Alumiiniumi keemia. Alumiiniumi olulisemad ühendid Alumiiniumhüdroksiidi keemiline valem

Anorgaaniline aine, alumiiniumi leelis, valem Al(OH) 3 . Esineb looduses, on osa boksiididest.

Omadused

See esineb nelja kristallilise modifikatsioonina ja kolloidse lahuse kujul, geelitaolise aine kujul. Reaktiiv on vees peaaegu lahustumatu. Ei põle, ei plahvata, ei ole mürgine.

Tahkel kujul on see peenkristalliline lahtine pulber, valge või läbipaistev, mõnikord kergelt halli või roosa varjundiga. Geelilaadne hüdroksiid on samuti valge.

Tahkete ja geelitaoliste modifikatsioonide keemilised omadused on erinevad. Tahke aine on üsna inertne, ei reageeri hapete, leeliste ega muude elementidega, kuid võib tahkete leeliste või karbonaatidega sulamisel moodustada metaaluminaate.

Geelitaolisel ainel on amfoteersed omadused, see tähendab, et see reageerib nii hapete kui ka leelistega. Reaktsioonis hapetega moodustuvad vastava happe alumiiniumsoolad, leelistega - teist tüüpi soolad, aluminaadid. Ei reageeri ammoniaagilahusega.

Kuumutamisel laguneb hüdroksiid oksiidiks ja veeks.

Ettevaatusabinõud

Reaktiiv kuulub neljandasse ohuklassi, seda peetakse tulekindlaks ning inimestele ja keskkonnale praktiliselt ohutuks. Ettevaatlik tuleb olla ainult õhus olevate aerosooliosakestega: tolm ärritab hingamisteid, nahka ja limaskesti.

Seetõttu peavad töötajad töökohtades, kus võib tekkida suur hulk alumiiniumhüdroksiidi tolmu, kandma hingamisteede, silmade ja naha kaitsevahendeid. Vaja on kehtestada kontroll kahjulike ainete sisalduse üle tööpiirkonna õhus vastavalt GOST-i poolt kinnitatud metoodikale.

Ruum peaks olema varustatud sissepuhke- ja väljatõmbeventilatsiooniga ning vajadusel kohaliku aspiratsiooniimemisega.

Säilitage tahket alumiiniumhüdroksiidi mitmekihilistes paberkottides või muudes lahtiste toodete mahutites.

Rakendus

Tööstuses kasutatakse reaktiivi puhta alumiiniumi saamiseks ja alumiiniumi derivaadid, näiteks alumiiniumoksiid, sulfaat ja alumiiniumfluoriid.
- Hüdroksiidist saadavat alumiiniumoksiidi kasutatakse tehisrubiinide saamiseks lasertehnoloogia vajadusteks, korundi - õhukuivatamiseks, mineraalõlide puhastamiseks, smirgeli tootmiseks.
- Meditsiinis kasutatakse seda ümbritseva ainena ja pikatoimelise antatsiidina inimese seedetrakti happe-aluse tasakaalu normaliseerimiseks, mao- ja kaksteistsõrmiksoole haavandite, gastroösofageaalse refluksi ja mõnede teiste haiguste raviks.
- Farmakoloogias on see osa vaktsiinidest, et tugevdada organismi immuunvastust sissetoodud infektsiooni mõjudele.
- Veetöötluses - adsorbendina, mis aitab eemaldada veest erinevaid saasteaineid. Hüdroksiid reageerib aktiivselt eemaldatavate ainetega, moodustades lahustumatud ühendid.
- Keemiatööstuses kasutatakse seda keskkonnasõbraliku leegiaeglustajana polümeeride, silikoonide, kummide, värvide ja lakkide puhul – nende süttivuse, süttivuse halvendamiseks, suitsu ja mürgiste gaaside eraldumise pärssimiseks.
- Hambapasta, mineraalväetiste, paberi, värvainete, krüoliidi tootmisel.

Üks tööstuses laialdasemalt kasutatavaid aineid on alumiiniumhüdroksiid. See artikkel räägib temast.

Mis on hüdroksiid?

See on keemiline ühend, mis tekib oksiidi reageerimisel veega. Seal on kolm sorti: happeline, aluseline ja amfoteerne. Esimene ja teine ​​on jagatud rühmadesse sõltuvalt nende keemilisest aktiivsusest, omadustest ja valemist.

Mis on amfoteersed ained?

Oksiidid ja hüdroksiidid võivad olla amfoteersed. Need on ained, millel on olenevalt reaktsioonitingimustest, kasutatud reagentidest jne nii happelised kui ka aluselised omadused. Amfoteersed oksiidid hõlmavad kahte tüüpi raudoksiidi, mangaanoksiidi, plii, berülliumi, tsinki ja alumiiniumi. Viimast, muide, saadakse kõige sagedamini selle hüdroksiidist. Amfoteersed hüdroksiidid hõlmavad berülliumhüdroksiidi, raudhüdroksiidi ja alumiiniumhüdroksiidi, mida me täna oma artiklis käsitleme.

Alumiiniumhüdroksiidi füüsikalised omadused

See keemiline ühend on valge tahke aine. See ei lahustu vees.

Alumiiniumhüdroksiid - keemilised omadused

Nagu eespool mainitud, on see amfoteersete hüdroksiidide rühma eredaim esindaja. Olenevalt reaktsioonitingimustest võib sellel olla nii aluselisi kui ka happelisi omadusi. See aine on võimeline lahustuma hapetes, moodustades samal ajal soola ja vett.

Näiteks kui segate seda võrdsetes kogustes perkloorhappega, saame alumiiniumkloriidi veega samades vahekordades. Veel üks aine, millega alumiiniumhüdroksiid reageerib, on naatriumhüdroksiid. See on tüüpiline aluseline hüdroksiid. Kui segada võrdsetes kogustes kõnealust ainet ja naatriumhüdroksiidi lahust, saame ühendi nimega naatriumtetrahüdroksoaluminaat. Selle keemiline struktuur sisaldab naatriumi-, alumiiniumi-, nelja hapniku- ja nelja vesinikuaatomit. Kuid nende ainete sulatamisel kulgeb reaktsioon mõnevõrra erinevalt ja seda ühendit enam ei moodustu. Selle protsessi tulemusena saab naatriummetaluminaati (selle valem sisaldab ühte naatriumi ja alumiiniumi aatomit ning kahte hapnikuaatomit) veega võrdses vahekorras, tingimusel et segate sama koguse kuiva naatrium- ja alumiiniumhüdroksiidi ning toimite neid kõrge temperatuuriga. Kui segate seda teistes vahekordades naatriumhüdroksiidiga, saate naatriumheksahüdroksoaluminaadi, mis sisaldab kolme naatriumi aatomit, ühte alumiiniumi aatomit ning kuut hapnikku ja vesinikku. Selle aine moodustamiseks on vaja segada kõnealust ainet ja naatriumhüdroksiidi lahust vastavalt vahekorras 1:3. Ülalkirjeldatud põhimõtte kohaselt võib saada ühendeid, mida nimetatakse kaaliumtetrahüdroksoaluminaadiks ja kaaliumheksahüdroksoaluminaadiks. Samuti laguneb kõnealune aine väga kõrge temperatuuriga kokkupuutel. Sellise keemilise reaktsiooni tõttu tekib alumiiniumoksiid, mis on samuti amfoteerne, ja vesi. Kui võtame 200 g hüdroksiidi ja kuumutame, saame 50 g oksiidi ja 150 g vett. Lisaks omapärastele keemilistele omadustele on sellel ainel ka kõikidele hüdroksiididele ühised omadused. See interakteerub metallisooladega, millel on alumiiniumist madalam keemiline aktiivsus. Mõelge näiteks reaktsioonile selle ja vaskkloriidi vahel, mille jaoks peate neid võtma vahekorras 2:3. Sel juhul eraldub vees lahustuv alumiiniumkloriid ja sade vaskhüdroksiidi kujul vahekorras 2:3. Vaadeldav aine reageerib ka sarnaste metallide oksiididega, näiteks võime võtta sama vase ühendi. Reaktsiooniks on vaja alumiiniumhüdroksiidi ja vaskoksiidi vahekorras 2:3, mille tulemuseks on alumiiniumoksiid ja vaskhüdroksiid. Ülalkirjeldatud omadused kehtivad ka muude amfoteersete hüdroksiidide, näiteks raud- või berülliumhüdroksiidi kohta.

Mis on naatriumhüdroksiid?

Nagu eespool näha, on alumiiniumhüdroksiidi ja naatriumhüdroksiidi keemiliste reaktsioonide variante palju. Mis see aine on? See on tüüpiline aluseline hüdroksiid, st reaktiivne vees lahustuv alus. Sellel on kõik keemilised omadused, mis on iseloomulikud aluselistele hüdroksiididele.

See tähendab, et see võib lahustuda hapetes, näiteks segades naatriumhüdroksiidi võrdsetes kogustes perkloorhappega, saate toidusoola (naatriumkloriid) ja vee vahekorras 1: 1. Samuti reageerib see hüdroksiid metallisoolade, mille keemiline aktiivsus on madalam kui naatriumil, ja nende oksiididega. Esimesel juhul toimub standardne vahetusreaktsioon. Kui sellele lisada näiteks hõbekloriidi, moodustub naatriumkloriid ja hõbehüdroksiid, mis sadestuvad (vahetusreaktsioon on teostatav ainult siis, kui selle tulemusena saadavatest ainetest on üks sade, gaas või vesi). Kui lisada naatriumhüdroksiidile, näiteks tsinkoksiidile, saame viimase hüdroksiidi ja vee. Palju spetsiifilisemad on aga selle AlOH-hüdroksiidi reaktsioonid, mida on eespool kirjeldatud.

AlOH saamine

Kui oleme juba kaalunud selle peamisi keemilisi omadusi, võime rääkida sellest, kuidas seda kaevandatakse. Peamine viis selle aine saamiseks on keemiline reaktsioon alumiiniumsoola ja naatriumhüdroksiidi vahel (kasutada võib ka kaaliumhüdroksiidi).

Sellise reaktsiooni käigus moodustub AlOH ise, mis sadestub valgeks sademeks, samuti uueks soolaks. Näiteks kui võtate alumiiniumkloriidi ja lisate sellele kolm korda rohkem kaaliumhüdroksiidi, on tulemuseks artiklis käsitletud keemiline ühend ja kolm korda rohkem kaaliumkloriidi. AlOH saamiseks on olemas ka meetod, mis hõlmab keemilist reaktsiooni alumiiniumsoola lahuse ja mitteväärismetalli karbonaadi vahel, võtame näiteks naatriumi. Alumiiniumhüdroksiidi, köögisoola ja süsihappegaasi saamiseks vahekorras 2:6:3 on vaja segada alumiiniumkloriid, naatriumkarbonaat (sooda) ja vesi vahekorras 2:3:3.

Kus kasutatakse alumiiniumhüdroksiidi?

Alumiiniumhüdroksiid leiab oma rakenduse meditsiinis.

Happeid neutraliseeriva võime tõttu soovitatakse seda sisaldavaid preparaate kõrvetiste korral. Samuti on see ette nähtud haavandite, soolestiku ägedate ja krooniliste põletikuliste protsesside korral. Lisaks kasutatakse elastomeeride valmistamisel alumiiniumhüdroksiidi. Seda kasutatakse laialdaselt ka keemiatööstuses alumiiniumoksiidi, naatriumaluminaatide sünteesiks – neid protsesse käsitleti eespool. Lisaks kasutatakse seda sageli vee puhastamisel reostusest. Samuti kasutatakse seda ainet laialdaselt kosmeetikatoodete valmistamisel.

Kus kasutatakse aineid, mida sellega saada saab?

Hüdroksiidi termilise lagunemise tulemusena saadavat alumiiniumoksiidi kasutatakse keraamika valmistamisel, seda kasutatakse erinevate keemiliste reaktsioonide katalüsaatorina. Naatriumtetrahüdroksoaluminaati kasutatakse tekstiilide värvimise tehnoloogias.

Aine alumiiniumhüdroksiidi välimus on järgmine. Reeglina on see aine valge, želatiinse välimusega, kuigi on olemas ka kristallilise või amorfse olekus esinemise variante. Näiteks kristalliseerub see kuivatamisel valgeteks kristallideks, mis ei lahustu ei hapetes ega leelistes.

Alumiiniumhüdroksiidi võib kujutada ka peenkristallilise valge pulbrina. Roosade ja hallide varjundite olemasolu on vastuvõetav.

Ühendi keemiline valem on Al(OH)3. Ühend ja vesi moodustavad hüdroksiidi, mille koostist moodustavad elemendid määravad samuti paljuski. See ühend saadakse alumiiniumsoola ja lahjendatud leelise interaktsiooni reaktsioonil, kusjuures nende liig ei tohiks olla lubatud. Selle reaktsiooni käigus saadud alumiiniumhüdroksiidi sade võib seejärel reageerida hapetega.

Alumiiniumhüdroksiid interakteerub rubiidiumhüdroksiidi, selle aine sulami, tseesiumhüdroksiidi, tseesiumkarbonaadi vesilahusega. Kõikidel juhtudel eraldub vett.

Alumiiniumhüdroksiidi väärtus on 78,00 ja see on vees praktiliselt lahustumatu. Aine tihedus on 3,97 grammi/cm3. Olles amfoteerne aine, interakteerub alumiiniumhüdroksiid hapetega ning reaktsioonide tulemusena tekivad keskmised soolad ja eraldub vesi. Leelistega reageerides tekivad komplekssoolad – hüdroksoaluminaadid, näiteks K. Alumiiniumhüdroksiidi legeerimisel veevaba leelisega tekivad metaaluminaadid.

Nagu kõik amfoteersed ained, avaldab alumiiniumhüdroksiid koostoimel leelistega ja ka leelistega samaaegselt happelisi ja aluselisi omadusi. Nendes reaktsioonides hüdroksiidi lahustamisel hapetes eralduvad hüdroksiidioonid ja leelisega suhtlemisel vesinikuioon. Selle nägemiseks võite näiteks läbi viia reaktsiooni, milles osaleb alumiiniumhüdroksiid. Selle läbiviimiseks peate katseklaasi valama veidi alumiiniumi viilu ja valama väikese koguse naatriumhüdroksiidi, mitte rohkem kui 3 milliliitrit. Katseklaas tuleb tihedalt korgiga sulgeda ja alustada aeglast kuumutamist. Pärast seda, kinnitades katseklaasi statiivile, on vaja vabanenud vesinik koguda teise katseklaasi, pärast selle asetamist kapillaarseadmele. Umbes minuti pärast tuleb katseklaas kapillaarist eemaldada ja tulele viia. Kui puhast vesinikku koguda katseklaasi, toimub põlemine vaikselt, samal juhul õhu sattumisel puuvill.

Alumiiniumhüdroksiidi saadakse laborites mitmel viisil:

Alumiiniumisoolade ja leeliseliste lahuste koostoime reaktsioonil;

Alumiiniumnitriidi lagunemise meetod vee mõjul;

Juhtides süsinikku läbi spetsiaalse hüdrokompleksi, mis sisaldab Al(OH)4;

Ammoniaakhüdraadi toime alumiiniumsooladele.

Tööstuslik tootmine on seotud boksiidi töötlemisega. Kasutatakse ka karbonaatidega aluminaadilahuste löömise tehnoloogiaid.

Alumiiniumhüdroksiidi kasutatakse mineraalväetiste, krüoliidi, erinevate meditsiiniliste ja farmakoloogiliste preparaatide valmistamisel. Keemilises tootmises kasutatakse ainet alumiiniumfluoriidi ja sulfiidi tootmiseks. Ühendus on asendamatu paberi, plasti, värvide ja palju muu tootmisel.

Meditsiiniline kasutamine on tingitud seda elementi sisaldavate ravimite positiivsest toimest maohäirete, keha kõrge happesuse, peptiliste haavandite ravis.

Aine käsitsemisel tuleb olla ettevaatlik, et mitte hingata sisse selle aure, kuna need põhjustavad raskeid kopsukahjustusi. Kuna see on nõrk lahtisti, on see suurtes annustes ohtlik. Korrosioon põhjustab aluminoosi.

Aine ise on üsna ohutu, kuna ei reageeri oksüdeerivate ainetega.

2s 2p 3s 3p

Elektrooniline konfiguratsioon alumiiniumist sisse põnevil olek :

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

Alumiiniumist omab paramagnetilisi omadusi. Alumiinium moodustub õhus kiiresti tugevad oksiidkiled, kaitstes pinda edasise interaktsiooni eest, seega korrosioonikindel.

Füüsikalised omadused

Alumiiniumist- hõbevalge värvi kerge metall, kergesti vormitav, valatud, töödeldud. Sellel on kõrge soojus- ja elektrijuhtivus.

Sulamistemperatuur 660 o C, keemistemperatuur 1450 o C, alumiiniumi tihedus 2,7 g/cm 3.

Looduses olemine

Alumiiniumist- kõige levinum metall looduses ja 3. kohal kõigi elementide seas (hapniku ja räni järel). Maakoore sisaldus on umbes 8%.

Looduses esineb alumiinium ühendite kujul:

Boksiidid Al 2 O 3 H 2 O(koos lisanditega SiO2, Fe 2 O 3, CaCO 3)- alumiiniumoksiidhüdraat

Korund Al 2 O 3 . Punast korundi nimetatakse rubiiniks, sinist korundi nimetatakse safiiriks.

Kuidas saada

Alumiiniumist moodustab hapnikuga tugeva keemilise sideme. Seetõttu nõuavad traditsioonilised meetodid alumiiniumi saamiseks oksiidist redutseerimise teel palju energiat. Sest tööstuslik alumiiniumi toodetakse Hall-Héroult' protsessi abil. Alumiiniumoksiidi sulamistemperatuuri alandamiseks sulatatud krüoliidis lahustatud(temperatuuril 960–970 umbes C) Na 3 AlF 6 ja seejärel allutati elektrolüüs süsinikelektroodidega. Krüoliidisulatis lahustades laguneb alumiiniumoksiid ioonideks:

Al 2 O 3 → Al 3+ + AlO 3 3-

peal katood edasi minema alumiiniumioonide vähendamine:

K: Al 3+ + 3e → Al 0

peal anood toimub oksüdatsioon aluminaadi ioonid:

A: 4AlO 3 3- - 12e → 2Al 2 O 3 + 3O 2

Alumiiniumoksiidi sulami elektrolüüsi üldvõrrand:

2Al 2O 3 → 4Al + 3O 2

labori meetodalumiiniumi tootmine seisneb alumiiniumi redutseerimises veevabast alumiiniumkloriidist kaaliummetalliga:

AlCl 3 + 3K → 4Al + 3KCl

Kvalitatiivsed reaktsioonid

Kvalitatiivne reaktsioon alumiiniumioonidele - interaktsioon üleliignealumiiniumsoolad leelistega . See moodustab valge amorfse aine sete alumiiniumhüdroksiid.

Näiteks , alumiiniumkloriid suhtleb naatriumhüdroksiid:

Leelise edasisel lisamisel lahustub amfoteerne alumiiniumhüdroksiid ja moodustub tetrahüdroksoaluminaat:

Al(OH)3 + NaOH = Na

Märge , kui paneme sisse alumiiniumsoola liigne leeliselahus, siis valget alumiiniumhüdroksiidi sadet ei teki, sest leelise liia korral lähevad alumiiniumiühendid kohe sisse keeruline:

AlCl3 + 4NaOH = Na

Alumiiniumisooli saab tuvastada ammoniaagi vesilahusega. Lahustuvate alumiiniumsoolade interaktsioonis ammoniaagi vesilahusega, ka in poolläbipaistev želatiinne alumiiniumhüdroksiidi sade.

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

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

videokogemus vaadeldakse alumiiniumkloriidi lahuse ja ammoniaagilahuse koostoimeid

Keemilised omadused

1. Alumiinium - tugev redutseerija . Nii et ta reageerib paljudega mittemetallid .

1.1. Alumiinium reageerib halogeenid haridusega halogeniidid:

1.2. alumiinium reageerib väävliga haridusega sulfiidid:

2Al + 3S → Al 2S 3

1.3. alumiinium reageeribKoos fosforit. Sel juhul moodustuvad binaarsed ühendid - fosfiidid:

Al + P → AlP

Alumiiniumist ei reageeri vesinikuga .

1.4. Lämmastikuga alumiiniumist reageerib temperatuurini 1000 °C kuumutamisel moodustisega nitriid:

2Al +N2 → 2AlN

1.5. alumiinium reageerib süsinikuga haridusega alumiiniumkarbiid:

4Al + 3C → Al 4C 3

1.6. Alumiinium suhtleb hapnikku haridusega oksiid:

4Al + 3O 2 → 2Al 2 O 3

videokogemus alumiiniumi koostoimed hapnik õhus(alumiiniumi põlemine õhus) saab vaadata.

2. Alumiinium suhtleb komplekssed ained:

2.1. Kas alumiiniumist Koos vesi? Sellele küsimusele leiate hõlpsalt vastuse, kui pisut oma mälus süveneda. Kindlasti olete vähemalt korra oma elus kohtunud alumiiniumist pannide või alumiiniumist söögiriistadega. See on küsimus, mida mulle meeldib õpilastelt eksamitel küsida. Mis kõige üllatavam, sain erinevaid vastuseid – kellegi jaoks reageeris alumiinium küll veega. Ja väga-väga paljud loobusid küsimuse peale: "Äkki alumiinium reageerib kuumutamisel veega?" Kuumutamisel reageeris alumiinium veega juba pooltel vastajatest))

Siiski on lihtne aru saada, et alumiinium on endiselt veega tavatingimustes (ja isegi kuumutamisel) ei suhtle. Ja me juba mainisime, miks: hariduse tõttu oksiidkile . Kuid kui alumiinium puhastatakse oksiidkilest (näiteks liita), siis see suhtleb vesi väga aktiivne haridusega alumiiniumhüdroksiid ja vesinik:

2Al 0 + 6H2 + O → 2Al +3 ( OH)3 + 3H20

Alumiiniumamalgaami võib saada, hoides alumiiniumi tükke elavhõbe(II)kloriidi lahuses:

videokogemus Vaadeldakse alumiiniumamalgaami koostoimeid veega.

2.2. Alumiinium suhtleb mineraalhapped (vesinikkloriid-, fosfor- ja lahjendatud väävelhappega) plahvatusega. See toodab soola ja vesinikku.

Näiteks, alumiinium reageerib ägedalt vesinikkloriidhape :

2.3. Normaaltingimustes alumiinium ei reageeri Koos kontsentreeritud väävelhape tõttu passiivsus– tiheda oksiidkile moodustumine. Kuumutamisel toimub reaktsioon, moodustub väävel(IV)oksiid, alumiiniumsulfaat ja vesi:

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

2.4. Alumiinium ei reageeri kontsentreeritud lämmastikhape ka passiveerimise tõttu.

FROM lahjendatud lämmastikhape alumiinium reageerib, moodustades molekuli lämmastik:

10Al + 36HNO3 (diff) → 3N2 + 10Al(NO3)3 + 18H2O

Alumiiniumi koostoimes pulbri kujul väga lahjendatud lämmastikhape võib tekkida ammooniumnitraat:

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

2.5. Alumiinium - amfoteerne metallist, nii et see suhtleb leelistega. Kui alumiinium suhtleb lahendus tekib leelis tetrahüdroksoaluminaat ja vesinik:

2Al + 2NaOH + 6H2O → 2Na + 3H 2

videokogemus Vaadeldakse alumiiniumi koostoimeid leelise ja veega.

Alumiinium reageerib sulama leelis koos moodustisega aluminaat ja vesinik:

2Al + 6NaOH → 2Na3AlO3 + 3H 2

Sama reaktsiooni saab kirjutada ka erineval kujul (eksamil soovitan kirjutada reaktsiooni sellel kujul):

2Al + 6NaOH → NaAlO2 + 3H2 + Na2O

2.6. alumiinium taastab vähem aktiivsed metallid oksiidid . Metallide oksiididest eraldamise protsessi nimetatakse aluminotermia .

Näiteks, alumiinium tõrjub vask alates vask(II)oksiid. Reaktsioon on väga eksotermiline:

Rohkem näiteks: alumiinium taastab raud alates raudoksiid, raudoksiid (II, III):

8Al + 3Fe 3O 4 → 4Al 2 O 3 + 9Fe

Taastavad omadused alumiinium avaldub ka siis, kui see suhtleb tugevate oksüdeerivate ainetega: naatriumperoksiid, nitraadid ja nitritid aluselises keskkonnas permanganaadid, kroomiühendid(VI):

2Al + 3Na2O2 → 2NaAlO2 + 2Na2O

8Al + 3KNO3 + 5KOH + 18H2O → 8K + 3NH3

10Al + 6KMnO4 + 24H2SO4 → 5Al2(SO4)3 + 6MnSO4 + 3K2SO4 + 24H2O

2Al + NaNO2 + NaOH + 5H2O → 2Na + NH3

Al + 3KMnO4 + 4KOH → 3K 2 MnO4 + K

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

Alumiinium on väärtuslik tööstuslik metall, mida saab taaskasutada. Saate lisateavet alumiiniumi töötlemiseks vastuvõtmise kohta, samuti seda tüüpi metalli praeguste hindade kohta. .

Alumiiniumoksiid

Kuidas saada

Alumiiniumoksiidvõib saada erinevate meetoditega:

1. põletamine alumiinium õhus:

4Al + 3O 2 → 2Al 2 O 3

2. lagunemine alumiiniumhüdroksiidkuumutamisel:

3. Alumiiniumoksiidi on võimalik saada alumiiniumnitraadi lagunemine :

Keemilised omadused

Alumiiniumoksiid – tüüpiline amfoteerne oksiid . Interakteerub happeliste ja aluseliste oksiidide, hapete, leelistega.

1. Kui alumiiniumoksiid reageerib aluselised oksiidid tekivad soolad aluminaadid.

Näiteks, alumiiniumoksiid interakteerub oksiid naatrium:

Na2O + Al2O3 → 2NaAlO 2

2. Alumiiniumoksiid suhtleb Kus sulas moodustatud soola—aluminaadid, ja sisse lahus - komplekssoolad . Samal ajal eksponeerib alumiiniumoksiid happelised omadused.

Näiteks, alumiiniumoksiid interakteerub naatriumhüdroksiid sulas moodustumiseks naatriumaluminaat ja vesi:

2NaOH + Al 2 O 3 → 2 NaAlO 2 + H 2 O

Alumiiniumoksiid lahustubüleliigselt leelised haridusega tetrahüdroksoaluminaat:

Al2O3 + 2NaOH + 3H2O → 2Na

3. Alumiiniumoksiid ei interakteeru veega.

4. Alumiiniumoksiid interakteerub happelised oksiidid (tugevad happed). Samal ajal moodustuvad soola alumiiniumist. Samal ajal eksponeerib alumiiniumoksiid põhiomadused.

Näiteks, alumiiniumoksiid interakteerub vääveloksiid (VI) haridusega alumiiniumsulfaat:

Al 2 O 3 + 3SO 3 → Al 2 (SO 4) 3

5. Alumiiniumoksiid interakteerub lahustuvad happed haridusega keskmised ja happelised soolad.

Näiteks väävelhape:

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

6. Alumiiniumoksiid on nõrk oksüdeerivad omadused .

Näiteks, alumiiniumoksiid reageerib kaltsiumhüdriid haridusega alumiiniumist, vesinik ja kaltsiumoksiid:

Al2O3 + 3CaH2 → 3CaO + 2Al + 3H2

Elekter taastab oksiidist valmistatud alumiinium (alumiiniumi tootmine):

2Al 2O 3 → 4Al + 3O 2

7. Alumiiniumoksiid on tahke, mittelenduv aine. Ja seetõttu ta tõrjub välja lenduvaid oksiide (tavaliselt süsinikdioksiid) sooladest sulandumise ajal.

Näiteks, alates naatriumkarbonaat:

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

alumiiniumhüdroksiid

Kuidas saada

1. Alumiiniumhüdroksiidi saab saada lahuse toimel ammoniaak peal alumiiniumi soolad.

Näiteks, alumiiniumkloriid reageerib ammoniaagi vesilahus haridusega alumiiniumhüdroksiid ja ammooniumkloriid:

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

2. Möödudes süsinikdioksiid, hapu gaas või vesiniksulfiid naatriumtetrahüdroksoaluminaadi lahuse kaudu:

Na + CO 2 \u003d Al (OH) 3 + NaНCO 3

Et mõista, kuidas see reaktsioon kulgeb, võite kasutada lihtsat nippi: jagage kompleksaine Na vaimselt selle koostisosadeks: NaOH ja Al (OH) 3. Järgmisena määrame kindlaks, kuidas süsinikdioksiid reageerib nende ainetega, ja registreerime nende koostoime produktid. Sest Al (OH) 3 ei reageeri CO 2 -ga, siis kirjutame paremale Al (OH) 3 muutmata.

3. Alumiiniumhüdroksiidi saab toimega leelise puudumine peal liigne alumiiniumsool.

Näiteks, alumiiniumkloriid reageerib -ga kaaliumhüdroksiidi puudumine haridusega alumiiniumhüdroksiid ja kaaliumkloriid:

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

4. Alumiiniumhüdroksiid tekib ka lahustuvate ainete koosmõjul alumiiniumi soolad lahustuvaga karbonaadid, sulfitid ja sulfiidid . Alumiiniumi sulfiidid, karbonaadid ja sulfitid vesilahuses.

Näiteks: alumiiniumbromiid reageerib -ga naatriumkarbonaat. Sel juhul sadestub alumiiniumhüdroksiidi sade, eraldub süsinikdioksiid ja moodustub naatriumbromiid:

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

alumiiniumkloriid reageerib -ga naatriumsulfiid alumiiniumhüdroksiidi, vesiniksulfiidi ja naatriumkloriidi moodustumisega:

2AlCl3 + 3Na2S + 6H2O \u003d 2Al (OH)3 + 3H2S + 6NaCl

Keemilised omadused

1. Alumiiniumhüdroksiid reageerib lahustuv happed. Samal ajal moodustuvad keskmised või happelised soolad, olenevalt reaktiivide vahekorrast ja soola tüübist.

Näiteks lämmastikhape haridusega alumiiniumnitraat:

Al(OH)3 + 3HNO3 → Al(NO3)3 + 3H2O

Al(OH)3 + 3HCl → AlCl3 + 3H2O

2Al(OH)3 + 3H2SO4 → Al2(SO4)3 + 6H2O

Al(OH)3 + 3HBr → AlBr3 + 3H2O

2. Alumiiniumhüdroksiid interakteerub tugevate hapete happelised oksiidid .

Näiteks, alumiiniumhüdroksiid interakteerub vääveloksiid (VI) haridusega alumiiniumsulfaat:

2Al(OH)3 + 3SO3 → Al2(SO4)3 + 3H2O

3. Alumiiniumhüdroksiid interakteerub lahustuvate alustega (leelised).Kus sulas moodustatud soola—aluminaadid, ja sisse lahus - komplekssoolad . Samal ajal eksponeerib alumiiniumhüdroksiidi happelised omadused.

Näiteks, alumiiniumhüdroksiid reageerib kaaliumhüdroksiid sulas moodustumiseks kaaliumalumiinaat ja vesi:

2KOH + Al(OH)3 → 2KAlO2 + 2H2O

alumiiniumhüdroksiid lahustubüleliigselt leelised haridusega tetrahüdroksoaluminaat:

Al(OH)3 + KOH → K

4. G alumiiniumhüdroksiid lagunev kuumutamisel:

2Al(OH)3 → Al2O3 + 3H2O

videokogemus alumiiniumhüdroksiidi vastastikmõjud vesinikkloriidhape ja leelised(alumiiniumhüdroksiidi amfoteersed omadused) saab vaadata.

alumiiniumi soolad

Alumiiniumnitraat ja -sulfaat

alumiiniumnitraat kuumutamisel laguneb alumiiniumoksiid, lämmastikoksiid (IV) ja hapnikku:

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

alumiiniumsulfaat tugeval kuumutamisel laguneb see sarnaselt - sisse alumiiniumoksiid, vääveldioksiid ja hapnikku:

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

Komplekssed alumiiniumisoolad

Keerukate alumiiniumsoolade omaduste kirjeldamiseks - hüdroksoaluminaadid, on mugav kasutada järgmist tehnikat: murda vaimselt tetrahüdroksoaluminaat kaheks eraldi molekuliks – alumiiniumhüdroksiidiks ja leelismetallihüdroksiidiks.

Näiteks, jagatakse naatriumtetrahüdroksoaluminaat alumiiniumhüdroksiidiks ja naatriumhüdroksiidiks:

Na jaguneb NaOH ja Al(OH) 3

Kogu kompleksi omadusi võib määratleda kui nende üksikute ühendite omadusi.

Seega reageerivad alumiiniumhüdroksokompleksid happelised oksiidid .

Näiteks, hüdroksokokompleks hävib liia toimel süsinikdioksiid. Samal ajal reageerib NaOH CO 2-ga, moodustades happesoola (CO 2 liiaga) ja amfoteerne alumiiniumhüdroksiid ei reageeri süsinikdioksiidiga, seetõttu sadestub see lihtsalt:

Na + CO 2 → Al(OH) 3 ↓ + NaHCO 3

Samamoodi reageerib kaaliumtetrahüdroksoaluminaat süsinikdioksiidiga:

K + CO 2 → Al(OH) 3 + KHCO 3

Samal põhimõttel reageerivad tetrahüdroksoaluminaadid hapu gaas SO2:

Na + SO 2 → Al(OH) 3 ↓ + NaHSO 3

K + SO 2 → Al(OH) 3 + KHSO 3

Aga tegevuse all liiga palju tugevat hapet sade ei pudene välja, sest amfoteerne alumiiniumhüdroksiid reageerib tugevate hapetega.

Näiteks, Koos vesinikkloriidhape:

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

Tõsi, väikese koguse mõjul ( puudus ) tugev hape sade langeb ikkagi välja, alumiiniumhüdroksiidi lahustamiseks ei jätku hapet:

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

Sama miinusega lämmastikhape alumiiniumhüdroksiidi sademed:

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

Kompleks hävib kokkupuutel kloori vesi (kloori vesilahus) Cl 2:

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

Samal ajal kloori ebaproportsionaalne.

Samuti võib kompleks reageerida liigsega alumiiniumkloriid. Sel juhul sadestub alumiiniumhüdroksiidi sade:

AlCl 3 + 3Na → 4Al(OH) 3 ↓ + 3NaCl

Kui aurustate komplekssoola lahusest vett ja kuumutate saadud ainet, jääb tavaline aluminaatsool:

Na → NaAlO 2 + 2H 2 O

K → KAlO 2 + 2H 2 O

Alumiiniumisoolade hüdrolüüs

Alumiiniumi ja tugevate hapete lahustuvad soolad hüdrolüüsitakse katiooni järgi. Hüdrolüüs toimub astmeline ja pööratav, st. natukene:

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

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

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

Kuid sulfiidid, sulfitid, karbonaadid alumiiniumist ja neid hapu soola hüdrolüüsitud pöördumatult, täielikult, st. ei eksisteeri vesilahuses, kuid lagunevad vee toimel:

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

2AlBr3 + 3Na2CO3 + 3H2O → 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

2AlCl3 + 3Na2S + 6H2O → 2Al(OH)3 + 3H2S + 6NaCl

Aluminaadid

Moodustuvad soolad, milles alumiinium on happejääk (aluminaadid). alumiiniumoksiid juures sulandumine leelistega ja aluselised oksiidid:

Al 2 O 3 + Na 2 O → 2 NaAlO 2

Aluminaatide omaduste mõistmiseks on ka väga mugav neid kaheks eraldi aineks jagada.

Näiteks jagame naatriumaluminaadi vaimselt kaheks aineks: alumiiniumoksiid ja naatriumoksiid.

NaAlO 2 jaguneb Na 2 O ja Al 2 O 3

Siis saab meile selgeks, et aluminaadid reageerivad happed alumiiniumisoolade moodustamiseks :

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

2NaAlO2 + 4H 2SO 4 → Al 2 (SO 4) 3 + Na 2 SO 4 + 4H 2 O

Liigse vee toimel muundatakse aluminaadid komplekssooladeks:

KAlO 2 + H 2 O = K

NaAlO2 + 2H2O = Na

Binaarsed ühendused

alumiiniumsulfiid oksüdeeritakse lämmastikhappe toimel sulfaadiks:

Al 2S3 + 8HNO3 → Al 2 (SO 4) 3 + 8NO 2 + 4H 2 O

või väävelhappeks (toimel kuum kontsentreeritud hape):

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

alumiiniumsulfiid laguneb vesi:

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

alumiiniumkarbiid laguneb ka veega kuumutamisel alumiiniumhüdroksiidiks ja metaan:

Al4C3 + 12H2O → 4Al (OH)3 + 3CH4

alumiiniumnitriid toimel laguneb mineraalhapped alumiiniumi ja ammooniumisoolade puhul:

AlN + 4HCl → AlCl3 + NH4Cl

Alumiiniumnitriid laguneb ka toimel vesi:

AlN + 3H 2 O → Al(OH) 3 ↓ + NH3

Alumiiniumoksiid - Al2O3. Füüsikalised omadused: alumiiniumoksiid on valge amorfne pulber või väga kõvad valged kristallid. Molekulmass = 101,96, tihedus - 3,97 g / cm3, sulamistemperatuur - 2053 ° C, keemistemperatuur - 3000 ° C.

Keemilised omadused: alumiiniumoksiidil on amfoteersed omadused – happeliste oksiidide ja aluseliste oksiidide omadused ning see reageerib nii hapete kui ka alustega. Kristalliline Al2O3 on keemiliselt passiivne, amorfne on aktiivsem. Koostoime happelahustega annab keskmised alumiiniumsoolad ja aluseliste lahustega - komplekssoolad - metalli hüdroksoaluminaadid:

Kui alumiiniumoksiid sulatatakse tahkete metallide leelistega, tekivad topeltsoolad - metaaluminaadid(veevabad aluminaadid):

Alumiiniumoksiid ei suhtle veega ega lahustu selles.

Kviitung: alumiiniumoksiid saadakse metallide alumiiniumi redutseerimise meetodil nende oksiididest: kroom, molübdeen, volfram, vanaadium jne. metallotermia, avatud Beketov:

Rakendus: alumiiniumoksiidi kasutatakse alumiiniumi tootmiseks, pulbri kujul - tulekindlate, keemiliselt vastupidavate ja abrasiivsete materjalide jaoks, kristallide kujul - laserite ja sünteetiliste vääriskivide (rubiinid, safiirid jne) valmistamiseks, värvitud muude metallioksiidide lisanditega - Cr2O3 (punane), Ti2O3 ja Fe2O3 (sinine).

Alumiiniumhüdroksiid – A1 (OH) 3. Füüsikalised omadused: alumiiniumhüdroksiid - valge amorfne (geelitaoline) või kristalne. Vees peaaegu lahustumatu; molekulmass - 78,00, tihedus - 3,97 g / cm3.

Keemilised omadused: tüüpiline amfoteerne hüdroksiid reageerib:

1) hapetega, moodustades keskmised soolad: Al(OH)3 + 3НNO3 = Al(NO3)3 + 3Н2О;

2) leeliselahustega, moodustades komplekssooli - hüdroksoaluminaate: Al(OH)3 + KOH + 2H2O = K.

Kui Al(OH)3 sulatatakse kuivade leelistega, tekivad metaaluminaadid: Al(OH)3 + KOH = KAlO2 + 2H2O.

Kviitung:

1) alumiiniumisooladest leeliselahuse toimel: AlCl3 + 3NaOH = Al(OH)3 + 3H2O;

2) alumiiniumnitriidi lagunemine veega: AlN + 3H2O = Al(OH)3 + NH3?;

3) CO2 juhtimine läbi hüdroksokompleksi lahuse: [Al(OH)4]-+ CO2 = Al(OH)3 + HCO3-;

4) toime Al-sooladele ammoniaakhüdraadiga; Al(OH)3 moodustub toatemperatuuril.

62. Kroomi alarühma üldised omadused

Elemendid kroomi alarühmad hõivavad siirdemetallide reas vahepealse positsiooni. Neil on kõrge sulamis- ja keemistemperatuur, vabad kohad elektroonilistes orbitaalides. Elemendid kroom ja molübdeen neil on ebatüüpiline elektrooniline struktuur - neil on üks elektron välises s-orbitaalis (nagu Nb-s VB alarühmast). Nendel elementidel on välistel d- ja s-orbitaalidel 6 elektroni, seega on kõik orbitaalid pooleldi täidetud, see tähendab, et igaühel on üks elektron. Sellise elektroonilise konfiguratsiooniga on element eriti stabiilne ja oksüdatsioonikindel. Volfram on tugevama metallilise sidemega kui molübdeen. Kroomi alarühma elementide oksüdatsiooniaste on väga erinev. Õigetes tingimustes on kõigil elementidel positiivne oksüdatsiooniaste vahemikus 2 kuni 6, maksimaalne oksüdatsiooniaste vastab rühma numbrile. Kõik elementide oksüdatsiooniastmed ei ole stabiilsed, kroomil on kõige stabiilsem - +3.

Kõik elemendid moodustavad MVIO3 oksiidi, tuntud on ka madalama oksüdatsiooniastmega oksiidid. Kõik selle alarühma elemendid on amfoteersed - need moodustavad kompleksseid ühendeid ja happeid.

Kroom, molübdeen ja volfram nõudlus metallurgia ja elektrotehnika valdkonnas. Kõik vaatlusalused metallid on õhus või oksüdeerivas happekeskkonnas säilitamisel kaetud passiveeriva oksiidkilega. Keemiliste või mehaaniliste vahenditega kilet eemaldades on võimalik tõsta metallide keemilist aktiivsust.

Kroom. Element saadakse kromiidimaagist Fe(CrO2)2 söega redutseerimisel: Fe(CrO2)2 + 4C = (Fe + 2Cr) + 4CO?.

Puhas kroom saadakse Cr2O3 redutseerimisel alumiiniumiga või kroomiioone sisaldava lahuse elektrolüüsil. Kroomi elektrolüüsi teel regenereerimisel on võimalik saada kroomimine, mida kasutatakse dekoratiiv- ja kaitsekiledena.

Kroomi kasutatakse ferrokroomi tootmiseks, mida kasutatakse terase tootmisel.

Molübdeen. Saadakse sulfiidmaagist. Selle ühendeid kasutatakse terase tootmisel. Metall ise saadakse selle oksiidi redutseerimisel. Molübdeenoksiidi kaltsineerimisel rauaga saab ferromolübdeeni. Kasutatakse kerimisahjude ja elektrikontaktide keermete ja torude valmistamiseks. Molübdeenilisandiga terast kasutatakse autotööstuses.

Volfram. Saadud rikastatud maagist ekstraheeritud oksiidist. Redutseerijana kasutatakse alumiiniumi või vesinikku. Saadud volfram pulbri idees vormitakse seejärel kõrgsurve ja kuumtöötluse all (pulbermetallurgia). Sellisel kujul kasutatakse volframi filamentide valmistamiseks, lisatakse terasele.