Chemie van aluminium. De belangrijkste verbindingen van aluminium De chemische formule van aluminiumhydroxide

Anorganische stof, aluminium alkali, formule Al(OH) 3 . Komt voor in de natuur, maakt deel uit van bauxieten.

Eigendommen

Het bestaat in vier kristallijne modificaties en in de vorm van een colloïdale oplossing, een gelachtige substantie. Het reagens is bijna onoplosbaar in water. Brandt niet, ontploft niet, is niet giftig.

In vaste vorm is het een fijn kristallijn bros poeder, wit of transparant, soms met een lichte grijze of roze tint. Het gelachtige hydroxide is ook wit.

De chemische eigenschappen van de vaste en gelachtige modificaties zijn verschillend. De vaste stof is vrij inert, reageert niet met zuren, logen, andere elementen, maar kan metaaluminate vormen als gevolg van fusie met vaste logen of carbonaten.

De gelachtige substantie vertoont amfotere eigenschappen, dat wil zeggen, het reageert met zowel zuren als logen. Bij de reactie met zuren worden aluminiumzouten van het overeenkomstige zuur gevormd, met alkaliën - zouten van een ander type, aluminaten. Reageert niet met ammoniakoplossing.

Bij verhitting ontleedt het hydroxide in oxide en water.

Voorzorgsmaatregelen

Het reagens behoort tot de vierde gevarenklasse, wordt als brandveilig beschouwd en praktisch veilig voor mens en milieu. Alleen met aerosoldeeltjes in de lucht is voorzichtigheid geboden: stof heeft een irriterend effect op de luchtwegen, huid en slijmvliezen.

Daarom moeten werknemers op werkplekken waar grote hoeveelheden aluminiumhydroxidestof kunnen ontstaan, ademhalings-, oog- en huidbescherming dragen. Het is noodzakelijk om controle te krijgen over het gehalte aan schadelijke stoffen in de lucht van het werkgebied volgens de door GOST goedgekeurde methode.

De ruimte moet zijn uitgerust met toevoer- en afvoerventilatie en, indien nodig, met lokale afzuiging.

Bewaar vast aluminiumhydroxide in meerlagige papieren zakken of andere containers voor bulkproducten.

Sollicitatie

In de industrie wordt het reagens gebruikt om zuiver aluminium te verkrijgen en aluminiumderivaten, bijvoorbeeld aluminiumoxide, sulfaat en aluminiumfluoride.
- Aluminiumoxide verkregen uit hydroxide wordt gebruikt om kunstmatige robijnen te verkrijgen voor de behoeften van lasertechnologie, korund - voor luchtdroging, zuivering van minerale oliën, voor de productie van amaril.
- In de geneeskunde wordt het gebruikt als een omhullend middel en een langwerkend antacidum om het zuur-base-evenwicht van het menselijke maagdarmkanaal te normaliseren, om maag- en darmzweren, gastro-oesofageale reflux en sommige andere ziekten te behandelen.
- In de farmacologie maakt het deel uit van vaccins om de immuunrespons van het lichaam op de effecten van een geïntroduceerde infectie te versterken.
- In waterbehandeling - als adsorbens dat helpt bij het verwijderen van verschillende verontreinigingen uit water. Hydroxide reageert actief met te verwijderen stoffen en vormt onoplosbare verbindingen.
- In de chemische industrie wordt het gebruikt als een milieuvriendelijke brandvertrager voor polymeren, siliconen, rubbers, verven en vernissen - om hun brandbaarheid, ontvlambaarheid te verslechteren, het vrijkomen van rook en giftige gassen te onderdrukken.
- Bij de productie van tandpasta, minerale meststoffen, papier, kleurstoffen, kryoliet.

Een van de meest gebruikte stoffen in de industrie is aluminiumhydroxide. Dit artikel gaat over hem.

Wat is hydroxide?

Dit is een chemische verbinding die wordt gevormd wanneer een oxide reageert met water. Er zijn drie varianten: zuur, basisch en amfoteer. De eerste en tweede zijn onderverdeeld in groepen, afhankelijk van hun chemische activiteit, eigenschappen en formule.

Wat zijn amfotere stoffen?

Oxiden en hydroxiden kunnen amfoteer zijn. Dit zijn stoffen die de neiging hebben om zowel zure als basische eigenschappen te vertonen, afhankelijk van de reactieomstandigheden, de gebruikte reagentia, enz. Amfotere oxiden omvatten twee soorten ijzeroxide, oxide van mangaan, lood, beryllium, zink en aluminium. De laatste wordt trouwens meestal verkregen uit zijn hydroxide. Amfotere hydroxiden omvatten berylliumhydroxide, ijzerhydroxide en aluminiumhydroxide, die we vandaag in ons artikel zullen bespreken.

Fysische eigenschappen van aluminiumhydroxide

Deze chemische verbinding is een witte vaste stof. Het lost niet op in water.

Aluminiumhydroxide - chemische eigenschappen

Zoals hierboven vermeld, is dit de helderste vertegenwoordiger van de groep amfotere hydroxiden. Afhankelijk van de reactieomstandigheden kan het zowel basische als zure eigenschappen vertonen. Deze stof kan oplossen in zuren en vormt zout en water.

Als je het bijvoorbeeld in gelijke hoeveelheden met perchloorzuur mengt, krijgen we aluminiumchloride met water in dezelfde verhoudingen. Een andere stof waarmee aluminiumhydroxide reageert, is natriumhydroxide. Dit is een typisch basisch hydroxide. Als we de stof in kwestie en een oplossing van natriumhydroxide in gelijke hoeveelheden mengen, krijgen we een verbinding die natriumtetrahydroxoaluminaat wordt genoemd. De chemische structuur bevat een natriumatoom, een aluminiumatoom, vier zuurstofatomen en vier waterstofatomen. Wanneer deze stoffen echter versmelten, verloopt de reactie iets anders en wordt deze verbinding niet meer gevormd. Als resultaat van dit proces kan natriummetaaluminaat worden verkregen (de formule omvat één atoom natrium en aluminium en twee atomen zuurstof) met water in gelijke verhoudingen, op voorwaarde dat u dezelfde hoeveelheid droge natrium- en aluminiumhydroxiden mengt en inwerkt op ze met hoge temperatuur. Als je het met natriumhydroxide in andere verhoudingen mengt, kun je natriumhexahydroxoaluminaat krijgen, dat drie natriumatomen, één aluminiumatoom en zes zuurstof en waterstof bevat. Om deze stof te vormen, is het noodzakelijk om de betreffende stof en een oplossing van natriumhydroxide in verhoudingen van respectievelijk 1: 3 te mengen. Volgens het hierboven beschreven principe kunnen verbindingen worden verkregen die kaliumtetrahydroxoaluminaat en kaliumhexahydroxoaluminaat worden genoemd. Ook is de betreffende stof onderhevig aan ontleding bij blootstelling aan zeer hoge temperaturen. Door dit soort chemische reactie wordt aluminiumoxide gevormd, dat ook amfoteer is, en water. Als we 200 g hydroxide nemen en het verwarmen, krijgen we 50 g oxide en 150 g water. Naast de bijzondere chemische eigenschappen vertoont deze stof ook de eigenschappen die alle hydroxiden gemeen hebben. Het interageert met metaalzouten, die een lagere chemische activiteit hebben dan aluminium. Overweeg bijvoorbeeld de reactie tussen het en koperchloride, waarvoor u ze in een verhouding van 2:3 moet nemen. In dit geval zullen in water oplosbaar aluminiumchloride en een neerslag in de vorm van cuprumhydroxide vrijkomen in een verhouding van 2:3. De betreffende stof reageert ook met oxiden van vergelijkbare metalen, we kunnen bijvoorbeeld een verbinding van hetzelfde koper nemen. De reactie vereist aluminiumhydroxide en cuprumoxide in een verhouding van 2:3, wat resulteert in aluminiumoxide en koperhydroxide. De hierboven beschreven eigenschappen zijn ook van toepassing op andere amfotere hydroxiden, zoals ijzer- of berylliumhydroxide.

Wat is natriumhydroxide?

Zoals hierboven te zien is, zijn er veel varianten van chemische reacties van aluminiumhydroxide met natriumhydroxide. Wat is deze stof? Het is een typisch basisch hydroxide, dat wil zeggen een reactieve, in water oplosbare base. Het heeft alle chemische eigenschappen die kenmerkend zijn voor basische hydroxiden.

Dat wil zeggen, het kan oplossen in zuren, bijvoorbeeld door natriumhydroxide te mengen met perchloorzuur in gelijke hoeveelheden, je kunt eetbaar zout (natriumchloride) en water krijgen in een verhouding van 1: 1. Ook reageert dit hydroxide met metaalzouten, die een lagere chemische activiteit hebben dan natrium, en hun oxiden. In het eerste geval treedt een standaard uitwisselingsreactie op. Wanneer er bijvoorbeeld zilverchloride aan wordt toegevoegd, ontstaan ​​natriumchloride en zilverhydroxide, die neerslaan (de uitwisselingsreactie is alleen mogelijk als een van de stoffen die daardoor ontstaat een neerslag, gas of water is). Wanneer toegevoegd aan natriumhydroxide, bijvoorbeeld zinkoxide, krijgen we het hydroxide van de laatste en water. Veel specifieker zijn echter de hierboven beschreven reacties van dit AlOH-hydroxide.

AlOH . krijgen

Als we de belangrijkste chemische eigenschappen ervan al hebben overwogen, kunnen we praten over hoe het wordt gedolven. De belangrijkste manier om deze stof te verkrijgen is door een chemische reactie uit te voeren tussen een aluminiumzout en natriumhydroxide (kaliumhydroxide kan ook worden gebruikt).

Bij dit soort reactie wordt AlOH zelf gevormd, dat neerslaat in een wit neerslag, evenals een nieuw zout. Als u bijvoorbeeld aluminiumchloride neemt en er drie keer meer kaliumhydroxide aan toevoegt, zullen de resulterende stoffen de chemische verbinding zijn die in het artikel wordt beschouwd en drie keer meer kaliumchloride. Er is ook een methode om AlOH te verkrijgen, waarbij een chemische reactie plaatsvindt tussen een aluminiumzoutoplossing en een basismetaalcarbonaat, laten we natrium als voorbeeld nemen. Om aluminiumhydroxide, keukenzout en kooldioxide te verkrijgen in een verhouding van 2:6:3, is het noodzakelijk om aluminiumchloride, natriumcarbonaat (frisdrank) en water te mengen in een verhouding van 2:3:3.

Waar wordt aluminiumhydroxide gebruikt?

Aluminiumhydroxide vindt zijn toepassing in de geneeskunde.

Vanwege het vermogen om zuren te neutraliseren, worden preparaten die het bevatten aanbevolen voor brandend maagzuur. Het wordt ook voorgeschreven voor zweren, acute en chronische ontstekingsprocessen van de darm. Daarnaast wordt aluminiumhydroxide gebruikt bij de vervaardiging van elastomeren. Het wordt ook veel gebruikt in de chemische industrie voor de synthese van aluminiumoxide, natriumaluminaten - deze processen werden hierboven besproken. Daarnaast wordt het vaak gebruikt bij waterzuivering door vervuiling. Ook wordt deze stof veel gebruikt bij de vervaardiging van cosmetica.

Waar worden de stoffen gebruikt die ermee kunnen worden verkregen?

Aluminiumoxide, dat kan worden verkregen als gevolg van de thermische ontleding van hydroxide, wordt gebruikt bij de vervaardiging van keramiek en wordt gebruikt als katalysator voor verschillende chemische reacties. Natriumtetrahydroxoaluminaat vindt zijn toepassing in textielverftechnologie.

Het uiterlijk van de stof aluminiumhydroxide is als volgt. In de regel is deze stof wit, geleiachtig van uiterlijk, hoewel er varianten zijn van de aanwezigheid in een kristallijne of amorfe toestand. Wanneer het bijvoorbeeld wordt gedroogd, kristalliseert het uit tot witte kristallen die niet oplossen in zuren of logen.

Aluminiumhydroxide kan ook worden weergegeven als een fijn kristallijn wit poeder. De aanwezigheid van roze en grijze tinten is acceptabel.

De chemische formule van de verbinding is Al(OH)3. De verbinding en het water vormen het hydroxide waarvan ook in veel opzichten wordt bepaald door de elementen waaruit de samenstelling bestaat. Deze verbinding wordt verkregen door de reactie van de interactie van een aluminiumzout en een verdunde alkali uit te voeren, terwijl hun overmaat niet mag worden toegestaan. Het neerslag van aluminiumhydroxide dat tijdens deze reactie wordt verkregen, kan vervolgens reageren met zuren.

Aluminiumhydroxide interageert met een waterige oplossing van rubidiumhydroxide, een legering van deze stof, cesiumhydroxide, cesiumcarbonaat. In alle gevallen komt er water vrij.

Aluminiumhydroxide heeft een gelijke waarde van 78,00 en is praktisch onoplosbaar in water. De dichtheid van de stof is 3,97 gram/cm3. Omdat het een amfotere stof is, interageert aluminiumhydroxide met zuren en als gevolg van de reacties worden mediumzouten verkregen en komt water vrij. Bij het aangaan van reacties met alkaliën verschijnen complexe zouten - hydroxoaluminaten, bijvoorbeeld K. Metaaluminates worden gevormd als aluminiumhydroxide wordt gefuseerd met watervrije alkaliën.

Zoals alle amfotere stoffen vertoont aluminiumhydroxide tegelijkertijd zure en basische eigenschappen bij interactie met en ook met alkaliën. Bij deze reacties, wanneer hydroxide wordt opgelost in zuren, worden hydroxide-ionen afgesplitst en bij interactie met alkali wordt een waterstofion afgesplitst. Om dit te zien, kun je bijvoorbeeld een reactie uitvoeren waarbij aluminiumhydroxide is betrokken.Om dit uit te voeren, moet je een beetje aluminiumvijlsel in een reageerbuis gieten en een kleine hoeveelheid natriumhydroxide gieten, niet meer dan 3 milliliter. De reageerbuis moet goed worden afgesloten met een stop en langzaam opwarmen moet worden gestart. Daarna, door de reageerbuis op een statief te bevestigen, is het noodzakelijk om de vrijgekomen waterstof in een andere reageerbuis op te vangen, nadat deze op een capillair apparaat is geplaatst. Na ongeveer een minuut moet de reageerbuis uit het capillair worden verwijderd en naar de vlam worden gebracht. Als pure waterstof wordt opgevangen in de reageerbuis, zal de verbranding stil plaatsvinden, in hetzelfde geval, als er lucht in komt, zal er katoen ontstaan.

Aluminiumhydroxide wordt op verschillende manieren in laboratoria verkregen:

Door de reactie van de interactie van aluminiumzouten en alkalische oplossingen;

De ontledingsmethode van aluminiumnitride onder invloed van water;

Door koolstof door een speciaal hydrocomplex te leiden dat Al(OH)4 bevat;

De werking van ammoniakhydraat op aluminiumzouten.

Industriële productie wordt geassocieerd met de verwerking van bauxiet. Technologieën voor impact op aluminaatoplossingen met carbonaten worden ook gebruikt.

Aluminiumhydroxide wordt gebruikt bij de vervaardiging van minerale meststoffen, kryoliet, verschillende medische en farmacologische preparaten. Bij de chemische productie wordt de stof gebruikt om aluminiumfluoride en -sulfide te produceren. De verbinding is onmisbaar bij de productie van papier, plastic, verf en nog veel meer.

Medisch gebruik is te wijten aan het positieve effect van geneesmiddelen die dit element bevatten bij de behandeling van maagaandoeningen, hoge zuurgraad van het lichaam, maagzweren.

Bij het hanteren van de stof moet men oppassen de dampen niet in te ademen, aangezien deze ernstige longschade veroorzaken. Omdat het een zwak laxeermiddel is, is het gevaarlijk in grote doses. Corrosie veroorzaakt aluminose.

De stof zelf is vrij veilig, omdat deze niet reageert met oxidatiemiddelen.

2s 2p 3s 3p

Elektronische configuratie aluminium in opgewonden toestand :

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

Aluminium vertoont paramagnetische eigenschappen. Aluminium in lucht vormt zich snel sterke oxidefilms, waardoor het oppervlak wordt beschermd tegen verdere interactie, daarom Roestvrij.

Fysieke eigenschappen

Aluminium- licht metaal van zilverwitte kleur, gemakkelijk te vormen, gegoten, machinaal bewerkt. Het heeft een hoge thermische en elektrische geleidbaarheid.

Smeltpunt 660 o C, kookpunt 1450 o C, aluminiumdichtheid 2,7 g/cm 3 .

In de natuur zijn

Aluminium- het meest voorkomende metaal in de natuur en het op twee na meest voorkomende van alle elementen (na zuurstof en silicium). Het gehalte in de aardkorst is ongeveer 8%.

In de natuur komt aluminium voor in de vorm van verbindingen:

Bauxieten Al 2 O 3 H 2 O(met onzuiverheden) SiO2, Fe 2 O 3 , CaCO 3)- aluminiumoxidehydraat

Korund Al 2 O 3 . Rood korund wordt robijn genoemd, blauw korund wordt saffier genoemd.

Hoe krijg je

Aluminium vormt een sterke chemische binding met zuurstof. Daarom vereisen traditionele methoden voor het produceren van aluminium door reductie uit oxide grote hoeveelheden energie. Voor industrieel aluminium wordt geproduceerd volgens het Hall-Héroult-proces. Om het smeltpunt van aluminiumoxide te verlagen opgelost in gesmolten kryoliet(bij een temperatuur van 960-970 ongeveer C) Na 3 AlF 6 en vervolgens onderworpen aan elektrolyse met koolstofelektroden. Wanneer opgelost in een cryolietsmelt, ontleedt aluminiumoxide in ionen:

Al 2 O 3 → Al 3+ + AlO 3 3-

Op de kathode aan de hand vermindering van aluminiumionen:

K: Al 3+ + 3e → Al 0

Op de anode oxidatie vindt plaats aluminaat-ionen:

A: 4AlO 3 3- - 12e → 2Al 2 O 3 + 3O 2

De algemene vergelijking voor de elektrolyse van aluminiumoxidesmelt:

2Al 2 O 3 → 4Al + 3O 2

laboratorium methode:de productie van aluminium bestaat uit de reductie van aluminium uit watervrij aluminiumchloride met kaliummetaal:

AlCl 3 + 3K → 4Al + 3KCl

Kwalitatieve reacties

Kwalitatieve reactie op aluminiumionen - interactie overmaataluminiumzouten met alkaliën . Dit vormt een witte amorfe bezinken aluminiumhydroxide.

Bijvoorbeeld , aluminiumchloride interageert met natriumhydroxide:

Met verdere toevoeging van alkali lost amfoteer aluminiumhydroxide op om zich te vormen tetrahydroxoaluminaat:

Al(OH)3 + NaOH = Na

Opmerking , als we er een aluminiumzout in doen overtollige alkali-oplossing, dan wordt er geen wit neerslag van aluminiumhydroxide gevormd, omdat in een overmaat aan alkali gaan aluminiumverbindingen onmiddellijk in complex:

AlCl3 + 4NaOH = Na

Aluminiumzouten kunnen worden gedetecteerd met behulp van een waterige oplossing van ammoniak. In de interactie van oplosbare aluminiumzouten met een waterige oplossing van ammoniak, ook in een doorschijnend gelatineus precipitaat van aluminiumhydroxide precipitaten.

AlCl3 + 3NH 3 H 2 O \u003d Al (OH) 3 ↓ + 3 NH 4 Cl

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

video-ervaring interacties van een aluminiumchlorideoplossing met een ammoniakoplossing kunnen worden bekeken

Chemische eigenschappen

1. Aluminium - sterk reductiemiddel . Dus hij reageert met velen niet-metalen .

1.1. Aluminium reageren met halogenen met opleiding halogeniden:

1.2. aluminium reageert met zwavel met opleiding sulfiden:

2Al + 3S → Al 2 S 3

1.3. aluminium reagerenMet fosfor. In dit geval worden binaire verbindingen gevormd - fosfiden:

Al + P → AlP

Aluminium reageert niet met waterstof .

1.4. Met stikstof aluminium reageert bij verhitting tot 1000 ° C met de formatie nitride:

2Al +N2 → 2AlN

1.5. aluminium reageert met koolstof met opleiding aluminiumcarbide:

4Al + 3C → Al 4 C 3

1.6. Aluminium interageert met zuurstof met opleiding oxyde:

4Al + 3O 2 → 2Al 2 O 3

video-ervaring interacties van aluminium met zuurstof in de lucht(verbranding van aluminium in lucht) te bezichtigen.

2. Aluminium interageert met complexe stoffen:

2.1. Heeft de aluminium Met water? Je kunt het antwoord op deze vraag gemakkelijk vinden als je een beetje in je geheugen graaft. Je hebt vast minstens één keer in je leven een ontmoeting gehad met aluminium pannen of aluminium bestek. Dit is een vraag die ik graag aan studenten stel tijdens examens. Wat het meest verrassend is, ik kreeg verschillende antwoorden - voor iemand reageerde aluminium wel met water. En heel, heel velen gaven het op na de vraag: "Misschien reageert aluminium met water bij verhitting?" Bij verhitting reageerde aluminium al bij de helft van de respondenten))

Het is echter gemakkelijk te begrijpen dat aluminium nog steeds met water onder normale omstandigheden (en zelfs bij verwarming) heeft geen interactie. En we noemden al waarom: vanwege opleiding oxide film . Maar als aluminium wordt ontdaan van een oxidefilm (bijvoorbeeld samensmelten), dan zal het interageren met water heel actief met opleiding aluminiumhydroxide en waterstof:

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

Aluminiumamalgaam kan worden verkregen door stukjes aluminium in een oplossing van kwik(II)chloride te bewaren:

video-ervaring interacties van aluminiumamalgaam met water kunnen worden bekeken.

2.2. Aluminium interactie met: minerale zuren (met zoutzuur, fosforzuur en verdund zwavelzuur) met een explosie. Dit levert zout en waterstof op.

Bijvoorbeeld, aluminium reageert heftig met zoutzuur :

2.3. Onder normale omstandigheden, aluminium reageert niet Met geconcentreerd zwavelzuur door passiveren– vorming van een dichte oxidefilm. Bij verhitting gaat de reactie verder en vormt zich zwavel(IV)oxide, aluminiumsulfaat en water:

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

2.4. Aluminium reageert niet met geconcentreerd salpeterzuur ook door passivering.

VAN verdund salpeterzuur aluminium reageert om een ​​molecuul te vormen stikstof-:

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

In de interactie van aluminium in poedervorm met zeer verdund salpeterzuur kan vormen ammonium nitraat:

8Al + 30HNO 3(zeer dil.) → 8Al(NO 3) 3 + 3NH 4 NO 3 + 9H 2 O

2.5. Aluminium - amfoteer metaal, dus het interageert met alkaliën. Wanneer aluminium interageert met oplossing alkali wordt gevormd tetrahydroxoaluminaat en waterstof:

2Al + 2NaOH + 6H 2 O → 2Na + 3H 2

video-ervaring interacties van aluminium met alkali en water kunnen worden bekeken.

Aluminium reageert met smelten alkali met de vorming aluminaat en waterstof:

2Al + 6NaOH → 2Na 3 AlO 3 + 3H 2

Dezelfde reactie kan in een andere vorm worden geschreven (in het examen raad ik aan om de reactie in deze vorm te schrijven):

2Al + 6NaOH → NaAlO 2 + 3H 2 + Na 2 O

2.6. aluminium herstelt minder actieve metalen oxiden . Het proces van het terugwinnen van metalen uit oxiden heet aluminiumthermie .

Bijvoorbeeld, aluminium verdringt koper van koper(II)oxide. De reactie is zeer exotherm:

Meer voorbeeld: aluminium herstelt ijzer van ijzeroxide, ijzeroxide (II, III):

8Al + 3Fe 3 O 4 → 4Al 2 O 3 + 9Fe

Herstellende eigenschappen aluminium manifesteert zich ook wanneer het interageert met sterke oxidatiemiddelen: natriumperoxide, nitraten en nitrieten in een alkalische omgeving permanganaten, chroomverbindingen(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

Aluminium is een waardevol industrieel metaal dat kan worden gerecycled. U kunt meer te weten komen over de acceptatie van aluminium voor verwerking, evenals de huidige prijzen voor dit type metaal. .

Aluminium oxide

Hoe krijg je

Aluminium oxidekan op verschillende manieren worden verkregen:

1. brandend aluminium in lucht:

4Al + 3O 2 → 2Al 2 O 3

2. ontleding aluminiumhydroxidebij verhitting:

3. Aluminiumoxide kan worden verkregen ontleding van aluminiumnitraat :

Chemische eigenschappen

Aluminiumoxide - Typisch amfoteer oxide . Werkt samen met zure en basische oxiden, zuren, logen.

1. Wanneer aluminiumoxide reageert met: basische oxiden zouten worden gevormd aluminaten.

Bijvoorbeeld, aluminiumoxide interageert met oxyde natrium:

Na 2 O + Al 2 O 3 → 2NaAlO 2

2. Aluminium oxide interageert Waarin in de smelt gevormd zout—aluminaten, en in oplossing - complexe zouten . Tegelijkertijd vertoont aluminiumoxide: zure eigenschappen.

Bijvoorbeeld, aluminiumoxide interageert met natriumhydroxide in de smelt om te vormen natriumaluminaat en water:

2NaOH + Al 2 O 3 → 2NaAlO 2 + H 2 O

Aluminium oxide lost op in overmaat alkaliën met opleiding tetrahydroxoaluminaat:

Al 2 O 3 + 2NaOH + 3H 2 O → 2Na

3. Aluminiumoxide heeft geen interactie met water.

4. Aluminiumoxide interageert zuuroxiden (sterke zuren). Tegelijkertijd vormen ze zout aluminium. Tegelijkertijd vertoont aluminiumoxide: basiseigenschappen.

Bijvoorbeeld, aluminiumoxide interageert met zwaveloxide (VI) met opleiding aluminiumsulfaat:

Al 2 O 3 + 3SO 3 → Al 2 (SO 4) 3

5. Aluminiumoxide interageert met oplosbare zuren met opleiding medium en zure zouten.

Bijvoorbeeld zwavelzuur:

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

6. Aluminiumoxide vertoont zwak oxiderende eigenschappen .

Bijvoorbeeld, aluminiumoxide reageert met calciumhydride met opleiding aluminium, waterstof en calcium oxide:

Al 2 O 3 + 3CaH 2 → 3CaO + 2Al + 3H 2

Elektriciteit herstelt aluminium uit oxide (aluminiumproductie):

2Al 2 O 3 → 4Al + 3O 2

7. Aluminiumoxide is een vaste stof, niet-vluchtig. En daarom hij verdringt meer vluchtige oxiden (meestal koolstofdioxide) van zouten tijdens fusie.

Bijvoorbeeld, van natriumcarbonaat:

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

aluminiumhydroxide

Hoe krijg je

1. Aluminiumhydroxide kan worden verkregen door de werking van een oplossing ammoniak op de aluminiumzouten.

Bijvoorbeeld, aluminiumchloride reageert met waterige ammoniakoplossing met opleiding aluminiumhydroxide en ammoniumchloride:

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

2. door te passeren kooldioxide, zuur gas of waterstofsulfide door een oplossing van natriumtetrahydroxoaluminaat:

Na + CO 2 \u003d Al (OH) 3 + NaНCO 3

Om te begrijpen hoe deze reactie verloopt, kun je een simpele truc gebruiken: breek de complexe stof Na mentaal in zijn samenstellende delen: NaOH en Al (OH) 3. Vervolgens bepalen we hoe koolstofdioxide reageert met elk van deze stoffen en registreren we de producten van hun interactie. Omdat Al (OH) 3 reageert niet met CO 2, dan schrijven we Al (OH) 3 rechts zonder verandering.

3. Aluminiumhydroxide kan worden verkregen door de actie gebrek aan alkali op de overtollig aluminiumzout.

Bijvoorbeeld, aluminiumchloride reageert met gebrek aan kaliumhydroxide met opleiding aluminiumhydroxide en kaliumchloride:

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

4. Aluminiumhydroxide wordt ook gevormd door de interactie van oplosbare aluminiumzouten met oplosbaar carbonaten, sulfieten en sulfiden . Sulfiden, carbonaten en sulfieten van aluminium in waterige oplossing.

Bijvoorbeeld: aluminiumbromide reageert met natriumcarbonaat. In dit geval slaat een neerslag van aluminiumhydroxide neer, koolstofdioxide komt vrij en natriumbromide wordt gevormd:

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

aluminiumchloride reageert met natriumsulfide met de vorming van aluminiumhydroxide, waterstofsulfide en natriumchloride:

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

Chemische eigenschappen

1. Aluminiumhydroxide reageert met oplosbaar zuren. Tegelijkertijd vormen ze medium of zure zouten, afhankelijk van de verhouding van de reagentia en het type zout.

Bijvoorbeeld salpeterzuur met opleiding aluminiumnitraat:

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. Aluminiumhydroxide interageert met zuuroxiden van sterke zuren .

Bijvoorbeeld, aluminiumhydroxide interageert met zwaveloxide (VI) met opleiding aluminiumsulfaat:

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

3. Aluminiumhydroxide interageert met oplosbare basen (alkaliën).Waarin in de smelt gevormd zout—aluminaten, en in oplossing - complexe zouten . Tegelijkertijd vertoont aluminiumhydroxide zure eigenschappen.

Bijvoorbeeld, aluminiumhydroxide reageert met kaliumhydroxide in de smelt om te vormen kaliumaluminaat en water:

2KOH + Al(OH) 3 → 2KAlO 2 + 2H 2 O

aluminiumhydroxide lost op in overmaat alkaliën met opleiding tetrahydroxoaluminaat:

Al(OH)3 + KOH → K

4. G aluminiumhydroxide ontbindend bij verhitting:

2Al(OH) 3 → Al 2 O 3 + 3H 2 O

video-ervaring interacties van aluminiumhydroxide met zoutzuur en alkaliën(amfotere eigenschappen van aluminiumhydroxide) kunnen worden bekeken.

aluminiumzouten

Aluminiumnitraat en sulfaat

aluminiumnitraat bij verhitting valt het uiteen in aluminium oxide, stikstofmonoxide (IV) en zuurstof:

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

aluminiumsulfaat onder sterke verwarming ontleedt het op dezelfde manier - in aluminium oxide, zwaveldioxide en zuurstof:

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

Complexe aluminiumzouten

Om de eigenschappen van complexe aluminiumzouten te beschrijven - hydroxoaluminaten, is het handig om de volgende techniek te gebruiken: breek mentaal tetrahydroxoaluminaat in twee afzonderlijke moleculen - aluminiumhydroxide en alkalimetaalhydroxide.

Bijvoorbeeld, wordt natriumtetrahydroxoaluminaat verdeeld in aluminiumhydroxide en natriumhydroxide:

nee splitsen in NaOH en Al (OH) 3

De eigenschappen van het gehele complex kunnen worden gedefinieerd als de eigenschappen van deze afzonderlijke verbindingen.

Zo reageren aluminiumhydroxocomplexen met zuuroxiden .

Bijvoorbeeld, het hydroxocomplex wordt vernietigd onder invloed van overmaat kooldioxide. Tegelijkertijd reageert NaOH met CO 2 om een ​​zuur zout te vormen (met een overmaat aan CO 2), en amfoteer aluminiumhydroxide reageert niet met kooldioxide, daarom precipiteert het eenvoudig:

Na + CO 2 → Al(OH) 3 ↓ + NaHCO 3

Evenzo reageert kaliumtetrahydroxoaluminaat met koolstofdioxide:

K + CO 2 → Al(OH) 3 + KHCO 3

Volgens hetzelfde principe reageren tetrahydroxoaluminaten met zuur gas SO2:

Na + SO 2 → Al(OH) 3 ↓ + NaHSO 3

K + SO 2 → Al(OH) 3 + KHSO 3

Maar onder de actie te veel sterk zuur het neerslag valt er niet uit, want amfoteer aluminiumhydroxide reageert met sterke zuren.

Bijvoorbeeld, Met zoutzuur:

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

Toegegeven, onder invloed van een kleine hoeveelheid ( gebrek ) sterk zuur het neerslag valt nog steeds uit, er zal niet genoeg zuur zijn om aluminiumhydroxide op te lossen:

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

Hetzelfde met nadeel salpeterzuur aluminiumhydroxide slaat neer:

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

Het complex wordt vernietigd bij interactie met chloor water (waterige chlooroplossing) Cl 2:

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

Tegelijkertijd, chloor onevenredig.

Ook kan het complex reageren met overmaat aluminiumchloride. In dit geval slaat een neerslag van aluminiumhydroxide neer:

AlCl 3 + 3Na → 4Al(OH) 3 ↓ + 3NaCl

Als u water uit een oplossing van een complex zout verdampt en de resulterende stof verwarmt, blijft het gebruikelijke aluminaatzout over:

Na → NaAlO 2 + 2H 2 O

K → KAlO 2 + 2H 2 O

Hydrolyse van aluminiumzouten

Oplosbare zouten van aluminium en sterke zuren worden gehydrolyseerd op kation. Hydrolyse gaat door stapsgewijs en omkeerbaar, d.w.z. een klein beetje:

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

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

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

Echter sulfiden, sulfieten, carbonaten aluminium en zij zuur zout gehydrolyseerd onomkeerbaar, ten volle, d.w.z. bestaan ​​niet in waterige oplossing, maar ontleden door water:

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

Aluminaten

Zouten waarin aluminium een ​​zuurresidu is (aluminaten) worden gevormd uit aluminiumoxide Bij fusie met alkaliën en basische oxiden:

Al 2 O 3 + Na 2 O → 2NaAlO 2

Om de eigenschappen van aluminaten te begrijpen, is het ook erg handig om ze op te splitsen in twee afzonderlijke stoffen.

We verdelen natriumaluminaat bijvoorbeeld mentaal in twee stoffen: aluminiumoxide en natriumoxide.

NaAlO 2 splitsen in Na 2 O en Al 2 O 3

Dan wordt het ons duidelijk dat de aluminaten reageren met zuren om aluminiumzouten te vormen :

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

Onder invloed van overtollig water worden aluminaten omgezet in complexe zouten:

KAlO 2 + H 2 O = K

NaAlO 2 + 2H 2 O \u003d Na

Binaire verbindingen

aluminiumsulfide geoxideerd tot sulfaat door de werking van salpeterzuur:

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

of aan zwavelzuur (onder de werking van heet geconcentreerd zuur):

Al 2 S 3 + 30HNO 3 (geconcentreerde horizon) → 2Al(NO 3) 3 + 24NO 2 + 3H 2 SO 4 + 12H 2 O

aluminiumsulfide ontleedt water:

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

aluminiumcarbide ontleedt ook met water bij verhitting tot aluminiumhydroxide en methaan:

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

aluminiumnitride ontleedt onder de actie minerale zuren over aluminium- en ammoniumzouten:

AlN + 4HCl → AlCl 3 + NH 4 Cl

Aluminiumnitride ontleedt ook onder invloed van water:

AlN + 3H 2 O → Al(OH) 3 ↓ + NH 3

Aluminiumoxide - Al2O3. Fysieke eigenschappen: aluminiumoxide is een wit amorf poeder of zeer harde witte kristallen. Molecuulgewicht = 101,96, dichtheid - 3,97 g / cm3, smeltpunt - 2053 ° C, kookpunt - 3000 ° C.

Chemische eigenschappen: aluminiumoxide vertoont amfotere eigenschappen - de eigenschappen van zure oxiden en basische oxiden - en reageert met zowel zuren als basen. Kristallijn Al2O3 is chemisch passief, amorf is actiever. Interactie met zure oplossingen geeft gemiddelde aluminiumzouten, en met baseoplossingen - complexe zouten - metalen hydroxoaluminaten:

Wanneer aluminiumoxide wordt versmolten met vaste metaalalkaliën, worden dubbelzouten gevormd - metaaluminates(watervrije aluminaten):

Aluminiumoxide heeft geen interactie met water en lost er niet in op.

Ontvangst: aluminiumoxide wordt verkregen door de methode van aluminiumreductie van metalen uit hun oxiden: chroom, molybdeen, wolfraam, vanadium, enz. - metaalthermie, open Beketov:

Sollicitatie: aluminiumoxide wordt gebruikt voor de productie van aluminium, in de vorm van een poeder - voor vuurvaste, chemisch resistente en schurende materialen, in de vorm van kristallen - voor de vervaardiging van lasers en synthetische edelstenen (robijnen, saffieren, enz.), gekleurd met onzuiverheden van andere metaaloxiden - Cr2O3 (rood), Ti2O3 en Fe2O3 (blauw).

Aluminiumhydroxide - A1 (OH) 3. Fysieke eigenschappen: aluminiumhydroxide - wit amorf (gelachtig) of kristallijn. Bijna onoplosbaar in water; molecuulgewicht - 78,00, dichtheid - 3,97 g/cm3.

Chemische eigenschappen: een typisch amfoteer hydroxide reageert:

1) met zuren, vormende mediumzouten: Al(OH)3 + 3НNO3 = Al(NO3)3 + 3Н2О;

2) met alkalische oplossingen, waarbij complexe zouten worden gevormd - hydroxoaluminaten: Al(OH)3 + KOH + 2H2O = K.

Wanneer Al(OH)3 wordt versmolten met droge basen, worden metaaluminates gevormd: Al(OH)3 + KOH = KAlO2 + 2H2O.

Ontvangst:

1) uit aluminiumzouten onder inwerking van een alkalische oplossing: AlCl3 + 3NaOH = Al(OH)3 + 3H2O;

2) ontleding van aluminiumnitride met water: AlN + 3H20 = Al(OH)3 + NH3?;

3) het leiden van CO2 door een oplossing van het hydroxocomplex: [Al(OH)4]-+ CO2 = Al(OH)3 + HCO3-;

4) werking op Al-zouten met ammoniakhydraat; Al(OH)3 wordt gevormd bij kamertemperatuur.

62. Algemene kenmerken van de chroomsubgroep

elementen chroom subgroepen een tussenpositie innemen in de reeks van overgangsmetalen. Ze hebben hoge smelt- en kookpunten, vrije plaatsen in elektronische orbitalen. elementen chroom en molybdeen hebben een atypische elektronische structuur - ze hebben één elektron in de buitenste s-orbitaal (zoals in Nb van de VB-subgroep). Deze elementen hebben 6 elektronen in de buitenste d- en s-orbitalen, dus alle orbitalen zijn half gevuld, dat wil zeggen, elk heeft één elektron. Met een dergelijke elektronische configuratie is het element bijzonder stabiel en bestand tegen oxidatie. Wolfraam heeft een sterkere metaalbinding dan molybdeen. De oxidatietoestand van de elementen van de chroomsubgroep varieert sterk. Onder de juiste omstandigheden vertonen alle elementen een positieve oxidatietoestand van 2 tot 6, waarbij de maximale oxidatietoestand overeenkomt met het groepsnummer. Niet alle oxidatietoestanden van de elementen zijn stabiel, chroom heeft de meest stabiele - +3.

Alle elementen vormen het MVIO3-oxide; oxiden met lagere oxidatietoestanden zijn ook bekend. Alle elementen van deze subgroep zijn amfoteer - ze vormen complexe verbindingen en zuren.

Chroom, molybdeen en wolfraam veel gevraagd in metallurgie en elektrotechniek. Alle beschouwde metalen zijn bedekt met een passiverende oxidefilm wanneer ze in de lucht of in een oxiderend zuur medium worden bewaard. Door de film met chemische of mechanische middelen te verwijderen, is het mogelijk om de chemische activiteit van metalen te verhogen.

Chroom. Het element wordt gewonnen uit chromieterts Fe(CrO2)2 door te reduceren met steenkool: Fe(CrO2)2 + 4C = (Fe + 2Cr) + 4CO?.

Zuiver chroom wordt verkregen door reductie van Cr2O3 met aluminium of door elektrolyse van een oplossing die chroomionen bevat. Door chroom terug te winnen door elektrolyse, kan verchromen worden verkregen, dat wordt gebruikt als decoratieve en beschermende films.

Chroom wordt gebruikt om ferrochroom te produceren, dat wordt gebruikt bij de productie van staal.

Molybdeen. Verkregen uit sulfide-erts. De verbindingen worden gebruikt bij de productie van staal. Het metaal zelf wordt verkregen door het oxide ervan te reduceren. Door molybdeenoxide met ijzer te calcineren, kan ferromolybdeen worden verkregen. Gebruikt voor de vervaardiging van draden en buizen voor het opwinden van ovens en elektrische contacten. Staal met toevoeging van molybdeen wordt gebruikt in de auto-industrie.

Wolfraam. Ontvangen uit het oxide gewonnen uit het verrijkte erts. Als reductiemiddel wordt aluminium of waterstof gebruikt. Het resulterende wolfraam in het poederidee wordt vervolgens gevormd onder hoge druk en warmtebehandeling (poedermetallurgie). In deze vorm wordt wolfraam gebruikt om filamenten te maken, toegevoegd aan staal.