Алюминий – получение, свойства, применение. Оксид, гидроксид, алюминаты, галогениды, строение их молекул, получение и свойства.
Алюми́ний — элемент 13-й группы периодической таблицы химических элементов, третьего периода, с атомным номером 13. Обозначается символом Al, относится к группе лёгких металлов.
алюминий — лёгкий парамагнитный металл серебристо-белого цвета, легко поддающийся формовке, литью, механической обработке.
Получение.
Растворении оксида алюминия Al2O3 в расплаве криолита Na3AlF6 с последующим электролизом с использованием расходуемых коксовых или графитовых анодных электродов.
Восстановлением металлическим калием безводного хлорида алюминия (реакция протекает при нагревании без доступа воздуха):
Химические свойства.
При н.у. алюминий покрыт тонкой и прочной оксидной плёнкой и потому не реагирует с окислителями. Благодаря этому алюминий практически не подвержен коррозии и потому широко востребован в современной промышленности. Однако при разрушении оксидной плёнки, алюминий выступает как активный металл-восстановитель.
Алюминий образует сплавы почти со всеми металлами. Наиболее известны сплавы с медью и магнием (дюралюминий) и кремнием (силумин).
Применение: в тепловом оборудовании, в криогенной технике, изготовления зеркал, для производства сероводорода, в пиротехнике.
Оксид алюминия представляет собой белую, очень тугоплавкую (т. пл. 2050 оС) и нерастворимую в воде массу. Природный Al2O3 (минерал корунд), а также полученный искусственно и затем сильно прокаленный отличается большой твердостью и нерастворимостью в кислотах.
Гидроксид Al(OH)3 может быть получен лишь косвенным путем из солей. Представляет собой объемистый студенистый осадок белого цвета, практически нерастворимый в воде, но легко растворяющийся в кислотах и сильных щелочах.
При взаимодействии с сильными щелочами образуются соответствующие алюминаты:
NaOH + Al(OH)3 = Na[Al(OH)4]
Алюминаты наиболее активных одновалентных металлов в воде хорошо растворимы, а от более слабых оснований, гидролизованы в растворе практически нацело.
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, а еще сильнее гидролизованы растворимые соли алюминия из слабых кислот.
Галогениды алюминия в обычных условиях — бесцветные кристаллические вещества. В ряду галогенидов алюминия AlF3 сильно отличается по свойствам от своих аналогов. Он тугоплавок, мало растворяется в воде, химически неактивен. Основной способ получения AlF3 основан на действии безводного HF на Al2O3 или Al:
Al2O3 + 6HF = 2AlF3 + 3H2O
Общая характеристика солей алюминия, их растворимость, гидролиз. Квасцы. Алюмосиликаты. Применение алюминия и его соединений.
Из гидроксида алюминия можно получить практически все соли алюминия. Почти все соли алюминия хорошо растворимы в воде. В растворе соли алюминия показывают кислую реакцию.
Практическое значение имеют многие соли алюминия. Безводный хлорид алюминия АlСl3 используется в качестве катализатора при переработке нефти, а также при получении толуола.
Соли алюминия и сильных кислот хорошо растворимы в воде и подвергаются в значительной степени гидролизу по катиону, создавая сильнокислотную среду, в которой растворяются такие металлы, как магний и цинк. Нерастворимы в воде фторид AlF3 и ортофосфат АlРO4.
Квасцы (двойные соли алюминия) - обладают сильными вяжущими свойствами и применяются при дублении кожи, а также в медицинской практике как кровоостанавливающее средство.
Алюмосиликаты - группа природных и синтетических силикатов, комплексные анионы которых содержат кремний и алюминий.
Природные алюмосиликаты, не содержащие группы (OH) и кристаллической воды, являются тугоплавкими, термически стойкими соединениями.
Синтетические алюмосиликаты получают гидротермальным синтезом при нагреве оксидов кремния SiO2 и алюминия Al2O3 с оксидами металлов.
Алюминий используется для получения алюминиевых сплавов. Чистый алюминий – конструкционный материал в строительстве, применяется в электротехнике, является раскислителем чугуна и стали, восстановителем оксидов в производстве металлов методом алюмотермии.
Оксид алюминия применяется в качестве огнеупорного и абразивного материала, для производства керамических резцов и электротехнической керамики.
Гидроксид алюминия используется при производстве соединений алюминия, компонент зубных паст, применяется в медицине.
Хлорид алюминия применяется в качестве катализатора в органическом синтезе, для очистки сточных вод и обработки дерева.
Сульфат алюминия – коагулянт для обработки питьевых и промышленных вод, применяется при производстве бумаги и в текстильной промышленности.