Соединения алюминия

В стабильных соединениях алюминий проявляет степень окисления +3, образуя оксид, гидроксид и соли.

Оксид алюминия существует в нескольких модификациях, основной из которых является -Al₂O₃ (корунд) - твердое, тугоплавкое соединение (т.пл. 2050 С). По твердости уступает только алмазу, эльбору и карборунду. Очень устойчивое соединение, не реагирующее с водными растворами кислот и щелочей. При сплавлении проявляет свойства амфотерного оксида:

t

Al₂O₃ + 2NaOH = 2NaAlO₂ + H₂O

t

Al₂O₃ + 3K₂S₂O₇ = Al₂(SO₄)₃ + 3K₂SO₄

Гидроксид алюминия выделяется при действии аммиака на водные растворы солей алюминия:

Al³⁺ + 3NH₃H₂O = Al(OH)₃ + 3NH₄⁺

Свежеполученный Al(OH)₃ реакционноспособное вещество, типичный амфотерный гидроксид, растворимый в растворах кислот и щелочей:

Al(OH)₃ + 3HCl = AlCl₃ + 3H₂O

Al(OH)₃ + 3KOH = K₃[Al(OH)₆]

Со временем гидроксид алюминия теряет активность за счет частичной потери воды и образования полимерных структур.

Фторид алюминия представляет собой полимерное вещество, нерастворимое в воде и органических растворителях. Хлорид, бромид и иодид алюминия - летучие кристаллические вещества, растворимые в органических растворителях, в парах и в инертных растворителях существуют в виде димерных молекул:

Галогениды алюминия - сильные кислоты Льюиса, энергично присоединяют электронодонорные молекулы, очень энергично растворяются в воде, иодид алюминия со взрывом.

Большинство солей алюминия хорошо растворимы в воде, сильно гидролизованы. Соли алюминия со слабыми кислотами гидролитически неустойчивы и существуют только в безводных условиях. Например:

Al₂S₃ + 6H₂O = 2Al(OH)₃ + 3H₂S

Наибольшее применение находит сульфат алюминия и алюмокалиевые квасцы - K₂SO₄Al₂(SO₄)₃24H₂O.

23.3. Подгруппа галлия

Галлий, индий и таллий - рассеянные элементы, самостоятельных месторождений практически не образуют, входят в состав некоторых полиметаллических руд. Легкоплавкие серебристо-белые металлы. Подобно алюминию галлий и индий на воздухе покрыты пассивирующей пленкой. Таллий на воздухе медленно окисляется. При нагревании реагируют с кислородом, серой и галогенами. Растворимы в кислотах. При этом галлий и индий образуют соли в степени окисления +3, а таллий образует соли таллия(I).

2Ga + 3H₂SO₄ = Ga₂(SO₄)₃ + 3H₂

2Tl + H₂SO₄ = Tl₂SO₄ + H₂

Галлий реагирует со щелочами, индий и таллий в отсутствие окислителей к щелочам устойчивы.

Оксиды и гидроксиды галлия(III) и индия(III) амфотерны. Для оксида и гидроксида таллия(III) наблюдается сильное доминирование основных свойств. Галогениды и соли галлия, индия и таллия(III) напоминают по свойствам галогениды и соли алюминия.

Соединения галлия и индия(I) неустойчивы, сильные восстановители. Для соединений таллия степень окисления +1 наиболее устойчива. Оксид таллия хорошо растворим в воде, с которой реагирует подобно оксидам щелочных металлов:

Tl₂O + H₂O = 2TlOH

Гидроксид таллия(I) - сильное основание, отщепляющее воду при нагревании. Соли таллия(I) напоминают соли серебра(I). Соединения галлия, индия и особенно таллия ядовиты!