Алюміній

Алюміній в природі. Алюміній займає третє місце після оксигену та силіцію за розповсюдженістю в природі – 7,5 % в земній корі по масі. Аl₂O₃ – корунд; Аl₂O₃хnH₂O – боксити; AlF₃х3NaF – кріоліт; Na₂OхAl₂O₃х2SiO₂ – нефелін; Al₂O₃х2SiO₂х2H₂O – глина.

Добування. Вперше алюміній добув німецький хімік Ф. Велер в 1827 році:

3К + AlCl₃ = 3KCl + Al.

Зараз алюміній добувають електролізом розплаву Аl₂O₃ в розплавленому кріоліті (1912 р.)

Аl₂O₃ ↔ Al³⁺ + 3O^2-

(Kатод): Al³⁺ + 3e = Al⁰

(Aнод): 6O^2- - 12e = 3O₂⁰

2Аl₂O₃ → 4Al⁰ + 3O₂⁰.

Фізичні властивості. Сріблястий легкий метал. Нагрітий до 100-150⁰С прокачується в фольгу. При t 500⁰С стає крихким. При збільшенні температури знову стає пластичним. Має високі значення тепло- та електропровідності. Дзеркало з алюмінію не тускніє як срібне (відбивна здатність алюмінію на 15-20 % нижча ніж у срібла).

Хімічні властивості. З металами утворює сплави: дюралюміній (95 % Al, 4 % Cu, 0,5% Mg, 0,5 % Mn). Застосовують для алітирування – насичення поверхні стальних і чавунних виробів алюмінієм на глибину 0,02-1,2 мм з метою захисту основного металу.

Взаємодіє з неметалами:

2Al + 3Сl₂ = 2AlСl₃ (алюміній хлорид); 2Al + 3S = Al₂S₃ (алюміній сульфід);

3Al + N₂ = AlN (алюміній нітрид); 4Al + 3C = Al₄C₃ (алюміній карбід)

З результаті взаємодії алюмінію з киснем повітря він вкривається тонкою 10^-6мм плівкою Аl₂O₃, яка запобігає подальшому окисненню алюмінію

4Al + 3O₂ → 2Аl₂O₃.

З водою взаємодіє тільки після зняття оксидної плівки:

2Al + 6H₂O = 2Al(OH)₃↓ + 3H₂↑.

Алюмотермія – відновлення металів з їх оксидів за допомогою алюмінія. Розробив російський хімік М.М. Бекетов. Цей метод використовують для добування тугоплавких металів: хрома, ванадію, марганцю, заліза тощо:

Сr₂O₃ + Al = Аl₂O₃ + Cr;

3Fe₃O₄ + 8Al = 4Аl₂O₃ + 9Fe.

За допомогою останньої реакції можна зварювати залізні деталі, так як температура цієї реакції досягає 3500⁰С. Суміш оксидів феруму, залізних ошурок та порошку алюмінію називають термітом – використовується для зварювання деталей.

Алюміній, його оксид та гідроксид є амфотерними сполуками, а значить можуть взаємодіяти як з кислотами, так і з лугами (розчинними основами). Алюміній не взаємодіє з концентрованою та розбавленою нітратною кислотою через щільну оксидну плівку, але розчиняється в розбавлених сульфатній та хлорид ній кислотах:

2Al + 3H₂SO₄ = Al₂(SO₄)₃ + 3H₂;

2Al + 6HCl = 2AlCl₃ + 3H₂.

Взаємодіє з лугами:

2Al + 2NaOH + 6H₂O = Na[Al(OH)₄] + 3H₂.

Алюміній оксид. Добування:

4Al + 3O₂ → 2Аl₂O₃;

2Al(OH)₃ = Аl₂O₃ + H₂O.

Хімічні властивості (амфотерний):

Аl₂O₃ + 3H₂SO₄ = Al₂(SO₄)₃ + 3H₂О;

алюміній сульфат

Аl₂O₃ + 2NaOH + 3H₂O = 2Na[Al(OH)₄];

тетрагідроксоалюмінат натрію

або при спіканні Аl₂O₃ + 2NaOH = NaAlO₂ + H₂O.

алюмінат натрію

Алюміній гідроксид. Добувається дією лугів на солі алюмінію:

AlCl₃ + 3NaOH = 2Al(OH)₃↓ + 3NaCl.

Хімічні властивості (амфотерний):

Al(OH)₃ + 3HCl = AlCl₃ + 3H₂O;

Al(OH)₃ + NaOH = Na[Al(OH)₄];

або при спіканні Al(OH)₃ + NaOH = NaAlO₂ + 2H₂O.