідроксид алюмінію взаємодіє з кислотними оксидами сильних кислот .

Наприклад, гідроксид алюмінію взаємодіє з оксидом сірки (VI)з освітою сульфату алюмінію:

2Al(OH) 3 + 3SO 3 → Al 2 (SO 4) 3 + 3H 2 O

3. Гідроксид алюмінію взаємодіє з розчинними основами (лугами).При цьому у розплавіутворюються солі—алюмінати,а в розчині – комплексні солі . При цьому гідроксид алюмінію виявляє кислотні властивості.

Наприклад, гідроксид алюмінію взаємодіє з гідроксидом каліюу розплаві з освітою алюмінату каліюі води:

2KOH + Al(OH) 3 → 2KAlO 2 + 2H 2 O

Гідроксид алюмінію розчиняєтьсяв надлишку лугиз освітою тетрагідроксоалюмінату:

Al(OH) 3 + KOH → K

4. Гідроксид алюмінію розкладаєтьсяпри нагріванні:

2Al(OH) 3 → Al 2 O 3 + 3H 2 O

Відеодосвідвзаємодії гідроксиду алюмінію з соляною кислотоюі лугами(Амфотерні властивості гідроксиду алюмінію) можна подивитися .

Солі алюмінію

Нітрат та сульфат алюмінію

Нітрат алюмініюпри нагріванні розкладається на оксид алюмінію, оксид азоту (IV)і кисень:

4Al(NO 3) 3 → 2Al 2 O 3 + 12NO 2 + 3O 2

Сульфат алюмініюпри сильному нагріванні розкладається аналогічно - на оксид алюмінію, сірчистий газі кисень:

2Al 2 (SO 4) 3 → 2Al 2 O 3 + 6SO 2 + 3O 2

Комплексні солі алюмінію

Для опису властивостей комплексних солей алюмінію гідроксоалюмінатів, зручно використовуватися наступний прийом: подумки розбийте тетрагідроксоалюмінат на дві окремі молекули - гідроксид алюмінію та гідроксид лужного металу.

Наприклад, тетрагідроксоалюмінат натрію розбиваємо на гідроксид алюмінію та гідроксид натрію:

Naрозбиваємо на NaOH та Al(OH) 3

Властивості всього комплексу можна визначати як властивості цих окремих сполук.

Таким чином, гідроксокомплекси алюмінію реагують з кислотними оксидами .

Наприклад, гідроксокомплекс руйнується під дією надлишку Вуглекислий газ. При цьому з 2 реагує NaOH з утворенням кислої солі (при надлишку 2), а амфотерний гідроксид алюмінію не реагує з вуглекислим газом, отже, просто випадає в осад:

Na + CO 2 → Al(OH) 3 ↓ + NaHCO 3

Аналогічно тетрагідроксоалюмінат калію реагує з вуглекислим газом:

K + CO 2 → Al(OH) 3 + KHCO 3

За таким же принципом тетрагідроксоалюмінати реагує з сірчистим газом SO 2:

Na + SO 2 → Al(OH) 3 ↓ + NaHSO 3

K + SO 2 → Al(OH) 3 + KHSO 3

А ось під дією надлишку сильної кислоти осад не випадає, т.к. амфотерний гідроксид алюмінію реагує із сильними кислотами.

Наприклад, з соляною кислотою:

Na + 4HCl (надлишок) → NaCl + AlCl 3 + 4H 2 O

Щоправда, під дією невеликої кількості ( нестачі ) сильної кислотиосад все-таки випаде, для розчинення гідроксиду алюмінію кислоти не вистачатиме:

Na + НCl (брак) → Al(OH) 3 ↓ + NaCl + H 2 O

Аналогічно з нестачею азотної кислотивипадає гідроксид алюмінію:

Na + HNO 3(недолік) → Al(OH) 3 ↓ + NaNO 3 + H 2 O

Комлекс руйнується при взаємодії з хлорною водою (водним розчином хлору) Cl 2:

2Na + Cl 2 → 2Al(OH) 3 ↓ + NaCl + NaClO

При цьому хлор диспропорціонує.

Також комплекс може прореагувати з надлишком хлориду алюмінію. При цьому випадає осад гідроксиду алюмінію:

AlCl 3 + 3Na → 4Al(OH) 3 ↓ + 3NaCl

Якщо випарувати воду з розчину комплексної солі і нагріти речовину, що утворюється, то залишиться звичайна сіль-алюмінат:

Na → NaAlO 2 + 2H 2 O

K → KAlO 2 + 2H 2 O

Гідроліз солей алюмінію

Розчинні солі алюмінію та сильних кислот гідролізуються по катіону. Гідроліз протікає ступінчасто і оборотне, тобто. ледь ледь:

I ступінь: Al 3+ + H 2 O = AlOH 2+ + H +

II ступінь: AlOH 2+ + H 2 O = Al(OH) 2 + + H +

III ступінь: Al(OH) 2 + + H 2 O = Al(OH) 3 + H +

Проте сульфіди, сульфіти, карбонати алюмініюта їх кислі солігідролізуються незворотно, повністю, тобто. у водному розчині не існують, а розкладаються водою:

Al 2 (SO 4) 3 + 6NaHSO 3 → 2Al(OH) 3 + 6SO 2 + 3Na 2 SO 4

2AlBr 3 + 3Na 2 CO 3 + 3H 2 O → 2Al(OH) 3 ↓ + CO 2 + 6NaBr

2Al(NO 3) 3 + 3Na 2 CO 3 + 3H 2 O → 2Al(OH) 3 ↓ + 6NaNO 3 + 3CO 2

2AlCl 3 + 3Na 2 CO 3 + 3H 2 O → 2Al(OH) 3 ↓ + 6NaCl + 3CO 2

Al 2 (SO 4) 3 + 3K 2 CO 3 + 3H 2 O → 2Al(OH) 3 ↓ + 3CO 2 + 3K 2 SO 4

2AlCl 3 + 3Na 2 S + 6H 2 O → 2Al(OH) 3 + 3H 2 S + 6NaCl

Алюмінати

Солі, в яких алюміній є кислотним залишком (алюмінати) - утворюються з оксиду алюмініюпри сплавлення з лугамита основними оксидами:

Al 2 O 3 + Na 2 O → 2NaAlO 2

Для розуміння властивостей алюмінатів їх також дуже зручно розбити на дві окремі речовини.

Наприклад, алюмінат натрію ми поділимо подумки на дві речовини: оксид алюмінію та оксид натрію.

NaAlO 2розбиваємо на Na 2 O та Al 2 O 3

Тоді нам стане очевидно, що алюмінати реагують з кислотами з утворенням солей алюмінію :

KAlO 2 + 4HCl → KCl + AlCl 3 + 2H 2 O

NaAlO 2 + 4HCl → AlCl 3 + NaCl + 2H 2 O

NaAlO 2 + 4HNO 3 → Al(NO 3) 3 + NaNO 3 + 2H 2 O

2NaAlO 2 + 4H 2 SO 4 → Al 2 (SO 4) 3 + Na 2 SO 4 + 4H 2 O

Під дією надлишку води алюмінати переходять у комплісні солі:

KAlO 2 + H 2 O = K

NaAlO 2 + 2H 2 O = Na

Бінарні сполуки

Сульфід алюмініюпід дією азотної кислоти окислюється до сульфату:

Al 2 S 3 + 8HNO 3 → Al 2 (SO 4) 3 + 8NO 2 + 4H 2 O

або до сірчаної кислоти (під дією гарячої концентрованої кислоти):

Al 2 S 3 + 30HNO 3(конц. гір.) → 2Al(NO 3) 3 + 24NO 2 + 3H 2 SO 4 + 12H 2 O

Сульфід алюмінію розкладається водою:

Al 2 S 3 + 6H 2 O → 2Al(OH) 3 ↓ + 3H 2 S

Карбід алюмініютакож розкладається водою при нагріванні на гідроксид алюмінію та метан:

Al 4 C 3 + 12H 2 O → 4Al(OH) 3 + 3CH 4

Нітрид алюмініюрозкладається під дією мінеральних кислотна солі алюмінію та амонію:

AlN + 4HCl → AlCl 3 + NH 4 Cl

Також нітрид алюмінію розкладається під дією води:

AlN + 3H 2 O → Al(OH) 3 ↓ + NH 3

Алюміній- елемент 13-ї (III) групи періодичної таблиці хімічних елементів з атомним номером 13. Позначається символом Al. Належить до групи легких металів. Найбільш поширений метал і третій за поширеністю хімічний елемент у земній корі (після кисню та кремнію).

Оксид алюмінію Al2O3- у природі поширений як глинозем, білий тугоплавкий порошок, за твердістю близький до алмазу.

Оксид алюмінію – природна сполука, що може бути отримана з бокситів або при термічному розкладанні гідроксидів алюмінію:

2Al(OH)3 = Al2O3 + 3H2O;

Al2O3 - амфотерний оксид, хімічно інертний, завдяки своїй міцній кристалічній решітці. Він не розчиняється у воді, не взаємодіє з розчинами кислот та лугів і може реагувати лише з розплавленим лугом.

Близько 1000°С інтенсивно взаємодіє зі лугами та карбонатами лужних металів з утворенням алюмінатів:

Al2O3 + 2KOH = 2KAlO2 + H2O; Al2O3 + Na2CO3 = 2NaAlO2 + CO2.

Інші форми Al2O3 більш активні, можуть реагувати з розчинами кислот і лугів, α-Al2O3 взаємодіє лише з гарячими концентрованими розчинами: Al2O3 + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2O;

Амфотерні властивості оксиду алюмінію виявляються при взаємодії з кислотними та основними оксидами з утворенням солей:

Al2O3 + 3SO3 = Al2(SO4)3 (основні властивості), Al2O3 + Na2O = 2NaAlO2 (кислотні властивості).

Гідроксид алюмінію, Al(OH)3- з'єднання оксиду алюмінію із водою. Біла драглиста речовина, погано розчинна у воді, має амфотерні властивості. Отримують при взаємодії солей алюмінію з водними розчинами луги: AlCl3+3NaOH=Al(OH)3+3NaCl

Гідроксид алюмінію – типова амфотерна сполука, свіжоотриманий гідроксид розчиняється в кислотах та лугах:

2Al(OH)3 + 6HCl = 2AlCl3 + 6H2O. Al(OH)3 + NaOH + 2H2O = Na.

При нагріванні розкладається процес дегідратації досить складний і схематично може бути представлений наступним чином:

Al(OH)3 = AlOOH + H2O. 2AlOOH = Al2O3 + H2O.

Алюмінатисолі, що утворюються при дії луги на свіжоосаджений гідроксид алюмінію:Al(ОН)3 + NaOH = Na (тетрагідроксоалюмінат натрію)

Алюмінати отримують також при розчиненні металевого алюмінію (або Al2O3) у лугах: 2Al + 2NaOH + 6Н2О = 2Na + ЗН2

Гідроксоалюмінатиутворюються при взаємодії Al(OH)3 з надлишком лугу: Al(OH)3 + NaOH(ізб) = Na

Солі алюмінію.З гідроксиду алюмінію можна отримати майже всі солі алюмінію. Майже всі солі алюмінію добре розчиняються у воді; погано розчиняється у воді фосфат алюмінію.
У розчині солі алюмінію демонструють кислу реакцію. Прикладом може бути оборотна дія з водою хлориду алюмінію:
AlCl3+3Н2O«Аl(ОН)3+3НСl
Практичне значення мають багато солі алюмінію. Так, наприклад, безводний хлорид алюмінію АlСl3 використовується в хімічній практиці як каталізатор при переробці нафти
Сульфат алюмінію Al2(SO4)3 18Н2O застосовується як коагулянт для очищення водопровідної води, а також у виробництві паперу.
Широко використовуються подвійні солі алюмінію - галун KAl(SO4)2 12H2O, NaAl(SO4)2 12H2O, NH4Al(SO4)2 12H2O та ін.

Застосування- Завдяки комплексу властивостей широко поширений у тепловому обладнанні. - Алюміній та його сплави зберігають міцність при наднизьких температурах. Завдяки цьому він широко використовується в кріогенній техніці. - алюміній - ідеальний матеріал для виготовлення дзеркал. - У виробництві будівельних матеріалів як газоутворюючий агент. розробці пінистого алюмінію як особливо міцного та легкого матеріалу.

Як відновник- Як компонент терміту, сумішей для алюмотермії- У піротехніці. - Алюміній застосовують для відновлення рідкісних металів з їх оксидів або галогенідів. (Алюмінотермія)

Алюмінотермія.- спосіб одержання металів, неметалів (а також сплавів) відновленням їх оксидів металевим алюмінієм.

Оксид алюмінію Аl 2 O 3 (глинозем) - найважливіша сполука алюмінію. У чистому вигляді - біла дуже тугоплавка речовина, має кілька модифікацій,з яких найбільш стійкі кристалічна - Аl 2 O 3 і аморфна у - Аl 2 O 3 . У природі зустрічається у вигляді різних порід та мінералів.

З важливих властивостей Аl 2 O 3 слід зазначити такі:

1) дуже тверда речовина (поступається тільки алмазу та деяким сполукам бору);

2) аморфний Аl 2 O 3 має високу поверхневу активність і водопоглинаючу властивість - ефективний адсорбент;

3) має високу каталітичну активність, особливо широко використовується в органічному синтезі;

4) використовується як носій каталізаторів - нікелю, платини та ін.

За хімічними властивостями Аl 2 O 3 є типовим амфотерний оксид.

У воді він не розчиняється і з нею не взаємодіє.

I. Розчиняється в кислотах та лугах:

1) Аl 2 O 3 + 6HCl = 2AlCl 3 + ЗН 2 O

Al 2 O 3 + 6Н + = 2Al 3+ + ЗН 2 O

2) Аl 2 O 3 + 2NaOH + ЗН 2 O = 2Na

Аl 2 O 3 + 20Н - + ЗН 2 O = 2 [Аl (ОН) 4] -

ІІ. Сплавляється з твердими лугами та оксидами металів, утворюючи безводні метаалюмінати:

А 2 O 3 + 2КОН = 2КAlO 2 + Н 2 O

А 2 O 3 + МgО = Мg(AlO) 2

Способи одержання Аl 2 O 3

1. Вилучення з природних бокситів.

2. Згоряння порошку Al у струмі кисню.

3. Термічне розкладання Al(OH) 3 .

4. Термічне розкладання деяких солей.

4Al(NO 3) 3 = 2Al 2 O 3 + 12NO 2 + 3O 2

5. Алюмінотермія, наприклад: Fe 2 O 3 + 2Al = Al 2 O 3 + 2Fe

Гідроксид алюмінію Al(OH) 3 - тверда безбарвна речовина, нерозчинна у воді. При нагріванні розкладається:

2Al(OH) 3 = Al 2 O 3 + ЗН 2 O

Отриманий цим способом Al 2 O 3 називається алюмогелем.

За хімічними властивостями - типовий амфотерний гідроксид, що розчиняється і в кислотах, і в лугах:

Al(OH) 3 + 3HCl = АlСl 3 + ЗН 2 Р

Al(OH) 3 + NaOH = Na тетрагідроксоалюмікат натрію

При сплавленні Al(OH) 3 з твердими лугами утворюються метаалюмінати - солі метагідроксіду АlO(ОН), які можна розглядати як солі метаалюмінієвої кислоти НАlO 2:

Аl(ОН) 3 + NaOH = NaAlO 2 + 2Н 2 O

Солі алюмінію

Внаслідок амфотерності гідроксиду алюмінію та можливості існування його в орто- та метаформі існують різні типи солей. Так як Al(OH) 3 виявляє дуже слабкі кислотні і дуже слабкі основні властивості, всі типи солей у водних розчинах сильно піддаються гідролізу, в результаті якого утворюється в кінцевому підсумку нерозчинний Al(OH) 3 . Присутність у водному розчині тієї чи іншої типу солей алюмінію визначається величиною рН даного розчину.

1. Солі Al 3+ з аніонами сильних кислот (AlCl 3 , Al 2 (SO 4) 3 , Al(NO 3) 3 , АlВr 3) існують у підкислених розчинах. У нейтральному середовищі метаалюмінати, що містять алюміній у складі аніону АlO 2, існують у твердому стані. Поширені у природі. При розчиненні у воді перетворюються на гідроксоалюмінати.

2. Гідроксоалюмінати, що містять алюміній у складі аніону -, існують у лужних розчинах. У нейтральному середовищі сильно гідролізуються.

3. Метаалюмінати, що містять алюміній у складі аніону АlO 2 . Існують у твердому стані. Поширені у природі. При розчиненні у воді перетворюються на гідроксоалюмінати.

Взаємоперетворення солей алюмінію описуються схемою:

Способи осадження (одержання) Аl(ОН) 3 із розчинів його солей

I. Осадження розчинів, що містять солі Al 3+ :

Al 3+ + ЗОН - = Аl(ОН) 3 ↓

а) дію сильних лугів, доданих без надлишку

АlСl 3 + 3NaOH = Аl(ОН) 3 ↓ + ЗН 2 O

б) дія водних розчинів аміаку (слабка основа)

АlСl 3 + 3NH 3 + ЗН 2 O = Аl(ОН) 3 ↓ + 3NH 4 Cl

в) дія солей дуже слабких кислот, розчини яких внаслідок гідролізу мають лужне середовище (надлишок ВІН -)

2АlСl 3 + 3Na 2 CO 3 + 3Н 2 O = Аl(ОН) 3 ↓ + ЗСО 2 + 6NaCl

Al 2 (SO 4) 3 + 3K 2 S + 6Н 2 O = 2Аl(ОН) 3 ↓ + 3K 2 SO 4 + 3H 2 S

ІІ. Осадження з розчинів, що містять гідроксоалюмінати:

[Аl(ОН) 4 ] - + Н + = Аl(ОН) 3 ↓+ Н 2 O

а) дію сильних кислот, доданих без надлишку

Na[Аl(ОН) 4] + HCl = Аl(ОН) 3 ↓ + NaCl + Н 2 O

2[Аl(ОН) 4 ] + H 2 SO 4 = 2Аl(ОН) 3 ↓ + Na 2 SO 4 + 2Н 2 O

б) дія слабких кислот, наприклад, пропускання СО 2

Na[Аl(ОН) 4 ] + СО 2 = Аl(ОН) 3 ↓ + NaHСО 3

ІІІ. Осадження в результаті оборотного або незворотного гідролізу солей Al 3+ (підсилюється при розведенні розчину водою та нагріванні)

а) оборотний гідроліз

Al 3+ + Н 2 O = Al(OH) 2+ + H +

Al 3+ + 2Н 2 O = Аl(ОН) 2 + + 2H +

Al 3+ + 3Н 2 O = Аl(ОН) 3 + + 3H +

б) незворотний гідроліз

Al 2 S 3 + 6H 2 O = 2Аl(ОН) 3 ↓ + 3H 2 S