Алюминий-оксид

Алюминий образует с О₂ амфотерный оксид Al₂O₃. Это твердое вещество белого цвета (t_{плавления} = 2050^оС).

В лаборатории оксид алюминия получают взаимодействием Al с кислородом:

4Al + 3O₂ 2Al₂O₃

или разложением Al(OH)₃:

2Al(OH)₃ Al₂O₃ + 3H₂O

В промышленности оксид алюминия выделяют из руд (бокситов или нефелинов).

Оксид алюминия может реагировать как с кислотами, так и со щелочами. Взаимодействуя с растворами кислот, он проявляет свойства основных оксидов. При этом должны образовываться растворимые соли:

Al₂O₃ + 6HCl = 2AlCl₃ + 3H₂O

Al₂O₃ + 3H₂SO₄ = Al₂(SO₄)₃ + 3H₂O

Взаимодействуя со щелочами Al₂O₃, проявляет свойства кислотных оксидов:

Al₂O₃ + 2NaOH тв. 2NaAlO₂ + H₂O

метаалюминат натрия

(метаалюминаты образуются при сплавлении с твердыми щелочами).

При взаимодействии с растворами щелочей образуются комплексные растворимые соединения различного состава Na[Al(OH)₄(H₂O)₂], Na₂[Al(OH)₅H₂O], Na₃[Al(OH)₆]. При написании их формул для удобства часто не указывают содержащуюся H₂O.

Al₂O₃ + 2NaOH + 3H₂O = 2Na[Al(OH)₄]

В зависимости от избытка щелочи могут получаться и другие комплексные соединения:

Na₂[Al(OH)₅] либо Na₃[Al(OH)₆].

Кроме того, Al₂O₃, как и другие основные оксиды, при нагревании может реагировать с кислотными оксидами:

3N₂O₅ + Al₂O₃ 2Al(NO₃)₃

P₂O₅ + Al₂O₃ 2AlPO₄

Алюминий-гидроксид

Это амфотерный гидроксид. Он является белым твердым веществом. В H₂O не растворяется. Получают его действием щелочей или раствора аммиака на растворы солей алюминия:

AlCl₃ + 3NaOH = Al(OH)₃↓ + 3NaCl

Al₂(SO₄)₃ + 6NaOH = 2Al(OH)₃↓ + 3Na₂SO₄

Щелочь не должна находиться в избытке, т.к. в противном случае образовавшийся осадок может раствориться.

Гидроксид алюминия реагирует как с кислотами, так и со щелочами. При взаимодействии с растворами кислот должны получаться растворимые соли:

Al(OH)₃ + 3HCl = AlCl₃ + 3H₂O

Al(OH)₃ + 3HNO₃ = Al(NO₃)₃ + 3H₂O

Кроме того, при нагревании Al(OH)₃ может реагировать и с кислотными оксидами:

2Al(OH)₃ + 3SO₃ Al₂(SO₄)₃ + 3H₂O

При сплавлении с твердыми щелочами Al(OH)₃, как и оксид алюминия, образует метаалюминаты:

Al(OH)₃ + NaOH _тв. = NaAlO₂ + 2H₂O

При взаимодействии с растворами щелочей образуются комплексные растворимые соединения различного состава:

Al(OH)₃ + NaOH _р-р = Na[Al(OH)₄]

Al(OH)₃ + 3NaOH _р-р = Na₃[Al(OH)₆].

Применение алюминия

Алюминий в больших количествах применяют в промышленности. Объем его ежегодного производства достигает нескольких миллионов тонн. Значительное количество полученного алюминия используется при этом для изготовления проводов линий электропередач, получения металлов методом алюмотермии, создания высоких температур с целью сваривания металлических изделий. В последнем случае для этих целей используют смесь Аl и Fe₃O₄, называемую термитом.

При протекании реакции

8Al + 3Fe₃O₄ = 4Al₂O₃ + 9Fe

выделяется много теплоты, температура повышается до 1700-1900^оС. Образующееся железо в таких условиях плавится, стекает на место стыка металлических изделий и сваривает их. Термит, в частности, широко используется для сваривания рельсов при укладке железнодорожных путей.

Алюминий используется для изготовления бытовой посуды, оборудования в пищевой промышленности. В больших количествах применяют сплавы алюминия с другими металлами. Они легкие, устойчивые к коррозии и обладают механической прочностью. Из них изготавливают корпуса самолетов, судов, различных машин.