Применение алюминия и его соединений

Получение

Химические свойства

Физические свойства

Гидроксид алюминия

Получение

Химические свойства

α-Al₂O₃ – амфотерный оксид, химически инертен, благодаря своей прочной кристаллической решетке. Он не растворяется в воде, не взаимодействует с растворами кислот и щелочей и может реагировать лишь с расплавленной щелочью.

Около 1000°С интенсивно взаимодействует со щелочами и карбонатами щелочных металлов с образованием алюминатов:

Al₂O₃ + 2KOH = 2KAlO₂ + H₂O;

Al₂O₃ + Na₂CO₃ = 2NaAlO₂ + CO₂.

Другие формы Al₂O₃ более активны, могут реагировать с растворами кислот и щелочей, α-Al₂O₃ взаимодействует лишь с горячими концентрированными растворами:

Al₂O₃ + 6HCl = 2AlCl₃ + 3H₂O;

Al₂O₃ + 2NaOH + 7H₂O = 2Na[Al(H₂O)₂(OH)₄]

Амфотерные свойства оксида алюминия проявляются при взаимодействии с кислотными и основными оксидами с образованием солей:

Al₂O₃ + 3SO₃ = Al₂(SO₄)₃ (основные свойства),

Al₂O₃ + Na₂O = 2NaAlO₂ (кислотные свойства).

Оксид алюминия – природное соединение, может быть получен из бокситов или при термическом разложении гидроксидов алюминия:

2Al(OH)₃ = Al₂O₃ + 3H₂O;

2AlOOH = Al₂O₃ + H₂O.

Гидроксид алюминия Al(OH)₃ – бесцветное твердое вещество, нерастворимое в воде, входит в состав многих бокситов. Существует в четырех полиморфных модификациях. На холоде образуется α-Al(OH)₃ – байерит, а при осаждении из горячего раствора γ-Al(OH)₃ – гиббсит (гидаргилит), обе кристаллизуются в моноклинной сингонии, имеют слоистое строение, слои состоят из октаэдров [Al(OH)₆], между слоями действует водородная связь. Существует также триклинный гиббсит γ’-Al(OH)₃, триклинный нордстрандит β-Al(OH)₃ и две модификации оксогидроксида AlOOH – орторомбические бемит и диаспор. Аморфный гидроксид алюминия имеет переменный состав Al₂O₃ · nH₂O. При нагревании выше 180°С разлагается.

Гидроксид алюминия – типичное амфотерное соединение, свежеполученный гидроксид растворяется в кислотах и щелочах:

2Al(OH)₃ + 6HCl = 2AlCl₃ + 6H₂O

Al(OH)₃ + NaOH + 2H₂O = Na[Al(H₂O)₂(OH)₄].

При нагревании разлагается, процесс дегидратации довольно сложен и схематично может быть представлен следующим образом:

Al(OH)₃ = AlOOH + H₂O;

2AlOOH = Al₂O₃ + H₂O.

Образуется при действии водного раствора аммиака на растворы солей алюминия:

AlCl₃ + 3NH₃ + 3H₂O = Al(OH)₃ + 3NH₄Cl;

растворы щелочей не применяются, поскольку образующийся гидроксид алюминия в них хорошо растворяется.

Кристаллический гидроксид алюминия образуется при пропускании углекислого газа через щелочной раствор тетрагидроксодиакваалюмината натрия:

2Na[Al(H₂O)₂(OH)₄] + 2СО₂ = 2Al(OH)₃ + 2NaHCO₃ + 4H₂O.

Алюминий используется для получения алюминиевых сплавов. Чистый алюминий – конструкционный материал в строительстве, применяется в электротехнике, является раскислителем чугуна и стали, восстановителем оксидов в производстве металлов методом алюмотермии. Применяется в качестве компонента твердых ракетных топлив, пиротехнических составов и взрывчатых веществ. В виде пудры и пасты применяется в качестве лакокрасочных материалов.

Оксид алюминия применяется в качестве огнеупорного и абразивного материала, для производства керамических резцов и электротехнической керамики. Монокристаллы используются в качестве лазерного материала, камней часовых механизмов и ювелирных камней. Алюмогель является адсорбентом при осушке газов и жидкостей, используется в хроматографии, применяется как носитель катализаторов.

Гидроксид алюминия используется при производстве соединений алюминия, компонент зубных паст, применяется в медицине.

Хлорид алюминия применяется в качестве катализатора в органическом синтезе, для очистки сточных вод и обработки дерева.

Сульфат алюминия – коагулянт для обработки питьевых и промышленных вод, применяется при производстве бумаги и в текстильной промышленности.