2AlCl3(г)Al2Cl6(г)

ΔG^о₂₉₈ = ΔG^о_обр.Al₂Cl_6(г) − 2 ΔG^о_обр.AlCl_3(г) = −1209 − 2(−571) = −67 кДж

ΔG^о = −RTlnK_равн.

K_равн = = = =

Пусть начальная концентрация AlCl_3(г) составляла 1 моль/л, начальная концентрация Al₂Cl_6(г) – 0 моль/л. Примем равновесную концентрацию Al₂Cl_6(г) равной х моль/л, тогда равновесная концентрация AlCl_3(г) составит (1 – 2х) моль/л. Подставляем величины в уравнение для константы равновесия:

К_равн. = =

Решая уравнение относительно х, получим:

х₁ = 0,5 + 0,49∙10⁻⁶

х₂ = 0,5 – 0,49∙10⁻⁶.

Первый корень не подходит по смыслу, таким образом, степень димеризации AlCl_3(г) составляет:

99,9999 %.

Следует отметить, что поскольку обсуждалось газовое равновесие, то константой равновесия должна быть К_р и в вычислениях должны были фигурировать давления (фугитивности), однако конечный результат в этом случае был бы тот же самый.

Сульфат алюминия образует двойные соли с сульфатами одновалентных металлов – квасцы. Кристаллическая решётка этих соединений содержит гексааквакомплексы [Э(H₂O)₆]⁺, [Al(H₂O)₆]³⁺ и анионы SO₄²⁻. Поэтому состав квасцов соответствует формуле ЭAl(SO₄)₂∙12H₂O. Квасцы способны образовывать и другие Э³⁺; двойные соли можно рассматривать как комплексы со сравнительно небольшой величиной константы устойчивости.

Применение

Поскольку Al мягкий металл, то его сплавляют с металлами, повышающими его твёрдость и коррозионную устойчивость (например с Mg и Cu). Именно поэтому Al используют преимущественно в виде сплавов, важнейшим из них является дюралюмин (дюраль), в котором к Al приплавлены Cu, Mg, Mn. Широко используются также сплавы Al с Ni, Sn, Zn и другими металлами.

Алюминиевые сплавы находят применение в авто- и авиастроении, при строительстве морских и речных судов, в качестве конструкционных материалов при строительстве зданий. Незаменим Al при изготовлении проводов внутренней проводки. Алюминиевая фольга применяется в пищевой промышленности, на основе тонкого алюминиевого порошка изготавливают краску («алюминиевая бронза»). Металлический Al используется как восстановитель в металлотермических производствах.

Корунд, являющийся кристаллической формой Al₂O₃, твёрд и используется как абразивный материал. Природный корунд может давать прозрачные кристаллы. Некоторые примеси окрашивают эти кристаллы в красивые тона, такие модификации корунда относят к полудрагоценным камням (сапфиры, рубины).

Al₂(SO₄)₃∙18H₂O используют для коагуляционной очистки питьевой воды и в бумажной промышленности. Дело в том, что бумага, пропитанная сульфатом алюминия, легко насыщается с поверхности коллоидной смесью глины и смолистых веществ, что увеличивает способность бумаги удерживать краску. Галогениды алюминия (особенно AlCl₃, являющийся сильной кислотой Льюиса) широко используются в качестве катализаторов в органической химии.

Задание 6. По справочным данным определить, в каком объёме воды растворяется 1 г AlF₃ (возможным гидролизом пренебречь).

Решение. Рассматриваемое равновесие:

AlF_3(к) Al³⁺ + 3F⁻

Насыщенный раствор

ΔG^о₂₉₈ = 3ΔG^о_обр.F⁻_{(р-р, ст.с.)} + ΔG^о_обр.Al³⁺_{(р-р, ст.с.)} − ΔG^о_обр.AlF_3(к) =

= 3(−277,7) + (−490) − (−1431,1) = 108 кДж

ΔG^о = −RTlnK_равн. = −RTlnПР

ПР = = = = .

Если растворимость AlF_3(к) составляет р моль/л, то в насыщенном растворе равновесные концентрации составляют:

[Al³⁺] = p моль/л; [F⁻] = 3p моль/л.

Подставляем в выражение для ПР:

ПР = [Al³⁺]∙[F^-]³ = p∙(3p)³ = 27p⁴ = 1,16∙10⁻¹⁹

Отсюда:

р = 8,10∙10⁻⁶ моль/л; M(AlF₃) = 84 г/моль; р = 8,10∙10⁻⁶ моль/л ∙ 84 г/моль = 6,8∙10⁻⁴ г/л

В 1 литре воды растворяется 6,8∙10⁻⁴ г AlF₃

В х литрах воды − 1 г AlF₃

х = = 1471 л