Алюминий

Алюминий является самым распространенным металлом в земной коре. Свойства алюминия позволяют активно применять в составе металлоконструкций: он легкий, мягкий, поддается штамповке, обладает высокой антикоррозийной устойчивостью.

Для алюминия характерна высокая химическая активность, отличается также высокой электро- и теплопроводностью.

Основное и возбужденное состояние

При переходе атома алюминия в возбужденное состояние 2 электрона s-подуровня распариваются, и один электрон переходит на p-подуровень.

Природные соединения

В природе алюминий встречается в виде минералов:

• Al₂O₃ - корунд
• 3BeO*Al₂O₃*6SiO₂ - берилл (аквамарин - примесь Fe и изумруд - примесь Cr₂O₃)
• Al₂O₃*Cr₂O₃ - красный рубин
• Al₂O₃ с примесью Fe⁺²/Fe⁺³/Ti
• Al₂O₃*H₂O - боксит

Получение

Алюминий получают путем электролиза расплава Al₂O₃ в криолите (Na₃[AlF₆]). Галлий, индий и таллий получают схожим образом - методом электролиза их оксидов и солей.

Al₂O₃ → (t) Al + O₂ (в расплаве криолита - Na₃[AlF₆])

Химические свойства

• Реакции с неметаллами

При комнатной температуре реагирует с галогенами (кроме фтора) и кислородом, покрываясь при этом оксидной пленкой.

Al + O₂ → Al₂O₃ (снаружи Al покрыт оксидной пленкой - Al₂O₃)

Al + Br₂ → AlBr₃ (бромид алюминия)

При нагревании алюминий вступает в реакции с фтором, серой, азотом и углеродом.

Al + F₂ → (t) AlF₃ (фторид алюминия)

Al + S → (t) Al₂S₃ (сульфид алюминия)

Al + N₂ → (t) AlN (нитрид алюминия)

Al + C → (t) Al₄C₃ (карбид алюминия)


• Реакции с кислотами и щелочами

Алюминий проявляет амфотерные свойства (греч. ἀμφότεροι - двойственный), вступает в реакции как с кислотами, так и с основаниями.

Al + HCl → AlCl₃ + H₂

Al + H₂SO_4(разб.) → Al₂(SO₄)₃ + H₂↑

Al + H₂SO_4(конц.) → (t) Al₂(SO₄)₃ + SO₂↑ + H₂O

Al + HNO_3(разб.) → (t) Al(NO₃)₃ + N₂O + H₂O

Al + NaOH + H₂O → Na[Al(OH)₄] + H₂↑ (тетрагидроксоалюминат натрия; поскольку алюминий дан в чистом виде - выделяется водород)

При прокаливании комплексные соли не образуются, так вода испаряется - вместо них образуются (в рамках ЕГЭ) средние соли - алюминаты (академически - сложные окиселы):

Na[Al(OH)₄] → (t) NaAlO₂ + H₂O

• Реакция с водой

При комнатной температуре не идет из-за образования оксидной пленки - Al₂O₃ - на воздухе. Если разрушить оксидную пленку нагреванием раствора щелочи или амальгамированием (покрытием металла слоем ртути) - реакция идет.

Al + H₂O → (t) Al(OH)₃ + H₂↑


• Алюминотермия

Алюминотермия (лат. Aluminium + греч. therme - тепло) - способ получения металлов и неметаллов, заключающийся в восстановлении их оксидов алюминием. Температуры при этом процессе могут достигать 2400°C.

С помощью алюминотермии получают Fe, Cr, Mn, Ca, Ti, V, W.

Fe₂O₃ + Al → (t) Al₂O₃ + Fe

Cr₂O₃ + Al → (t) Al₂O₃ + Cr

MnO₂ + Al → (t) Al₂O₃ + Mn



Оксид алюминия

Оксид алюминия получают в ходе взаимодействия с кислородом - на воздухе алюминий покрывается оксидной пленкой. При нагревании гидроксид алюминия, как нерастворимое основание, легко разлагается на оксид и воду.

Al + O₂ → Al₂O₃

Al(OH)₃ → (t) Al₂O₃ + H₂O↑

Проявляет амфотерные свойства: реагирует и с кислотами, и с основаниями.

Al₂O₃ + H₂SO₄ → Al₂(SO₄)₃ + H₂O

Al₂O₃ + NaOH + H₂O → Na[Al(OH)₄] (тетрагидроксоалюминат натрия)

Al₂O₃ + NaOH → (t) NaAlO₂ + H₂O (алюминат натрия)

Al₂O₃ + Na₂O → (t) NaAlO₂



Гидроксид алюминия

Гидроксид алюминия получают в ходе реакций обмена между растворимыми солями алюминия и щелочами. В результате гидролиза солей алюминия часто выпадает белый осадок - гидроксид алюминия.

AlBr₃ + LiOH → Al(OH)₃↓ + LiBr

Al(NO₃)₃ + K₂CO₃ → KNO₃ + Al(OH)₃↓ + CO₂ (двойной гидролиз: Al(NO₃)₃ гидролизуется по катиону, K₂CO₃ - по аниону)

Al₂S₃ + H₂O → Al(OH)₃↓ + H₂S↑

Проявляет амфотерные свойства. Реагирует и с кислотами, и с основаниями. Вследствие нерастворимости гидроксид алюминия не реагирует с солями.

Al(OH)₃ + H₂SO₄ → Al₂(SO₄)₃ + H₂O

Al(OH)₃ + LiOH → Li[Al(OH)₄] (при избытке щелочи будет верным написание - Li₃[Al(OH)₆] - гексагидроксоалюминат лития)



© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2025

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.