Добро пожаловать, Гость!

Новости Гости О нас

Важнейшие соединения алюминия

- Оксид алюминия Аl2O3 (глинозем);

- Гидроксид алюминия Al(OH)3;

- Соли алюминия.

 

 


 

 

Оксид алюминия Аl2O3 (глинозем) - важнейшее соединение алюминия. В чистом виде - белое очень тугоплавкое вещество, имеет несколько модификаций,из которых наиболее устойчивы кристаллическая - Аl2O3 и аморфная у - Аl2O3. В природе встречается в виде различных пород и минералов.


Из важных свойств Аl2O3 следует отметить следующие:


1) очень твердое вещество (уступает только алмазу и некоторым соединениям бора);


2) аморфный Аl2O3 обладает высокой поверхностной активностью и водопоглощающим свойством - эффективный адсорбент;


3) обладает высокой каталитической активностью,особенно широко используется в органическом синтезе;


4) используется как носитель катализаторов - никеля, платины и др.


По химическим свойствам Аl2O3 представляет собой типичный амфотерный оксид.


В воде он не растворяется и с ней не взаимодействует.


I. Растворяется в кислотах и в щелочах:


1) Аl2O3 + 6HCl = 2AlCl3 + ЗН2O


Al2O3 + 6Н+ = 2Al3+ + ЗН2O


2) Аl2O3 + 2NaOH + ЗН2O = 2Na[Al(OH)4]


Аl2O3 + 20Н- + ЗН2O = 2[Аl(ОН)4]-


II. Сплавляется с твердыми щелочами и оксидами металлов, образуя безводные метаалюминаты:


А2O3 + 2КОН = 2КAlO2 + Н2O


А2O3 + МgО = Мg(AlO)2


Способы получения Аl2O3


1. Извлечение из природных бокситов.


2. Сгорание порошка Al в токе кислорода.


3. Термическое разложение Al(OH)3.


4. Термическое разложение некоторых солей.


4Al(NO3)3 = 2Al2O3 + 12NO2 + 3O2


5. Алюминотермия, например: Fe2O3 + 2Al = Al2O3 + 2Fe


Гидроксид алюминия Al(OH)3 - твердое бесцветное вещество, нерастворимое в воде. При нагревании разлагается:


2Al(OH)3 = Al2O3 + ЗН2O


Полученный этим способом Al2O3 называется алюмогелем.


По химическим свойствам - типичный амфотерный гидроксид, растворяется и в кислотах, и в щелочах:


Al(OH)3 + 3HCl = АlСl3+ ЗН2Р


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


При сплавлении Al(OH)3 с твердыми щелочами образуются метаалюминаты - соли метагидроксида АlO(ОН), которые можно рассматривать как соли метаалюминиевой кислоты НАlO2:


Аl(ОН)3 + NaOH = NaAlO2 + 2Н2O


Соли алюминия


Вследствие амфотерности гидроксида алюминия и возможности существования его в орто- и метаформе существуют различные типы солей. Так как Al(OH)3 проявляет очень слабые кислотные и очень слабые основные свойства, все типы солей в водных растворах в сильной степени подвержены гидролизу, в результате которого образуется в конечном итоге нерастворимый Al(OH)3. Присутствие в водном растворе того или иного типа солей алюминия определяется величиной рН данного раствора.


1. Соли Al3+ с анионами сильных кислот (AlCl3, Al2(SO4)3, Al(NO3)3, АlВr3) существуют в подкисленных растворах. В нейтральной среде метаалюминаты, содержащие алюминий в составе аниона АlO2 существуют в твердом состоянии. Распространены в природе. При растворении в воде превращаются в гидроксоалюминаты.


2. Гидроксоалюминаты, содержащие алюминий в составе аниона [Al(OH)4]-, существуют в щелочных растворах. В нейтральной среде сильно гидролизуются.


3. Метаалюминаты, содержащие алюминий в составе аниона АlO2. Существуют в твердом состоянии. Распространены в природе. При растворении в воде превращаются в гидроксоалюминаты.


Взаимопревращения солей алюминия описываются схемой:



Способы осаждения (получения) Аl(ОН)3 из растворов его солей


I. Осаждение из растворов, содержащих соли Al3+:


Al3+ + ЗОН- = Аl(ОН)3


а) действие сильных щелочей, добавленных без избытка


АlСl3 + 3NaOH = Аl(ОН)3↓ + ЗН2O


б) действие водных растворов аммиака (слабое основание)


АlСl3 + 3NH3 + ЗН2O = Аl(ОН)3↓ + 3NH4Cl


в) действие солей очень слабых кислот, растворы которых вследствие гидролиза имеют щелочную среду (избыток ОН-)


2АlСl3 + 3Na2CO3 + 3Н2O = Аl(ОН)3↓ + ЗСО2↑ + 6NaCl


Al2(SO4)3 + 3K2S + 6Н2O = 2Аl(ОН)3↓ + 3K2SO4 + 3H2S↑


II. Осаждение из растворов, содержащих гидроксоалюминаты:


[Аl(ОН)4]- + Н+ = Аl(ОН)3↓+ Н2O


а) действие сильных кислот, добавленных без избытка


Na[Аl(ОН)4] + HCl = Аl(ОН)3↓ + NaCl + Н2O


2[Аl(ОН)4] + H2SO4 = 2Аl(ОН)3↓ + Na2SO4+ 2Н2O


б) действие слабых кислот, например, пропускание СО2


Na[Аl(ОН)4] + СО2 = Аl(ОН)3↓ + NaHСО3


III. Осаждение в результате обратимого или необратимого гидролиза солей Al3+ (усиливается при разбавлении раствора водой и при нагревании)


а) обратимый гидролиз


Al3+ + Н2O = Al(OH)2+ + H+


Al3+ + 2Н2O = Аl(ОН)2+ + 2H+


Al3+ + 3Н2O = Аl(ОН)3+ + 3H+


б) необратимый гидролиз


Al2S3 + 6H2O = 2Аl(ОН)3↓ + 3H2S↑