Химические свойства алюминия

При нормальных условиях алюминий покрыт тонкой и прочной оксидной плёнкой и потому не реагирует с классическими окислителями: с H2O (t°);O2, HNO3 (без нагревания). Благодаря этому алюминий практически не подвержен коррозии и потому широко востребован современной промышленностью. Однако при разрушении оксидной плёнки (например, при контакте с растворами солей аммония NH4+, горячими щелочами или в результате амальгамирования), алюминий выступает как активный металл-восстановитель. Легко реагирует с простыми веществами: с кислородом, образуя оксид алюминия: 4Al + 3O2 = 2Al2O3 с галогенами (кроме фтора)[7], образуя хлорид, бромид или иодид алюминия: 2Al + 3Hal2 = 2AlHal3 (Hal = Cl, Br, I) с другими неметаллами реагирует при нагревании: со фтором, образуя фторид алюминия: 2Al + 3F2 = 2AlF3 с серой, образуя сульфид алюминия: 2Al + 3S = Al2S3 с азотом, образуя нитрид алюминия: 2Al + N2 = 2AlN с углеродом, образуя карбид алюминия: 4Al + 3С = Al4С3 Сульфид и карбид алюминия полностью гидролизуются: Al2S3 + 6H2O = 2Al(OH)3 + 3H2S­Al4C3 + 12H2O = 4Al(OH)3+ 3CH4­ Со сложными веществами: с водой (после удаления защитной оксидной пленки, например, амальгамированием или растворами горячей щёлочи): 2Al + 6H2O = 2Al(OH)3 + 3H2­ со щелочами (с образованием тетрагидроксоалюминатов и других алюминатов): 2Al + 2NaOH + 6H2O = 2Na[Al(OH)4] + 3H2­2(NaOH•H2O) + 2Al = 2NaAlO2 + 3H2 Легко растворяется в соляной и разбавленной серной кислотах: 2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2­2Al + 3H2SO4(разб) = Al2(SO4)3 + 3H2 При нагревании растворяется в кислотах — окислителях, образующих растворимые соли алюминия: 8Al + 15H2SO4(конц) = 4Al2(SO4)3 + 3H2S + 12H2OAl + 6HNO3(конц) = Al(NO3)3 + 3NO2­ + 3H2O восстанавливает металлы из их оксидов (алюминотермия): 8Al + 3Fe3O4 = 4Al2O3 + 9Fe2Al + Cr2O3 = Al2O3 + 2Cr

Химически алюминий — довольно активный металл. На воздухе его поверхность мгновенно покрывается плотной пленкой оксида Al2О3, которая препятствует дальнейшему доступу кислорода к металлу и приводит к прекращению реакции, что обусловливает высокие антикоррозионные свойства алюминия. Защитная поверхностная пленка на алюминии образуется также, если его поместить в концентрированную азотную кислоту.С остальными кислотами алюминий активно реагирует:6НСl + 2Al = 2AlCl3 + 3H2,3Н2SO4 + 2Al = Al2(SO4)3 + 3H2.Алюминий реагирует с растворами щелочей. Сначала растворяется защитная оксидная пленка:Al2О3 + 2NaOH + 3H2O = 2Na[Al(OH)4].Затем протекают реакции:2Al + 6H2O = 2Al(OH)3 + 3H2,NaOH + Al(OH)3 = Na[Al(OH)4],или суммарно:2Al + 6H2O + 2NaOH = Na[Al(OH)4] + 3Н2,и в результате образуются алюминаты: Na[Al(OH)4] — алюминат натрия (тетрагидроксоалюминат натрия), К[Al(OH)4] — алюминат калия (терагидроксоалюминат калия) или др. Так как для атома алюминия в этих соединениях характерно координационное число 6, а не 4, то действительные формулы указанных тетрагидроксосоединений следующие: Na[Al(OH)4(Н2О)2] и К[Al(OH)4(Н2О)2].При нагревании алюминий реагирует с галогенами:2Al + 3Cl2 = 2AlCl3,2Al + 3 Br2 = 2AlBr3.Интересно, что реакция между порошками алюминия и иода начинается при комнатной температуре, если в исходную смесь добавить несколько капель воды, которая в данном случае играет роль катализатора:2Al + 3I2 = 2AlI3.Взаимодействие алюминия с серой при нагревании приводит к образованию сульфида алюминия:2Al + 3S = Al2S3,который легко разлагается водой:Al2S3 + 6Н2О = 2Al(ОН)3 + 3Н2S.С водородом алюминий непосредственно не взаимодействует, однако косвенными путями, например, с использованием алюминийорганических соединений, можно синтезировать твердый полимерный гидрид алюминия (AlН3)х — сильнейший восстановитель.В виде порошка алюминий можно сжечь на воздухе, причем образуется белый тугоплавкий порошок оксида алюминия Al2О3.Высокая прочность связи в Al2О3 обусловливает большую теплоту его образования из простых веществ и способность алюминия восстанавливать многие металлы из их оксидов, например:3Fe3O4 + 8Al = 4Al2O3 + 9Fe и даже3СаО + 2Al = Al2О3 + 3Са.Такой способ получения металлов называют алюминотермией.Амфотерному оксиду Al2О3 соответствует амфотерный гидроксид — аморфное полимерное соединение, не имеющее постоянного состава. Состав гидроксида алюминия может быть передан формулой xAl2O3·yH2O, при изучении химии в школе формулу гидроксида алюминия чаще всего указывают как Аl(OH)3.В лаборатории гидроксид алюминия можно получить в виде студенистого осадка обменными реакциями:Al2(SO4)3 + 6NaOH = 2Al(OH)3Ї + 3Na2SO4,или за счет добавления соды к раствору соли алюминия:2AlCl3 + 3Na2CO3 + 3H2O = 2Al(OH)3Ї + 6NaCl + 3CO2,а также добавлением раствора аммиака к раствору соли алюминия:AlCl3 + 3NH3·H2O = Al(OH)3Ї + 3H2O + 3NH4Cl.