Химия на алуминия. Най-важните съединения на алуминия Химическата формула на алуминиевия хидроксид

Неорганично вещество, алкален алуминий, формула Al(OH) 3 . Среща се в природата, влиза в състава на бокситите.

Имоти

Съществува в четири кристални модификации и под формата на колоиден разтвор, гелообразно вещество. Реактивът е почти неразтворим във вода. Не гори, не експлодира, не е отровен.

В твърдо състояние представлява фин кристален насипен прах, бял или прозрачен, понякога с лек сив или розов оттенък. Гелоподобният хидроксид също е бял.

Химичните свойства на твърдите и гелообразните модификации са различни. Твърдото вещество е доста инертно, не реагира с киселини, основи, други елементи, но може да образува метаалуминати в резултат на сливане с твърди основи или карбонати.

Гелообразното вещество проявява амфотерни свойства, т.е. реагира както с киселини, така и с основи. При реакция с киселини се образуват алуминиеви соли на съответната киселина, с алкали - соли от друг тип, алуминати. Не реагира с разтвор на амоняк.

При нагряване хидроксидът се разлага на оксид и вода.

Предпазни мерки

Реагентът принадлежи към четвъртия клас на опасност, счита се за огнеупорен и практически безопасен за хората и околната среда. Трябва да се внимава само с аерозолни частици във въздуха: прахът има дразнещ ефект върху дихателната система, кожата и лигавиците.

Следователно на работните места, където могат да се генерират големи количества прах от алуминиев хидроксид, служителите трябва да носят предпазни средства за дихателните пътища, очите и кожата. Необходимо е да се установи контрол върху съдържанието на вредни вещества във въздуха на работната зона съгласно методологията, одобрена от GOST.

Помещението трябва да бъде оборудвано с приточна и смукателна вентилация и, ако е необходимо, с локално аспирационно засмукване.

Съхранявайте твърд алуминиев хидроксид в многослойни хартиени торби или други контейнери за насипни продукти.

Приложение

В промишлеността реагентът се използва за получаване на чист алуминий и алуминиеви производни, например алуминиев оксид, сулфат и алуминиев флуорид.
- Алуминиевият оксид, получен от хидроксид, се използва за получаване на изкуствени рубини за нуждите на лазерната технология, корунд - за сушене на въздух, пречистване на минерални масла, за производство на шмиргел.
- В медицината се използва като обгръщащо средство и дългодействащ антиацид за нормализиране на киселинно-алкалния баланс на стомашно-чревния тракт на човека, за лечение на язва на стомаха и дванадесетопръстника, гастроезофагеален рефлукс и някои други заболявания.
- Във фармакологията влиза в състава на ваксините за засилване на имунния отговор на организма към въздействието на внесена инфекция.
- При пречистване на вода - като адсорбент, който помага за отстраняването на различни замърсители от водата. Хидроксидът реагира активно с веществата, които трябва да бъдат отстранени, образувайки неразтворими съединения.
- В химическата промишленост се използва като екологично чист забавител на горенето на полимери, силикони, каучуци, бои и лакове - за влошаване на тяхната горимост, запалимост, потискане на отделянето на дим и токсични газове.
- В производството на пасти за зъби, минерални торове, хартия, багрила, криолит.

Едно от най-широко използваните вещества в индустрията е алуминиевият хидроксид. Тази статия ще говори за него.

Какво е хидроксид?

Това е химично съединение, което се образува, когато оксид реагира с вода. Има три разновидности: киселинна, основна и амфотерна. Първите и вторите са разделени на групи в зависимост от тяхната химическа активност, свойства и формула.

Какво представляват амфотерните вещества?

Оксидите и хидроксидите могат да бъдат амфотерни. Това са вещества, които са склонни да проявяват както киселинни, така и основни свойства, в зависимост от условията на реакцията, използваните реагенти и т.н. Амфотерните оксиди включват два вида железен оксид, оксид на манган, олово, берилий, цинк и алуминий. Последният, между другото, най-често се получава от неговия хидроксид. Амфотерните хидроксиди включват берилиев хидроксид, железен хидроксид и алуминиев хидроксид, които ще разгледаме днес в нашата статия.

Физични свойства на алуминиевия хидроксид

Това химично съединение е бяло твърдо вещество. Не се разтваря във вода.

Алуминиев хидроксид - химични свойства

Както бе споменато по-горе, това е най-яркият представител на групата на амфотерните хидроксиди. В зависимост от условията на реакция, той може да проявява както основни, така и киселинни свойства. Това вещество може да се разтваря в киселини, като същевременно образува сол и вода.

Например, ако го смесите с перхлорна киселина в равни количества, тогава получаваме алуминиев хлорид с вода в същите пропорции. Освен това друго вещество, с което реагира алуминиевият хидроксид, е натриевият хидроксид. Това е типичен основен хидроксид. Ако смесим в равни количества въпросното вещество и разтвор на натриев хидроксид, получаваме съединение, наречено натриев тетрахидроксоалуминат. Химическата му структура съдържа натриев атом, алуминиев атом, четири кислородни атома и четири водородни атома. Въпреки това, когато тези вещества се слеят, реакцията протича малко по-различно и това съединение вече не се образува. В резултат на този процес може да се получи натриев метаалуминат (формулата му включва един атом натрий и алуминий и два атома кислород) с вода в равни пропорции, при условие че смесите същото количество сух натриев и алуминиев хидроксид и действате върху ги с висока температура. Ако го смесите с натриев хидроксид в други пропорции, можете да получите натриев хексахидроксоалуминат, който съдържа три натриеви атома, един алуминиев атом и шест кислородни и водородни. За да се образува това вещество, е необходимо да се смесят въпросното вещество и разтвор на натриев хидроксид в пропорции съответно 1: 3. Съгласно описания по-горе принцип могат да се получат съединения, наречени калиев тетрахидроксоалуминат и калиев хексахидроксоалуминат. Освен това въпросното вещество подлежи на разлагане, когато е изложено на много високи температури. Поради този вид химична реакция се образува алуминиев оксид, който също е амфотерен, и вода. Ако вземем 200 g хидроксид и го загреем, получаваме 50 g оксид и 150 g вода. В допълнение към особените химични свойства, това вещество проявява и свойства, общи за всички хидроксиди. Той взаимодейства с метални соли, които имат по-ниска химическа активност от алуминия. Например, помислете за реакцията между него и медния хлорид, за което трябва да ги вземете в съотношение 2:3. В този случай ще се отделят водоразтворим алуминиев хлорид и утайка под формата на меден хидроксид в съотношение 2:3. Разглежданото вещество също реагира с оксиди на подобни метали, например можем да вземем съединение от същата мед. Реакцията изисква алуминиев хидроксид и меден оксид в съотношение 2:3, което води до алуминиев оксид и меден хидроксид. Свойствата, описани по-горе, се отнасят и за други амфотерни хидроксиди, като железен или берилиев хидроксид.

Какво е натриев хидроксид?

Както се вижда по-горе, има много варианти на химични реакции на алуминиев хидроксид с натриев хидроксид. Какво е това вещество? Това е типичен основен хидроксид, тоест реактивна, водоразтворима основа. Той има всички химични свойства, които са характерни за основните хидроксиди.

Тоест, той може да се разтвори в киселини, например чрез смесване на натриев хидроксид с перхлорна киселина в равни количества, можете да получите ядлива сол (натриев хлорид) и вода в съотношение 1: 1. Освен това този хидроксид реагира с метални соли, които имат по-ниска химическа активност от натрия, и техните оксиди. В първия случай протича стандартна реакция на обмен. Когато към него се добави например сребърен хлорид, се образуват натриев хлорид и сребърен хидроксид, който се утаява (обменната реакция е осъществима само ако едно от получените в резултат на нея вещества е утайка, газ или вода). Когато се добави към натриев хидроксид, например цинков оксид, получаваме хидроксида на последния и водата. Много по-специфични обаче са реакциите на този AlOH хидроксид, които са описани по-горе.

Получаване на AlOH

Когато вече разгледахме основните му химични свойства, можем да говорим за това как се добива. Основният начин за получаване на това вещество е провеждането на химическа реакция между алуминиева сол и натриев хидроксид (може да се използва и калиев хидроксид).

При този вид реакция се образува самият AlOH, който се утаява в бяла утайка, както и нова сол. Например, ако вземете алуминиев хлорид и добавите три пъти повече калиев хидроксид към него, тогава получените вещества ще бъдат химичното съединение, разглеждано в статията, и три пъти повече калиев хлорид. Съществува и метод за получаване на AlOH, който включва химическа реакция между разтвор на алуминиева сол и карбонат на неблагороден метал, да вземем за пример натрий. За да се получат алуминиев хидроксид, кухненска сол и въглероден диоксид в съотношение 2:6:3, е необходимо да се смесят алуминиев хлорид, натриев карбонат (сода) и вода в съотношение 2:3:3.

Къде се използва алуминиев хидроксид?

Алуминиевият хидроксид намира приложение в медицината.

Поради способността му да неутрализира киселините, препаратите, които го съдържат, се препоръчват при киселини. Предписва се и при язви, остри и хронични възпалителни процеси на червата. В допълнение, алуминиевият хидроксид се използва в производството на еластомери. Също така се използва широко в химическата промишленост за синтез на алуминиев оксид, натриеви алуминати - тези процеси бяха обсъдени по-горе. Освен това често се използва по време на пречистване на водата от замърсяване. Също така, това вещество се използва широко в производството на козметика.

Къде се използват веществата, които могат да се получат с него?

Алуминиевият оксид, който може да се получи в резултат на термично разлагане на хидроксид, се използва в производството на керамика и се използва като катализатор за различни химични реакции. Натриевият тетрахидроксоалуминат намира своето приложение в технологията за боядисване на текстил.

Появата на веществото алуминиев хидроксид е както следва. По правило това вещество е бяло, желатиново на вид, въпреки че има варианти на присъствие в кристално или аморфно състояние. Например, когато се изсуши, той кристализира в бели кристали, които не се разтварят нито в киселини, нито в основи.

Алуминиевият хидроксид може да бъде представен и като фин кристален бял прах. Допустимо е наличието на розови и сиви нюанси.

Химичната формула на съединението е Al(OH)3. Съединението и водата образуват хидроксид, който също се определя в много отношения от елементите, които съставляват неговия състав. Това съединение се получава чрез провеждане на реакция на взаимодействие на алуминиева сол и разредена основа, като техният излишък не трябва да се допуска. Утайката от алуминиев хидроксид, получена по време на тази реакция, може след това да реагира с киселини.

Алуминиевият хидроксид взаимодейства с воден разтвор на рубидиев хидроксид, сплав на това вещество, цезиев хидроксид, цезиев карбонат. Във всички случаи се отделя вода.

Алуминиевият хидроксид има равна стойност 78,00 и е практически неразтворим във вода. Плътността на веществото е 3,97 грама/см3. Като амфотерно вещество, алуминиевият хидроксид взаимодейства с киселини и в резултат на реакциите се получават средни соли и се отделя вода. При влизане в реакции с алкали се появяват сложни соли - хидроксоалуминати, например К. Метаалуминатите се образуват, ако алуминиевият хидроксид се легира с безводни алкали.

Както всички амфотерни вещества, алуминиевият хидроксид показва едновременно киселинни и основни свойства при взаимодействие с и също с основи. При тези реакции, когато хидроксидът се разтваря в киселини, хидроксидните йони се отделят, а при взаимодействие с алкали се отделя водороден йон. За да видите това, можете например да проведете реакция, в която участва алуминиев хидроксид.За да го извършите, трябва да излеете малко алуминиеви стружки в епруветка и да излеете малко количество натриев хидроксид, не повече от 3 милилитри. Епруветката трябва да се затвори плътно със запушалка и да започне бавно нагряване. След това, фиксирайки епруветката на статив, е необходимо да съберете освободения водород в друга епруветка, след като я поставите на капилярно устройство. След около минута епруветката трябва да се извади от капиляра и да се постави на пламъка. Ако в епруветка се събере чист водород, горенето ще се случи тихо, в същия случай, ако в него попадне въздух, ще се получи памук.

Алуминиевият хидроксид се получава в лаборатории по няколко начина:

Чрез реакцията на взаимодействие на алуминиеви соли и алкални разтвори;

Методът за разлагане на алуминиев нитрид под въздействието на вода;

Чрез преминаване на въглерод през специален хидрокомплекс, съдържащ Al(OH)4;

Действието на амонячния хидрат върху алуминиевите соли.

Промишленото производство е свързано с преработката на боксит. Използват се и технологии за въздействие върху алуминатни разтвори с карбонати.

Алуминиевият хидроксид се използва в производството на минерални торове, криолит, различни медицински и фармакологични препарати. В химическото производство веществото се използва за производство на алуминиев флуорид и сулфид. Връзката е незаменима при производството на хартия, пластмаси, бои и много други.

Използването в медицината се дължи на положителния ефект на лекарствата, съдържащи този елемент, при лечението на стомашни разстройства, повишена киселинност на тялото, пептична язва.

При работа с веществото трябва да се внимава да не се вдишват парите му, тъй като те причиняват тежко увреждане на белите дробове. Като слабо слабително, то е опасно в големи дози. Корозията причинява алуминоза.

Самото вещество е доста безопасно, тъй като не реагира с окислители.

2s 2p 3s 3p

Електронна конфигурация алуминийв възбудено състояние :

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

Алуминийпроявява парамагнитни свойства. Алуминият във въздуха бързо се образува силни оксидни филми, като по този начин предпазва повърхността от по-нататъшно взаимодействие устойчиви на корозия.

Физични свойства

Алуминий- лек метал със сребристо-бял цвят, лесно формован, лят, обработен. Има висока топло- и електропроводимост.

Точка на топене 660 o C, точка на кипене 1450 o C, плътност на алуминия 2,7 g/cm 3 .

Да бъдеш сред природата

Алуминий- най-често срещаният метал в природата и 3-тият най-често срещан сред всички елементи (след кислорода и силиция). Съдържанието в земната кора е около 8%.

В природата алуминият се среща под формата на съединения:

Боксити Al 2 O 3 H 2 O(с примеси SiO2, Fe 2 O 3, CaCO 3)- алуминиев оксид хидрат

Корунд Al 2 O 3 .Червеният корунд се нарича рубин, синият корунд се нарича сапфир.

Как да получите

Алуминийобразува силна химична връзка с кислорода. Следователно традиционните методи за получаване на алуминий чрез редукция от оксиден процес изискват големи количества енергия. За индустриален алуминият се произвежда чрез процеса на Hall-Héroult. За понижаване на точката на топене на алуминий разтворен в разтопен криолит(при температура 960-970 около С) Na 3 AlF 6 и след това се подлага на електролиза с въглеродни електроди. Когато се разтвори в криолитна стопилка, алуминиевият оксид се разлага на йони:

Al 2 O 3 → Al 3+ + AlO 3 3-

На катодпродължава намаляване на алуминиеви йони:

K: Al 3+ + 3e → Al 0

На аноднастъпва окисление алуминатни йони:

A: 4AlO 3 3- - 12e → 2Al 2 O 3 + 3O 2

Общото уравнение за електролиза на стопилка от алуминиев оксид:

2Al 2 O 3 → 4Al + 3O 2

лабораторен методпроизводството на алуминий се състои в редукция на алуминий от безводен алуминиев хлорид с метален калий:

AlCl 3 + 3K → 4Al + 3KCl

Качествени реакции

Качествена реакция към алуминиеви йони - взаимодействие излишъкалуминиеви соли с алкали . Това образува бял аморф утайка алуминиев хидроксид.

Например , алуминиев хлоридвзаимодейства с натриев хидроксид:

При по-нататъшно добавяне на основа, амфотерният алуминиев хидроксид се разтваря, за да се образува тетрахидроксоалуминат:

Al(OH) 3 + NaOH = Na

Забележка , ако поставим алуминиева сол излишен алкален разтвор, тогава не се образува бяла утайка от алуминиев хидроксид, т.к в излишък от алкали, алуминиевите съединения незабавно преминават в комплекс:

AlCl3 + 4NaOH = Na

Алуминиевите соли могат да бъдат открити с помощта на воден разтвор на амоняк. При взаимодействието на разтворими алуминиеви соли с воден разтвор на амоняк, също в полупрозрачна желатинова утайка от утайка от алуминиев хидроксид.

AlCl 3 + 3NH3H2O \u003d Al (OH) 3 ↓ + 3 NH 4 Cl

Ал 3+ + 3NH3H2O\u003d Al (OH) 3 ↓ + 3 NH 4 +

видео изживяванемогат да се видят взаимодействията на разтвор на алуминиев хлорид с разтвор на амоняк

Химични свойства

1. Алуминий - силен редуциращ агент . Така той реагира с много неметали .

1.1. Алуминият реагира с халогенис образование халогениди:

1.2. алуминият реагира със сярас образование сулфиди:

2Al + 3S → Al 2 S 3

1.3. алуминиевата реакцияс фосфор. В този случай се образуват бинарни съединения - фосфиди:

Al + P → AlP

Алуминий не реагира с водород .

1.4. С азот алуминийреагира при нагряване до 1000 ° C с образуването нитрид:

2Al +N 2 → 2AlN

1.5. алуминият реагира с карбонс образование алуминиев карбид:

4Al + 3C → Al 4 C 3

1.6. Алуминият взаимодейства с кислородс образование оксид:

4Al + 3O 2 → 2Al 2 O 3

видео изживяваневзаимодействия на алуминий с кислород във въздуха(изгаряне на алуминий във въздуха) може да се види.

2. Алуминият взаимодейства с сложни вещества:

2.1. Дали алуминийс вода? Лесно можете да намерите отговора на този въпрос, ако се разровите малко в паметта си. Със сигурност поне веднъж в живота си сте се срещали с алуминиеви тигани или алуминиеви прибори. Това е въпрос, който обичам да задавам на студентите на изпитите. Най-изненадващото е, че получих различни отговори - за някой алуминият наистина реагира с вода. И много, много много се отказаха след въпроса: „Може би алуминият реагира с вода при нагряване?“ При нагряване алуминият реагира с вода вече при половината от анкетираните))

Въпреки това е лесно да се разбере, че алуминият е все още с водапри нормални условия (и дори при нагряване) не взаимодейства. И вече споменахме защо: заради образованието оксиден филм . Но ако алуминият се почисти от оксиден филм (напр. амалгамат), тогава ще взаимодейства с вода много активенс образование алуминиев хидроксиди водород:

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

Алуминиевата амалгама може да се получи чрез задържане на парчета алуминий в разтвор на живачен (II) хлорид:

видео изживяванемогат да се видят взаимодействията на алуминиева амалгама с вода.

2.2. Алуминият взаимодейства с минерални киселини (със солна, фосфорна и разредена сярна киселина) с експлозия. Това произвежда сол и водород.

Например, алуминият реагира бурно с солна киселина :

2.3. При нормални условия алуминий не реагирас концентрирана сярна киселина поради пасивиране– образуване на плътен оксиден филм. При нагряване реакцията протича, образувайки серен (IV) оксид, алуминиев сулфати вода:

2Al + 6H 2 SO 4 (конц.) → Al 2 (SO 4) 3 + 3SO 2 + 6H 2 O

2.4. Алуминият не реагира с концентрирана азотна киселина също поради пасивация.

ОТ разредена азотна киселина алуминият реагира, за да образува молекула азот:

10Al + 36HNO 3 (разл.) → 3N 2 + 10Al(NO 3) 3 + 18H 2 O

При взаимодействието на алуминий в прахообразна форма с много разредена азотна киселина може да се образува амониев нитрат:

8Al + 30HNO 3 (много разреден) → 8Al(NO 3) 3 + 3NH 4 NO 3 + 9H 2 O

2.5. Алуминий - амфотерниметал, така че той взаимодейства с алкали. Когато алуминият взаимодейства с решениеобразува се алкал тетрахидроксоалуминати водород:

2Al + 2NaOH + 6H 2 O → 2Na + 3H 2

видео изживяванемогат да се видят взаимодействията на алуминий с алкали и вода.

Алуминият реагира с стопявамалкали с образуването алуминати водород:

2Al + 6NaOH → 2Na 3 AlO 3 + 3H 2

Същата реакция може да бъде написана в различна форма (на изпита препоръчвам да напишете реакцията в тази форма):

2Al + 6NaOH → NaAlO 2 + 3H 2 + Na 2 O

2.6. алуминият възстановява по-малко активни метали оксиди . Процесът на възстановяване на метали от оксиди се нарича алуминотермия .

Например, алуминий измества медот меден (II) оксид.Реакцията е много екзотермична:

| Повече ▼ пример: алуминий възстановява желязоот железен оксид, железен оксид (II, III):

8Al + 3Fe 3 O 4 → 4Al 2 O 3 + 9Fe

Възстановяващи свойстваалуминият също се проявява, когато взаимодейства със силни окислители: натриев пероксид, нитратии нитритив алкална среда перманганати, хромни съединения(VI):

2Al + 3Na 2 O 2 → 2NaAlO 2 + 2Na 2 O

8Al + 3KNO 3 + 5KOH + 18H 2 O → 8K + 3NH 3

10Al + 6KMnO 4 + 24H 2 SO 4 → 5Al 2 (SO 4) 3 + 6MnSO 4 + 3K 2 SO 4 + 24H 2 O

2Al + NaNO 2 + NaOH + 5H 2 O → 2Na + NH 3

Al + 3KMnO 4 + 4KOH → 3K 2 MnO 4 + K

4Al + K 2 Cr 2 O 7 → 2Cr + 2KAlO 2 + Al 2 O 3

Алуминият е ценен промишлен метал, който може да бъде рециклиран. Можете да научите повече за приемането на алуминий за обработка, както и актуалните цени за този вид метал. .

Алуминиев оксид

Как да получите

Алуминиев оксидможе да се получи по различни методи:

1. паренеалуминий във въздуха:

4Al + 3O 2 → 2Al 2 O 3

2. разграждане алуминиев хидроксидпри нагряване:

3. Може да се получи алуминиев оксид разлагане на алуминиев нитрат :

Химични свойства

Алуминиев оксид - типичен амфотерен оксид . Взаимодейства с киселинни и основни оксиди, киселини, основи.

1. Когато алуминиевият оксид реагира с основни оксиди образуват се соли алуминати.

Например, алуминиевият оксид взаимодейства с оксид натрий:

Na 2 O + Al 2 O 3 → 2NaAlO 2

2. Алуминиев оксидвзаимодейства При което в стопилкатаобразувани сол—алуминати,и в разтвор - комплексни соли . В същото време алуминиевият оксид се проявява киселинни свойства.

Например, алуминиевият оксид взаимодейства с натриев хидроксидв стопилката, за да се образуват натриев алуминати вода:

2NaOH + Al 2 O 3 → 2NaAlO 2 + H 2 O

Алуминиев оксид разтваря сев изобилие алкалис образование тетрахидроксоалуминат:

Al 2 O 3 + 2NaOH + 3H 2 O → 2Na

3. Алуминиевият оксид не взаимодейства с вода.

4. Алуминиевият оксид взаимодейства киселинни оксиди (силни киселини). В същото време те образуват солалуминий. В същото време алуминиевият оксид се проявява основни свойства.

Например, алуминиевият оксид взаимодейства с серен оксид (VI)с образование алуминиев сулфат:

Al 2 O 3 + 3SO 3 → Al 2 (SO 4) 3

5. Алуминиевият оксид взаимодейства с разтворими киселини с образование средни и киселинни соли.

Например сярна киселина:

Al 2 O 3 + 3H 2 SO 4 → Al 2 (SO 4) 3 + 3H 2 O

6. Алуминиевият оксид е слаб окислителни свойства .

Например, алуминиевият оксид реагира с калциев хидридс образование алуминий, водороди калциев оксид:

Al 2 O 3 + 3CaH 2 → 3CaO + 2Al + 3H 2

Електричество възстановяваалуминий от оксид (производство на алуминий):

2Al 2 O 3 → 4Al + 3O 2

7. Алуминиевият оксид е твърдо, нелетливо вещество. И следователно той измества по-летливите оксиди (обикновено въглероден диоксид) от солипо време на синтез.

Например, от натриев карбонат:

Al 2 O 3 + Na 2 CO 3 → 2NaAlO 2 + CO 2

алуминиев хидроксид

Как да получите

1. Алуминиевият хидроксид може да се получи чрез действието на разтвор амонякна алуминиеви соли.

Например, алуминиевият хлорид реагира с воден разтвор на амонякс образование алуминиев хидроксиди амониев хлорид:

AlCl 3 + 3NH 3 + 3H 2 O \u003d Al (OH) 3 + 3NH 4 Cl

2. Чрез преминаване въглероден двуокис, кисел газ или водороден сулфид чрез разтвор на натриев тетрахидроксоалуминат:

Na + CO 2 \u003d Al (OH) 3 + NaНCO 3

За да разберете как протича тази реакция, можете да използвате прост трик: мислено разбийте сложното вещество Na на неговите съставни части: NaOH и Al (OH) 3. След това определяме как въглеродният диоксид реагира с всяко от тези вещества и записваме продуктите от тяхното взаимодействие. защото Al (OH) 3 не реагира с CO 2, тогава пишем Al (OH) 3 отдясно без промяна.

3. Алуминиев хидроксид може да се получи чрез действието липса на алкали на излишък от алуминиева сол.

Например, алуминиев хлоридреагира с липса на калиев хидроксидс образование алуминиев хидроксиди калиев хлорид:

AlCl 3 + 3KOH (дефицит) \u003d Al (OH) 3 ↓ + 3KCl

4. Алуминиевият хидроксид също се образува при взаимодействието на разтворими алуминиеви солис разтворими карбонати, сулфити и сулфиди . Сулфиди, карбонати и сулфити на алуминия във воден разтвор.

Например: алуминиев бромидреагира с натриев карбонат. В този случай се утаява утайка от алуминиев хидроксид, освобождава се въглероден диоксид и се образува натриев бромид:

2AlBr 3 + 3Na 2 CO 3 + 3H 2 O \u003d 2Al (OH) 3 ↓ + CO 2 + 6NaBr

алуминиев хлоридреагира с натриев сулфидс образуването на алуминиев хидроксид, сероводород и натриев хлорид:

2AlCl 3 + 3Na 2 S + 6H 2 O \u003d 2Al (OH) 3 + 3H 2 S + 6NaCl

Химични свойства

1. Алуминиевият хидроксид реагира с разтворим киселини. В същото време те образуват средни или киселинни соли, в зависимост от съотношението на реагентите и вида на солта.

Например азотна киселинас образование алуминиев нитрат:

Al(OH) 3 + 3HNO 3 → Al(NO 3) 3 + 3H 2 O

Al(OH) 3 + 3HCl → AlCl 3 + 3H 2 O

2Al(OH) 3 + 3H 2 SO 4 → Al 2 (SO 4) 3 + 6H 2 O

Al(OH) 3 + 3HBr → AlBr 3 + 3H 2 O

2. Алуминиевият хидроксид взаимодейства с киселинни оксиди на силни киселини .

Например, алуминиевият хидроксид взаимодейства с серен оксид (VI)с образование алуминиев сулфат:

2Al(OH) 3 + 3SO 3 → Al 2 (SO 4) 3 + 3H 2 O

3. Алуминиевият хидроксид взаимодейства с разтворими основи (алкали).При което в стопилкатаобразувани сол—алуминати,и в разтвор - комплексни соли . В същото време се проявява алуминиев хидроксид киселинни свойства.

Например, алуминиевият хидроксид реагира с калиев хидроксидв стопилката, за да се образуват калиев алуминати вода:

2KOH + Al(OH) 3 → 2KAlO 2 + 2H 2 O

алуминиев хидроксид разтваря сев изобилие алкалис образование тетрахидроксоалуминат:

Al(OH) 3 + KOH → K

4. Жалуминиев хидроксид разлагащи сепри нагряване:

2Al(OH) 3 → Al 2 O 3 + 3H 2 O

видео изживяваневзаимодействия на алуминиев хидроксид с солна киселинаи алкали(амфотерни свойства на алуминиевия хидроксид) могат да се видят.

алуминиеви соли

Алуминиев нитрат и сулфат

алуминиев нитратпри нагряване се разлага на алуминиев оксид, азотен оксид (IV)и кислород:

4Al(NO 3) 3 → 2Al 2 O 3 + 12NO 2 + 3O 2

алуминиев сулфатпри силно нагряване се разлага по подобен начин - на алуминиев оксид, серен диоксиди кислород:

2Al 2 (SO 4) 3 → 2Al 2 O 3 + 6SO 2 + 3O 2

Комплексни алуминиеви соли

За да се опишат свойствата на комплексните алуминиеви соли - хидроксоалуминати, удобно е да използвате следната техника: мислено разбийте тетрахидроксоалумината на две отделни молекули - алуминиев хидроксид и хидроксид на алкален метал.

Например, натриевият тетрахидроксоалуминат се разделя на алуминиев хидроксид и натриев хидроксид:

Naразделят се на NaOH и Al(OH) 3

Свойствата на целия комплекс могат да бъдат определени като свойства на тези отделни съединения.

Така алуминиевите хидроксокомплекси реагират с киселинни оксиди .

Например, хидроксокомплексът се разрушава под действието на излишък въглероден двуокис. В същото време NaOH реагира с CO 2, за да образува кисела сол (с излишък от CO 2), а амфотерният алуминиев хидроксид не реагира с въглероден диоксид, следователно просто се утаява:

Na + CO 2 → Al(OH) 3 ↓ + NaHCO 3

По подобен начин калиевият тетрахидроксоалуминат реагира с въглероден диоксид:

K + CO 2 → Al(OH) 3 + KHCO 3

По същия принцип тетрахидроксоалуминатите реагират с кисел газ SO2:

Na + SO 2 → Al(OH) 3 ↓ + NaHSO 3

K + SO 2 → Al(OH) 3 + KHSO 3

Но под действието твърде много силна киселина утайката не изпада, т.к амфотерният алуминиев хидроксид реагира със силни киселини.

Например, С солна киселина:

Na + 4HCl (излишък) → NaCl + AlCl 3 + 4H 2 O

Вярно, под влияние на малко количество ( липса ) силна киселинаутайката все още ще падне, няма да има достатъчно киселина за разтваряне на алуминиев хидроксид:

Na + HCl (липса) → Al(OH) 3 ↓ + NaCl + H 2 O

Същото с недостатъците азотна киселинаутаява се алуминиев хидроксид:

Na + HNO 3 (дефицит) → Al(OH) 3 ↓ + NaNO 3 + H 2 O

Комплексът се разрушава при взаимодействие с хлорна вода (воден разтвор на хлор) Cl 2:

2Na + Cl 2 → 2Al(OH) 3 ↓ + NaCl + NaClO

В същото време, хлор непропорционален.

Също така комплексът може да реагира с излишък алуминиев хлорид. В този случай се утаява утайка от алуминиев хидроксид:

AlCl 3 + 3Na → 4Al(OH) 3 ↓ + 3NaCl

Ако изпарите вода от разтвор на сложна сол и загреете полученото вещество, тогава ще остане обичайната алуминатна сол:

Na → NaAlO 2 + 2H 2 O

K → KAlO 2 + 2H 2 O

Хидролиза на алуминиеви соли

Разтворимите соли на алуминия и силните киселини се хидролизират чрез катион. Хидролизата протича стъпаловидно и обратимо, т.е. малко:

Етап I: Al 3+ + H 2 O \u003d AlOH 2+ + H +

Етап II: AlOH 2+ + H 2 O \u003d Al (OH) 2 + + H +

Етап III: Al (OH) 2 + + H 2 O \u003d Al (OH) 3 + H +

въпреки това сулфиди, сулфити, карбонати алуминийи тях кисело солхидролизиран безвъзвратно, напълно, т.е. не съществуват във воден разтвор, но разграждат се от вода:

Al 2 (SO 4) 3 + 6NaHSO 3 → 2Al (OH) 3 + 6SO 2 + 3Na 2 SO 4

2AlBr 3 + 3Na 2 CO 3 + 3H 2 O → 2Al(OH) 3 ↓ + CO 2 + 6NaBr

2Al(NO 3) 3 + 3Na 2 CO 3 + 3H 2 O → 2Al(OH) 3 ↓ + 6NaNO 3 + 3CO 2

2AlCl 3 + 3Na 2 CO 3 + 3H 2 O → 2Al(OH) 3 ↓ + 6NaCl + 3CO 2

Al 2 (SO 4) 3 + 3K 2 CO 3 + 3H 2 O → 2Al(OH) 3 ↓ + 3CO 2 + 3K 2 SO 4

2AlCl 3 + 3Na 2 S + 6H 2 O → 2Al(OH) 3 + 3H 2 S + 6NaCl

Алуминати

Образуват се соли, в които алуминият е киселинен остатък (алуминати). алуминиев оксидпри синтез с алкалии основни оксиди:

Al 2 O 3 + Na 2 O → 2NaAlO 2

За да разберете свойствата на алуминатите, също е много удобно да ги разделите на две отделни вещества.

Например, мислено разделяме натриевия алуминат на две вещества: алуминиев оксид и натриев оксид.

NaAlO 2разделят се на Na 2 O и Al 2 O 3

Тогава ще ни стане очевидно, че алуминатите реагират с киселини за образуване на алуминиеви соли :

KAlO 2 + 4HCl → KCl + AlCl 3 + 2H 2 O

NaAlO 2 + 4HCl → AlCl 3 + NaCl + 2H 2 O

NaAlO 2 + 4HNO 3 → Al(NO 3) 3 + NaNO 3 + 2H 2 O

2NaAlO 2 + 4H 2 SO 4 → Al 2 (SO 4) 3 + Na 2 SO 4 + 4H 2 O

Под действието на излишната вода алуминатите се превръщат в комплексни соли:

KAlO 2 + H 2 O = K

NaAlO 2 + 2H 2 O \u003d Na

Двоични връзки

алуминиев сулфидокислява се до сулфат под действието на азотна киселина:

Al 2 S 3 + 8HNO 3 → Al 2 (SO 4) 3 + 8NO 2 + 4H 2 O

или към сярна киселина (под действието на гореща концентрирана киселина):

Al 2 S 3 + 30HNO 3 (конц. хоризонт) → 2Al(NO 3) 3 + 24NO 2 + 3H 2 SO 4 + 12H 2 O

алуминиевият сулфид се разлага вода:

Al 2 S 3 + 6H 2 O → 2Al(OH) 3 ↓ + 3H 2 S

алуминиев карбидсъщо се разлага с вода при нагряване до алуминиев хидроксид и метан:

Al 4 C 3 + 12H 2 O → 4Al (OH) 3 + 3CH 4

алуминиев нитридразлага се под действието минерални киселинивърху алуминиеви и амониеви соли:

AlN + 4HCl → AlCl 3 + NH 4 Cl

Алуминиевият нитрид също се разлага под действието на вода:

AlN + 3H 2 O → Al(OH) 3 ↓ + NH 3

Алуминиев оксид - Al2O3. Физични свойства:алуминиевият оксид е бял аморфен прах или много твърди бели кристали. Молекулно тегло = 101,96, плътност - 3,97 g / cm3, точка на топене - 2053 ° C, точка на кипене - 3000 ° C.

Химични свойства:алуминиевият оксид проявява амфотерни свойства - свойствата на киселинните оксиди и основните оксиди и реагира както с киселини, така и с основи. Кристалният Al2O3 е химически пасивен, аморфният е по-активен. Взаимодействието с киселинни разтвори дава средни алуминиеви соли, а с основни разтвори - комплексни соли - метални хидроксоалуминати:

Когато алуминиевият оксид се слее с твърди метални основи, се образуват двойни соли - метаалуминати(безводни алуминати):

Алуминиевият оксид не взаимодейства с водата и не се разтваря в нея.

Касова бележка:алуминиевият оксид се получава по метода на алуминиева редукция на метали от техните оксиди: хром, молибден, волфрам, ванадий и др. - металотермия, отворено Бекетов:

Приложение:алуминиевият оксид се използва за производството на алуминий, под формата на прах - за огнеупорни, химически устойчиви и абразивни материали, под формата на кристали - за производството на лазери и синтетични скъпоценни камъни (рубини, сапфири и др.), оцветен с примеси от други метални оксиди - Cr2O3 (червен), Ti2O3 и Fe2O3 (син).

Алуминиев хидроксид - A1 (OH) 3. Физични свойства:алуминиев хидроксид - бял аморфен (гелообразен) или кристален. Почти неразтворим във вода; молекулно тегло - 78,00, плътност - 3,97 g/cm3.

Химични свойства:типичен амфотерен хидроксид реагира:

1) с киселини, образувайки средни соли: Al(OH)3 + 3НNO3 = Al(NO3)3 + 3Н2О;

2) с алкални разтвори, образуващи сложни соли - хидроксоалуминати: Al(OH)3 + KOH + 2H2O = K.

Когато Al(OH)3 се слее със сухи алкали, се образуват метаалуминати: Al(OH)3 + KOH = KAlO2 + 2H2O.

Касова бележка:

1) от алуминиеви соли под действието на алкален разтвор: AlCl3 + 3NaOH = Al(OH)3 + 3H2O;

2) разлагане на алуминиев нитрид с вода: AlN + 3H2O = Al(OH)3 + NH3?;

3) преминаване на CO2 през разтвор на хидроксо комплекса: [Al(OH)4]-+ CO2 = Al(OH)3 + HCO3-;

4) действие върху Al соли с амонячен хидрат; Al(OH)3 се образува при стайна температура.

62. Обща характеристика на подгрупата на хрома

Елементи хромови подгрупизаемат междинна позиция в поредицата от преходни метали. Имат високи точки на топене и кипене, свободни места в електронните орбитали. Елементи хроми молибденимат нетипична електронна структура - имат един електрон във външната s-орбитала (както при Nb от VB подгрупа). Тези елементи имат 6 електрона във външните d- и s-орбитали, така че всички орбитали са наполовина запълнени, тоест всяка има по един електрон. С такава електронна конфигурация елементът е особено стабилен и устойчив на окисление. Волфрамима по-здрава метална връзка от молибден. Степента на окисление на елементите от подгрупата на хрома варира значително. При подходящи условия всички елементи показват положителна степен на окисление от 2 до 6, като максималната степен на окисление съответства на номера на групата. Не всички степени на окисление на елементите са стабилни, хромът има най-стабилна - +3.

Всички елементи образуват оксида MVIO3; известни са и оксиди с по-ниски степени на окисление.Всички елементи от тази подгрупа са амфотерни - образуват комплексни съединения и киселини.

Хром, молибдени волфрамв търсенето в металургията и електротехниката. Всички разглеждани метали са покрити с пасивиращ оксиден филм, когато се съхраняват на въздух или в окислителна киселинна среда. Чрез отстраняване на филма чрез химически или механични средства е възможно да се увеличи химическата активност на металите.

хром.Елементът се получава от хромитна руда Fe(CrO2)2 чрез редукция с въглища: Fe(CrO2)2 + 4C = (Fe + 2Cr) + 4CO?.

Чистият хром се получава чрез редуциране на Cr2O3 с алуминий или чрез електролиза на разтвор, съдържащ хромни йони. Чрез възстановяване на хром чрез електролиза може да се получи хромово покритие, което се използва като декоративни и защитни филми.

Хромът се използва за производството на ферохром, който се използва в производството на стомана.

Молибден.Получава се от сулфидна руда. Неговите съединения се използват в производството на стомана. Самият метал се получава чрез редуциране на неговия оксид. Чрез калциниране на молибденов оксид с желязо може да се получи феромолибден. Използва се за производство на резби и тръби за навиване на пещи и електрически контакти. В автомобилната индустрия се използва стомана с добавка на молибден.

Волфрам.Получава се от оксида, извлечен от обогатената руда. Като редуциращ агент се използва алуминий или водород. Полученият волфрам в идеята за прах впоследствие се формова под високо налягане и термична обработка (прахова металургия). В тази форма волфрамът се използва за направата на нишки, добавя се към стоманата.