Алюминий — серебристо-белый металл, который всегда покрыт тонкой оксидной плёнкой.
Он обладает высокой пластичностью.
В рейтинге электропроводности занимает четвёртое место после меди, серебра и золота.
Алюминий находится в природе только в составе сложных соединений, в свободном виде не встречается.
Основная форма нахождения — Al₂O₃ (в составе различных силикатов, полевых шпатов и глин).
Встречается также в виде двойных солей: KAl(SO₄)₂ Na₃[AlF₆] и др.
Например:
Al₂O₃ - корунд
Al₂O₃ ⋅ nH₂O - бокситы
Al₂O₃ ⋅ 2SiO₂ ⋅ 2H₂O - каолинит
Na₃[AlF₆] - криолит
Получение алюминия
1. Электролиз расплава Al₂O₃ в криолите:
2Al₂O₃ = 4Al + 3O₂↑
2. Электролиз расплава AlCl₃:
2AlCl₃ = 2Al + 3Cl₂↑
Химические свойства алюминия
В обычных условиях поверхность алюминия покрыта тонкой оксидной плёнкой Al₂O₃, которая защищает металл от взаимодействия с окружающей средой.
Из-за этого свойства алюминий ведёт себя относительно инертно в химических реакциях и вступает в реакции со многими веществами только при нагревании.
Однако, если удалить оксидную плёнку, он проявляет свойства активного металла-восстановителя:
Al⁰ - 3е⁻ = Al⁺³
Помним, что у алюминия в соединениях постоянная степень окисления +3!
Взаимодействует с простыми веществами — неметаллами
1. С кислородом образует оксид:
4Al + 3O₂ = 2Al₂O₃
2. С азотом — нитрид алюминия, где у азота низшая степень окисления -3:
2Al + N₂ = 2AlN
3. С фосфором — фосфид алюминия, где у фосфора степень окисления -3:
Al + Р = AlР
4. Взаимодействие с углеродом приводит к образованию карбида алюминия:
4Al + 3С = Al₄⁺³C₃⁻⁴
5. При взаимодействии с серой — образуется сульфид алюминия:
2Al + 3S = Al₂S₃
6. С галогенами образуются соответствующие соли:
2Al + 3F₂ = 2AlF₃ - фторид алюминия
2Al + 3Cl₂ = 2AlCl₃ - хлорид алюминия
2Al + 3Br₂ = 2AlBr₃ - бромид алюминия
2Al + 3I₂ = 2AlI₃ - йодид алюминия
Взаимодействует с кислотами
1. Реакция с серной кислотой H₂SO₄.
- С разбавленной серной кислотой реагирует по типу замещения с выделением газа водорода:
2Al + 3H₂SO₄ (разб) = Al₂(SO₄)₃ + 3H₂↑
- При комнатной температуре концентрированная серная кислота не реагирует с алюминием, так как этот металл покрыт защитной оксидной плёнкой (пассивирован).
Реакция между ними начинается только при нагревании:
2Al + 6Н₂SO₄(конц.) = Al₂(SO₄)₃ + 3SO₂↑ + 6H₂O
или
8Al + 15Н₂SO₄(конц.) = 4Al₂(SO₄)₃ + 3Н₂S↑ + 12H₂O
2. Реакция с соляной кислотой (или хлороводородной).
Реакция похожа на взаимодействие алюминия с разбавленной серной кислотой:
2Al + 6HCl = 2AlCl₃ + 3H₂↑
3. Реакция с азотной кислотой HNO₃.
- При комнатной температуре концентрированная азотная кислота, как и конц. серная кислота, не вступает в реакцию с алюминием из-за защитной оксидной плёнки.
Реакция между этими веществами начинается только при нагревании:
Al + 6HNO₃ (конц.) = Al(NO₃)₃ + 3NO₂↑ + 3H₂O
В результате реакции азот восстанавливается до степени окисления +4, образуя бурый газ. Также происходит выделение воды.
Параллельно может протекать и реакция образования бесцветного газа NO:
Al + 4HNO₃ (конц.) = Al(NO₃)₃ + NO↑ + 2H₂O
- С разбавленной азотной кислотой алюминий реагирует без нагревания!
8Al + 30HNO₃ (очень разб.) = 8Al(NO₃)₃ + 3NН₄NO₃ + 9H₂O
или
Al + 4HNO₃ (разб.) = Al(NO₃)₃ + NO↑ + 2H₂O
или
8Al + 30HNO₃ (разб.) = 8Al(NO₃)₃ + 3N₂O↑ + 15H₂O
Внимание!
При взаимодействии алюминия с разбавленной азотной кислотой могут образовываться разные азотосодержащие продукты — N₂O, NO или NН₄NO₃!
Это зависит от степени разбавленности кислоты.
Реакции с другими сложными веществами
1. Реагирует с растворами солей менее активных металлов, вытесняя их в виде свободных металлов:
2Al + 3CuSO₄ = Al₂(SO₄)₃ + 3Cu
2. Реагирует при сплавлении с оксидами менее активных металлов:
8AI + 3Fe₃O₄ = 9Fe +4AI₂О₃
2AI + Cr₂O₃ = AI₂О₃ + 2Cr
Процесс восстановления металлов из их оксидов с помощью алюминия известен как алюминотермия.
Этот процесс сопровождается значительным выделением тепла!
3. Алюминий, лишённый оксидной плёнки, активно реагирует с водой:
2Al + 6H₂O = 2Al(OH)₃↓ + 3H₂↑
4. Реагирует с растворимыми основаниями (щелочами):
- В растворах щелочей Al растворяется с образованием комплексных солей и выделением водорода:
2Al + 2NaOH + 6H₂O = 2Na[Al(OH)₄] + 3H₂↑
тетрагидроксоалюминат натрия
- В расплаве же образуются соль, водород и оксид:
6KOH +2Al = 2KAlO₂+ 3H₂↑ + 2K₂O
алюминат калия
5. Реагирует с сильными окислителями, такими как нитраты, нитриты, хлораты, перманганаты, соединения хрома (VI) и пероксиды.
Например:
8Al + 5NaOH + 3NaNO₃ + 18H₂O = 8Na[Al(OH)₄] + 3NH₃↑
2Al + NaNO₂ + NaOH + 5H₂O = 2Na[Al(OH)₄] + NH₃↑
10Al + 6KMnO₄ + 24H₂SO₄ = 5Al₂(SO₄)₃ + 6MnSO₄ + 3K₂SO₄+ 24H₂O
Al + 3KMnO₄ + 4KOH = 3K₂MnO₄ + K[Al(OH)₄]
4Al + K₂Cr₂O₇ = 2Cr + 2KAlO₂ + Al₂O₃
2Al + 3Na₂O₂ = 2NaAlO₂ + 2Na₂O
Внимание! Запомни!
Алюминий НЕ взаимодействует:
- Н₂, инертными газами
- с оксидами более активных металлов
- с кислотными оксидами
- с солями более активных металлов
Спасибо за внимание! Продолжение следует!
Не пропустите!
Обещаю, будет много полезной информации и, конечно же, море практики!
Учите химию и будьте внимательны!
Если моя статья была интересна для Вас, прошу ставить ❤
Подписывайтесь на канал, я рада каждому из Вас! ХИМИЯ без лишних слов!