Cei mai importanți compuși ai aluminiului. Chimia aluminiului Proprietăți antibacteriene ale hidroxidului de aluminiu
Una dintre cele mai utilizate substanțe în industrie este hidroxidul de aluminiu. Acest articol va vorbi despre asta.
Ce este hidroxidul?
Acesta este un compus chimic care se formează atunci când un oxid reacţionează cu apa. Există trei tipuri de ele: acide, bazice și amfotere. Primul și al doilea sunt împărțiți în grupuri în funcție de activitatea lor chimică, proprietăți și formulă.
Ce sunt substanțele amfotere?
Oxizii și hidroxizii pot fi amfoteri. Acestea sunt substanțe care tind să prezinte atât proprietăți acide, cât și bazice, în funcție de condițiile de reacție, reactivii utilizați etc. Oxizii amfoteri includ două tipuri de oxid de fier, oxid de mangan, plumb, beriliu, zinc și aluminiu. Acesta din urmă, apropo, este cel mai adesea obținut din hidroxidul său. Hidroxizii amfoteri includ hidroxidul de beriliu, hidroxidul de fier și hidroxidul de aluminiu, pe care le vom lua în considerare astăzi în articolul nostru.
Proprietățile fizice ale hidroxidului de aluminiu
Acest compus chimic este un solid alb. Nu se dizolvă în apă.
Hidroxid de aluminiu - proprietăți chimice
După cum sa menționat mai sus, acesta este cel mai izbitor reprezentant al grupului de hidroxizi amfoteri. În funcție de condițiile de reacție, poate prezenta atât proprietăți bazice, cât și acide. Această substanță se poate dizolva în acizi, ducând la formarea de sare și apă.
De exemplu, dacă îl amesteci cu acid percloric în cantități egale, vei obține clorură de aluminiu cu apă tot în proporții egale. De asemenea, o altă substanță cu care reacționează hidroxidul de aluminiu este hidroxidul de sodiu. Acesta este un hidroxid bazic tipic. Dacă se amestecă cantități egale substanța în cauză și o soluție de hidroxid de sodiu, obținem un compus numit tetrahidroxialuminat de sodiu. În a lui structura chimica conține un atom de sodiu, un atom de aluminiu, patru atomi de oxigen și hidrogen. Cu toate acestea, atunci când aceste substanțe sunt topite, reacția decurge oarecum diferit și nu se formează acest compus. Ca urmare a acestui proces, este posibil să se obțină metaaluminat de sodiu (formula sa include un atom de sodiu și aluminiu și doi atomi de oxigen) cu apă în proporții egale, cu condiția ca aceeași cantitate de hidroxid de sodiu și de aluminiu uscat să fie amestecată și expus la temperaturi ridicate. Dacă îl amestecați cu hidroxid de sodiu în alte proporții, puteți obține hexahidroxialuminat de sodiu, care conține trei atomi de sodiu, un atom de aluminiu și șase fiecare de oxigen și hidrogen. Pentru ca această substanță să se formeze, trebuie să amestecați substanța în cauză și, respectiv, o soluție de hidroxid de sodiu în proporții de 1:3. Folosind principiul descris mai sus, pot fi obținuți compuși numiți tetrahidroxoaluminat de potasiu și hexahidroxoaluminat de potasiu. De asemenea, substanța în cauză este susceptibilă la descompunere atunci când este expusă la foarte temperaturi ridicate. Datorita acestui gen reacție chimică se formează oxid de aluminiu, care este și amfoter, și apă. Dacă luați 200 g de hidroxid și îl încălziți, obțineți 50 g de oxid și 150 g de apă. Pe lângă proprietățile chimice specifice, această substanță prezintă și proprietăți comune tuturor hidroxizilor. Interacționează cu sărurile metalice, care au activitate chimică mai mică decât aluminiul. De exemplu, putem lua în considerare reacția dintre acesta și clorura de cupru, pentru care trebuie să le luați într-un raport de 2:3. În acest caz, clorură de aluminiu solubilă în apă și un precipitat sub formă de hidroxid de cupru vor fi eliberate în proporții de 2:3. Substanța în cauză reacționează și cu oxizi de metale similare, de exemplu, putem lua un compus din același cupru; Pentru a efectua reacția, veți avea nevoie de hidroxid de aluminiu și oxid de cupru într-un raport de 2:3, rezultând oxid de aluminiu și hidroxid de cupru. Alți hidroxizi amfoteri, cum ar fi hidroxidul de fier sau de beriliu, au, de asemenea, proprietățile descrise mai sus.
Ce este hidroxidul de sodiu?
După cum se poate vedea mai sus, există multe variații în reacțiile chimice ale hidroxidului de aluminiu cu hidroxidul de sodiu. Ce fel de substanță este aceasta? Este un hidroxid bazic tipic, adică o bază reactivă, solubilă în apă. Are totul proprietăți chimice, care sunt caracteristice hidroxizilor bazici.
Adică, se poate dizolva în acizi, de exemplu, când amestecați hidroxid de sodiu cu acid percloric în cantități egale, puteți obține sare de masă (clorură de sodiu) și apă într-un raport de 1:1. Acest hidroxid reacționează și cu sărurile metalice, care au activitate chimică mai mică decât sodiul, și cu oxizii acestora. În primul caz, are loc o reacție de schimb standard. Când i se adaugă, de exemplu, clorură de argint, se formează clorură de sodiu și hidroxid de argint, care precipită (reacția de schimb este fezabilă doar dacă una dintre substanțele rezultate din aceasta este un precipitat, gaz sau apă). Când adăugăm, de exemplu, oxid de zinc la hidroxidul de sodiu, obținem hidroxidul acestuia din urmă și apă. Cu toate acestea, mult mai specifice sunt reacțiile acestui hidroxid AlOH, care au fost descrise mai sus.
Prepararea AlOH
Acum că ne-am uitat deja la proprietățile sale chimice de bază, putem vorbi despre cum este extras. Principala modalitate de a obține această substanță este efectuarea unei reacții chimice între o sare de aluminiu și hidroxid de sodiu (se poate folosi și hidroxid de potasiu).
Cu acest tip de reacție, se formează AlOH în sine, care precipită într-un precipitat alb, precum și într-o sare nouă. De exemplu, dacă luați clorură de aluminiu și adăugați de trei ori mai mult hidroxid de potasiu la ea, substanțele rezultate vor fi compusul chimic discutat în articol și de trei ori mai multă clorură de potasiu. Există, de asemenea, o metodă de producere a AlOH, care implică efectuarea unei reacții chimice între o soluție de sare de aluminiu și un carbonat de metal de bază să luăm ca exemplu sodiu; Pentru a obține hidroxid de aluminiu, sare de bucătărie și dioxid de carbon într-un raport de 2:6:3, trebuie să amestecați clorură de aluminiu, carbonat de sodiu (sodă) și apă într-un raport de 2:3:3.
Unde se folosește hidroxidul de aluminiu?
Hidroxidul de aluminiu își găsește utilizarea în medicină.
Datorită capacității sale de a neutraliza acizii, preparatele care îl conțin sunt recomandate pentru arsuri la stomac. De asemenea, este prescris pentru ulcere, procese inflamatorii acute și cronice ale intestinelor. În plus, hidroxidul de aluminiu este utilizat la fabricarea elastomerilor. Este, de asemenea, utilizat pe scară largă în industria chimică pentru sinteza oxidului de aluminiu, aluminaților de sodiu - aceste procese au fost discutate mai sus. În plus, este adesea folosit la purificarea apei de contaminanți. Această substanță este, de asemenea, utilizată pe scară largă în fabricarea produselor cosmetice.
Unde sunt folosite substanțele care pot fi obținute cu ajutorul lui?
Oxidul de aluminiu, care poate fi obținut datorită descompunerii termice a hidroxidului, este utilizat la fabricarea ceramicii și este utilizat ca catalizator pentru efectuarea diferitelor reacții chimice. Tetrahidroxialuminatul de sodiu își găsește utilizarea în tehnologia vopsirii țesăturilor.
Hidroxid de aluminiu, caracteristici, proprietăți și preparare, reacții chimice.
hidroxid de aluminiu - substanță anorganică, are formula chimica Al(OH)3.
Scurte caracteristici ale hidroxidului de aluminiu:
Hidroxid de aluminiu– substanță anorganică alb.
Formula chimică a hidroxidului de aluminiu Al(OH)3.
Puțin solubil în apă.
Are capacitatea de a adsorbi diferite substanțe.
Modificări la hidroxid de aluminiu:
Există 4 modificări cristaline cunoscute ale hidroxidului de aluminiu: gibbsite, bayerit, doyleit și norstrandite.
Gibbsitul este desemnat prin forma γ a hidroxidului de aluminiu, iar bayeritul prin forma α a hidroxidului de aluminiu.
Gibbsite este cea mai stabilă formă chimică de hidroxid de aluminiu.
Proprietățile fizice ale hidroxidului de aluminiu:
| Nume parametru: | Sens: |
| Formula chimică | Al(OH)3 |
| Sinonime și nume limba straina pentru hidroxid de aluminiu în formă α | hidroxid de potasiu hidroxid de aluminiu α-forma bayerită (rusă) |
| Sinonime și nume în limbi străine pentru hidroxid de aluminiu în formă γ | hidroxid de potasiu hidroxid de aluminiu hidroxid de aluminiu hidrargilita gibbsite (rusă) hidrargilit (rusă) |
| Tip de substanță | anorganic |
| Apariția hidroxidului de aluminiu în formă α | cristale monoclinice incolore |
| Apariția hidroxidului de aluminiu în formă γ | cristale monoclinice albe |
| Culoare | alb, incolor |
| Gust | —* |
| Miros | — |
| Stare fizică (la 20 °C și presiunea atmosferică 1 atm.) | solid |
| Densitatea hidroxidului de aluminiu în formă γ (starea materiei – solid, la 20 °C), kg/m3 | 2420 |
| Densitatea hidroxidului de aluminiu sub formă γ (starea materiei – solid, la 20 °C), g/cm3 | 2,42 |
| Temperatura de descompunere a hidroxidului de aluminiu în formă α, °C | 150 |
| Temperatura de descompunere a hidroxidului de aluminiu în formă γ, °C | 180 |
| Masa molara, g/mol | 78,004 |
*Nota:
- fara date.
Prepararea hidroxidului de aluminiu:
Hidroxidul de aluminiu se obține ca rezultat al următoarelor reacții chimice:
- 1. ca urmare a interacţiunii clorurii de aluminiu şi hidroxid de sodiu :
AlCI3 + 3NaOH → Al(OH)3 + 3NaCl.
Hidroxidul de aluminiu se obține și prin reacția sărurilor de aluminiu cu soluții apoase de alcali, evitându-se excesul acestora.
- 2. ca rezultat al interacțiunii clorurii de aluminiu, carbonatului de sodiu și apei:
2AlCI3 + 3Na2CO3 + 3H20 → 2Al(OH)3 + 3CO2 + 6NaCI.
În acest caz, hidroxidul de aluminiu precipită sub formă de precipitat gelatinos alb.
Hidroxidul de aluminiu se obține și prin interacțiunea sărurilor solubile în apă aluminiu cu carbonați de metale alcaline.
Proprietățile chimice ale hidroxidului de aluminiu. Reacții chimice ale hidroxidului de aluminiu:
Hidroxidul de aluminiu este amfoter, ceea ce înseamnă că are atât proprietăți bazice, cât și acide.
Proprietățile chimice ale hidroxidului de aluminiu sunt similare cu cele ale hidroxizilor altor metale amfotere. Prin urmare, se caracterizează prin următoarele reacții chimice:
1.Reacția hidroxidului de aluminiu cu hidroxidul de sodiu:
Al(OH) 3 + NaOH → NaAlO 2 + 2H 2 O (t = 1000 °C),
Al(OH)3 + 3NaOH → Na3,
Al(OH)3 + NaOH → Na.
Ca rezultat al reacției, în primul caz, se formează aluminat de sodiu și apă, în al doilea, hexahidroxoaluminat de sodiu, iar în al treilea, tetrahidroxoaluminat de sodiu. În al treilea caz, sub formă de hidroxid de sodiu
2. Reacția hidroxidului de aluminiu cu hidroxidul de potasiu:
Al(OH) 3 + KOH → KAlO 2 + 2H 2 O (t = 1000 °C),
Al(OH)3 + KOH → K.
Ca urmare a reacției, în primul caz se formează aluminat de potasiu și apă, în al doilea tetrahidroxialuminat de potasiu. În al doilea caz, ca hidroxid de potasiu se foloseste o solutie concentrata.
3. Reacția hidroxidului de aluminiu cu acidul azotic:
Al(OH)3 + 3HNO3 → Al(NO3)3 + 3H2O.
Ca rezultat al reacției, azotat de aluminiu și apă.
Reacțiile hidroxidului de aluminiu cu alți acizi se desfășoară în mod similar.
4. Reacția hidroxidului de aluminiu cu fluorură de hidrogen:
Al(OH)3 + 3HF → AlF3 + 3H2O,
6HF + Al(OH)3 → H3 + 3H2O.
Ca urmare a reacției, în primul caz, se formează fluorură de aluminiu și apă, în al doilea, hexafluoraluminat de hidrogen și apă. În acest caz, fluorura de hidrogen în primul caz este utilizată ca materie primă sub formă de soluție.
5. Reacția hidroxidului de aluminiu cu bromură de hidrogen:
Al(OH)3 + 3HBr → AlBr3 + 3H2O.
Reacția produce bromură de aluminiu și apă.
6. Reacția hidroxidului de aluminiu cu iodură de hidrogen:
Al(OH)3 + 3HI → AlI3 + 3H2O.
Reacția produce iodură de aluminiu și apă.
7. Reacția de descompunere termică a hidroxidului de aluminiu:
Al(OH)3 → AlO(OH) + H2O (t = 200 °C),
2Al(OH)3 → Al2O3 + 3H2O (t = 575 °C).
Ca urmare a reacției, în primul caz, se formează metahidroxid de aluminiu și apă, în al doilea, oxid de aluminiu și apă.
8. Reacția hidroxidului de aluminiu și carbonatului de sodiu:
2Al(OH)3 + Na2CO3 → 2NaAlO2 + CO2 + 3H2O.
Reacția produce aluminat de sodiu, monoxid de carbon (IV) și apă.
10. Reacția hidroxidului de aluminiu și a hidroxidului de calciu:
Ca(OH)2 + 2Al(OH)3 → Ca2.
Reacția produce tetrahidroxoaluminat de calciu.
Aplicarea și utilizarea hidroxidului de aluminiu:
Hidroxidul de aluminiu este utilizat în purificarea apei (ca adsorbant), în medicină, ca umplutură în pasta de dinți (ca abraziv) și în materiale plastice (ca ignifug).
Notă: © Foto //www.pexels.com, //pixabay.com
2s 2p 3s 3p
Configuratie electronica aluminiu V stare de excitat :
+13Al * 1s 2
2s 2 2p 6 3s 1 3p 2 1s 2s 2p 3s 3p 
Aluminiu prezintă proprietăți paramagnetice. Aluminiul se formează rapid în aer pelicule durabile de oxid, protejând suprafața de interacțiuni ulterioare, prin urmare rezistent la coroziune.
Proprietăți fizice
Aluminiu– un metal ușor de culoare alb-argintiu, ușor de format, turnat și mașinat. Are conductivitate termică și electrică ridicată.
Punct de topire 660 oC, punct de fierbere 1450 oC, densitatea aluminiului 2,7 g/cm3.
Fiind în natură
Aluminiu- cel mai comun metal din natură și al treilea cel mai abundent dintre toate elementele (după oxigen și siliciu). Conținut în scoarta terestra- aproximativ 8%.
În natură, aluminiul apare sub formă de compuși:
Bauxită Al2O3H2O(cu impurități SiO2, Fe2O3, CaCO3)- oxid de aluminiu hidrat
Corindon Al 2 O 3 . Corindonul roșu se numește rubin, corindonul albastru se numește safir.
Metode de obținere
Aluminiu formează un puternic legătură chimică cu oxigen. Prin urmare, metodele tradiționale de producere a aluminiului prin reducerea din oxid necesită cantități mari de energie. Pentru industrial Aluminiul este produs prin procedeul Hall-Heroult. Pentru a reduce punctul de topire al oxidului de aluminiu dizolvată în criolit topit(la o temperatura de 960-970 o C) Na 3 AlF 6 si apoi supus la electroliza cu electrozi de carbon. Când este dizolvat în topitură de criolit, oxidul de aluminiu se descompune în ioni:
Al 2 O 3 → Al 3+ + AlO 3 3-
Pe catod se întâmplă reducerea ionilor de aluminiu:
K: Al 3+ +3e → Al 0
Pe anod are loc oxidarea ioni de aluminat:
A: 4AlO 3 3- - 12e → 2Al 2 O 3 + 3O 2
Ecuația generală pentru electroliza oxidului de aluminiu topit este:
2Al 2 O 3 → 4Al + 3O 2
Metoda de laboratorProducția de aluminiu implică reducerea aluminiului din clorură de aluminiu anhidră cu potasiu metal:
AlCl3 + 3K → 4Al + 3KCI
Reacții calitative
Reacție calitativă la ionii de aluminiu - interacțiune excessăruri de aluminiu cu alcalii . Aceasta produce un amorf alb sediment hidroxid de aluminiu.
De exemplu , clorura de aluminiu interactioneaza cu hidroxid de sodiu:
Cu adăugarea suplimentară de alcali, hidroxidul de aluminiu amfoter se dizolvă pentru a se forma tetrahidroxialuminat:
Al(OH)3 + NaOH = Na
Vă rugăm să rețineți , dacă punem sare de aluminiu exces de soluție de alcali, atunci nu se formează un precipitat alb de hidroxid de aluminiu, deoarece în exces de alcalii, compușii de aluminiu se transformă imediat în complex:
AlCI3 + 4NaOH = Na
Sărurile de aluminiu pot fi detectate folosind o soluție apoasă de amoniac. Când sărurile de aluminiu solubile interacționează cu o soluție apoasă de amoniac, de asemenea, în Precipită un precipitat gelatinos translucid de hidroxid de aluminiu.
ACI3 + 3NH3H2O = Al(OH)3↓ + 3NH4CI
Al 3+ + 3NH3H2O= Al(OH) 3 ↓ + 3 NH 4 +
Experiență video se poate observa interacțiunea soluției de clorură de aluminiu cu soluția de amoniac
Proprietăți chimice
1. aluminiu - agent reducător puternic . Așa că reacționează cu mulți nemetale .
1.1. Aluminiul reacţionează cu halogeni cu educația halogenuri:
1.2. Aluminiul reacţionează cu sulf cu educația sulfuri:
2Al + 3S → Al2S3
1.3. Reacția aluminiuluiCu fosfor. În acest caz, compuși binari — fosfuri:
Al + P → AlP
Aluminiu nu răspunde cu hidrogen .
1.4. Cu azot aluminiu reacţionează la încălzire la 1000 o C pentru a se forma nitrură:
2Al +N2 → 2AlN
1.5. Aluminiul reacţionează cu carbon cu educația carbură de aluminiu:
4Al + 3C → Al 4C 3
1.6. Aluminiul interacționează cu oxigen cu educația oxid:
4Al + 3O 2 → 2Al 2 O 3
Experiență video interacțiunea aluminiului cu oxigen în aer(combustia aluminiului în aer) poate fi vizualizată.
2. Aluminiul interacționează cu substante complexe:
2.1. Este receptiv? aluminiu Cu apă? Puteți găsi cu ușurință răspunsul la această întrebare dacă vă adânciți puțin în memorie. Cu siguranță măcar o dată în viață ai dat peste tigăi de aluminiu sau tacâmuri din aluminiu. Aceasta este întrebarea pe care mi-a plăcut să o pun studenților în timpul examenelor. Cel mai surprinzător este că am primit răspunsuri diferite - pentru unii, aluminiul a reacționat cu apa. Și foarte, foarte mulți oameni au renunțat după întrebarea: „Poate că aluminiul reacționează cu apa când este încălzit?” Când a fost încălzit, aluminiul a reacționat cu apa la jumătate dintre respondenți))
Cu toate acestea, este ușor de înțeles că aluminiul este încă cu apaîn condiții normale (și chiar și atunci când este încălzit) nu interactioneaza. Și am menționat deja de ce: din cauza educatiei peliculă de oxid . Dar dacă aluminiul este curățat de pelicula de oxid (de exemplu, amalgama), atunci va interacționa cu apă foarte activ cu educația hidroxid de aluminiuŞi hidrogen:
2Al0 + 6H2 + O → 2Al +3 ( OH)3 + 3H20
Amalgamul de aluminiu poate fi obținut prin păstrarea bucăților de aluminiu într-o soluție de clorură de mercur (II):
Experiență video Interacțiunea amalgamului de aluminiu cu apa poate fi vizualizată.
2.2. Aluminiul interacționează cu acizi minerali (cu acid clorhidric, fosforic și sulfuric diluat) cu o explozie. Aceasta produce sare și hidrogen.
De exemplu, aluminiul reacționează violent cu acid clorhidric :
2.3. În condiții normale, aluminiu nu răspunde Cu acid sulfuric concentrat din cauza pasivare– formarea unui film dens de oxid. Când este încălzit, reacția continuă, formându-se oxid de sulf(IV)., sulfat de aluminiuŞi apă:
2Al + 6H 2 SO 4 (conc.) → Al 2 (SO 4) 3 + 3SO 2 + 6H 2 O
2.4. Aluminiul nu reacționează cu acid azotic concentrat tot din cauza pasivării.
CU acid azotic diluat aluminiul reacţionează pentru a forma o moleculară azot:
10Al + 36HNO 3 (diluat) → 3N 2 + 10Al(NO 3) 3 + 18H 2 O
Când aluminiul sub formă de pulbere interacționează cu acid azotic foarte diluat se poate forma azotat de amoniu:
8Al + 30HNO 3 (foarte diluat) → 8Al (NO 3) 3 + 3NH 4 NO 3 + 9H 2 O
2.5. aluminiu - amfoter metal, deci interacționează cu alcalii. Când aluminiul interacționează cu soluţie se formează alcalii tetrahidroxialuminatŞi hidrogen:
2Al + 2NaOH + 6H2O → 2Na + 3H2
Experiență video Interacțiunea aluminiului cu alcalii și apa poate fi văzută.
Aluminiul reacţionează cu topi alcalii cu formarea aluminatŞi hidrogen:
2Al + 6NaOH → 2Na3AlO3 + 3H2
Aceeași reacție poate fi scrisă într-o altă formă (în cadrul examenului unificat de stat recomand să scrieți reacția în această formă):
2Al + 6NaOH → NaAlO2 + 3H2 + Na2O
2.6. Reface aluminiu Mai puțin metale active din oxizi . Procesul de reducere a metalelor din oxizi se numește aluminotermie .
De exemplu, aluminiul se deplasează cupru din oxid de cupru (II). Reacția este foarte exotermă:
Mai mult exemplu: restaureaza aluminiu fier din cantar de fier, oxid de fier (II, III).:
8Al + 3Fe 3 O 4 → 4Al 2 O 3 + 9Fe
Proprietăți de restaurare aluminiul se manifestă și atunci când interacționează cu agenți oxidanți puternici: peroxid de sodiu, nitrațiŞi nitrițiîntr-un mediu alcalin, permanganați, compuși ai cromului(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 + NaNO2 + NaOH + 5H2O → 2Na + NH3
Al + 3KMnO 4 + 4KOH → 3K 2 MnO 4 + K
4Al + K 2 Cr 2 O 7 → 2Cr + 2KAlO 2 + Al 2 O 3
Aluminiul este un metal industrial valoros care este supus reciclare. Puteți afla mai multe despre acceptarea aluminiului pentru prelucrare, precum și prețurile actuale pentru acest tip de metal. .
Oxid de aluminiu
Metode de obținere
Oxid de aluminiupoate fi obținută prin diverse metode:
1. Ardere aluminiu în aer:
4Al + 3O 2 → 2Al 2 O 3
2. Descompunere hidroxid de aluminiucând este încălzită:
3. Se poate obține oxid de aluminiu descompunerea azotatului de aluminiu :
Proprietăți chimice
Oxid de aluminiu - tipic oxid amfoter . Interacționează cu oxizi acizi și bazici, acizi, alcalii.
1. Când oxidul de aluminiu interacționează cu oxizi bazici se formează săruri aluminati.
De exemplu, oxidul de aluminiu interacționează cu oxid sodiu:
Na2O + Al2O3 → 2NaAlO 2
2. Oxid de aluminiu interactioneaza În același timp în topire sunt formate sare—aluminati, si in soluție - săruri complexe . În acest caz, apare oxidul de aluminiu proprietăți acide.
De exemplu, oxidul de aluminiu interacționează cu hidroxid de sodiuîn topirea cu formarea aluminat de sodiuŞi apă:
2NaOH + Al2O3 → 2NaAlO2 + H2O
Oxid de aluminiu se dizolvăîn exces alcalii cu educația tetrahidroxialuminat:
Al203 + 2NaOH + 3H20 → 2Na
3. Oxidul de aluminiu nu reacționează cu apa.
4. Oxidul de aluminiu reacţionează oxizi acizi (acizi tari). În acest caz, sare aluminiu În acest caz, apare oxidul de aluminiu proprietăți de bază.
De exemplu, oxidul de aluminiu interacționează cu oxid de sulf(VI). cu educația sulfat de aluminiu:
Al 2 O 3 + 3SO 3 → Al 2 (SO 4) 3
5. Oxidul de aluminiu reacţionează cu acizi solubili cu educația săruri medii și acide.
De exemplu acid sulfuric:
Al 2 O 3 + 3H 2 SO 4 → Al 2 (SO 4) 3 + 3H 2 O
6. Oxidul de aluminiu prezintă slab proprietăți oxidante .
De exemplu, oxidul de aluminiu reacţionează cu hidrură de calciu cu educația aluminiu, hidrogenŞi oxid de calciu:
Al 2 O 3 + 3CaH 2 → 3CaO + 2Al + 3H 2
Curent electric reface aluminiu din oxid (producția de aluminiu):
2Al 2 O 3 → 4Al + 3O 2
7. Oxidul de aluminiu este solid și nevolatil. Și de aceea el deplasează mai mult oxizi volatili (de obicei dioxid de carbon) din săruriîn timpul fuziunii.
De exemplu, din carbonat de sodiu:
Al 2 O 3 + Na 2 CO 3 → 2NaAlO 2 + CO 2
Hidroxid de aluminiu
Metode de obținere
1. Hidroxidul de aluminiu poate fi obținut prin acțiunea unei soluții amoniac pe săruri de aluminiu.
De exemplu, clorura de aluminiu reacționează cu soluție apoasă de amoniac cu educația hidroxid de aluminiuŞi clorură de amoniu:
AlCl3 + 3NH3 + 3H2O = Al(OH)3 + 3NH4Cl
2. Prin trecere dioxid de carbon, dioxid de sulf sau hidrogen sulfurat prin soluție de tetrahidroxialuminat de sodiu:
Na + CO2 = Al(OH)3 + NaHC03
Pentru a înțelege cum decurge această reacție, puteți folosi o tehnică simplă: descompunerea mentală compus Na în componentele sale: NaOH și Al(OH) 3. În continuare, determinăm cum reacționează dioxidul de carbon cu fiecare dintre aceste substanțe și înregistrăm produsele interacțiunii lor. Deoarece Al(OH) 3 nu reacționează cu CO 2, atunci scriem Al(OH) 3 în dreapta fără modificare.
3. Hidroxidul de aluminiu poate fi preparat prin lipsa de alcali pe exces de sare de aluminiu.
De exemplu, clorura de aluminiu reactioneaza cu deficit de hidroxid de potasiu cu educația hidroxid de aluminiuŞi clorura de potasiu:
AlCl 3 + 3KOH (insuficient) = Al(OH) 3 ↓+ 3KCl
4. De asemenea, hidroxidul de aluminiu se formează prin interacțiunea solubilului săruri de aluminiu cu solubil carbonați, sulfiți și sulfuri . Sulfuri, carbonați și sulfiți de aluminiu în soluție apoasă.
De exemplu: bromură de aluminiu reactioneaza cu carbonat de sodiu. În acest caz, un precipitat de hidroxid de aluminiu precipită, se eliberează dioxid de carbon și se formează bromură de sodiu:
2AlBr 3 + 3Na 2 CO 3 + 3H 2 O = 2Al(OH) 3 ↓ + CO 2 + 6NaBr
Clorura de aluminiu reactioneaza cu sulfură de sodiu cu formarea de hidroxid de aluminiu, hidrogen sulfurat și clorură de sodiu:
2AlCl3 + 3Na2S + 6H2O = 2Al(OH)3 + 3H2S + 6NaCl
Proprietăți chimice
1. Hidroxidul de aluminiu reacţionează cu solubil acizi. În acest caz, medie sau săruri acide , în funcție de raportul dintre reactivi și tipul de sare.
De exemplu acid azotic cu educația nitrat de aluminiu:
Al(OH) 3 + 3HNO 3 → Al(NO 3) 3 + 3H 2 O
Al(OH)3 + 3HCI → AlCI3 + 3H2O
2Al(OH)3 + 3H2SO4 → Al2(SO4)3 + 6H2O
Al(OH)3 + 3HBr → AlBr3 + 3H2O
2. Hidroxidul de aluminiu reacţionează cu oxizii acizi ai acizilor tari .
De exemplu, hidroxidul de aluminiu reacţionează cu oxid de sulf(VI). cu educația sulfat de aluminiu:
2Al(OH) 3 + 3SO 3 → Al 2 (SO 4) 3 + 3H 2 O
3. Hidroxidul de aluminiu reacţionează cu baze solubile (alcaline).În același timp în topire sunt formate sare—aluminati, si in soluție - săruri complexe . În acest caz, se prezintă hidroxid de aluminiu proprietăți acide.
De exemplu, hidroxidul de aluminiu reacţionează cu hidroxid de potasiuîn topirea cu formarea aluminat de potasiuŞi apă:
2KOH + Al(OH)3 → 2KAlO2 + 2H2O
Hidroxid de aluminiu se dizolvăîn exces alcalii cu educația tetrahidroxialuminat:
Al(OH)3 + KOH → K
4. G hidroxid de aluminiu se descompune când este încălzită:
2Al(OH)3 → Al2O3 + 3H2O
Experiență video interacțiunea hidroxidului de aluminiu cu acid clorhidricŞi alcalii(proprietăți amfotere ale hidroxidului de aluminiu) pot fi vizualizate.
Săruri de aluminiu
Azotat și sulfat de aluminiu
Nitrat de aluminiu când este încălzit, se descompune în oxid de aluminiu, oxid nitric (IV)Şi oxigen:
4Al(NO 3) 3 → 2Al 2 O 3 + 12NO 2 + 3O 2
Sulfat de aluminiu când este încălzit puternic, se descompune într-un mod similar - în oxid de aluminiu, dioxid de sulfŞi oxigen:
2Al 2 (SO 4) 3 → 2Al 2 O 3 + 6SO 2 + 3O 2
Săruri complexe de aluminiu
Pentru a descrie proprietățile sărurilor complexe de aluminiu - hidroxoaluminati, este convenabil să folosiți următoarea tehnică: spargeți mental tetrahidroxoaluminatul în două molecule separate - hidroxid de aluminiu și hidroxid de metal alcalin.
De exemplu, tetrahidroxialuminatul de sodiu este descompus în hidroxid de aluminiu și hidroxid de sodiu:
N / A descompune-l în NaOH și Al(OH)3
Proprietățile întregului complex pot fi determinate ca proprietăți ale acestor compuși individuali.
Astfel, hidroxocomplecșii de aluminiu reacționează cu oxizi acizi .
De exemplu, complexul hidroxo este distrus sub influența excesului dioxid de carbon. În acest caz, NaOH reacționează cu CO 2 pentru a forma o sare acidă (cu un exces de CO 2), iar hidroxidul de aluminiu amfoter nu reacționează cu dioxidul de carbon, prin urmare, pur și simplu precipită:
Na + CO2 → Al(OH)3 ↓ + NaHCO3
În mod similar, tetrahidroxialuminatul de potasiu reacționează cu dioxidul de carbon:
K + CO2 → Al(OH)3 + KHCO3
Prin același principiu, tetrahidroxoaluminații reacționează cu dioxid de sulf SO 2:
Na + SO 2 → Al(OH) 3 ↓ + NaHSO 3
K + SO2 → Al(OH)3 + KHS03
Dar sub influență exces de acid puternic nu se formează precipitat, deoarece hidroxidul de aluminiu amfoter reacţionează cu acizii tari.
De exemplu, Cu acid clorhidric:
Na + 4HCl (exces) → NaCl + AlCl 3 + 4H 2 O
Adevărat, sub influența unei cantități mici ( lipsa ) acid puternic Se va forma un precipitat, nu va fi suficient acid pentru a dizolva hidroxidul de aluminiu:
Na + HCl (deficit) → Al(OH) 3 ↓ + NaCl + H 2 O
La fel si cu dezavantajul acid azotic precipitate de hidroxid de aluminiu:
Na + HNO 3 (deficit) → Al(OH) 3 ↓ + NaNO 3 + H 2 O
Complexul este distrus atunci când interacționează cu apa cu clor (soluție apoasă de clor) Cl 2:
2Na + Cl 2 → 2Al(OH) 3 ↓ + NaCl + NaClO
În același timp, clor disproporții.
Complexul poate reacționa și cu exces clorura de aluminiu. În acest caz, un precipitat de hidroxid de aluminiu precipită:
AlCl 3 + 3Na → 4Al(OH) 3 ↓ + 3NaCl
Dacă evaporați apa dintr-o soluție de sare complexă și încălziți substanța rezultată, veți rămâne cu sarea obișnuită de aluminat:
Na → NaAlO2 + 2H2O
K → KAlO2 + 2H2O
Hidroliza sărurilor de aluminiu
Sărurile de aluminiu solubile și acizii tari sunt hidrolizați prin cation. Hidroliza continuă treptat și reversibil, adică puțin:
Etapa I: Al3+ + H2O = AlOH2+ + H+
Etapa II: AlOH2+ + H2O = Al(OH)2 + + H +
Etapa III: Al(OH)2 + + H20 = Al(OH)3 + H +
Cu toate acestea sulfuri, sulfiti, carbonati aluminiu si ei acru sare hidroliza ireversibil, complet, adică nu există în soluție apoasă, dar se descompune cu apa:
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
2AlCl3 + 3Na2S + 6H2O → 2Al(OH)3 + 3H2S + 6NaCl
Aluminați
Din care se formează sărurile din care aluminiul este un reziduu acid (aluminați). oxid de aluminiu la fuziunea cu alcaliiși oxizi bazici:
Al 2 O 3 + Na 2 O → 2NaAlO 2
Pentru a înțelege proprietățile aluminaților, este, de asemenea, foarte convenabil să le descompuneți în două substanțe separate.
De exemplu, împărțim mental aluminatul de sodiu în două substanțe: oxid de aluminiu și oxid de sodiu.
NaAlO2 descompune-l în Na2O și Al2O3
Atunci va deveni evident pentru noi cu care reacţionează aluminaţii acizi pentru a forma săruri de aluminiu :
KAlO2 + 4HCI → KCI + AlCl3 + 2H2O
NaAlO2 + 4HCI → AlCl3 + NaCI + 2H2O
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
Sub influența excesului de apă, aluminații se transformă în săruri complexe:
KAlO2 + H2O = K
NaAl02 + 2H20 = Na
Compuși binari
sulfură de aluminiu sub influența acidului azotic se oxidează la sulfat:
Al 2 S 3 + 8HNO 3 → Al 2 (SO 4) 3 + 8NO 2 + 4H 2 O
sau la acid sulfuric (sub influența acid concentrat fierbinte):
Al 2 S 3 + 30HNO 3 (orizont conc.) → 2Al(NO 3) 3 + 24NO 2 + 3H 2 SO 4 + 12H 2 O
Sulfura de aluminiu se descompune apă:
Al 2 S 3 + 6H 2 O → 2Al(OH) 3 ↓ + 3H 2 S
Carbură de aluminiu se descompune de asemenea cu apa la incalzire in hidroxid de aluminiu si metan:
Al 4 C 3 + 12H 2 O → 4Al(OH) 3 + 3CH 4
Nitrură de aluminiu se descompune atunci când este expus la acizi minerali asupra sărurilor de aluminiu și amoniu:
AlN + 4HCI → ACI3 + NH4CI
De asemenea, nitrura de aluminiu se descompune atunci când este expusă apă:
AlN + 3H2O → Al(OH)3↓ + NH3
Oxid de aluminiu – Al2O3. Proprietăți fizice: Oxidul de aluminiu este o pulbere amorfă albă sau cristale albe foarte dure. Greutate moleculară = 101,96, densitate – 3,97 g/cm3, punct de topire – 2053 °C, punct de fierbere – 3000 °C.
Proprietăți chimice: oxidul de aluminiu prezintă proprietăți amfotere - proprietăți oxizi acizişi oxizi bazici şi reacţionează atât cu acizii cât şi cu bazele. Al2O3 cristalin este pasiv din punct de vedere chimic, amorful este mai activ. Interacțiunea cu soluțiile de acizi dă săruri medii de aluminiu, iar cu soluțiile de baze - săruri complexe - hidroxialuminați metalici:
Când oxidul de aluminiu este fuzionat cu alcalii metalice solide, se formează săruri duble - metaaluminati(aluminați anhidri):
Oxidul de aluminiu nu interacționează cu apa și nu se dizolvă în ea.
Chitanță: Oxidul de aluminiu este produs prin metoda reducerii metalelor din oxizii lor cu aluminiu: crom, molibden, wolfram, vanadiu etc. metalotermie, deschis Beketov:
Aplicație: Oxidul de aluminiu este utilizat pentru producerea aluminiului, sub formă de pulbere - pentru materiale rezistente la foc, rezistente chimic și abrazive, sub formă de cristale - pentru producerea de lasere și pietre prețioase sintetice (rubini, safire etc.) , colorat cu impurități de oxizi ai altor metale - Cr2O3 (roșu), Ti2O3 și Fe2O3 (albastru).
Hidroxid de aluminiu – A1(OH)3. Proprietăți fizice: Hidroxid de aluminiu – alb amorf (asemănător unui gel) sau cristalin. Aproape insolubil în apă; greutate moleculară– 78,00, densitate – 3,97 g/cm3.
Proprietăți chimice: un hidroxid amfoter tipic reacţionează:
1) cu acizi, formând săruri medii: Al(OH)3 + 3HNO3 = Al(NO3)3 + 3H2O;
2) cu soluții alcaline, formând săruri complexe - hidroxoaluminați: Al(OH)3 + KOH + 2H2O = K.
Când Al(OH)3 este fuzionat cu alcalii uscati, se formează metaaluminați: Al(OH)3 + KOH = KAlO2 + 2H2O.
Chitanță:
1) din săruri de aluminiu sub influența soluției alcaline: AlCl3 + 3NaOH = Al(OH)3 + 3H2O;
2) descompunerea nitrurii de aluminiu cu apă: AlN + 3H2O = Al(OH)3 + NH3?;
3) trecerea CO2 printr-o soluţie a complexului hidroxo: [Al(OH)4]-+ CO2 = Al(OH)3 + HCO3-;
4) acţiunea hidratului de amoniac asupra sărurilor de Al; la temperatura camerei se formează Al(OH)3.
62. Caracteristici generale ale subgrupului de crom
Elemente subgrupuri de crom ocupă o poziţie intermediară în seria metalelor de tranziţie. Au puncte de topire și de fierbere ridicate și spații goale în orbitalii electronilor. Elemente cromŞi molibden au o structură electronică atipică - au un electron în orbitalul s exterior (ca Nb din subgrupul VB). Aceste elemente au 6 electroni în orbitalii d și s exteriori, deci toți orbitalii sunt umpluți pe jumătate, adică fiecare are câte un electron. Având o configurație electronică similară, elementul este deosebit de stabil și rezistent la oxidare. Tungsten are o legătură metalică mai puternică decât molibden. Gradul de oxidare al elementelor subgrupului de crom variază foarte mult. În condiții adecvate, toate elementele prezintă un număr de oxidare pozitiv variind de la 2 la 6, numărul de oxidare maxim corespunzător numărului de grup. Nu toate stările de oxidare ale elementelor sunt stabile; cromul are cea mai stabilă – +3.
Toate elementele formează oxidul MVIO3 sunt de asemenea cunoscuți oxizi cu stări de oxidare mai mici. Toate elementele acestui subgrup sunt amfotere - formează compuși și acizi complecși.
Crom, molibdenŞi tungsten la cerere în metalurgie și inginerie electrică. Toate metalele luate în considerare sunt acoperite cu un film de oxid pasiv atunci când sunt depozitate în aer sau într-un mediu acid oxidant. Prin îndepărtarea chimică sau mecanică a peliculei, activitatea chimică a metalelor poate fi crescută.
Crom. Elementul se obține din minereu de cromit Fe(CrO2)2, reducându-l cu cărbune: Fe(CrO2)2 + 4C = (Fe + 2Cr) + 4CO?.
Cromul pur se obține prin reducerea Cr2O3 folosind aluminiu sau electroliza unei soluții care conține ioni de crom. Prin izolarea cromului prin electroliză, este posibil să se obțină acoperiri de crom folosite ca folii decorative și de protecție.
Ferocromul este obținut din crom, care este utilizat în producția de oțel.
Molibden. Obținut din minereu sulfurat. Compușii săi sunt utilizați în producția de oțel. Metalul în sine este obținut prin reducerea oxidului său. Prin calcinarea oxidului de molibden cu fier se poate obține feromolibden. Folosit pentru a face fire și tuburi pentru cuptoare de bobinare și contacte electrice. Oțelul cu adaos de molibden este utilizat în producția de automobile.
Tungsten. Obținut din oxid extras din minereu îmbogățit. Ca agent reducător se utilizează aluminiu sau hidrogen. Pulberea de wolfram rezultată se formează ulterior sub presiune ridicată și tratament termic (metalurgia pulberilor). În această formă, wolfram este folosit pentru a face filamente și adăugat la oțel.
hidroxid de aluminiu - substanta chimica, care este un compus de oxid de aluminiu cu apă. Poate exista în stare lichidă și solidă. Hidroxidul lichid este o substanță transparentă asemănătoare jeleului, care este foarte puțin solubilă în apă. Hidroxidul solid este o substanță cristalină albă care are proprietăți chimice pasive și nu reacționează practic cu niciun alt element sau compus.
Prepararea hidroxidului de aluminiu
Hidroxidul de aluminiu este produs printr-o reacție de schimb chimic. Pentru a face acest lucru, utilizați o soluție apoasă de amoniac și puțină sare de aluminiu, cel mai adesea clorură de aluminiu. În felul acesta ajung substanță lichidă. Dacă este necesar un hidroxid solid, dioxidul de carbon este trecut printr-un alcalin de tetrahidroxodiaquaaluminat de sodiu dizolvat. Mulți iubitori de experimente sunt preocupați de întrebarea cum să obțineți hidroxid de aluminiu acasă? Pentru a face acest lucru, este suficient să achiziționați reactivii necesari și sticlă chimică dintr-un magazin specializat.
Pentru a obține o substanță solidă, veți avea nevoie și de echipamente speciale, așa că este mai bine să rămâneți cu versiunea lichidă. La efectuarea reacției, este necesar să se folosească o zonă bine ventilată, deoarece unul dintre subproduse poate fi un gaz sau o substanță cu un miros puternic, care poate afecta negativ bunăstarea și sănătatea umană. Merită să lucrați cu mănuși speciale de protecție, deoarece majoritatea acizilor provoacă arsuri chimice atunci când intră în contact cu pielea. De asemenea, ar fi o idee bună să aveți grijă de protecția ochilor sub formă de ochelari speciali. Când începeți orice afacere, în primul rând trebuie să vă gândiți la asigurarea siguranței!
Hidroxidul de aluminiu proaspăt sintetizat reacționează cu majoritatea acizilor și alcalinelor active. Tocmai de aceea se foloseste apa amoniacala pentru obtinerea acestuia pentru a pastra substanta formata in forma sa pura. Atunci când este utilizat pentru a produce un acid sau un alcalin, este necesar să se calculeze proporția de elemente cât mai precis posibil, altfel, dacă există un exces, hidroxidul de aluminiu rezultat interacționează cu resturile bazei neabsorbite și se dizolvă complet în ea. Acest lucru se datorează nivelului ridicat de activitate chimică a aluminiului și a compușilor săi.
Practic, hidroxidul de aluminiu se obține din minereul de bauxită, care are un conținut ridicat de oxid de metal. Procedura vă permite să separați rapid și relativ ieftin elementele utile de roca sterilă. Reacțiile hidroxidului de aluminiu cu acizii duc la reducerea sărurilor și formarea apei, iar cu alcalii - la producerea de săruri complexe de hidroxoaluminiu. Hidroxidul solid este combinat cu alcalii solide prin fuziune pentru a forma meta-aluminați.
Proprietățile de bază ale substanței
Proprietățile fizice ale hidroxidului de aluminiu: densitate - 2,423 grame pe centimetru cub, nivel de solubilitate în apă - scăzut, culoare - alb sau transparent. Substanța poate exista în patru variante polimorfe. Când este expus la temperaturi scăzute, se formează un hidroxid alfa numit bayerită. Când este expus la căldură, se poate obține hidroxid gamma sau gibbsite. Ambele substanțe au o rețea moleculară cristalină cu tipuri de legături intermoleculare de hidrogen. Mai sunt găsite două modificări - beta-hidroxid sau nordstandrit și hibisit triclinic. Primul este obținut prin calcinarea bayeritei sau gibbsitei. Al doilea diferă de alte tipuri în structura triclinică, mai degrabă decât monomorfă, a rețelei cristaline.
Proprietățile chimice ale hidroxidului de aluminiu: masa molară - 78 moli, în stare lichidă se dizolvă bine în acizi și alcalii activi, se descompune la încălzire, are proprietăți amfotere. În industrie, în marea majoritate a cazurilor, se folosește hidroxidul lichid, deoarece datorită nivel înalt activitate chimică, este ușor de prelucrat și nu necesită utilizarea de catalizatori sau condiții speciale de reacție.
Natura amfoteră a hidroxidului de aluminiu se manifestă în dualitatea naturii sale. Aceasta înseamnă că în diferite condiții poate prezenta proprietăți acide sau alcaline. Când hidroxidul reacţionează ca un alcalin, se formează o sare în care aluminiul este un cation încărcat pozitiv. Acționând ca un acid, hidroxidul de aluminiu formează și o sare la ieșire. Dar în acest caz, metalul joacă deja rolul unui anion încărcat negativ. Natura duală deschide posibilități largi de utilizare a acestui compus chimic. Este utilizat în medicină pentru fabricarea medicamentelor prescrise pentru tulburările echilibrului acido-bazic din organism.
Hidroxidul de aluminiu este inclus în vaccinuri ca substanță care mărește răspunsul imun al organismului la un iritant. Insolubilitatea precipitatului de hidroxid de aluminiu în apă permite ca substanța să fie utilizată în scopuri de tratare a apei. Compus chimic este un adsorbant foarte puternic care vă permite să îndepărtați un număr mare de elemente dăunătoare din apă.
Aplicații industriale
Utilizarea hidroxidului în industrie este asociată cu producția de aluminiu pur. Procesîncepe cu prelucrarea minereului care conține oxid de aluminiu, care la finalizarea procesului se transformă în hidroxid. Randamentul acestei reacții este suficient de mare încât, la finalizare, rămâne roca aproape goală. În continuare, se efectuează operația de descompunere a hidroxidului de aluminiu.
Procedura nu necesită condiții speciale, deoarece substanța se descompune bine atunci când este încălzită la temperaturi de peste 180 de grade Celsius. Această etapă permite izolarea oxidului de aluminiu. Acest compus este un material de bază sau auxiliar pentru fabricarea unui număr mare de produse industriale și de uz casnic. Dacă este necesar să se obțină aluminiu pur, procesul de electroliză este utilizat cu adăugarea de criolit de sodiu în soluție. Catalizatorul preia oxigenul din oxid, iar aluminiul pur se depune pe catod.
