กรดอะไรละลายอะลูมิเนียม การกัดกร่อนของอลูมิเนียม การกัดกร่อนของอลูมิเนียมในกรดอะซิติก

เปลือกอลูมิเนียมละลายในอัลคาไลหรือกรดไนตริก และในกรณีหลังนี้ แกนโลหะยูเรเนียมจะละลายบางส่วนหรือทั้งหมดได้

การละลายของอลูมิเนียมในสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์จะเกิดขึ้นตามปฏิกิริยา:

อัล+ NaOH+ เอ็น 2 0  นาอัลเกี่ยวกับ 2 + 1,5เอ็น 2 , (3.1)

ไหลออกมาด้วยความร้อน 7000 kcal/kg ของอลูมิเนียมที่ละลาย เมื่อความเข้มข้นของ NaOH เพิ่มขึ้นจาก 2 เป็น 5 M อัตราการละลายของอะลูมิเนียมจะเพิ่มขึ้นประมาณเจ็ดเท่า การสูญเสียยูเรเนียมเมื่อใช้สารละลาย NaOH ที่มีความเข้มข้นสูงถึง 30% นั้นน้อยมาก แต่ในสารละลาย 50% อัตราการละลายของยูเรเนียมจะสังเกตเห็นได้ชัดเจน ข้อเสียของกระบวนการนี้คือการปล่อยก๊าซระเบิด - ไฮโดรเจน เพื่อระงับปฏิกิริยาวิวัฒนาการของไฮโดรเจน สารออกซิไดซ์จะถูกนำมาใช้ในส่วนผสมของปฏิกิริยา: โซเดียมไนไตรท์หรือโซเดียมไนเตรต ในกรณีนี้ ปฏิกิริยาการละลายของอะลูมิเนียมจะดำเนินการตามสมการ:

อัล + 0.5NaOH + 0.5NaNO 3 + 0.5H 2 O = NaAlO 2 + 0.5NH 2 (3.2)

อัล + 0.625NaOH + 0.375NaNO3 + 0.25H2O = NaAlO2 + 0.375NH3; (3.3)

อัล + 0.85NaOH + 1.05NaNO 3 = NaAlO 2 + 0.9NaNO 2 + 0.15NH 3 + 0.2H 2 O (3.4)

วิวัฒนาการขั้นต่ำของไฮโดรเจนเกิดขึ้นที่อัตราส่วนปริมาณสัมพันธ์ของปฏิกิริยาสุดท้าย อัตราการละลายอะลูมิเนียมจะเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นและความเข้มข้นของโซเดียมไฮดรอกไซด์ ตัวอย่างเช่น สำหรับสารละลายที่มี NaOH 10% และ NaNO 3 20% โดยมีอุณหภูมิเพิ่มขึ้นจาก 60 ถึง 100°C อัตราการละลายเชิงเส้นของอะลูมิเนียมจะเพิ่มขึ้นประมาณ 3 เท่า

การตกผลึกของโซเดียมอะลูมิเนตขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของเกลือนี้ในอัลคาไล และสามารถป้องกันได้หากอัตราส่วนโมลของโซเดียมไฮดรอกไซด์ต่ออะลูมิเนียมในสารละลายคือ 1.65:1

HNO 3 ทำให้พื้นผิวของอลูมิเนียมผ่านได้ดังนั้นการละลายจึงดำเนินการเมื่อมีตัวเร่งปฏิกิริยา - ปรอทไนเตรต ปฏิกิริยาที่เป็นไปได้คือ:

อัล + 6HNO 3 = อัล(NO 3) 3 + 3NO 2 + 3H 2 O; (3.5)

อัล + 4HNO 3 = อัล(NO 3) 3 + NO + 2H 2 O; (3.6)

8Al + 30HNO 3 = 8Al(NO 3) 3 +3N 2 O + 15H 2 O 4 (3.7)

2Al + 6HNO 3 = 2Al(NO 3) 3 + 3H 2 (3.8)

เนื่องจาก HNO3 เกิดขึ้นในระหว่างการไฮโดรไลซิสของอะลูมิเนียมไนเตรต มันจึงทำปฏิกิริยากับอัล จะได้สารละลายที่ไม่มีกรด:

HNO 3 +Al+H 2 O=อัล(OH) 2 (NO 3) 3 + สารประกอบไนโตรเจน (3.10)

เพื่ออธิบายกระบวนการละลายอัลใน 4 M HNO3 จะมีการแนบปฏิกิริยาต่อไปนี้:

อัล+3.75HNO3=อัล(NO3)3+0.225NO+0.15N2O+0.1125N2+1.875H2O

(3.11)

อย่างไรก็ตาม ข้อมูลบางส่วนไม่ได้ยืนยันการมีอยู่ของไนโตรเจนในผลิตภัณฑ์ที่ทำปฏิกิริยา

ปริมาณไฮโดรเจนในก๊าซไอเสียหลังคอนเดนเซอร์อยู่ที่ 2–8% ที่ความเข้มข้นของกรด 1–2 M และเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วสำหรับสารละลายที่ไม่มีกรด สูงสุดถึง 23% ที่ความเข้มข้นของกรด 2 M ซึ่งบ่งชี้ว่า ขณะที่กระบวนการดำเนินไป ปริมาณสัมพันธ์ของสารละลายจะเป็นดังนี้ ปฏิกิริยาที่สร้างไนโตรเจนไดออกไซด์จะค่อยๆ หมดไปเพื่อสนับสนุนปฏิกิริยาอื่นๆ การใช้กรดในการละลายแท่งหล่อและแท่งประทับตราจะเท่ากัน

โดยเฉลี่ยจะอยู่ที่ 4 – 4.1 M HNO3 ต่อ 1 M ที่ละลายใน Al

ปริมาณการใช้กรดต่ำสุดคือ 3.8 M เมื่อละลายแท่งประทับตราที่การขาดกรด 2 M

อลูมิเนียมเป็นองค์ประกอบที่มีหมายเลขซีเรียล 13 มวลอะตอมสัมพัทธ์ - 26.98154 ตั้งอยู่ในช่วงที่ 3 กลุ่มที่ 3 กลุ่มย่อยหลัก การกำหนดค่าอิเล็กทรอนิกส์: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1 3d 0 สถานะออกซิเดชันที่เสถียรของอะลูมิเนียมคือ “+3” แคตไอออนที่ได้จะมีเปลือกก๊าซมีตระกูลซึ่งมีส่วนทำให้เกิดความเสถียร แต่อัตราส่วนของประจุต่อรัศมีซึ่งก็คือความเข้มข้นของประจุนั้นค่อนข้างสูงซึ่งจะทำให้พลังงานของแคตไอออนเพิ่มขึ้น คุณลักษณะนี้นำไปสู่ความจริงที่ว่าอะลูมิเนียมพร้อมกับสารประกอบไอออนิก ก่อให้เกิดสารประกอบโควาเลนต์จำนวนหนึ่ง และไอออนบวกของอะลูมิเนียมจะผ่านการไฮโดรไลซิสอย่างมีนัยสำคัญในสารละลาย

อะลูมิเนียมสามารถแสดงวาเลนซี I ได้ที่อุณหภูมิสูงกว่า 1,500 o C เท่านั้น โดยทราบ Al 2 O และ AlCl ในแง่ของคุณสมบัติทางกายภาพ อลูมิเนียมเป็นโลหะทั่วไปที่มีค่าการนำความร้อนและไฟฟ้าสูง รองจากเงินและทองแดงเท่านั้น ศักยภาพไอออไนเซชันของอลูมิเนียมไม่สูงมาก ดังนั้นจึงคาดว่ากิจกรรมทางเคมีจะสูงจากอะลูมิเนียม แต่จะลดลงอย่างมากเนื่องจากโลหะถูกปล่อยทิ้งไว้ในอากาศเนื่องจากการก่อตัวของฟิล์มออกไซด์ที่แข็งแกร่งบนพื้นผิว หากโลหะถูกกระตุ้น: a) เอาฟิล์มออกโดยกลไก b) ผสมกัน (ทำปฏิกิริยากับปรอท) c) ใช้ผงจากนั้นโลหะดังกล่าวจะมีปฏิกิริยามากจนทำปฏิกิริยากับความชื้นและออกซิเจนในอากาศโดยยุบตัวตาม กระบวนการ:สภาวะเหล่านี้มีความจำเป็นเนื่องจากการทู่ และปฏิกิริยาการก่อตัวของอะลูมิเนียมออกไซด์นั้นมีคายความร้อนสูง โดยจะปล่อยความร้อนออกมา 1,676 กิโลจูล/โมล

2. ด้วยคลอรีนและโบรมีนทำปฏิกิริยาภายใต้สภาวะมาตรฐานและสามารถจุดติดไฟได้ในสภาพแวดล้อม เพียงแต่ไม่ตอบสนอง ด้วยฟลูออรีนเพราะ อะลูมิเนียมฟลูออไรด์ เช่น ออกไซด์ จะสร้างฟิล์มเกลือป้องกันบนพื้นผิวโลหะ ด้วยไอโอดีนทำปฏิกิริยาเมื่อได้รับความร้อนและเมื่อมีน้ำเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา

3. ด้วยกำมะถันทำปฏิกิริยากับฟิวชันโดยให้อลูมิเนียมซัลไฟด์ขององค์ประกอบ Al 2 S 3

4. ฟอสฟอรัสยังทำปฏิกิริยาเมื่อถูกความร้อนจนเกิดเป็นฟอสไฟด์: AlP

5. โดยตรง ด้วยไฮโดรเจนอลูมิเนียมไม่ทำปฏิกิริยา

6. ด้วยไนโตรเจนทำปฏิกิริยาที่ 800 o C ได้อะลูมิเนียมไนไตรด์ (AlN) ควรจะกล่าวว่าการเผาไหม้ของอลูมิเนียมในอากาศเกิดขึ้นที่อุณหภูมิประมาณเดียวกันดังนั้นผลิตภัณฑ์จากการเผาไหม้ (โดยคำนึงถึงองค์ประกอบของอากาศ) จึงมีทั้งออกไซด์และไนไตรด์

7. ด้วยคาร์บอนอลูมิเนียมทำปฏิกิริยาที่อุณหภูมิที่สูงขึ้น: 2,000 o C อลูมิเนียมคาร์ไบด์ขององค์ประกอบ Al 4 C 3 เป็นของมีทาไนด์ แต่ไม่มีพันธะ C-C และในระหว่างการไฮโดรไลซิส มีเทนจะถูกปล่อยออกมา: Al 4 C 3 + 12H 2 O = 4Al (โอ้) 3 + 3CH 4

ปฏิกิริยากับสารที่ซับซ้อน

1. ด้วยน้ำอลูมิเนียมที่เปิดใช้งาน (ไม่มีฟิล์มป้องกัน) มีปฏิกิริยาโต้ตอบกับการปล่อยไฮโดรเจน: 2Al (act.) + 6H 2 O = 2Al(OH) 3 + 3H 2 อะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ได้มาในรูปของผงหลวมสีขาว; ของฟิล์มไม่รบกวนความสมบูรณ์ของปฏิกิริยา

2. ปฏิกิริยากับกรด:ก) อลูมิเนียมทำปฏิกิริยากับกรดที่ไม่ออกซิไดซ์อย่างแข็งขันตามสมการ: 2Al + 6H 3 O + + 6H 2 O = 2 3+ + 3H 2

b) ปฏิกิริยากับกรดออกซิไดซ์เกิดขึ้นกับคุณสมบัติดังต่อไปนี้ กรดไนตริกและซัลฟิวริกเข้มข้นเช่นเดียวกับกรดไนตริกที่เจือจางมากอลูมิเนียมที่ผ่านกระบวนการ (ออกซิเดชันอย่างรวดเร็วของพื้นผิวทำให้เกิดฟิล์มออกไซด์) ในความเย็น เมื่อถูกความร้อนฟิล์มจะหยุดชะงักและเกิดปฏิกิริยา แต่เฉพาะผลิตภัณฑ์ที่ลดลงน้อยที่สุดเท่านั้นที่จะถูกปล่อยออกมาจากกรดเข้มข้นเมื่อถูกความร้อน: 2Al + 6H 2 SO 4 (conc) = Al 2 (SO 4) 3 + 3SO 2 6H 2 O Al + 6HNO 3 ( conc) = Al(NO 3) 3 + 3NO 2 + 3H 2 O ด้วยกรดไนตริกเจือจางปานกลางขึ้นอยู่กับสภาวะของปฏิกิริยาคุณจะได้รับ NO, N 2 O, N 2, NH 4 + .

3- ปฏิสัมพันธ์กับด่างอลูมิเนียมเป็นธาตุแอมโฟเทอริก (ในแง่ของคุณสมบัติทางเคมี) เพราะ มีอิเล็กโตรเนกาติวีตี้ค่อนข้างสูงสำหรับโลหะ - 1.61 ดังนั้นจึงละลายได้ง่ายในสารละลายอัลคาไลด้วยการก่อตัวของไฮดรอกโซเชิงซ้อนและไฮโดรเจน องค์ประกอบของไฮดรอกโซคอมเพล็กซ์ขึ้นอยู่กับอัตราส่วนของรีเอเจนต์: 2Al + 2NaOH + 6H 2 O = 2Na + 3H 2 2Al + 6NaOH + 6H 2 O = 2Na 3 + 3H 2 อัตราส่วนของอลูมิเนียมและไฮโดรเจนถูกกำหนดโดยระบบอิเล็กทรอนิกส์ ความสมดุลของปฏิกิริยารีดอกซ์ที่เกิดขึ้นระหว่างปฏิกิริยากับอัตราส่วนของรีเอเจนต์ไม่ได้ขึ้นอยู่กับ

4. ศักยภาพในการแตกตัวเป็นไอออนต่ำและความสัมพันธ์ระหว่างออกซิเจนสูง (ความเสถียรของออกไซด์สูง) ส่งผลให้อลูมิเนียมมีปฏิกิริยากับ ออกไซด์ของโลหะหลายชนิดคืนค่าพวกเขา ปฏิกิริยาเกิดขึ้นในระหว่างการให้ความร้อนเริ่มแรกโดยปล่อยความร้อนเพิ่มเติมเพื่อให้อุณหภูมิเพิ่มขึ้นเป็น 1200 o - 3000 o C ส่วนผสมของผงอลูมิเนียม 75% และ 25% (โดยน้ำหนัก) Fe 3 O 4 เรียกว่า "เทอร์ไมต์" ก่อนหน้านี้ปฏิกิริยาการเผาไหม้ของส่วนผสมนี้เคยถูกนำมาใช้ในการเชื่อมราง การลดโลหะจากออกไซด์โดยใช้อะลูมิเนียมเรียกว่าอะลูมิเนียมอุณหภูมิ และใช้ในอุตสาหกรรมเป็นกรรมวิธีในการผลิตโลหะ เช่น แมงกานีส โครเมียม วาเนเดียม ทังสเตน และโลหะผสมเฟอร์โรอัลลอย

5. ด้วยสารละลายเกลืออลูมิเนียมทำปฏิกิริยาได้สองวิธี 1. หากเป็นผลมาจากการไฮโดรไลซิสสารละลายเกลือมีสภาพแวดล้อมที่เป็นกรดหรือด่างไฮโดรเจนจะถูกปล่อยออกมา (ด้วยสารละลายที่เป็นกรดปฏิกิริยาจะเกิดขึ้นเมื่อมีการให้ความร้อนที่สำคัญเท่านั้นเนื่องจากฟิล์มป้องกันออกไซด์ละลายได้ดีกว่าในด่างมากกว่าในกรด) 2Al + 6KHSO 4 + (H 2 O) = อัล 2 (SO 4) 3 + 3K 2 SO 4 + 3H 2 2Al + 2K 2 CO 3 + 8H 2 O = 2K + 2KHCO 3 + 3H 2 2. อะลูมิเนียมสามารถแทนที่โลหะจากองค์ประกอบของเกลือที่อยู่ในอนุกรมแรงดันไฟฟ้าทางด้านขวาของโลหะได้ เช่น จริงๆ แล้วจะถูกออกซิไดซ์ด้วยแคตไอออนของโลหะเหล่านี้ เนื่องจากฟิล์มออกไซด์ ปฏิกิริยานี้จึงไม่เกิดขึ้นเสมอไป ตัวอย่างเช่น แอนไอออนของคลอไรด์สามารถทำลายฟิล์มได้ และเกิดปฏิกิริยา 2Al + 3FeCl 2 = 2AlCl 3 + 3Fe แต่ปฏิกิริยาที่คล้ายกันกับซัลเฟตที่อุณหภูมิห้องจะไม่ทำงาน เมื่อใช้อะลูมิเนียมกัมมันต์ ปฏิกิริยาใดๆ ที่ไม่ขัดแย้งกับกฎทั่วไปจะได้ผล

การเชื่อมต่ออลูมิเนียม

1. ออกไซด์ (อัล 2 โอ 3)เป็นที่รู้จักในรูปแบบของการดัดแปลงหลายอย่างซึ่งส่วนใหญ่มีความทนทานมากและเฉื่อยทางเคมี การดัดแปลงα-Al 2 O 3 เกิดขึ้นในธรรมชาติในรูปของแร่คอรันดัม ในผลึกขัดแตะของสารประกอบนี้ บางครั้งแคตไอออนของอะลูมิเนียมจะถูกแทนที่ด้วยแคตไอออนของโลหะอื่นบางส่วน ซึ่งทำให้แร่มีสี ส่วนผสมของ Cr(III) ให้สีแดง คอรันดัมดังกล่าวเป็นพลอยทับทิมอยู่แล้ว ส่วนผสมของ Ti(III) และ Fe(III) จะทำให้เกิดแซฟไฟร์สีน้ำเงิน การดัดแปลงแบบอสัณฐานนั้นมีฤทธิ์ทางเคมี อะลูมิเนียมออกไซด์เป็นแอมโฟเทอริกออกไซด์ทั่วไปที่ทำปฏิกิริยากับทั้งกรดและออกไซด์ที่เป็นกรด และกับด่างและออกไซด์พื้นฐาน โดยที่อัลคาไลจะดีกว่า ผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยาในสารละลายและในเฟสของแข็งระหว่างฟิวชั่นจะแตกต่างกัน: Na 2 O + Al 2 O 3 = 2NaAlO 2 (ฟิวชั่น) - โซเดียมเมตาลูมิเนต, 6NaOH + Al 2 O 3 = 2Na 3 AlO 3 + 3H 2 O (ฟิวชั่น ) - โซเดียมออร์โธอลูมิเนต, Al 2 O 3 + 3CrO 3 = Al 2 (CrO 4) 3 (ฟิวชั่น) - อลูมิเนียมโครเมต นอกจากออกไซด์และด่างที่เป็นของแข็งแล้วอลูมิเนียมในระหว่างการฟิวชั่นยังทำปฏิกิริยากับเกลือที่เกิดจากออกไซด์ของกรดระเหยโดยแทนที่พวกมันจากองค์ประกอบเกลือ: K 2 CO 3 + Al 2 O 3 = 2KAlO 2 + CO 2 ปฏิกิริยาในสารละลาย: Al 2 O 3 + 6HCl = 2 3+ + 6Cl 1- + 3H 2 O อัล 2 O 3 +2 NaOH + 3H 2 O =2 Na – โซเดียมเตตระไฮดรอกซีอะลูมิเนต จริงๆ แล้ว tetrahydroxoaluminate anion ก็คือ 1-tetrahydroxodiaquaanion เพราะว่า การประสานงานหมายเลข 6 จะดีกว่าสำหรับอลูมิเนียม เมื่อมีอัลคาไลมากเกินไปจะเกิดเฮกซะไฮดรอกโซอะลูมิเนต: Al 2 O 3 + 6NaOH + 3H 2 O = 2Na 3 นอกจากกรดและด่างแล้วยังสามารถคาดหวังปฏิกิริยากับเกลือที่เป็นกรดได้: 6KHSO 4 + Al 2 O 3 = 3K 2 SO 4 + Al 2 (SO 4) 3 + 3H 2 O

3. อะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์- มีอะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ที่รู้จักอยู่ 2 ชนิด ได้แก่ เมตาไฮดรอกไซด์ -Al2O(OH) และออร์โธไฮดรอกไซด์ - Al(OH) 3 ทั้งสองชนิดไม่ละลายในน้ำ แต่ก็เป็นแอมโฟเทอริกด้วยดังนั้นจึงละลายในสารละลายกรดและด่างรวมถึงเกลือที่มีสภาพแวดล้อมที่เป็นกรดหรือด่างอันเป็นผลมาจากไฮโดรไลซิส เมื่อหลอมละลาย ไฮดรอกไซด์จะทำปฏิกิริยาคล้ายกับออกไซด์ เช่นเดียวกับเบสที่ไม่ละลายอื่นๆ อะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์จะสลายตัวเมื่อถูกความร้อน: 2Al(OH) 3 = Al 2 O 3 + 3H 2 O การละลายในสารละลายด่าง อะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์จะไม่ละลายในแอมโมเนียที่เป็นน้ำ ดังนั้นจึงสามารถตกตะกอนด้วยแอมโมเนียจากสิ่งที่ละลายได้ เกลือ: Al(NO 3) 3 + 3NH 3 + 2H 2 O = AlO(OH)↓ + 3NH 4 NO 3 ปฏิกิริยานี้ทำให้เกิดเมตาไฮดรอกไซด์ เป็นการยากที่จะตกตะกอนไฮดรอกไซด์ด้วยการกระทำของด่างเพราะว่า ผลการตกตะกอนจะละลายได้ง่ายและปฏิกิริยาทั้งหมดจะอยู่ในรูปแบบ: AlCl 3 + 4 NaOH = Na + 3NaCl

4. เกลืออลูมิเนียมเกลืออลูมิเนียมเกือบทั้งหมดละลายในน้ำได้สูง AlPO 4 ฟอสเฟตและ AlF 3 ฟลูออไรด์ไม่ละลายน้ำ เพราะ อะลูมิเนียมไอออนบวกมีความเข้มข้นของประจุสูง ส่วนคอมเพล็กซ์ในน้ำจะได้คุณสมบัติของกรดประจุบวก: 3+ + H 2 O = H 3 O + + 2+ เช่น เกลืออะลูมิเนียมผ่านการไฮโดรไลซิสไอออนบวกอย่างเข้มข้น ในกรณีของเกลือของกรดอ่อน เนื่องจากการไฮโดรไลซิสร่วมกันที่ไอออนบวกและไอออน การไฮโดรไลซิสจึงไม่สามารถย้อนกลับได้ ในสารละลาย อลูมิเนียมคาร์บอเนต ซัลไฟต์ ซัลไฟด์ และซิลิเกตจะถูกสลายตัวอย่างสมบูรณ์ด้วยน้ำหรือไม่สามารถรับได้จากปฏิกิริยาการแลกเปลี่ยน: Al 2 S 3 + 6H 2 O = 2Al(OH) 3 ↓ + 3H 2 S 2Al(NO 3) 3 + 3K 2 CO 3 + 3H 2 O = 2Al(OH) 3 ↓ + 3CO 2 + 6KNO 3 สำหรับเกลือบางชนิด การไฮโดรไลซิสจะไม่สามารถกลับคืนสภาพเดิมได้เมื่อถูกความร้อน เมื่อถูกความร้อน อลูมิเนียมอะซิเตตเปียกจะสลายตัวตามสมการ: 2Al(OOCCH 3) 3 + 3H 2 O = Al 2 O 3 + 6CH 3 COOH ในกรณีของอะลูมิเนียมเฮไลด์ การสลายตัวของเกลือจะอำนวยความสะดวกโดยการลดลงของ ความสามารถในการละลายของก๊าซไฮโดรเจนเฮไลด์เมื่อถูกความร้อน: AlCl 3 + 3H 2 O = Al(OH) 3 ↓ + 3HCl ในบรรดาอะลูมิเนียมเฮไลด์ มีเพียงฟลูออไรด์เท่านั้นที่เป็นสารประกอบไอออนิก เฮไลด์ที่เหลือคือสารประกอบโควาเลนต์ จุดหลอมเหลวของพวกมันต่ำกว่าฟลูออไรด์อย่างมีนัยสำคัญ อลูมิเนียมคลอไรด์สามารถระเหิดได้ ที่อุณหภูมิสูงมาก ไอระเหยจะมีโมเลกุลเดี่ยวของอลูมิเนียมเฮไลด์ ซึ่งมีโครงสร้างเป็นรูปสามเหลี่ยมแบนเนื่องจากการไฮบริด sp 2 ของวงโคจรอะตอมของอะตอมกลาง สถานะพื้นของสารประกอบเหล่านี้ในไอระเหยและในตัวทำละลายอินทรีย์บางชนิดคือไดเมอร์ เช่น Al 2 Cl 6 . อลูมิเนียมเฮไลด์มีกรดลูอิสเข้มข้นเพราะว่า มีวงโคจรอะตอมว่าง การละลายในน้ำจึงเกิดขึ้นเมื่อมีการปล่อยความร้อนจำนวนมากออกมา สารประกอบอะลูมิเนียมประเภทที่น่าสนใจ (เช่นเดียวกับโลหะไตรวาเลนต์อื่นๆ) คือสารส้ม - ซัลเฟตคู่ 12 ในน้ำ M I M III (SO 4) 2 ซึ่งเมื่อละลายเหมือนเกลือคู่ทั้งหมด จะทำให้เกิดส่วนผสมของแคตไอออนและแอนไอออนที่สอดคล้องกัน

5. การเชื่อมต่อที่ซับซ้อนลองพิจารณาไฮดรอกโซคอมเพล็กซ์ของอลูมิเนียม เหล่านี้เป็นเกลือซึ่งมีอนุภาคเชิงซ้อนคือไอออน เกลือทั้งหมดละลายได้ พวกมันจะถูกทำลายเมื่อทำปฏิกิริยากับกรด ในกรณีนี้กรดแก่จะละลายออร์โธไฮดรอกไซด์ที่เกิดขึ้นและออกไซด์ที่เป็นกรดอ่อนหรือสอดคล้องกัน (H 2 S, CO 2, SO 2) จะตกตะกอน: K + 4HCl = KCl + AlCl 3 + 4H 2 O K + CO 2 = Al(OH ) 3 ↓ + KHCO 3

เมื่อเผา ไฮดรอกโซอะลูมิเนตจะเปลี่ยนเป็นออร์โธ-หรือเมตาอะลูมิเนต โดยสูญเสียน้ำ

เหล็ก

องค์ประกอบที่มีเลขอะตอม 26 โดยมีมวลอะตอมสัมพัทธ์ 55.847 เป็นธาตุในตระกูล 3 มิติ มีการกำหนดค่าทางอิเล็กทรอนิกส์: 3 มิติ 6 4 วินาที 2 และอยู่ในคาบ IV, กลุ่ม VIII, กลุ่มย่อยรองในตารางธาตุ ในสารประกอบ เหล็กจะมีสถานะออกซิเดชันเป็นส่วนใหญ่ +2 และ +3 ไอออน Fe 3+ มีเปลือก d-อิเล็กตรอนที่มีประจุอยู่ครึ่งหนึ่ง 3d 5 ซึ่งให้ความเสถียรเพิ่มเติม การบรรลุสถานะออกซิเดชัน +4, +6, +8 นั้นยากกว่ามาก

ตามคุณสมบัติทางกายภาพ เหล็กเป็นโลหะสีขาวเงิน มันเงา ค่อนข้างอ่อน อ่อนตัวได้ ดึงดูดแม่เหล็กได้ง่ายและล้างอำนาจแม่เหล็ก จุดหลอมเหลว 1539 o C มีการดัดแปลง allotropic หลายอย่างซึ่งแตกต่างกันในประเภทของโครงตาข่ายคริสตัล

คุณสมบัติของสารเชิงเดี่ยว

1. เมื่อเผาในอากาศจะเกิดออกไซด์ผสม Fe 3 O 4 และเมื่อทำปฏิกิริยากับออกซิเจนบริสุทธิ์ – Fe 2 O 3 ผงเหล็กเป็นแบบ pyrophoric - ติดไฟได้เองในอากาศ

2. ฟลูออรีน คลอรีน และโบรมีนทำปฏิกิริยากับเหล็กได้ง่าย โดยออกซิไดซ์เป็น Fe 3+ FeJ 2 ก่อตัวขึ้นด้วยไอโอดีน เนื่องจากไอออนบวกของเหล็กไตรวาเลนท์จะออกซิไดซ์ไอออนไอโอไดด์ ดังนั้นจึงไม่มีสารประกอบ FeJ 3 อยู่

3. ด้วยเหตุผลที่คล้ายกัน ไม่มีสารประกอบ Fe 2 S 3 และปฏิกิริยาของเหล็กและซัลเฟอร์ที่จุดหลอมเหลวของกำมะถันนำไปสู่สารประกอบ FeS เมื่อมีกำมะถันมากเกินไปจะได้ไพไรต์ - เหล็ก (II) ซัลไฟด์ - FeS 2 สารประกอบที่ไม่ใช่ปริมาณสัมพันธ์ก็เกิดขึ้นเช่นกัน

4. เหล็กทำปฏิกิริยากับอโลหะอื่นๆ ภายใต้ความร้อนแรง เกิดเป็นสารละลายแข็งหรือสารประกอบคล้ายโลหะ คุณสามารถให้ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นที่อุณหภูมิ 500 o C: 3Fe + C = Fe 3 C สารประกอบของเหล็กและคาร์บอนนี้เรียกว่าซีเมนไทต์

5. เหล็กเกิดเป็นโลหะผสมกับโลหะหลายชนิด

6. เหล็กจะถูกเคลือบด้วยฟิล์มออกไซด์ในอากาศที่อุณหภูมิห้อง จึงไม่ทำปฏิกิริยากับน้ำ การทำปฏิกิริยากับไอน้ำร้อนยวดยิ่งได้ผลิตภัณฑ์ต่อไปนี้: 3Fe + 4H 2 O (ไอน้ำ) = Fe 3 O 4 + 4H 2 เหล็กจะทำปฏิกิริยากับความชื้นในอากาศเมื่อมีออกซิเจน: 4Fe + 3O 2 + 6H 2 O = 4Fe(OH) 3 สมการข้างต้นสะท้อนถึงกระบวนการเกิดสนิมซึ่งส่งผลกระทบต่อผลิตภัณฑ์โลหะมากถึง 10% ต่อปี

7. เนื่องจากเหล็กอยู่ในอนุกรมแรงดันไฟฟ้าก่อนไฮโดรเจน จึงทำปฏิกิริยากับกรดที่ไม่ออกซิไดซ์ได้ง่าย แต่จะถูกออกซิไดซ์กับ Fe 2+ เท่านั้น

8. กรดไนตริกและซัลฟิวริกเข้มข้นผ่านเหล็ก แต่ปฏิกิริยาจะเกิดขึ้นเมื่อถูกความร้อน กรดไนตริกเจือจางยังทำปฏิกิริยาที่อุณหภูมิห้องด้วย ด้วยกรดออกซิไดซ์ทั้งหมด เหล็กจะผลิตเกลือของเหล็ก (III) (ตามรายงานบางฉบับ การก่อตัวของเหล็ก (II) ไนเตรตเป็นไปได้ด้วยกรดไนตริกเจือจาง) และลด HNO 3 (เจือจาง) เป็น NO, N 2 O, N 2 , NH 4 + ขึ้นอยู่กับเงื่อนไขและ HNO 3 (เข้มข้น) - ถึง NO 2 เนื่องจากความร้อนที่จำเป็นสำหรับปฏิกิริยาที่จะเกิดขึ้น

9. เหล็กสามารถทำปฏิกิริยากับด่างเข้มข้น (50%) เมื่อถูกความร้อน: Fe + 2KOH + 2H 2 O = K 2 + H 2

10. เมื่อทำปฏิกิริยากับสารละลายเกลือของโลหะที่มีฤทธิ์น้อย เหล็กจะขจัดโลหะเหล่านี้ออกจากองค์ประกอบของเกลือ และกลายเป็นไอออนบวกที่มีวาเลนต์: CuCl 2 + Fe = FeCl 2 + Cu

คุณสมบัติของสารประกอบเหล็ก

เฟ 2+อัตราส่วนประจุต่อรัศมีของไอออนบวกนี้ใกล้เคียงกับอัตราส่วนของ Mg 2+ ดังนั้นพฤติกรรมทางเคมีของออกไซด์ ไฮดรอกไซด์ และเกลือของเหล็กที่เป็นเหล็กจึงคล้ายคลึงกับพฤติกรรมของสารประกอบแมกนีเซียมที่เกี่ยวข้อง ในสารละลายที่เป็นน้ำ ไอออนบวกของเหล็กจะก่อตัวเป็นคอมเพล็กซ์น้ำ 2+ ที่มีสีเขียวอ่อน แคตไอออนนี้ออกซิไดซ์ได้ง่ายแม้ในสารละลายโดยตรงด้วยออกซิเจนในบรรยากาศ สารละลาย FeCl 2 มีอนุภาคเชิงซ้อน 0 ความเข้มข้นของประจุของไอออนบวกนั้นต่ำ ดังนั้นการไฮโดรไลซิสของเกลือจึงอยู่ในระดับปานกลาง

1. FeO - ออกไซด์หลักสีดำไม่ละลายในน้ำ ละลายในกรดได้ง่าย เมื่อถูกความร้อนสูงกว่า 500 0 C จะไม่สมส่วน: 4FeO = Fe + Fe 3 O 4 สามารถรับได้โดยการเผาไฮดรอกไซด์คาร์บอเนตและออกซาเลตอย่างระมัดระวังอย่างระมัดระวังในขณะที่การสลายตัวทางความร้อนของเกลือ Fe 2+ อื่น ๆ ทำให้เกิดการก่อตัวของเฟอร์ริกออกไซด์: FeC 2 O 4 = FeO + CO + CO 2 แต่ 2 FeSO 4 = Fe 2 O 3 + SO 2 + SO 3 4Fe(NO 3) 2 = 2Fe 2 O 3 + 8NO 2 + O 2 เหล็ก (II) ออกไซด์นั้นสามารถทำหน้าที่เป็นตัวออกซิไดซ์ได้เช่นเมื่อถูกความร้อนปฏิกิริยาจะเกิดขึ้น: 3FeO + 2NH 3 = 3Fe + N 2 +3H 2 O

2. Fe(OH) 2 – เหล็ก (II) ไฮดรอกไซด์ – เบสที่ไม่ละลายน้ำ ทำปฏิกิริยากับกรด เมื่อใช้กรดออกซิไดซ์ ปฏิกิริยาระหว่างกรด-เบสและออกซิเดชันกับเหล็กเฟอร์ริกเกิดขึ้นพร้อมกัน: 2Fe(OH) 2 + 4H 2 SO 4 (conc) = Fe 2 (SO 4) 3 + SO 2 + 4H 2 O หาได้จาก แลกเปลี่ยนปฏิกิริยาจากเกลือที่ละลายน้ำได้ นี่คือสารประกอบสีขาวที่เปลี่ยนเป็นสีเขียวในอากาศเป็นครั้งแรกเนื่องจากมีอันตรกิริยากับความชื้นในอากาศ จากนั้นเปลี่ยนเป็นสีน้ำตาลเนื่องจากออกซิเดชันโดยออกซิเจนในอากาศ: 4Fe(OH) 2 + 2H 2 O + O 2 = 4Fe(OH) 3

3. เกลือ. ดังที่ได้กล่าวไปแล้ว เกลือ Fe(II) ส่วนใหญ่ออกซิไดซ์อย่างช้าๆ ในอากาศหรือในสารละลาย ความต้านทานต่อการเกิดออกซิเดชันมากที่สุดคือเกลือของ Mohr - เหล็กคู่ (II) และแอมโมเนียมซัลเฟต: (NH 4) 2 Fe(SO 4) 2 6H 2 O แคตไอออนของ Fe 2+ สามารถออกซิไดซ์เป็น Fe 3+ ได้ง่าย ดังนั้นสารออกซิไดซ์ส่วนใหญ่ โดยเฉพาะกรดออกซิไดซ์ จะออกซิไดซ์เกลือของเหล็กที่เป็นเหล็ก เมื่อเผาเหล็กซัลไฟด์และไดซัลไฟด์จะได้เหล็ก (III) ออกไซด์และซัลเฟอร์ (IV) ออกไซด์: 4FeS 2 + 11O 2 = 2Fe 2 O 3 + 8SO 2 เหล็ก (II) ซัลไฟด์ก็ละลายในกรดแก่เช่นกัน: FeS + 2HCl = FeCl 2 + 2H 2 S เหล็ก (II) คาร์บอเนตไม่ละลายน้ำ ในขณะที่ไบคาร์บอเนตละลายในน้ำ

เฟ 3+อัตราส่วนการชาร์จต่อรัศมี ไอออนบวกนี้สอดคล้องกับอะลูมิเนียมไอออนบวก , ดังนั้นคุณสมบัติของสารประกอบไอออนบวกของเหล็ก (III) จึงคล้ายคลึงกับสารประกอบอะลูมิเนียมที่เกี่ยวข้อง

Fe 2 O 3 คือออกไซด์ซึ่งเป็นแอมโฟเทอริกออกไซด์ซึ่งมีคุณสมบัติพื้นฐานเหนือกว่า Amphotericity ปรากฏในความเป็นไปได้ของการหลอมรวมกับอัลคาไลที่เป็นของแข็งและคาร์บอเนตโลหะอัลคาไล: Fe 2 O 3 + 2NaOH = H 2 O + 2NaFeO 2 - สีเหลืองหรือสีแดง Fe 2 O 3 + Na 2 CO 3 = 2NaFeO 2 + CO 2 เฟอร์เรต (II) สลายตัวด้วยน้ำปล่อย Fe 2 O 3 nH2O

Fe3O4- แมกนีไทต์ ซึ่งเป็นสารสีดำที่ถือได้ว่าเป็นออกไซด์ผสม - FeO Fe 2 O 3 หรือในรูปของเหล็ก (II) oxometaferrate (III): Fe(FeO 2) 2 เมื่อทำปฏิกิริยากับกรดจะให้ส่วนผสมของเกลือ: Fe 3 O 4 + 8HCl = FeCl 2 + 2FeCl 3 + 4H 2 O

Fe(OH) 3 หรือ FeO(OH) เป็นตะกอนเจลาตินัสสีน้ำตาลแดง ไฮดรอกไซด์แอมโฟเทอริก นอกเหนือจากการทำปฏิกิริยากับกรดแล้ว ยังทำปฏิกิริยากับสารละลายอัลคาไลเข้มข้นที่ร้อน และฟิวส์กับอัลคาไลที่เป็นของแข็งและคาร์บอเนต: Fe(OH) 3 + 3KOH = K 3

เกลือ.เกลือเฟอร์ริกส่วนใหญ่ละลายได้ เช่นเดียวกับเกลืออะลูมิเนียม พวกมันผ่านการไฮโดรไลซิสอย่างรุนแรงที่ไอออนบวก ซึ่งเมื่อมีแอนไอออนของกรดอ่อนและไม่เสถียรหรือไม่ละลายน้ำ จะกลายเป็นสิ่งที่เปลี่ยนกลับไม่ได้: 2FeCl 3 + 3Na 2 CO 3 + 3H 2 O = 2Fe(OH) 3 + 3CO 2 +6NaCl การต้มสารละลายเหล็ก (III) คลอไรด์จะทำให้ไฮโดรไลซิสไม่สามารถกลับคืนสภาพเดิมได้ เนื่องจาก ความสามารถในการละลายของไฮโดรเจนคลอไรด์ก็เหมือนกับก๊าซอื่นๆ จะลดลงเมื่อถูกความร้อน และจะออกจากทรงกลมปฏิกิริยา: FeCl 3 + 3H 2 O = Fe(OH) 3 + 3HCl (เมื่อถูกความร้อน)

ความสามารถในการออกซิไดซ์ของแคตไอออนนี้สูงมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อสัมพันธ์กับการแปลงเป็นแคตไอออน Fe 2+: Fe 3+ + ē = Fe 2+ φ o = 0.77v ส่งผลให้:

ก) สารละลายของเกลือเหล็กเฟอร์ริกออกซิไดซ์โลหะทั้งหมดจนถึงทองแดง: 2Fe(NO 3) 3 + Cu = 2Fe(NO 3) 2 + Cu(NO 3) 2,

b) ปฏิกิริยาการแลกเปลี่ยนกับเกลือที่มีแอนไอออนออกซิไดซ์ได้ง่ายเกิดขึ้นพร้อมกันกับการเกิดออกซิเดชัน: 2FeCl 3 + 2KJ = FeCl 2 + J 2 + 2KCl 2FeCl 3 + 3Na 2 S = 2FeS + S + 6NaCl

เช่นเดียวกับไอออนบวกไตรวาเลนต์อื่น ๆ เหล็ก (III) สามารถสร้างสารส้ม - ซัลเฟตสองเท่าด้วยโลหะอัลคาไลหรือแอมโมเนียมไอออนบวกเช่น: NH 4 Fe (SO 4) 2 12H2O

การเชื่อมต่อที่ซับซ้อนไอออนบวกของเหล็กทั้งสองมีแนวโน้มที่จะก่อให้เกิดสารประกอบเชิงซ้อนประจุลบ โดยเฉพาะเหล็ก (III) FeCl 3 + KCl = K, FeCl 3 + Cl 2 = Cl + - ปฏิกิริยาหลังสะท้อนการกระทำของเหล็ก (III) คลอไรด์ในฐานะตัวเร่งปฏิกิริยาสำหรับอิเล็กโทรฟิลิกคลอรีน คอมเพล็กซ์ไซยาไนด์เป็นที่สนใจ: 6KCN + FeSO 4 = K 4 – โพแทสเซียมเฮกซายาโนเฟอร์เรต (II), เกลือในเลือดสีเหลือง 2K 4 + Cl 2 = 2K 3 + 2KCl – โพแทสเซียมเฮกซะไซยาโนเฟอร์เรต (III), เกลือในเลือดแดง สารเชิงซ้อนของเหล็กที่เป็นเหล็กจะให้ตะกอนสีน้ำเงินหรือสารละลายกับเกลือเฟอร์ริก ขึ้นอยู่กับอัตราส่วนของรีเอเจนต์ ปฏิกิริยาเดียวกันนี้เกิดขึ้นระหว่างเกลือในเลือดแดงกับเกลือที่เป็นเหล็ก ในกรณีแรกตะกอนเรียกว่าปรัสเซียนบลู ในกรณีที่สอง - เทิร์นบูลบลู ต่อมาปรากฎว่าอย่างน้อยสารละลายก็มีองค์ประกอบเหมือนกัน: K – โพแทสเซียมเหล็ก (II,III) เฮกซะไซยาโนเฟอร์เรต ปฏิกิริยาที่อธิบายไว้นั้นมีคุณภาพสำหรับการมีอยู่ของไอออนบวกของเหล็กที่สอดคล้องกันในสารละลาย ปฏิกิริยาเชิงคุณภาพต่อการมีอยู่ของเฟอร์ริกไอออนบวกคือการปรากฏตัวของสีแดงเลือดเมื่อทำปฏิกิริยากับโพแทสเซียมไทโอไซยาเนต (โรโดไนด์): 2FeCl 3 + 6KCNS = 6KCl + Fe

เฟ +6- สถานะออกซิเดชัน +6 สำหรับเหล็กไม่เสถียร เป็นไปได้ที่จะได้รับ FeO 4 2- แอนไอออนเท่านั้น ซึ่งมีอยู่ที่ pH>7-9 เท่านั้น แต่เป็นสารออกซิไดซ์ที่แรง

เฟ 2 O 3 + 4KOH + 3KNO 3 = 2K 2 เฟโอ 4 + 3KNO 2 + 2H 2 O

เฟ (ขี้เลื่อย) + H 2 O + KOH + KNO 3 = K 2 FeO 4 + KNO 2 + H 2

2เฟ(OH) 3 + 3Cl 2 + 10KOH = 2K 2 FeO 4 + 6KCl + 6H 2 O

เฟ 2 O 3 + KClO 3 + 4KOH = 2K 2 FeO 4 + KCl + 2H 2 O

4K 2 FeO 4 + 6H 2 O = 4FeO(OH)↓ + 8KOH + 3O 2

4BaFeO 4 (ความร้อน) = 4BaO + 2Fe 2 O 3 + 3O 2

2K 2 FeO 4 + 2CrCl 3 + 2HCl = FeCl 3 + K 2 Cr 2 O 7 + 2KCl + H 2 O

การได้รับธาตุเหล็กในอุตสาหกรรม:

A) กระบวนการโดเมน: Fe 2 O 3 + C = 2FeO + CO

เฟ2O + C = เฟ2O

เฟ2O + CO = เฟ2+CO 2

B) aluminothermy: Fe 2 O 3 + Al = Al 2 O 3 + Fe

โครเมียม – ธาตุที่มีเลขอะตอม 24 มีมวลอะตอมสัมพัทธ์ 51.996 เป็นธาตุในตระกูล 3 มิติ มีโครงสร้างทางอิเล็กทรอนิกส์เป็น 3 มิติ 5 4 วินาที 1 และอยู่ในคาบที่ 4 หมู่ที่ 6 ซึ่งเป็นกลุ่มย่อยรองในตารางธาตุ สถานะออกซิเดชันที่เป็นไปได้: +1, +2, +3, +4, +5, +6 ในจำนวนนี้เสถียรที่สุดคือ +2, +3, +6 และ +3 มีพลังงานขั้นต่ำ

ตามคุณสมบัติทางกายภาพของมัน โครเมียมเป็นโลหะแข็งสีเทาอมขาวเป็นมันเงา มีจุดหลอมเหลว 1890 o C ความแข็งแกร่งของโครงตาข่ายคริสตัลเกิดจากการมี d-อิเล็กตรอน 5 ตัวที่ไม่มีการจับคู่ซึ่งมีความสามารถในการเชื่อมโควาเลนต์บางส่วนได้

คุณสมบัติทางเคมีของสารเชิงเดี่ยว

ที่อุณหภูมิต่ำ โครเมียมจะเฉื่อยเนื่องจากมีฟิล์มออกไซด์และไม่ทำปฏิกิริยากับน้ำและอากาศ

1. ทำปฏิกิริยากับออกซิเจนที่อุณหภูมิสูงกว่า 600 o C ในกรณีนี้จะเกิดโครเมียม (III) ออกไซด์ – Cr 2 O 3 – เกิดขึ้น

2. ปฏิกิริยากับฮาโลเจนเกิดขึ้นในรูปแบบต่างๆ: Cr + 2F 2 = CrF 4 (ที่อุณหภูมิห้อง), 2Cr + 3Cl 2 (Br 2) = 2CrCl 3 (Br 3), Cr + J 2 = CrJ 2 (พร้อมการให้ความร้อนที่สำคัญ ). ควรจะกล่าวได้ว่าโครเมียม (III) ไอโอไดด์สามารถมีอยู่ได้และได้มาโดยปฏิกิริยาการแลกเปลี่ยนในรูปของผลึกไฮเดรต CrJ 3 9H 2 O แต่ความเสถียรทางความร้อนต่ำและเมื่อถูกความร้อนจะสลายตัวเป็น CrJ 2 และ J 2

3. ที่อุณหภูมิสูงกว่า 120 o C โครเมียมจะทำปฏิกิริยากับซัลเฟอร์หลอมเหลว โดยให้โครเมียม (II) ซัลไฟด์ - CrS (สีดำ)

4. ที่อุณหภูมิสูงกว่า 1,000 o C โครเมียมจะทำปฏิกิริยากับไนโตรเจนและคาร์บอน ทำให้สารประกอบเฉื่อยทางเคมีไม่มีปริมาณสัมพันธ์ ในหมู่พวกเขา เราสามารถสังเกตคาร์ไบด์ที่มีองค์ประกอบโดยประมาณของ CrC ซึ่งใกล้เคียงกับเพชรที่มีความแข็ง

5. โครเมียมไม่ทำปฏิกิริยากับไฮโดรเจน

6. ปฏิกิริยากับไอน้ำมีดังนี้ 2Cr + 3H 2 O = Cr 2 O 3 + 3H 2

7. ปฏิกิริยากับกรดที่ไม่ออกซิไดซ์เกิดขึ้นค่อนข้างง่าย ส่งผลให้เกิดคอมเพล็กซ์น้ำ 2+ ที่เป็นสีฟ้า ซึ่งเสถียรเฉพาะในกรณีที่ไม่มีอากาศหรือในบรรยากาศไฮโดรเจน เมื่อมีออกซิเจนปฏิกิริยาจะเกิดขึ้นแตกต่างกัน: 4Cr + 12HCl + 3O 2 = 4CrCl 3 + 6H 2 O. กรดเจือจางที่อิ่มตัวด้วยออกซิเจนแม้จะผ่านโครเมียมเนื่องจากการก่อตัวของฟิล์มออกไซด์ที่แข็งแกร่งบนพื้นผิว

8. กรดออกซิไดซ์: กรดไนตริกที่มีความเข้มข้นใด ๆกรดซัลฟิวริกเข้มข้นและกรดเปอร์คลอริกจะผ่านโครเมียม ดังนั้นหลังจากบำบัดพื้นผิวด้วยกรดเหล่านี้แล้ว จะไม่ทำปฏิกิริยากับกรดอื่นอีกต่อไป ทู่จะถูกลบออกเมื่อถูกความร้อน สิ่งนี้จะผลิตเกลือโครเมียม (III) และซัลเฟอร์หรือไนโตรเจนไดออกไซด์ (คลอไรด์จากกรดเปอร์คลอริก) ทู่เนื่องจากการก่อตัวของฟิล์มเกลือเกิดขึ้นเมื่อโครเมียมทำปฏิกิริยากับกรดฟอสฟอริก

9. โครเมียมไม่ทำปฏิกิริยาโดยตรงกับอัลคาไล แต่ทำปฏิกิริยากับอัลคาไลน์ละลายด้วยการเติมสารออกซิไดซ์: 2Cr + 2Na 2 CO 3 (l) + 3O 2 = 2Na 2 CrO 4 + 2CO 2

10. โครเมียมสามารถทำปฏิกิริยากับสารละลายเกลือ โดยแทนที่โลหะที่มีฤทธิ์น้อย (ที่อยู่ทางด้านขวาของอนุกรมแรงดันไฟฟ้า) จากองค์ประกอบของเกลือ โครเมียมเองจะถูกแปลงเป็นแคตไอออน Cr 2+

อะลูมิเนียมถูกผลิตครั้งแรกเมื่อต้นศตวรรษที่ 19 เท่านั้น สิ่งนี้ทำโดยนักฟิสิกส์ Hans Oersted เขาทำการทดลองกับโพแทสเซียมอะมัลกัม อลูมิเนียมคลอไรด์ และ

อย่างไรก็ตามชื่อของวัสดุสีเงินนี้มาจากคำภาษาละติน "สารส้ม" เพราะมันมาจากองค์ประกอบนี้ที่ขุดขึ้นมา

สารส้ม

สารส้มเป็นแร่ธาตุที่ทำจากโลหะตามธรรมชาติซึ่งรวมเกลือของกรดซัลฟูริกเข้าด้วยกัน

ก่อนหน้านี้ถือเป็นโลหะมีค่าและมีมูลค่าสูงกว่าทองคำเป็นลำดับ สิ่งนี้อธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าโลหะค่อนข้างแยกออกจากสิ่งสกปรกได้ยาก มีเพียงคนร่ำรวยและมีอิทธิพลเท่านั้นที่สามารถซื้อเครื่องประดับอะลูมิเนียมได้

ตกแต่งอลูมิเนียมญี่ปุ่น

แต่ในปี พ.ศ. 2429 Charles Hall ได้คิดค้นวิธีการสกัดอะลูมิเนียมในระดับอุตสาหกรรม ซึ่งช่วยลดต้นทุนของโลหะนี้ลงอย่างมาก และทำให้สามารถใช้ในการผลิตโลหะวิทยาได้ วิธีการทางอุตสาหกรรมเกี่ยวข้องกับการอิเล็กโทรไลซิสของไครโอไลท์หลอมเหลว โดยนำอะลูมิเนียมออกไซด์ไปละลาย

อลูมิเนียมเป็นโลหะที่ได้รับความนิยมมากเพราะมีหลายสิ่งที่ผู้คนใช้ในชีวิตประจำวันทำจากอลูมิเนียม

การประยุกต์ใช้อลูมิเนียม

เนื่องจากความอ่อนตัวและความเบา รวมถึงความทนทานต่อการกัดกร่อน อลูมิเนียมจึงเป็นโลหะที่มีคุณค่าในอุตสาหกรรมสมัยใหม่ เครื่องครัวไม่เพียงแต่ทำจากอะลูมิเนียมเท่านั้น แต่ยังมีการใช้อย่างแพร่หลายในการก่อสร้างรถยนต์และเครื่องบินอีกด้วย

อลูมิเนียมยังเป็นหนึ่งในวัสดุที่มีราคาถูกและประหยัดที่สุด เนื่องจากสามารถใช้ได้อย่างไม่มีที่สิ้นสุดโดยการหลอมอลูมิเนียมที่ไม่ต้องการ เช่น กระป๋อง

กระป๋องอลูมิเนียม

โลหะอะลูมิเนียมมีความปลอดภัย แต่สารประกอบของโลหะอาจเป็นพิษต่อมนุษย์และสัตว์ได้ (โดยเฉพาะอะลูมิเนียมคลอไรด์ อะซิเตต และซัลเฟต)

คุณสมบัติทางกายภาพของอลูมิเนียม

อลูมิเนียมเป็นโลหะสีเงินที่ค่อนข้างเบาซึ่งสามารถสร้างโลหะผสมกับโลหะส่วนใหญ่ได้ โดยเฉพาะทองแดงและซิลิคอน นอกจากนี้ยังเป็นพลาสติกมากสามารถเปลี่ยนเป็นแผ่นบางหรือฟอยล์ได้อย่างง่ายดาย จุดหลอมเหลวของอะลูมิเนียม = 660 °C และจุดเดือดคือ 2470 °C

คุณสมบัติทางเคมีของอลูมิเนียม

ที่อุณหภูมิห้อง โลหะจะถูกเคลือบด้วยฟิล์มอะลูมิเนียมออกไซด์ Al₂O₃ ที่ทนทาน ซึ่งช่วยปกป้องจากการกัดกร่อน

อลูมิเนียมแทบไม่ทำปฏิกิริยากับสารออกซิไดซ์เนื่องจากมีฟิล์มออกไซด์ที่ปกป้องมัน อย่างไรก็ตาม มันสามารถถูกทำลายได้ง่ายเพื่อให้โลหะมีคุณสมบัติในการบูรณะ ฟิล์มอลูมิเนียมออกไซด์สามารถถูกทำลายได้ด้วยสารละลายหรือการละลายของอัลคาลิส กรด หรือด้วยความช่วยเหลือของปรอทคลอไรด์

เนื่องจากคุณสมบัติลดลง อลูมิเนียมจึงถูกนำมาใช้ในอุตสาหกรรมเพื่อการผลิตโลหะอื่นๆ กระบวนการนี้เรียกว่าอลูมิโนเทอร์มี คุณสมบัติของอลูมิเนียมนี้คือปฏิกิริยากับออกไซด์ของโลหะอื่น

ปฏิกิริยาอะลูมิเนียมความร้อนที่เกี่ยวข้องกับเหล็ก (III) ออกไซด์

ตัวอย่างเช่น พิจารณาปฏิกิริยากับโครเมียมออกไซด์:

Cr₂O₃ + อัล = Al₂O₃ + Cr

อลูมิเนียมทำปฏิกิริยาได้ดีกับสารธรรมดา ตัวอย่างเช่น สำหรับฮาโลเจน (ยกเว้นฟลูออรีน) อลูมิเนียมสามารถสร้างอะลูมิเนียมไอโอไดด์ คลอไรด์ หรือโบรไมด์ได้:

2Al + 3Cl₂ → 2AlCl₃

กับอโลหะอื่นๆ เช่น ฟลูออรีน ซัลเฟอร์ ไนโตรเจน คาร์บอน เป็นต้น อลูมิเนียมจะทำปฏิกิริยาได้เมื่อถูกความร้อนเท่านั้น

โลหะเงินยังทำปฏิกิริยากับสารเคมีที่ซับซ้อนอีกด้วย ตัวอย่างเช่น เมื่อใช้อัลคาไลจะเกิดเป็นอะลูมิเนต ซึ่งก็คือสารประกอบเชิงซ้อนที่ใช้ในอุตสาหกรรมกระดาษและสิ่งทอ นอกจากนี้ยังทำปฏิกิริยาเหมือนอะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์

อัล(OH)₃ + NaOH = Na)

และอลูมิเนียมโลหะหรืออะลูมิเนียมออกไซด์:

2Al + 2NaOH + 6Н₂О = 2Na + ЗН₂

อัล₂O₃ + 2NaOH + 3H₂O = 2Na

อลูมิเนียมทำปฏิกิริยาค่อนข้างสงบกับกรดที่มีฤทธิ์รุนแรง (เช่นกรดซัลฟิวริกและกรดไฮโดรคลอริก) โดยไม่มีการจุดติดไฟ

หากคุณจุ่มชิ้นส่วนโลหะลงในกรดไฮโดรคลอริก ปฏิกิริยาจะช้า ฟิล์มออกไซด์จะละลายในตอนแรก แต่หลังจากนั้นจะเร็วขึ้น อลูมิเนียมละลายในกรดไฮโดรคลอริกเพื่อปล่อยสารปรอทเป็นเวลาสองนาทีแล้วล้างออกให้สะอาด ผลลัพธ์ที่ได้คืออะมัลกัม ซึ่งเป็นโลหะผสมของปรอทและอะลูมิเนียม:

3HgCI₂ + 2Al = 2AlCI₃ + 3Hg

อีกทั้งยังไม่เกาะติดกับพื้นผิวโลหะอีกด้วย ตอนนี้โดยการจุ่มโลหะบริสุทธิ์ลงในน้ำ คุณสามารถสังเกตปฏิกิริยาช้าๆ ซึ่งมาพร้อมกับการปล่อยไฮโดรเจนและการก่อตัวของอะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์:

2Al + 6H₂O = 2Al(OH)₃ + 3H₂

เมื่อพิจารณาความเข้มข้นของสิ่งสกปรกในน้ำดื่มและน้ำธรรมชาติจะให้ความสนใจกับปริมาตรของไนเตรต, ซัลเฟต, ไนไตรต์, คลอไรด์โดยลืมเรื่องอลูมิเนียม - โลหะที่พบมากที่สุดในธรรมชาติ ภายใต้สภาวะปกติ อะลูมิเนียมจะละลายในน้ำเพื่อสร้างสารประกอบต่างๆ ที่ทำปฏิกิริยาอย่างแข็งขันกับสิ่งเจือปนอื่นๆ ส่งผลให้สารอิ่มตัวด้วยอะลูมิเนียมไฮโดรคลอไรด์ เกลือ และสารประกอบอื่น ๆ และสิ่งนี้นำไปสู่การเปลี่ยนแปลงคุณภาพน้ำ - การเสื่อมสภาพขององค์ประกอบทางเคมี, คุณสมบัติทางประสาทสัมผัส, ตัวชี้วัดทางจุลชีววิทยา, แบคทีเรีย
คณะกรรมการนโยบายการเงินอย่างเป็นทางการของอะลูมิเนียมในน้ำสำหรับดื่มและอ่างเก็บน้ำธรรมชาติ คำนวณโดย WHO และองค์กรด้านสิ่งแวดล้อม แต่พารามิเตอร์นี้ไม่ได้คำนึงถึงหลายวิธีที่โลหะเข้าสู่แหล่งธรรมชาติและร่างกายมนุษย์ ดังนั้นการกำหนดปริมาณอะลูมิเนียมในน้ำที่แม่นยำจึงเป็นสิ่งสำคัญ

อลูมิเนียมในแหล่งน้ำธรรมชาติ

ความอิ่มตัวของน้ำตามธรรมชาติกับโลหะเกิดขึ้นเนื่องจากการซึมของอะลูมิโนซิลิเกตและดินเหนียวบางประเภทเข้าไป หลังจากการละลาย ปฏิกิริยาระหว่างอะลูมิเนียมกับน้ำจะเริ่มขึ้น ขึ้นอยู่กับค่า pH ของมันโดยตรง การละลายภายใต้สภาวะธรรมชาติจะเกิดขึ้นอย่างช้าๆ แต่มักเกิดขึ้นพร้อมกับการปล่อยไฮดรอกไซด์ บอกไซต์ ไฮโดรคลอไรด์ และสารประกอบอื่นๆ ออกมาเสมอ สารและอะลูมิเนียมนั้นบรรจุอยู่ในน้ำทะเลและน้ำในแม่น้ำ แต่นี่อยู่ภายใต้สภาวะปกติ

โลหะเข้าสู่แหล่งน้ำธรรมชาติจาก:

• ท่อระบายน้ำอุตสาหกรรมและในประเทศ
• น้ำเสียจากการผลิตสารเคมี (การผลิตใด ๆ จะเพิ่มความเข้มข้นของอลูมิเนียมในน้ำเสีย 2-5 เท่า)
• ของเสียจากการก่อสร้างและการปล่อยมลพิษ

ทุกปีจะมีการปล่อยก๊าซเรือนกระจกออกสู่สิ่งแวดล้อมมากขึ้นเรื่อยๆ และการควบคุมระดับมลพิษก็ลดน้อยลงเรื่อยๆ ในน้ำเสียสกปรกที่มีสารเจือปนและสารแขวนลอยในปริมาณมาก อลูมิเนียมจะละลายในน้ำได้เร็วขึ้น มันเข้าสู่แหล่งน้ำในรูปของสารแขวนลอย ไอออน และคอลลอยด์ มันเป็นไอออนและออกไซด์ที่เพิ่มความเป็นพิษ พวกมันมีผลเสียต่อสิ่งมีชีวิตส่วนใหญ่ที่อาศัยอยู่ในแหล่งธรรมชาติ ตามมาตรฐาน ความเข้มข้นของอะลูมิเนียมในน้ำธรรมชาติไม่ควรเกิน 0.5 มก./เดซิเมตร

อลูมิเนียมในน้ำดื่ม

โลหะที่พบมากที่สุดในโลกจะบรรจุอยู่ในน้ำดื่มอย่างแน่นอน ตามมาตรฐานและข้อกำหนดของ GOST อลูมิเนียมในน้ำจะต้องมี:

• ไม่เกิน 0.5 มก./ล. ในน้ำประปา
• ภายใน 0.2-0.3 มก./ล. ในน้ำขวด;
• ภายใน 0.1-0.2 มก./ล. ในน้ำกรอง

ในแต่ละวันร่างกายมนุษย์ควรได้รับโลหะไม่เกิน 90 มก. แต่หลังจากปฏิกิริยาของอะลูมิเนียมกับน้ำเสร็จสิ้น สารพิษเจือปนก็จะปรากฏขึ้น ดังนั้นควรตรวจสอบน้ำประปาตลอดจนสารในหลุมเจาะเพื่อดูความเข้มข้นของสิ่งเจือปนและส่วนประกอบที่ไม่ปลอดภัย ด้านล่างนี้คือตารางความเข้มข้นสูงสุดที่อนุญาตของอะลูมิเนียมในน้ำดื่มและสารอื่นๆ ที่สำคัญต่อสุขภาพของมนุษย์

ทำไมคุณจึงควรดื่มน้ำที่มีความเข้มข้นของอลูมิเนียมขั้นต่ำ?

เมื่อพบว่าอลูมิเนียมปรากฏอยู่ในน้ำที่ใดก็คุ้มค่าที่จะพิจารณาวิธีอื่นที่เข้าสู่ร่างกาย ซึ่งจะช่วยควบคุมปริมาณโลหะในแต่ละวัน ปริมาตรหลักขององค์ประกอบทางเคมีมาจากอาหาร
โลหะยังมีอยู่ใน:

• การเตรียมเครื่องสำอาง
• เครื่องใช้ที่ทำจากโลหะชนิดเดียวกัน
• ยา;
• ยาระงับกลิ่นกาย ฯลฯ

ด้วยปริมาณอลูมิเนียมมาตรฐานในน้ำจะไม่มีผลกระทบต่อร่างกาย เมื่อมีความเข้มข้นมากเกินไป ระบบประสาทจะทนทุกข์ทรมาน หน่วยความจำลดลง ซึมเศร้าและหงุดหงิด ผลที่ตามมาจะไม่เกิดขึ้นทันที นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่าร่างกายไม่ได้ดูดซับโลหะทั้งหมด นักวิทยาศาสตร์ยังได้พิสูจน์ด้วยว่าปริมาณอะลูมิเนียมที่สูงในน้ำทำให้เกิดโรคทางระบบประสาทและการหยุดชะงักของการเผาผลาญแคลเซียม-ฟอสฟอรัส ซึ่งยับยั้งการผลิตฮีโมโกลบิน ดังนั้นจึงแนะนำให้ใช้สารสำหรับดื่มที่มีปริมาตรโลหะไม่เกิน 0.3 มก./ลิตร ด้วยปริมาณอะลูมิเนียมที่ละลายในน้ำนี้ ปริมาณการบริโภคต่อวันจะไม่เกิน 50 มก./ลิตร ระบบกรองในครัวเรือนใช้สำหรับทำความสะอาด

การทำน้ำให้บริสุทธิ์โดยใช้วิธีจับตัวเป็นก้อน

เพื่อให้ของเหลวที่เหมาะสมสำหรับการดื่มหรือความต้องการทางเทคนิคไหลออกจากก๊อกน้ำ จะต้องทำความสะอาดก่อน ทั้งน้ำบาดาลและน้ำผิวดินต้องผ่านขั้นตอนนี้ก่อนใช้งาน อธิบายไว้ข้างต้นว่าเกิดอะไรขึ้นเมื่ออลูมิเนียมทำปฏิกิริยากับน้ำ - กลิ่นอันไม่พึงประสงค์, สิ่งสกปรกที่ไม่พึงประสงค์เกิดขึ้น, สารจะขุ่นและมีตะกอนปรากฏขึ้น เมื่อคุณสมบัติทางประสาทสัมผัสของของเหลวแย่ลง สารประกอบโลหะบางชนิดสามารถทำหน้าที่เป็นสารตกตะกอนที่ดีเยี่ยม ซึ่งเป็นองค์ประกอบที่ยึดเกาะอนุภาคที่เป็นอันตรายและไม่จำเป็นในสาร ถูกนำมาใช้อย่างมีประสิทธิภาพเพื่อปรับปรุงคุณภาพของของเหลวในระบบบำบัดน้ำ

อลูมิเนียมซัลเฟตส่วนใหญ่มักใช้ในการกรองน้ำตามความต้องการ coagulum มีฤทธิ์มากที่สุดในสภาพแวดล้อมที่มีความเป็นกรด 4.4-6.1 pH แต่ยังใช้กับสารที่มีค่า pH ตั้งแต่ 7 ถึง 8 ด้วย ขั้นตอนการบำบัดน้ำมีดังนี้:

• เติมอะลูมิเนียมซัลเฟตลงในของเหลว
• สื่อผสม - การผสมเสร็จสมบูรณ์ภายใน 1-3 นาที
• การแข็งตัวซึ่งสื่อผ่านจากอ่างเก็บน้ำหนึ่งไปยังอีกอ่างเก็บน้ำหนึ่ง (กระบวนการนี้ใช้เวลา 30 นาทีถึง 1 ชั่วโมง)
• การตกตะกอนของตะกอนที่ถูกผูกไว้
• การกรองตัวกลางบริสุทธิ์

ในขณะนี้ การทำน้ำให้บริสุทธิ์ด้วยอะลูมิเนียมเป็นวิธีที่ประหยัดและมีประสิทธิภาพในการกำจัดอนุภาคแขวนลอยออกจากของเหลว ในระหว่างการแข็งตัวจะสังเกตการกำจัดโซเดียมและแคลเซียมไบคาร์บอเนตและคาร์บอเนตด้วย เมื่อเสร็จสิ้นขั้นตอนการบำบัดน้ำ ผู้บริโภคจะได้รับน้ำที่สะอาดและมีกลิ่นหอม

อลูมิเนียมเป็นโลหะที่พบมากที่สุดในเปลือกโลก เป็นส่วนประกอบของดินเหนียว เฟลด์สปาร์ ไมคัส และแร่ธาตุอื่นๆ อีกมากมาย ปริมาณอะลูมิเนียมทั้งหมดในเปลือกโลกคือ

วัตถุดิบหลักในการผลิตอะลูมิเนียมคือแร่บอกไซต์ที่มีอลูมินา แร่อะลูมิเนียมที่สำคัญที่สุดยังรวมถึงอลูไนต์และเนฟีลีนด้วย

สหภาพโซเวียตมีปริมาณสำรองอลูมิเนียม นอกจากแร่บอกไซต์แล้ว ซึ่งเรามีอยู่ในเทือกเขาอูราล ในสาธารณรัฐสังคมนิยมโซเวียตปกครองตนเองบัชคีร์ และในคาซัคสถาน แหล่งที่มาของอะลูมิเนียมที่ร่ำรวยที่สุดคือเนฟีลีน ซึ่งเกิดขึ้นร่วมกับอะพาไทต์ในเทือกเขาคิบินี แหล่งวัตถุดิบอะลูมิเนียมจำนวนมากมีอยู่ในไซบีเรีย

Wöhlerได้รับอะลูมิเนียมเป็นครั้งแรกในปี พ.ศ. 2370 โดยการกระทำของโลหะโพแทสเซียมกับอะลูมิเนียมคลอไรด์ อย่างไรก็ตาม แม้จะมีการเกิดขึ้นอย่างกว้างขวางในธรรมชาติ แต่อะลูมิเนียมก็เป็นหนึ่งในโลหะหายากจนถึงปลายศตวรรษที่ 19

ปัจจุบันอะลูมิเนียมผลิตได้จากอะลูมิเนียมออกไซด์ในปริมาณมหาศาลโดยวิธีอิเล็กโทรไลต์ อะลูมิเนียมออกไซด์ที่ใช้จะต้องมีความบริสุทธิ์เพียงพอ เนื่องจากอะลูมิเนียมที่ถลุงแล้วจะขจัดสิ่งเจือปนได้ยาก แร่อะลูมิเนียมบริสุทธิ์ได้มาจากการประมวลผลแร่อะลูมิเนียมธรรมชาติ

การผลิตอะลูมิเนียมเป็นกระบวนการที่ซับซ้อนซึ่งเต็มไปด้วยความยากลำบากอย่างยิ่ง วัสดุเริ่มต้นหลัก - อลูมิเนียมออกไซด์ - ไม่นำไฟฟ้าและมีจุดหลอมเหลวที่สูงมาก (ประมาณปี 2050) ดังนั้นส่วนผสมที่หลอมละลายของไครโอไลท์และอะลูมิเนียมออกไซด์จึงต้องผ่านกระบวนการอิเล็กโทรไลซิส

ส่วนผสมที่มีประมาณ (มวล) ละลายที่และมีค่าการนำไฟฟ้า ความหนาแน่น และความหนืดที่เหมาะสมที่สุดสำหรับกระบวนการ เพื่อปรับปรุงลักษณะเหล่านี้ให้ดียิ่งขึ้นจึงเติมสารเติมแต่งและเติมลงในส่วนผสม ด้วยเหตุนี้ จึงทำให้สามารถอิเล็กโทรไลซิสได้ที่

อิเล็กโทรไลเซอร์สำหรับการถลุงอะลูมิเนียมเป็นโครงเหล็กที่บุด้วยอิฐทนไฟด้านใน ด้านล่าง (ด้านล่าง) ซึ่งประกอบจากบล็อกถ่านหินอัดทำหน้าที่เป็นแคโทด แอโนด (หนึ่งอันขึ้นไป) ตั้งอยู่ด้านบน: เป็นเฟรมอลูมิเนียมที่เต็มไปด้วยถ่านอัดก้อน ในโรงงานสมัยใหม่ มีการติดตั้งอิเล็กโทรไลเซอร์เป็นอนุกรม แต่ละซีรีย์ประกอบด้วยอิเล็กโทรไลเซอร์ 150 ตัวขึ้นไป

ในระหว่างอิเล็กโทรไลซิส อลูมิเนียมจะถูกปล่อยออกมาที่แคโทดและออกซิเจนที่ขั้วบวก อลูมิเนียมซึ่งมีความหนาแน่นสูงกว่าการหลอมแบบเดิมจะถูกรวบรวมไว้ในเครื่องอิเล็กโทรไลเซอร์ จากที่นี่เขาจะได้รับการปล่อยตัวเป็นระยะ เมื่อโลหะถูกปล่อยออกมา จะมีการเพิ่มอะลูมิเนียมออกไซด์ส่วนใหม่ลงในการหลอม ออกซิเจนที่ปล่อยออกมาระหว่างอิเล็กโทรไลซิสจะทำปฏิกิริยากับคาร์บอนของขั้วบวกซึ่งจะเผาไหม้จนเกิดเป็น CO และ

อะลูมิเนียมไม่ได้ผลิตในรัสเซียก่อนการปฏิวัติ โรงถลุงอะลูมิเนียมแห่งแรกในสหภาพโซเวียต (Volkhovsky) เริ่มดำเนินการในปี 2475 และในปี 2478 ประเทศของเราได้อันดับที่สามของโลกในด้านการผลิตอะลูมิเนียม

โครงสร้างที่เหมือนกันของชั้นอิเล็กทรอนิกส์ด้านนอกของอะตอมโบรอนและอะลูมิเนียมจะกำหนดความคล้ายคลึงกันในคุณสมบัติขององค์ประกอบเหล่านี้ ดังนั้นอลูมิเนียมเช่นเดียวกับโบรอนจึงมีลักษณะเฉพาะด้วยสถานะออกซิเดชันเท่านั้น อย่างไรก็ตาม เมื่อเปลี่ยนจากโบรอนเป็นอะลูมิเนียม รัศมีของอะตอมจะเพิ่มขึ้นอย่างมาก (จาก 0.091 เป็น ) และยิ่งไปกว่านั้น ชั้นอิเล็กตรอนแปดอิเล็กตรอนระดับกลางอีกชั้นหนึ่งก็ปรากฏขึ้นเพื่อปกป้องนิวเคลียส ทั้งหมดนี้ส่งผลให้การเชื่อมต่อระหว่างอิเล็กตรอนชั้นนอกกับนิวเคลียสอ่อนลง และส่งผลให้พลังงานไอออไนเซชันของอะตอมลดลง (ดูตารางที่ 35) ดังนั้นอลูมิเนียมจึงมีคุณสมบัติทางโลหะเด่นชัดกว่าโบรอนมาก อย่างไรก็ตาม พันธะเคมีที่เกิดจากอะลูมิเนียมกับองค์ประกอบอื่น ๆ นั้นมีโคเวเลนต์ในธรรมชาติเป็นหลัก

คุณสมบัติอีกประการหนึ่งของอะลูมิเนียม (เช่นเดียวกับอะนาล็อก - แกลเลียม อินเดียม และแทลเลียม) เมื่อเปรียบเทียบกับโบรอนคือการมีอยู่ของระดับย่อยอิสระในชั้นอิเล็กทรอนิกส์ด้านนอกของอะตอม ด้วยเหตุนี้หมายเลขประสานงานของอลูมิเนียมในสารประกอบจึงไม่เพียงมีสี่เช่นโบรอน แต่ยังมีหกด้วย

ข้าว. 165. แผนผังโครงสร้างเชิงพื้นที่ของโมเลกุล วงกลมสีดำคืออะตอมอะลูมิเนียม วงกลมเบาคืออะตอมของคลอรีน

อลูมิเนียมเชื่อมต่อกันเหมือนกับสารประกอบโบรอนที่คล้ายกัน ในแต่ละโมเลกุลของสารประกอบดังกล่าว จะมีอิเล็กตรอนเพียง 6 ตัวในชั้นอิเล็กตรอนด้านนอกของอะตอมอลูมิเนียม ดังนั้นอะตอมอลูมิเนียมจึงสามารถเป็นตัวรับคู่อิเล็กตรอนได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งอะลูมิเนียมเฮไลด์นั้นมีลักษณะเฉพาะด้วยการก่อตัวของไดเมอร์ซึ่งดำเนินการตามวิธีการของผู้บริจาค (ในแผนภาพ D - อะตอมฮาโลเจน):

ดังที่เห็นได้ โมเลกุลไดเมอร์ดังกล่าวมีอะตอมฮาโลเจนแบบ "บริดจ์" สองอะตอม โครงสร้างเชิงพื้นที่แสดงไว้ในรูปที่. 165. อะลูมิเนียมเฮไลด์มีอยู่ในรูปของโมเลกุลไดเมอริกในการละลายและไอระเหย อย่างไรก็ตาม โดยทั่วไปองค์ประกอบของพวกเขามักจะแสดงในรูปแบบ . ด้านล่างนี้เราจะปฏิบัติตามวิธีการเขียนสูตรสำหรับอะลูมิเนียมเฮไลด์นี้ด้วย

อะลูมิเนียมไฮไดรด์ก็เป็นสารประกอบที่ขาดอิเล็กตรอนเช่นกัน อย่างไรก็ตาม อะตอมไฮโดรเจนนั้นต่างจากอะตอมฮาโลเจนในโมเลกุลตรงที่ไม่มีคู่อิเล็กตรอนตัวเดียวและไม่สามารถทำหน้าที่เป็นผู้บริจาคอิเล็กตรอนได้ ดังนั้น โมเลกุลแต่ละโมเลกุลในที่นี้จึงเชื่อมต่อถึงกันโดย "การเชื่อมโยง" อะตอมไฮโดรเจนด้วยพันธะสามจุดศูนย์กลาง คล้ายกับพันธะในโมเลกุลโบโรไฮไดรด์ (ดูหน้า 612) เป็นผลให้เกิดโพลีเมอร์ที่เป็นของแข็งซึ่งสามารถแสดงองค์ประกอบได้ด้วยสูตร

อลูมิเนียมเป็นโลหะเบาสีเงินสีขาว ดึงเป็นเส้นลวดและรีดเป็นแผ่นบางได้ง่าย

ที่อุณหภูมิห้อง อลูมิเนียมจะไม่เปลี่ยนแปลงในอากาศ แต่เพียงเพราะพื้นผิวถูกปกคลุมด้วยฟิล์มออกไซด์บางๆ ซึ่งมีผลในการป้องกันที่แข็งแกร่งมาก ตัวอย่างเช่น การทำลายฟิล์มนี้โดยการรวมอะลูมิเนียม ทำให้เกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันอย่างรวดเร็วของโลหะ พร้อมด้วยความร้อนที่สังเกตได้

ศักย์ไฟฟ้ามาตรฐานของอะลูมิเนียมคือ -1.663 V แม้จะมีค่าเป็นลบ แต่อลูมิเนียมไม่สามารถแทนที่ไฮโดรเจนจากน้ำได้เนื่องจากการก่อตัวของฟิล์มออกไซด์ป้องกันบนพื้นผิว อย่างไรก็ตาม อลูมิเนียมที่ผสมกันซึ่งไม่ก่อให้เกิดชั้นออกไซด์ที่หนาแน่น จะทำปฏิกิริยาอย่างแรงกับน้ำเพื่อปล่อยไฮโดรเจนออกมา

เจือจางกรดไฮโดรคลอริกและกรดซัลฟิวริกละลายอะลูมิเนียมได้ง่าย โดยเฉพาะเมื่อถูกความร้อน กรดไนตริกเข้มข้นที่เจือจางสูงและเย็นไม่ละลายอะลูมิเนียม

เมื่ออลูมิเนียมสัมผัสกับสารละลายด่างที่เป็นน้ำ ชั้นออกไซด์จะละลายและเกิดอะลูมิเนตขึ้น - เกลือที่มีอลูมิเนียมเป็นส่วนหนึ่งของไอออน:

โซเดียมเตตระไฮดรอกซีอะลูมิเนต

อลูมิเนียมที่ไม่มีฟิล์มป้องกันทำปฏิกิริยากับน้ำโดยแทนที่ไฮโดรเจนจากมัน:

อะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ที่เกิดขึ้นจะทำปฏิกิริยากับอัลคาไลส่วนเกิน ทำให้เกิดไฮดรอกซีอะลูมิเนต:

เมื่อเพิ่มสมการสุดท้ายเป็นสองเท่าและเพิ่มลงในสมการก่อนหน้า เราจะได้สมการรวมสำหรับการละลายอะลูมิเนียมในสารละลายด่างที่เป็นน้ำ:

อะลูมิเนียมละลายอย่างเห็นได้ชัดในสารละลายเกลือซึ่งมีปฏิกิริยาเป็นกรดหรือด่างเช่นในสารละลายเนื่องจากการไฮโดรไลซิส

หากผงอลูมิเนียม (หรืออลูมิเนียมฟอยล์บาง ๆ) ได้รับความร้อนอย่างแรง จะติดไฟและเผาไหม้ด้วยเปลวไฟสีขาวจนมองไม่เห็น ทำให้เกิดอะลูมิเนียมออกไซด์

การใช้อลูมิเนียมหลักคือการผลิตโลหะผสมตามนั้น สารเติมแต่งอัลลอยด์ (เช่น ทองแดง ซิลิคอน แมกนีเซียม สังกะสี แมงกานีส) จะถูกเติมลงในอะลูมิเนียมเป็นหลักเพื่อเพิ่มความแข็งแรง Dura homins ที่ประกอบด้วยทองแดงและแมกนีเซียม, silumins ซึ่งมีสารเติมแต่งหลักคือซิลิคอน และ magnalium (โลหะผสมของอลูมิเนียมและแมกนีเซียม) แพร่หลาย ข้อได้เปรียบหลักของโลหะผสมอลูมิเนียมทั้งหมดคือความหนาแน่นต่ำ ความแข็งแรงสูง (ต่อหน่วยมวล) ความต้านทานต่อการกัดกร่อนในชั้นบรรยากาศที่น่าพอใจ ความถูกเมื่อเปรียบเทียบ และความง่ายในการผลิตและการแปรรูป อะลูมิเนียมอัลลอยด์ถูกนำมาใช้ในจรวด เครื่องบิน รถยนต์ การต่อเรือ และการผลิตเครื่องมือ ในการผลิตเครื่องใช้บนโต๊ะอาหาร และในอุตสาหกรรมอื่นๆ อีกมากมาย อลูมิเนียมอัลลอยด์ครองอันดับที่สองในแง่ของความกว้างในการใช้งาน รองจากเหล็กและเหล็กหล่อ

อลูมิเนียมเป็นหนึ่งในสารเติมแต่งที่พบมากที่สุดในโลหะผสมที่มีทองแดง แมกนีเซียม ไทเทเนียม นิกเกิล สังกะสี และเหล็ก

ในรูปของโลหะบริสุทธิ์ อลูมิเนียมจะใช้ในการผลิตอุปกรณ์เคมี สายไฟฟ้า และตัวเก็บประจุ แม้ว่าค่าการนำไฟฟ้าของอลูมิเนียมจะน้อยกว่าทองแดง (ประมาณค่าการนำไฟฟ้าของทองแดง) แต่สิ่งนี้จะถูกชดเชยด้วยความสว่างของอลูมิเนียมซึ่งทำให้สายไฟหนาขึ้น: ลวดอลูมิเนียมมีน้ำหนักครึ่งหนึ่งด้วยค่าการนำไฟฟ้าเท่ากัน มากเท่ากับลวดทองแดง

สิ่งสำคัญคือต้องใช้อลูมิเนียมในการทำอะลูมิไนซ์ซึ่งประกอบด้วยการทำให้พื้นผิวของเหล็กหรือผลิตภัณฑ์เหล็กหล่ออิ่มตัวด้วยอลูมิเนียมเพื่อป้องกันวัสดุฐานจากการเกิดออกซิเดชันภายใต้ความร้อนสูง ในทางโลหะวิทยา อะลูมิเนียมใช้ในการผลิตแคลเซียม แบเรียม ลิเธียม และโลหะอื่นๆ บางชนิดโดยใช้อะลูมิเนียมอเทอร์มี (ดูมาตรา 192)

อะลูมิเนียมออกไซด์หรือที่เรียกว่าอลูมินา เกิดขึ้นตามธรรมชาติในรูปแบบผลึก ก่อตัวเป็นแร่คอรันดัม คอรันดัมมีความแข็งสูงมาก คริสตัลโปร่งใสที่มีสีแดงหรือน้ำเงินจากสิ่งเจือปน ได้แก่ หินล้ำค่าอย่างทับทิมและแซฟไฟร์ ขณะนี้ทับทิมถูกผลิตขึ้นมาโดยการหลอมอลูมินาในเตาไฟฟ้า มีการใช้ไม่มากนักกับเครื่องประดับเช่นเดียวกับวัตถุประสงค์ทางเทคนิค เช่น สำหรับการผลิตชิ้นส่วนสำหรับเครื่องมือที่มีความแม่นยำ หินในนาฬิกา เป็นต้น ผลึกทับทิมที่มีสิ่งเจือปนเล็กน้อยถูกใช้เป็นเครื่องกำเนิดควอนตัม - เลเซอร์ที่สร้างลำแสงโดยตรงของ รังสีเอกรงค์

คอรันดัมและพันธุ์เนื้อละเอียดที่มีสิ่งเจือปนจำนวนมาก เช่น กากกะรุน ถูกใช้เป็นวัสดุขัด

อะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ตกตะกอนในรูปของตะกอนเจลาตินัสภายใต้การกระทำของด่างกับสารละลายเกลืออะลูมิเนียมและก่อให้เกิดสารละลายคอลลอยด์ได้อย่างง่ายดาย

อะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์เป็นแอมโฟเทอริกไฮดรอกไซด์ทั่วไป เมื่อกรดจะเกิดเกลือที่มีอะลูมิเนียมไอออนบวกและมีอัลคาไล - อะลูมิเนต เมื่ออะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ทำปฏิกิริยากับสารละลายที่เป็นน้ำของอัลคาไล หรือเมื่ออลูมิเนียมโลหะถูกละลายในสารละลายอัลคาไล จะเกิดไฮดรอกซีอะลูมิเนตตามที่กล่าวไว้ข้างต้น เป็นต้น เมื่ออะลูมิเนียมออกไซด์ถูกหลอมรวมกับออกไซด์หรือไฮดรอกไซด์ที่เกี่ยวข้อง จะได้อนุพันธ์ของกรดเมตาอะลูมิเนียม เช่น:

ทั้งเกลืออะลูมิเนียมและอะลูมิเนตในสารละลายถูกไฮโดรไลซ์อย่างสูง ดังนั้นเกลืออะลูมิเนียมและกรดอ่อนในสารละลายจึงถูกแปลงเป็นเกลือพื้นฐานหรือผ่านการไฮโดรไลซิสโดยสมบูรณ์ ตัวอย่างเช่น เมื่อเกลืออะลูมิเนียมทำปฏิกิริยาในสารละลายกับอะลูมิเนียม จะไม่ใช่อะลูมิเนียมคาร์บอเนตที่ก่อตัวขึ้น แต่เป็นไฮดรอกไซด์และคาร์บอนไดออกไซด์ที่ถูกปล่อยออกมา:

อะลูมิเนียมคลอไรด์ อลูมิเนียมคลอไรด์ปราศจากน้ำได้มาจากปฏิกิริยาโดยตรงของคลอรีนกับอลูมิเนียม มีการใช้กันอย่างแพร่หลายเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาในการสังเคราะห์สารอินทรีย์ต่างๆ

มันละลายในน้ำและปล่อยความร้อนออกมาจำนวนมาก เมื่อสารละลายถูกระเหย จะเกิดไฮโดรไลซิส ไฮโดรเจนคลอไรด์จะถูกปล่อยออกมา และได้อะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ หากการระเหยเกิดขึ้นโดยมีกรดไฮโดรคลอริกมากเกินไปก็จะได้ผลึกขององค์ประกอบ

ดังที่ระบุไว้แล้วในหน้า 614 พันธะเคมีที่เกิดจากอะตอมอะลูมิเนียมมีลักษณะเป็นโคเวเลนต์เป็นส่วนใหญ่ สิ่งนี้ส่งผลต่อคุณสมบัติของสารประกอบที่เกิดขึ้น ดังนั้น ที่ความดันบรรยากาศปกติ อลูมิเนียมคลอไรด์ปราศจากน้ำจะระเหิดได้ที่ และที่ความดันสูงจะละลายที่ และในสถานะหลอมเหลว จะไม่นำกระแสไฟฟ้า ดังนั้นจึงไม่สามารถใช้การหลอมเพื่อการผลิตอลูมิเนียมด้วยไฟฟ้าได้

อะลูมิเนียมซัลเฟตได้มาจากการกระทำของกรดซัลฟิวริกร้อนกับอะลูมิเนียมออกไซด์หรือดินขาว ใช้สำหรับทำน้ำให้บริสุทธิ์ (ดูหน้า 598) รวมถึงในการเตรียมกระดาษบางประเภท

โพแทสเซียมสารส้มถูกนำมาใช้ในปริมาณมากสำหรับการฟอกหนัง เช่นเดียวกับการย้อมสีเพื่อใช้เป็นสารช่วยประชดสำหรับผ้าฝ้าย ในกรณีหลัง ผลของสารส้มขึ้นอยู่กับข้อเท็จจริงที่ว่าอะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ที่เกิดขึ้นจากการไฮโดรไลซิสสะสมอยู่ในเส้นใยผ้าในสถานะที่กระจายตัวอย่างประณีต และเมื่อดูดซับสีย้อมแล้วก็จะยึดสีย้อมไว้อย่างแน่นหนาบนเส้นใย