Алюминий с водой реакция – Химические свойства алюминия.

Химические свойства алюминия.

Алюминий — амфотерный металл. Электронная конфигурация атома алюминия 1s²2s²2p⁶3s²3p¹. Таким образом, на внешнем электронном слое у него находятся три валентных электрона: 2 — на 3s- и 1 — на 3p-подуровне. В связи с таким строением для него характерны реакции, в результате которых атом алюминия теряет три электрона с внешнего уровня и приобретает степень окисления +3. Алюминий является высокоактивным металлом и проявляет очень сильные восстановительные свойства.

Взаимодействие алюминия с простыми веществами

с кислородом

При контакте абсолютно чистого алюминия с воздухом атомы алюминия, находящиеся в поверхностном слое, мгновенно взаимодействуют с кислородом воздуха и образуют тончайшую, толщиной в несколько десятков атомарных слоев, прочную оксидную пленку состава Al₂O₃, которая защищает алюминий от дальнейшего окисления. Невозможно и окисление крупных образцов алюминия даже при очень высоких температурах. Тем не менее, мелкодисперсный порошок алюминия довольно легко сгорает в пламени горелки:

4Аl + 3О₂ = 2Аl₂О₃

с галогенами

Алюминий очень энергично реагирует со всеми галогенами. Так, реакция между перемешанными порошками алюминия и йода протекает уже при комнатной температуре после добавления капли воды в качестве катализатора. Уравнение взаимодействия йода с алюминием:

2Al + 3I₂ =2AlI₃

С бромом, представляющим собой тёмно-бурую жидкость, алюминий также реагирует без нагревания. Образец алюминия достаточно просто внести в жидкий бром: тут же начинается бурная реакция с выделением большого количества тепла и света:

2Al + 3Br₂ = 2AlBr₃

Реакция между алюминием и хлором протекает при внесении нагретой алюминиевой фольги или мелкодисперсного порошка алюминия в заполненную хлором колбу. Алюминий эффектно сгорает в хлоре в соответствии с уравнением:

2Al + 3Cl₂ = 2AlCl₃

с серой

При нагревании до 150-200 ^оС или после поджигания смеси порошкообразных алюминия и серы между ними начинается интенсивная экзотермическая реакция с выделением света:

— сульфид алюминия

с азотом

При взаимодействии алюминия с азотом при температуре около 800 ^oC образуется нитрид алюминия:

с углеродом

При температуре около 2000^oC алюминий взаимодействует с углеродом и образует карбид (метанид) алюминия, содержащий углерод в степени окисления -4, как в метане.

Взаимодействие алюминия со сложными веществами

с водой

Как уже было сказано выше, стойкая и прочная оксидная пленка из Al₂O₃ не дает алюминию окисляться на воздухе. Эта же защитная оксидная пленка делает алюминий инертным и по отношению к воде. При снятии защитной оксидной пленки с поверхности такими методами, как обработка водными растворами щелочи, хлорида аммония или солей ртути (амальгирование), алюминий начинает энергично реагировать с водой с образованием гидроксида алюминия и газообразного водорода:

2Al + 6H₂O = 2Al(OH)₃ + 3H₂↑

с оксидами металлов

После поджигания смеси алюминия с оксидами менее активных металлов (правее алюминия в ряду активности) начинается крайне бурная сильно-экзотермическая реакция. Так, в случае взаимодействия алюминия с оксидом железа (III) развивается температура 2500-3000^оС. В результате этой реакции образуется высокочистое расплавленное железо:

2AI + Fe₂O₃ = 2Fe + Аl₂О₃

Данный метод получения металлов из их оксидов путем восстановления алюминием называется алюмотермией или алюминотермией.

с кислотами-неокислителями

Взаимодействие алюминия с кислотами-неокислителями, т.е. практически всеми кислотами, кроме концентрированной серной и азотной кислот, приводит к образованию соли алюминия соответствующей кислоты и газообразного водорода:

а) 2Аl + 3Н

2SO_4(разб.) = Аl₂(SO₄)₃ + 3H₂↑

2Аl⁰ + 6Н⁺ = 2Аl³⁺ + 3H₂⁰;

б) 2AI + 6HCl = 2AICl₃ + 3H₂↑

с кислотами-окислителями

-концентрированной серной кислотой

Взаимодействие алюминия с концентрированной серной кислотой в обычных условиях, а также низких температурах не происходит вследствие эффекта, называемого пассивацией. При нагревании реакция возможна и приводит к образованию сульфата алюминия, воды и сероводорода, который образуется в результате восстановления серы, входящей в состав серной кислоты:

Такое глубокое восстановление серы со степени окисления +6 (в H₂SO₄) до степени окисления -2 (в H₂S) происходит благодаря очень высокой восстановительной способности алюминия.

— концентрированной азотной кислотой

Концентрированная азотная кислота в обычных условиях также пассивирует алюминий, что делает возможным ее хранение в алюминиевых емкостях. Так же, как и в случае с концентрированной серной, взаимодействие алюминия с концентрированной азотной кислотой становится возможным при сильном нагревании, при этом преимущественно протекает реакция:

— разбавленной азотной кислотой

Взаимодействие алюминия с разбавленной по сравнению с концентрированной азотной кислотой приводит к продуктам более глубокого восстановления азота. Вместо NO в зависимости от степени разбавления могут образовываться N₂O и NH₄NO₃:

8Al + 30HNO_3(разб.) = 8Al(NO₃)₃ +3N₂O↑ + 15H₂O

8Al + 30HNO_{3(оч. разб)} = 8Al(NO₃)₃ + 3NH₄NO₃ + 9H₂O

со щелочами

Алюминий реагирует как с водными растворами щелочей:

2Al + 2NaOH + 6H₂O = 2Na[Al(OH)₄] + 3H₂↑

так и с чистыми щелочами при сплавлении:

В обоих случаях реакция начинается с растворения защитной пленки оксида алюминия:

Аl₂О₃ + 2NaOH + 3H₂O = 2Na[Al(OH)₄]

Аl₂О₃ + 2NaOH = 2NaAlO₂ + Н₂О

В случае водного раствора алюминий, очищенный от защитной оксидной пленки, начинает реагировать с водой по уравнению:

2Al + 6H₂O = 2Al(OH)₃ + 3H₂↑

Образующийся гидроксид алюминия, будучи амфотерным, реагирует с водным раствором гидроксида натрия с образованием растворимого тетрагидроксоалюмината натрия:

Al(OH)₃ + NaOH = Na[Al(OH)₄]

scienceforyou.ru

Реакции алюминия

Химические свойства алюминия

Химические свойства алюминия определяются его положением в периодической системе химических элементов.

Ниже представлены основные химические реакции алюминия с другими химическими элементами. Эти реакции определяют основные химические свойства алюминия.

С чем реагирует алюминий

Простые вещества:

• галогены (фтор, хлор, бром и иодин)
• сера
• фосфор
• азот
• углерод
• кислород (горение)

Сложные вещества:

• вода
• минеральные кислоты (соляная, фосфорная)
• серная кислота
• азотная кислота
• щелочи
• окислители
• оксиды менее активных металлов (алюмотермия)

С чем не реагирует алюминий

Алюминий не реагирует:

• с водородом
• в обычных условиях — с концентрированной серной кислотой (из-за пассивации — образования плотной оксидной пленки)
• в обычных условиях — с концентрированной азотной кислотой (также из-за пассивации)

См. подробнее по химии алюминия

Алюминий и воздух

Обычно поверхность алюминия всегда покрыта тонким слоем оксида алюминия, который защищает ее от воздействия воздуха, точнее, кислорода. Поэтому считается, что алюминий не вступает в реакцию с воздухом. Если же этот оксидный слой повреждается или удаляется, то свежая поверхность алюминия реагирует с кислородом воздуха. Алюминий может гореть в кислороде ослепительно белым пламенем с образованием оксида алюминия Al2O3.

Реакция алюминия с кислородом:

Алюминий и вода

Алюминий реагирует с водой по следующим реакциям [2]:

• 2Al + 6H₂O = 2Al(OH)₃ + 3H₂       (1)
• 2Al + 4H₂O = 2AlO(OH) + 3H₂     (2)
• 2Al + 3H₂O = Al₂O₃ + 3H₂            (3)

В результате этих реакций образуются, соответственно, следующие соединения алюминия:

• модификация гидроксида алюминия байерит и водород (1)
• модификация гидроксида алюминия богемит и водород (2)
• оксид алюминия и водород (3)

Эти реакции, кстати, представляют большой интерес, при разработке компактных установок для получения водорода для транспортных средств, которые работают на водороде [2].

Все эти реакции являются термодинамически возможными при температуре от комнатной до температуры плавления алюминия 660 ºС. Все они являются также экзотермическими, то есть происходят с выделением тепла [2]:

• При температуре от комнатной до 280 ºС наиболее устойчивым продуктом реакции является Al(OH)₃.
• При температуре от 280 до 480 ºС наиболее устойчивым продуктом реакции является AlO(OH).
• При температуре выше 480 ºС наиболее устойчивым продуктом реакции является Al₂O₃.        

Таким образом, оксид алюминия Al₂O₃ становится термодинамически более устойчивым, чем  Al(OH)₃ при повышенной температуре. Продуктом реакции алюминия с водой при комнатной температуре будет гидроксид алюминия Al(OH)₃.

Реакция (1) показывает, что алюминий должен самопроизвольно реагировать с водой при комнатной температуре. Однако на практике кусок алюминия, опущенный в воду, не реагирует с водой в условиях комнатной температуры и даже в кипящей воде. Дело в том, что алюминий имеет на поверхности тонкий когерентный слой оксида алюминия Al

2O₃. Эта оксидная пленка прочно удерживается на поверхности алюминия и предотвращает его реакцию с водой. Поэтому, чтобы начать и поддерживать реакцию алюминия с водой при комнатной температуре необходимо постоянно удалять или разрушать этот оксидный слой [2].

Алюминий и галогены

Алюминий бурно реагирует со всем галогенами – это:

• фтор F
• хлор Cl
• бром Br и
• иодин (йод) I,

с образованием соответственно:

• фторида AlF₃ 
• хлорида AlCl₃
• бромида Al₂Br₆ и
• иодида Al₂Br_6.

Реакции водорода со фтором, хлором, бромом и иодином:

• 2Al + 3F₂ → 2AlF₃
• 2Al + 3Cl₂ → 2AlCl₃
• 2Al + 3Br₂ → Al₂Br₆
• 2Al + 3l₂ → Al₂I₆ 

Алюминий и кислоты

Алюминий активно вступает в реакцию с разбавленными кислотами: серной, соляной и азотной, с образованием соответствующих солей: сернокислого алюминия Al₂SO₄, хлорида алюминия AlCl₃ и нитрата алюминия Al(NО₃)₃.

Реакции алюминия с разбавленными кислотами:

• 2Al + 3H₂SO₄ —> Al₂(SO₄)₃ + 3H₂
• 2Al + 6HCl —> 2AlCl₃ + 3H₂
• 2Al + 6HNO₃ —> 2Al(NO₃)₃ + 3H₂

С концентрированными серной и соляной кислотами при комнатной температуре не взаимодействует, при нагревании реагирует с образованием соли, окислов и воды.

Алюминий и щелочи

Алюминий в водном растворе щелочи — гидроксида натрия — реагирует с образованием алюмината натрия.

Реакция алюминия с гидроксидом натрия имеет вид:

• 2Al + 2NaOH + 10H₂O  —> 2Na[Al(H₂O)₂(OH)₄] + 3H₂

Источники:

1.  Chemical Elements. The first 118 elements, ordered alphabetically / ed. Wikipedians — 2018

2. Reaction of Aluminum with Water to Produce Hydrogen /John Petrovic and George Thomas, U.S. Department of Energy, 2008

aluminium-guide.ru

Коррозия алюминия

Коррозия алюминия – разрушение металла под влиянием окружающей среды.

Для реакции Al³⁺ +3e → Al стандартный электродный потенциал алюминия составляет   -1,66 В.

Температура плавления алюминия – 660 °C.

Плотность алюминия – 2,6989 г/см³ (при нормальных условиях).

Алюминий, хоть и является активным металлом, отличается достаточно хорошими коррозионными свойствами. Это можно объяснить способностью пассивироваться во многих агрессивных средах.

Коррозионная стойкость алюминия зависит от многих факторов: чистоты металла, коррозионной среды, концентрации агрессивных примесей  в среде, температуры и т.д. Сильное влияние оказывает рН растворов. Оксид алюминия на поверхности металла образуется только в интервале рН от 3 до 9!

Очень сильно влияет на коррозионную стойкость Al его чистота.  Для изготовления химических агрегатов, оборудования  используют только металл высокой чистоты (без примесей), например  алюминий марки АВ1 и АВ2.

Коррозия алюминия не наблюдается только в тех средах, где на поверхности металла образуется защитная оксидная пленка.

При нагревании алюминий может реагировать с некоторыми неметаллами:

2Al + N₂ → 2AlN – взаимодействие алюминия и азота с образованием нитрида алюминия;

 4Al + 3С → Al₄С₃ – реакция взаимодействия алюминия с углеродом с образованием карбида алюминия;

2Al + 3S → Al₂S₃ – взаимодействие алюминия и серы с образованием сульфида алюминия.

Коррозия алюминия на воздухе (атмосферная коррозия алюминия)

Алюминий при взаимодействии с воздухом переходит в пассивное состояние. При соприкосновении чистого металла с воздухом на поверхности алюминия мгновенно появляется тонкая защитная пленка оксида алюминия. Далее рост пленки замедляется. Формула оксида алюминия – Al₂O₃ либо  Al₂O₃•H₂O.

Реакция взаимодействия алюминия с кислородом:

4Al + 3O₂ → 2Al₂O₃.

 Толщина этой оксидной пленки составляет от 5 до 100 нм (в зависимости от условий эксплуатации). Оксид алюминия обладает хорошим сцеплением с поверхностью, удовлетворяет условию сплошности оксидных пленок. При хранении на складе, толщина оксида алюминия на поверхности металла составляет около 0,01 – 0,02 мкм. При взаимодействии с сухим кислородом – 0,02 – 0,04 мкм. При термической обработке алюминия толщина оксидной пленки может достигать 0,1 мкм.

Алюминий достаточно стоек как на чистом сельском воздухе, так и находясь в промышленной атмосфере (содержащей пары серы, сероводород, газообразный аммиак, сухой хлороводород и т.п.). Т.к. на коррозию алюминия в газовых средах не оказывают никакого влияния сернистые соединения – его применяют для  изготовления установок переработки сернистой нефти, аппаратов вулканизации каучука.

Коррозия алюминия в воде

Коррозия алюминия почти не наблюдается при взаимодействии с чистой пресной, дистиллированной водой. Повышение температуры до 180 °С особого воздействия не оказывает. Горячий водяной пар на коррозию алюминия влияния также не оказывает. Если в воду, даже при комнатной температуре, добавить немного щелочи – скорость коррозии алюминия в такой среде немного увеличится.

Взаимодействие чистого алюминия (не покрытого оксидной пленкой) с водой можно описать  при помощи уравнения реакции:

2Al + 6H₂O = 2Al(OH)₃ + 3H₂↑.

 При взаимодействии с морской водой чистый алюминий начинает корродировать, т.к. чувствителен к растворенным солям. Для эксплуатации алюминия в морской воде в его  состав вводят небольшое количество магния и кремния. Коррозионная стойкость алюминия и его сплавов, при воздействии морской воды, значительно снижается, если в состав метала будет входить медь.

Коррозия алюминия в кислотах

С повышением чистоты алюминия его стойкость в кислотах увеличивается.

Коррозия алюминия в серной кислоте

Для алюминия и его сплавов очень опасна серная кислота (обладает окислительными свойствами) средних концентраций. Реакция с разбавленной серной кислотой описывается уравнением:

 2Al + 3H₂SO₄(разб) → Al₂(SO₄)₃ + 3H₂↑.

Концентрированная холодная серная кислота не оказывает никакого влияния. А при нагревании алюминий  корродирует:

2Al + 6H₂SO₄(конц) → Al₂(SO₄)₃ + 3SO₂↑ + 6H₂O.

При этом образуется растворимая соль – сульфат алюминия.

Al стоек в олеуме (дымящая серная кислота) при температурах до 200 °С. Благодаря этому его используют для производства хлорсульфоновой кислоты (HSO₃Cl) и олеума.

Коррозия алюминия в соляной кислоте

В соляной кислоте алюминий или его сплавы быстро растворяются (особенно при повышении температуры). Уравнение коррозии:

2Al + 6HCl → 2AlCl₃ + 3H₂↑.

Аналогично действуют растворы  бромистоводородной (HBr),  плавиковой (HF) кислот.

Коррозия алюминия в азотной кислоте

Концентрированный раствор азотной кислоты отличается высокими окислительными свойствами. Алюминий в азотной кислоте при нормальной температуре исключительно стоек (стойкость выше, чем у нержавеющей стали 12Х18Н9). Его даже используют для производства концентрированной азотной кислоты методом прямого синтеза

При нагревании коррозия алюминия в азотной кислоте проходит по реакции:

Al + 6HNO₃(конц) → Al(NO₃)₃ + 3NO₂↑ + 3H₂O.

Коррозия алюминия в уксусной кислоте

Алюминий обладает достаточно высокой стойкостью к воздействию уксусной кислоты любых концентраций, но только если температура не превышает 65 °С. Его используют для производства формальдегида и уксусной к-ты.  При более высоких температурах алюминий растворяется (исключение составляют концентрации кислоты 98 – 99,8%).

В бромовой,  слабых растворах хромовой (до10%), фосфорной (до 1%) кислотах при комнатной температуре алюминий устойчив.

Слабое влияние на алюминий и его сплавы оказывают лимонная, масляная, яблочная, винная, пропионовая кислоты, вино, фруктовые соки.

Щавелевая, муравьиная, хлорорганические кислоты разрушают металл.

На коррозионную стойкость алюминия очень сильно влияет парообразная и капельножидкая ртуть. После недолгого контакта металл и его сплавы интенсивно корродируют, образуя амальгамы.

Коррозия алюминия в щелочах

Щелочи легко растворяют защитную оксидную пленку на поверхности алюминия, он начинает реагировать с водой, в результате чего металл растворяется с выделением водорода (коррозия алюминия с водородной деполяризацией).

2Al + 2NaOH + 6H₂O → 2Na[Al(OH)₄] + 3H₂↑;

2(NaOH•H₂O) + 2Al → 2NaAlO₂ + 3H₂↑.

Образуются алюминаты.

Также оксидную пленку разрушают соли ртути, меди и ионы хлора.

www.okorrozii.com

Химические свойства алюминия и основные реакции

Нахождение в природе

Алюминий впервые получен химическим путем немецким химиком Ф. Велером в 1827 г., а в 1856 г. французский химик Сен-Клер Девиль выделил его электрохимическим методом.
Алюминий является самым распространенным в природе металлом. Содержание его в земной коре составляет 7,45% (по массе). Важнейшие природные соединения алюминия — алюмосиликаты, боксит, корунд и криолит.
Алюмосиликаты составляют основную массу земной коры. Продукт их выветривания — глина и полевые шпаты (ортоклаз, альбит, анортит). Основной состав глин (каолин) соответствует формуле Аl₂O₃•2SiO₂•2Н₂O.
Боксит — горная порода, из которой получают алюминий. Состоит главным образом из гидратов оксида алюминия Аl₂O₃•nН₂O.

Физические свойства

Физические свойства алюминия хорошо изучены. Это — серебристо-белый легкий металл, плавящийся при 660°С. Он очень пластичен, легко вытягивается в проволоку и раскатывается в листы. Из алюминия можно изготовить фольгу толщиной менее 0,01мм. Алюминий обладает очень большой тепло- и электропроводностью. Сплавы алюминия с различными металлами обладают большой прочностью и легкостью.

Химические свойства

Алюминий очень активный металл. В ряду напряжений он стоит после щелочных и щелочноземельных металлов. Однако на воздухе он довольно устойчив, так как его поверхность покрывается очень плотной пленкой оксида, предохраняющей его от дальнейшего контакта с воздухом. Если с алюминиевой проволоки снять защитную оксидную пленку, то алюминий начнет энергично взаимодействовать с кислородом и водяными парами воздуха, превращаясь в рыхлую массу гидроксида алюминия. Эта реакция сопровождается выделением тепла. Очищенный от защитной оксидной пленки алюминий взаимодействует с водой с выделением водорода:

2Аl + 6Н₂O = 2Аl(OН)₃ + 3H₂↑

Алюминий хорошо растворим в разбавленных серной и соляной кислотах:

2Al + 6НС1= 2AlС1₃ + 3H₂↑

2AI + 3H₂SO₄ = Al₂(SO₄)₃ + 3H₂↑

Разбавленная азотная кислота на холоду пассивирует алюминий, но при нагревании алюминий растворяется в ней с выделением монооксида азота, гемиоксида азота, свободного азота или аммиака, например:

8Al + 30HNO₃ = 8Al(NO₃)₃ + 3N₂O + 15Н₂O

Концентрированная азотная кислота пассивирует алюминий.
Так как оксид и гидроксид алюминия обладают амфотерными свойствами, то алюминий легко растворяется в водных растворах всех щелочей, кроме гидроксида аммония:

2AI + 6NaOH + 6Н₂O = 2Na₃[A1ОН)₆] + 3H₂↑

Порошкообразный алюминий легко взаимодействует с галогенами, кислородом и всеми неметаллами. Для начала реакций необходимо нагревание. В дальнейшем реакции протекают очень интенсивно и сопровождаются выделением большого количества тепла:

2Al + 3Вr₂ — 2AlBr₃ (бромид алюминия)

4Al + 3O₂ = 2Al₂O₃ (оксид алюминия)

2Al + 3S = A1₂S₃ (сульфид алюминия)

2Al + N₂ = 2A1N (нитрид алюминия)

4Al + ЗС = Al₄С₃ (карбид алюминия).

Сульфид алюминия может существовать только в твердом виде. В водных растворах он подвергается полному гидролизу с образованием гидроксида алюминия и сероводорода:

A1₂S₃ + 6H₂O = 2A1(OН)₃ + 3H₂S.

Алюминий легко отнимает кислород и галогены у оксидов и солей других металлов. Реакция сопровождается выделением большого количества тепла:

8Al + 3Fe₃O₄ = 9Fe + 4Al₂O₃

Процесс восстановления металлов из их оксидов алюминием называется алюмотермией. Алюмотермией пользуются при получении некоторых редких металлов, которые образуют прочную связь с кислородом (ниобий, тантал, молибден, вольфрам и др.).
Смесь мелкого порошка алюминия и магнитного железняка называется термитом. После поджигания термита с помощью специального запала реакция протекает самопроизвольно и температура смеси повышается до 3500°С. Железо при такой температуре находится в расплавленном состоянии. Эту реакцию используют для сваривания рельсов.

Получение

Впервые алюминий был получен восстановлением хлорида алюминия металлическим натрием:

AlС1₃ + 3Na = Al + 3NaCl

В настоящее время его получают электролизом расплавленных солей. В качестве электролита служит расплав, содержащий 85— 90% комплексной соли 3NaF • A1F₃ (или Na₃AlFe) — криолита и 10–15% оксида алюминия Al₂O₃ — глинозема. Такая смесь плавится при температуре около 1000°С. При растворении в расплавленном криолите глинозем ведет себя как соль алюминия и алюминиевой кислоты и диссоциирует на катионы алюминия и анионы кислотного остатка алюминиевой кислоты:

Al₂O₃ ⇔ Al₃+ + АlO₃³⁻

Криолит диссоциирует:

Na₃ [AlF₆]⇔ 3Na⁺ + [A1F₆]

При пропускании электрического тока катионы алюминия и натрия движутся к катоду — графитовому корпусу ванны, покрытому на дне слоем расплавленного алюминия, получаемого в процессе электролиза. Так как алюминий менее активен, чем натрий, то он восстанавливается в первую очередь. Восстановленный алюминий в расплавленном состоянии собирается на дне ванны, откуда его периодически выводят.
Анионы AlO₃³⁻ и A1F₆³⁻  движутся к аноду — графитовым стержням или болванкам. На аноде в первую очередь разряжается анион AlO₃³⁻:

AlO₃³⁻ — 12е = 2Al₂O₃ + 3O₂

Оксид алюминия вновь диссоциирует, и процесс повторяется. Расход глинозема все время восполняется. Количество криолита практически не меняется. Незначительные потери криолита происходят вследствие образования на аноде тетрафторида углерода CF₄ . Электролитическое производство алюминия требует больших затрат электроэнергии (на получение 1 т алюминия расходуется около 20 тыс. квт • ч электроэнергии), поэтому алюминиевые заводы строят вблизи электростанций.

Применение

Алюминий находит самое широкое применение. Он используется в электротехнике, его сплавы, отличаясь большой легкостью и прочностью, применяются в самолето- и машиностроении, он все больше вытесняет стали в производстве теплообменных аппаратов, из него изготовляют фольгу, применяемую в радиотехнике и для упаковки пищевых продуктов. Алюминием покрывают стальные и чугунные изделия в целях предохранения их от коррозии: изделия нагревают до 1000° С в смеси алюминиевого порошка (49%), оксида алюминия (49%) и хлорида аммония (2%). Этот процесс называется алитированием. Алитированные изделия выдерживают нагревание°С, не подвергаясь коррозии.

Оксид алюминия Al₂O₃

Представляет собой белое вещество, обладающее высокой температурой плавления (2050°С). В природе оксид алюминия встречается в виде корунда и глинозема. Иногда встречаются прозрачные кристаллы корунда красивой формы и окраски. Корунд, окрашенный соединениями хрома в красный цвет, называют рубином, а окрашенный соединениями титана и железа в синий цвет — сапфиром. Рубин и сапфир являются драгоценными
камнями. В настоящее время их довольно легко получают искусственно.
Оксид алюминия обладает амфотерными свойствами, но он не растворяется в воде, кислотах и щелочах. При кипячении оксида алюминия в концентрированном растворе щелочи он частично переходит в раствор. Оксид алюминия переводят в растворимое состояние сплавлением со щелочами или с пиросульфатом калия:

Al₂O₃ + 2NaOH = 2NaA1O₂ + Н₂O

Al₂O₃ + 3K₂S₂O₇ = Al₂(SO₄)₃ + 3K₂SO₄.

Полученные сплавы растворяются в воде. При сплавлении оксида алюминия с поташом или содой образуются алюминаты, которые легко растворяются в воде:

Al₂O₃ + Na₂CO₃ = 2NaA1O₂ + CO₂,

Природный корунд — очень твердое вещество. Он применяется для изготовления наждачных кругов и шлифовальных порошков. Рубин используют для изготовления втулок часовых и других точных механизмов.
Глинозем используется как сырье для получения алюминия. Обезвоженный оксид алюминия применяется как адсорбент при очистке и разделении органических веществ методом хроматографии.

Гидроксид алюминия Al (ОН)₃

Представляет собой белое вещество, которое при нагревании теряет воду, превращаясь оксид алюминия. Гидроксид алюминия обладает амфотерными свойствами. Свежеосажденный гидроксид легко растворяется в кислотах и щелочах (кроме гидроксида аммония):

Al(ОН)₃ + ЗНС1 = AlС1₃ + ЗН₂O

Al(ОН)₃ + 3NaOH= Na3 [Al(OH)₆].

Гидроксид алюминия является слабым основанием и еще более слабой кислотой, поэтому соли алюминия находятся в растворе только в присутствии избытка кислоты, а алюминаты — только в присутствии избытка щелочи. При разбавлении растворов водой эти соединения сильно гидролизуют.
Высушенный гидроксид алюминия теряет часть воды, не растворяется ни в кислотах, ни в щелочах и этим напоминает оксид алюминия.
Гидроксид алюминия обладает свойством поглощать различные вещества, поэтому его применяют при очистке воды.

www.metmk.com.ua

Взаимодействие алюминия с водой – Справочник химика 21

    Взаимодействие алюминия с водой и кислородом. Две [c.236]

    Запись данных опыта. Отсутствие реакции алюминия с водой объясняется наличием на его поверхности плотной оксидной пленки, которая затрудняет доступ водородных ионов к поверхности металла. Добавленная щелочь растворяет оксидную пленку с образованием гидроксоалюмината и создает возможность непосредственного взаимодействия алюминия с водой. [c.186]

    Вынуть из пробирки алюминий, вытереть его досуха, положить на кусочек фильтровальной бумаги и смочить его поверхность одной каплей раствора нитрата ртути (I) Нй2(МОз)2- Через 2—3 мин высушить алюминий фильтровальной бумагой и снова опустить в пробирку с дистиллированной водой. Что наблюдается Потереть поверхность алюминия стеклянной палочкой. Отметить выделение водорода и написать уравнения реакций взаимодействия алюминия с нитратом ртути (I), взаимодействия алюминия с водой. [c.187]

    Опыт 320. Взаимодействие алюминия с водой. [c.175]

    Проявление активности алюминия в данном случае объясняется тем, что при его взаимодействии с солью ртути алюминий восстанавливает ртуть и образует с ней амальгаму на поверхности металла. Это нарушает плотную структуру защитной пленки и дает возможность алюминию проявить свою химическую активность. Напишите уравнения реакций а) взаимодействия алюминия с нитратом ртути Hg2(NOз)a б) взаимодействия алюминия с водой. Укажите окислитель и восстановитель в этих реакциях. [c.175]

    Комм. К какому типу простых веществ относятся бор, алюминий, галлий, индий Используя результаты опытов и справочные данные, сравните восстановительные свойства простых веществ в кислотной, щелочной и нейтральной среде. Почему для взаимодействия алюминия с водой требуется предварительная обработка его поверхности (Оп. 4 и П4) Рассчитайте термодинамические характеристики реакций взаимодействия алюминия с неметаллами и оксидом металла (Оп. 5, Оп. 6, Оп. 7). Как меняется металлич-ность простых веществ в ряду бор — алюминий — галлий — индий — таллий Охарактеризуйте устойчивость степеней окисления этих элементов в соединениях. [c.186]

    При высоких значениях pH (до 10) в прикатодном слое возможно химическое взаимодействие алюминия с водой по реакции  [c.189]

    Химическая реакция взаимодействия алюминия с водой тоже сопровождается выделением большого количества тепла и газов. Для порошков, не реагирующих с водой, увлажнение позволяет снизить склонность к возгоранию, что обусловливается не только влиянием указанных выше факторов, но и содействием в ряде случаев комкованию порошков, уменьшающему их удельную поверхность. [c.39]

    Взаимодействие алюминия с водой [c.244]

    Процесс взаимодействия алюминия с водой при повышенных температурах привлекает все большее внимание в связи с расширением области применения последнего как конструкционного материала. Исследованию этого процесса посвящено большое число работ [1—8]. Тем не менее до сего времени многие интересные закономерности коррозионного поведения алюминия в воде высоких параметров не нашли убедительной интерпретации, очевидно, из-за отсутствия ясного представления о механизме процесса. [c.202]

    Опыт 2. Взаимодействие алюминия с водой. Алюминий, лишенный окисной пленки, вытесняет водород из воды. Для этого амальгамированный алюминий, оставшийся от предыдущего опыта, опускают в пробирку с водой. Сразу же появляются пузырьки водорода. На дне осаждаются хлопья гидрата окиси алюминия. [c.181]

    Подготовка. На алюминии при окислении на воздухе образуется очень прочная наружная пленка, которая сразу прекращает разложение им воды. Если удалить окисленный слой, то взаимодействие алюминия с водой быстро идет, — выделяется водород  [c.42]

    Металлический алюминий в виде ленты или проволоки, нарезанной на куски, промывают ацетоном, не содержащим растворенных жиров, затем опускают на несколько секунд в 0,1—0,2 н. раствор хлорида ртути. После этого промывают 2—3 раза чистой водой и оставляют на несколько дней в воде. Амальгамированный алюминий взаимодействует с водой, и образуется у-форма А1(0Н)з, называемая также байеритом. Процесс взаимодействия алюминия с водой ускоряется, если в воду добавить несколько капель раствора щелочи  [c.214]

    ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ АЛЮМИНИЯ С ВОДОЙ [c.287]

    Положить в пробирку немного опилок алюминия и взболтать с 3—5 мл воды. Происходит ли реакция Дать объяснение. Прокипятить опилки, добавив в пробирку 2—3 мл разбавленного раствора щелочи. Затем слить жидкость, несколько раз промыть опилки водой для удаления щелочи и оставить их постоять с водой. Через некоторое время наблюдать выделение пузырьков газа. Доказать опытным путем, какой газ выделяется. Написать уравнение реакции взаимодействия алюминия с водой. При каком условии возможно это взаимодействие  [c.287]

    В этом случае происходит взаимодействие алюминия с водой с образованием гидроокиси алюминия, а затем уже последняя- реагирует со щелочью  [c.393]

    В расплавах флюсов, содержащих фториды щелочных и щелочно-земельных элементов, оксидная пленка не растворяется. Удаление пленки АЬОз определяется содержанием во флюсе химически связанной (в солях) воды. При взаимодействии алюминия с водой происходит реакция [c.168]

    Напишите уравнения реакций взаимодействия алюминия с водой, растворения оксида алюминия в щелочи с образованием алюмината калия КАЮа. Почему алюминий не взаимодействует с водой в отсутствие щелочи  [c.115]

    Алюминий весьма активен, если нет защитной плевки AI2O3. Эта пленка препятствует взаимодействию алюминия с водой. Если удалить защитную пленку химическим способом (вапример, раствором щелочи), то металл вачинает эвер-гично взаимодействовать с водой с выделением водорода  [c.247]

    Запись данных опыта. Описать наблюдаемые явления. Написать уравнения реакций взаимодействия алюминия с нитратом закисной ртути взаимодействия алюминия с водой. Указать окислитель и восстановитель в этих реакциях. [c.210]

---

www.chem21.info

Алюминий с водой – Справочник химика 21

    В промышленной практике иногда вместо этилхлорида используют воду. Однако в настоящее время установлено, что продукты взаимодействия хлорида алюминия с водой в виде гидрата дезактивируют катализаторный комплекс, поэтому предпочтение отдается алкилхлоридам. [c.232]

    Взаимодействие алюминия с водой и кислородом. Две [c.236]

    Запись данных опыта. Отсутствие реакции алюминия с водой объясняется наличием на его поверхности плотной оксидной пленки, которая затрудняет доступ водородных ионов к поверхности металла. Добавленная щелочь растворяет оксидную пленку с образованием гидроксоалюмината и создает возможность непосредственного взаимодействия алюминия с водой. [c.186]

    Вынуть из пробирки алюминий, вытереть его досуха, положить на кусочек фильтровальной бумаги и смочить его поверхность одной каплей раствора нитрата ртути (I) Нй2(МОз)2- Через 2—3 мин высушить алюминий фильтровальной бумагой и снова опустить в пробирку с дистиллированной водой. Что наблюдается Потереть поверхность алюминия стеклянной палочкой. Отметить выделение водорода и написать уравнения реакций взаимодействия алюминия с нитратом ртути (I), взаимодействия алюминия с водой. [c.187]

    Запись данных опыта. Написать в молекулярной и ионной форме уравнение реакции взаимодействия сульфида алюминия с водой. Объяснить, почему в данном случае гидролиз протекает практически необратимо. [c.189]

    Возможно ли взаимодействие оксида алюминия с водой по реакции [c.112]

    Опыт 320. Взаимодействие алюминия с водой. [c.175]

    Составить уравнения взаимодействия окислов натрия, магния и алюминия с водой. Определить изменения стандартного изобарного потенциала AG°yg для указанных реакций из расчета на 1 моль воды. Как меняются активность и основные свойства окислов элементов 111 периода  [c.185]

    Напишите реакцию взаимодействия гидридов лития, кальция и алюминия с водой. [c.286]

    Вылейте воду из пробирки и выньте из нее алюминий. Вытрите его досуха и положите на бумагу. Смочите поверхность алюминия одной каплей раствора соли ртути Н 2(ЫОз)2. Через 2—3 мин удалите раствор солн ртути фильтровальной бумагой и снова опустите алюминий в пробирку с дистиллированной водой. Что наблюдается Потрите поверхность алюминия стеклянной палочкой. Наблюдайте энергичную реакцию алюминия с водой и выделение водорода. [c.175]

    Проявление активности алюминия в данном случае объясняется тем, что при его взаимодействии с солью ртути алюминий восстанавливает ртуть и образует с ней амальгаму на поверхности металла. Это нарушает плотную структуру защитной пленки и дает возможность алюминию проявить свою химическую активность. Напишите уравнения реакций а) взаимодействия алюминия с нитратом ртути Hg2(NOз)a б) взаимодействия алюминия с водой. Укажите окислитель и восстановитель в этих реакциях. [c.175]

    ИЛИ при взаимодействии карбида алюминия с водой  [c.286]

    Напишите уравнения реакции взаимодействия нитридов цинка и алюминия с водой, [c.64]

    В л 2 рассмотрено восстанавливающее действие амальгамы алюминия с водой. [c.163]

    При испытании образцов цз алюминия и его сплавов в воде и водном растворе хлорида натрия в зоне вершины усталостной трещины имеет место выделение пузырьков водорода, образующихся в результате взаимодействия ювенильных поверхностей алюминия с водой по реакции [c.107]

    Комм. К какому типу простых веществ относятся бор, алюминий, галлий, индий Используя результаты опытов и справочные данные, сравните восстановительные свойства простых веществ в кислотной, щелочной и нейтральной среде. Почему для взаимодействия алюминия с водой требуется предварительная обработка его поверхности (Оп. 4 и П4) Рассчитайте термодинамические характеристики реакций взаимодействия алюминия с неметаллами и оксидом металла (Оп. 5, Оп. 6, Оп. 7). Как меняется металлич-ность простых веществ в ряду бор — алюминий — галлий — индий — таллий Охарактеризуйте устойчивость степеней окисления этих элементов в соединениях. [c.186]

    Оксид алюминия с водой не взаимодействует, но растворяется в кислотах и щелочах  [c.259]

    Теперь просуммируем уравнение двух последовательных стадий взаимодействия свободного от оксидной пленки алюминия с водой в присутствии избытка щелочи. Первая стадия — уравнение (2). Учтем, что по этой реакции образуется 2 моль А1(0Н)д, поэтому коэффициенты в уравнениях (4) и (4а) для второй стадии следует перед сложением удвоить. [c.312]

    На рис. 47, б приведены среднемесячные данные сорбции гумусовых веществ из днепровской воды на гидроокиси алюминия в момент ее образования при гидролизе ионов алюминия в буферной бикарбонатной среде природной воды. Процесс этот протекает быстро и заканчивается в течение нескольких минут, т. е. практически при смешении раствора сернокислого алюминия с водой в производственных условиях. Определение результатов адсорбции проводилось через час после ввода реагента, что обеспечивало полноту достижения равновесного состояния, а также выделение основной массы отработанного сорбента в осадке. [c.120]

    При высоких значениях pH (до 10) в прикатодном слое возможно химическое взаимодействие алюминия с водой по реакции  [c.189]

    Для получения оксида алюминия с большой удельной поверхностью гидролиз алкоголятов алюминия рекомендуется проводить в водном растворе, содержащем 8—20% соединения, от которого при термической обработке отщепляется Nh4 и/или СО2, например, карбонат аммония или мочевину в количестве 5—30% от алкоголята алюминия при температуре 40—90 °С [Пат. ФРГ 2556804]. С целью снижения насыпной плотности оксида алюминия гидролиз можно проводить контактированием алкоголята алюминия с водой, содержащей более 0,6% ионов лития [Пат. США 4177251]. [c.131]

    Химическая реакция взаимодействия алюминия с водой тоже сопровождается выделением большого количества тепла и газов. Для порошков, не реагирующих с водой, увлажнение позволяет снизить склонность к возгоранию, что обусловливается не только влиянием указанных выше факторов, но и содействием в ряде случаев комкованию порошков, уменьшающему их удельную поверхность. [c.39]

    Запись данных опыта. Ответить на поставленные по ходу работы вопросы. Написать в молекулярной и ионной форме уравнение реакции взаимодействия сульфида алюминия с водой. Объяснить, почему в данном случае гидролиз практически протекает до конца. [c.213]

&ensp

www.chem21.info

Химические свойства алюминия

Алюминий относится к активным металлов. Однако на воздухе он довольно устойчив, поскольку при обычной температуре быстро окисляется, его поверхность покрывается очень плотной пленкой оксида, которая защищает металл от дальнейшего разрушения.

Взаимодействие с кислородом. Если с алюминиевой проволоки снять защитную оксидную пленку, то алюминий начинает энергично взаимодействовать с кислородом. Порошок алюминия сгорает, образуя оксид:

4Al + 3O2 = 2Al2O3 + Q.

Взаимодействие с водой. При обычных условиях на алюминиевые изделия вода не действует даже при температуре ее кипения, так как алюминий оксид не взаимодействует с водой. Если удалить защитную оксидную пленку с поверхности алюминия, он начинает энергично взаимодействовать с водяным паром воздуха, превращаясь в рыхлую массу алюминий гидроксида с выделением водорода и тепла:

2Al + 6h3O = 2Al (OH) 3 + 3h3.

Взаимодействие с неметаллами. Алюминий реагирует с серой, галогенами, углеродом, азотом и всеми неметаллами. Для начала реакции необходимо нагревание. Далее реакция происходит с выделением большого количества тепла. С водородом алюминий не взаимодействует.

Взаимодействие с кислотами. Алюминий активно взаимодействует со многими кислотами, особенно соляной с выделением водорода:

2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3h3.

Концентрированная азотная кислота при обычных условиях не вступает в реакцию с алюминием. Объясняется это тем, что азотная кислота как сильный окислитель делает оксидную пленку еще крепче. Поэтому эту кислоту можно хранить и перевозить в алюминиевой посуде. При обычной температуре алюминий пассивируется концентрированной серной и разбавленной азотной кислотами. В горячей серной кислоте алюминий растворяется:

2Al + 4h3SO4 (k) = Al2 (SO4) 3 + S + 4h3O.

Взаимодействие с оксидами. Алюминий взаимодействует с оксидами большинства металлов. Реакция проходит с выделением большого количества теплоты:

Cr2O3 + 2Al = 2Cr + Al2O3 + Q;

3Fe3O4 + 8Al = 4Al2O3 + 9Fe + Q.

Процесс восстановления металлов из их окислов называется алюминотермии. Этот метод используется в металлургии для добычи тугоплавких металлов (титана, вольфрама, молибдена, ванадия, циркония).

Взаимодействие с солями. Металлический алюминий легко вступает в реакции с растворами солей: 2Al + 3CuCl2 = 3Cu + 2AlCl3.

Взаимодействие со щелочами. В отличие от многих металлов на алюминий очень сильно действуют растворы щелочей, поэтому в алюминиевой посуде нельзя хранить щелочи и щелочные растворы. 2Al + 2NaOH + 2h3O = 2NaAlO2 + 3h3

Теги: лекции по химии, материал по химии, природа, реферат по химии, химия, химия – наука о природе, химия и жизнь, химия изучает

bagazhznaniy.ru