ХІМІЯ - Комплексна підготовка до зовнішнього незалежного оцінювання

8.4. Алюміній

Алюміній — елемент головної підгрупи III групи періодичної таблиці, заряд ядра — +13. Хімічний символ — Аl, відносна атомна маса — 27. Природний алюміній майже повністю складається з єдиного стабільного ізотопу ²⁷Аl зі слідами радіоактивного ²⁶Аl.

Це металічний p-елемент. Найхарактерніший ступінь окиснення — +3, а валентність — III; вони відповідають атому Алюмінію в збудженому стані:

Поширеність у природі

Алюміній — найпоширеніший у природі металічний елемент, за поширеністю серед усіх елементів він посідає четверте місце (після Оксигену, Гідрогену та Силіцію), не трапляється у вільному вигляді. Вміст його в земній корі становить 8,8 %.

Трапляється у вигляді алюмосилікатів, які становлять основну масу земної кори (ортоклаз KAlSi₃O₈, слюда, нефелін NaAlSiO₄, каолін Аl₂O₃ · 2SiO₂ · 2Н₂O). Під дією дощів та вуглекислого газу алюмосилікати звітрюються й утворюється глина, основними компонентами якої є каолін, пісок, вапняк та різні оксиди Феруму. До найважливіших мінералів Алюмінію відносять боксити Аl₂O₃ · nН₂O, кріоліт Na₃AlF₆ (поклади знайдені лише в Гренландії), корунд Аl₂O₃. Розрізняють" кілька різновидів природного корунду: рубін (містить домішки Сr₂O₃), сапфір (домішки ТiO₂ таFe₂O₃) та інші.

Добування алюмінію

Алюміній одержують електролізом алюміній оксиду Аl₂O₃ (90%) в розплаві кріоліту Na₃AlF₆ (10%). Наявність кріоліту приводить до зниження температури плавлення алюміній оксиду до 950 °С:

Фізичні властивості алюмінію

Алюміній — це сріблясто-білий метал, легкий, легкоплавкий, має велику пластичність, хорошу тепло- й електропровідність, невисоку твердість. Алюміній вкритий міцною і щільною оксидною плівкою, товщина якої становить 10^-8 м.

Хімічні властивості алюмінію

Алюмінію притаманна висока хімічна активність, однак ця активність знижується внаслідок пасивації. Під час хімічних реакцій атом Алюмінію виявляє лише відновні властивості, він легко віддає три електрони і перетворюється на позитивно заряджений йон:

Алюміній взаємодіє:

1) з неметалами:

✵ легко сполучається з киснем повітря. Утворюється оксидна плівка, яка захищає його від подальшого окиснення:

✵ із сіркою при нагріванні утворює алюміній сульфід (легко розкладається водою):

✵ з вуглецем за доволі високої температури, утворюючи алюміній карбід (також легко розкладається водою):

✵ з азотом за умови сильного нагрівання, утворюючи алюміній нітрид (гідролізується водою):

✵ з галогенами, утворюючи галогеніди:

2) зі складними речовинами:

✵ з водою (після зняття оксидної плівки):

✵ з аміаком:

✵ з кислотами:

На холоді алюміній не взаємодіє з концентрованими сульфатною та нітратною кислотами. При нагріванні їхня взаємодія можлива:

✵ з оксидами металічних елементів (під час нагрівання):

Суміш еквівалентних кількостей Аl і Fe₃O₄ називають термітом. Процес взаємодії оксидів металічних елементів з алюмінієм за високої температури називають алюмінотермією;

✵ з лугами. Якщо алюміній помістити у розчин лугу, то спочатку в лузі розчиняється оксидна плівка, а потім відбувається реакція (з утворенням комплексної солі, Склад якої залежить від кількості лугу):

8.4.1. Алюміній оксид

Алюміній оксид — це біла тверда речовина, дуже тверда, з температурою плавлення 2000 °С.

Добування алюміній оксиду

1. Спалювання алюмінію в атмосфері кисню:

2. Термічний розклад алюміній гідроксиду:

Властивості алюміній оксиду Це амфотерний оксид. У воді не розчиняється. Дише свіжоосаджений алюміній оксид реагує з кислотами і лугами:

При сплавлянні з лугами утворюються ортоалюмінати (Na₃AlO₃) або ліетаалюмінати (NaAlO₂):

При його сплавлянні з KHSO₄, Na₂CO₃, СаСО₃ утворюються хімічно активніші сполуки Алюмінію: