NHÔM VÀ HỢP CHẤT CỦA NHÔM

Nhôm (Al)

I- Cấu tạo

Cấu hình etectron của Al: 1s22s22p63s23p1. Al là nguyên tố p

                   Al → Al3+ + 3e

Mạng tinh thể: Nhôm có cấu tạo kiểu mạng lập phương tâm diện.

II- TÍNH CHẤT HOÁ HỌC

1. Tác dụng với phi kim

a. Tác dụng với oxi

Khi đốt nóng, bột nhôm cháy trong không khí

             4Al + 3O2  2 Al2O3

b. Tác dụng với clo

Bột nhôm tự bốc cháy khi tiếp xúc với khí clo

            2Al + 3Cl2 → 2AlCl3

c. Tác dụng với C, S, N,...

            2Al + N2  2AlN

            2Al + 3S  Al2S3.

2. Tác dụng với axit

a. Với HCl loãng cũng như đặc, H2SO4 loãng cho H2 bay ra.

b. Với H2SO4 đặc, nóng tuỳ theo nồng độ tính khử của kim loại, điều kiện phản ứng mà tạo ra sản phẩm khử khác nhau: SO2, S, H2S .

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

            2Al + 4H2SO4 → Al2 (SO4)3 + S ↓ + 4H2O

            8Al + 15H2SO4 → 4Al2(SO4)3 + 3H2S + 12H2O

c. Với HNO3

- Al phản ứng với HNO3 đặc, nóng cho khí NO2.

- Al phản ứng với HNO3 loãng cho NO, N2O, N2, NH4NO3 và muối nitrat.

           Al + 4HNO3 → Al(NO3)3 + NO + 2H2O

           8Al + 30HNO3 → 8Al(NO3)3 + 3N2O + 15H2O

           10Al + 36HNO3 → 10Al(NO3)3 + 3N2 + 18H2O

           8Al + 30HNO3 → 8Al(NO3)3 + 3NH4NO3 + 9H2O 

- Al không tác dụng với HNO3 rất loãng.

- Với HNO3 đặc, nguội và H2SO4 đặc, nguội: Al, Fe bị thụ động không có phản ứng, do chúng bị oxi hóa tạo các lớp oxit bền vững.

3. Tác dụng với nước

           2Al + 6H2O → 2Al(OH)3 ↓ + 3H2 ↑

Phản ứng nhanh chóng dừng lại vì Al(OH)3, không tan trong nước đã ngăn cản không cho nhôm tiếp xúc với nước.

4. Tác dụng với oxit kim loại

Ở nhiệt độ cao, Al khử được nhiều oxit kim loại yếu hơn như CuO, Fe2O3, Cr2O3,... thành kim loại gọi là phản ứng nhiệt nhôm.

           

5. Tác dụng với dung dịch kiềm

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

6. Tác dụng với dung dịch muối

            2Al + 3FeSO4 → Al2(SO4)3 + 3Fe

III- Điều chế

           Al2O3    2Al + 3/2O2

- Ở cực âm xảy ra sự khử ion Al3+ : Al3+ + 3e → Al

- Ở cực dương xảy ra sự ion hoá các ion O2- : 2O2- → O2 + 4e

- Không thể điều chế Al bằng cách dùng H2, CO, C đế khử Al2O3 ở bất kì nhiệt độ nào.

IV- Một số hợp chất quan trọng của nhôm

1. Al2O3

- Nhôm oxit là một chất rắn màu trắng, không tác dụng với nước. Nóng chảy ở nhiệt độ 2050°C.

- Dạng ngậm nước như boxit Al2SO3.2H2O là nguyên liệu quan trọng để sản xuất Al.

- Al2O3 CÓ lẫn tạp chất như Cr2O3, ngọc có màu đỏ có tên là rubi, nếu tạp chất là TiO2, và Fe3O4, ngọc màu

xanh có tên là saphia.

- Al2O3 là hợp chất lưỡng tính

                Al2O3 + 6HCl → 2Al2Cl3 + 3H2O

                Al2O3 + 6H+ → 2Al3+ + 3H2O

                Al2O3 + 2NaOH + 3H2O → 2Na[Al(OH)4]

                Al2O3 + 2OH- + 3H2O → 2[Al(OH)4]-

2. Al(OH)3

- Là hợp chất không bền với nhiệt, khi đun nóng:

              2Al(OH)3  Al2O3 + 3H2O

- Al(OH)3 là hiđroxit lưỡng tính

              Al(OH)3 + 3HCl → AlCl3 + 3H2O

              Al(OH)3 + 3H+ → Al3+ + 3H2O

              Al(OH)3 + OH- → [Al(OH)4]-

- Điều chế Al(OH)3

              Al3+ + 3NH3 + 3H2O → Al(OH)3 ↓ + 3NH4

                 Al3+ + 3OH- → Al(OH)3 ↓
                        vừa đủ

              CO2 + 2Na[Al(OH)4] → 2Al(OH)3↓ + Na2CO3 + H2O

              2CO2 + 2Ba[Al(OH)4]2 → 2Al(OH)3↓ + Ba2(HCO3)2

3. Muối nhôm

Muối nhôm có nhiều ứng dụng quan trọng là muối sunfat kép kali và nhôm ngậm nước (phèn chua)

K2SO4.Al(SO4)3.24H2O hay KAl(SO4)2.12H2O