Оксид алюминия, свойства, получение, химические реакции

Взаимодействие алюминия с простыми веществами

с кислородом

При контакте абсолютно чистого алюминия с воздухом атомы алюминия, находящиеся в поверхностном слое, мгновенно взаимодействуют с кислородом воздуха и образуют тончайшую, толщиной в несколько десятков атомарных слоев, прочную оксидную пленку состава Al2O3, которая защищает алюминий от дальнейшего окисления. Невозможно и окисление крупных образцов алюминия даже при очень высоких температурах. Тем не менее, мелкодисперсный порошок алюминия довольно легко сгорает в пламени горелки:

с галогенами

Алюминий очень энергично реагирует со всеми галогенами. Так, реакция между перемешанными порошками алюминия и йода протекает уже при комнатной температуре после добавления капли воды в качестве катализатора. Уравнение взаимодействия йода с алюминием:

С бромом, представляющим собой тёмно-бурую жидкость, алюминий также реагирует без нагревания. Образец алюминия достаточно просто внести в жидкий бром: тут же начинается бурная реакция с выделением большого количества тепла и света:

Реакция между алюминием и хлором протекает при внесении нагретой алюминиевой фольги или мелкодисперсного порошка алюминия в заполненную хлором колбу. Алюминий эффектно сгорает в хлоре в соответствии с уравнением:

с серой

При нагревании до 150-200 о С или после поджигания смеси порошкообразных алюминия и серы между ними начинается интенсивная экзотермическая реакция с выделением света:

— сульфид алюминия

с азотом

При взаимодействии алюминия с азотом при температуре около 800 o C образуется нитрид алюминия:

с углеродом

При температуре около 2000 o C алюминий взаимодействует с углеродом и образует карбид (метанид) алюминия, содержащий углерод в степени окисления -4, как в метане.

Ортоалюминиевая кислота — Госстандарт

Алюмина’ты, соли алюминиевых кислот: ортоалюминиевой h4 AlO3 , метаалюминиевой HAlO2 и др. В природе наиболее распространены Алюминаты общей формулы R[Al2O4], где R — Mg, Са, Be, Zn и др. Среди них различают: 1) октаэдрические разновидности, т. н. шпинели — Mg[Al2 04] (благородная шпинель), Zn[Al2 O4 ] (ганитовая или цинковая шпинель) и др. и 2) ромбические разновидности — Be[Al2 O4] (хризоберилл) и др. (в формулах минералов атомы, составляющие структурную группу, обычно заключают в квадратные скобки).

Алюминаты щелочных металлов получают при взаимодействии Al или Al(OH)3 с едкими щелочами: Al(OH)3 + KOH = KAlO2 + 2h3 O. Из них алюминаты натрия NaAlO2, образующийся при щелочном процессе получения глинозёма, применяют в текстильном производстве как протраву. Алюминаты щёлочноземельных металлов получают сплавлением их окислов с Al2 O3 ; из них алюминаты кальция CaAl2 O4 служит главной составной частью быстро твердеющего глинозёмистого цемента.

Практическое значение приобрели Алюминаты редкоземельных элементов. Их получают совместным растворением окислов редкоземельных элементов R2 03 и Al(NO3 )3 в азотной кислоте, выпариванием полученного раствора до кристаллизации солей и прокаливанием последних при 1000—1100°С. Образование Алюминаты контролируется рентгеноструктурным, а также химическим фазовым анализом. Последний основан на различной растворимости исходных окислов и образуемого соединения (А., например, устойчивы в уксусной кислоте, в то время как окислы редкоземельных элементов хорошо растворяются в ней). Алюминаты редкоземельных элементов обладают большой химической стойкостью, зависящей от температур их предварительного обжига; в воде устойчивы при высоких температурах (до 350°С) под давлением. Наилучший растворитель Алюминаты редкоземельных элементов — соляная кислота. Алюминаты редкоземельных элементов отличаются высокой тугоплавкостью и характерной окраской. Их плотности составляют от 6500 до 7500

кг /м3 .

Микротвёрдость сплавленных А. редкоземельных элементов 16—17 Гн/м2 (1600—1700 кгс/мм2 ) [микротвёрдость окислов редкоземельных элементов 4—4,7 Гн/м2(400—470 кгс/мм2 )].

himiya.gosstandart.info

Взаимодействие алюминия со сложными веществами

с водой

Как уже было сказано выше, стойкая и прочная оксидная пленка из Al2O3 не дает алюминию окисляться на воздухе. Эта же защитная оксидная пленка делает алюминий инертным и по отношению к воде. При снятии защитной оксидной пленки с поверхности такими методами, как обработка водными растворами щелочи, хлорида аммония или солей ртути (амальгирование), алюминий начинает энергично реагировать с водой с образованием гидроксида алюминия и газообразного водорода:

с оксидами металлов

После поджигания смеси алюминия с оксидами менее активных металлов (правее алюминия в ряду активности) начинается крайне бурная сильно-экзотермическая реакция. Так, в случае взаимодействия алюминия с оксидом железа (III) развивается температура 2500-3000 о С. В результате этой реакции образуется высокочистое расплавленное железо:

Данный метод получения металлов из их оксидов путем восстановления алюминием называется алюмотермией или алюминотермией.

с кислотами-неокислителями

Взаимодействие алюминия с кислотами-неокислителями, т.е. практически всеми кислотами, кроме концентрированной серной и азотной кислот, приводит к образованию соли алюминия соответствующей кислоты и газообразного водорода:

2Аl 0 + 6Н + = 2Аl 3+ + 3H2 0 ;

с кислотами-окислителями

-концентрированной серной кислотой

Взаимодействие алюминия с концентрированной серной кислотой в обычных условиях, а также низких температурах не происходит вследствие эффекта, называемого пассивацией. При нагревании реакция возможна и приводит к образованию сульфата алюминия, воды и сероводорода, который образуется в результате восстановления серы, входящей в состав серной кислоты:

Читать также: Медь и олово что получается

Такое глубокое восстановление серы со степени окисления +6 (в H2SO4) до степени окисления -2 (в H2S) происходит благодаря очень высокой восстановительной способности алюминия.

— концентрированной азотной кислотой

Концентрированная азотная кислота в обычных условиях также пассивирует алюминий, что делает возможным ее хранение в алюминиевых емкостях. Так же, как и в случае с концентрированной серной, взаимодействие алюминия с концентрированной азотной кислотой становится возможным при сильном нагревании, при этом преимущественно протекает реакция:

— разбавленной азотной кислотой

Взаимодействие алюминия с разбавленной по сравнению с концентрированной азотной кислотой приводит к продуктам более глубокого восстановления азота. Вместо NO в зависимости от степени разбавления могут образовываться N2O и NH4NO3:

со щелочами

Алюминий реагирует как с водными растворами щелочей:

так и с чистыми щелочами при сплавлении:

В обоих случаях реакция начинается с растворения защитной пленки оксида алюминия:

В случае водного раствора алюминий, очищенный от защитной оксидной пленки, начинает реагировать с водой по уравнению:

Образующийся гидроксид алюминия, будучи амфотерным, реагирует с водным раствором гидроксида натрия с образованием растворимого тетрагидроксоалюмината натрия:

Алюминий – химически активный металл, но прочная оксидная пленка определяет его стойкость при обычных условиях. Практически во всех химических реакциях алюминий проявляет восстановительные свойства.

Взаимодействие с неметаллами

С кислородом взаимодействует только в мелкораздробленном состоянии при высокой температуре:

реакция сопровождается большим выделением тепла.

Выше 200°С реагирует с серой с образованием сульфида алюминия:

При 500°С – с фосфором, образуя фосфид алюминия:

При 800°С реагирует с азотом, а при 2000°С – с углеродом, образуя нитрид и карбид:

С хлором и бромом взаимодействует при обычных условиях, а с йодом при нагревании, в присутствии воды в качестве катализатора:

С водородом непосредственно не взаимодействует.

С металлами образует сплавы, которые содержат интерметаллические соединения – алюминиды, например, CuAl2, CrAl7, FeAl3 и др.

Взаимодействие с водой

Очищенный от оксидной пленки алюминий энергично взаимодействует с водой:

в результате реакции образуется малорастворимый гидроксид алюминия и выделяется водород.

Взаимодействие с кислотами

Легко взаимодействует с разбавленными кислотами, образуя соли:

8Al + 30HNO3 = 8Al(NO3)3 + 3N2O + 15H2O (в качестве продукта восстановления азотной кислоты также может быть азот и нитрат аммония).

С концентрированной азотной и серной кислотами при комнатной температуре не взаимодействует, при нагревании реагирует с образованием соли и продукта восстановления кислоты:

Взаимодействие со щелочами

Алюминий – амфотерный металл, он легко реагирует со щелочами:

в растворе с образованием тетрагидроксодиакваалюмината натрия:

при сплавлении с образованием алюминатов:

Восстановление металлов из оксидов и солей

Алюминий – активный металл, способен вытеснять металлы из их оксидов. Это свойство алюминия нашло практическое применение в металлургии:

Одними из самых удобных в обработке материалов являются металлы. Среди них также есть свои лидеры. Так, например, основные свойства алюминия известны людям уже давно. Они настолько подходят для применения в быту, что данный металл стал очень популярным. Каковы же свойства алюминия как простого вещества и как атома, рассмотрим в данной статье.

О едком и не очень

– Эти идиоты поместили фарфоровый контейнер со «студнем» в специальную камеру, предельно изолированную… То есть это они думали, что камера предельно изолирована, но когда они открыли контейнер манипуляторами, «студень» пошел через металл и пластик, как вода через промокашку, вырвался наружу, и все, с чем он соприкасался, превращалось опять же в «студень». Погибло тридцать пять человек, больше ста изувечено, а все здание лаборатории приведено в полную негодность. Вы там бывали когда-нибудь? Великолепное сооружение! А теперь «студень» стек в подвалы и нижние этажи… Вот вам и прелюдия к контакту.

— А. Стругацкий, Б. Стругацкий «Пикник на обочине»

В том, что я всё ещё что-то пишу — вините вот этого человека. Он навеял идею.

Просто, немного поразмыслив, я решил, что небольшой экскурс по едким веществам получится относительно быстро. Может кому-то будет и интересно. А кому-то — и полезно.

Поехали.

Сразу определимся с понятиями.

Едкий — 1. Разъедающий химически. 2. Резкий, вызывающий раздражение, боль. 3. Язвительный, колкий.

Ожегов С.И. Словарь русского языка. — М.: Рус.яз., 1990. — 921 с.

Итак, отбрасываем сразу два последних значения слова. Также отбрасываем «едкие» лакриматоры — которые не столько едкие, сколько вызывают слезотечение, и стерниты — которые вызывают кашель. Да, ниже будут вещества, которые обладают и этими свойствами, но они — что главное! — действительно разъедают материалы, а иногда и плоть.

Мы не будем рассматривать вещества, едкие только для человека и подобных — в виду специфического разрушения мембран клеток. А потому иприты останутся не у дел.

Мы будем рассматривать соединения, которые в комнатных условиях — жидкости. Поэтому жидкий кислород и азот, а также газы типа фтора рассматривать не будем, хотя их можно считать едкими, да.

Как обычно, взгляд будет исключительно субъективным, основанным на собственном опыте. И да — вполне возможно, что кого-то я и не упомню — пиши комментарии, %username%, в течение трёх суток с момента публикации я буду дополнять статью тем, что забылось с самого начала!

И да — у меня нет времени и сил строить «хит-парад», поэтому будет сборная солянка. И со всеми исключениями — она вышла довольно короткой.

Едкие щелочи

А конкретно — гидроксиды щелочных металлов: лития, натрия, калия, рубидия, цезия, франция, гидроксид таллия (I) и гидроксид бария. Но:

• Литий, цезий, рубидий и барий отбрасываем — дорого и редко встретишь
• Если ты, %username%, встретишь гидроксид франция, то едкость тебя будет волновать в последнюю очередь — он жутко радиоактивный
• То же и с таллием — он ядовит до жути.

А потому остались натрий и калий. Но будем откровенны — свойства у всех едких щелочей очень схожие.

Гидроксид натрия известен всем как «каустическая сода» (не путать с пищевой, кальцинированной и другими содами, а также поташем). Гидроксид калия как пищевая добавка Е525 — тоже. По свойствам оба похожи: сильно гигроскопичны, то бишь тянут воду, на воздухе «расплываются». Хорошо растворяются в воде, при этом выделяется большое количество теплоты.

«Расплывание» на воздухе — по сути образование очень концентрированных растворов щелочей. А потому, если положить кусочек едкой щёлочи на бумагу, кожу, некоторые металлы (тот же алюминий) — то по прошествии времени обнаружится, что материал хорошо подъело! То, что показывали в «Бойцовском клубе» — очень похоже на правду: действительно, потные руки — да в щёлочь — будет больно! Лично мне показалось больнее, чем от соляной кислоты (о ней ниже).

Впрочем, если руки очень сухие — скорее всего в именно сухой щёлочи ничего и не почувствуешь.

Едкие щёлочи отлично разваливают жиры на глицерин и соли жирных кислот — так и варят мыло (привет, «Бойцовский клуб!») Чуть дольше, но так же действенно расщепляются белки — то есть в принципе щёлочи плоть растворяют, особенно крепкие растворы — да при нагревании. Недостатком в сравнении с той же хлорной кислотой (о ней тоже ниже) является то, что все щёлочи тянут углекислый газ из атмосферы, а потому сила будет постепенно снижаться. Кроме того, щёлочи реагируют и с компонентами стекла — стекло мутнеет, хотя, чтобы его растворить целиком — тут, конечно, надо постараться.

К едким щелочам иногда относят и тетраалкиламмоний гидроксиды, например

На самом деле в этих веществах объединились свойства катионных поверхностно-активных веществ (ну это как обычное мыло — только катионное: тут активная дифильная частица — с зарядом «+», а в мыле — с зарядом «-«) и относительно высокая основность. Если попадёт на руки — можно намылить в воде и помыть, как мылом, если в водном растворе погреть волосы, кожу или ногти — растворятся. «Едкость» на фоне гидроксидов натрия и калия — так себе.

Серная кислота

H2SO4

Самая популярная, наверное, во всех историях. Не самая едкая, но достаточно неприятная: концентрированная серная кислота (которая 98%) — маслянистая жидкость, которая очень любит воду, а потому у всех её отнимает. Отнимая воду у целлюлозы и сахара, обугливает их. Точно так же она радостно отнимет воду и у тебя, %username%, особенно если налить её на нежную кожу лица или в глаза (ну в глаза на самом деле всё будет попадать с приключениями). Особо добрые люди мешают серную кислоту с маслом, чтобы труднее смывалась и лучше впитывалась в кожу.

История открытия алюминия

Издавна человеку было известно соединение рассматриваемого металла – алюмокалиевые квасцы. Оно использовалось как средство, способное набухать и связывать между собой компоненты смеси, это было необходимо и при выделке кожаных изделий. О существовании в чистом виде оксида алюминия стало известно в XVIII веке, во второй его половине. Однако при этом чистое вещество получено не было.

Читать также: Подключение контактора через кнопку 220

Сумел же выделить металл из его хлорида впервые ученый Х. К. Эрстед. Именно он обработал амальгамой калия соль и выделил из смеси серый порошок, который и был алюминием в чистом виде.

Тогда же стало понятно, что химические свойства алюминия проявляются в его высокой активности, сильной восстановительной способности. Поэтому долгое время с ним никто больше не работал.

Однако в 1854 году француз Девиль смог получить слитки металла методом электролиза расплава. Этот способ актуален и по сей день. Особенно массовое производство ценного материала началось в XX веке, когда были решены проблемы получения большого количества электроэнергии на предприятиях.

На сегодняшний день данный металл – один из самых популярных и применяемых в строительстве и бытовой промышленности.

Общая характеристика атома алюминия

Если характеризовать рассматриваемый элемент по положению в периодической системе, то можно выделить несколько пунктов.

1. Порядковый номер – 13.
2. Располагается в третьем малом периоде, третьей группе, главной подгруппе.
3. Атомная масса – 26,98.
4. Количество валентных электронов – 3.
5. Конфигурация внешнего слоя выражается формулой 3s 2 3p 1 .
6. Название элемента – алюминий.
7. Металлические свойства выражены сильно.
8. Изотопов в природе не имеет, существует только в одном виде, с массовым числом 27.
9. Химический символ – AL, в формулах читается как «алюминий».
10. Степень окисления одна, равна +3.

Химические свойства алюминия полностью подтверждаются электронным строением его атома, ведь имея большой атомный радиус и малое сродство к электрону, он способен выступать в роли сильного восстановителя, как и все активные металлы.

Что мы узнали?

Алюминий – амфотерный активный металл с постоянной валентностью. Обладает небольшой плотностью, высокой электропроводностью, пластичностью. Притягивается магнитом только в присутствии магнитного поля. Алюминий реагирует с кислородом, образуя защитную плёнку, которая препятствует реакциям с водой, концентрированными азотной и серной кислотами. При нагревании взаимодействует с неметаллами и концентрированными кислотами, при обычных условиях – с галогенами и разбавленными кислотами. В оксидах вытесняет менее активные металлы. Не реагирует с водородом.

Алюминий – это пластичный и лёгкий металл белого цвета, покрытый серебристой матовой оксидной плёнкой. В периодической системе Д. И. Менделеева этот химический элемент обозначается, как Al (Aluminium) и находится в главной подгруппе III группы, третьего периода, под атомным номером 13. Купить алюминий вы можете на нашем сайте.

Алюминий как простое вещество: физические свойства

Если говорить об алюминии, как о простом веществе, то он представляет собой серебристо-белый блестящий металл. На воздухе быстро окисляется и покрывается плотной оксидной пленкой. Тоже самое происходит и при действии концентрированных кислот.

Наличие подобной особенности делает изделия из этого металла устойчивыми к коррозии, что, естественно, очень удобно для людей. Поэтому и находит такое широкое применение в строительстве именно алюминий. Свойства вещества также еще интересны тем, что данный металл очень легкий, при этом прочный и мягкий. Сочетание таких характеристик доступно далеко не каждому веществу.

Можно выделить несколько основных физических свойств, которые характерны для алюминия.

1. Высокая степень ковкости и пластичности. Из данного металла изготовляют легкую, прочную и очень тонкую фольгу, его же прокатывают в проволоку.
2. Температура плавления – 660 0 С.
3. Температура кипения – 2450 0 С.
4. Плотность – 2,7 г/см 3 .
5. Кристаллическая решетка объемная гранецентрированная, металлическая.
6. Тип связи – металлическая.

Физические и химические свойства алюминия определяют области его применения и использования. Если говорить о бытовых сторонах, то большую роль играют именно уже рассмотренные нами выше характеристики. Как легкий, прочный и антикоррозионный металл, алюминий применяется в самолето- и кораблестроении. Поэтому эти свойства очень важно знать.

Хлорид алюминия — Википедия

ru.wikipedia.org

Химические свойства алюминия

С точки зрения химии, рассматриваемый металл – сильный восстановитель, который способен проявлять высокую химическую активность, будучи чистым веществом. Главное – это устранить оксидную пленку. В этом случае активность резко возрастает.

Химические свойства алюминия как простого вещества определяются его способностью вступать в реакции с:

С водой он не взаимодействует при обычных условиях. При этом из галогенов без нагревания реагирует только с йодом. Для остальных реакций нужна температура.

Можно привести примеры, иллюстрирующие химические свойства алюминия. Уравнения реакций взаимодействия с:

• кислотами – AL + HCL = AlCL3 + H2;
• щелочами – 2Al + 6H2O + 2NaOH = Na[Al(OH)4] + 3Н2;
• галогенами – AL + Hal = ALHal3;
• серой – 2AL + 3S = AL2S3.

Читать также: Дверь из фанеры своими руками фото

В целом, самое главное свойство рассматриваемого вещества – это высокая способность к восстановлению других элементов из их соединений.

Алюминий и вода

Алюминий реагирует с водой по следующим реакциям [2]:

В результате этих реакций образуются, соответственно, следующие соединения алюминия:

• модификация гидроксида алюминия байерит и водород (1)
• модификация гидроксида алюминия богемит и водород (2)
• оксид алюминия и водород (3)

Эти реакции, кстати, представляют большой интерес, при разработке компактных установок для получения водорода для транспортных средств, которые работают на водороде [2].

Все эти реакции являются термодинамически возможными при температуре от комнатной до температуры плавления алюминия 660 ºС. Все они являются также экзотермическими, то есть происходят с выделением тепла [2]:

• При температуре от комнатной до 280 ºС наиболее устойчивым продуктом реакции является Al(OH)3.
• При температуре от 280 до 480 ºС наиболее устойчивым продуктом реакции является AlO(OH).
• При температуре выше 480 ºС наиболее устойчивым продуктом реакции является Al2O3.

Таким образом, оксид алюминия Al2O3 становится термодинамически более устойчивым, чем Al(OH)3 при повышенной температуре. Продуктом реакции алюминия с водой при комнатной температуре будет гидроксид алюминия Al(OH)3.

Реакция (1) показывает, что алюминий должен самопроизвольно реагировать с водой при комнатной температуре. Однако на практике кусок алюминия, опущенный в воду, не реагирует с водой в условиях комнатной температуры и даже в кипящей воде. Дело в том, что алюминий имеет на поверхности тонкий когерентный слой оксида алюминия Al2O3. Эта оксидная пленка прочно удерживается на поверхности алюминия и предотвращает его реакцию с водой. Поэтому, чтобы начать и поддерживать реакцию алюминия с водой при комнатной температуре необходимо постоянно удалять или разрушать этот оксидный слой [2].

Распространение в природе

По распространенности среди других элементов-металлов алюминий занимает первое место. Его в земной коре содержится 8,8 %. Если же сравнивать с неметаллами, то место его будет третьим, после кислорода и кремния.

Вследствие высокой химической активности он не встречается в чистом виде, а лишь в составе различных соединений. Так, например, известно множество руд, минералов, горных пород, в состав которых входит алюминий. Однако добывается он только из бокситов, содержание которых в природе не слишком велико.

Самые распространенные вещества, содержащие рассматриваемый металл:

• полевые шпаты;
• бокситы;
• граниты;
• кремнезем;
• алюмосиликаты;
• базальты и прочие.

В небольшом количестве алюминий обязательно входит в состав клеток живых организмов. Некоторые виды плаунов и морских обитателей способны накапливать этот элемент внутри своего организма в течение жизни.

Аl(NО3)3 — свойства и применение

Соли металлов очень часто используются для изготовления различных элементов, которые играют важное значение в других отраслях промышленности. Поэтому их довольно часто синтезируют из разнообразных соединений, чтобы затем использовать в своих целях. Нитрат алюминия относится к наиболее востребованным веществам, так как обладает прекрасными свойствами и может быть применен в широких масштабах.

Благодаря высокой химической активности солеобразующих металлов, свойства будут весьма ярко проявляться, так что именно поэтому стараются выбирать активные соединения. С ними проще работать, но могут потребоваться специальные условия хранения, так как в некоторых случаях реакция происходит прямо на открытом воздухе, что недопустимо, так как не будет контроля.

Химическая формула и свойства соединения

Условными обозначениями формула нитрата алюминия выглядит следующим образом:Аl(NО3)3. Это соединение обладает следующими параметрами:

• • пребывает в твердом агрегатном состоянии при нормальных условиях;
• • молярная масса составляет 212,996 грамм на моль;
• • плотность равняется 1,89 грамм на кубический сантиметр;
• • плавится вещество всего при 66 градусах по Цельсию;
• • массовая доля азота в нитрате алюминия составляет 19,7%;
• • в химических реакциях проявляет высокую активность, которая увеличивается при нагревании до определенного уровня, так как дальше начинается разложение.

Нитрат алюминия 3 можно получить несколькими способами, которые дают одинаково хороший результат, а отличаются лишь необходимостью наличия разных компонентов:

1. Самым простым способом будет растворение или так называемое травление чистого металла в разведенной азотной кислоте: 8Аl+30НNО3=8Аl(NО3)3+3N2О+15Н2О.

2. Также можно осуществлять воздействие азотной кислотой на основание алюминия: Аl(ОН)3+3НNО3=Аl(NО3)3+3Н2О.

3. Можно проводить реакцию замещения, для чего используются менее активные металлы, которые вытесняются алюминием: Аl2(SО4)3+3BА(NО3)2=2Аl(NО3)3+3BАSО4.

4. Чтобы сразу получить безводный раствор, нужно провести реакцию кристаллогидрата, которая может иметь два вида взаимодействий:

• • Аl(ОН)3·9Н20+9N2О5=Аl(NО3)3+18НNО3;
• • АlCl3+3ClNО3=Аl(NО3)3+3Cl2.

5. В промышленности твердое вещество также получают двумя основными методами:

• • Аl2О3+3N2О5=2Аl(NО3)3;
• • Аl(ОН)3+3N2О5=Аl(NО3)3+3НNО3.

6. Можно применять в качестве исходного сырья бромид алюминия, тогда реакция будет протекать постепенно в две стадии:

• • вначале идет поляризация: 2АlBr3+8N2О5=2[NО2]—[Аl(NО3)4]++3Br2+6NО2.
• • а затем реакция завершается: 2[NО2]—[Аl(NО3)4]+=2Аl(NО3)3+4N2О+О2.

Как видно, раствор нитрата алюминия и твердое вещество можно получить большим количеством способов, причем для этого даже не потребуются специальные условия.

Реакции, в которых может принимать участие вещество

Алюминий относится к категории амфотерных элементов, так что при определенных условиях он может проявлять разные свойства. Это широко используется в промышленности, чтобы можно было управлять химическими реакциями в зависимости от необходимости. Нитрат алюминия взаимодействует с большим количеством соединений различного рода, так что может использоваться в широком спектре работ:

• • Цепочка алюминий→нитрат алюминия→гидроксид алюминия может быть пройдена ровно за два простых этапа в следующей последовательности:

4Аl+4НNО3=4Аl(NО3)3+2Н2;

3Аl(NО3)3+3KОН=3Аl(ОН)3+3KNО3.

• • Нитрат алюминия→хлорид алюминия можно получить при помощи воздействия на вещество соляной кислотой: Аl(NО3)3+3НCl=АlCl3+3НNО3.
• • Оксид алюминия→нитрат алюминия получают по простой схеме: Аl2О3+3N2О5=2Аl(NО3)3.
• • Нитрат алюминия и гидроксид натрия во взаимодействии дают следующий результат Аl(NО3)3+3NАОН=Аl(ОН)3↓+3NАNО3.
• • Нитрат цинка и алюминий при взаимодействии проведут реакцию вытеснения менее активного металла: 3Zn(NО3)2+2Аl=2Аl(NО3)3+3Zn.
• • Нитрат калия с алюминием не реагирует, так как калий является более активным металлом, поэтому алюминий не может вытеснять его из соединений.
• • А вот такому виду замещения, как алюминий→нитрат железа ничего не мешает: 3Fe(NО3)2+2Аl=2Аl(NО3)3+3Fe.
• • Разложение нитрата алюминия происходит при нагревании среды до 150-200 градусов по Цельсию: 4Аl(NО3)3=2Аl2О3+12NО2+3О2.

Это только небольшой перечень реакций, в которые вступает вещество.

Использование алюминиевой соли азотной кислоты

Вещество используется на текстильных фабриках для протравки тканей перед покраской, играет важную роль при дублении кожи, служит для изготовления нитей накаливания. Каталитические свойства применяется для очистки нефти от различных вредных примесей, а также может убирать коррозию с металлов и некоторых сплавов. Входит в состав некоторых антиперспирантов.

Опасность вещества для человека находится на низком уровне или отсутствует вовсе. Твердые элементы можно брать в руки без защитных перчаток, а нюхать материал без какого-либо опасения получить ожог дыхательный путей. Случаи попадания алюминиевого нитрата в пищеварительную систему человека не фиксировались, так что сказать об опасности сложно.

При проведении испытаний на крысах после внутреннего употребления погибла половина испытуемой группы. Так что наверняка опасность присутствует, но в любом случае, ни одно химическое вещество нельзя употреблять в пищу, пока его свойства не будут исследованы и не доказана польза для организма.

promplace.ru

Получение

Физические и химические свойства алюминия позволяют получать его только одним способом: электролизом расплава соответствующего оксида. Однако процесс этот технологически сложен. Температура плавления AL2O3 превышает 2000 0 С. Из-за этого подвергать электролизу непосредственно его не получается. Поэтому поступают следующим образом.

1. Добывают бокситы.
2. Очищают их от примесей, оставляя лишь оксид алюминия.
3. Затем плавят криолит.
4. Добавляют туда оксид.
5. Данную смесь элекролизуют и получают чистый алюминий и углекислый газ.

Выход продукта составляет 99,7 %. Однако возможно получение и еще более чистого металла, который используется в технических целях.

Применение

Механические свойства алюминия не столь хороши, чтобы применять его в чистом виде. Поэтому чаще всего используются сплавы на основе данного вещества. Таких много, можно назвать самые основные.

1. Дюралюминий.
2. Алюминиево-марганцевые.
3. Алюминиево-магниевые.
4. Алюминиево-медные.
5. Силумины.
6. Авиаль.

Основное их отличие – это, естественно, сторонние добавки. Во всех основу составляет именно алюминий. Другие же металлы делают материал более прочным, стойким к коррозии, износоустойчивым и податливым в обработке.

Можно назвать несколько основных областей применения алюминия как в чистом виде, так и в виде его соединений (сплавов).

1. Для изготовления проволоки и фольги, используемой в быту.
2. Изготовление посуды.
3. Самолетостроение.
4. Кораблестроение.
5. Строительство и архитектура.
6. Космическая промышленность.
7. Создание реакторов.

Вместе с железом и его сплавами алюминий – самый важный металл. Именно эти два представителя периодической системы нашли самое обширное промышленное применение в руках человека.

Литература

1. «Вентилируемые фасады: «за» и «против»».//«Технологии строительства», № 1 (42), 2006, с. 6–18.

2. Уикс К. Е., Блок Ф. Е. «Термодинамические свойства 65 элементов, их окислов, галогенидов, карбидов и нитридов». — М.: «Металлургия», 1965.

3. Zeng D., Pankov E. The best recycling technology and equipment for today’s Russian market with case study at VMC, Russia.//Труды 3-й международной конференции «Рециклинг алюминия». Москва, 29–31 марта 2006 г.

4. Добаткин В. И., Габидуллин Р. М., Кола-чев Б. А., Макаров Г. С. «Газы и окислы в алюминиевых деформируемых сплавах». — М.: «Металлургия», 1976.

5. «Окисление металлов» (под ред. Ж. Бенара). Т. 1. — М.: «Металлургия», 1968.

6. Fire Resistance and Flame Spread Performance of Aluminum and Aluminum Alloys. Second Edition. The Aluminum Association, Inc. July 2002. P. 21.

7. «Алюминиевые сплавы (свойства, обработка, применение)». — М.: «Металлургия», 1979.

8. Микляев П. Г. «Механические свойства легких сплавов при температурах и скоростях обработки давлением». Справочник. — М.: «Металлургия», 1994.

9. «Алюминиевые огнестойкие системы Schьco».//«Окна, двери, фасады». Выпуск 17. 2006, с. 134–137.

Свойства гидроксида алюминия

Гидроксид – самое распространенное соединение, которое образует алюминий. Свойства химические его такие же, как и у самого металла, – он амфотерный. Это значит, что он способен проявлять двойственную природу, вступая в реакции как с кислотами, так и со щелочами.

Сам по себе гидроксид алюминия – это белый студенистый осадок. Получить его легко при взаимодействии соли алюминия с щелочью или гидроксидом аммония. При взаимодействии с кислотами данный гидроксид дает обычную соответствующую соль и воду. Если же реакция идет с щелочью, то формируются гидроксокомплексы алюминия, в которых его координационное число равно 4. Пример: Na[Al(OH)4] – тетрагидроксоалюминат натрия.

Ортоалюминиевая кислота — Справочник химика 21

    Но при сплавлении со щелочами гидроксид алюминия образует соли метаалюминиевой или ортоалюминиевой кислот, например метаалюминат натрия   [c.315]
    В первом случае образовалась соль ортоалюминиевой кислоты h4AIO3, во втором — соль метаалюминиевой кислоты HAIO2. [c.15]

    Комплексные ионы, теряя воду, превращаются в анионы мета- и ортоалюминиевой кислот  [c.245]

    Учитывая, что элементы Ве и А1 образуют амфотерные гидроксиды, напишите хи.мические формулы следующих соединений а) нитрата бериллия, бериллиевой кислоты, бериллата калия б) гидроксида алюминия, нитрата алюминия, мета- и ортоалюминиевых кислот, метаалюмината натрия, ортоалюмината калия. [c.31]

    Следовательно, комплексные ионы, образуемые гидроокисью алюминия с избытком ОН»-ионов, представляют собой гидратированные анионы мета- и ортоалюминиевой кислоты  
[c.245]     Другими словами, А1(0Н)з, превращаясь при действии едких щелочей в анионы мета- и ортоалюминиевой кислоты, приобретает свойства кислоты [c.245]
    В зависимости от условий амфотерные электролиты могут проявлять свойства как оснований, так и-кислот. Поэтому формулы таких соединений можно записывать по типу оснований или кислот. Например, А1(0Н)з — основание алюминия, а h4AIO3 — ортоалюминиевая, или просто алюминиевая кислота. При отщеплении молекулы воды от молекулы ортоалюминиевой кислоты образуется метаалюми-ниевая кислота  [c.161]

    Традиционно амфотерные гидроксиды называют и как кислоты, и как основания. Так, Sn(0H)2 называют дигидроксидом олова (гидроксидом олова (И)) или оловя-нистой кислотой, АЮОН — гидроксидом оксоалюминия или метаалюминиевой кислотой, Н3АЮ3 — тригидрокси-дом алюминия или ортоалюминиевой кислотой. [c.19]

    Гидрат окиси алюминия А1(0Н)з имеет амфотерный характер (см. гл. IX, 1). Н3АЮ3—ортоалюминиевая кислота ее соли— ортоалюминаты (например, NaзA10g). При нагревании А1(0Н)з постепенно теряет воду, переходя в гидрат,, более бедный водой  
[c.361]
    Амфотерные гидроокиси. Амфотерные гидроокиси одновременно проявляют свойства оснований и кислот. Поэтому их формулы можно написать двояко 2п( ОН)2 — гидроокись цинка и Н22п02 — цинковая кислота А1(ОН)з— гидроокись алюминия и Н3АЮ3 — ортоалюминиевая кислота и т. д. В водных растворах они образуют одновременно ионы водорода и ионы гидроксила  [c.21]

    Однако в большинстве случаев алюминаты являются солями не ортоалюминиевой кислоты Н3АЮ3, а метаалюминиевой кислоты HAlOg, образовавшейся путем отщепления молекулы воды от гидроокиси алюминия  [c.282]

    Растворимый в воде алюминат натрия ЫаАЮг является солью метаалюминиевой кислоты НАЮг, которая образуется в процессе реакции путем отщепления одной молекулы воды от ортоалюминиевой кислоты Н3АЮ3  [c.236]

chem21.info