Физические свойства гидроксида алюминия: Гидроксид алюминия

Гидроксид алюминия

Гидроксид алюминия
Хим. формула	AlH₃O₃
Номер CAS	21645-51-2
PubChem	10176082
ChemSpider	8351587
Номер EINECS	244-492-7
RTECS	BD0940000
ChEBI	33130
DrugBank	DB06723
Приводятся данные для стандартных условий (25 ℃, 100 кПа), если не указано иное.

Гидроксид алюминия

Гидроксид алюминия — вещество с формулой Al(OH)₃ (а также H₃AlO₃) — соединение оксида алюминия с водой. Белое студенистое вещество, плохо растворимое в воде, обладает амфотерными свойствами.

Получение

Al(OH)₃ получают при взаимодействии солей алюминия с водными растворами щёлочи, избегая их избытка:

 AlCl₃ + 3 NaOH ⟶ Al(OH)₃ ↓ + 3 NaCl

Гидроксид алюминия выпадает в виде белого студенистого осадка.

Второй способ получения гидроксида алюминия — взаимодействие водорастворимых солей алюминия с растворами карбонатов щелочных металлов:

 2 AlCl₃ + 3 Na₂CO₃ + 3 H₂O → 2 Al(OH)₃ ↓ + 6 NaCl + 3 CO₂

Физические свойства

Гидроксид алюминия представляет собой белое кристаллическое вещество, для которого известны 4 кристаллические модификации:

• моноклинный (γ) гиббсит
• триклинный (γ’) гиббсит (гидрагилит)
• байерит (γ)
• нордстрандит (β)

Существует также аморфный гидроксид алюминия переменного состава Al₂O₃•nH₂O

Химические свойства

Свежеосаждённый гидроксид алюминия может взаимодействовать с:

 Al(OH)₃ + 3 HCl ⟶ AlCl₃ + 3 H₂O

 Al(OH)₃ + 3 HNO₃ ⟶ Al(NO₃)₃ + 3 H₂O

В концентрированном растворе гидроксида натрия:

 Al(OH)₃ + NaOH ⟶ Na[Al(OH)₄]

При сплавлении твёрдых реагентов:

 Al(OH)₃ + NaOH  →^1000oC  NaAlO₂ + 2 H₂O

При нагревании разлагается:

 2 Al(OH)₃  →^t>575oC   Al₂O₃ + 3 H₂O

С растворами аммиака не реагирует.

Безопасность

ЛД

₅₀

>5000 мг/кг (крысы, перорально).

Применение

Гидроксид алюминия используется при очистке воды, так как обладает способностью адсорбировать различные вещества.
В медицине, в качестве антацидного средства, в качестве адъюванта при изготовлении вакцин.
В качестве абразивного компонента зубной пасты.
В качестве антипирена (подавителя горения) в пластиках и других материалах.
После обработки до окислов применяется в качестве носителя для катализаторов.

Гидроксид алюминия не разлагается при нагревании. Гидроксид алюминия — вещество с интересными свойствами

Гидроксид алюминия — химическое вещество, которое представляет собой соединение оксида алюминия с водой. Может пребывать в жидком и твердом состояниях. Жидкий гидроксид является желеподобным прозрачным веществом, которое очень плохо растворяется в воде. Твердый гидроксид представляет собой кристаллическое вещество белого цвета, которое обладает пассивными химическими свойствами и не реагирует практически ни с одним другим элементом или соединением.

Получение гидроксида алюминия

Получение гидроксида алюминия происходит благодаря химической реакции обмена. Для этого используют водный раствор аммиака и какую-либо соль алюминия, чаще всего хлорид алюминий. Таким образом получают жидкое вещество. Если необходим твердый гидроксид, через растворенную щелочь тетрагидроксодиакваалюмината натрия пропускают диоксид углерода. Многих любителей экспериментов волнует вопрос, как получить гидроксид алюминия в домашних условиях? Для этого достаточно приобрести в специализированном магазине необходимые реагенты и химическую посуду.

Для получения твердого вещества понадобится еще и специально оборудование, так что лучше остановиться на жидком варианте. При проведении реакции необходимо использовать хорошо проветриваемое помещение, так как одним из побочных продуктов может быть газ или вещество с резким запахом, который может негативно сказаться на самочувствии и здоровье человека. Работать стоит в специальных защитных перчатках, так как большинство кислот при попадании на кожу вызывают химические ожоги. Не лишним будет позаботиться и о защите для глаз в виде специальных очков. Приступая к любому делу, в первую очередь необходимо думать об обеспечении безопасности!

Свежесинтезированный гидроксид алюминия реагирует с большинством активных кислот и щелочей. Именно поэтому для его получения используют аммиачную воду, чтобы сохранить образованное вещество в чистом виде. При использовании для получения кислоты или щелочи необходимо максимально точно рассчитать пропорцию элементов, иначе при избытке полученный гидроксид алюминия взаимодействует с остатками непоглощенной основы и полностью растворяется в ней. Это происходит из-за высокого уровня химической активности алюминия и его соединений.

В основном, гидроксид алюминия получают из бокситовой руды с высоким содержанием оксида металла. Процедура позволяет быстро и относительно дешево отделить полезные элементы от пустой породы. Реакции гидроксида алюминия с кислотами приводят к восстановлению солей и образованию воды, а с щелочами — к получению комплексных гидрооксоалюминиевых солей. Твердый гидроксид методом сплавки соединяют с твердыми щелочами с образованием метаалюминатов.

Основные свойства вещества

Физические свойства гидроксида алюминия: плотность — 2,423 грамм на сантиметр кубический, уровень растворяемости в воде — низкий, цвет — белый либо прозрачный. Вещество может существовать в четырех полиморфных вариантах. Под воздействием низких температур образуется альфа-гидроксид, называемый байеритом. Под воздействие нагревания можно получить гамма-гидроксид или гиббсит. Оба вещества имеют кристаллическую молекулярную решетку с водородными межмолекулярными типами связи. Также встречаются еще две модификации — бета-гидроксид или нордстандрит и триклинный гибсит. Первая получается путем прокаливания байерита или гиббсита.Второй отличается от остальных видов триклинным, а не монообразным строением кристаллической решетки.

Химические свойства гидроксида алюминия: молярная масса — 78 моль, в жидком состоянии хорошо растворяется в активных кислотах и щелочах, при нагревании разлагается, обладает амфотерными признаками. В промышленности в подавляющем большинстве случаев используется именно жидкий гидроксид, так как благодаря высокому уровню химической активности, он легко поддается обработки и не требует использования катализаторов или специальных условий протекания реакции.

Амфотерность гидроксида алюминия проявляется в двойственности его природы. Это означает, что в различных условиях он может проявлять кислотные либо щелочные свойства. Когда гидроксид принимает участие в реакции как щелочь, образуется соль, в которой алюминий является положительно заряженным катионом. Выступая в качестве кислоты, гидроксид алюминия на выходе также образует соль. Но в этом случае металл уже играет роль отрицательно заряженного аниона. Двойственная природа открывает широкие возможности по применению данного химического соединения. Оно используется в медицине для изготовления лекарственных препаратов, назначаемых при нарушении кислотно-щелочного баланса в организме.

Гидроксид алюминия входит в состав вакцин в качестве вещества, усиливающего иммунную реакцию организма на раздражитель. Нерастворимость осадка гидроксида алюминия в воде позволяет использовать вещество в водоочистных целях. Химическое соединение является очень сильным адсорбентом, который позволяет извлекать из состава воды большое количество вредных элементов.

Применение в промышленности

Применение гидроксида в промышленности связано с получением чистого алюминия. Технологический процесс начинается с обработки руды, содержащей оксид алюминия, который по завершению процесса переходит в гидроксид. Выход продукции в данной реакции достаточно высок, так что после завершения остается практически голая порода. Далее проводится операция разложения гидроксида алюминия.

Процедура не требует специальных условий, так как вещество хорошо разлагается при нагревании до температуры свыше 180 градусов по Цельсию. Этот этап позволяет выделить оксид алюминия. Это соединение является базовым или вспомогательным материалом для изготовления большого количества промышленных и бытовых изделий. При необходимости получения чистого алюминия используют процесс электролиза с добавлением в раствор криолита натрия. Катализатор забирает из оксида кислород, и чистый алюминий оседает на катоде.

Гидроокись алюминия

Химические свойства

Химическая формула Гидроксида Алюминия: Al(OH)3 . Это химическое соединение оксида алюминия с водой. Синтезируют в виде белого желеобразного вещества, которое плохо растворимо в воде. У гидроксида имеются 4 кристаллические модификации:

нордстрандит (β) , моноклинный (γ) гиббсит , байерит (γ) и гидрагилит . Также существует аморфное вещество, состав которого варьируется: Al2O3 nh3O.

Химические свойства. Соединение проявляет амфотерные свойства. Гидроксид Алюминия реагирует с щелочами: при реакции с гидроксидом натрия в растворе получается Na(Al(OH)4) ; при сплавлении веществ образуется вода и NaAlO2 .При нагревании наблюдается разложение Гидроксида Алюминия до воды и оксида алюминия . Вещество не реагирует с раствором аммиака . Реакция алюминий плюс гидроксид натрия : 2Al + 2NaOH + 6h3O = 2Na + 3h3 .

Получение Гидроксида Алюминия. Химическое соединение получают из солей Al при их взаимодействии с водным раствором щелочи в недостатке, избегая избытка. К

хлориду алюминия AlCl3 прибавляют натрия гидроксид – в результате требуемое вещество выпадает в виде белого осадка и дополнительно образуется хлорид натрия .

Также средство можно получить с помощью реакции водорастворимой соли алюминия с карбонатом щелочного металла. Например, к хлориду алюминия прибавить карбонат натрия и воду – в результате получим хлорид натрия , углекислый газ и гидроксид Al .

Применение:

• используют для очистки воды в качестве адсорбента;
• можно синтезировать сульфат алюминия при взаимодействии гидроксида Al и серной кислоты ;
• в качестве адъюванта при изготовлении вакцины;
• в медицине в виде антацида ;
• при изготовлении пластика и прочих материалов в виде подавителя процессов горения.

Фармакологическое действие

Антацидное, адсорбирующее, обволакивающее.

Фармакодинамика и фармакокинетика

Гидроксид Алюминия нейтрализует соляную кислоту, разлагая ее на хлорид алюминия и воду. Вещество постепенно повышает рН желудочного сока до 3-4,5 и удерживает на этом уровне в течение нескольких часов. Кислотность желудочного сока значительно снижается, угнетается его протеолитическая активность. При проникновении в щелочную среду кишечника средство образует ионы хлора и фосфаты, которые не всасываются, ионы Cl подвергаются реабсорбции.

Показания к применению

Лекарство используют:

• для лечения 12-перстной кишки и желудка;
• при хроническом при нормальной и повышенной секреторной функции желудка во время обострения;
• во время терапии грыжи пищеводного отверстия диафрагмы;
• для устранения дискомфорта и болезненных ощущений в области желудка;
• при после употребления алкоголя, кофе или никотина, некоторых лекарств;
• при несоблюдении диеты.

Противопоказания

Средство нельзя принимать:

• пациентам с ;
• при серьезных заболеваниях почек.

Побочные действия

После приема Гидроксида Алюминия побочные реакции развиваются редко. Наиболее вероятно возникновение . Вероятность развития побочного действия можно снизить, если дополнительно принять .

Инструкция по применению (Способ и дозировка)

Гидроксид Алюминия назначают для приема внутрь. Лекарство чаще всего принимают в виде суспензии, с концентрацией активного компонента 4%. Как правило, принимают по 1 или 2 чайным ложкам препарата, 4 или 6 раз в сутки. Продолжительность лечения зависит от болезни и рекомендаций врача.

Передозировка

Данные о передозировке средством отсутствуют.

Взаимодействие

При сочетании препарата с трисиликатом магния наблюдается оптимизация антацидного действия и снижается констипационное действие лекарства от изжоги.

Особые указания

Особую осторожность соблюдают при лечении пациентов с нарушениями фосфорного обмена.

Внешний вид вещества гидроксид алюминия следующий. Как правило, это вещество белого, студневидного вида, хотя встречаются варианты присутствия в кристаллическом или аморфном состоянии. Например, в высушенном виде оно кристаллизуется в белые кристаллы, которые не растворяются ни в кислотах, ни в щелочах.

Гидроокись алюминия может быть представлена и мелкокристаллическим порошком белого цвета. Допустимо присутствие розового и серого оттенков.

Химическая формула соединения — Al(OH)3. Соединение и воды образуют гидроксид которого также определяются во многом элементами, входящими в его состав. Получают это соединение посредством проведения реакции взаимодействия соли алюминия и разбавленной щелочи, при этом следует не допускать их переизбытка. Получаемый в ходе данной реакции осадок гидроксида алюминия затем может взаимодействовать с кислотами.

Гидроокись алюминия взаимодействует с водным раствором гидрооксида рубидия, сплавом этого вещества, гидроокисью цезия, карбонатом цезия. Во всех случаях выделяется вода.

Гидроокись алюминия обладает равной 78,00, практически не растворяется в воде. Плотность вещества составляет 3,97 грамм/см3. Будучи амфотерным веществом, гидроксид алюминия взаимодействует с кислотами, при этом, в результате реакций получаются средние соли и выделяется вода. При вступлении в реакции со щелочами появляются комплексные соли — гидроксоалюминаты, например, К. Метаалюминаты образуются, если гидроксид алюминия сплавлять с безводными щелочами.

Как и все амфотерные вещества, кислотные и основные свойства одновременно гидроокись алюминия показывает при взаимодействии с а также со щелочами. В этих реакциях при растворении гидроксида в кислотах происходит отщепление ионов самого гидроксида, а при взаимодействии со щелочью — отщепляется ион водорода. Чтобы увидеть это, можно, например, провести реакцию, в которой участвуют гидроксид алюминия, Для ее проведения необходимо в пробирку засыпать немного опилок алюминия и залить небольшим количеством гидроксида натрия, не больше 3 миллилитров. Пробирку следует плотно закрыть пробкой, и начать медленный подогрев. После этого, закрепив пробирку на штативе, надо собрать выделенный водород в другую пробирку, предварительно надев ее на капиллярное приспособление. Примерно через минуту пробирку следует снять с капилляра и поднести к пламени. Если в пробирке собран чистый водород — горение будет происходить спокойно, в том же случае, если в нее попал воздух — произойдет хлопок.

Получают гидроксид алюминия в лабораториях несколькими способами:

Путем реакции взаимодействия солей алюминия и щелочных растворов;

Способом разложения нитрида алюминия под воздействием воды;

Путем пропускания углерода через специальный гидрокомплекс, содержащий Al(ОН)4;

Воздействием гидрата аммиака на соли алюминия.

Промышленное получение связано с переработкой бокситов. Используются также технологии воздействия на алюминатные растворы карбонатами.

Применяется гидроокись алюминия в изготовлении минеральных удобрений, криолита, различных медицинских и фармакологических препаратов. В химическом производстве вещество используют для получения фтористого и сернистого алюминия. Незаменимо соединение при производстве бумаги, пластмасс, красок и много другого.

Медицинское применение обусловлено позитивным действием препаратов, содержащих данный элемент в лечении желудочных расстройств, повышенной кислотности организма, язвенных заболеваний.

При обращении с веществом, следует остерегаться вдыхания его паров, так как они вызывают сильное поражение легких. Будучи слабодействующим слабительным, опасно в больших дозах. При коррозии вызывает алюминоз.

Само вещество достаточно безопасно, так как не вступает в реакции с окислителями.

Неорганическое вещество, щелочь алюминия, формула Al(OH) 3 . Встречается в природе, входит в состав бокситов.

Свойства

Существует в четырех кристаллических модификациях и в виде коллоидного раствора, гелеобразного вещества. Реактив почти не водорастворим. Не горит, не взрывается, не ядовит.

В твердом виде — мелкокристаллический рыхлый порошок, белый или прозрачный, иногда с легким серым или розовым оттенком. Гелеобразный гидроксид тоже белый.

Химические свойства у твердой и гелеобразной модификации отличаются. Твердое вещество достаточно инертно, не вступает в реакции с кислотами, щелочами, другими элементами, но может образовывать метаалюминаты в результате сплавления с твердыми щелочами или карбонатами.

Гелеобразное вещество проявляет амфотерные свойства, то есть реагирует и с кислотами, и со щелочами. В реакции с кислотами образуются соли алюминия соответствующей кислоты, со щелочами — соли другого типа, алюминаты. Не вступает в реакции с раствором аммиака.

При нагревании гидроксид разлагается на оксид и воду.

Меры предосторожности

Реактив относится к четвертому классу опасности, считается пожаробезопасным и практически безопасным для человека и окружающей среды. Осторожность нужно проявлять только с аэрозольными частицами в воздухе: пыль оказывает раздражающее воздействие на органы дыхания, кожу, слизистые оболочки.

Поэтому на рабочих местах, где возможно образование большого количества пыли гидроксида алюминия, сотрудники должны использовать средства защиты для органов дыхания, глаз и кожи. Следует наладить контроль содержания в воздухе рабочей зоны вредных веществ по методике, утвержденной ГОСТом.

Помещение должно быть оборудовано приточно-вытяжной вентиляцией, а при необходимости — местными аспирационными отсосами.

Хранят твердую гидроокись алюминия в многослойных бумажных мешках или другой таре для сыпучих продуктов.

Применение

В промышленности реактив используется для получения чистого алюминия и производных алюминия, например, оксида алюминия, сернокислого и фтористого алюминия .
— Оксид алюминия, получаемый из гидроксида, применяется для получения искусственных рубинов для нужд лазерной техники, корундов — для сушки воздуха, очистки минеральных масел, для производства наждака.
— В медицине используется как обволакивающее средство и антацид длительного действия для нормализации кислотно-щелочного баланса ЖКТ человека, для лечения язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки, гастро-эзофагеального рефлюкса и некоторых других заболеваний.
— В фармакологии входит в состав вакцин для усиления иммунной реакции организма на воздействие введенной инфекции.
— В водоочистке — как адсорбент, помогающий удалять из воды различные загрязнения. Гидроксид активно вступает в реакции с веществами, которые нужно удалить, образуя нерастворимые соединения.
— В химпроме используется как экологичный антипирен для полимеров, силиконов, каучуков, лакокрасочных материалов — чтобы ухудшить их горючесть, способность к возгоранию, подавить выделение дыма и токсичных газов.
— В производстве зубной пасты, минеральных удобрений, бумаги, красителей, криолита.

Характеристика алюминия как химического элемента. Химические и физические свойства алюминия. Физические свойства гидроксида алюминия

Свойства 13 Al.

Атомная масса	26,98	кларк, ат.% (распространненость в природе)	5,5
Электронная конфигурация*		Агрегатное состояние (н. у.).	твердое вещество
	0,143	Цвет	серебристо-белый
	0,057		695
Энергия ионизации	5,98		2447
Относительная электроотрицательность	1,5	Плотность	2,698
Возможные степени окисления	1, +2,+3	Стандартный электродный потенциал	1,69

*Приведена конфигурация внешних электронных уровней атома элемента. Конфигурация остальных электронных уровней совпадает с таковой для благородного газа, завершающего предыдущий период и указанного в скобках.

Алюминий — основной представитель металлов главной подгруппы III группы периодической системы. Свойства его аналогов — галлия, индия и таллия — во многом напоминают свойства алюминия, поскольку все эти элементы имеют одинаковую электронную конфигурацию внешнего уровня ns 2 np 1 и поэтому все они проявляют степень окисления 3+.

Физические свойства. Алюминий — серебристо-белый металл, обладающий высокой тепло- и электропроводностью. Поверхность металла покрыта тонкой, но очень прочной пленкой оксида алюминия Аl 2 Oз.

Химические свойства. Алюминий весьма активен, если нет защитной пленки Аl 2 Oз. Эта пленка препятствует взаимодействию алюминия с водой. Если удалить защитную пленку химическим способом (например, раствором щелочи), то металл начинает энергично взаимодействовать с водой с выделением водорода:

Алюминий в виде стружки или порошка ярко горит на воздухе, выделяя большое количество энергии:

Эта особенность алюминия широко используется для получения различных металлов изих оксидов путем восстановления алюминием. Метод получил название алюмотермии . Алюмотермией можно получить только те металлы, у которых теплоты образования оксидов меньше теплоты образования Аl 2 Oз, например:

При нагревании алюминий реагирует с галогенами серой, азотом и углеродом, образуя при этом соответственно галогениды:

Сульфид и карбид алюминия полностью гидролизуются образованием гидроксида алюминия и соответственно сероводорода и метана.

Алюминий легко растворяется в соляной кислоте любой концентрации:

Концентрированные серная и азотная кислоты на холоде не действуют на алюминий (пассивируют). При нагревании алюминий способен восстанавливать эти кислоты без выделения водорода:

В разбавленной серной кислоте алюминий растворяется с выделением водорода:

В разбавленной азотной кислоте реакция идет с выделением оксида азота (II):

Алюминий растворяется в растворах щелочей и карбонатов щелочных металлов с образованием тетрагидроксоалюминатов:

Оксид алюминия. Al 2 O 3 имеет 9 кристаллических модификаций. Самая распространенная a — модификация. Она наиболее химически инертна, на ее основе выращивают монокристаллы различных камней для использования с ювелирной промышленности и технике.

В лаборатории оксид алюминия получают, сжигая порошок алюминия в кислороде или прокаливая его гидроксид:

Оксид алюминия, будучи амфотерным, может реагировать не только с кислотами, но и с щелочами, а также при сплавлении с карбонатами щелочных металлов, давая при этом метаалюминаты:

и с кислыми солями:

Гидроксид алюминия — белое студенистое вещество, практически нерастворимое в воде, обладающее амфотерными свойствами. Гидроксид алюминия может быть получен обработкой солей алюминия щелочами или гидроксидом аммония. В первом случае необходимо избегать избытка щелочи, поскольку в противном случае гидроксид алюминия растворится с образованием комплексных тетрагидроксоалюминатов [Аl(ОН) 4 ]` :

На самом деле в последней реакции образуются тетрагидроксодиакваалюминат-ионы ` , однако для записи реакций обычно используют упрощенную форму [Аl(ОН) 4 ]` . При слабом подкислении тетрагидроксоалюминаты разрушаются:

Соли алюминия. Из гидроксида алюминия можно получить практически все соли алюминия. Почти все соли алюминия и сильных кислот хорошо растворимы в воде и при этом сильно гидролизованы.

Галогениды алюминия хорошо растворимы в воде, и по своей структуре являются димерами:

Сульфаты алюминия легко, как и все его соли, гидролизуются:

Известны также калий-алюминиевые квасцы: KAl(SO 4) 2Ч 12H 2 O.

Ацетат алюминия Al(CH 3 COO) 3 используют в медицине в качестве примочек.

Алюмосиликаты. В природе алюминий встречается в виде соединений с кислородом и кремнием — алюмосиликатов. Общая их формула: (Na, K) 2 Al 2 Si 2 O 8 -нефелин.

Также природными соединениями алюминия являются: Al 2 O 3 — корунд, глинозем; и соединения с общими формулами Al 2 O 3 Ч nH 2 O и Al(OH) 3Ч nH 2 O — бокситы.

Получение. Алюминий получают электролизом расплава Al 2 O 3 .

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Алюминий расположен в третьем периоде, III группе главной (A) подгруппе Периодической таблицы. Это первый p-элемент 3-го периода.

Металл. Обозначение — Al. Порядковый номер — 13. Относительная атомная масса — 26,981 а.е.м.

Электронное строение атома алюминия

Атом алюминия состоит из положительно заряженного ядра (+13), внутри которого находится 13 протонов и 14 нейтронов. Ядро окружено тремя оболочками, по которым движутся 13 электронов.

Рис. 1. Схематическое изображение строения атома алюминия.

Распределение электронов по орбиталям выглядит следующим образом:

13Al) 2) 8) 3 ;

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1 .

На внешнем энергетическом уровне алюминия находится три электрона, все электроны 3-го подуровня. Энергетическая диаграмма принимает следующий вид:

Теоретически возможно возбужденное состояние для атома алюминия за счет наличия вакантной 3d -орбитали. Однако распаривания электронов 3s -подуровня на деле не происходит.

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

Получение алюмокалиевых квасцов

Алюминий (лат. Aluminium), – в периодической системе алюминий находится в третьем периоде, в главной подгруппе третьей группы. Заряд ядра +13. Электронное строение атома 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1 . Металлический атомный радиус 0,143 нм, ковалентный – 0,126 нм, условный радиус иона Al 3+ – 0,057 нм. Энергия ионизации Al – Al + 5,99 эВ.

Наиболее характерная степень окисления атома алюминия +3. Отрицательная степень окисления проявляется редко. Во внешнем электронном слое атома существуют свободные d-подуровни. Благодаря этому его координационное число в соединениях может равняться не только 4 (AlCl 4- , AlH 4- , алюмосиликаты), но и 6 (Al 2 O 3 , 3+).

Историческая справка . Название Алюминий происходит от лат. alumen – так еще за 500 лет до н.э. назывались алюминиевые квасцы, которые применялись как протрава при крашении тканей и для дубления кожи. Датский ученый X. К. Эрстед в 1825, действуя амальгамой калия на безводный АlСl 3 и затем отгоняя ртуть, получил относительно чистый Алюминий. Первый промышленного способ производства Алюминия предложил в 1854 французский химик А.Э. Сент-Клер Девиль: способ заключался в восстановлении двойного хлорида Алюминия и натрия Na 3 AlCl 6 металлическим натрием. Похожий по цвету на серебро, Алюминий на первых порах ценился очень дорого. С 1855 по 1890 годы было получено всего 200 т Алюминия. Современный способ получения Алюминия электролизом криолитоглиноземного расплава разработан в 1886 году одновременно и независимо друг от друга Ч. Холлом в США и П. Эру во Франции.

Нахождение в природе

Алюминий – самый распространенный в земной коре металл. На его долю приходится 5,5–6,6 мол. доли% или 8 масс.%. Главная масса его сосредоточена в алюмосиликатах. Чрезвычайно распространенным продуктом разрушения образованных ими горных пород является глина, основной состав которой отвечает формуле Al 2 O 3 . 2SiO 2 . 2H 2 O. Из других природных форм нахождения алюминия наибольшее значение имеют боксит Al 2 O 3 . xH 2 O и минералы корунд Al 2 O 3 и криолит AlF 3 . 3NaF.

Получение

В настоящее время в промышленности алюминий получают электролизом раствора глинозема Al 2 O 3 в расплавленнном криолите. Al 2 O 3 должен быть достаточно чистым, поскольку из выплавленного алюминия примеси удаляются с большим трудом. Температура плавления Al 2 O 3 около 2050 о С, а криолита – 1100 о С. Электролизу подвергают расплавленную смесь криолита и Al 2 O 3 , содержащую около 10 масс.% Al 2 O 3 , которая плавится при 960 о С и обладает электрической проводимостью, плотностью и вязкостью, наиболее благоприятствующими проведению процесса. При добавлении AlF 3 , CaF 2 и MgF 2 проведение электролиза оказывается возможным при 950 о С.

Электролизер для выплавки алюминия представляет собой железный кожух, выложенный изнутри огнеупорным кирпичом. Его дно (под), собранное из блоков спрессованного угля, служит катодом. Аноды располагаются сверху: это – алюминиевые каркасы, заполненные угольными брикетами.

Al 2 O 3 = Al 3+ + AlO 3 3-

На катоде выделяется жидкий алюминий:

Al 3+ + 3е — = Al

Алюминий собирается на дне печи, откуда периодически выпускается. На аноде выделяется кислород:

4AlO 3 3- – 12е — = 2Al 2 O 3 + 3O 2

Кислород окисляет графит до оксидов углерода. По мере сгорания углерода анод наращивают.

Алюминий, кроме того, применяется как легирующая добавка ко многим сплавам для придания им жаростойкости.

Физические свойства алюминия . Алюминий сочетает весьма ценный комплекс свойств: малую плотность, высокие теплопроводность и электрическую проводимость, высокую пластичность и хорошую коррозионную стойкость. Он легко поддается ковке, штамповке, прокатке, волочению. Алюминий хорошо сваривается газовой, контактной и других видами сварки. Решетка Алюминия кубическая гранецентрированная с параметром а = 4,0413 Å. Свойства Алюминий, как и всех металлов, в значит, степени зависят от его чистоты. Свойства Алюминия особой чистоты (99,996%): плотность (при 20 °С) 2698,9 кг/м 3 ; t пл 660,24 °С; t кип около 2500 °С; коэффициент термического расширения (от 20° до 100 °С) 23,86·10 -6 ; теплопроводность (при 190 °С) 343 вт/м·К , удельная теплоемкость (при 100 °С) 931,98 дж/кг·К. ; электропроводность по отношению к меди (при 20 °С) 65,5%. Алюминий обладает невысокой прочностью (предел прочности 50–60 Мн/м 2), твердостью (170 Мн/м 2 по Бринеллю) и высокой пластичностью (до 50%). При холодной прокатке предел прочности Алюминия возрастает до 115 Мн/м 2 , твердость – до 270 Мн/м 2 , относительное удлинение снижается до 5% (1 Мн/м 2 ~ и 0,1 кгс/мм 2). Алюминий хорошо полируется, анодируется и обладает высокой отражательной способностью, близкой к серебру (он отражает до 90% падающей световой энергии). Обладая большим сродством к кислороду, Алюминий на воздухе покрывается тонкой, но очень прочной пленкой оксида Al 2 О 3 , защищающей металл от дальнейшего окисления и обусловливающей его высокие антикоррозионные свойства. Прочность оксидной пленки и защитное действие ее сильно убывают в присутствии примесей ртути, натрия, магния, меди и др. Алюминий стоек к действию атмосферной коррозии, морской и пресной воды, практически не взаимодействует с концентрированной или сильно разбавленной азотной кислотой, с органических кислотами, пищевыми продуктами.

Химические свойства

При накаливании мелко раздробленного алюминия он энергично сгорает на воздухе. Аналогично протекает и взаимодействие его с серой. С хлором и бромом соединение происходит уже при обычной температуре, с иодом – при нагревании. При очень высоких температурах алюминий непосредственно соединяется также с азотом и углеродом. Напротив, с водородом он не взаимодействует.

По отношению к воде алюминий вполне устойчив. Но если механическим путем или амальгамированием снять предохраняющее действие оксидной пленки, то происходит энергичная реакция:

Сильно разбавленные, а также очень концентрированные HNO3 и h3SO4 на алюминий почти не действуют (на холоду), тогда как при средних концентрациях этих кислот он постепенно растворяется. Чистый алюминий довольно устойчив и по отношению к соляной кислоте, но обычный технический металл в ней растворяется.

При действии на алюминий водных растворов щелочей слой оксида растворяется, причем образуются алюминаты – соли, содержащие алюминий в составе аниона:

Al 2 O 3 + 2NaOH + 3H 2 O = 2Na

Алюминий, лишенный защитной пленки, взаимодействует с водой, вытесняя из нее водород:

2Al + 6H 2 O = 2Al(OH) 3 + 3H 2

Образующийся гидроксид алюминия реагирует с избытком щелочи, образуя гидроксоалюминат:

Al(OH) 3 + NaOH = Na

Суммарное уравнение растворения алюминия в водном растворе щелочи:

2Al + 2NaOH + 6H 2 O = 2Na + 3H 2

Алюминий заметно растворяется в растворах солей, имеющих вследствие их гидролиза кислую или щелочную реакцию, например, в растворе Na 2 CO 3 .

В ряду напряжений он располагается между Mg и Zn. Во всех своих устойчивых соединениях алюминий трехвалентен.

Соединение алюминия с кислородом сопровождается громадным выделением тепла (1676 кДж/моль Al 2 O 3), значительно большим, чем у многих других металлов. В виду этого при накаливании смеси оксида соответствующего металла с порошком алюминия происходит бурная реакция, ведущая к выделению из взятого оксида свободного металла. Метод восстановления при помощи Al (алюмотермия) часто применяют для получения ряда элементов (Cr, Mn, V, W и др.) в свободном состоянии.

Алюмотермией иногда пользуются для сварки отдельных стальных частей, в часности стыков трамвайных рельсов. Применяемая смесь («термит») состоит обычно из тонких порошков алюминия и Fe 3 O 4 . Поджигается она при помощи запала из смеси Al и BaO 2 . Основная реакция идет по уравнению:

8Al + 3Fe 3 O 4 = 4Al 2 O 3 + 9Fe + 3350 кДж

Причем развивается температура около 3000 о С.

Оксид алюминия представляет собой белую, очень тугоплавкую (т. пл. 2050 о С) и нерастворимую в воде массу. Природный Al 2 O 3 (минерал корунд), а также полученный искусственно и затем сильно прокаленный отличается большой твердостью и нерастворимостью в кислотах. В растворимое состояние Al 2 O 3 (т. н. глинозем) можно перевести сплавлением со щелочами.

Обычно загрязненный оксидом железа природный корунд вследствие своей чрезвычайной твердости применяется для изготовления шлифовальных кругов, брусков и т.д. В мелко раздробленном виде он под названием наждака служит для очистки металлических поверхностей и изготовления наждачной бумаги. Для тех же целей часто пользуются Al 2 O 3 , получаемым сплавлением боксита (техническое название – алунд).

Прозрачные окрашеннные кристаллы корунда – красный рубин – примесь хрома – и синий сапфир – примесь титана и железа – драгоценные камни. Их получают так же искусственно и используют для технических целей, например, для изготовления деталей точных приборов, камней в часах и т.п. Кристаллы рубинов, содержащих малую примесь Cr 2 O 3 , применяют в качестве квантовых генераторов – лазеров, создающих направленный пучок монохроматического излучения.

Ввиду нерастворимости Al 2 O 3 в воде отвечающий этому оксиду гидроксид Al(OH) 3 может быть получен лишь косвенным путем из солей. Получение гидроксида можно представить в виде следующей схемы. При действии щелочей ионами OH – постепенно замещаются в аквокомплексах 3+ молекулы воды:

3+ + OH — = 2+ + H 2 O

2+ + OH — = + + H 2 O

OH — = 0 + H 2 O

Al(OH) 3 представляет собой объемистый студенистый осадок белого цвета, практически нерастворимый в воде, но легко растворяющийся в кислотах и сильных щелочах. Он имеет, следовательно, амфотерный характер. Однако и основные и особенно кислотные его свойства выражены довольно слабо. В избытке NH 4 OH гидроксид алюминия нерастворим. Одна из форм дегидратированного гидроксида – алюмогель используется в технике в качестве адсорбента.

При взаимодействии с сильными щелочами образуются соответствующие алюминаты:

NaOH + Al(OH) 3 = Na

Алюминаты наиболее активных одновалентных металлов в воде хорошо растворимы, но ввиду сильного гидролиза растворы их устойчивы лишь при наличии достаточного избытка щелочи. Алюминаты, производящиеся от более слабых оснований, гидролизованы в растворе практически нацело и поэтому могут быть получены только сухим путем (сплавлением Al 2 O 3 с оксидами соответствующих металлов). Образуются метаалюминаты, по своему составу производящиеся от метаалюминиевой кислоты HAlO 2 . Большинство из них в воде нерастворимо.

С кислотами Al(OH) 3 образует соли. Производные большинства сильных кислот хорошо растворимы в воде, но довольно значительно гидролизованы, и поэтому растворы их показывают кислую реакцию. Еще сильнее гидролизованы растворимые соли алюминия и слабых кислот. Вследствие гидролиза сульфид, карбонат, цианид и некоторые другие соли алюминия из водных растворов получить не удается.

В водной среде анион Al 3+ непосредственно окружен шестью молекулами воды. Такой гидратированный ион несколько диссоциирован по схеме:

3+ + H 2 O = 2+ + OH 3 +

Константа его диссоциации равна 1 . 10 -5 , т.е. он является слабой кислотой (близкой по силе к уксусной). Октаэдрическое окружение Al 3+ шестью молекулами воды сохраняется и в кристаллогидратах ряда солей алюминия.

Алюмосиликаты можно рассматривать как силикаты, в которых часть кремниекислородных тетраэдров SiO 4 4 – заменена на алюмокислородные тетраэдры AlO 4 5- Из алюмосиликатов наиболее распространены полевые шпаты, на долю которых приходится более половины массы земной коры. Главные их представители – минералы

ортоклаз K 2 Al 2 Si 6 O 16 или K 2 O . Al 2 O 3 . 6SiO 2

альбит Na 2 Al 2 Si 6 O 16 или Na 2 O . Al 2 O 3 . 6SiO 2

анортит CaAl 2 Si 2 O 8 или CaO . Al 2 O 3 . 2SiO 2

Очень распространены минералы группы слюд, например мусковит Kal 2 (AlSi 3 O 10) (OH) 2 . Большое практическое значение имеет минерал нефелин (Na, K) 2 , который используется для получения глинозема содовых продуктов и цемента. Это производство складывается из следующих операций: a) нефелин и известняк спекают в трубчатых печах при 1200 о С:

(Na, K) 2 + 2CaCO 3 = 2CaSiO 3 + NaAlO 2 + KAlO 2 + 2CO 2

б) образовавшуюся массу выщелачивают водой – образуется раствор алюминатов натрия и калия и шлам CaSiO 3:

NaAlO 2 + KAlO 2 + 4H 2 O = Na + K

в) через раствор алюминатов пропускают образовавшийся при спекании CO 2:

Na + K + 2CO 2 = NaHCO 3 + KHCO 3 + 2Al(OH) 3

г) нагреванием Al(OH) 3 получают глинозем:

2Al(OH) 3 = Al 2 O 3 + 3H 2 O

д) выпариванием маточного раствора выделяют соду и потаж, а ранее полученный шлам идет на производство цемента.

При производстве 1 т Al 2 O 3 получают 1 т содопродуктов и 7.5 т цемента.

Некоторые алюмосиликаты обладают рыхлой структурой и способны к ионному обмену. Такие силикаты – природные и особенно искусственные – применяются для водоумягчения. Кроме того, благодаря своей сильно развитой поверхности, они используются в качестве носителей катализаторов, т.е. как материалы, пропитываемые катализатором.

Галогениды алюминия в обычных условиях – бесцветные кристаллические вещества. В ряду галогенидов алюминия AlF 3 сильно отличается по свойствам от своих аналогов. Он тугоплавок, мало растворяется в воде, химически неактивен. Основной способ получения AlF 3 основан на действии безводного HF на Al 2 O 3 или Al:

Al 2 O 3 + 6HF = 2AlF 3 + 3H 2 O

Соединения алюминия с хлором, бромом и иодом легкоплавки, весьма реакционноспособны и хорошо растворимы не только в воде, но и во многих органических растворителях. Взаимодействие галогенидов алюминия с водой сопровождается значительным выделением теплоты. В водном растворе все они сильно гидролизованы, но в отличие от типичных кислотных галогенидов неметаллов их гидролиз неполный и обратимый. Будучи заметно летучими уже при обычных условиях, AlCl 3 , AlBr 3 и AlI 3 дымят во влажном воздухе (вследствие гидролиза). Они могут быть получены прямым взаимодействием простых веществ.

Плотности паров AlCl 3 , AlBr 3 и AlI 3 при сравнительно невысоких температурах более или менее точно соответствуют удвоенным формулам – Al 2 Hal 6 . Пространственная структура этих молекул отвечает двум тетраэдрам с общим ребром. Каждый атом алюминия связан с четырьмя атомами галогена, а каждый из центральных атомов галогена – с обоими атомами алюминия. Из двух связей центрального атома галогена одна является донорно-акцепторной, причем алюминий функционирует в качестве акцептора.

С галогенидными солями ряда одновалентных металлов галогениды алюминия образуют комплексные соединения, главным образом типов M 3 и M (где Hal – хлор, бром или иод). Склонность к реакциям присоединения вообще сильно выражена у рассматриваемых галогенидов. Именно с этим связано важнейшее техническое применение AlCl 3 в качестве катализатора (при переработке нефти и при органических синтезах).

Из фторалюминатов наибольшее применение (для получения Al, F 2 , эмалей, стекла и пр.) имеет криолит Na 3 . Промышленное производство искусственного криолита основано на обработке гидроксида алюминия плавиковой кислотой и содой:

2Al(OH) 3 + 12HF + 3Na 2 CO 3 = 2Na 3 + 3CO 2 + 9H 2 O

Хлоро-, бромо- и иодоалюминаты получаются при сплавлении тригалогенидов алюминия с галогенидами соответствующих металлов.

Хотя с водородом алюминий химически не взаимодействует, гидрид алюминия можно получить косвенным путем. Он представляет собой белую аморфную массу состава (AlH 3) n . Разлагается при нагревании выше 105 о С с выделением водорода.

При взаимодействии AlH 3 с основными гидридами в эфирном растворе образуются гидроалюминаты:

LiH + AlH 3 = Li

Гидридоалюминаты – белые твердые вещества. Бурно разлагаются водой. Они – сильные восстановители. Применяются (в особенности Li) в органическом синтезе.

Сульфат алюминия Al 2 (SO 4) 3 . 18H 2 O получается при действии горячей серной кислоты на оксид алюминия или на каолин. Применяется для очистки воды, а также при приготовлении некоторых сортов бумаги.

Алюмокалиевые квасцы KAl(SO 4) 2 . 12H 2 O применяются в больших количествах для дубления кож, а также в красильном деле в качестве протравы для хлопчатобумажных тканей. В последнем случае действие квасцов основано на том, что образующиеся вследствие их гидролиза гидроксид алюминия отлагается в волокнах ткани в мелкодисперсном состоянии и, адсордбируя краситель, прочно удерживает его на волокне.

Из остальных производных алюминия следует упомянуть его ацетат (иначе – уксуснокислую соль) Al(CH 3 COO) 3 , используемый при крашении тканей (в качестве протравы) и в медицине (примочки и компрессы). Нитрат алюминия легко растворим в воде. Фосфат алюминия нерастворим в воде и уксусной кислоте, но растворим в сильных кислотах и щелочах.

Алюминий в организме . Алюминий входит в состав тканей животных и растений; в органах млекопитающих животных обнаружено от 10 -3 до 10 -5 % Алюминия (на сырое вещество). Алюминий накапливается в печени, поджелудочной и щитовидной железах. В растительных продуктах содержание Алюминия колеблется от 4 мг на 1 кг сухого вещества (картофель) до 46 мг (желтая репа), в продуктах животного происхождения – от 4 мг (мед) до 72 мг на 1 кг сухого вещества (говядина). В суточном рационе человека содержание алюминия достигает 35–40 мг. Известны организмы – концентраторы алюминия, например, плауны (Lycopodiaceae), содержащие в золе до 5,3% алюминия, моллюски (Helix и Lithorina), в золе которых 0,2–0,8% алюминия. Образуя нерастворимые соединения с фосфатами, алюминий нарушает питание растений (поглощение фосфатов корнями) и животных (всасывание фосфатов в кишечнике).

Геохимия алюминия . Геохимические черты алюминия определяются его большим сродством к кислороду (в минералах алюминий входит в кислородные октаэдры и тетраэдры), постоянной валентностью (3), слабой растворимостью большинства природных соединений. В эндогенных процессах при застывании магмы и формировании изверженных пород алюминий входит в кристаллическую решетку полевых шпатов, слюд и других минералов – алюмосиликатов. В биосфере алюминий – слабый мигрант, его мало в организмах и гидросфере. Во влажном климате, где разлагающиеся остатки обильной растительности образуют много органических кислот, алюминий мигрирует в почвах и водах в виде органоминеральных коллоидных соединений; алюминий адсорбируется коллоидами и осаждается в нижней части почв. Связь алюминия с кремнием частично нарушается и местами в тропиках образуются минералы – гидрооксиды алюминия – бемит, диаспор, гидраргиллит. Большая же часть алюминия входит в состав алюмосиликатов – каолинита, бейделлита и других глинистых минералов. Слабая подвижность определяет остаточное накопление алюминия в коре выветривания влажных тропиков. В результате образуются элювиальные бокситы. В прошлые геологические эпохи бокситы накапливались также в озерах и прибрежной зоне морей тропических областей (например, осадочные бокситы Казахстана). В степях и пустынях, где живого вещества мало, а воды нейтральные и щелочные, алюминий почти не мигрирует. Наиболее энергична миграция алюминия в вулканических областях, где наблюдаются сильнокислые речные и подземные воды, богатые алюминием. В местах смещения кислых вод с щелочными – морскими (в устьях рек и других), алюминий осаждается с образованием бокситовых месторождений.

Применение Алюминия . Сочетание физических, механических и химических свойств Алюминия определяет его широкое применение практически во всех областях техники, особенно в виде его сплавов с других металлами. В электротехнике Алюминий успешно заменяет медь, особенно в производстве массивных проводников, например, в воздушных линиях, высоковольтных кабелях, шинах распределительных устройств, трансформаторах (электрическая проводимость Алюминия достигает 65,5% электрической проводимости меди, и он более чем в три раза легче меди; при поперечном сечении, обеспечивающем одну и ту же проводимость, масса проводов из Алюминий вдвое меньше медных). Сверхчистый Алюминий употребляют в производстве электрических конденсаторов и выпрямителей, действие которых основано на способности оксидной пленки Алюминия пропускать электрический ток только в одном направлении. Сверхчистый Алюминий, очищенный зонной плавкой, применяется для синтеза полупроводниковых соединений типа А III B V , применяемых для производства полупроводниковых приборов. Чистый Алюминий используют в производстве разного рода зеркальных отражателей. Алюминий высокой чистоты применяют для предохранения металлических поверхностей от действия атмосферной коррозии (плакирование, алюминиевая краска). Обладая относительно низким сечением поглощения нейтронов, Алюминий применяется как конструкционный материал в ядерных реакторах.

В алюминиевых резервуарах большой емкости хранят и транспортируют жидкие газы (метан, кислород, водород и т.д.), азотную и уксусную кислоты, чистую воду, перекись водорода и пищевые масла. Алюминий широко применяют в оборудовании и аппаратах пищевой промышленности, для упаковки пищевых продуктов (в виде фольги), для производства разного рода бытовых изделий. Резко возросло потребление Алюминий для отделки зданий, архитектурных, транспортных и спортивных сооружений.

В металлургии Алюминий (помимо сплавов на его основе) – одна из самых распространенных легирующих добавок в сплавах на основе Сu, Mg, Ti, Ni, Zn и Fe. Применяют Алюминий также для раскисления стали перед заливкой ее в форму, а также в процессах получения некоторых металлов методом алюминотермии. На основе Алюминия методом порошковой металлургии создан САП (спеченный алюминиевый порошок), обладающий при температурах выше 300 °С большой жаропрочностью.

Алюминий используют в производстве взрывчатых веществ (аммонал, алюмотол). Широко применяют различные соединения Алюминия.

Производство и потребление Алюминия непрерывно растет, значительно опережая по темпам роста производство стали, меди, свинца, цинка.

Список использованной литературы

1. В.А. Рабинович, З.Я. Хавин «Краткий химический справочник»

2. Л.С. Гузей «Лекции по общей химии»

3. Н.С. Ахметов «Общая и неорганическая химия»

4. Б.В. Некрасов «Учебник общей химии»

5. Н.Л. Глинка «Общая химия»

Алюми́ний — элемент 13-й группы периодической таблицы химических элементов, третьего периода, с атомным номером 13. Относится к группе лёгких металлов. Наиболее распространённый металл и третий по распространённости химический элемент в земной коре (после кислорода и кремния).

Простое вещество алюминий — лёгкий, парамагнитный металл серебристо-белогоцвета, легко поддающийся формовке, литью, механической обработке. Алюминий обладает высокой тепло- иэлектропроводностью, стойкостью к коррозии за счёт быстрого образования прочных оксидных плёнок, защищающих поверхность от дальнейшего взаимодействия.

Современный метод получения, процесс Холла-Эру. Он заключается в растворении оксида алюминия Al2O3 в расплаве криолита Na3AlF6 с последующим электролизом с использованием расходуемых коксовых илиграфитовых анодных электродов. Такой метод получения требует очень больших затрат электроэнергии, и поэтому получил промышленное применение только в XX веке.

Лабораторный способ получения алюминия: восстановлением металлическим калием безводного хлорида алюминия (реакция протекает при нагревании без доступа воздуха):

Металл серебристо-белого цвета, лёгкий, плотность — 2,7 г/см³, температура плавления у технического алюминия — 658 °C, у алюминия высокой чистоты — 660 °C, высокая пластичность: у технического — 35 %, у чистого — 50 %, прокатывается в тонкий лист и даже фольгу. Алюминий обладает высокой электропроводностью (37·106 См/м) и теплопроводностью (203,5 Вт/(м·К)), 65 %, обладает высокой светоотражательной способностью.

Алюминий образует сплавы почти со всеми металлами. Наиболее известны сплавы с медью и магнием (дюралюминий) и кремнием(силумин).

По распространённости в земной коре Земли занимает 1-е место среди металлов и 3-е место среди элементов, уступая только кислороду и кремнию. Массовая концентрация алюминия в земной коре по данным различных исследователей оценивается от 7,45 до 8,14 %. В природе алюминий, в связи с высокой химической активностью, встречается почти исключительно в виде соединений.

Природный алюминий состоит практически полностью из единственного стабильного изотопа 27Al с ничтожными следами 26Al, наиболее долгоживущего радиоактивного изотопа с периодом полураспада 720 тыс. лет, образующегося в атмосфере при расщеплении ядер аргона 40Ar протонами космических лучей с высокими энергиями.

При нормальных условиях алюминий покрыт тонкой и прочной оксидной плёнкой и потому не реагирует с классическими окислителями: с h3O (t°), O2, HNO3 (без нагревания). Благодаря этому алюминий практически не подвержен коррозии и потому широко востребован современной промышленностью. Однако при разрушении оксидной плёнки (например, при контакте с растворами солей аммония Nh5+, горячими щелочами или в результате амальгамирования), алюминий выступает как активный металл-восстановитель. Не допустить образования оксидной пленки можно, добавляя к алюминию такие металлы как галлий,индий или олово. При этом поверхность алюминия смачивают легкоплавкие эвтектики на основе этих металлов.

Легко реагирует с простыми веществами:

с кислородом, образуя оксид алюминия:

с галогенами (кроме фтора), образуя хлорид, бромид или иодид алюминия:

с другими неметаллами реагирует при нагревании:

со фтором, образуя фторид алюминия:

с серой, образуя сульфид алюминия:

с азотом, образуя нитрид алюминия:

с углеродом, образуя карбид алюминия:

Сульфид и карбид алюминия полностью гидролизуются:

Со сложными веществами:

с водой (после удаления защитной оксидной пленки, например, амальгамированием или растворами горячей щёлочи):

со щелочами (с образованием тетрагидроксоалюминатов и других алюминатов):

Легко растворяется в соляной и разбавленной серной кислотах:

При нагревании растворяется в кислотах — окислителях, образующих растворимые соли алюминия:

восстанавливает металлы из их оксидов (алюминотермия):

44.Соединения алюминия, их амфотерные свойства

Электронная конфигурация внешнего уровня алюминия … 3s23p1.

В возбужденном состоянии один из s-электронов переходит на свободную ячейку p-подуровня, такое состояние отвечает валентности III и степени окисления +3. Во внешнем электронном слое атома алюминия существуют свободные d-подуровни.

Важнейшие природные соединения – алюмосиликаты:

белая глина Al2O3 ∙ 2SiO2 ∙ 2h3O, полевой шпат K2O ∙ Al2O3 ∙ 6SiO2, слюда K2O ∙ Al2O3 ∙ 6SiO2 ∙ h3O

Из других природных форм нахождения алюминия наибольшее значение имеют бокситы А12Оз ∙ nН2О, минералы корунд А12Оз и криолит А1Fз ∙3NaF.

Легкий, серебристо-белый, пластичный металл, хорошо проводит электрический ток и тепло.

На воздухе алюминий покрывается тончайшей (0,00001 мм), но очень плотной пленкой оксида, предохраняющей металл от дальнейшего окисления и придающей ему матовый вид.

Оксид алюминия А12О3

Белое твердое вещество, нерастворимое в воде, температура плавления 20500С.

Природный А12О3 — минерал корунд. Прозрачные окрашенные кристаллы корунда — красный рубин – содержит примесь хрома — и синий сапфир — примесь титана и железа — драгоценные камни. Их получают так же искусственно и используют для технических целей, например, для изготовления деталей точных приборов, камней в часах и т.п.

Химические свойства

Оксид алюминия проявляет амфотерные свойства

1. взаимодействие с кислотами

А12О3 +6HCl = 2AlCl3 + 3h3O

2. взаимодействие со щелочами

А12О3 + 2NaOH – 2NaAlO2 + h3O

Al2O3 + 2NaOH + 5h3O = 2Na

3. при накаливании смеси оксида соответствующего металла с порошком алюминия происходит бурная реакция, ведущая к выделению из взятого оксида свободного металла. Метод восстановления при помощи Al (алюмотермия) часто применяют для получения ряда элементов (Cr, Мп, V, W и др.) в свободном состоянии

2А1 + WO3 = А12Оз + W

4. взаимодействие с солями, имеющими сильнощелочную среду, вследствие гидролиза

Al2O3 + Na2CO3 = 2 NaAlO2 + CO2

Гидроксид алюминия А1(ОН)3

А1(ОН)3 представляет собой объемистый студенистый осадок белого цвета, практически нерастворимый в воде, но легко растворяющийся в кислотах и сильных щелочах. Он имеет, следовательно, амфотерный характер.

Получают гидроксид алюминия реакцией обмена растворимых солей алюминия со щелочами

AlCl3 + 3NaOH = Al(OH)3↓ + 3NaCl

Al3+ + 3OH- = Al(OH)3↓

Данную реакцию можно использовать как качественную на ион Al3+

Химические свойства

1. взаимодействие с кислотами

Al(OH)3 +3HCl = 2AlCl3 + 3h3O

2. при взаимодействии с сильными щелочами образуются соответствующие алюминаты:

NaOH + А1(ОН)з = Na

3. термическое разложение

2Al(OH)3 = Al2О3 + 3h3O

Соли алюминияподвергаются гидролизу по катиону, среда кислая (рН

Al3+ + Н+ОН- ↔ AlОН2+ + Н+

Al(NO3)3 + h3O↔ AlOH(NO3)2 + HNO3

Растворимые соли алюминия и слабых кислот подвергаются полному (необратимому гидролизу)

Al2S3+ 3h3O = 2Al(OH)3 +3h3S

Оксид алюминия Al2O3 – входит в состав некоторых антацидных средств (например, Almagel), используется при повышенной кислотности желудочного сока.

КAl(SO4)3 12h3О – алюмокалиевые квасцы применяются в медицине для лечения кожных заболеваний, как кровоостанавливающие средство. А также используют как дубильное вещество в кожевенной промышленности.

(Ch4COO)3Al — Жидкость Бурова- 8% раствор ацетата алюминия оказывает вяжущее и противовоспалительное действие, в больших концентрациях обладает умеренными антисептическими свойствами. Применяется в разведенном виде для полоскания, примочек, при воспалительных заболеваниях кожи и слизистых оболочек.

AlCl3 — применяется в качестве катализатора в органическом синтезе.

Al2(SO4)3 · 18 h30 – применяется при очистки воды.

(А l ), галлий (Ga ), индий (In ) и таллий (Т l ).

Как видно из приведенных данных, все эти элементы были открыты в XIX столетии.

Открытие металлов главной подгруппы III группы

В	Al	Ga	In	Tl
1806 г.	1825 г.	1875 г.	1863 г.	1861 г.
Г.Люссак,	Г.Х.Эрстед	Л. де Буабодран	Ф.Рейх,	У.Крукс
Л. Тенар	(Дания)	(Франция)	И.Рихтер	(Англия)
(Франция)			(Германия)

Бор представляет собой неметалл. Алюминий — переход­ный металл, а галлий, индий и таллий — полноценные метал­лы. Таким образом, с ростом радиусов атомов элементов каждой группы периодической системы металлические свой­ства простых веществ усиливаются.

В данной лекции мы подробнее рассмотрим свойства алюминия.

1. Положение алюминия в таблице Д. И. Менделеева. Строение атома, проявляемые степени окисления.

Элемент алюминий расположен в III группе, главной «А» подгруппе, 3 периоде периодической системы, порядковый номер №13, относительная атомная масса Ar (Al ) = 27. Его соседом слева в таблице является магний – типичный металл, а справа – кремний – уже неметалл. Следовательно, алюминий должен проявлять свойства некоторого промежуточного характера и его соединения являются амфотерными.

Al +13) 2) 8) 3 , p – элемент,

Основное состояние 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1
Возбуждённое состояние 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 3p 2

Алюминий проявляет в соединениях степень окисления +3:

Al 0 – 3 e — → Al +3

2. Физические свойства

Алюминий в свободном виде — се­ребристо-белый металл, обладающий высокой тепло- и электро­проводностью. Температура плавления650 о С. Алюминий имеет невысокую плотность (2,7 г/см 3) — при­мерно втрое меньше, чем у железа или меди, и одновременно — это прочный металл.

3. Нахождение в природе

По распространённости в природе занимает 1-е среди металлов и 3-е место среди элементов , уступая только кислороду и кремнию. Процент содержания алюминия в земной коре по данным различных исследователей составляет от 7,45 до 8,14 % от массы земной коры.

В природе алюминий встречается только в соединениях (минералах).

Некоторые из них:

· Бокситы — Al 2 O 3 H 2 O (с примесями SiO 2 , Fe 2 O 3 , CaCO 3)

· Нефелины — KNa 3 4

· Алуниты — KAl(SO 4) 2 2Al(OH) 3

· Глинозёмы (смеси каолинов с песком SiO 2 , известняком CaCO 3 , магнезитом MgCO 3)

· Корунд — Al 2 O 3

· Полевой шпат (ортоклаз) — K 2 O×Al 2 O 3 ×6SiO 2

· Каолинит — Al 2 O 3 ×2SiO 2 × 2H 2 O

· Алунит — (Na,K) 2 SO 4 ×Al 2 (SO 4) 3 ×4Al(OH) 3

· Берилл — 3ВеО Al 2 О 3 6SiO 2

Боксит
Al 2 O 3	Корунд
	Рубин
	Сапфир

4. Химические свойства алюминия и его соединений

Алюминий легко взаимодействует с кислородом при обычных условиях и покрыт оксидной пленкой (она придает матовый вид).

ДЕМОНСТРАЦИЯ ОКСИДНОЙ ПЛЁНКИ

Её толщина 0,00001 мм, но благодаря ней алюминий не коррозирует. Для изученияхимических свойств алюминия оксидную пленку удаляют. (При помощи наждачной бумаги, или химически: сначала опуская в раствор щелочи для удаления оксидной пленки, а затем в раствор солей ртути для образования сплава алюминия со ртутью – амальгамы).

I . Взаимодействие с простыми веществами

Алюминий уже при комнатной температуре активно реагирует со всеми галогенами, образуя галогениды. При нагревании он взаимодействует с серой (200 °С), азотом (800 °С), фосфором (500 °С) и углеродом (2000 °С), с йодом в присутствии катализатора — воды:

2А l + 3 S = А l 2 S 3 (сульфид алюминия),

2А l + N 2 = 2А lN (нитрид алюминия),

А l + Р = А l Р (фосфид алюминия),

4А l + 3С = А l 4 С 3 (карбид алюминия).

2 Аl +3 I 2 =2 A l I 3 (йодид алюминия) ОПЫТ

Все эти соединения полностью гидролизуются с образованием гидроксида алюминия и, соответственно, сероводорода, аммиака, фосфина и метана:

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

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

В виде стружек или порошка он ярко горит на воздухе, выде­ляя большое количество теплоты:

4А l + 3 O 2 = 2А l 2 О 3 + 1676 кДж.

ГОРЕНИЕ АЛЮМИНИЯ НА ВОЗДУХЕ

ОПЫТ

II . Взаимодействие со сложными веществами

Взаимодействие с водой :

2 Al + 6 H 2 O=2 Al (OH) 3 +3 H 2

без оксидной пленки

ОПЫТ

Взаимодействие с оксидами металлов:

Алюминий – хороший восстановитель, так как является одним из активных металлов. Стоит в ряду активности сразу после щелочно-земельных металлов. Поэтому восстанавливает металлы из их оксидов . Такая реакция – алюмотермия – используется для получения чистых редких металлов, например таких, как вольфрам, ваннадий и др.

3 Fe 3 O 4 +8 Al =4 Al 2 O 3 +9 Fe + Q

Термитная смесь Fe 3 O 4 иAl (порошок) –используется ещё и в термитной сварке.

С r 2 О 3 + 2А l = 2С r + А l 2 О 3

Взаимодействие с кислотами :

С раствором серной кислоты:2 Al+ 3 H 2 SO 4 =Al 2 (SO 4) 3 +3 H 2

С холодными концентрированными серной и азотной не реагирует (пассивирует). Поэтому азотную кислоту перевозят в алюминиевых цистернах. При нагревании алюминий способен восстанавливать эти кислоты без выделения водорода:

2А l + 6Н 2 S О 4(конц) = А l 2 (S О 4) 3 + 3 S О 2 + 6Н 2 О,

А l + 6Н NO 3(конц) = А l (NO 3 ) 3 + 3 NO 2 + 3Н 2 О.

Взаимодействие со щелочами .

2 Al + 2 NaOH + 6 H 2 O =2 Na [ Al (OH ) 4 ] +3 H 2

ОПЫТ

Na [А l (ОН) 4 ] – тетрагидроксоалюминат натрия

По предложению химика Горбова, в русско-японскую войну эту реакцию использовали для получения водорода для аэростатов.

С растворами солей:

2 Al + 3 CuSO 4 = Al 2 (SO 4 ) 3 + 3 Cu

Если поверхность алюминия потереть солью ртути, то происходит реакция:

2 Al + 3 HgCl 2 = 2 AlCl 3 + 3 Hg

Выделившаяся ртуть растворяет алюминий, образуяамальгаму .

Обнаружение ионов алюминия в растворах : ОПЫТ

5. Применение алюминия и его соединений

Физические и химические свойства алюминия обусловили его широкое применение в технике. Крупным потребителем алюминияявляется авиационная промышленность : самолет на 2/3 состоит из алюминия и его сплавов. Самолет из стали оказался бы слишком тяжелым и смог бы нести гораздо меньше пассажиров. Поэтому алюминий называют крылатым металлом. Из алюминия изготовляют кабели и провода : при одинаковой электрической проводимости их масса в 2 раза меньше, чем соответствующих изделий из меди.

Учитывая коррозионную устойчивость алюминия, из него изготовляют детали аппаратов и тару для азотной кислоты . Порошок алюминия является основой при изготовлении серебристой краски для защиты железных изделий от коррозии, а также для отражениятепловых лучей такой краской покрывают нефтехранилища, костюмы пожарных.

Оксид алюминия используется для получения алюминия, а также как огнеупорный материал.

Гидроксид алюминия – основной компонент всем известных лекарств маалокса, альмагеля, которые понижают кислотность желудочного сок.

Соли алюминия сильногидролизуются. Данное свойство применяют в процессе очистки воды. В очищаемую воду вводят сульфат алюминия и небольшое количество гашеной извести для нейтрализации образующейся кислоты. В результате выделяется объемный осадок гидроксида алюминия, который, оседая, уносит с собой взвешенные частицы мути и бактерии.

Таким образом, сульфат алюминия является коагулянтом.

6. Получение алюминия

1) Современный рентабельный способ получения алюминия был изобретен американцем Холлом и французом Эру в 1886 году. Он заключается в электролизе раствора оксида алюминия в расплавленном криолите. Расплавленный криолит Na 3 AlF 6 растворяет Al 2 O 3, как вода растворяет сахар. Электролиз “раствора” оксида алюминия в расплавленном криолите происходит так, как если бы криолит был только растворителем, а оксид алюминия — электролитом.

2Al 2 O 3 эл.ток →4Al + 3O 2

В английской “Энциклопедии для мальчиков и девочек” статья об алюминии начинается следующими словами: “23 февраля 1886 года в истории цивилизации начался новый металлический век — век алюминия. В этот день Чарльз Холл, 22-летний химик, явился в лабораторию своего первого учителя с дюжиной маленьких шариков серебристо-белого алюминия в руке и с новостью, что он нашел способ изготовлять этот металл дешево и в больших количествах”. Так Холл сделался основоположником американской алюминиевой промышленности и англосаксонским национальным героем, как человек, сделавшим из науки великолепный бизнес.

2) 2Al 2 O 3 +3 C=4 Al+3 CO 2

ЭТО ИНТЕРЕСНО:

• Металлический алюминий первым выделил в 1825 году датский физик Ханс Кристиан Эрстед. Пропустив газообразный хлор через слой раскаленного оксида алюминия, смешанного с углем, Эрстед выделил хлорид алюминия без малейших следов влаги. Чтобы восстановить металлический алюминий, Эрстеду понадобилось обработать хлорид алюминия амальгамой калия. Через 2 года немецкий химик Фридрих Вёллер. Усовершенствовал метод, заменив амальгаму калия чистым калием.
• В 18-19 веках алюминий был главным ювелирным металлом. В 1889 году Д.И.Менделеев в Лондоне за заслуги в развитии химии был награжден ценным подарком – весами, сделанными из золота и алюминия.
• К 1855 году французский ученыйСен- Клер Девиль разработал способ получения металлического алюминия в технических масштабах. Но способ был очень дорогостоящий. Девиль пользовался особым покровительством НаполеонаIII, императораФранции. В знаксвоей преданности и благодарности Девиль изготовил для сына Наполеона, новорожденного принца, изящно гравированную погремушку – первое «изделие ширпотреба» из алюминия. Наполеон намеревался даже снарядить своих гвардейцев алюминиевыми кирасами, но цена оказалась непомерно высокой. В то время 1 кг алюминия стоил 1000 марок, т.е. в 5 раз дороже серебра. Только после изобретения электролитического процесса алюминий по своей стоимости сравнялся с обычными металлами.
• А знаете ли вы, что алюминий, поступая в организм человека, вызывает расстройство нервной системы.При его избытке нарушается обмен веществ. А защитными средствами является витамин С, соединения кальция, цинка.
• При сгорании алюминия в кислороде и фторе выделяется много тепла. Поэтому его используют как присадку к ракетному топливу. Ракета «Сатурн» сжигает за время полёта 36 тонн алюминиевого порошка. Идея использования металлов в качестве компонента ракетного топлива впервые высказал Ф. А. Цандер.

ТРЕНАЖЁРЫ

Тренажёр №1 — Характеристика алюминия по положению в Периодической системе элементов Д. И. Менделеева

Тренажёр №2 — Уравнения реакций алюминия с простыми и сложными веществами

Тренажёр №3 — Химические свойства алюминия

ЗАДАНИЯ ДЛЯ ЗАКРЕПЛЕНИЯ

№1. Для получения алюминия из хлорида алюминия в качестве восстановителя можно использовать металлический кальций. Составьте уравнение данной химической реакции, охарактеризуйте этот процесс при помощи электронного баланса.
Подумайте! Почему эту реакцию нельзя проводить в водном растворе?

№2. Закончите уравнения химических реакций :
Al + H 2 SO 4 (раствор ) ->
Al + CuCl 2 ->
Al + HNO 3 (конц ) — t ->
Al + NaOH + H 2 O ->

№3. Осуществите превращения:
Al -> AlCl 3 -> Al -> Al 2 S 3 -> Al(OH) 3 — t ->Al 2 O 3 -> Al

№4. Решите задачу:
На сплав алюминия и меди подействовали избытком концентрированного раствора гидроксида натрия при нагревании. Выделилось 2,24 л газа (н.у.). Вычислите процентный состав сплава, если его общая масса была 10 г?

Химические и физические свойства алюминия. Физические свойства гидроксида алюминия :: SYL.ru

Этот легкий металл с серебристо-белым оттенком в современной жизни встречается почти повсеместно. Физические и химические свойства алюминия позволяют широко использовать его в промышленности. Самые известные месторождения – в Африке, Южной Америке, в Карибском регионе. В России места добычи бокситов имеются на Урале. Мировыми лидерами по производству алюминия являются Китай, РФ, Канада, США.

Добыча Al

В природе этот серебристый металл в силу своей высокой химической активности встречается лишь в виде соединений. Наиболее известные геологические породы, содержащие алюминий, – это бокситы, глиноземы, корунды, полевые шпаты. Промышленное значение имеют бокситы и глиноземы, именно месторождения этих руд позволяют добывать алюминий в чистом виде.

Свойства

Физические свойства алюминия позволяют легко вытягивать заготовки этого металла в проволоку и прокатывать в тонкие листы. Этот металл не является прочным, для повышения данного показателя при выплавке его легируют различными добавками: медью, кремнием, магнием, марганцем, цинком. Для промышленного назначения важно еще одно физическое свойство вещества алюминия – это его способность быстро окисляться на воздухе. Поверхность изделия из алюминия в естественных условиях обычно покрыта тонкой оксидной пленкой, которая эффективно защищает металл и препятствует его коррозии. При уничтожении этой пленки серебристый металл быстро окисляется, при этом его температура заметно повышается.

Внутреннее строение алюминия

Физические и химические свойства алюминия во многом зависят от его внутреннего строения. Кристаллическая решетка этого элемента является разновидностью гранецентрированного куба.

Данный тип решетки присущ многим металлам, таким, как медь, бром, серебро, золото, кобальт и другие. Высокая теплопроводность и способность проводить электричество сделали этот металл одним из самых востребованных в мире. Остальные физические свойства алюминия, таблица которых представлена ниже, раскрывают полностью его свойства и показывают сферы их применения.

Легирование алюминия

Физические свойства меди и алюминия таковы, что при добавлении к алюминиевому сплаву некоторого количества меди его кристаллическая решетка искривляется, и прочность самого сплава повышается. На этом свойстве Al основано легирование легких сплавов для повышения их прочности и стойкости к воздействию агрессивной среды.

Объяснение процесса упрочнения лежит в поведении атомов меди в кристаллической решетке алюминия. Частицы Cu стремятся выпасть из кристаллической решетки Al, группируются на ее особых участках.

Там, где атомы меди образуют скопления, образуется кристаллическая решетка смешанного типа CuAl₂ , в которой частицы серебристого металла одновременно входят в состав и общей кристаллической решетки алюминия, и в состав решетки смешанного типа CuAl_2. Силы внутренних связей в искаженной решетке гораздо больше, чем в обычной. А значит, и прочность новообразованного вещества гораздо выше.

Химические свойства

Известно взаимодействие алюминия с разбавленными серной и соляной кислотой. При нагревании этот металл в них легко растворяется. Холодная концентрированная или сильно разбавленная азотная кислота не растворяет этот элемент. Водные растворы щелочей активно воздействуют на вещество, в процессе реакции образуя алюминаты – соли, в составе которых имеются ионы алюминия. Например:

Al₂O₃ +3h3O+2NaOH=2Na[Al(OH)₄]

Получившееся в результате реакции соединение носит название тетрагидроксоалюминат натрия.

Тонкая пленка на поверхности алюминиевых изделий защищает этот металл не только от воздуха, но и от воды. Если эту тонкую преграду убрать, элемент станет бурно взаимодействовать с водой, выделяя из нее водород.

2AL+6H₂O= 2 AL (OH)₃+3Н₂↑

Образовавшееся вещество называется гидроксидом алюминия.

AL (OH)₃ реагирует с щелочью, образуя кристаллы гидроксоалюмината:

Al(OH)₂+NaOH=2Na[Al(OH)₄]

Если это химическое уравнение сложить с предыдущим, получим формулу растворения элемента в щелочном растворе.

Al(OH)₃+2NaOH+6H₂O=2Na [Al(OH)₄]+3H₂↑

Горение алюминия

Физические свойства алюминия позволяют ему вступать в реакцию с кислородом. Если порошок этого металла или алюминиевую фольгу нагреть, то она вспыхивает и горит белым ослепительным пламенем. В конце реакции образуется оксид алюминия Al₂O_3.

Глинозем

Полученный оксид алюминия имеет геологическое название глинозем. В естественных условиях он встречается в виде корунда – твердых прозрачных кристаллов. Корунд отличается высокой твердостью, в шкале твердых веществ его показатель составляет 9. Сам корунд бесцветен, но различные примеси могут окрасить его в красный и синий цвет, так получаются драгоценные камни, которые в ювелирном деле называются рубинами и сапфирами.

Физические свойства оксида алюминия позволяют выращивать эти драгоценные камни в искусственных условиях. Технические драгоценные камни используются не только для ювелирных украшений, они применяются в точном приборостроении, для изготовления часов и прочего. Широко используются искусственные кристаллы рубина и в лазерных устройствах.

Мелкозернистая разновидность корунда с большим количеством примесей, нанесенная на специальную поверхность, известна всем как наждак. Физические свойства оксида алюминия объясняют высокие абразивные свойства корунда, а также его твердость и устойчивость к трению.

Гидроксид алюминия

Al₂ (OH)₃ является типичным амфотерным гидроксидом. В соединении с кислотой это вещество образует соль, содержащую положительно заряженные ионы алюминия, в щелочах образует алюминаты. Амфотерность вещества проявляется в том, что он может вести себя и как кислота, и как щелочь. Это соединение может существовать и в желеобразном, и в твердом виде.

В воде практически не растворяется, но вступает в реакцию с большинством активных кислот и щелочей. Физические свойства гидроксида алюминия используются в медицине, это популярное и безопасное средство снижения кислотности в организме, его применяют при гастритах, дуоденитах, язвах. В промышленности Al₂ (OH)₃ используется в качестве адсорбента, он прекрасно очищает воду и осаждает растворенные в ней вредные элементы.

Промышленное использование

Алюминий был открыт в 1825 году. Поначалу данный металл ценился выше золота и серебра. Это объяснялось сложностью его извлечения из руды. Физические свойства алюминия и его способность быстро образовывать защитную пленку на своей поверхности затрудняли исследование этого элемента. Лишь в конце 19 века был открыт удобный способ плавки чистого элемента, пригодный для использования в промышленных масштабах.

Легкость и способность сопротивляться коррозии – уникальные физические свойства алюминия. Сплавы этого серебристого металла применяются в ракетной технике, в авто-, судо-, авиа- и приборостроении, в производстве столовых приборов и посуды.

Как чистый металл Al используется при изготовлении деталей для химической аппаратуры, электропроводов и конденсаторов. Физические свойства алюминия таковы, что его электропроводность не так высока, как у меди, но этот недостаток компенсируется легкостью рассматриваемого металла, что позволяет делать провода из алюминия более толстыми. Так, при одинаковой электропроводности алюминиевый провод весит в два раза меньше медного.

Не менее важным является применение Al в процессе алитирования. Так называется реакция насыщения поверхности чугунного или стального изделия алюминием с целью защиты основного металла от коррозии при нагревании.

В настоящее время изведанные запасы алюминиевых руд вполне сопоставимы с потребностями людей в этом серебристом металле. Физические свойства алюминия могут преподнести еще немало сюрпризов его исследователям, а сферы применения этого металла гораздо шире, чем можно представить.

Химические свойства алюминия — Студопедия

1. Алюминий легко соединяется с кислородом при комнатной температуре, при этом на поверхности алюминия образуется оксидная пленка (А1₂O₃). Эта пленка очень тонкая, но прочная. Она защищает алюминий от дальнейшего окисления.

2. При взаимодействии с галогенами образует галогениды — А1С1₃, А1Вr₃.

3. При взаимодействии с серой образует сульфид алюминия — A1₂S₃.

4. С азотом реагирует при высокой температуре с образованием нитрида — A1N.

5. При очень высокой температуре алюминий взаимодействует с углеродом и образует карбид алюминия — А1₄С₃.

6. Если с поверхности алюминия удалить оксидную пленку, то он активно взаимодействует с водой. При этом образуется гидроксид алюминия и выделяется газ — водород.

7. С разбавленными серной и соляной кислотами реагирует с образованием соли и выделением газа — водорода.

2Al+6HCl=2AlCl₃+3H₂­

2Al+3H₂SO₄=Al₂(SO₄)₃+3H₂­

8. С концентрированной серной кислотой при нагревании образует соль, сероводород и воду. На холоде алюминий не взаимодействует с концентрированной серной кислотой, так как пассивируется ею.

С концентрированной азотной кислотой алюминий не реагирует. Она пассивирует алюминий. Поэтому концентрированную азотную кислоту хранят в алюминиевых емкостях.

10. С разбавленной азотной кислотой алюминий реагирует с образованием
соли, воды и оксида азота (II).

Al+4HNO₃=Al(NO₃)₃+ NO­+2H₂O

11. Алюминий, как и другие металлы, образующие амфотерные оксиды и
гидроксиды, взаимодействует с растворами щелочей. Как уже было отмечено,

алюминий покрыт защитной пленкой оксида А1₂Оз. При погружении алюминия в раствор щелочи эта пленка растворяется. Освобожденный от защитной пленки алюминий, будучи активным металлом, взаимодействует с водой подобно щелочным и щелочно-земельным металлам с выделением водорода.

Химические свойства гидроксида алюминия

Так как гидроксид алюминия – нерастворимое основание, то его получают косвенным путем: AlCl₃ +3NaOH = Al(OH)₃¯ +3NaCl. Гидроксид алюминия – амфотерное основание, поэтому

1. Взаимодействует с кислотами, проявляя слабые свойства оснований. При этом образуется соль и вода.                                                            

Al(OH)₃ ¯+3HNO₃=Al(NO₃)₃+3H₂O

2. Реагирует со щелочами, проявляя слабые свойства кислоты.                              

Al(OH)₃ ¯+NaOH= Na[Al(OH)₄]

 

Физические свойства и применение алюминия.

Мировое производство алюминия постоянно увеличивается. Алюминий почти втрое легче стали и устойчив к коррозии, поэтому выгоднее стали в тех областях применения, где требуются эти свойства, напимер в самолето- и кораблестроении. Плюс высочайшая пластичность – машиностроение, фольга в различных отраслях. Фольга и посуда изготовленная из алюминия также до сиг пор незаменимы в пищевой промышленности, т.к. поверхность алюмия покрыта прочной оксидной пленкой – нетоксичен, а еще и телопроводен. Высокая электропроводность дала еще возможность использовать алюминий в проводах элетролиний. А как красив фейерверк, полученны на основе гоения алюминия ослепительным пламенем!

Порядок выполнения работы

Оборудование и реактивы:штатив с пробирками, спиртовка, алюминиевые стружки, лучинка; растворы серной, соляной и азотной кислоту, растворы сульфата или хлорида алюминия, азотная кислота (плотность 1,4 г/см³), 30 %-ный раствор гидроксида натрия.

Опыт №1. Отношение алюминия к действию разбавленных кислот и концентрированной азотной.

В три пробирки поместите по 5-6 капель растворов кислот: соляной, серной, азотной. В четвертую пробирку поместите 5-6 капель азотной кислоты (плотностью 1,4 г/см³). Опустите в каждую пробирку по 1-2 стружки алюминия. В пробирках, где наблюдается энергичное выделение газа, попробуйте поджечь его горящей лучинкой.

Запишите наблюдения:_______________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Напишите уравнения реакций происходящих между алюминием, соляной, серной и азотной кислотами. Расставьте коэффициенты методом электронного баланса:

1)______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2)__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3)__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Вывод (для формулирования вывода ответь на вопрос: «Как ведет себя алюминий по отношению к разбавленным серной, соляной, азотной и концентрированной азотной кислотам?») : ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Опыт №2 Получение гидроксида алюминия.

Поместите в пробирку 1мл сульфата алюминия и прибавьте несколько капель щёлочи — гидроксида натрия или гидроксида калия.

Запишите наблюдения:_____________________________________________

Напишите в молекулярной ионной и сокращенной ионной формах уравнения реакции:

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Вывод:__________________________________________________________________________________________________________________________________________

Опыт №3. Испытание амфотерных свойств гидроксида алюминия.

Полученный в опыте №2 раствор вместе с осадком разделите по двум пробиркам. В одну пробирку прилейте несколько капель щелочи до растворения осадка. А в другую прилейте несколько капель соляной кислоты до растворения осадка.

Запишите наблюдения:_______________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________________________________________________

Напишите в молекулярной ионной и сокращенной ионной формах уравнения реакций:                                    

 1) взаимодействие гидроксида натрия с гидроксидом алюминия с образованием соли состава Na[Al(OH)₄]: _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3)взаимодействия соляной кислоты с гидроксидом алюминия: ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Вывод:_______________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Контрольные вопросы

1. Почему металлические свойства элементов главной подгруппы III группы выражены слабее, чем у элементов главных подгрупп I и II групп?

2. Почему алюминий не подвергается коррозии?

3. Охарактеризуйте физические свойства алюминия.

4. Где применяется алюминий?

5. Как алюминий относится к воде?

6. Каков характер соединений алюминия?

Литература Ю.М. Ерохин «Химия» М. 2003 Глава 16 стр. 214 — 223.

Лабораторное занятие №4

«Свойства соединений железа»

Цель:закрепление знаний о свойствах железа и его соединений; получение    гидроксида железа (II) и (III) косвенным способом, проведение опытов, подтверждающих химические свойства гидроксида железа (II) – свойства оснований и восстановительные свойства соединений железа (II), экспериментальное подтверждение амфотерных (основных) свойств гидроксида железа(III). 

Теория.

Впериодической системе железо находится в четвертом периоде, в побочной подгруппе VIIIгруппы. Порядковый номер — 26, электронная формула ls²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s².

Валентные электроны у атома железа находятся на последнем электронном слое (4s²) и предпоследнем (3d⁶). В химических реакциях железо может отдавать эти электроны и проявлять степени окисления +2, +3 . С этими степенями окисления железо образует оксиды: FeO и Fe₂Оз, которым соответствуют гидроксиды: Fe(OH)₂ и Fe(OH)₃.

Химические свойства железа.                                                                    В реакциях железо является восстановителем. Однако при обычной температуре оно не взаимодействует даже с самыми активными окислителями (галогенами, кислородом, серой), но при нагревании становится активным и реагирует с ними.

1. При нагревании с хлором образует хлорид железа (III)

2. При нагревании с кислородом образует Fe₃0₄

3. С серой — сульфид железа (II). Природное соединение – FeS₂ –пирит, железный, или серный, колчедан.

4. С углеродом — цементит (Fe₃C)

5. С фосфором — фосфид железа (II)

6. Во влажном воздухе (Н₂О и О₂ быстро окисляется — корродирует, с образованием гидроксида железа (III)

7. Восстановительная способность у железа меньше, чем у щелочных,

щелочноземельных металлов и алюминия. Поэтому с водой реагирует при высокой температуре раскаленное железо с образованием Fe₃0₄ и выделением газообразного водорода.

8. Реагирует с разбавленными серной и соляной кислотами, вытесняя из них

водород и образуя двухвалентные соли. При обычной температуре железо не реагирует с концентрированной серной кислотой, т.к. пассивируется ею. Но при нагревании концентрированная серная кислота реагирует с железом с образованием сульфата железа (III), оксида серы (IV) и воды.

9. Концентрированная азотная кислота пассивирует железо, а разбавленная окисляет его до нитрата железа (III), оксида азота (II) и воды.

10. Из растворов солей железо вытесняет металлы, которые расположены правее его в электрохимическом ряду напряжений.

Гидроксид алюминия — Вики

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

(перенаправлено с «Алюминия гидроксид»)
Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 6 июля 2018; проверки требует 31 правка. Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 6 июля 2018; проверки требует 31 правка. Гидроксид алюминия

Гидрокси́д алюми́ния — неорганическое соединение с химической формулой Al(OH)₃. Белое студенистое вещество, плохо растворимое в воде, обладает амфотерными свойствами, слабый электролит.

Получение

Гидроксид алюминия получают при взаимодействии солей алюминия с аммиаком:

Al2(SO4)3+6Nh4+6h3O⟶2Al(OH)3↓+ 3(Nh5)2SO4{\displaystyle {\mathsf {Al_{2}(SO_{4})_{3}+6NH_{3}+6H_{2}O\longrightarrow 2Al(OH)_{3}\downarrow +~3(NH_{4})_{2}SO_{4}}}}

Гидроксид алюминия выпадает в виде белого студенистого осадка.

Второй способ получения гидроксида алюминия — взаимодействие водорастворимых солей алюминия с растворами карбонатов щелочных металлов:

2AlCl3+3Na2CO3+3h3O→2Al(OH)3↓+ 3CO2↑+ 6NaCl{\displaystyle {\mathsf {2AlCl_{3}+3Na_{2}CO_{3}+3H_{2}O\rightarrow 2Al(OH)_{3}\downarrow +~3CO_{2}\uparrow +~6NaCl}}}

2AlCl3+3Na2S+3h3O→2Al(OH)3↓+ 3h3S↑+ 6NaCl{\displaystyle {\mathsf {2AlCl_{3}+3Na_{2}S+3H_{2}O\rightarrow 2Al(OH)_{3}\downarrow +~3H_{2}S\uparrow +~6NaCl}}}

Физические свойства

Гидроксид алюминия представляет собой белое кристаллическое вещество, для которого известны 4 кристаллические модификации:

• моноклинный (γ) гиббсит
• триклинный (γ’) гиббсит (гидраргиллит)
• байерит (γ)
• нордстрандит (β)

Существует также аморфный гидроксид алюминия переменного состава Al₂O₃•nH₂O

Химические свойства

Свежеосаждённый гидроксид алюминия может взаимодействовать с:

Al(OH)3+3HCl⟶AlCl3+3h3O{\displaystyle {\mathsf {Al(OH)_{3}+3HCl\longrightarrow AlCl_{3}+3H_{2}O}}}

В растворе гидроксида натрия:

Al(OH)3+NaOH+2h3O⟶Na[Al(OH)4(h3O)2]{\displaystyle {\mathsf {Al(OH)_{3}+NaOH+2H_{2}O\longrightarrow Na[Al(OH)_{4}(H_{2}O)_{2}]}}}

При сплавлении твёрдых реагентов:

Al(OH)3+NaOH →1000oC NaAlO2+2h3O{\displaystyle {\mathsf {Al(OH)_{3}+NaOH\ {\xrightarrow {1000^{o}C}}\ NaAlO_{2}+2H_{2}O}}}

При нагревании разлагается:

2Al(OH)3 →t>575oC Al2O3+3h3O{\displaystyle {\mathsf {2Al(OH)_{3}\ {\xrightarrow {t>575^{o}C}}\ Al_{2}O_{3}+3H_{2}O}}}

С растворами аммиака не реагирует. [источник?]

Применение

Гидроксид алюминия используется при очистке воды, так как обладает способностью абсорбировать различные вещества.

В медицине, в качестве антацидного средства^[1], в качестве адъюванта при изготовлении вакцин^[2].

В качестве абразивного компонента зубной пасты^[3].

В качестве антипирена (подавителя горения) в пластиках и других материалах.

После обработки до окислов применяется в качестве носителя для катализаторов^[4].

Примечания

Литература

• Химическая энциклопедия / Редкол.: Кнунянц И.Л. и др.. — М.: Советская энциклопедия, 1988. — Т. 1 (Абл-Дар). — 623 с.

Характерные химические свойства алюминия. Характеристика алюминия

Природный алюминий состоит из одного нуклида 27Al. Конфигурация внешнего электронного слоя 3s2p1. Практически во всех соединениях степень окисления алюминия +3 (валентность III).

Радиус нейтрального атома алюминия 0,143 нм, радиус иона Al3+ 0,057 нм. Энергии последовательной ионизации нейтрального атома алюминия равны, соответственно, 5,984, 18,828, 28,44 и 120 эВ. По шкале Полинга электроотрицательность алюминия 1,5.

Простое вещество алюминий — мягкий легкий серебристо-белый металл.

Алюминий — типичный металл, кристаллическая решетка кубическая гранецентрированная, параметр а = 0,40403 нм. Температура плавления чистого металла 660°C, температура кипения около 2450°C, плотность 2,6989 г/см3. Температурный коэффициент линейного расширения алюминия около 2,5·10-5 К-1 Стандартный электродный потенциал Al 3+/ Al — 1,663В.

Химически алюминий — довольно активный металл. На воздухе его поверхность мгновенно покрывается плотной пленкой оксида Al 2 О 3 , которая препятствует дальнейшему доступу кислорода (O) к металлу и приводит к прекращению реакции, что обусловливает высокие антикоррозионные свойства алюминия. Защитная поверхностная пленка на алюминии образуется также, если его поместить в концентрированную азотную кислоту.

С остальными кислотами алюминий активно реагирует:

6НСl + 2Al = 2AlCl 3 + 3H 2 ,

3Н 2 SO 4 + 2Al = Al 2 (SO 4) 3 + 3H 2 .

Алюминий реагирует с растворами щелочей. Сначала растворяется защитная оксидная пленка:

Al 2 О 3 + 2NaOH + 3H 2 O = 2Na.

Затем протекают реакции:

2Al + 6H 2 O = 2Al(OH) 3 + 3H 2 ,

NaOH + Al(OH) 3 = Na,

или суммарно:

2Al + 6H 2 O + 2NaOH = Na + 3Н 2 ,

и в результате образуются алюминаты: Na — алюминат натрия (Na) (тетрагидроксоалюминат натрия), К — алюминат калия (K) (терагидроксоалюминат калия) или др. Так как для атома алюминия в этих соединениях характерно координационное число 6, а не 4, то действительные формулы указанных тетрагидроксосоединений следующие:

Na и К.

При нагревании алюминий реагирует с галогенами:

2Al + 3Cl 2 = 2AlCl 3 ,

2Al + 3 Br 2 = 2AlBr 3 .

Интересно, что реакция между порошками алюминия и иода (I) начинается при комнатной температуре, если в исходную смесь добавить несколько капель воды, которая в данном случае играет роль катализатора:

2Al + 3I 2 = 2AlI 3 .

Взаимодействие алюминия с серой (S) при нагревании приводит к образованию сульфида алюминия:

2Al + 3S = Al 2 S 3 ,

который легко разлагается водой:

Al 2 S 3 + 6Н 2 О = 2Al(ОН) 3 + 3Н 2 S.

С водородом (H) алюминий непосредственно не взаимодействует, однако косвенными путями, например, с использованием алюминийорганических соединений, можно синтезировать твердый полимерный гидрид алюминия (AlН 3) х — сильнейший восстановитель.

В виде порошка алюминий можно сжечь на воздухе, причем образуется белый тугоплавкий порошок оксида алюминия Al 2 О 3 .

Высокая прочность связи в Al 2 О 3 обусловливает большую теплоту его образования из простых веществ и способность алюминия восстанавливать многие металлы из их оксидов, например:

3Fe 3 O 4 + 8Al = 4Al 2 O 3 + 9Fe и даже

3СаО + 2Al = Al 2 О 3 + 3Са.

Такой способ получения металлов называют алюминотермией.

Амфотерному оксиду Al 2 О 3 соответствует амфотерный гидроксид — аморфное полимерное соединение, не имеющее постоянного состава. Состав гидроксида алюминия может быть передан формулой xAl 2 O 3 ·yH 2 O, при изучении химии в школе формулу гидроксида алюминия чаще всего указывают как Аl(OH) 3 .

В лаборатории гидроксид алюминия можно получить в виде студенистого осадка обменными реакциями:

Al 2 (SO 4) 3 + 6NaOH = 2Al(OH) 3 + 3Na 2 SO 4 ,

или за счет добавления соды к раствору соли алюминия:

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

а также добавлением раствора аммиака к раствору соли алюминия:

AlCl 3 + 3NH 3 ·h3O = Al(OH) 3 + 3H 2 O + 3NH 4 Cl.

Название и история открытия: латинское aluminium происходит от латинского же alumen, означающего квасцы (сульфат алюминия и калия (K) KAl(SO 4) 2 ·12H 2 O), которые издавна использовались при выделке кож и как вяжущее средство. Из-за высокой химической активности открытие и выделение чистого алюминия растянулось почти на 100 лет. Вывод о том, что из квасцов может быть получена «земля» (тугоплавкое вещество, по-современному — оксид алюминия) сделал еще в 1754 немецкий химик А. Маргграф. Позднее оказалось, что такая же «земля» может быть выделена из глины, и ее стали называть глиноземом. Получить металлический алюминий смог только в 1825 датский физик Х. К. Эрстед. Он обработал амальгамой калия (сплавом калия (K) со ртутью (Hg)) хлорид алюминия AlCl 3 , который можно было получить из глинозема, и после отгонки ртути (Hg) выделил серый порошок алюминия.

Только через четверть века этот способ удалось немного модернизировать. Французский химик А. Э. Сент-Клер Девиль в 1854 году предложил использовать для получения алюминия металлический натрий (Na), и получил первые слитки нового металла. Стоимость алюминия была тогда очень высока, и из него изготовляли ювелирные украшения.

Промышленный способ производства алюминия путем электролиза расплава сложных смесей, включающих оксид, фторид алюминия и другие вещества, независимо друг от друга разработали в 1886 году П. Эру (Франция) и Ч. Холл (США). Производство алюминия связано с высоким расходом электроэнергии, поэтому в больших масштабах оно было реализовано только в 20-ом веке. В Советском Союзе первый промышленный алюминий был получен 14 мая 1932 года на Волховском алюминиевом комбинате, построенном рядом с Волховской гидроэлектростанцией.

Этот легкий металл с серебристо-белым оттенком в современной жизни встречается почти повсеместно. Физические и химические свойства алюминия позволяют широко использовать его в промышленности. Самые известные месторождения — в Африке, Южной Америке, в Карибском регионе. В России места добычи бокситов имеются на Урале. Мировыми лидерами по производству алюминия являются Китай, РФ, Канада, США.

Добыча Al

В природе этот серебристый металл в силу своей высокой химической активности встречается лишь в виде соединений. Наиболее известные геологические породы, содержащие алюминий, — это бокситы, глиноземы, корунды, полевые шпаты. Промышленное значение имеют бокситы и глиноземы, именно месторождения этих руд позволяют добывать алюминий в чистом виде.

Свойства

Физические свойства алюминия позволяют легко вытягивать заготовки этого металла в проволоку и прокатывать в тонкие листы. Этот металл не является прочным, для повышения данного показателя при выплавке его легируют различными добавками: медью, кремнием, магнием, марганцем, цинком. Для промышленного назначения важно еще одно физическое свойство вещества алюминия — это его способность быстро окисляться на воздухе. Поверхность изделия из алюминия в естественных условиях обычно покрыта тонкой оксидной пленкой, которая эффективно защищает металл и препятствует его коррозии. При уничтожении этой пленки серебристый металл быстро окисляется, при этом его температура заметно повышается.

Внутреннее строение алюминия

Физические и химические свойства алюминия во многом зависят от его внутреннего строения. Кристаллическая решетка этого элемента является разновидностью гранецентрированного куба.

Данный тип решетки присущ многим металлам, таким, как медь, бром, серебро, золото, кобальт и другие. Высокая теплопроводность и способность проводить электричество сделали этот металл одним из самых востребованных в мире. Остальные физические свойства алюминия, таблица которых представлена ниже, раскрывают полностью его свойства и показывают сферы их применения.

Легирование алюминия

Физические свойства меди и алюминия таковы, что при добавлении к алюминиевому сплаву некоторого количества меди его кристаллическая решетка искривляется, и прочность самого сплава повышается. На этом свойстве Al основано легирование легких сплавов для повышения их прочности и стойкости к воздействию агрессивной среды.

Объяснение процесса упрочнения лежит в поведении атомов меди в кристаллической решетке алюминия. Частицы Cu стремятся выпасть из кристаллической решетки Al, группируются на ее особых участках.

Там, где атомы меди образуют скопления, образуется кристаллическая решетка смешанного типа CuAl 2 , в которой частицы серебристого металла одновременно входят в состав и общей кристаллической решетки алюминия, и в состав решетки смешанного типа CuAl 2. Силы внутренних связей в искаженной решетке гораздо больше, чем в обычной. А значит, и прочность новообразованного вещества гораздо выше.

Химические свойства

Известно взаимодействие алюминия с разбавленными серной и соляной кислотой. При нагревании этот металл в них легко растворяется. Холодная концентрированная или сильно разбавленная азотная кислота не растворяет этот элемент. Водные растворы щелочей активно воздействуют на вещество, в процессе реакции образуя алюминаты — соли, в составе которых имеются ионы алюминия. Например:

Al 2 O 3 +3h3O+2NaOH=2Na

Получившееся в результате реакции соединение носит название тетрагидроксоалюминат натрия.

Тонкая пленка на поверхности алюминиевых изделий защищает этот металл не только от воздуха, но и от воды. Если эту тонкую преграду убрать, элемент станет бурно взаимодействовать с водой, выделяя из нее водород.

2AL+6H 2 O= 2 AL (OH) 3 +3Н 2

Образовавшееся вещество называется гидроксидом алюминия.

AL (OH) 3 реагирует с щелочью, образуя кристаллы гидроксоалюмината:

Al(OH) 2 +NaOH=2Na

Если это химическое уравнение сложить с предыдущим, получим формулу растворения элемента в щелочном растворе.

Al(OH) 3 +2NaOH+6H 2 O=2Na +3H 2

Горение алюминия

Физические свойства алюминия позволяют ему вступать в реакцию с кислородом. Если порошок этого металла или алюминиевую фольгу нагреть, то она вспыхивает и горит белым ослепительным пламенем. В конце реакции образуется оксид алюминия Al 2 O 3.

Глинозем

Полученный оксид алюминия имеет геологическое название глинозем. В естественных условиях он встречается в виде корунда — твердых прозрачных кристаллов. Корунд отличается высокой твердостью, в шкале твердых веществ его показатель составляет 9. Сам корунд бесцветен, но различные примеси могут окрасить его в красный и синий цвет, так получаются драгоценные камни, которые в ювелирном деле называются рубинами и сапфирами.

Физические свойства оксида алюминия позволяют выращивать эти драгоценные камни в искусственных условиях. Технические драгоценные камни используются не только для ювелирных украшений, они применяются в точном приборостроении, для изготовления часов и прочего. Широко используются искусственные кристаллы рубина и в лазерных устройствах.

Мелкозернистая разновидность корунда с большим количеством примесей, нанесенная на специальную поверхность, известна всем как наждак. Физические свойства оксида алюминия объясняют высокие абразивные свойства корунда, а также его твердость и устойчивость к трению.

Гидроксид алюминия

Al 2 (OH) 3 является типичным амфотерным гидроксидом. В соединении с кислотой это вещество образует соль, содержащую положительно заряженные ионы алюминия, в щелочах образует алюминаты. Амфотерность вещества проявляется в том, что он может вести себя и как кислота, и как щелочь. Это соединение может существовать и в желеобразном, и в твердом виде.

В воде практически не растворяется, но вступает в реакцию с большинством активных кислот и щелочей. Физические свойства гидроксида алюминия используются в медицине, это популярное и безопасное средство снижения кислотности в организме, его применяют при гастритах, дуоденитах, язвах. В промышленности Al 2 (OH) 3 используется в качестве адсорбента, он прекрасно очищает воду и осаждает растворенные в ней вредные элементы.

Промышленное использование

Алюминий был открыт в 1825 году. Поначалу данный металл ценился выше золота и серебра. Это объяснялось сложностью его извлечения из руды. Физические свойства алюминия и его способность быстро образовывать защитную пленку на своей поверхности затрудняли исследование этого элемента. Лишь в конце 19 века был открыт удобный способ плавки чистого элемента, пригодный для использования в промышленных масштабах.

Легкость и способность сопротивляться коррозии — уникальные физические свойства алюминия. Сплавы этого серебристого металла применяются в ракетной технике, в авто-, судо-, авиа- и приборостроении, в производстве столовых приборов и посуды.

Как чистый металл Al используется при изготовлении деталей для химической аппаратуры, электропроводов и конденсаторов. Физические свойства алюминия таковы, что его электропроводность не так высока, как у меди, но этот недостаток компенсируется легкостью рассматриваемого металла, что позволяет делать провода из алюминия более толстыми. Так, при одинаковой электропроводности алюминиевый провод весит в два раза меньше медного.

Не менее важным является применение Al в процессе алитирования. Так называется реакция насыщения поверхности чугунного или стального изделия алюминием с целью защиты основного металла от коррозии при нагревании.

В настоящее время изведанные запасы алюминиевых руд вполне сопоставимы с потребностями людей в этом серебристом металле. Физические свойства алюминия могут преподнести еще немало сюрпризов его исследователям, а сферы применения этого металла гораздо шире, чем можно представить.

Тип урока . Комбинированный.

Задачи:

Образовательные:

1. Актуализировать знания учащихся о строении атома, физических смыслах порядкового номера, номера группы, номера периода на примере алюминия.

2. Сформировать у учащихся знания о том, что алюминию в свободном состоянии присущи особые, характерные физические и химические свойства.

Развивающие:

1. Возбудить интерес к изучению науки путем предоставления кратких исторических и научных сообщений о прошлом, настоящем и будущем алюминия.

2. Продолжить формирование исследовательских навыков учащихся при работе с литературой, выполнением лабораторной работы.

3. Расширить понятие амфотерности раскрытием электронного строения алюминия, химических свойств его соединений.

Воспитательные:

1. Воспитывать бережное отношение к окружающей среде, предоставляя сведения о возможном использовании алюминия вчера, сегодня, завтра.

2. Формировать умения работать коллективом у каждого учащегося, считаться с мнением всей группы и отстаивать свое корректно, выполняя лабораторную работу.

3. Знакомить учащихся с научной этикой, честностью и порядочностью естествоиспытателей прошлого, предоставляя сведения о борьбе за право быть первооткрывателем алюминия.

ПОВТОРЕНИЕ ПРОЙДЕННОГО МАТЕРИАЛЛА по темам щелочные и щелочноземельные М (ПОВТОРЕНИЕ):

Какое количество электронов на внешнем энергетическом уровне щелочных и щелочноземельных М?

Какие продукты образуются при взаимодействии с кислородом натрия или калия? (пероксид), способен ли литий в реакции с кислородом давать пероксид? (нет, в результате реакции образуется оксид лития.)

Как получают оксиды натрия и калия? (прокаливанием пероксидов с соответствующими Ме, Пр: 2Na+Na 2 O 2 =2Na 2 O).

Проявляют ли щелочные и щелочноземельные металлы отрицательные степени окисления? (нет, не имеют, так как являются сильными восстановителями.).

Как изменяется радиус атома в главных подгруппах (сверху вниз) Переодической системы? (увеличивается), с чем это связано? (с увеличением числа энергетических уровней).

Какие из изученных нами групп металлов легче воды? (у щелочных).

При каких условиях идет образование гидридов у щелочноземельных металлов? (при высоких температурах).

Какое вещество кальций или магний активнее реагирует с водой? (более активно реагирует кальций. Магний активно реагирует с водой только при нагревании ее до 100 0 С).

Как изменяется растворимость гидроксидов щелочноземельных металлов в воде, в ряду от кальция до бария? (растворимость в воде увеличивается).

Расскажите про особенности хранения щелочных и щелочноземельных металлов, почему их хранят именно так? (т.к. данные металлы очень реакциоспособны, то их хранят в таре под слоем керосина).

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА по темам щелочные и щелочноземельные М:

КОНСПЕКТ УРОКА (ИЗУЧЕНЕ НОВОГО МАТЕРИАЛА):

Учитель: Здравствуйте ребята, сегодня мы с вами переходим к изучению IIIА подгруппы. Перечислите элементы расположенные в IIIА подгруппе?

Обучаемые: Она включает в себя такие элементы как бор, алюминий, галлий, индий и таллий.

Учитель: Какое число электронов они содержат на внешнем энергетическом уровне, степени окисления?

Обучаемые: Три электрона, степень окисления +3, хотя для таллия более устойчивой является степень окисления +1.

Учитель: Металлические свойства элементов подгруппы бора выражены значительно слабее, чем у элементов подгруппы бериллия. Бор является неМ. В дальнейшем внутри подгруппы с возрастанием заряда ядра М свойства усиливаются. А l – уже М, но не типичный. Его гидроксид обладает амфотерными свойствами.

Из М главной подгруппы III группы наибольшее значение имеет алюминий, свойства которого мы изучим подробно. Он интересен нам потому, что является переходным элементом.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Алюминий расположен в третьем периоде, III группе главной (A) подгруппе Периодической таблицы. Это первый p-элемент 3-го периода.

Металл. Обозначение — Al. Порядковый номер — 13. Относительная атомная масса — 26,981 а.е.м.

Электронное строение атома алюминия

Атом алюминия состоит из положительно заряженного ядра (+13), внутри которого находится 13 протонов и 14 нейтронов. Ядро окружено тремя оболочками, по которым движутся 13 электронов.

Рис. 1. Схематическое изображение строения атома алюминия.

Распределение электронов по орбиталям выглядит следующим образом:

13Al) 2) 8) 3 ;

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1 .

На внешнем энергетическом уровне алюминия находится три электрона, все электроны 3-го подуровня. Энергетическая диаграмма принимает следующий вид:

Теоретически возможно возбужденное состояние для атома алюминия за счет наличия вакантной 3d -орбитали. Однако распаривания электронов 3s -подуровня на деле не происходит.

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

>> Химия: Алюминий

Строение и свойства атомов. Алюминий Аl — элемент главной подгруппы III группы Периодической системы Д. И. Менделеева. Атом алюминия содержит на внешнем энергетическом уровне три электрона, которые он легко отдает при химических взаимодействиях. У родоначальника подгруппы и верхнего соседа алюминия — бора радиус атома меньше (у бора он равен 0,080 нм, у алюминия — 0,143 нм). Кроме того, у атома алюминия появляется один промежуточный восьмиэлектрон-ный слой (2е-; 8е-; Зе-), который препятствует притяжению внешних электронов к ядру. Поэтому у атомов алюминия восстановительные свойства выражены гораздо сильнее, чем у атомов бора, который проявляет неметаллические свойства.

Почти во всех своих соединениях алюминий имеет степень окисления +3.

Алюминий — простое вещество. Серебристо-белый легкий металл. Плавится при 660 °С. Очень пластичен, легко вытягивается в проволоку и прокатывается в фольгу толщиной 0,01 мм. Обладает очень большой электрической проводимостью и теплопроводностью. Образует с другими металлами легкие и прочные сплавы.

Какую химическую реакцию положил в основу рассказа «Бенгальские огни» его автор Н. Носов?

На каких физических и химических свойствах основано применение в технике алюминия и его сплавов?

Напишите в ионном виде уравнения реакций между растворами сульфата алюминия и гидроксида калия при недостатке и избытке последнего.

Напишите уравнения реакций следующих превращений: Аl -> АlСl3 -> Аl(0Н)3 -> Аl2O3 -> NаАl02 -> Аl2(SO4)3 -> Аl(ОН)3 ->АlСl3 ->NаАlO2

Реакции, идущие с участием электролитов, запишите в ионной форме. Первую реакцию рассмотрите как окислительно-восстановительный процесс.

Содержание урока конспект урока опорный каркас презентация урока акселеративные методы интерактивные технологии Практика задачи и упражнения самопроверка практикумы, тренинги, кейсы, квесты домашние задания дискуссионные вопросы риторические вопросы от учеников Иллюстрации аудио-, видеоклипы и мультимедиа фотографии, картинки графики, таблицы, схемы юмор, анекдоты, приколы, комиксы притчи, поговорки, кроссворды, цитаты Дополнения рефераты статьи фишки для любознательных шпаргалки учебники основные и дополнительные словарь терминов прочие Совершенствование учебников и уроков исправление ошибок в учебнике обновление фрагмента в учебнике элементы новаторства на уроке замена устаревших знаний новыми Только для учителей идеальные уроки календарный план на год методические рекомендации программы обсуждения Интегрированные уроки

Гидроксид алюминия, характеристика, свойства и получение, химические реакции

Гидроксид алюминия, характеристики, свойства и получение, химические реакции.

 

 

Гидроксид алюминия является неорганическим веществом и имеет химическую формулу Al(OH)3.

 

Краткое описание гидроксида алюминия

Модификация гидроксида алюминия

Физические свойства гидроксида алюминия

Получение гидроксида алюминия

Химические свойства гидроксида алюминия

Химическая реакция гидроксида алюминия

Применение и использование гидроксида алюминия

 

Краткое описание гидроксида алюминия:

Гидроксид алюминия — неорганическое вещество белого цвета.

Химическая формула гидроксида алюминия Al(OH)3.

Плохо растворим в воде.

Обладает способностью адсорбировать различные вещества.

 

Модификация гидроксида алюминия:

Известны 4 кристаллические модификации гидроксида алюминия: гиббсит, байерит, дойлеит и нордстрандит.

Гиббсит обозначается γ-формой гидроксида алюминия, а байерит – α-формой гидроксида алюминия.

Гиббсит — наиболее химически стабильная форма гидроксида алюминия.

 

Физические свойства гидроксида алюминия:

Имя параметра:	Значение:
Химическая формула	Ал(ОН)3
Синонимы и названия на иностранных языках для α-формы гидроксида алюминия	гидроксид калия (англ.) гидроксид алюминия α-форма (англ.). байерит (рус.)
Синонимы и названия на иностранных языках для гидроксида алюминия в γ-форме	гидроксид калия (англ.) гидроксид алюминия (англ.) гидроксид алюминия (англ.). гидраргиллит (англ.). гиббсит (рус.) гидраргиллит (рус.)
Тип вещества.	неорганический
Внешний вид гидроксида алюминия α-форма	бесцветные моноклинные кристаллы
Внешний вид гидроксида алюминия и γ-форм	белые моноклинные кристаллы
Цвет	белый, бесцветный
Вкус	—*
Запах	—
Агрегатное состояние (при 20 °С и атмосферном давлении 1 атм.)	твердый
Плотность гидроксида алюминия в γ-форме (состояние – твердое, при 20 °С), кг/м3	2420
Плотность гидроксида алюминия в γ-форме (состояние – твердое, при 20 °С) г/см3	2,42
Температура разложения гидроксида алюминия α-форма, °С	150
Температура разложения гидроксида алюминия и γ-форм, °С	180
Молярная масса, г/моль	78 004

* Примечание:

— нет данных.

 

Получение гидроксида алюминия:

Гидроксид алюминия получают в результате следующих химических реакций:

1. взаимодействие хлорида алюминия и гидроксида натрия :

AlCl3 + 3NaOH → Al(OH)3 + 3NaCl.

Гидроксид алюминия осаждается в виде белого желеобразного осадка.

Гидроксид алюминия получают также при взаимодействии солей алюминия с водным раствором щелочи, не допуская избытка.

2. взаимодействие хлорида алюминия, карбоната натрия и воды :

2AlCl3 + 3Na2CO3 + 3h3O → 2Al(OH)3 + 3CO2 + 6NaCl.

Гидроксид алюминия осаждается в виде белого желеобразного осадка.

Гидроксид алюминия

получают также при взаимодействии водорастворимых солей алюминия с карбонатами щелочных металлов.

 

Химические свойства гидроксида алюминия. Химическая реакция гидроксида алюминия:

Гидроксид алюминия обладает амфотерными свойствами, т.е.е. обладает как основными, так и кислотными свойствами.

Химические свойства гидроксида алюминия аналогичны свойствам амфотерных гидроксидов других металлов. Так для него характерны следующие химические реакции:

1. реакция гидроксида алюминия с гидроксидом натрия:

Al(OH)3 + NaOH → NaAlO2 + 2h3O (t = 1000 °C),

Al(OH)3 + 3NaOH → Na3[Al(OH)6],

Al(OH)3 + NaOH → Na[Al(OH)4].

В результате реакции образуется в первом случае – алюминат натрия и вода, во втором – гексагидроксоантимонат натрия, в третьем – тетрагидроалюминат натрия.В третьем случае в качестве гидроксида натрия используется концентрированный раствор.

2. реакция гидроксида алюминия с гидроксидом калия:

Al(OH)3 + KOH → KAlO2 + 2h3O (t = 1000 °C),

Al(OH)3 + KOH → K[Al(OH)4].

В результате реакции образуется в первом случае алюминат калия и вода, во втором тетрагидроалюминат калия. Во втором случае в качестве гидроксида калия используется концентрированный раствор.

3. реакция гидроксида алюминия с азотной кислотой:

Al(OH)3 + 3HNO3 → Al(NO3)3 + 3h3O.

В результате реакции образуется нитрат алюминия и вода .

Аналогично идут реакции гидроксида алюминия и других кислот.

4. реакция гидроксида алюминия с фтористым водородом:

Al(OH)3 + 3HF → AlF3 + 3h3O,

6HF + Al(OH)3 → h4[AlF6] + 3h3O.

В результате реакции образуется в первом случае – фторид алюминия и вода, во втором – гексафторалюминат водорода и вода.Фтор в первом случае в качестве исходного вещества используют в виде раствора.

5. реакция гидроксида алюминия с бромвалератом:

Al(OH)3 + 3HBr → AlBr3 + 3h3O.

В результате реакции образуется бромид алюминия и вода.

6. реакция гидроксида алюминия с йодовидоном:

Al(OH)3 + 3HI → AlI3 + 3h3O.

Реакцией йодида образуются алюминий и вода.

7. реакция термического разложения гидроксида алюминия:

Al(OH)3 → AlO(OH) + h3O (t = 200 °C),

2Al(OH)3 → Al2O3 + 3h3O (t = 575 °С).

В результате реакции образовавшегося в первом случае метагалактика алюминия и воды, во втором оксида алюминия и воды.

8. реакция гидроксида алюминия и карбоната натрия:

2Al(OH)3 + Na2CO3 → 2NaAlO2 + CO2 + 3h3O.

В результате реакции образуются алюминат натрия, оксид углерода (IV) и вода.

10. реакция гидроксида алюминия и гидроксида кальция:

Ca(OH)2 + 2Al(OH)3 → Ca[Al(OH)4]2.

В результате реакции образуется тетрагидроалюминат кальция.

 

Применение и использование гидроксида алюминия:

Алюминия гидроксид применяют при очистке воды (как адсорбирующее вещество), в медицине, как наполнитель в зубной пасте (как абразивный материал), пластмассах и пластмассах (как антипирен).

 

Примечание: © Фото //www.pexels.com, //pixabay.com

 

алюминий | Использование, свойства и соединения

алюминий (Al) , также пишется как алюминий , химический элемент, легкий серебристо-белый металл основной группы 13 (IIIa, или группы бора) периодической таблицы. Алюминий является самым распространенным металлическим элементом в земной коре и наиболее широко используемым цветным металлом. В силу своей химической активности А. никогда не встречается в природе в металлическом виде, но его соединения в большей или меньшей степени присутствуют почти во всех горных породах, растительности и животных.Алюминий сосредоточен во внешних 16 км (10 милях) земной коры, из которых он составляет около 8 процентов по весу; его превосходят по количеству только кислород и кремний. Название алюминий происходит от латинского слова alumen , используемого для описания калиевых квасцов или сульфата алюминия-калия, KAl(SO ₄ ) ₂ ∙12H ₂ O. атомный номер 13 атомный вес 26.9815384 660 ° C (1,220 ° F)5 температура кипения 2,467 ° C (4,473 ° F) 4 Удельная гравитация 2.70 (при 20 ° C [68 ° F]) 5 Valence 9 3 5 Электрона Конфигурация 1 S ² 2 S ^{2 2 P 6 3 S 2 3 P 1}

Возникновение и история

Алюминий встречается в магматических породах главным образом в виде алюмосиликатов в полевых шпатах, полевых шпатах и ​​слюдах; в полученной из них почве в виде глины; и при дальнейшем выветривании в виде бокситов и богатых железом латеритов.Бокситы, смесь гидратированных оксидов алюминия, являются основной алюминиевой рудой. Кристаллический оксид алюминия (наждак, корунд), встречающийся в некоторых магматических породах, добывается как природный абразив или в виде его более тонких разновидностей, таких как рубины и сапфиры. Алюминий присутствует в других драгоценных камнях, таких как топаз, гранат и хризоберилл. Из многих других алюминиевых минералов алунит и криолит имеют некоторое коммерческое значение.

Британская викторина

Тест на 118 названий и символов периодической таблицы

Периодическая таблица состоит из 118 элементов.Насколько хорошо вы знаете их символы? В этом тесте вам будут показаны все 118 химических символов, и вам нужно будет выбрать название химического элемента, который представляет каждый из них.

До 5000 г. до н.э. люди в Месопотамии изготавливали прекрасную керамику из глины, состоящей в основном из соединений алюминия, а почти 4000 лет назад египтяне и вавилоняне использовали соединения алюминия в различных химических веществах и лекарствах. Плиний ссылается на квасцы, теперь известные как квасцы, соединение алюминия, широко используемое в древнем и средневековом мире для закрепления красителей в текстиле.Во второй половине 18 века такие химики, как Антуан Лавуазье, признали глинозем потенциальным источником металла.

Сырой алюминий был выделен (1825 г.) датским физиком Гансом Кристианом Эрстедом путем восстановления хлорида алюминия амальгамой калия. Британский химик сэр Хамфри Дэви приготовил (1809 г.) сплав железа с алюминием путем электролиза плавленого оксида алюминия (оксида алюминия) и уже назвал этот элемент алюминием; слово позже было изменено на алюминий в Англии и некоторых других европейских странах.Немецкий химик Фридрих Велер, используя металлический калий в качестве восстановителя, получил алюминиевый порошок (1827 г.) и небольшие глобулы металла (1845 г.), по которым он смог определить некоторые его свойства.

Новый металл был представлен публике (1855 г.) на Парижской выставке примерно в то же время, когда он стал доступен (в небольших количествах за большие деньги) путем восстановления натрием расплавленного хлорида алюминия в процессе Девиля. Когда электроэнергия стала относительно обильной и дешевой, почти одновременно Чарльз Мартин Холл в Соединенных Штатах и ​​Поль-Луи-Туссен Эру во Франции открыли (1886 г.) современный метод промышленного производства алюминия: электролиз очищенного оксида алюминия (Al ₂ O _{). 3} ), растворенных в расплавленном криолите (Na ₃ AlF ₆ ).В 1960-е годы алюминий вышел на первое место, опередив медь, в мировом производстве цветных металлов. Для получения более подробной информации о добыче, рафинировании и производстве алюминия, см. обработка алюминия.

Применение и свойства

Алюминий добавляют в небольших количествах к некоторым металлам для улучшения их свойств в определенных целях, например, в алюминиевые бронзы и большинство сплавов на основе магния; или, для сплавов на основе алюминия, к алюминию добавляются умеренные количества других металлов и кремния.Металл и его сплавы широко используются в авиастроении, строительных материалах, потребительских товарах длительного пользования (холодильники, кондиционеры, кухонная утварь), электрических проводниках, химическом и пищевом оборудовании.

Чистый алюминий (99,996%) довольно мягкий и непрочный; технический алюминий (чистота от 99 до 99,6%) с небольшими количествами кремния и железа отличается твердостью и прочностью. Ковкий и очень податливый алюминий можно вытягивать в проволоку или сворачивать в тонкую фольгу. Плотность металла составляет всего около одной трети плотности железа или меди.Несмотря на свою химическую активность, алюминий обладает высокой коррозионной стойкостью, так как на воздухе на его поверхности образуется прочная оксидная пленка.

Алюминий является отличным проводником тепла и электричества. Его теплопроводность примерно вдвое меньше, чем у меди; его электропроводность, около двух третей. Он кристаллизуется в гранецентрированной кубической структуре. Весь природный алюминий представляет собой стабильный изотоп алюминия-27. Металлический алюминий, его оксид и гидроксид нетоксичны.

Алюминий медленно подвергается воздействию большинства разбавленных кислот и быстро растворяется в концентрированной соляной кислоте.Однако концентрированную азотную кислоту можно перевозить в алюминиевых цистернах, поскольку она делает металл пассивным. Даже очень чистый алюминий подвергается энергичному воздействию щелочей, таких как гидроксид натрия и калия, с образованием водорода и иона алюмината. Из-за большого сродства к кислороду мелкодисперсный алюминий при возгорании сгорает в монооксиде или диоксиде углерода с образованием оксида и карбида алюминия, но при температурах до красного каления алюминий инертен к сере.

Алюминий может быть обнаружен в концентрациях до одной части на миллион с помощью эмиссионной спектроскопии.Алюминий может быть количественно проанализирован как оксид (формула Al ₂ O ₃ ) или как производное азоторганического соединения 8-гидроксихинолина. Производное имеет молекулярную формулу Al(C ₉ H ₆ ON) ₃ .

Соединения

Обычно алюминий является трехвалентным. Однако при повышенных температурах было получено несколько газообразных одновалентных и двухвалентных соединений (AlCl, Al ₂ O, AlO). В алюминии конфигурация трех внешних электронов такова, что в некоторых соединениях (например,например, кристаллический фторид алюминия [AlF ₃ ] и хлорид алюминия [AlCl ₃ ]) известно, что встречается голый ион Al ³⁺ , образованный потерей этих электронов. Однако энергия, необходимая для образования иона Al ³⁺ , очень велика, и в большинстве случаев атому алюминия энергетически более выгодно образование ковалентных соединений путем sp ² гибридизации. , как и бор. Ион Al ³⁺ может быть стабилизирован гидратацией, а октаэдрический ион [Al(H ₂ O) ₆ ] ³⁺ встречается как в водном растворе, так и в некоторых солях.

Ряд соединений алюминия имеет важное промышленное применение. Глинозем, встречающийся в природе в виде корунда, также производится в промышленных масштабах в больших количествах для использования в производстве металлического алюминия, а также в производстве изоляторов, свечей зажигания и различных других изделий. При нагревании оксид алюминия образует пористую структуру, которая позволяет ему поглощать водяной пар. Эта форма оксида алюминия, известная как активированный оксид алюминия, используется для сушки газов и некоторых жидкостей.Он также служит носителем для катализаторов различных химических реакций.

Анодный оксид алюминия (ААО), обычно получаемый путем электрохимического окисления алюминия, представляет собой наноструктурированный материал на основе алюминия с очень уникальной структурой. AAO содержит цилиндрические поры, которые можно использовать для различных целей. Это термически и механически стабильное соединение, а также оптически прозрачное и электрическое изолятор. Размер пор и толщину AAO можно легко адаптировать для определенных приложений, в том числе в качестве шаблона для синтеза материалов в нанотрубки и наностержни.

Другим важным соединением является сульфат алюминия, бесцветная соль, полученная действием серной кислоты на гидратированный оксид алюминия. Коммерческая форма представляет собой гидратированное кристаллическое твердое вещество с химической формулой Al ₂ (SO ₄ ) ₃ . Он широко используется в производстве бумаги в качестве связующего для красителей и в качестве поверхностного наполнителя. Сульфат алюминия соединяется с сульфатами одновалентных металлов с образованием гидратированных двойных сульфатов, называемых квасцами. Квасцы, двойные соли формулы MAl(SO ₄ ) ₂ · 12H ₂ O (где M представляет собой однозарядный катион, такой как K ⁺ ), также содержат ион Al ³⁺ ; М может быть катионом натрия, калия, рубидия, цезия, аммония или таллия, а алюминий может быть заменен множеством других ионов М ³⁺ — e.г., галлий, индий, титан, ванадий, хром, марганец, железо или кобальт. Наиболее важной из таких солей является сульфат алюминия-калия, также известный как квасцы калия или квасцы калия. Эти квасцы имеют множество применений, особенно в производстве лекарств, текстиля и красок.

Реакция газообразного хлора с расплавленным металлическим алюминием дает хлорид алюминия; последний является наиболее часто используемым катализатором в реакциях Фриделя-Крафтса, т. Е. Синтетических органических реакциях, связанных с получением самых разных соединений, включая ароматические кетоны, антрохинон и его производные.Гидратированный хлорид алюминия, широко известный как хлоргидрат алюминия, AlCl ₃ ∙H ₂ O, используется в качестве местного антиперспиранта или дезодоранта для тела, который сужает поры. Это одна из нескольких солей алюминия, используемых в косметической промышленности.

Гидроксид алюминия, Al(OH) ₃ , используется для водонепроницаемости тканей и для производства ряда других соединений алюминия, включая соли, называемые алюминатами, которые содержат группу AlO ⁻ ₂ .С водородом алюминий образует гидрид алюминия, AlH ₃ , полимерное твердое вещество, из которого получают тетрагидроалюминаты (важные восстановители). Алюмогидрид лития (LiAlH ₄ ), образующийся при взаимодействии хлорида алюминия с гидридом лития, широко используется в органической химии, например, для восстановления альдегидов и кетонов до первичных и вторичных спиртов соответственно.

Эта статья была недавно отредактирована и обновлена ​​Эриком Грегерсеном.

Формула гидроксида алюминия: значение, свойства, реакции

Формула гидроксида алюминия выражается как \(\rm{Al(OH)}_3\).Его также можно записать как гидроксид алюминия (III). Гидроксид алюминия выглядит как аморфный порошок белого цвета. В природе встречается в виде минерального гиббсита (также называемого гидраргиллит).

Молярная масса гидроксида алюминия примерно равна \(78,00\,\rm{г/моль}\). Другими полиморфами гидроксида алюминия являются айерит, дойлеит и нордстрандит. Это амфотерный оксид. В этой статье мы собираемся более подробно обсудить гидроксид алюминия. Продолжайте читать, чтобы узнать больше!

Изучите формулу алюминия здесь

Гидроксид алюминия: обзор

Химическая формула гидроксида алюминия: \(\rm{Al(OH)}_3\).-)\) ионов.
Гидроксид алюминия можно представить как

.

Молярная масса гидроксида алюминия приблизительно равна \(78,00\,\rm{г/моль}\).

Вывод химической формулы гидроксида алюминия

Химическая формула соединения представляет собой число атомов каждого элемента, присутствующего в одной молекуле соединения. Химическая формула гидроксида алюминия может быть получена с использованием метода Criss-cross .

В методе крест-накрест, если мы знаем валентность каждого элемента соединения, мы можем легко написать его формулу. Символ положительной части записывается слева, а символ отрицательной части справа.\circ \rm{C}\).В результате процесса из раствора, содержащего алюминат натрия, осаждается гидроксид алюминия, удаляются твердые отходы и бокситовые хвосты. Полученный гидроксид алюминия можно превратить в оксид алюминия (оксид алюминия) в процессе прокаливания.

Свойства Гидроксид алюминия

Обсудим физико-химические свойства гидроксида алюминия \([\rm{Al(OH)}_3]\).

Физические свойства гидроксида алюминия

Физические свойства гидроксида алюминия следующие:

1. Гидроксид алюминия выглядит как белый аморфный порошок.3\).

Практические экзаменационные вопросы

Химические свойства гидроксида алюминия

Физические свойства гидроксида алюминия следующие:

Гидроксид алюминия является амфотерным по своей природе. Он может выступать как в роли кислоты, так и в качестве основания. В кислотах гидроксид алюминия действует как основание Бренстеда-Лоури. В результате он нейтрализует кислотообразующую соль и воду как продукты.

Например, гидроксид алюминия реагирует с соляной кислотой с образованием хлорида алюминия и воды.-\)

Реакции Гидроксид алюминия

Различные реакции гидроксида алюминия объясняются ниже:

Реакция гидроксида алюминия с серной кислотой

Гидроксид алюминия реагирует с серной кислотой с образованием сульфата алюминия и воды в качестве продуктов. Химическое уравнение реакции можно представить в виде

.

\(2\rm{Al(OH)}_3 + 3\rm{H}_2 \rm{SO}_4 → \rm{Al}_2 (\rm{SO}_4)_3 + 6\rm{H} _2 \rm{O}\)

Попытка пробных тестов

Реакция гидроксида алюминия с азотной кислотой

Гидроксид алюминия реагирует с азотной кислотой с образованием нитрата алюминия и воды.Химическое уравнение реакции можно представить в виде

.

\(3 \rm{HNO}_3 + \rm{Al(OH)}_3 → \rm{Al(NO}_3)_3 + 3\rm{H}_2 \rm{O}\)

Реакция гидроксида алюминия с угольной кислотой

Карбонат алюминия и вода образуются при взаимодействии гидроксида алюминия с угольной кислотой. Химическое уравнение реакции можно представить в виде

.

\(\rm{Al(OH)}_3 + \rm{H}_2 \rm{CO}_3 → \rm{H}_2 \rm{O} + \rm{Al}_2 (\rm{CO} _3)_3\)

Вышеуказанные реакции являются примерами реакций нейтрализации.\ circ {\ rm {C}}. \)

Применение Гидроксид алюминия

Гидроксид алюминия имеет несколько применений. В том числе:

1. В полимерах гидроксид алюминия используется в качестве огнезащитного наполнителя из-за его недорогого бесцветного внешнего вида и хороших огнезащитных свойств.
2. В полиэфирах, акрилах, ПВХ, эпоксидных смолах и каучуке он также используется в качестве средства подавления дыма.
3. У людей и животных гидроксид алюминия используется в качестве антацида под названием «альгельдрат».Он помогает нейтрализовать желудочную кислоту и, следовательно, снижает кислотность желудка.
4. Гидроксид алюминия также используется для контроля повышенного уровня фосфатов или фосфора в крови (гиперфосфатемия).
5. В вакцинах в качестве адъюванта используется осажденный гидроксид алюминия. Составы вакцин, содержащие гидроксид алюминия, укрепляют иммунную систему.
6. Используется в качестве добавки для стекла и бумаги.
7. Используется как протрава при крашении.
8. Используется для изготовления гончарных изделий, огнеупорной глины и типографских красок.

Сводка

Гидроксид алюминия представляет собой неорганическое соединение с химической формулой \(\rm{Al(OH)}_3\). В природе встречается как минерал гиббсит, также известный как гидраргиллит. Он производится в промышленных масштабах с использованием процесса Байера. Гидроксид алюминия имеет амфотерную природу. То есть в кислотах он ведет себя как основание Бренстеда–Лоури, а в основаниях — как кислота Льюиса.-)\) радикалы. Валентность алюминиевого радикала равна трем, а гидроксильного радикала — единице. Путем пересечения этих чисел валентности химическая формула гидроксида алюминия может быть записана как \(\rm{Al(OH)}_3.\circ {\rm{C}}.\) В результате процесса из раствора, содержащего алюминат натрия, осаждается гидроксид алюминия.

В.3. Для чего используется гидроксид алюминия?
Ответ: Гидроксид алюминия имеет множество применений. К ним относятся:
1. В полимерах гидроксид алюминия используется в качестве огнезащитного наполнителя.
2. В полимерах используется как средство подавления дыма.
3. У людей и животных гидроксид алюминия используется в качестве антацида под названием «альгельдрат».
4. Используется для изготовления гончарных изделий, огнеупорной глины и типографских красок.

Q.4. Гидроксид алюминия вреден?
Ответ: Гидроксид алюминия одобрен FDA как безопасный. Поэтому в разрешенных количествах употреблять неплохо. Однако в больших количествах он может вызывать токсические эффекты, такие как остеомаляция, проблемы с почками, повреждение головного мозга и т. д.

Q.5. Полезен ли гидроксид алюминия?
Ответ: Гидроксид алюминия одобрен FDA как безопасный и эффективный.Поэтому в разрешенных количествах его полезно употреблять.

Узнайте о формуле оксида алюминия здесь

Мы надеемся, что эта статья о формуле гидроксида алюминия помогла вам. Если у вас есть какие-либо вопросы, оставьте комментарий ниже, и мы свяжемся с вами.

66 Просмотров

Гидроксид алюминия. Химия алюминия Разложение гидроксида алюминия при нагревании уравнение реакции

Одним из наиболее широко используемых веществ в промышленности является гидроксид алюминия.В этой статье мы поговорим о нем.

Что такое гидроксид?

Это химическое соединение, которое образуется при взаимодействии оксида с водой. Они бывают трех видов: кислые, основные и амфотерные. Первые и вторые делятся на группы в зависимости от их химической активности, свойств и формулы.

Что такое амфотерные вещества?

Оксиды и гидроксиды могут быть амфотерными. Это вещества, которым свойственны как кислотные, так и основные свойства в зависимости от условий реакции, используемых реагентов и т. д.К амфотерным оксидам относятся два вида оксида железа, оксид марганца, свинца, бериллия, цинка и алюминия… Последний, кстати, чаще всего получают из его гидроксида. К амфотерным гидроксидам относятся гидроксид бериллия и железа, а также гидроксид алюминия, который мы сегодня и рассмотрим в нашей статье.

Физические свойства гидроксида алюминия

Это химическое соединение представляет собой белое твердое вещество. Он не растворяется в воде.

Гидроксид алюминия – химические свойства

Как упоминалось выше, это наиболее яркий представитель группы амфотерных гидроксидов.В зависимости от условий реакции он может проявлять как основные, так и кислотные свойства. Это вещество способно растворяться в кислотах, при этом образуются соли и вода.

Например, если смешать его с хлорной кислотой в равных количествах, то получится хлорид алюминия с водой в тех же пропорциях. Также другим веществом, с которым реагирует гидроксид алюминия, является гидроксид натрия. Это типичный основной гидроксид. Если смешать рассматриваемое вещество и раствор гидроксида натрия в равных количествах, то получится соединение, называемое тетрагидроксоалюминат натрия.Его химическая структура содержит атом натрия, атом алюминия, четыре атома кислорода и водорода. Однако при плавлении этих веществ реакция протекает несколько иначе, и это соединение уже не образуется. В результате этого процесса можно получить метаалюминат натрия (его формула включает один атом натрия и один атом алюминия и два атома кислорода) с водой в равных пропорциях при условии, что смешать одинаковое количество сухих гидроксидов натрия и алюминия и действуют на них высокой температурой.Если смешать его с гидроксидом натрия в других пропорциях, то можно получить гексагидроксоалюминат натрия, который содержит три атома натрия, один атом алюминия и по шесть кислорода и водорода. Чтобы это вещество образовалось, нужно смешать рассматриваемое вещество и раствор гидроксида натрия в пропорциях 1:3 соответственно. По описанному выше принципу могут быть получены соединения, называемые тетрагидроксоалюминат калия и гексагидроксоалюминат калия. Также рассматриваемое вещество подвержено разложению при воздействии очень высоких температур.В результате такой химической реакции образуется оксид алюминия, который также является амфотерным, и вода. Если взять 200 г гидроксида и нагреть его, то получится 50 г оксида и 150 г воды. Наряду со своими особыми химическими свойствами это вещество проявляет и обычные для всех гидроксидов свойства. Взаимодействует с солями металлов, которые обладают меньшей химической активностью, чем алюминий. Например, можно рассмотреть реакцию между ним и хлоридом меди, для чего нужно взять их в соотношении 2:3.При этом выделится водорастворимый хлорид алюминия и осадок в виде гидроксида меди в пропорциях 2:3. Также рассматриваемое вещество вступает в реакцию с оксидами подобных металлов, например, можно взять соединение той же меди. Для проведения реакции необходимы гидроксид алюминия и оксид меди в соотношении 2:3, в результате чего получаем оксид алюминия и гидроксид меди. Другие амфотерные гидроксиды, такие как гидроксид железа или бериллия, также обладают описанными выше свойствами.

Что такое гидроксид натрия?

Как показано выше, существует множество химических реакций между гидроксидом алюминия и гидроксидом натрия. Что это за вещество? Это типичный основной гидроксид, то есть реакционноспособное водорастворимое основание. Он обладает всеми химическими свойствами, присущими основным гидроксидам.

То есть может растворяться в кислотах, например, при смешивании гидроксида натрия с хлорной кислотой в равных количествах можно получить пищевую соль (хлорид натрия) и воду в соотношении 1:1.Также этот гидроксид реагирует с солями металлов, обладающими меньшей химической активностью, чем натрий, и их оксидами. В первом случае происходит стандартная реакция обмена. При добавлении к нему, например, хлорида серебра образуются хлорид натрия и гидроксид серебра, которые выпадают в осадок (реакция обмена осуществима только в том случае, если одно из полученных в результате нее веществ является осадком, газом или водой). При добавлении к гидроксиду натрия, например, оксида цинка, мы получаем гидроксид последнего и воду.Однако реакции этого гидроксида AlOH, описанные выше, гораздо более специфичны.

Производство AlOH

Когда мы уже рассмотрели его основные химические свойства, можно говорить о том, как его добывают. Основным способом получения этого вещества является проведение химической реакции между солью алюминия и гидроксидом натрия (также можно использовать гидроксид калия).

При такой реакции образуется сам AlOH, который выпадает в белый осадок, а также новая соль.Например, если взять хлорид алюминия и добавить к нему в три раза больше гидроксида калия, то в результате получится рассматриваемое в статье химическое соединение и в три раза больше хлорида калия. Существует также способ получения AlOH, который включает химическую реакцию между раствором соли алюминия и карбонатом основного металла, например, возьмем натрий. Для получения гидроксида алюминия, поваренной соли и углекислого газа в соотношении 2:6:3 необходимо смешать хлорид алюминия, карбонат натрия (соду) и воду в соотношении 2:3:3.

Где используется гидроксид алюминия?

Гидроксид алюминия используется в медицине.

Благодаря способности нейтрализовывать кислоты препараты, содержащие его, рекомендуются при изжоге. Его также назначают при язвах, острых и хронических воспалительных процессах кишечника. Кроме того, гидроксид алюминия используется в производстве эластомеров. Он также широко используется в химической промышленности для синтеза оксида алюминия, алюминатов натрия — эти процессы были рассмотрены выше.Кроме того, его часто используют при очистке воды от загрязнений. Также это вещество широко используется в производстве косметики.

Где используются вещества, которые можно получить с его помощью?

Оксид алюминия, который можно получить в результате термического разложения гидроксида, применяется в производстве керамики, используется как катализатор различных химических реакций. Тетрагидроксоалюминат натрия находит применение в технологии окрашивания тканей.

Неорганическое вещество, алюминиевая щелочь, формула Al(OH)3. Встречается в природе, входит в состав бокситов.

Свойства

Существует в четырех кристаллических модификациях и в виде коллоидного раствора, гелеобразного вещества. Реагент практически нерастворим в воде. Не горит, не взрывается, не ядовит.

В твердом виде — мелкокристаллический рыхлый порошок белого или прозрачного цвета, иногда со слабым серым или розовым оттенком. Желатиновый гидроксид также имеет белый цвет.

Химические свойства твердой и гелевой формы различаются. Твердое вещество достаточно инертно, не реагирует с кислотами, щелочами и другими элементами, но может образовывать метаалюминаты в результате сплавления с твердыми щелочами или карбонатами.

Гелеобразное вещество проявляет амфотерные свойства, то есть реагирует как с кислотами, так и со щелочами. При реакции с кислотами образуются соли алюминия соответствующей кислоты, со щелочами — соли другого типа, алюминаты. Не реагирует с раствором аммиака.

При нагревании гидроксид разлагается на оксид и воду.

Меры предосторожности

Реагент относится к четвертому классу опасности, считается пожаробезопасным и практически безопасным для человека и окружающей среды. Осторожность следует соблюдать только с аэрозольными частицами в воздухе: пыль раздражает органы дыхания, кожу, слизистые оболочки.

Поэтому на рабочих местах, где может образовываться большое количество пыли гидроксида алюминия, сотрудники должны носить средства защиты органов дыхания, глаз и кожи.Необходимо установить контроль содержания вредных веществ в воздухе рабочей зоны по методике, утвержденной ГОСТ.

Помещение должно быть оборудовано приточно-вытяжной вентиляцией, а при необходимости и местной аспирационной вытяжкой.

Твердый гидроксид алюминия хранят в многослойных бумажных мешках или других контейнерах для сыпучих продуктов.

Применение

В промышленности реагент используется для получения чистого алюминия и производных алюминия, например, оксида алюминия, сульфата и фторида алюминия.
— Оксид алюминия, полученный из гидроксида, используется для получения искусственных рубинов для нужд лазерной техники, корунд — для сушки воздуха, очистки минеральных масел, для производства наждака.
— В медицине применяется как обволакивающее средство и антацид длительного действия для нормализации кислотно-щелочного баланса желудочно-кишечного тракта человека, для лечения язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки, гастроэзофагеального рефлюкса и некоторых других заболеваний.
— В фармакологии входит в состав вакцин для усиления иммунного ответа организма на действие занесенной инфекции.
— В водоподготовке — в качестве адсорбента, способствующего удалению из воды различных примесей. Гидроксид активно реагирует с веществами, которые необходимо удалить, образуя нерастворимые соединения.
— В химической промышленности применяется как экологически чистый антипирен для полимеров, силиконов, каучуков, лакокрасочных материалов — для ухудшения их воспламеняемости, воспламеняемости, подавления выделения дыма и ядовитых газов.
— В производстве зубной пасты, минеральных удобрений, бумаги, красителей, криолита.

Гидроксид алюминия, характеристика, свойства и получение, химические реакции.

Гидроксид алюминия — неорганическое вещество с химической формулой Al (OH) 3.

Краткие характеристики гидроксида алюминия:

Гидроксид алюминия — белое неорганическое вещество.

Химическая формула гидроксида алюминия Al (OH) 3.

Плохо растворим в воде.

Обладает способностью адсорбировать различные вещества.

Гидроксид алюминия модификации:

Известны 4 кристаллические модификации гидроксида алюминия: гиббсит, байерит, дойлеит и нордстрандит.

Гиббсит обозначается γ-формой гидроксида алюминия, а байерит — α-формой гидроксида алюминия.

Гиббсит представляет собой наиболее химически стабильную форму гидроксида алюминия.

Физические свойства гидроксида алюминия:

Имя параметра:	Значение:
Химическая формула	Алюминий (ОН) 3
Синонимы и названия на иностранных языках для α-формы гидроксида алюминия	гидроксид калия гидроксид алюминия α-форма байерит (русский)
Синонимы и названия на иностранных языках для γ-формы гидроксида алюминия	гидроксид калия гидроксид алюминия (англ.) гидроксид алюминия (англ.) гидраргиллит гиббсит (русский) гидраргиллит (русский)
Тип вещества	неорганический
Внешний вид α-формы гидроксида алюминия	бесцветные моноклинные кристаллы
Внешний вид γ-формы гидроксида алюминия	белые моноклинные кристаллы
Цвет	белый, бесцветный
Вкус	—*
Запах	—
Агрегатное состояние (при 20°С и атмосферном давлении 1 атм.)	твердый
Плотность γ-формы гидроксида алюминия (состояние вещества — твердое, при 20°С), кг/м 3	2420
Плотность γ-формы гидроксида алюминия (состояние вещества — твердое, при 20°С), г/см 3	2,42
Температура разложения α-формы гидроксида алюминия, °С	150
Температура разложения γ-формы гидроксида алюминия, °С	180
Молярная масса, г/моль	78 004

* Примечание:

— нет данных.

Получение гидроксида алюминия:

Гидроксид алюминия получают в результате следующих химических реакций:

1. 1. в результате взаимодействия хлорида алюминия и гидроксида натрия :

AlCl3 + 3NaOH → Al(OH)3 + 3NaCl.

Гидроксид алюминия получают также взаимодействием солей алюминия с водными растворами щелочей, избегая их избытка.

1. 2. в результате взаимодействия хлорида алюминия, карбоната натрия и воды :

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

При этом гидроксид алюминия выпадает в виде белого желеобразного осадка.

Гидроксид алюминия

получают также взаимодействием водорастворимых солей алюминия с карбонатами щелочных металлов.

Химические свойства гидроксида алюминия. Химические реакции гидроксида алюминия:

Гидроксид алюминия обладает амфотерными свойствами, то есть обладает как основными, так и кислотными свойствами.

Химические свойства гидроксида алюминия аналогичны свойствам других амфотерных гидроксидов металлов.Поэтому для него характерны следующие химические реакции:

1. реакция гидроксида алюминия с гидроксидом натрия:

Al(OH)3 + NaOH → NaAlO2 + 2H2O (t=1000°С),

Al(OH)3 + 3NaOH → Na3,

Al(OH) 3 + NaOH → Na.

В результате реакции в первом случае образуются алюминат натрия и вода, во втором – гексагидроксоалюминат натрия, в третьем – тетрагидроксоалюминат натрия. В третьем случае в качестве гидроксида натрия

2. реакция гидроксида алюминия с гидроксидом калия:

Al(OH) 3 + KOH → KAlO 2 + 2H 2 O (t = 1000°С),

Al(OH)3 + KOH → K.

В результате реакции в первом случае образуются алюминат калия и вода, во втором – тетрагидроксоалюминат калия. Во втором случае в качестве гидроксида калия используют концентрированный раствор.

3. реакция гидроксида алюминия с азотной кислотой:

Al(OH)3 + 3HNO3 → Al(NO3)3 + 3H2O.

В результате реакции образуется нитрат алюминия и вода .

Аналогично протекают реакции гидроксида алюминия с другими кислотами.

4. реакция гидроксида алюминия с фтористым водородом:

Al (OH) 3 + 3HF → AlF 3 + 3H 2 O,

6HF + Al(OH) 3 → H 3 + 3H 2 O.

В результате реакции в первом случае образуются фторид алюминия и вода, во втором – гексафтороалюминат водорода и вода.При этом фтористый водород в первом случае используют в качестве исходного вещества в виде раствора.

5. реакция гидроксида алюминия с бромистым водородом:

Al (OH) 3 + 3HBr → AlBr 3 + 3H 2 O.

В результате реакции образуется бромид алюминия и вода.

6. реакция гидроксида алюминия с иодоводородом:

Al(OH) 3 + 3HI → AlI 3 + 3H 2 O.

В результате реакции образуется йодистый алюминий и вода.

7. реакция термического разложения гидроксида алюминия:

Al(OH)3→AlO(OH)+H2O (t=200°C),

2Al(OH) 3 → Al 2 O 3 + 3H 2 O (t = 575°С).

В результате реакции в первом случае образуются метагидроксид алюминия и вода, во втором – оксид алюминия и вода.

8. реакция гидроксида алюминия и карбоната натрия:

2Al(OH)3 + Na 2 CO 3 → 2NaAlO 2 + CO 2 + 3H 2 O.

В результате реакции образуются алюминат натрия, окись углерода (IV) и вода.

10. реакция гидроксида алюминия и гидроксида кальция:

Ca (OH) 2 + 2Al (OH) 3 → Ca 2.

В результате реакции образуется тетрагидроксоалюминат кальция.

Применение и использование гидроксида алюминия:

Гидроксид алюминия применяется при очистке воды (как адсорбент), в медицине, как наполнитель в зубной пасте (как абразив), пластмассах и пластмассах (как антипирен).

Примечание: © Фото //www.pexels.com, //pixabay.ком

Алюминий — элемент 13-й (III) группы периодической таблицы химических элементов с атомным номером 13. Обозначается символом Al. Относится к группе легких металлов. Самый распространенный металл и третий по распространенности химический элемент в земной коре (после кислорода и кремния).

Оксид алюминия Al2O3 — в природе широко распространен в виде глинозема, белого тугоплавкого порошка, по твердости близок к алмазу.

Оксид алюминия — природное соединение, которое можно получить из бокситов или термическим разложением гидроксидов алюминия:

2Al(OH)3 = Al2O3 + 3h3O;

Al2O3 — амфотерный оксид, химически инертный из-за прочной кристаллической решетки.Он не растворяется в воде, не взаимодействует с растворами кислот и щелочей, может реагировать только с расплавленной щелочью.

При температуре около 1000°С интенсивно взаимодействует со щелочами и карбонатами щелочных металлов с образованием алюминатов:

Al2O3 + 2KOH = 2KAlO2 + h3O; Al2O3 + Na2CO3 = 2NaAlO2 + CO2.

Другие формы Al2O3 более активны, могут реагировать с растворами кислот и щелочей, α-Al2O3 взаимодействует только с горячими концентрированными растворами: Al2O3 + 6HCl = 2AlCl3 + 3h3O;

Амфотерные свойства оксида алюминия проявляются при взаимодействии с кислыми и основными оксидами с образованием солей:

Al2O3 + 3SO3 = Al2(SO4)3 (основные свойства), Al2O3 + Na2O = 2NaAlO2 (кислотные свойства).

Гидроксид алюминия, Al(OH) 3 — соединение оксида алюминия с водой. Белое желеобразное вещество, плохо растворимое в воде, обладает амфотерными свойствами. Получают взаимодействием солей алюминия с водными растворами щелочей: AlCl3 + 3NaOH = Al(OH)3 + 3NaCl

Гидроксид алюминия — типичное амфотерное соединение, свежеполученный гидроксид растворяется в кислотах и ​​щелочах: ​​

2Al(OH)3 + 6HCl = 2AlCl3 + 6h3O. Al(OH)3 + NaOH + 2h3O = Na.

При нагревании разлагается, процесс обезвоживания достаточно сложен и схематично может быть представлен следующим образом:

Al(OH)3 = AlOOH + h3O. 2AlOOH = Al2O3 + h3O.

Алюминаты — соли, образующиеся при действии щелочи на свежеосажденный гидроксид алюминия: Al(OH)3 + NaOH = Na (тетрагидроксоалюминат натрия)

Алюминаты получают также растворением металлического алюминия (или Al2O3) в щелочах: ​​2Al + 2NaOH + 6h3O = 2Na + 3h3

Гидроксоалюминаты , образующиеся при взаимодействии Al(OH)3 с избытком щелочи: Al(OH)3 + NaOH(г) = Na

Соли алюминия. Почти все соли алюминия можно получить из гидроксида алюминия. Почти все соли алюминия хорошо растворимы в воде; плохо растворимый в воде фосфат алюминия.
В растворе соли алюминия проявляют кислую реакцию. Примером может служить обратимое действие хлорида алюминия с водой:
AlCl3 + 3h3O «Al(OH)3 + 3HCl
Многие соли алюминия имеют практическое значение. Например, безводный хлорид алюминия AlCl3 используется в химической практике в качестве катализатора при переработке нефти.
Сульфат алюминия Al2(SO4)3·18х3O применяется в качестве коагулянта при очистке водопроводной воды, а также в производстве бумаги.
Широко применяются двойные соли алюминия — квасцы KAl(SO4) 2 12х3О, NaAl(SO4) 2 12х3О, Nh5Al(SO4) 2 12х3О и др. — обладают сильными вяжущими свойствами и применяются при дублении кож, а также в медицинской практике как кровоостанавливающее средство.

Применение — Благодаря комплексу свойств широко применяется в тепловом оборудовании. — Алюминий и его сплавы сохраняют свою прочность при сверхнизких температурах.Благодаря этому он широко используется в криогенной технике. — алюминий идеальный материал для изготовления зеркал. — В производстве строительных материалов в качестве газообразователя. — Алюминирование придает коррозионно- и окалиностойкость стали и другим сплавам, — Сернистый алюминий используется для производства сероводорода. разработка пеноалюминия как особо прочного и легкого материала.

В качестве восстановителя — В качестве компонента термитов, смесей для алюмотермии — В пиротехнике.- Алюминий используется для восстановления редких металлов из их оксидов или галогенидов. (Алюминотермия)

Алюминотермия. — способ получения металлов, неметаллов (а также сплавов) восстановлением их оксидов металлическим алюминием.

Разница между гидроксидом натрия и гидроксидом алюминия

Основное различие — гидроксид натрия и гидроксид алюминия

Гидроксид натрия и гидроксид алюминия являются гидроксидами металлов. Химическая формула гидроксида натрия: NaOH .Общее название гидроксида натрия — едкий натр . Это ионное соединение. Гидроксид алюминия представляет собой амфотерный гидроксид, обладающий как кислотными, так и основными свойствами. Химическая формула гидроксида алюминия: Al (OH) ₃ . Основное различие между гидроксидом натрия и гидроксидом алюминия заключается в том, что гидроксид натрия является основным соединением, а гидроксид алюминия является амфотерным соединением.

Ключевые области применения

1. Что такое гидроксид натрия – определение, химические свойства, применение 2.Что такое гидроксид алюминия — определение, химические свойства, применение 3. Чем гидроксид натрия отличается от гидроксида алюминия — сравнение основных отличий

Ключевые термины: гидроксид алюминия (Al(OH) ₃ ), амфотерный, основание Бренстеда-Лоури, едкий натр, экзотермический, гигроскопичный, кислота Льюиса, гидроксид натрия (NaOH)

Что такое гидроксид натрия?

Гидроксид натрия представляет собой гидроксид металла с химической формулой NaOH .Общее название гидроксида натрия — едкий натр . Гидроксид натрия представляет собой ионное соединение, состоящее из катионов натрия (Na ⁺ ) и анионов гидроксида (OH ^—). Это сильная база.

Молярная масса гидроксида натрия 39,99 г/моль. Гидроксид натрия представляет собой твердое вещество при комнатной температуре и выглядит как белые воскообразные кристаллы, непрозрачные. Он без запаха. Температура плавления гидроксида натрия составляет 318 °C, а температура кипения — 1388 °C.

Рисунок 1: Твердое соединение гидроксида натрия

Поскольку гидроксид натрия является очень щелочным соединением, он может вызвать серьезные ожоги.Он хорошо растворяется в воде. При растворении в воде это ионное соединение диссоциирует на свои ионы. Это растворение в воде сильно экзотермическое. Гидроксид натрия гигроскопичен. Это означает, что гидроксид натрия может поглощать водяной пар и углекислый газ из воздуха при контакте с обычным воздухом.

Применение гидроксида натрия включает его использование в производстве многих видов мыла и моющих средств, производстве таких лекарств, как аспирин, регулировании кислотности воды, растворении нежелательных материалов в древесине при изготовлении изделий из дерева и бумаги и т. д.

Что такое гидроксид алюминия?

Гидроксид алюминия представляет собой амфотерный гидроксид с химической формулой Al (OH) ₃ . Амфотерность означает, что это соединение обладает как кислотными, так и основными свойствами. Гидроксид алюминия встречается в природе в виде минерала, известного как гиббсит .

Молярная масса гидроксида алюминия 78 г/моль. Температура плавления 300°С. Гидроксид алюминия имеет вид аморфного порошка белого цвета. Когда гидроксид алюминия реагирует с кислотой, он действует как основание Бренстеда-Лоури и принимает протоны.При взаимодействии с основаниями он действует как кислота Льюиса, принимая пару электронов от гидроксильного аниона.

Рисунок 2: Химическая структура гидроксида алюминия

Применение гидроксида алюминия включает:

• Сырье для производства других соединений алюминия
• огнезащитный наполнитель для полимеров
• антацид для людей и животных

Разница между гидроксидом натрия и гидроксидом алюминия

определение

Гидроксид натрия: Гидроксид натрия представляет собой гидроксид металла с химической формулой NaOH.

Гидроксид алюминия: Гидроксид алюминия представляет собой амфотерный гидроксид с химической формулой Al (OH) ₃ .

Анионы гидроксида

Гидроксид натрия: В гидроксиде натрия на каждый катион натрия приходится один анион гидроксида.

Гидроксид алюминия: На один катион алюминия в гидроксиде алюминия приходится три аниона гидроксида.

натуральный

Гидроксид натрия: Гидроксид натрия является основным соединением.

Гидроксид алюминия: Гидроксид алюминия представляет собой амфотерное соединение.

молярная масса

гидроксид натрия: Молярная масса гидроксида натрия составляет 39,99 г/моль.

Гидроксид алюминия: Молярная масса гидроксида алюминия 78 г/моль.

Температура плавления

Гидроксид натрия: Температура плавления гидроксида натрия 318°C

Гидроксид алюминия: Температура плавления гидроксида алюминия 300°C.

Реакция с кислотами

Гидроксид натрия: Гидроксид натрия реагирует с кислотами и образует натриевую соль.

Гидроксид алюминия: Когда гидроксид алюминия реагирует с кислотой, он действует как основание Бренстеда-Лоури и принимает протоны.

Реакция с основаниями

Гидроксид натрия: Гидроксид натрия не реагирует с основаниями.

Гидроксид алюминия: При взаимодействии с основаниями он действует как кислота Льюиса, принимая пару электронов от гидроксильного аниона.

диплом

Как гидроксид натрия, так и гидроксид алюминия являются ионными соединениями, состоящими из катионов металлов и анионов гидроксидов. Основное различие между гидроксидом натрия и гидроксидом алюминия заключается в том, что гидроксид натрия является основным соединением, а гидроксид алюминия является амфотерным соединением.

Артикул:

1. «ГИДРОКСИД НАТРИЯ». Национальный центр биотехнологической информации. База данных соединений PubChem, Национальная медицинская библиотека США, доступна здесь.

Изображение предоставлено:

1.«Изображение гидроксида натрия» Хари Винаяка Сантоша — собственная работа (CC BY-SA 4.0) через Commons Wikimedia 2. «Гидроксид алюминия» Copsi (Public Domain) через Commons Wikimedia

Гидроксид алюминия

Порошок гидроксида алюминия

Al ( OH) ₃ , Гидратированный оксид алюминия, 65%

 

 Области применения продукта:

Гидроксид алюминия широко используется в производстве алюминиевых химикатов, чаще всего:

                                                * квасцы

                                        * цеолиты

                                        * алюминия хлоргидраты

                                                * алюминат натрия

                                              * безводный фторид алюминия

                                                * сульфат алюминия

                                                * фосфат алюминия

                                                * катализаторы на основе оксида алюминия

                                                * полиалюмосиликат натрия

 

Гидроксид алюминия широко используется в качестве огнезащитного и дымоподавляющего наполнителя в ковровых основах, резиновых и полимерных системах, включая реактопласты, термопласты и эластомеры.Al(OH) ₃ также используется в производстве хрусталя, стекла, огнеупоров и стекловидной эмали, фритт и смесей для остекления.

Физические свойства:

Яркость 72 — 76

Удельная гравитация 2.42

MOHS твердость 2.5 — 3.5

показатель преломления 1.57

площадь поверхности 0,1 м / г

Потеря на зажигании 34.7% (110 — 1100 ^O C)

Свободная плотность 66 — 76 фунтов / футов ³

фунтов / сплошной галлон 20.16

Сохранены на 100 меш 3 — 5%

сохранены на 200 мешковых 70 — 75 %

Удерживалось на 325 сетка 90 — 95%

Типичный анализ:

Оксид алюминия AL ₂ O ₃ 65.0%

Оксид железа Fe ₂ O ₃ O ₃ 0,005 — 0,010%

Силика-силика ₂ 0,005 — 0,010%

Оксид натрия (всего) Na ₂ o 0.12 — 0,22%

Оксид натрия (растворимый) Na ₂ o 0,01 — 0,06%

Влага (110 ^o C) 0,02 — 0,08%

Каустические нерастворимые 0,01 — 0,20

Нерастворимость кислоты 0.05 — 0.40

Что такое гидроксид алюминия | Что это такое, особенности…

Гидроксид алюминия

Чтобы понять определение гидроксида алюминия, необходимо знать, что такое алюминий . Это тип металлического элемента , найденного в периодической таблице и представленного словом «Al». Это один из наиболее распространенных элементов, который можно найти в природе и в различных соединениях. Алюминий можно найти в виде гидроксида , который в то же время представляет собой наиболее стабильную форму, в которой этот металл можно найти при нормальных условиях.

Что такое гидроксид алюминия?

Гидроксид алюминия  является одной из форм  более стабильной  , в которой можно найти алюминий . В природе его можно найти под названием минерала гиббсита , и он является основной частью боксита .

• Гидроксид алюминия Характеристики
• Структура
• Формула
• Номенклатура
• Физические свойства гидроксида алюминия
• Химические свойства
• Получение
• Что это за
• Как принимать
• Преимущества гидроксида алюминия
• Значение при беременности
• Риски

Характеристики гидроксида алюминия

Среди его основных характеристик можно выделить следующие:

• Гидроксид алюминия характеризуется тем, что полиморфен , и по этой причине его можно найти в четырех различных формах: гиббсит , нордстрандит , байерит и дойлеит .
• Гидроксид алюминия представляет собой неорганическое соединение , основным компонентом которого является алюминий.
• Это тип неорганической соли, которая используется в качестве антацида .
• Он широко известен как магнезиальное молоко .
• Он широко используется у людей, у которых проблемы с изжогой , поскольку он обладает способностью нейтрализовать кислоты.
• В качестве лекарства его можно найти в виде таблеток , жидкостей, и жевательных таблеток .

Структура

Молекула гидроксида алюминия образована катионом алюминия Al + 3 и тремя гидроксильными анионами CO3-2 в своей структуре. Структура каркаса гидроксида алюминия всегда зависит от минерала, из которого он извлечен, поскольку ионы имеют различное расположение. Большая часть сети, которая является частью его структуры, относится к типу гексагональной или орторомбической .Это гидроксид, который также имеет 1 атом алюминия , 3 атома кислорода атома и 3 атома водорода  в своей структуре.

Формула

Химическая формула гидроксида алюминия: Al (OH) 3.

Номенклатура

Номенклатура гидроксида алюминия установлена ​​следующая:

• Систематическая  номенклатура: она называется тригидроксид алюминия .
• Номенклатура запас : известен как гидроксид алюминия.
• Традиционная номенклатура : в этой номенклатуре она называется гидроксид алюминия.

Физические свойства гидроксида алюминия

Среди его наиболее важных физических свойств следующие:

• Гидроксид алюминия представляет собой белое аморфное твердое вещество и без запаха . Его плотность составляет 2,42 г/мл.
• Температура плавления этого гидроксида алюминия составляет 300ºC.
• Он нерастворим в воде и этаноле, но может быть растворим в кислотах и щелочных растворах.
• Очищенный гидроксид алюминия представляет собой объемистый порошок белого цвета с плотностью приблизительно 2,42 г на мл.
• Имеет молярную массу из 0036.
• Его молекулярная масса равна 0.
• Имеет плотность по отношению к  по отношению к воде в соотношении 2:42

Химические свойства

Его наиболее важные свойства:

• Гидроксид алюминия представляет собой амфотерное соединение , это означает, что вещество обладает рядом основных или кислотных характеристик, и по этой причине гидроксид алюминия растворим  в двух растворах: кислоты или щелочи .
• Является электрическим изолятором , то есть не способен проводить электричество, а также обладает относительно высокой теплопроводностью.
• Когда он находится в своей кристаллической форме, он  имеет большую твердость , что делает его пригодным в качестве абразива .
• Не растворяется в воде, но растворяется в основаниях и кислотах .
• При контакте с водой  в течение длительного времени он может образовывать гели и поглощать кислоты и углекислый газ  в одно и то же время.

Получение

Гидроксид алюминия можно, во-первых, свободно найти в природе  в виде минерала гиббсита . Основным методом, с помощью которого можно получить гидроксид алюминия, является экстракция минерального боксита , к которому применяется процесс, известный как Байер , основной целью которого является достижение разделения между гидроксидами алюминия и бокситы  , кремнезем  , которые становятся нечистыми, и оксиды железа .Дальнейший процесс выглядит следующим образом:

• Добыча и обработка бокситов
• Осаждение или разделение твердых веществ
• Создание решения
• Охлаждение
• Извлечение NaOH
• Осаждение Al (OH) ₃
• Прокаливание
• Производство Al ₂ O ₃

Что это за

Одним из основных применений гидроксида алюминия является медицинская область, так как это один из лучших антацидов , который облегчает изжогу, расстройство желудка и проблемы с желудком.Он очень полезен для пациентов, страдающих пептической язвой , эзофагитом , грыжей пищеводного отверстия диафрагмы  и другими проблемами с желудком, потому что он оказывает эффект, который нейтрализует кислоты , которые вырабатываются в желудке.

Он также используется в качестве хелатора фосфатов в  для контроля гиперфосфатемии (очень высокий уровень фосфатов в крови) как у людей, так и у животных. Осажденный , он включен в качестве адъюванта в вакцины , потому что ему удается правильно поглощать белки,  препятствовать их осаждению или прилипанию к стенкам флакона во время хранения.

Его также можно использовать в качестве средства пожаротушения  , так как он обладает способностью поглощать большое количество тепла и в то же время выделять водяной пар. Его огнестойкость делает его эффективным в качестве средства подавления дыма , в основном на полиэстере, этилене, акриле, эпоксидной смоле, резине и ПВХ.

Как принимать

Доза для приема алюминия гидроксида в качестве лекарственного средства должна быть установлена ​​ врачом  в зависимости от возраста, веса и состояния здоровья.Важно хорошо встряхнуть продукт, если он находится в форме суспензии , и все указания на лекарство должны быть соблюдены в точности. Так что в целом, не указано в детей , которые , , которые находятся по пяти и взрослых , обычная доза один до два таблетка три раза в день, , особенно 20 минут или A час после того, как было съедено еды .Дополнительная доза также может быть показана в случае болевого кризиса . Если вы принимаете жевательные таблетки , хорошо их разжуйте, прежде чем проглотить, а затем запейте полным стаканом воды.

Преимущества гидроксида алюминия

Преимущества, которые можно получить с помощью гидроксида алюминия, перечислены ниже:

• Это превосходный продукт, который регулирует кислотность желудка , которые вызывают боль, дискомфорт и расстройство желудка.
• Хотя они регулируют выработку соляной кислоты в желудке, они не уменьшают ее и не влияют на нее.
• В некоторых случаях его также можно использовать в качестве  слабительного  .

Значение при беременности

На этапе беременности гидроксид алюминия может иметь большое значение для лечения тех женщин, у которых есть серьезные проблемы  с изжогой  и желудочно-пищеводным рефлюксом рефлюксом  когда диета и изменение образа жизни беременной женщины не решают проблема.Следует отметить, что, несмотря на то, что это важное лекарство, не рекомендуется его чрезмерное употребление длительное .

Риски

Среди основных рисков, которые могут быть вызваны проглатыванием гидроксида алюминия, являются следующие:

• Это может быть достигнуто в настоящее время токсичности  из  алюминия  у пациентов, страдающих почечной недостаточностью.
• Они могут вызывать низкий уровень фосфатов в крови (гипофосфатемия).
• Пациенты с сердечной недостаточностью , циррозом , отеком или почечной недостаточностью  должны соблюдать особую осторожность при использовании гидроксида алюминия.
• Пожилые взрослые  могут быть предрасположены к фекальной закупорке  при применении этого препарата.
• Может вызвать раздражение  в глазах  при контакте с ними.

.