8.4. Алюминий

Алюминий - элемент главной подгруппы III группы периодической таблицы, заряд ядра +13. Химический символ - Аl, относительная атомная масса - 27. Природный алюминий почти полностью состоит из единственного стабильного изотопа ²⁷Аl со следами радиоактивного ²⁶Аl.

Это металлический p-элемент. Характерный степень окисления - +3, а валентность - III; они соответствуют атому Алюминия в возбужденном состоянии:

Распространенность в природе

Алюминий - самый распространенный в природе металлический элемент, по распространенности среди всех элементов занимает четвертое место (после Кислорода, Водорода и Кремния), не встречается в свободном виде. Содержание его в земной коре составляет 8,8 %.

Встречается в виде алюмосиликатов, которые составляют основную массу земной коры (ортоклаз KAlSi₃O₈, слюда, нефелін NaAlSiO₄, каолин Аl₂O₃ · 2SiO₂ · 2Н₂O). Под действием дождей и углекислого газа алюмосиликаты звітрюються и образуется глина, основными компонентами которой являются каолин, песок, известняк и различные окислы Железа. К важнейших минералов Алюминия относят бокситы Аl₂O₃ · nН₂O, криолит Na₃AlF₆ (залежи найдены только в Гренландии), корунд Аl₂O₃. Различают несколько разновидностей природного корунда: рубин (содержит примеси Сr₂O₃), сапфир (примеси ТiO₂ иFe₂O₃) и другие.

Извлечения алюминия

Алюминий получают электролизом алюминий оксида Аl₂O₃ (90%) в расплаве криолита Na₃AlF₆ (10%). Наличие криолита приводит к снижению температуры плавления алюминий оксида до 950 °С:

Физические свойства алюминия

Алюминий - серебристо-белый металл, легкий, легкоплавкий, имеет большую пластичность, хорошую тепло - и электропроводность, невысокую твердость. Алюминий покрыт прочной и плотной оксидной пленкой, толщина которой составляет 10^-8 м.

Химические свойства алюминия

Алюминия характерна высокая химическая активность, но эта активность снижается вследствие пассивации. Во время химических реакций атом Алюминия проявляет только восстановительные свойства, он легко отдает три электрона и превращается в положительно заряженный ион:

Алюминий взаимодействует:

1) с неметаллами:

• легко соединяется с кислородом воздуха. Образуется оксидная пленка, которая защищает его от дальнейшего окисления:

• с серой при нагревании образует алюминий сульфид (легко разлагается водой):

• с углеродом при довольно высокой температуры, образуя алюминий карбид (также легко разлагается водой):

• с азотом при условии сильного нагрева, образуя алюминий нитрид (гидролизуется водой):

• с галогенами, образуя галогениды:

2) со сложными веществами:

• с водой (после снятия оксидной пленки):

• с аммиаком:

• с кислотами:

На холоде алюминий не взаимодействует с концентрированными серной и нітратною кислотами. При нагревании их взаимодействие возможно:

• с оксидами металлических элементов (во время нагрева):

Смесь эквивалентных количеств Аl и Fe₃O₄ называют термітом. Процесс взаимодействия оксидов металлических элементов с алюминием при высокой температуре называют алюмінотермією;

• с щелочами. Если алюминий поместить в раствор щелочи, то сначала в лугу растворяется оксидная пленка, а затем происходит реакция (с образованием комплексной соли, Состав которой зависит от количества щелочи):

8.4.1. Алюминий оксид

Алюминий оксид - это белое твердое вещество, очень твердая, с температурой плавления 2000 °С.

Добыча алюминий оксида

1. Сжигания алюминия в атмосфере кислорода:

2. Термическое разложение алюминий гидроксида:

Свойства алюминий оксида Это амфотерный оксид. В воде не растворяется. Дышит свіжоосаджений алюминий оксид реагирует с кислотами и щелочами:

При сплава с щелочами образуются ортоалюмінати (Na₃AlO₃) или ліетаалюмінати (NaAlO₂):

При его сплава с KHSO₄, Na₂CO₃, СаСО₃ образуются химически активные соединения Алюминия: