Химические свойства алюминия.

Алюминий — амфотерный металл. Электронная конфигурация атома алюминия 1s22s22p63s23p1. Таким образом, на внешнем электронном слое у него находятся три валентных электрона: 2 — на 3s- и 1 — на 3p-подуровне. В связи с таким строением для него характерны реакции, в результате которых атом алюминия теряет три электрона с внешнего уровня и приобретает степень окисления +3. Алюминий является высокоактивным металлом и проявляет очень сильные восстановительные свойства.

Взаимодействие алюминия с простыми веществами

с кислородом

При контакте абсолютно чистого алюминия с воздухом атомы алюминия, находящиеся в поверхностном слое, мгновенно взаимодействуют с кислородом воздуха и образуют тончайшую, толщиной в несколько десятков атомарных слоев, прочную оксидную пленку состава Al2O3, которая защищает алюминий от дальнейшего окисления. Невозможно и окисление крупных образцов алюминия даже при очень высоких температурах. Тем не менее, мелкодисперсный порошок алюминия довольно легко сгорает в пламени горелки:

4Аl + 3О2 = 2Аl2О

3

с галогенами

Алюминий очень энергично реагирует со всеми галогенами. Так, реакция между перемешанными порошками алюминия и йода протекает уже при комнатной температуре после добавления капли воды в качестве катализатора. Уравнение взаимодействия йода с алюминием:

2Al + 3I2 =2AlI3

С бромом, представляющим собой тёмно-бурую жидкость, алюминий также реагирует без нагревания. Образец алюминия достаточно просто внести в жидкий бром: тут же начинается бурная реакция с выделением большого количества тепла и света:

2Al + 3Br2 = 2AlBr3

Реакция между алюминием и хлором протекает при внесении нагретой алюминиевой фольги или мелкодисперсного порошка алюминия в заполненную хлором колбу. Алюминий эффектно сгорает в хлоре в соответствии с уравнением:

2Al + 3Cl2 = 2AlCl3

с серой

При нагревании до 150-200

оС или после поджигания смеси порошкообразных алюминия и серы между ними начинается интенсивная экзотермическая реакция с выделением света:

сульфид алюминия

с азотом

При взаимодействии алюминия с азотом при температуре около 800 oC образуется нитрид алюминия:

с углеродом

При температуре около 2000oC алюминий взаимодействует с углеродом и образует карбид (метанид) алюминия, содержащий углерод в степени окисления -4, как в метане.

Взаимодействие алюминия со сложными веществами

с водой

Как уже было сказано выше, стойкая и прочная оксидная пленка из Al2O3 не дает алюминию окисляться на воздухе. Эта же защитная оксидная пленка делает алюминий инертным и по отношению к воде. При снятии защитной оксидной пленки с поверхности такими методами, как обработка водными растворами щелочи, хлорида аммония или солей ртути (амальгирование), алюминий начинает энергично реагировать с водой с образованием гидроксида алюминия и газообразного водорода:

2Al + 6H2O = 2Al(OH)3 + 3H2

с оксидами металлов

После поджигания смеси алюминия с оксидами менее активных металлов (правее алюминия в ряду активности) начинается крайне бурная сильно-экзотермическая реакция. Так, в случае взаимодействия алюминия с оксидом железа (III) развивается температура 2500-3000оС. В результате этой реакции образуется высокочистое расплавленное железо:

2AI + Fe2O3 = 2Fe + Аl2О3

Данный метод получения металлов из их оксидов путем восстановления алюминием называется

алюмотермией или алюминотермией.

с кислотами-неокислителями

Взаимодействие алюминия с кислотами-неокислителями, т.е. практически всеми кислотами, кроме концентрированной серной и азотной кислот, приводит к образованию соли алюминия соответствующей кислоты и газообразного водорода:

а) 2Аl + 3Н2SO4(разб.) = Аl2(SO4)3 + 3H2

2Аl0 + 6Н+ = 2Аl3+ + 3H20;

б) 2AI + 6HCl = 2AICl3 + 3H2

с кислотами-окислителями
-концентрированной серной кислотой

Взаимодействие алюминия с концентрированной серной кислотой в обычных условиях, а также низких температурах не происходит вследствие эффекта, называемого пассивацией.

При нагревании реакция возможна и приводит к образованию сульфата алюминия, воды и сероводорода, который образуется в результате восстановления серы, входящей в состав серной кислоты:

Такое глубокое восстановление серы со степени окисления +6 (в H2SO4) до степени окисления -2 (в H2S) происходит благодаря очень высокой восстановительной способности алюминия.

— концентрированной азотной кислотой

Концентрированная азотная кислота в обычных условиях также пассивирует алюминий, что делает возможным ее хранение в алюминиевых емкостях. Так же, как и в случае с концентрированной серной, взаимодействие алюминия с концентрированной азотной кислотой становится возможным при сильном нагревании, при этом преимущественно параллельно протекают реакции:

— разбавленной азотной кислотой

Взаимодействие алюминия с разбавленной по сравнению с концентрированной азотной кислотой приводит к продуктам более глубокого восстановления азота. Вместо NO в зависимости от степени разбавления могут образовываться N

2O и NH4NO3:

8Al + 30HNO3(разб.) = 8Al(NO3)3 +3N2O↑ + 15H2O

8Al + 30HNO3(оч. разб) = 8Al(NO3)3 + 3NH4NO3 + 9H2O

со щелочами

Алюминий реагирует как с водными растворами щелочей:

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

так и с чистыми щелочами при сплавлении:

В обоих случаях реакция начинается с растворения защитной пленки оксида алюминия:

Аl2О3 + 2NaOH + 3H2O = 2Na[Al(OH)4]

Аl2О3 + 2NaOH = 2NaAlO2 + Н2О

В случае водного раствора алюминий, очищенный от защитной оксидной пленки, начинает реагировать с водой по уравнению:

2Al + 6H2O = 2Al(OH)3 + 3H2

Образующийся гидроксид алюминия, будучи амфотерным, реагирует с водным раствором гидроксида натрия с образованием растворимого тетрагидроксоалюмината натрия:

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

Оксид алюминия

Оксид алюминия представляет собой белую, очень тугоплавкую (т. пл. 2050 оС) и нерастворимую в воде массу. Природный Al2O3 (минерал корунд), а также  полученный искусственно и затем сильно прокаленный отличается большой твердостью и нерастворимостью в кислотах. В растворимое состояние Al

2O3 (т. н. глинозем) можно перевести сплавлением со щелочами.

Ввиду нерастворимости Al2O3 в воде, отвечающий этому оксиду гидроксид Al(OH)3 может быть получен лишь косвенным путем из солей. Получение гидроксида можно представить в виде следующей схемы. При действии щелочей ионами OH постепенно замещаются в аквокомплексах [Al(OH2)6]3+ молекулы воды:

[Al(OH2)6]3+ + OH = [Al(OH)(OH2)5]2+ + H2O

[Al(OH)(OH2)5]2+ + OH = [Al(OH)2(OH2)4]+ + H2O

[Al(OH)

2(OH2)4]+ + OH = [Al(OH)3(OH2)3]0 + H2O

Al(OH)3 представляет собой объемистый студенистый осадок белого цвета, практически нерастворимый в воде, но легко растворяющийся в кислотах и сильных щелочах. Он имеет, следовательно, амфотерный характер. Однако и основные и особенно кислотные его свойства выражены довольно слабо. В избытке NH4OH гидроксид алюминия нерастворим. Одна из форм дегидратированного гидроксида — алюмогель используется в технике в качестве адсорбента.

При взаимодействии с сильными щелочами образуются соответствующие алюминаты:

NaOH + Al(OH)3 = Na[Al(OH)4]

Алюминаты наиболее активных одновалентных металлов в воде хорошо растворимы, но ввиду сильного гидролиза растворы их устойчивы лишь при наличии достаточного избытка щелочи.

Алюминаты, производящиеся от более слабых оснований, гидролизованы в растворе практически нацело и поэтому могут быть получены только сухим путем (сплавлением Al2O3 с оксидами соответствующих металлов).

С кислотами Al(OH)3 образует соли. Производные большинства сильных кислот хорошо растворимы в воде, но довольно значительно гидролизованы, и поэтому растворы их показывают кислую реакцию. Еще сильнее гидролизованы растворимые соли алюминия из слабых кислот. Вследствие гидролиза сульфид, карбонат, цианид и некоторые другие соли алюминия из водных растворов получить не удается.

Галогениды алюминия в обычных условиях — бесцветные кристаллические вещества. В ряду галогенидов алюминия AlF3 сильно отличается по свойствам от своих аналогов. Он тугоплавок, мало растворяется в воде, химически неактивен. Основной способ получения AlF

3 основан на действии безводного HF на Al2O3 или Al:

Al2O3 + 6HF = 2AlF3 + 3H2O

Соединения алюминия с хлором, бромом и иодом легкоплавки, весьма реакционноспособны и хорошо растворимы не только в воде, но и во многих органических растворителях. Взаимодействие галогенидов алюминия с водой сопровождается значительным выделением теплоты. В водном растворе все они сильно гидролизованы, но в отличие от типичных кислотных галогенидов неметаллов их гидролиз неполный и обратимый. Будучи заметно летучими уже при обычных условиях, AlCl3, AlBr3 и AlI3 дымят во влажном воздухе (вследствие гидролиза). Они могут быть получены прямым взаимодействием простых веществ.

Сульфат алюминия Al

2(SO4)3.18H2O получается при действии горячей серной кислоты на оксидалюминия или на каолин. Применяется для очистки воды, а также при приготовлении некоторых сортов бумаги.

Алюмокалиевые квасцы KAl(SO4)2. 12H2O применяются в больших количествах для дубления кож, а также в красильном деле в качестве протравы для хлопчатобумажных тканей. В последнем случае действие квасцов основано на том, что образующиеся вследствие их гидролиза гидроксид алюминия отлагается в волокнах ткани в мелкодисперсном состоянии и, адсордбируя краситель, прочно удерживает его на волокне.

Из остальных производных алюминия следует упомянуть его ацетат (иначе — уксуснокислуюсоль) Al(CH3COO)3, используемый при крашении тканей (в качестве протравы) и в медицине (примочки и компрессы). Нитрат алюминия легко растворим в воде. Фосфат алюминия нерастворим в воде и уксусной кислоте, но растворим в сильных кислотах и щелочах

Глины формовочные огнеупорные. Метод определения оксида алюминия – РТС-тендер

ГОСТ 3594.13-93


Группа А59



ОКСТУ 4191

Дата введения 1995-01-01

1 РАЗРАБОТАН Российской Федерацией

ВНЕСЕН Техническим секретариатом Межгосударственного Совета по стандартизации, метрологии и сертификации

2 ПРИНЯТ Межгосударственным Советом по стандартизации, метрологии и сертификации 21 октября 1993 г.

За принятие проголосовали:

Наименование государства

Наименование национального органа
по стандартизации

Республика Армения

Армгосстандарт

Республика Беларусь

Белстандарт

Республика Казахстан

Казглавстандарт

Республика Молдова

Молдовастандарт

Российская Федерация

Госстандарт России

Туркменистан

Туркменгосстандарт

Республика Узбекистан

Узгосстандарт

Украина

Госстандарт Украины

3 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

1 НАЗНАЧЕНИЕ И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ


Настоящий стандарт распространяется на комовые и порошкообразные огнеупорные глины каолинитового и каолинитогидрослюдистого состава (далее — глины), применяемые в литейном производстве в качестве минеральных связующих в составах формовочных и стержневых смесей, и устанавливает комплексонометрический метод определения массовой доли оксида алюминия.

Метод основан на разложении алюмосиликатных и глиноземистых формовочных огнеупорных глин сплавлением со смесью, состоящей из углекислого натрия, тетраборнокислого натрия и последующем переведением алюминия в алюминат и комплексонометрическом титровании его в среде ацетатного буферного раствора при pH 4,8-5,0 с использованием раствора сернокислой меди в качестве второго титранта и индикатора ПАН.

2 НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ


В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 61-75 Кислота уксусная. Технические условия

ГОСТ 83-79 Натрий углекислый. Технические условия

ГОСТ 199-78 Натрий уксуснокислый 3-водный. Технические условия

ГОСТ 1277-75 Серебро азотнокислое. Технические условия

ГОСТ 3118-77 Кислота соляная. Технические условия

ГОСТ 3759-75 Алюминий хлористый 6-водный. Технические условия

ГОСТ 3760-79 Аммиак водный. Технические условия

ГОСТ 3772-74 Аммоний фосфорнокислый двузамещенный. Технические условия

ГОСТ 4165-78 Медь (II) сернокислая 5-водная. Технические условия

ГОСТ 4199-76 Натрий тетраборнокислый 10-водный. Технические условия

ГОСТ 4204-77 Кислота серная. Технические условия

ГОСТ 4328-77 Натрия гидроокись. Технические условия

ГОСТ 6563-75 Изделия технические из благородных металлов. Технические условия

ГОСТ 10652-73 Соль динатриевая этилендиамин-N,N,N’,N’-тетрауксусной кислоты, 2-водная (трилон Б)

ГОСТ 11069-74 Алюминий первичный. Марки

ГОСТ 18300-87 Спирт этиловый ректификованный технический. Технические условия

ГОСТ 22867-77 Аммоний азотнокислый. Технические условия

ГОСТ 3594.0-93 Глины формовочные огнеупорные. Общие требования к методам испытаний

3 АППАРАТУРА И РЕАКТИВЫ

3.1 Печи муфельные с терморегулятором, обеспечивающие температуру нагрева до 950-1000 и 1000-1100 °С.

3. 2 Тигли платиновые N 100-7 по ГОСТ 6563.

3.3 Натрий углекислый по ГОСТ 83.

3.4 Натрий тетраборнокислый 10-водный по ГОСТ 4199, обезвоженный при температуре при (400±20) °С.

3.5 Смесь для сплавления, состоящая из углекислого натрия и безводного тетраборнокислого натрия в соотношении 2:1.

3.6 Кислота соляная по ГОСТ 3118, разбавленная 1:1 и 1:3.

3.7 Аммиак водный по ГОСТ 3760, разбавленный 1:1.

3.8 Натрия гидроксид по ГОСТ 4328, х.ч., раствор 300 г/дм, хранят в полиэтиленовом сосуде.

3.9 Соль динатриевая этилендиамин-N,N,N’,N’-тетрауксусной кислоты, 2-водная (трилон Б) по ГОСТ 10652, раствор молярной концентрации 0,025 моль/дм.

3.10 Медь (II) сернокислая 5-водная (сульфат меди) по ГОСТ 4165, раствор 0,05 моль/дм: 12,5 г сульфата меди растворяют в воде, приливают 2 см серной кислоты, доводят водой до 1000 см, перемешивают.

3.11 Медь (II) сернокислая 5-водная (сульфат меди) по ГОСТ 4165, раствор 0,025 моль/дм: 6,25 сульфата меди растворяют в воде, приливают 2 см серной кислоты, доводят водой до 1000 см, перемешивают.

3.12 Кислота серная по ГОСТ 4204.

3.13 Индикатор 1,2-(пиридал-азо)-2 нафтол (ПАН), спиртовой раствор 2 г/дм.

3.14 Спирт этиловый ректификованный технический по ГОСТ 18300.

3.15 Кислота уксусная по ГОСТ 61, раствор 2 моль/дм.

3.16 Натрий уксуснокислый 3-водный по ГОСТ 199.

3.17 Раствор ацетатный буферный с pH 4,8-5,0: 1 дм раствора уксусной кислоты 2 моль/дм смешивают с 1 дм раствора, содержащего 540 г уксуснокислого натрия 3-водного.

3.18 Индикаторная бумага конго.

3.19 Алюминий марки А 9995 по ГОСТ 11069, стружка.

3.20 Стандартный раствор оксида алюминия: точную навеску массой 0,65-0,66 г металлического алюминия растворяют в 150 см соляной кислоты (1:1), переводят в мерную колбу вместимостью 1000 см, доводят до метки водой и перемешивают (для приготовления этого стандартного раствора могут быть использованы также соли алюминия квалификации ос.ч. или х.ч.).

3.21 Концентрацию стандартного раствора оксида алюминия в г/см оксида алюминия вычисляют по формуле

(1)


где — масса навески металлического алюминия, г;

1,8895 — коэффициент пересчета алюминия на оксид алюминия.

3.22 Алюминий хлористый 6-водный по ГОСТ 3759, х. ч. или ос.ч. марки 12-2.

3.23 Аммоний хлористый по ГОСТ 3772.

3.24 Аммоний азотнокислый по ГОСТ 22867, раствор 20 г/дм, к которому добавляют несколько капель аммиака до изменения цвета по индикатору метиловому красному.

3.25 Индикатор метиловый красный, спиртовой раствор 1 г/дм.

3.26 Серебро азотнокислое по ГОСТ 1277, раствор 10 г/дм.

3.27 Стандартный раствор оксида алюминия: навеску хлористого алюминия массой 5,7-6,0 г растворяют в 100 см раствора соляной кислоты (1:3) в стакане вместимостью 200 см. Раствор переводят в мерную колбу вместимостью 1000 см, доливают до метки водой, перемешивают.

Стандартный раствор оксида алюминия 0,0012 г/см.

Точную массовую концентрацию раствора оксида алюминия устанавливают гравиметрическим методом. Для этого в стакан вместимостью 250-300 см отбирают 50 см стандартного раствора, добавляют воды 20-25 см, 2 г хлористого аммония, нагревают до кипения и осаждают раствором аммиака гидроксид алюминия, добавляя его до слабого запаха. Раствор с осадком нагревают до кипения, дают осадку осесть и отфильтровывают на фильтр диаметром 11 см «красная лента». Осадок промывают горячим раствором азотнокислого аммония до отрицательной реакции на ион хлора (реакция в 3 см фильтрата с 2-3 каплями раствора азотнокислого серебра).

Фильтр с осадком помещают во взвешенный платиновый тигель, подсушивают, озоляют и прокаливают до постоянной массы в муфельной печи при температуре (1100±50) °С.

Концентрацию стандартного раствора () в г/см оксида алюминия вычисляют по формуле

(2)


где — масса осадка оксида алюминия, г;

50 — объем стандартного раствора оксида алюминия, см, взятый для анализа.

3.28 Устанавливают соотношение растворов трилона Б и сернокислой меди (): 10 см раствора трилона Б помещают в коническую колбу вместимостью 300 см, приливают примерно 100 см воды, нагревают до кипения, приливают 15-20 см ацетатного буферного раствора, 5-7 капель индикатора ПАН и титруют раствором сернокислой меди до перехода окраски из желто-зеленой в сине-фиолетовую. Для оценки соотношения растворов проводят не менее трех титрований и берут среднее арифметическое значение результатов.

Соотношение растворов трилона Б и сернокислой меди вычисляют по формуле

(3)


где — объем раствора трилона Б, взятый для установки соотношения, см;

— объем раствора сернокислой меди, израсходованный на титрование, см.

3.29 Установка концентрации раствора трилона Б по оксиду алюминия.

В коническую колбу вместимостью 300 см помещают 10 см стандартного раствора оксида алюминия, приливают 2-3 см соляной кислоты, 70-100 см воды и 25 см раствора трилона Б. Содержимое колбы нагревают до кипения, остывший до температуры 70-80 °С раствор нейтрализуют раствором аммиака до переходного цвета индикаторной бумаги конго, приливают 15-20 см буферного раствора с pH 4,8-5,0, 5-7 капель раствора индикатора ПАН и оттитровывают избыток раствора трилона Б раствором сернокислой меди до перехода окраски раствора из желто-зеленой в сине-фиолетовую. Проводят три параллельных титрования.

Массовую концентрацию раствора трилона Б () в г/см оксида алюминия вычисляют по формуле

(4)


где 10 — объем стандартного раствора оксида алюминия, взятый для титрования, см;

— концентрация стандартного раствора оксида алюминия, г/см;

— объем прилитого раствора трилона Б, см;

— соотношение растворов трилона Б и сернокислой меди;

— объем раствора сернокислой меди, израсходованной на титрование, см.

4 ПОДГОТОВКА К ИСПЫТАНИЮ

4.1 Общие требования к методу испытания — по ГОСТ 3594.0

5 ПРОВЕДЕНИЕ ИСПЫТАНИЯ

5.1 Навеску пробы массой 0,1-0,25 г смешивают в платиновом тигле с 3-5 г смеси для сплавления и сплавляют в муфельной печи при температуре (1000±50) °С в течение 10-30 мин. Тигель со сплавом помещают в стакан вместимостью 250-300 см, добавляют 50 см раствора соляной кислоты (1:3), накрывают часовым стеклом и нагревают до полного растворения сплава.

Обмывают тигель небольшим количеством воды. Раствор выпаривают до объема 40-50 см, охлаждают до температуры 40-50 °С, вводят нагретый до температуры 70-80 °С раствор гидроксида натрия до красного цвета бумаги конго и приливают в избыток 30 см, нагретого до температуры 70-80 °С.

Раствор с осадком накрывают часовым стеклом, кипятят 3-5 мин, быстро охлаждают, переводят в мерную колбу вместимостью 200-250 см, доводят до метки водой, перемешивают и фильтруют через сухой складчатый фильтр, отбрасывая две первые порции фильтрата.

Аликвоту раствора 100 см переносят в коническую колбу вместимостью 250-300 см; нейтрализуют соляной кислотой до синего цвета бумаги конго и вводят 2-3 см в избыток, раствор кипятят 2-3 мин.

Приливают 15-50 см раствора трилона Б, нагревают до кипения, дают остыть до температуры 70-80 °С, нейтрализуют раствором аммиака до переходного цвета бумаги конго, приливают 15-20 см ацетатного буферного раствора, 5-7 капель раствора индикатора ПАН и титруют избыточное количество трилона Б раствором сернокислой меди до перехода желто-зеленой окраски в сине-фиолетовую.

При использовании навески массой 0,1 г, а также для анализа материалов с массовой долей оксида алюминия до 35% применяют раствор сернокислой меди 0,025 моль

/дм.

5.2 Для подготовки исходного раствора глин допускается использование серебряных тиглей и обезвоженного гидроксида натрия в качестве плавня.

6 ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ

6.1 Массовую долю оксида алюминия в процентах вычисляют по формуле

, (5)


где — объем прилитого раствора трилона Б, см;

— объем раствора сернокислой меди, израсходованный на титрование избытка раствора трилона Б, см;

— соотношение растворов трилона Б и сернокислой меди;

250 — объем исходного раствора, см;

— концентрация раствора трилона Б, г/см оксида алюминия;

— масса навески, г;

— объем аликвоты раствора, взятый для титрования, см.

Результаты анализа рассчитывают до третьего и округляют до второго десятичного знака.

7 ТОЧНОСТЬ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

7.1 Абсолютные расхождения результатов параллельных определений не должны превышать допускаемых значений, приведенных в таблице 1.

Таблица 1

Массовая доля оксида алюминия, %

Абсолютное допускаемое расхождение, %

От 10,0 до 25,0 включ.

0,30

Св. 25,0 до 50,0 «

0,40




Текст документа сверен по:
официальное издание
Глины формовочные огнеупорные.
Методы испытаний: Сб. ГОСТов. —
М.: Издательство стандартов, 1994

Алюминий, химические свойства, получение

1

H

1,008

1s1

2,1

Бесцветный газ

пл=-259°C

кип=-253°C

2

He

4,0026

1s2

4,5

Бесцветный газ

кип=-269°C

3

Li

6,941

2s1

0,99

Мягкий серебристо-белый металл

пл=180°C

кип=1317°C

4

Be

9,0122

2s2

1,57

Светло-серый металл

пл=1278°C

кип=2970°C

5

B

10,811

2s2 2p1

2,04

Темно-коричневое аморфное вещество

пл=2300°C

кип=2550°C

6

C

12,011

2s2 2p2

2,55

Прозрачный (алмаз) / черный (графит) минерал

пл=3550°C

кип=4830°C

7

N

14,007

2s2 2p3

3,04

Бесцветный газ

пл=-210°C

кип=-196°C

8

O

15,999

2s2 2p4

3,44

Бесцветный газ

пл=-218°C

кип=-183°C

9

F

18,998

2s2 2p5

3,98

Бледно-желтый газ

пл=-220°C

кип=-188°C

10

Ne

20,180

2s2 2p6

4,4

Бесцветный газ

пл=-249°C

кип=-246°C

11

Na

22,990

3s1

0,98

Мягкий серебристо-белый металл

пл=98°C

кип=892°C

12

Mg

24,305

3s2

1,31

Серебристо-белый металл

пл=649°C

кип=1107°C

13

Al

26,982

3s2 3p1

1,61

Серебристо-белый металл

пл=660°C

кип=2467°C

14

Si

28,086

3s2 3p2

1,9

Коричневый порошок / минерал

пл=1410°C

кип=2355°C

15

P

30,974

3s2 3p3

2,2

Белый минерал / красный порошок

пл=44°C

кип=280°C

16

S

32,065

3s2 3p4

2,58

Светло-желтый порошок

пл=113°C

кип=445°C

17

Cl

35,453

3s2 3p5

3,16

Желтовато-зеленый газ

пл=-101°C

кип=-35°C

18

Ar

39,948

3s2 3p6

4,3

Бесцветный газ

пл=-189°C

кип=-186°C

19

K

39,098

4s1

0,82

Мягкий серебристо-белый металл

пл=64°C

кип=774°C

20

Ca

40,078

4s2

1,0

Серебристо-белый металл

пл=839°C

кип=1487°C

21

Sc

44,956

3d1 4s2

1,36

Серебристый металл с желтым отливом

пл=1539°C

кип=2832°C

22

Ti

47,867

3d2 4s2

1,54

Серебристо-белый металл

пл=1660°C

кип=3260°C

23

V

50,942

3d3 4s2

1,63

Серебристо-белый металл

пл=1890°C

кип=3380°C

24

Cr

51,996

3d5 4s1

1,66

Голубовато-белый металл

пл=1857°C

кип=2482°C

25

Mn

54,938

3d5 4s2

1,55

Хрупкий серебристо-белый металл

пл=1244°C

кип=2097°C

26

Fe

55,845

3d6 4s2

1,83

Серебристо-белый металл

пл=1535°C

кип=2750°C

27

Co

58,933

3d7 4s2

1,88

Серебристо-белый металл

пл=1495°C

кип=2870°C

28

Ni

58,693

3d8 4s2

1,91

Серебристо-белый металл

пл=1453°C

кип=2732°C

29

Cu

63,546

3d10 4s1

1,9

Золотисто-розовый металл

пл=1084°C

кип=2595°C

30

Zn

65,409

3d10 4s2

1,65

Голубовато-белый металл

пл=420°C

кип=907°C

31

Ga

69,723

4s2 4p1

1,81

Белый металл с голубоватым оттенком

пл=30°C

кип=2403°C

32

Ge

72,64

4s2 4p2

2,0

Светло-серый полуметалл

пл=937°C

кип=2830°C

33

As

74,922

4s2 4p3

2,18

Зеленоватый полуметалл

субл=613°C

(сублимация)

34

Se

78,96

4s2 4p4

2,55

Хрупкий черный минерал

пл=217°C

кип=685°C

35

Br

79,904

4s2 4p5

2,96

Красно-бурая едкая жидкость

пл=-7°C

кип=59°C

36

Kr

83,798

4s2 4p6

3,0

Бесцветный газ

пл=-157°C

кип=-152°C

37

Rb

85,468

5s1

0,82

Серебристо-белый металл

пл=39°C

кип=688°C

38

Sr

87,62

5s2

0,95

Серебристо-белый металл

пл=769°C

кип=1384°C

39

Y

88,906

4d1 5s2

1,22

Серебристо-белый металл

пл=1523°C

кип=3337°C

40

Zr

91,224

4d2 5s2

1,33

Серебристо-белый металл

пл=1852°C

кип=4377°C

41

Nb

92,906

4d4 5s1

1,6

Блестящий серебристый металл

пл=2468°C

кип=4927°C

42

Mo

95,94

4d5 5s1

2,16

Блестящий серебристый металл

пл=2617°C

кип=5560°C

43

Tc

98,906

4d6 5s1

1,9

Синтетический радиоактивный металл

пл=2172°C

кип=5030°C

44

Ru

101,07

4d7 5s1

2,2

Серебристо-белый металл

пл=2310°C

кип=3900°C

45

Rh

102,91

4d8 5s1

2,28

Серебристо-белый металл

пл=1966°C

кип=3727°C

46

Pd

106,42

4d10

2,2

Мягкий серебристо-белый металл

пл=1552°C

кип=3140°C

47

Ag

107,87

4d10 5s1

1,93

Серебристо-белый металл

пл=962°C

кип=2212°C

48

Cd

112,41

4d10 5s2

1,69

Серебристо-серый металл

пл=321°C

кип=765°C

49

In

114,82

5s2 5p1

1,78

Мягкий серебристо-белый металл

пл=156°C

кип=2080°C

50

Sn

118,71

5s2 5p2

1,96

Мягкий серебристо-белый металл

пл=232°C

кип=2270°C

51

Sb

121,76

5s2 5p3

2,05

Серебристо-белый полуметалл

пл=631°C

кип=1750°C

52

Te

127,60

5s2 5p4

2,1

Серебристый блестящий полуметалл

пл=450°C

кип=990°C

53

I

126,90

5s2 5p5

2,66

Черно-серые кристаллы

пл=114°C

кип=184°C

54

Xe

131,29

5s2 5p6

2,6

Бесцветный газ

пл=-112°C

кип=-107°C

55

Cs

132,91

6s1

0,79

Мягкий серебристо-желтый металл

пл=28°C

кип=690°C

56

Ba

137,33

6s2

0,89

Серебристо-белый металл

пл=725°C

кип=1640°C

57

La

138,91

5d1 6s2

1,1

Серебристый металл

пл=920°C

кип=3454°C

58

Ce

140,12

f-элемент

Серебристый металл

пл=798°C

кип=3257°C

59

Pr

140,91

f-элемент

Серебристый металл

пл=931°C

кип=3212°C

60

Nd

144,24

f-элемент

Серебристый металл

пл=1010°C

кип=3127°C

61

Pm

146,92

f-элемент

Светло-серый радиоактивный металл

пл=1080°C

кип=2730°C

62

Sm

150,36

f-элемент

Серебристый металл

пл=1072°C

кип=1778°C

63

Eu

151,96

f-элемент

Серебристый металл

пл=822°C

кип=1597°C

64

Gd

157,25

f-элемент

Серебристый металл

пл=1311°C

кип=3233°C

65

Tb

158,93

f-элемент

Серебристый металл

пл=1360°C

кип=3041°C

66

Dy

162,50

f-элемент

Серебристый металл

пл=1409°C

кип=2335°C

67

Ho

164,93

f-элемент

Серебристый металл

пл=1470°C

кип=2720°C

68

Er

167,26

f-элемент

Серебристый металл

пл=1522°C

кип=2510°C

69

Tm

168,93

f-элемент

Серебристый металл

пл=1545°C

кип=1727°C

70

Yb

173,04

f-элемент

Серебристый металл

пл=824°C

кип=1193°C

71

Lu

174,96

f-элемент

Серебристый металл

пл=1656°C

кип=3315°C

72

Hf

178,49

5d2 6s2

Серебристый металл

пл=2150°C

кип=5400°C

73

Ta

180,95

5d3 6s2

Серый металл

пл=2996°C

кип=5425°C

74

W

183,84

5d4 6s2

2,36

Серый металл

пл=3407°C

кип=5927°C

75

Re

186,21

5d5 6s2

Серебристо-белый металл

пл=3180°C

кип=5873°C

76

Os

190,23

5d6 6s2

Серебристый металл с голубоватым оттенком

пл=3045°C

кип=5027°C

77

Ir

192,22

5d7 6s2

Серебристый металл

пл=2410°C

кип=4130°C

78

Pt

195,08

5d9 6s1

2,28

Мягкий серебристо-белый металл

пл=1772°C

кип=3827°C

79

Au

196,97

5d10 6s1

2,54

Мягкий блестящий желтый металл

пл=1064°C

кип=2940°C

80

Hg

200,59

5d10 6s2

2,0

Жидкий серебристо-белый металл

пл=-39°C

кип=357°C

81

Tl

204,38

6s2 6p1

Серебристый металл

пл=304°C

кип=1457°C

82

Pb

207,2

6s2 6p2

2,33

Серый металл с синеватым оттенком

пл=328°C

кип=1740°C

83

Bi

208,98

6s2 6p3

Блестящий серебристый металл

пл=271°C

кип=1560°C

84

Po

208,98

6s2 6p4

Мягкий серебристо-белый металл

пл=254°C

кип=962°C

85

At

209,98

6s2 6p5

2,2

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

пл=302°C

кип=337°C

86

Rn

222,02

6s2 6p6

2,2

Радиоактивный газ

пл=-71°C

кип=-62°C

87

Fr

223,02

7s1

0,7

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

пл=27°C

кип=677°C

88

Ra

226,03

7s2

0,9

Серебристо-белый радиоактивный металл

пл=700°C

кип=1140°C

89

Ac

227,03

6d1 7s2

1,1

Серебристо-белый радиоактивный металл

пл=1047°C

кип=3197°C

90

Th

232,04

f-элемент

Серый мягкий металл

91

Pa

231,04

f-элемент

Серебристо-белый радиоактивный металл

92

U

238,03

f-элемент

1,38

Серебристо-белый металл

пл=1132°C

кип=3818°C

93

Np

237,05

f-элемент

Серебристо-белый радиоактивный металл

94

Pu

244,06

f-элемент

Серебристо-белый радиоактивный металл

95

Am

243,06

f-элемент

Серебристо-белый радиоактивный металл

96

Cm

247,07

f-элемент

Серебристо-белый радиоактивный металл

97

Bk

247,07

f-элемент

Серебристо-белый радиоактивный металл

98

Cf

251,08

f-элемент

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

99

Es

252,08

f-элемент

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

100

Fm

257,10

f-элемент

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

101

Md

258,10

f-элемент

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

102

No

259,10

f-элемент

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

103

Lr

266

f-элемент

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

104

Rf

267

6d2 7s2

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

105

Db

268

6d3 7s2

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

106

Sg

269

6d4 7s2

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

107

Bh

270

6d5 7s2

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

108

Hs

277

6d6 7s2

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

109

Mt

278

6d7 7s2

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

110

Ds

281

6d9 7s1

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

Металлы

Неметаллы

Щелочные

Щелоч-зем

Благородные

Галогены

Халькогены

Полуметаллы

s-элементы

p-элементы

d-элементы

f-элементы

Наведите курсор на ячейку элемента, чтобы получить его краткое описание.

Чтобы получить подробное описание элемента, кликните по его названию.

Алюминий. Химия алюминия и его соединений

 

1. Положение алюминия в периодической системе химических элементов
2. Электронное строение алюминия 
3. Физические свойства
4. Нахождение в природе
5. Способы получения
6. Качественные реакции
7. Химические свойства
7.1. Взаимодействие с простыми веществами
7.1.1. Взаимодействие с галогенами
7.1.2. Взаимодействие с серой 
7.1.3. Взаимодействие с фосфором
7.1.4. Взаимодействие с азотом
7.1.5. Взаимодействие с углеродом
7.1.6. Горение
7.2. Взаимодействие со сложными веществами
7.2.1. Взаимодействие с водой
7.2.2. Взаимодействие с минеральными кислотами
7.2.3. Взаимодействие с серной кислотой
7.2.4. Взаимодействие с азотной кислотой
7.2.5. Взаимодействие с щелочами
7.2.6. Взаимодействие с окислителями

Оксид алюминия 
 1. Способы получения
 2. Химические свойства
2.1. Взаимодействие с основными оксидами
2.2. Взаимодействие с основаниями
2.3. Взаимодействие с водой
2.4. Взаимодействие с кислотными оксидами
2.5. Взаимодействие с кислотами
2.6. Взаимодействие с восстановителями
2.7. Вытеснение более летучих оксидов из солей

Гидроксид алюминия 
 1. Способы получения
 2. Химические свойства
2.1. Взаимодействие с кислотами
2.2. Взаимодействие с кислотными оксидами
2.3. Взаимодействие с щелочами 
2.4. Разложение при нагревании

Соли алюминия 

Бинарные соединения алюминия

Алюминий

Положение в периодической системе химических элементов

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

Электронное строение алюминия и свойства 

Электронная конфигурация  алюминия в основном состоянии:

+13Al 1s22s22p63s23p1     1s    2s   2p    3s   3p 

Электронная конфигурация  алюминия в возбужденном состоянии:

+13Al* 1s22s22p63s13p2   1s    2s   2p    3s   3p

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

 

Физические свойства 

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

 

 

Температура плавления 660оС, температура кипения 1450оС, плотность алюминия 2,7 г/см3.

Алюминий — один из наиболее ценных цветных металлов для вторичной переработки. На протяжении последних лет, цена на лом алюминия в пунктах приема непреклонно растет. По ссылке можно узнать о том, как сдать лом алюминия.

 

Нахождение в природе

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

В природе алюминий встречается в виде соединений:

Бокситы Al2O3 · H2O (с примесями SiO2, Fe2O3, CaCO3— гидрат оксида алюминия.

 

 

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

 

Способы получения 

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

Al2O3 → Al3+ + AlO33-

На катоде происходит восстановление ионов алюминия:

Катод:  Al3+ +3e → Al0

На аноде происходит окисление алюминат-ионов:

Анод: 4AlO33- — 12e → 2Al2O3 + 3O2

Суммарное уравнение электролиза расплава оксида алюминия:

2Al2O3 → 4Al + 3O2

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

AlCl3 + 3K → Al + 3KCl

 

Качественные реакции

 

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

Например, хлорид алюминия взаимодействует с гидроксидом натрия:

 

AlCl3 + 3NaOH → Al(OH)3 + 3NaCl

 

 

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

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

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

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

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

AlCl3 + 3NH3·H2O = Al(OH)3 ↓ + 3NH4Cl

Al3+ + 3NH3·H2O = Al(OH)3 ↓ + 3NH4+

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

 

Химические свойства

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

1.1. Алюминий реагируют с галогенами с образованием галогенидов:

2Al  +  3I2  → 2AlI3

 

 

 

1.2. Алюминий реагирует с серой с образованием сульфидов:

2Al  +  3S  → Al2S3

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

Al + P → AlP

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

2Al +N2 → 2AlN

1.5. Алюминий реагирует с углеродом с образованием карбида алюминия:

4Al + 3C → Al4C3

1. 6. Алюминий взаимодействует с кислородом с образованием оксида:

4Al + 3O2 → 2Al2O3

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

2. Алюминий взаимодействует со сложными веществами:

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

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

2Al0 + 6H2+O → 2Al+3(OH)3 + 3H20

 

 

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

3HgCl2 + 2Al → 2AlCl3 + 3Hg

 

 

Видеоопыт  взаимодействия амальгамы алюминия с водой можно посмотреть здесь.

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

Например, алюминий бурно реагирует с соляной кислотой:

2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2

 

 

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

 

2Al + 6H2SO4(конц.) → Al2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O

 

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

С разбавленной азотной кислотой алюминий реагирует с образованием молекулярного азота:

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

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

8Al + 30HNO3(оч.разб.) →  8Al(NO3)3 + 3NH4NO3 + 9H2O

 

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

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

 

 

Видеоопыт взаимодействия алюминия со щелочью и водой можно посмотреть здесь.

Алюминий реагирует с расплавом щелочи с образованием алюмината и водорода:

2Al + 6NaOH → 2Na3AlO3 + 3H2

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

2Al + 6NaOH → 2NaAlO2 + 3H2↑ + 2Na2O

 

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

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

2Al + 3CuO → 3Cu + Al2O3

 

 

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

8Al  +  3Fe3O4 →  4Al2O3  +  9Fe

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

 

2Al  +  3Na2O2  → 2NaAlO2   +  2Na2O

8Al  +  3KNO3 +  5KOH  +  18H2O →  8K[Al(OH)4]     +  3NH3

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

2Al  +  NaNO2 +  NaOH  +  5H2O →  2Na[Al(OH)4]  +  NH3

Al   +  3KMnO4  +  4KOH →  3K2MnO4  +  K[Al(OH)4]  

4Al  +  K2Cr2O7 → 2Cr   +  2KAlO2   +   Al2O3

 

 

Оксид алюминия

 

Способы получения

Оксид алюминия можно получить различными методами:

1.  Горением алюминия на воздухе: 

4Al + 3O2 → 2Al2O3

2. Разложением гидроксида алюминия при нагревании:

2Al(OH)3 → Al2O3 + 3H2O

 3. Оксид алюминия можно получить разложением нитрата алюминия:

4Al(NO3)→ 2Al2O3 + 12NO2 + 3O2

 

Химические свойства

 

Оксид алюминия — типичный амфотерный оксид. Взаимодействует с кислотными и основными оксидами, кислотами, щелочами.

1. При взаимодействии оксида алюминия с основными оксидами образуются соли-алюминаты.

Например, оксид алюминия взаимодействует с оксидом натрия:

Na2O  +  Al2O3  → 2NaAlO2

2. Оксид алюминия взаимодействует с растворимыми основаниями (щелочами). При этом в расплаве образуются солиалюминаты, а в растворе – комплексные соли. При этом оксид алюминия проявляет кислотные свойства.

Например, оксид алюминия взаимодействует с гидроксидом натрия в расплаве с образованием алюмината натрия и воды:

2NaOH  +  Al2O3  → 2NaAlO+  H2O

Оксид алюминия растворяется в избытке щелочи с образованием тетрагидроксоалюмината:

Al2O3  +  2NaOH +  3H2O →  2Na[Al(OH)4]

3. Оксид алюминия  не взаимодействует с водой.

4. Оксид алюминия взаимодействует с кислотными оксидами (сильных кислот). При этом образуются соли алюминия. При этом оксид алюминия проявляет основные свойства.

Например, оксид алюминия взаимодействует с оксидом серы (VI) с образованием сульфата алюминия: 

Al2O3 + 3SO3 → Al2(SO4)3

5. Оксид алюминия взаимодействует с растворимыми кислотами с образованием средних и кислых солей.

Например, оксид алюминия реагирует с серной кислотой:

Al2O3  +  3H2SO4  → Al2(SO4)3  +  3H2O

6. Оксид алюминия проявляет слабые окислительные свойства.

Например, оксид алюминия реагирует с гидридом кальция с образованием алюминия, водорода и оксида кальция:

Al2O3  +  3CaH2 → 3CaO  +  2Al  +  3H2

Электрический ток восстанавливает алюминий из оксида (производство алюминия):

2Al2O3  → 4Al + 3O2

7. Оксид алюминия — твердый, нелетучий. А следовательно, он вытесняет более летучие оксиды (как правило, углекислый газ) из солей при сплавлении.

Например, из карбоната натрия:

Al2O3  +  Na2CO3 → 2NaAlO+  CO2

 

Гидроксид алюминия
Способы получения

 

1. Гидроксид алюминия можно получить действием раствора аммиака на соли алюминия.

Например, хлорид алюминия реагирует с водным раствором аммиака с образованием гидроксида алюминия и хлорида аммония:

AlCl3 + 3NH3 + 3H2O = Al(OH)3 + 3NH4Cl

2. Пропусканием углекислого газа, сернистого газа или сероводорода через раствор тетрагидроксоалюмината натрия:

Na[Al(OH)4] + СО2 = Al(OH)3 + NaНCO3 

 

Чтобы понять, как протекает эта реакция, можно использовать несложный прием: мысленно разбить сложное вещество Na[Al(OH)4] на составные части: NaOH и Al(OH)3. Далее мы определяем, как реагирует углекислый газ с каждым из этих веществ, и записываем продукты их взаимодействия. Т.к. Al(OH)3 не реагирует с СО2, то мы записываем справа Al(OH)3  без изменения.

 

3. Гидроксид алюминия можно получить действием недостатка щелочи на избыток соли алюминия.

Например, хлорид алюминия реагирует с недостатком гидроксида калия с образованием гидроксида алюминия и хлорида калия:

AlCl3 + 3KOH(недост.) = Al(OH)3↓+ 3KCl

4. Также гидроксид алюминия образуется при взаимодействии растворимых солей алюминия с растворимыми карбонатами, сульфитами и сульфидами. Сульфиды, карбонаты и сульфиты алюминия необратимо гидролизуются в водном растворе.

Например: бромид алюминия реагирует с карбонатом натрия. При этом выпадает осадок гидроксида алюминия, выделяется углекислый газ и образуется бромид натрия:

 

2AlBr3  +  3Na2CO3  + 3H2O  =  2Al(OH)3↓  +  CO2↑ +  6NaBr

 

Хлорид алюминия реагирует с сульфидом натрия с образованием гидроксида алюминия, сероводорода и хлорида натрия:

 

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

 

Химические свойства

1. Гидроксид алюминия реагирует с растворимыми кислотами. При этом образуются средние или кислые соли, в зависимости от соотношения реагентов и типа соли.

Например, гидроксид алюминия взаимодействует с азотной кислотой с образованием нитрата алюминия:

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. Гидроксид алюминия взаимодействует с кислотными оксидами сильных кислот.

Например, гидроксид алюминия взаимодействует с оксидом серы (VI) с образованием сульфата алюминия:

2Al(OH)3 + 3SO3 → Al2(SO4)3 + 3H2O

3. Гидроксид алюминия взаимодействует с растворимыми основаниями (щелочами). При этом в расплаве образуются солиалюминаты, а в растворе – комплексные соли. При этом гидроксид алюминия проявляет кислотные свойства.

Например, гидроксид алюминия взаимодействует с гидроксидом калия в расплаве с образованием алюмината калия и воды:

2KOH  +  Al(OH)3  → 2KAlO+ 2H2O

Гидроксид алюминия растворяется в избытке щелочи с образованием тетрагидроксоалюмината:

Al(OH)3 + KOH  →  K[Al(OH)4]

4. Гидроксид алюминия разлагается при нагревании:

2Al(OH)3 → Al2O3 + 3H2O

Видеоопыт взаимодействия гидроксида алюминия с соляной кислотой и щелочами (амфотерные свойства гидроксида алюминия) можно посмотреть здесь.

 

Соли алюминия 
Нитрат и сульфат алюминия

Нитрат алюминия при нагревании разлагается на оксид алюминия, оксид азота (IV)  и кислород:

4Al(NO3)3 → 2Al2O3  +  12NO2  +   3O2

Сульфат алюминия при сильном нагревании разлагается аналогично — на оксид алюминия, сернистый газ и кислород:

2Al2(SO4)3 → 2Al2O3   +  6SO2  +  3O2

 

Комплексные соли алюминия

Для описания свойств комплексных солей алюминия — гидроксоалюминатов, удобно использоваться следующий прием: мысленно разбейте тетрагидроксоалюминат на две отдельные молекулы — гидроксид алюминия и гидроксид щелочного металла.

Например, тетрагидроксоалюминат натрия  разбиваем на гидроксид алюминия и гидроксид натрия:

Na[Al(OH)4] разбиваем на NaOH и Al(OH)3

Свойства всего комплекса можно определять, как свойства этих отдельных соединений.

Таким образом, гидроксокомплексы алюминия реагируют с кислотными оксидами.

Например, гидроксокомплекс разрушается под действием избытка  углекислого газа. При этом с СО2 реагирует NaOH с образованием кислой соли (при избытке СО2), а амфотерный гидроксид алюминия не реагирует с углекислым газом, следовательно, просто выпадает в осадок:

Na[Al(OH)4]  +  CO2  → Al(OH)3↓  +  NaHCO3

Аналогично тетрагидроксоалюминат калия реагирует с углекислым газом:

K[Al(OH)4]  +  CO2  → Al(OH)3  +  KHCO3

По такому же принципу тетрагидроксоалюминаты реагирует с сернистым газом SO2:

      Na[Al(OH)4]  +  SO2  → Al(OH)3↓  +  NaHSO3

   K[Al(OH)4]  +  SO2  → Al(OH)3  +  KHSO3 

А вот под действием избытка сильной кислоты осадок не выпадает, т.к. амфотерный гидроксид алюминия реагирует с сильными кислотами.

Например, с соляной кислотой:

  Na[Al(OH)4]   +  4HCl(избыток)  → NaCl  +  AlCl3  +  4H2O

Правда, под действием небольшого количества (недостатка) сильной кислоты осадок все-таки выпадет, для растворения гидроксида алюминия кислоты не будет хватать:

Na[Al(OH)4]   +  НCl(недостаток)   → Al(OH)3↓  +  NaCl  +  H2O

Аналогично с недостатком азотной кислоты выпадает гидроксид алюминия:

Na[Al(OH)4]  +  HNO3(недостаток)  → Al(OH)3↓  +  NaNO3  +  H2O

Комплекс разрушается при взаимодействии с хлорной водой (водным раствором хлора) Cl2:

2Na[Al(OH)4]  +  Cl2   → 2Al(OH)3↓  +  NaCl  +  NaClO +  H2O

При этом хлор диспропорционирует.

Также комплекс может прореагировать с избытком хлорида алюминия. При этом выпадает осадок гидроксида алюминия:

AlCl3  +  3Na[Al(OH)4]   → 4Al(OH)3↓  +  3NaCl

Если выпарить воду из раствора комплексной соли и нагреть образующееся вещество, то останется обычная соль-алюминат:

Na[Al(OH)4]  →  NaAlO2   +  2H2O↑

K[Al(OH)4]  →  KAlO2   +  2H2O

 

Гидролиз солей алюминия

Растворимые соли алюминия  и сильных кислот гидролизуются по катиону. Гидролиз протекает ступенчато и обратимо, т.е. чуть-чуть:

I ступень: Al3+ + H2O = AlOH2+ + H+

II ступень: AlOH2+ + H2O = Al(OH)2+ + H+

III ступень: Al(OH)2+ + H2O = Al(OH)+ H+

Однако  сульфиды, сульфиты, карбонаты алюминия и их кислые соли гидролизуются необратимо, полностью, т.е. в водном растворе не существуют, а разлагаются водой:

Al2(SO4)3  +  6NaHSO3  → 2Al(OH)3  +  6SO2  +  3Na2SO4

2AlBr3  +  3Na2CO3  + 3H2O →  2Al(OH)3↓  +  CO2↑ +  6NaBr

2Al(NO3)3  +  3Na2CO3  +  3H2O →  2Al(OH)3↓  +  6NaNO3  +  3CO2

2AlCl3  +  3Na2CO3  +  3H2O → 2Al(OH)3↓  +  6NaCl  +  3CO2

Al2(SO4)3  +  3K2CO3  +  3H2O →  2Al(OH)3↓  +  3CO2↑  +  3K2SO4

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

Более подробно про гидролиз можно прочитать в соответствующей статье.

 

Алюминаты

Соли, в которых алюминий является кислотным остатком (алюминаты) — образуются из оксида алюминия при сплавлении с щелочами и основными оксидами:

Al2O3 + Na2O → 2NaAlO2

Для понимания свойств алюминатов их также очень удобно разбить на два отдельных вещества.

Например, алюминат натрия мы разделим мысленно на два вещества: оксид алюминия и оксид натрия.

NaAlO2 разбиваем на Na2O и Al2O3

Тогда нам станет очевидно, что алюминаты реагируют с кислотами с образованием солей алюминия:

KAlO2  +  4HCl → KCl  +  AlCl3  +  2H2O

NaAlO2  +  4HCl →  AlCl3  +  NaCl  +  2H2O

NaAlO2  +  4HNO3  → Al(NO3)3  +  NaNO3  +  2H2O

2NaAlO2  +  4H2SO4  → Al2(SO4)3   +  Na2SO4  +  4H2O

Под действием избытка воды алюминаты переходят в комплексные соли:

KAlO2  + H2O   =  K[Al(OH)4]

NaAlO2  +  2H2O  =  Na[Al(OH)4]

 

Бинарные соединения

Сульфид алюминия под действием  азотной кислоты окисляется до сульфата:

Al2 S3  +  8HNO3  →  Al2(SO4)3  +  8NO2  +  4H2O

либо до серной кислоты (под действием горячей концентрированной кислоты):

Al2 S3  +  30HNO3(конц. гор.)  →  2Al(NO3)3  +  24NO2  +  3H2SO4   +  12H2O

Сульфид алюминия разлагается водой:

Al2S3  + 6H2O →  2Al(OH)3↓    +  3H2S↑

Карбид алюминия также разлагается водой при нагревании на гидроксид алюминия и метан:

Al4C3  +  12H2O → 4Al(OH)3  +  3CH4

Нитрид алюминия разлагается под действием минеральных кислот на соли алюминия и аммония:

AlN  +  4HCl →  AlCl3  +  NH4Cl

Также нитрид алюминия разлагается под действием воды:

AlN  +  3H2O →  Al(OH)3↓  +  NH3 

Химия

ОТВЕТЫ К ТЕМЕ «ОКСИДЫ».

Задание 1.
2)Оксид лития (основный)
3)Оксид алюминия (амфотерный)
4)Оксид железа (II) (основный)
5)Оксид фосфора (V) (кислотный)
6)Оксид углерода (IV) (кислотный)
8) Оксид магния (основный)

 Задание 2.
Li2O реагирует с веществами 2,3,5
CO2 реагирует с веществами 1,3,4
Al2O3 реагирует с веществами 4,5

ОТВЕТЫ К ТЕМЕ «ОСНОВАНИЯ».

Задание 1.

1) Гидроксид натрия – однокислотное растворимое основание
3) Гидроксид бария – двухкислотное растворимое основание
6) Гидроксид алюминия – трёхкислотное нерастворимое основание

Задание 2.

NaOH реагирует с веществами 2,5,7,8
Cu(OH)2  реагирует с веществами 5,7

ОТВЕТЫ К ТЕМЕ «КИСЛОТЫ».

Задание 1.

1) Азотистая кислота – одноосновная, кислородсодержащая
3) Сероводородная кислота – двухосновная, бескислородная
7) Соляная кислота – одноосновная, бескислородная
8) Серная кислота – двухосновная, кислородсодержащая

Задание 2.

HCl реагирует с веществами 1,4,8,10
H2SO4 реагирует с веществами 1,4,7,8,10

ОТВЕТЫ К ТЕМЕ «СОЛИ».

Задание 1.
1) Нитрит калия – средняя соль
3) Сульфид кальция – средняя соль
4) Сульфат меди (II) – средняя соль
6) Дигидроксохлорид алюминия – основная соль
7) Гидросульфит натрия – кислая соль

Задание 2.
BaCl2 реагирует с веществами 4,6,
CuSO4 реагирует с веществами 4,7,8,10
Na2CO3  реагирует с веществами 2,4,5,7

Наверх

Серная кислота, действие на алюминий

    При действии хлористых алкилов или олефинов на ароматические углеводороды или фенолы легко протекает реакция с образованием алкили-рованных соединений. Реакция алкилирования должна проводиться в присутствии различных катализаторов, к числу наиболее широко применяемых относятся хлористый алюминий, безводная фтористоводородная кислота, фтористый бор и серная кислота. При работе с -хлористым алкилом как алки-лирующим компонентом в качестве катализатора применяется хлористый алюминий и в некоторых случаях безводное хромное железо (реакция Фриделя-Крафтса). [c.226]
    Однако очень разбавленные и очень концентрированные растворы азотной и серной кислот на алюминий практически не действуют — происходит пассивация — оксидная пленка упрочняется. В умеренно концентрированных растворах этих кислот алюминий растворяется.[c.340]

    Последние исследования Наметкина, Абакумовской и Руденко [88а] много содействовали выяснению вторичных реакций олефинов в присутствии таких катализаторов, как серная кислота, хлористый алюминий и т. п. Первая стадия полимеризации олефинов вызывается катализаторами. Во второй стадии некоторая часть образовавшихся полимеров дегидрогенизируется в присутствии этих катализаторов, образуя высоконенасыщенные углеводороды, легко превращаемые в смолообразные вещества. Освобожденный водород насыщает другие полимеры и превращает их в парафины. Описанные реакции в присутствии хлористого алюминия осложняются крекирующим действием этого катализатора, в результате чего образуются низкокипящие углеводороды. [c.44]

    Азотная и концентрированная серная кислоты пассивируют алюминий при действии этих кислот увеличи- [c.225]

    Следовательно, можно сделать вывод, что наличие в анализируемых растворах серной кислоты и алюминия действует одинаковым образом уменьшает и количество поступающих в пламя [c.30]

    По величине высокого отрицательного потенциала алюминий должен легко окисляться как кислородом, так и ионом водорода воды. Но на воздухе вследствие образования чрезвычайно тонкой пленки оксида или гидроксида, плотно пристающей к поверхности металла, он очень стоек даже при сравнительно высокой температуре (100° С). Наоборот, чрезвычайно легко окисляется покрытый ртутью алюминий, так как он образует амальгаму, т. е. раствор алюминия в ртути, атомы же беспрепятственно окисляются кислородом и ионами водорода, так как.слой ртути не дает пленке оксида плотно пристать к поверхности металла. Кислоты типа НН1 легко растворяют алюминий, окисляя его ионом водорода. Концентрированная азотная кислота при обыкновенной температуре пассивирует его, т. е. окисляет только с поверхности, образуя оксидную пленку. Серная кислота с алюминием дает основную соль, точно так же препятствующую его дальнейшему окислению. Разбавленные органические кислоты — уксусная и лимонная, почти не действуя на холоду, окисляют его при нагревании до 100° С. Особо нужно отметить взаимодействие алюминия с раствором щелочи, протекающее очень легко  [c.437]

    Оксидная пленка на алюминии защищает его от коррозии. Она разрушается при действии соляной и серной кислот, едких щелочей. Концентрированная серная кислота пассивирует алюминий, т. е. упрочняет его оксидную пленку на поверхности. В отсутствие пленки алюминий обладает высокой восстановительной активностью (его Е° = —1,67 В). [c.213]

    Технический алюминий легко растворяется в соляной кислоте, но с повышением степени его чистоты растворимость резко падает. Серная кислота действует на алюминий очень медленно. От действия концентрированр10й азотной кислоты его защищает окисная пленка. При нагревании пленка трескается и алюминий начинает растворяться в кислоте. Разбавленная азотная кислота растворяет алюминий. [c.194]

    Так, например, хлористый алюминий, хлорное олово, трехфтористый бор и серная кислота действуют в реакции алкилирования ароматических углеводородов галоидными алкилами, спиртами, простыми и сложными эфирами одинаковым образом роль катализатора заключается в отрыве аниона и образовании вследствие этого реакционноспособного алкил-катиона  [c.122]

    В табл. 8 приведены данные о тормозящем действии ряда органических веществ на коррозию железа и цинка в серной кислоте и алюминия в растворе едкого натра. [c.72]

    На поверхности пирит легко выветривается, выделяя гидраты окислов железа и серную кислоту. Последняя уходит в раствор или, взаимодействуя с карбонатами, образует гипс. При отсутствии карбонатов серная кислота действует на гидроокиси железа и глину, образуя сульфаты алюминия и ярозит. В глинах пирит часто находится в ассоциации с сидеритом и баритом. [c.28]

    Образование хромонов из эфиров р-кетонокислот, фенолов и пятиокиси фосфора известно под названием реакции Симониса [89]. Хлорокись фосфора как конденсирующее средство действует сильнее, чем серная кислота, и способствует образованию хромона [90]. Применение хлористого алюминия приводит к получению лучших выходов, чем применение серной кислоты. Хлористый алюминий способствует конденсации таких соединений, которые (как, например о-крезол) не вступают в реакцию под влиянием других агентов. Производные резорцина в присутствии хлористого алюминия дают 5-окси-кумарины, в то время как при использовании других конденсирующих средств во всех Случаях, за исключением реакции с орсином (5-метилрезорцином)[91 ], [c.141]

    Это искажающее действие катализатора, как полагают, по своей природе является электрическим. Энергичные катализаторы, например серная кислота, хлористый алюминий, хлорное железо, которые легко ионизируются или имеют остаточную валентнссть, рассматриваются как открытые системы , между тем жак реагирующие органические молекулы, даже ненасыщенные, принадлежат азакрытым системам . Ксгда эти две системы приближаются друг к другу, катализатор оказывает свое влияние на менее полярные молекулы реагентов,. приводя их в состояние большей полярности и высшей активнссти. Допущение, что полярная молекула превратит другую молекулу в состояние скорее большей, нежели меньшей, полярности, приемлемо. [c.48]

    При действии таких химических реагентов, как серная кислота, хлористый алюминий или хлористый цинк, на насыщенные или ненасыщенные алифатические или ароматические углеводороды (например, нефть, крекинг-бензин, каменноугольную смолу) может происходить одновременно несколько реакций. Часто соответствующие соединения подвергаются вначале дегидрогенизации, затем полимеризации и, наконец, гидрогенизации. Эти процессы могут вести к образованию смолы или асфальтообразных веществ и часто происходят при перегонке даже в отсутствии кислорода. Смолообразные вещества, получающиеся при дегидро- и гидро полимеризационных процессах, не являются истинными полимерами олефинов, первоначально присутствовавших в продукте, а представляют собой продукты процессов крекинга и дегидрогенизации, сопровождающих полимеризацию.[c.641]

    Дегидратация муравьиной кислоты один объем муравьиной кислоты медленно добавляется к шести объемам концентрированной серной кислоты при 15 или 40° бурно выделяется газ Серная кислота действует как дегидратирующий агент и катализатор небольшие количества сульфата алюминия или бисульфата калия усиливают действие Я055 [c.135]

    Олефины, под влиянием АЮЦ и 2пС12, склонны к реакциям конденсации аналогично тому, как это наблюдается при действии серной кислоты. Действие пС12 при этом значительно слабее, чем хлористого алюминия , [c.76]

    Расщепление эфира представляет собой одну из самых неблагодарных и наименее успешных задач с методической точки зрения. Расщепление удается провести под действием бромистоводо-родной и иодистоводородно кислот, под действием серной кислоты, хлористого алюминия и особенно хорошо под действием бромистого алюминия жирноароматические эфиры фенолов удается также расщеплять щелочами при высокой температуре. [c.214]

    На основании детального изучения обратимых процессов полимеризации органоциклосилоксанов и деполимеризации линейных полиор-ганоцпклосилоксанов [608] под действием серной кислоты, сернокислого алюминия и целого ряда щелочных агентов разработано и с 1953 г. освоено опытное, а с 1964 г. промышленное производство отечественных силиконовых каучуков горячей и холодной вулканизации. В разработке последнего вида продуктов важное значение имели исследования оловоорганических катализаторов, выполненные Н. Б. Барановской, А. И. Мизикиным и сотр. [609]. [c.283]

    Кислоты действуют неодинаково на различные силикаты. Некоторые из них легко разлагаются на холоду соляной кислотой, другие разлагаются кислотой значительно труднее, а третьи почти совсем не разлагаются. Степень разложения тем больше, чем тоньше измельчен силикат. Разложение силиката кислотой обычно происходит тем легче, чем более положительным характером обладает катион, входящий в состав силиката. Так, силикаты щелочных и щелочноземельных металлов легко подвергаются действию соляной кислоты наиболее трудно разлагаются силикаты железа и алюминия. Серная кислота действует на силикаты более энергично, чем соляная, так как ее можно применить при более высоких температурах. Плавиковая кислота разлагает любой силикат. Действие этой кислоты основано на образовании летучего фторида кремния Sip4, например  [c.187]

    Получение инден-кумароновых смол. Светлые инден-кумароновые смолы получают из смолообразующих веществ тяжелого бензола путем их сополимеризации в присутствии полимеризующих катализаторов с последующей отпаркой несполимеризовавшихся веществ. Полимеризация может происходить под влиянием различных катализаторов серной кислоты, хлористого алюминия, фтористого бора и других, а также под действием тепла. [c.144]

    Изомеризация предельных углеводородов протекает в присутствии определенных кислот или катализаторов, действующих как кислоты. Для изучения изомеризации часто применяют такие катализаторы, как хлористый и бромистый алюминий, серная кислота, этилсульфокислота, фтор- и хлорсульфорювые кислоты, а также гидрирующие катализаторы, как платина — окись алюминия — связанный галоид и никель, платина и т. д., нанесенные па алюмосиликат. С последними катализаторами изомеризацию ведут в присутствии молекулярного водорода. [c.52]

    Сульфат алюминия А12(504)з-I8h3O получается при действии горячей серной кислоты на оксид алюминия или на каолин. Применяется для очистки воды (см. стр. 618), а также при приготовлении некоторых сортов бумаги. [c.638]

    В ряду напряжений марганец находится между алюминием и цинком стандартный электродный потенциал системы Мп +/Мп равен —1,179 В. На воздухе марганец покрывается тонкой оксидной пленкой, предохраняющей его от дальнейщего окисления даже при нагревании. Но в мелкораздробленном состоянии марганец окисляется довольно легко. Вода при комнатной температуре действует на марганец очень медленно, при нагревании — быстрее. Он растворяется в разбавленных соляной и азотной кислотах, а также в горячей концентрированной серной кислоте (в холодной Н2504 он практически нерастворим) при этом образуются катионы Мп2+. [c.663]

    Как и в какой степени удаляются сульфиды, показывает работа Ютца и Ф. Перкинса, s Авторами были исследованы силикагель, флоридин, серная кислота, едкий натр и хлористый алюминий. Последние три реагента оказались весьма активными, но для различных случаев в разной степени. Серная кислота бралась крепостью в 93, %, причем на каждые 100 объемных единиц продукта с 0,4—0,ц% серы применялось около 3,3 объемных аддниц серной кислоты или Ю кг на баррель (163 кг). Действие продолжалось всего з минуты, затем тот же продукт подвергался действию кислоты во второй раз, причем кислоты бралось вдвое больше, т. е. до 3,3 объемных единиц на каагдые 50 объемных единиц продукта или 20 кг на баррель. Для трех исследованных сульфидов п-бутил-сульфида, изобутил-суль-фида и вторичного бутил-сульфида были получены следующие результаты (см. таблицу на стр. 178). [c.173]

    В первом случае после действия агрессивной среды взвешивают образцы, обрав все продукты коррозии во-втором — необходимо все прод укты коррозии удалить. Если не удается собрать все продукты коррозии или они удалены не полностью, образец протирают до полного удаления продуктов коррозии. Если их при этом также не удается удалить, то прибегают к травлению иоверхности металла такими реагентами, которые растворяют только продукты коррозии, но ие металл. В частности, с поверхности алюминия продукты коррозии можно удалять 5%- или 6%-ным раствором азотной кислоты. Для стали можно рекомендовать 10%-иый раствор винно- или лимоннокислого аммония, нейтрализоваииого аммиаком (температура раствора 25— 100° С) для свинца, цинка и оцинкованной стали — насыщенный раствор уксуснокислого аммония, нейтрализованный аммиаком для меди и медных сплавов—5%-ный раствор серной кислоты, имеющий температуру 10—20 С.[c.337]


WebElements Таблица Менделеева »Алюминий» реакции элементов

Реакция алюминия с воздухом

Алюминий — серебристо-белый металл. Поверхность металлического алюминия покрыта тонким слоем оксида, который помогает защитить металл от воздействия воздуха. Итак, обычно металлический алюминий не реагирует с воздухом. Если оксидный слой поврежден, металлический алюминий подвергается атаке. Алюминий будет гореть в кислороде с ярко-белым пламенем с образованием триоксида алюминия (III) оксида, Al 2 O 3 .

4Al (с) + 3O 2 (л) → 2Al 2 O 3 (с)

Реакция алюминия с водой

Алюминий — серебристо-белый металл. Поверхность металлического алюминия покрыта тонким слоем оксида, который помогает защитить металл от воздействия воздуха. Итак, обычно металлический алюминий не реагирует с воздухом. Если оксидный слой поврежден, металлический алюминий подвергается воздействию даже воды.

Реакция алюминия с галогенами

Металлический алюминий активно реагирует со всеми галогенами с образованием галогенидов алюминия.Таким образом, он реагирует с хлором, Cl 2 , бромом, I 2 , и йодом, I 2 , с образованием соответственно хлорида алюминия (III), AlCl 3 , бромида алюминия (III), AlBr 3 , и иодид алюминия (III), AlI 3 .

2Al (с) + 3Cl 2 (л) → 2AlCl 3 (с)

2Al (s) + 3Br 2 (l) → Al 2 Br 6 (s)

2Al (с) + 3I 2 (л) → Al 2 I 6 (с)

Реакция алюминия с кислотами

Металлический алюминий легко растворяется в разбавленной серной кислоте с образованием растворов, содержащих водородный ион Al (III) вместе с газообразным водородом, H 2 .Соответствующие реакции с разбавленной соляной кислотой также дают водный ион Al (III). Концентрированная азотная кислота пассивирует металлический алюминий.

2Al (т.) + 3H 2 SO 4 (водн.) → 2Al 3+ (водн.) + 2SO 4 2- (водн.) + 3H 2 (г)

2Al (т.) + 6HCl (водн.) → 2Al 3+ (водн.) + 6Cl (водн.) + 3H 2 (г)

Реакция алюминия с основаниями

Алюминий растворяется в гидроксиде натрия с выделением газообразного водорода H 2 и образованием алюминатов типа [Al (OH) 4 ] .

2Al (s) + 2NaOH (водн.) + 6H 2 O → 2Na + (водн.) + 2 [Al (OH) 4 ] + 3H 2 (г)

Сульфатирование оксида алюминия, его структура и адсорбционные характеристики

  • 1.

    Arata, K., Appl. Катал. , 1990, т. 59, стр. 197.

    Статья Google Scholar

  • 2.

    Yang, T..S., Chang, T.H., and Yeh, C.T., J. Mol.Катал. A: Chem. , 1997, т. 123, стр. 163.

    Статья Google Scholar

  • 3.

    Marczewski, M., Jakubiak, A., Marczewska, H., et al., Phys. Chem. Chem. Phys. , 2004, т. 6, стр. 2513.

    Статья Google Scholar

  • 4.

    Лавренов А.В., Басова И.А., Казаков М.А. и др. J. Gen. Chem. , 2007, т. 77, нет. 12, стр. 2272.

    Артикул Google Scholar

  • 5.

    Лермонтов С.А., Малкова А.Н., Юркова Л.Л. и др., Наносист .: Физ., Хим., Мат. , 2013, т. 4, вып. 1, стр. 113.

    Google Scholar

  • 6.

    Экспериментальные методы в адсорбции и хроматографии , Никитин Ю.Под ред. С., Петрова Р.С. М .: МГУ, 1990.

    ,
  • ,
  • , 7.

    , Паукштис, Е.А., Солтанов, Р. И., Юрченко, Е.Н., React. Кинет. Катал. Lett. , 1982, т. 19, стр. 105.

    Статья Google Scholar

  • 8.

    Чукин Г.Д., Строительство оксида алюминия и катализаторов гидрообессеривания. Структура оксида алюминия и катализаторы гидрообессеривания.Механизмы реакции. М .: Принта, 2010.

    . Google Scholar

  • 9.

    Киселев А.В. , Лыгин В.И. Инфракрасные спектры поверхностных соединений, , М .: Наука, 1972, с. 459.

    Google Scholar

  • 10.

    Вилков Л.В. и Пентин Ю.А., Физические методы исследования в химии. Структурные методы и оптическая спектроскопия .Структурные методы и оптическая спектроскопия. М .: Высшая школа, 1987.

    . Google Scholar

  • 11.

    Беллами, Л.Дж., Инфракрасные спектры сложных молекул, , Нью-Йорк: John Wiley & Sons, 1958.

    Google Scholar

  • 12.

    Лавренцов А.В., Басова И.А. и др., Росс. Хим. Ж. , 2007, т. 51, нет. 4, стр. 447.

    Google Scholar

  • Реакция оксида алюминия с соляной кислотой

    Реакция алюминия с кислотами.Металлический алюминий легко растворяется в разбавленной серной кислоте с образованием растворов, содержащих водородный ион Al (III) вместе с газообразным водородом H 2. Соответствующие реакции с разбавленной соляной кислотой также дают водный ион Al (III). Концентрированная азотная кислота пассивирует металлический алюминий. Помимо травления стали, соляная кислота используется для травления алюминия, изготовления металлических префиксов для цинкования и пайки, а также для очистки металлов. Кислотная обработка нефтяных скважин. Соляная кислота используется как для удаления ржавчины, накипи и нежелательных карбонатных отложений в нефтяных скважинах, чтобы стимулировать поступление сырой нефти или газа в скважину. Это использование называется

    2. Металлический алюминий плохо растворяется в азотной кислоте из-за образования пассивной оксидной / гидроксидной пленки. Атомная энергетика нуждалась в большом количестве нитрата алюминия, и его получали путем растворения металлического алюминия в соляной кислоте (очень быстро) и обработки раствора азотной кислотой, выпаривая HCl. Калориметрическое кислотно-основное титрование очищенного оксида алюминия C (Degussa) проводили в сложных экспериментальных условиях. Исходное состояние титрования было зафиксировано на уровне эталонного состояния водных суспензий оксида (25 ° C, pH суспензии в точке нулевого заряда, индифферентный электролит).3 октября 2011 г. · Наконец, оксид Mg – Al (или MgO) после реакции был исследован и идентифицирован методом рентгеновской дифракции (XRD) с использованием излучения Cu K α. Скачать: Скачать полноразмерный образ; Рис. 1. Экспериментальная установка для обработки газообразной соляной кислоты (HCl) оксидом Mg – Al или MgO. 13 декабря 2012 г. · 1. В раствор нитрата серебра добавлен кусок металлического алюминия. 2. Металлический алюминий добавляют к раствору хлорида меди (II). 3. Газообразный водород пропускают над горячим оксидом меди (II).4. В воду добавляют небольшие кусочки твердого натрия. 5. Металлический кальций добавляют к разбавленному раствору соляной кислоты. 6. Это классическая реакция кислотно-щелочной нейтрализации: HCl полностью протонирует все три гидроксида на моль Al (OH) 3, давая чистую воду и соль AlCl 3. Из того, что мы знаем об основных свойствах гидроксидов на данный момент, это именно то, что мы ожидали — так как же гидроксид может действовать как кислота?

    Анодирование серной кислотой — MIL-A-8625 Тип II (2) Анодирование серной кислотой | Гальванический завод Дела

    нажмите, чтобы увеличить

    Серное анодирование — это процесс, который обеспечивает преобразование алюминия, при котором поверхность материала превращается в оксид алюминия природного происхождения. Накопление оксида изменяет поверхность алюминия, что обеспечивает более высокую стойкость к истиранию, а также повышенную защиту от коррозии (примерно 336 часов согласно ASTM B117). Покрытие после серного анодирования не только образует оксид алюминия на поверхности толщиной 0,0002–0,0003 дюйма, но также проникает в материал на такое же количество. Помимо прозрачного анодирования, это покрытие также может быть окрашено в различные цвета. Типичные промышленные цвета включают черный, прозрачный, зеленый, золотой, красный и синий.Еще одно интересное свойство оксида алюминия состоит в том, что он является отличным электрическим изолятором.

    Анодирование серой по стандарту MIL-A-8625 Тип II / Тип 2

    нажмите, чтобы увеличить
    • Класс 1: указывает, что на готовую деталь не будет наноситься краситель.
    • Class 2: Указывает, что на готовую деталь будет нанесен краситель.

    Основные материалы, которые можно применять для анодирования серным анодированием типа II по стандарту MIL-A-8625, включают алюминиевые сплавы серий 1100, 2000, 3000, 5000, 6000 и 7000.

    Если вам нужна длинная анодированная деталь, у нас есть одни из самых длинных резервуаров в Хьюстоне!

    Часто задаваемые вопросы по серному анодированию

    нажмите, чтобы увеличить
    Жесткое анодирование — это то же самое, что и серное анодирование типа II?
    Ответ — нет! Твердое анодирование — это гораздо более толстое и стойкое к истиранию покрытие по сравнению с серным анодированием.
    Можно ли удалить старые анодированные покрытия?
    Ответ — да; однако следует отметить, что снятие анодного покрытия вызовет некоторые потери в основном материале.
    Могу ли я анодировать детали с помощью латунных или стальных фитингов?
    Ответ — нет, анодируемая деталь должна быть только из алюминия. Все остальное будет разрушено в процессе серного анодирования.

    Нажмите здесь, чтобы отправить запрос на расценки
    или позвоните нам сегодня по телефону (877) 311-0123


    Электрохимические элементы

    Введение: Алюминий является важным элементом и ценный материал, находящий бесчисленное множество применений в индустриальных обществах.Химически, это довольно реактивный металл. Как железо и медь, алюминий разъедает. Однако, когда алюминий корродирует, он образует прочное оксидное покрытие, которое защищает это от дальнейшей коррозии. В то время как оксид железа (ржавчина) отслаивается, обнажая свежий металл. Оксид алюминия плотно прилегает к поверхности. Кислород и другие химические вещества в окружающей среде не могут достичь металла, чтобы продолжить чтобы повредить его.
    Некоторые металлы можно защитить гальваникой менее химически активный металл на их поверхности.Металлический хром гальванизируется на многие стальные детали автомобиля. Это не только обеспечивает защита, она может добавить к внешнему виду автомобиля. Если гальваника процесса, ионы металла, подлежащего нанесению покрытия, восстанавливаются и осаждаются на поверхность окрашиваемого объекта. Сам объект действует как катод во время процесса, и постепенно, все более толстый слой нового металла застроен.
    Алюминий можно защитить намеренно, и контролируемым образом формируя на его поверхности оксидное покрытие. Это означает, что поверхность алюминия должна быть окислена — процесс, который происходит на аноде, а не на катоде. Этот процесс называется анодированием, и может считаться противоположностью гальваники.
    Анодированная поверхность имеет дополнительное преимущество легко окрашивается органическими красителями. В этом упражнении вы будете анодируйте кусок алюминия и покрасьте его органическим красителем. Проведя количественное измерение текущего расхода, вы сможете рассчитать толщину анодированного слоя.
    Аппарат: очки защитные, соединительные проволока, щипцы для переноски, мензурки, краситель для ткани Rit, стальная вата, источник питания постоянного тока, амперметр, бумажные полотенца, ings tsands, зажим для бюреток Процедура:
    1. Возьмите чистый стакан на 400 мл и выстелите его алюминиевой фольгой. Также приготовьте несколько бумажных полотенец и стакан на 100 мл, наполовину заполненный ацетон.
    2. Возьмите кусок металлического алюминия, который нужно анодировать. Бафф это будет со стальным вук. Протрите его сначала сухим бумажным полотенцем, а затем один смоченный ацетоном. Только небольшой участок бумажного полотенца должен намочить ацетоном. Берите алюминиевую деталь только за края; не касайтесь его поверхности пальцами. После очистки ацетоном Положите кусок на чистое сухое бумажное полотенце.
    3. Выбросьте бумажное полотенце, смоченное ацетоном, выбросьте ацетон из стакан и промойте стакан. Убедитесь, что ваша рабочая зона очищена от весь ацетон перед продолжением.
    4. Добавьте 250 мл серной кислоты 3.3 в стакан с алюминиевым покрытием. Убедитесь, что около 2 см фольги находится над поверхностью серной кислоты. Алюминиевая фольга будет действовать как катод и должна быть подключена к отрицательному сторона вашего источника питания.Настроить блок питания и амперметр как показано на рисунке выше. НЕ подключайте отрицательную клемму к алюминиевой фольге. Анодируемый кусок алюминия должен быть суспендирован в растворе серной кислоты в центре стакана. Присоедините зажим бюретки к кольцевой стойке над стаканом. Лидерство от положительный вывод источника питания должен быть привязан или обернут вокруг зажим для бурретки, чтобы ваш кусок алюминия был идеально подвешен в мензурке, удерживаемой зажимом из крокодиловой кожи.
    5. Пусть ваш учитель проверит вашу настройку, прежде чем вы сделаете последние соединения, Когда будете готовы, запишите время до ближайшей секунды, когда вы подключаете отрицательный привести к алюминиевой фольге. Запишите это время в таблицу данных.
    6. Дайте ячейке поработать 20 минут. В начале клетки работы, отметьте и запишите ток, показанный амперметром. Приготовьте второй стакан на 400 мл, заполненный на три четверти дистиллированной водой. для ополаскивания анодированного алюминия.
    7. Пока ячейка работает, подготовим красильную ванну. В стакан на 100 мл добавьте 10 мл красного, зеленого или желтого красителя для ткани Rit. Добавьте к этому 40 мл дистиллированной воды. Установите стакан на кусок проволочной сетки на кольцо, на подставку для кольца, и начните нагревать с помощью бунзена горелка.Когда раствор закипит, убавьте огонь до минимума. поддерживать кипение.
    8. После того, как алюминиевая деталь была анодирована в течение 20 минут, снова отметьте и запишите показания амперметра. Затем отключите отрицательный вести, отмечая точное время, когда вы это сделаете. Запишите это значение.
    9. Используйте щипцы для тиглей, чтобы удалить кусок алюминия из серной кислоты. кислотный раствор.Отсоедините зажим «крокодил». Быстро промойте алюминия в стакан с дистиллированной водой, а затем сразу поместите его в ванне с горячим красителем. Оставьте на 10 минут в красильной ванне, поддержание раствора красителя при температуре кипения или около нее.
    10. По прошествии 10 минут удалите алюминий с горячего красителя. Тигельными щипцами хорошо промойте и вытрите бумажным полотенцем. В разделе наблюдения напишите полное описание детали из анодированного металла. алюминий.
    11. Метрической линейкой измерьте длину и ширину анодированного часть вашей алюминиевой детали. Запишите эти значения. От твоего данных и инструкций в разделе Расчеты, рассчитайте толщину анодированного слоя.
    Данные:
    Время начала: __________ Время окончания: ___________

    Начальный ток: ___________ Конечный ток: _________

    Анодированный алюминий: Длина: _______ Ширина: _______

    Наблюдения: Опишите анодированный кусок алюминия:







    Расчеты:
    Чтобы рассчитать толщину анодированного слоя, мы сначала необходимо определить количество образовавшегося оксида алюминия.Полуклетка реакция, которая произошла на аноде, определяется выражением:
    Al (s) —-> Al +3 + 3 e -1
    Экваайтон говорит нам, что на каждый моль протекших электронов окислилась треть моля алюминия. Моль электронов несет заряд 96 500 кулонов. Кулон — это единица электрического заряда. Поток в один кулон в секунду называется ампером.Следовательно, мы можем найти количество кулонов, которое использовала ваша ячейка во время анодирования алюминия путем умножения силы тока в амперах на время в секундах.

    От начала до конца показания тока, снятые с амперметр рассчитать среднее значение тока: ток: (средний): _________
    От начального до конечного времени вычислите количество секунд что ток течет: время по текущему: __________
    Теперь умножьте амперы на секунды: получится кулон: кулонов: ______________
    Разделите это значение на 96 500 кулонов / моль, чтобы найти моль электронов моль е -1 : _____________
    Разделите это на 3, чтобы найти моль алюминия, который был окислен: молей Al прореагировало: ______
    Оксид алюминия имеет формулу Al 2 O 3 . Поскольку для образования одного моля Al 2 O 3 требуется два моля Al, разделить количество молей прореагировавшего Al на 2 молей Al 2 O 3 : __________
    Увеличьте эту молекулярную массу оксида алюминия на 102,0 г / моль. грамм Al 2 O 3 : ___________
    Плотность Al 2 O 3 равна 3.97 г / см 3 . Разделите граммы оксида алюминия на его плотность, чтобы вычислить объем образовавшегося оксида: объем Al 2 O 3 : __________
    Теперь, исходя из ваших данных, вычислите площадь алюминиевой детали, которая был анодирован: площадь анодированная: ____________
    Если объем оксида алюминия разделить на площадь анодирования, это даст толщину анодированного слоя. толщина анозидированного слоя: ________

    Анодирование серной кислотой | MIL-A-8625 Тип II — Суфурное анодирование

    Что такое анодирование серной кислотой / MIL-A-8625 Тип II?

    Сернокислотный процесс является наиболее распространенным методом анодирования. Пленки процесса анодирования серной кислотой имеют толщину от 0,001 до 0,001 дюйма. Общая толщина сформированного покрытия составляет 67 процентов проникновения в подложку и 33 процентов роста по сравнению с первоначальным размером детали.

    Чем анодирование серной кислоты отличается от других типов анодирования?

    Он особенно подходит для применений, где требуются твердость и устойчивость к истиранию. Однако там, где детали подвергаются значительным нагрузкам (например, детали самолетов), возможное присутствие остатков коррозионной кислоты нежелательно. Пористая природа пленок серной кислоты перед герметизацией используется с особым преимуществом при производстве окрашенных поверхностей алюминия и его сплавов. Пористый оксид алюминия хорошо впитывает красители, а последующая герметизация помогает предотвратить потерю цвета при эксплуатации. Хотя окрашенные анодированные пленки достаточно устойчивы к цвету, они имеют тенденцию к обесцвечиванию при длительном воздействии прямых солнечных лучей. Некоторые из цветов: черный, красный, синий, зеленый, городской серый, коричневый койот и золотой. Перед анодированием детали можно обработать химическим или механическим способом для получения матовой (неотражающей) поверхности.

    Каковы атрибуты / характеристики анодированного серной кислоты?

    • Менее дорогостоящий, чем другие типы анодирования, с точки зрения используемых химикатов, нагрева, энергопотребления и времени, необходимого для получения необходимой толщины.
    • Можно обрабатывать больше сплавов.
    • MIL-A-8625 Тип II
    • Тверже, чем хромовое анодирование.
    • Более четкая отделка позволяет окрашивать с большим разнообразием цветов.
    • Обработка отходов проще, чем хромовое анодирование, что также помогает снизить затраты.

    Каковы применения анодирования серной кислотой?

    • Оптические компоненты
    • Корпуса гидравлических клапанов
    • Военное оружие
    • Корпуса для компьютеров и электроники
    • Механическое оборудование

    Для получения дополнительной информации о любом из наших анодированных покрытий или индивидуальных покрытий или для начала выбора нужного отделки для вашего проекта Свяжитесь с нами сегодня .

    Свяжитесь с нами онлайн
    (315) 471-6143

    Реакция алюминия с водородом и другими веществами

    Алюминий — активный металл, устойчивый на воздухе, быстро окисляется при нормальной температуре, образуя плотную оксидную пленку, защищающую металл от дальнейшего повреждения.

    [Депонировать фотографии]

    Взаимодействие алюминия с другими веществами

    В обычных условиях вода не действует на этот металл даже в кипящем состоянии.Если защитная оксидная пленка удалена с поверхности алюминия, металл вступает в энергичное взаимодействие с водяным паром в воздухе, превращаясь в рассыпчатую массу гидроксида алюминия с выделением водорода и тепла. Уравнение реакции:

    2Al + 6H₂O = 2Al (OH) ₃ + 3H₂

    Гидроксид алюминия [Википедия]

    Если с алюминия удалить защитную оксидную пленку, металл вступит в интенсивное взаимодействие с кислородом.Алюминиевая пудра горит, образуя оксид. Уравнение реакции:

    4Al + 3O₂ = 2Al₂O₃

    Этот металл также активно взаимодействует со многими кислотами. При реакции с соляной кислотой наблюдается выделение водорода. Уравнение реакции:

    2Al + 6HCl = 2AlCl₃ + 3H₂

    В обычных условиях концентрированная азотная кислота не взаимодействует с алюминием, так как азотная кислота, как сильный окислитель, делает оксидную пленку еще прочнее.По этой причине азотная кислота хранится и транспортируется в алюминиевых емкостях.

    Транспортировка кислот [Депонировать фотографии]

    Алюминий при обычной температуре пассивен по отношению к разбавленной азотной и концентрированной серной кислотам. В горячей серной кислоте металл растворяется, и уравнение реакции:

    2Al + 4H₂SO4 = Al₂ (SO4) ₃ + S + 4H₂O

    Взаимодействие алюминия с неметаллами

    Реагирует с галогенами, серой, азотом, углеродом и всеми неметаллами.Для реакции требуется тепло, после которого происходит взаимодействие с выделением большого количества тепла.

    Взаимодействие алюминия с водородом

    Алюминий не реагирует напрямую с водородом, хотя существует твердое полимерное соединение, алан, в котором существуют так называемые трехцентровые связи. При температуре более 100 градусов по Цельсию алан необратимо распадается на простые вещества. Гидрид алюминия бурно реагирует с водой.Алюминий не реагирует с водородом напрямую — металл образует соединения за счет потери электронов, которые получают другие элементы. Атом водорода не принимает электроны, которые металлы отдают для образования соединений — атомы водорода могут быть «вынуждены» принимать электроны только с образованием твердых ионных соединений (гидридов) очень реактивными металлами (калием, натрием, магнием, кальцием). Для прямого синтеза гидрида алюминия из водорода и алюминия требуется огромное давление около 2 миллиардов атмосфер и температура более 800 К.Здесь вы узнаете о химических свойствах других металлов.

    Следует отметить, что водород — единственный газ, который значительно растворяется в алюминии и его сплавах. Растворимость водорода изменяется пропорционально величине температуры и корню квадратному из давления. Растворимость водорода в жидком алюминии значительно выше, чем в твердом алюминии; это свойство меняется незначительно в зависимости от химического состава сплавов.

    Алюминий и его водородная пористость

    Алюминиевая пена [Викимедиа]

    Образование пузырьков водорода в алюминии напрямую зависит от скорости охлаждения и затвердевания, а также от наличия центров образования для выделения водорода — оксидов, захваченных внутри сплава. Чтобы алюминий стал пористым, содержание растворенного водорода должно значительно превышать растворимость водорода в твердом алюминии.Если нет центров образования для выделения водорода, требуется относительно высокая концентрация вещества.

    Расположение водорода в закаленном алюминии зависит от уровня его содержания в жидком алюминии и условий, в которых происходило затвердевание. Поскольку водородная пористость является результатом механизмов образования и роста, контролируемых диффузией, такие процессы, как уменьшение концентрации водорода и увеличение скорости затвердевания, подавляют образование и рост пор.По этой причине алюминий, отлитый с использованием метода разъемной формы, более подвержен дефектам, связанным с водородом, чем алюминий, отлитый под давлением.

    Существуют различных источника поступления водорода в алюминий .

    Плавильный материал — металлолом, слитки, отходы литейного производства, оксиды, песок и смазочные материалы, используемые при механической обработке. Эти загрязнители являются потенциальными источниками водорода, образующегося в результате химического разложения водяного пара или восстановления органических веществ.

    Плавильные инструменты — скребки, пики и лопаты являются источником водорода. Оксиды и остатки флюсов на инструментах поглощают влагу из окружающего воздуха. Печные кирпичи, распределительные каналы, ковши для отбора проб, желоба для извести и цементные растворы являются потенциальными источниками водорода.

    Печь атмосферная — если плавильная печь работает на мазуте или природном газе, возможно неполное сгорание топлива с образованием свободного водорода.

    Флюсы — это гигроскопичные соли , способные мгновенно поглощать воду. По этой причине влажный флюс неизбежно добавляет водород к сплаву, который образуется при химическом разложении воды.

    Литейные формы — в процессе заполнения литейной формы жидкий алюминий турбулентно течет и захватывает воздух внутри. Если воздух не выйдет из формы до того, как алюминий начнет затвердевать, алюминий попадет в металл.

    .