Меню

Осадок белого цвета гидроксид алюминия



Алюминий. Химия алюминия и его соединений

Бинарные соединения алюминия

Алюминий

Положение в периодической системе химических элементов

Алюминий расположен в главной подгруппе III группы (или в 13 группе в современной форме ПСХЭ) и в третьем периоде периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева.

Электронное строение алюминия и свойства

Электронная конфигурация алюминия в основном состоянии :

+13Al 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1 1s 2s 2p 3s 3p

Электронная конфигурация алюминия в возбужденном состоянии :

+13Al * 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 3p 2 1s 2s 2p 3s 3p

Алюминий проявляет парамагнитные свойства. Алюминий на воздухе быстро образует прочные оксидные плёнки, защищающие поверхность от дальнейшего взаимодействия, поэтому устойчив к коррозии.

Физические свойства

Алюминий – лёгкий металл серебристо-белого цвета, легко поддающийся формовке, литью, механической обработке. Обладает высокой тепло- и электропроводностью.

Температура плавления 660 о С, температура кипения 1450 о С, плотность алюминия 2,7 г/см 3 .

Нахождение в природе

Алюминий — самый распространенный металл в природе, и 3-й по распространенности среди всех элементов (после кислорода и кремния). Содержание в земной коре — около 8%.

В природе алюминий встречается в виде соединений:

Корунд Al2O3. Красный корунд называют рубином, синий корунд называют сапфиром.

Способы получения

Алюминий образует прочную химическую связь с кислородом. Поэтому традиционные способы получения алюминия восстановлением из оксида протекают требуют больших затрат энергии. Для промышленного получения алюминия используют процесс Холла-Эру. Для понижения температуры плавления оксид алюминия растворяют в расплавленном криолите (при температуре 960-970 о С) Na3AlF6, а затем подвергают электролизу с углеродными электродами. При растворении в расплаве криолита оксид алюминия распадается на ионы:

На катоде происходит восстановление ионов алюминия:

Катод: Al 3+ +3e → Al 0

На аноде происходит окисление алюминат-ионов:

Суммарное уравнение электролиза расплава оксида алюминия:

Лабораторный способ получения алюминия заключается в восстановлении алюминия из безводного хлорида алюминия металлическим калием:

AlCl3 + 3K → Al + 3KCl

Качественные реакции

Качественная реакция на ионы алюминия — взаимодействие избытка солей алюминия с щелочами . При этом образуется белый аморфный осадок гидроксида алюминия.

Например , хлорид алюминия взаимодействует с гидроксидом натрия:

AlCl3 + 3NaOH → Al(OH)3 + 3NaCl

При дальнейшем добавлении щелочи амфотерный гидроксид алюминия растворяется с образованием тетрагидроксоалюмината:

Обратите внимание , если мы поместим соль алюминия в избыток раствора щелочи, то белый осадок гидроксида алюминия не образуется, т.к. в избытке щелочи соединения алюминия сразу переходят в комплекс:

AlCl3 + 4NaOH = Na[Al(OH)4] + 3NaCl

Соли алюминия можно обнаружить с помощью водного раствора аммиака. При взаимодействии растворимых солей алюминия с водным раствором аммиака также в ыпадает полупрозрачный студенистый осадок гидроксида алюминия.

Читайте также:  Как называется покраска волос несколькими цветами

AlCl3 + 3NH3·H2O = Al(OH)3 ↓ + 3NH4Cl

Al 3+ + 3NH3·H2O = Al(OH)3 ↓ + 3NH4 +

Видеоопыт взаимодействия раствора хлорида алюминия с раствором аммиака можно посмотреть здесь.

Химические свойства

1. Алюминий – сильный восстановитель . Поэтому он реагирует со многими неметаллами .

1.1. Алюминий реагируют с галогенами с образованием галогенидов:

1.2. Алюминий реагирует с серой с образованием сульфидов:

1.3. Алюминий реагируют с фосфором . При этом образуются бинарные соединения — фосфиды:

Al + P → AlP

1.4. С азотом алюминий реагирует при нагревании до 1000 о С с образованием нитрида:

2Al +N2 → 2AlN

1.5. Алюминий реагирует с углеродом с образованием карбида алюминия:

1.6. Алюминий взаимодействует с кислородом с образованием оксида:

Видеоопыт взаимодействия алюминия с кислородом воздуха (горение алюминия на воздухе) можно посмотреть здесь.

2. Алюминий взаимодействует со сложными веществами:

2.1. Реагирует ли алюминий с водой? Ответ на этот вопрос вы без труда найдете, если покопаетесь немного в своей памяти. Наверняка хотя бы раз в жизни вы встречались с алюминиевыми кастрюлями или алюминиевыми столовыми приборами. Такой вопрос я любил задавать студентам на экзаменах. Что самое удивительное, ответы я получал разные — у кого-то алюминий таки реагировал с водой. И очень, очень многие сдавались после вопроса: «Может быть, алюминий реагирует с водой при нагревании?» При нагревании алюминий реагировал с водой уже у половины респондентов))

Тем не менее, несложно понять, что алюминий все-таки с водой в обычных условиях (да и при нагревании) не взаимодействует. И мы уже упоминали, почему: из-за образования оксидной пленки . А вот если алюминий очистить от оксидной пленки (например, амальгамировать), то он будет взаимодействовать с водой очень активно с образованием гидроксида алюминия и водорода:

2Al 0 + 6 H2 + O → 2 Al +3 ( OH)3 + 3 H2 0

Амальгаму алюминия можно получить, выдержав кусочки алюминия в растворе хлорида ртути ( II ):

3HgCl2 + 2Al → 2AlCl3 + 3Hg

Видеоопыт взаимодействия амальгамы алюминия с водой можно посмотреть здесь.

2.2. Алюминий взаимодействуют с минеральными кислотами (с соляной, фосфорной и разбавленной серной кислотой). При этом образуются соль и водород.

Например , алюминий бурно реагирует с соляной кислотой :

2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2

2.3. При обычных условиях алюминий не реагирует с концентрированной серной кислотой из-за пассивации – образования плотной оксидной пленки. При нагревании реакция идет, образуются оксид серы (IV), сульфат алюминия и вода:

2.4. Алюминий не реагирует с концентрированной азотной кислотой также из-за пассивации.

С разбавленной азотной кислотой алюминий реагирует с образованием молекулярного азота:

При взаимодействии алюминия в виде порошка с очень разбавленной азотной кислотой может образоваться нитрат аммония:

Читайте также:  Скины по никам для мальчика синего цвета

2.5. Алюминий – амфотерный металл, поэтому он взаимодействует с щелочами . При взаимодействии алюминия с раствором щелочи образуется тетрагидроксоалюминат и водород:

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

Видеоопыт взаимодействия алюминия со щелочью и водой можно посмотреть здесь.

Алюминий реагирует с расплавом щелочи с образованием алюмината и водорода:

2Al + 6NaOH → 2Na3AlO3 + 3H2

Эту же реакцию можно записать в другом виде (в ЕГЭ рекомендую записывать реакцию именно в таком виде):

2Al + 6NaOH → 2NaAlO2 + 3H2↑ + 2Na2O

2.6. Алюминий восстанавливает менее активные металлы из оксидов . Процесс восстановления металлов из оксидов называется алюмотермия .

Например , алюминий вытесняет медь из оксида меди (II). Реакция очень экзотермическая:

2Al + 3CuO → 3Cu + Al2O3

Еще пример : алюминий восстанавливает железо из железной окалины, оксида железа (II, III):

Восстановительные свойства алюминия также проявляются при взаимодействии его с сильными окислителями: пероксидом натрия, нитратами и нитритами в щелочной среде, перманганатами, соединениями хрома (VI):

Источник

Гидроксид алюминия, характеристика, свойства и получение, химические реакции

Гидроксид алюминия, характеристика, свойства и получение, химические реакции.

Гидроксид алюминия – неорганическое вещество, имеет химическую формулу Al(OH)3.

Краткая характеристика гидроксида алюминия:

Гидроксид алюминия – неорганическое вещество белого цвета.

Химическая формула гидроксида алюминия Al(OH)3.

Плохо растворяется в воде.

Обладает способностью адсорбировать различные вещества.

Модификации гидроксида алюминия:

Известны 4 кристаллические модификации гидроксида алюминия : гиббсит, байерит, дойлеит и нордстрандит.

Гиббсит обозначается γ-формой гидроксида алюминия, а байерит – α-формой гидроксида алюминия .

Гиббсит является наиболее химически стабильной формой гидроксида алюминия .

Физические свойства гидроксида алюминия:

Наименование параметра: Значение:
Химическая формула Al(OH)3
Синонимы и названия иностранном языке для гидроксида алюминия α-формы potassium hydroxide (англ.)

aluminum hydroxide α-form (англ.)

байерит (рус.) Синонимы и названия иностранном языке для гидроксида алюминия γ-формы potassium hydroxide (англ.)

aluminium hydroxide (англ.)

aluminum hydroxide (англ.)

гидраргиллит (рус.) Тип вещества неорганическое Внешний вид гидроксида алюминия α-формы бесцветные моноклинные кристаллы Внешний вид гидроксида алюминия γ-формы белый моноклинные кристаллы Цвет белый, бесцветный Вкус —* Запах — Агрегатное состояние (при 20 °C и атмосферном давлении 1 атм.) твердое вещество Плотность гидроксида алюминия γ-формы (состояние вещества – твердое вещество, при 20 °C), кг/м 3 2420 Плотность гидроксида алюминия γ-формы (состояние вещества – твердое вещество, при 20 °C), г/см 3 2,42 Температура разложения гидроксида алюминия α-формы, °C 150 Температура разложения гидроксида алюминия γ-формы, °C 180 Молярная масса, г/моль 78,004

Получение гидроксида алюминия:

Гидроксид алюминия получают в результате следующих химических реакций:

  1. 1. в результате взаимодействия хлорида алюминия и гидроксида натрия:

При этом гидроксид алюминия выпадает в виде белого студенистого осадка.

Гидроксид алюминия получают также при взаимодействии солей алюминия с водными растворами щёлочи, избегая их избытка.

  1. 2. в результате взаимодействия хлорида алюминия, карбоната натрия и воды:

При этом гидроксид алюминия выпадает в виде белого студенистого осадка.

Гидроксид алюминия получают также при взаимодействии водорастворимых солей алюминия с карбонатами щелочных металлов.

Химические свойства гидроксида алюминия. Химические реакции гидроксида алюминия:

Гидроксид алюминия обладает амфотерными свойствами, т. е. обладает как основными, так и кислотными свойствами.

Химические свойства гидроксида алюминия аналогичны свойствам гидроксидов других амфотерных металлов. Поэтому для него характерны следующие химические реакции:

1. реакция гидроксида алюминия с гидроксидом натрия:

В результате реакции образуются в первом случае – алюминат натрия и вода, во втором – гексагидроксоалюминат натрия, в третьем – тетрагидроксоалюминат натрия. В третьем случае в качестве исходного вещества гидроксид натрия используется в виде концентрированного раствора.

2. реакция гидроксида алюминия с гидроксидом калия:

В результате реакции образуются в первом случае – алюминат калия и вода, во втором – тетрагидроксоалюминат калия. Во втором случае в качестве исходного вещества гидроксид калия используется в виде концентрированного раствора.

3. реакция гидроксида алюминия с азотной кислотой:

В результате реакции образуются нитрат алюминия и вода.

Аналогично проходят реакции гидроксида алюминия и с другими кислотами.

4. реакция гидроксида алюминия с фтороводородом:

В результате реакции образуются в первом случае – фторид алюминия и вода, во втором – гексафтороалюминат водорода и вода. При этом фтороводород в первом случае в качестве исходного вещества используется в виде раствора.

5. реакция гидроксида алюминия с бромоводородом:

В результате реакции образуются бромид алюминия и вода .

6. реакция гидроксида алюминия с йодоводородом:

В результате реакции образуются йодид алюминия и вода .

7. реакция термического разложения гидроксида алюминия:

В результате реакции образуются в первом случае – метагидроксид алюминия и вода, во втором – оксид алюминия и вода.

8. реакция гидроксида алюминия и карбоната натрия:

В результате реакции образуются алюминат натрия, оксид углерода (IV) и вода.

10. реакция гидроксида алюминия и гидроксида кальция:

В результате реакции образуется тетрагидроксоалюмината кальция .

Применение и использование гидроксида алюминия:

Гидроксид алюминия используется при очистке воды (как адсорбирующее вещество), в медицине, в качестве наполнителя в зубной пасте (как абразивное вещество), пластиках и пластмассах (как антипирен).

Примечание: © Фото //www.pexels.com, //pixabay.com

гидроксид алюминия реагирует кислота 1 2 3 4 5 вода
уравнение реакций соединения реакции масса взаимодействие гидроксида

Источник