Химические свойства алюминия

1. Не взаимодействует с Н₂.

2. Как активный металл реагирует почти со всеми неметаллами без нагревания, если снять оксидную пленку.

4Al + 3O₂ → 2Al₂O₃

2Al + 3Cl₂ → 2AlCl₃

Al + P → AlP

3. Реагирует с Н₂О:

Алюминий – активный металл с большим сродством к кислороду. На воздухе покрывается защитной пленкой оксида. Если пленку уничтожить, то алюминий активно взаимодействует с водой.

2Al + 6H₂O = 2Al(OH)₃ + 3H₂ ­

4. С разбавленными кислотами:

2 Al + 6 HCl → 2 AlCl ₃ + 3 H ₂

2Al + 3H₂SO₄ → Al₂(SO₄)₃ + 3H₂

С концентрированными HNO₃ и H₂SO₄ при обычных условиях не реагирует, а только при нагревании.

5. Со щелочами:

2 Al + 2 NaOH  2 NaAlO ₂ + 3 H ₂

 С водными растворами щелочей алюминий образует комплексы:

2Al + 2NaOH + 10 H₂O = 2Na⁺[Al(OH)₄(H₂O)₂]^- + 3H₂↑

или Na[Al(OH)₄],                            

 Na ₃ [ Al ( OH )₆], Na ₂ [ Al ( OH )₅] – гидроксоалюминаты. Продукт зависит от концентрации щелочи.

4 Al + 3 O ₂ → 2 Al ₂ O ₃

Al₂O₃ (глинозем) встречается в природе в виде минерала корунда (по твердости близок к алмазу). Драгоценные камни рубин и сапфир – тоже Al₂O₃, окрашенный примесями железа, хрома

Оксид алюминия – амфотерен. При сплавлении его со щелочами получаются соли метаалюминиевой кислоты HAlO₂. Например:

.

Также взаимодействует с кислотами

.

Белый студенистый осадок гидроксида алюминия растворяется как в кислотах

Al(OH)₃ + 3HCl = AlCl₃ + 3 H₂O,

так и в избытке растворов щелочей, проявляет амфотерность

Al(OH)₃ + NaOH + 2H₂O = Na[Al(OH)₄(H₂O)₂]

При сплавлении со щелочами гидроксид алюминия образует соли метаалюминиевой или ортоалюминиевой кислот

.

А l(OH)₃ Al₂O₃ + H₂O

Соли алюминия сильно гидролизуются. Соли алюминия и слабых кислот превращаются в основные соли или подвергаются полному гидролизу:

AlCl ₃ + HOH ↔ AlOHCl ₂ + HCl

Al ⁺³ + HOH ↔ AlOH ⁺² + H ⁺ pH>7 протекает по I ступени, но при нагревании может протекать и по II ступени.

AlOHCl ₂ + HOH ↔ Al ( OH )₂ Cl + HCl

AlOH ⁺² + HOH ↔ Al ( OH )₂⁺ + H ⁺

При кипячении может протекать и III ступень

Al(OH)₂Cl + HOH ↔ Al(OH)₃ + HCl

Al(OH)₂⁺ + HOH ↔ Al(OH)₃ + H⁺

.

Соли алюминия хорошо растворимы.

AlCl₃ – хлорид алюминия является катализатором при переработке нефти и различных органических синтезах.

Al₂(SO₄)₃×18H₂O – сульфат алюминия применяется для очистки воды от коллоидных частиц, захватываемых Al(OH)₃ образовавшихся при гидролизе и снижении жесткости

Al₂(SO₄)₃ + Ca(HCO₃)₂ = Al(OH)₃ + CO₂↑ + CaSO₄↓

В кожевенной промышленности служит протравой при крошении хлопчатобумажных тканей – KAl(SO₄)₂×12H₂O –сульфат калия-алюминия (алюмокалиевые квасцы).

Основное применение алюминия – производство сплавов на его основе. Дюралюмин – сплав алюминия, меди, магния и марганца.

Силумин – алюминий и кремний.

Основное их достоинство – малая плотность, удовлетворительная стойкость против атмосферной коррозии. Из алюминиевых сплавов изготавливают корпуса искусственных спутников Земли и космических кораблей.

Используется алюминий как восстановитель при выплавке металлов (алюминотермия)

Cr₂O₃ + 2 Al ^t = 2Cr + Al₂O₃.

Также применяют для термитной сварки металлических изделий (смесь алюминия и оксида железа Fe₃O₄) называемая термитом дает температуру около 3000°С.

При движении от Ga к Tl кислотные свойства оксидов ослабевают, а основные усиливаются. В связи с этим Тl₂O₃  не взаимодействует со щелочами. Устойчивость оксидов сверху вниз падает. Тl₂O₃ при небольшом нагревании разлагается. Тl₂O растворяется в H₂O.

Т l ₂ O + H ₂ O → 2 TlOH TlOH – щелочь

По размерам ион Тl⁺¹ близок к иону К⁺, отсюда близость свойств этих соединений. Получают их из оксидов восстановлением H₂(CO). У Ga как и у алюминия амфотерные свойства.

Ga + NaOH + H₂O → Na[Ga(OH)₄] + H₂

Могут реагировать с галогенами:

Tl + Cl ₂ → TlCl

Tl + Cl₂ → TlCl₃

Ga + Cl₂ → GaCl₃

Соединения Ga, In, Tl – ядовиты.