Часть II. НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

Раздел 13. МЕТАЛЛЫ ГЛАВНЫХ ПОДГРУПП

§ 13.12. Оксид и гидроксид алюминия

Оксид алюминия (глинозем) Аl₂О₃ - вещество белого цвета, достаточно тугоплавкий, с очень высокой твердостью. Является исходным продуктом для добывания алюминия. В природе встречается в виде корунда и его разновидностей. Если бесцветные кристаллы корунда окрашенные примесями в синий цвет, они называются сапфирами, в фиолетовый - аметистами, в красный - рубинами. Кристаллы рубинов с примесями оксида хрома(III) используют как активные среды в лазерах.

В лаборатории оксид алюминия получают сжиганием алюминия в кислороде или прокаливанием гидроксида алюминия: 4Аl + 3O₂ = 2Аl₂О₃; 2Аl(ОН)₃ = Аl₂О₃ + ЗН₂О.

В промышленности, как уже отмечалось, его добывают из бокситов или нефелинах.

Оксид алюминия не растворяется в воде и с ней не реагирует. Он амфотерный - взаимодействует с кислотами (правда, трудно) и щелочами:

а) с хлоридной кислотой:

Аl₂О₃ + 6НСl = 2АlСl_С + ЗН₂O;

б) при сплава с твердым гидроксидом натрия:

Аl₂О₃ + 2NaOH = 2NaAlO₂ + Н₂О;

в) с раствором гидроксида натрия:

Аl₂О₃ + 2NaOH + 7Н₂О = 2Na[Al(OH)₄ (Н₂О₂)]

или

Аl₂О₃ + 2OН^- + 7Н₂O ⇆ 2[Аl(OН₄(Н₂O)₂]^-

Растворение амфотерных гидроксидов в щелочных растворах рассматривают как процесс образования гідроксосолей (гідроксоком лексов). Экспериментально доказано существования гидроксокомплексов

[Аl(OН)₄(Н₂O)₂]^-, [Аl(ОН)₆]^3-, [Аl(ОН)₅(Н₂O)]^2-;

с них первый - самый стойкий. Координационное число алюминия в этом комплексе равен 6, то есть алюминий является шестикоординованим:

Поэтому взаимодействие гидроксида алюминия с раствором щелочи следует изображать уравнением (в).

Диссоциацию амфотерного гидроксида алюминия в водном растворе точнее можно выразить уравнением:

Аl³⁺ + 3ОН^- ⇆ Аl(OH)₃ = Аl(OH)₃ + 3Н₂O ⇆[Аl(OН)₄(Н₂O)₂] + H⁺.

Гидроксид алюминия Аl(OH)3 - белое твердое вещество, в воде практически нерастворима. Добывают его косвенным способом - из солей алюминия действием на них растворами щелочей:

АlСl₃ + 3NaOH = Аl(OH)₃ ↓ + 3NaCl

или

Al³⁺ +3OН^- = Аl(OH)₃ ↓.

Аl(ОН)₃ - типичный амфотерный гидроксид. При взаимодействии с кислотами образует соли, содержащие катионы алюминия; при взаимодействии с растворами щелочей (взятыми в избытке) образует алюминаты, то есть соли, в которых алюминий входит в состав аниона. Например:

Аl(ОН)₃ + ЗН⁺ = Аl³⁺ + ЗН₂О;

Аl(ОН)₃ + ОН^- + 2Н₂O = [L(OН)₄(Н₂O)₂]^-.

Как видно из уравнения диссоциации Аl(ОН)3, при избытке ионов Н⁺ (то есть в кислой среде) в водном растворе преобладают ионы Аl , а в щелочной среде образуется преимущественно однозарядный анион [Аl(OН)₄(Н₂O)₂] , он же и самый стойкий.