Алюминий – элемент 3‑го периода и IIIA‑группы Периодической системы, порядковый номер 13. Электронная формула атома [10Ne]3s23p1, степени окисления + III и 0.

По электроотрицательности (1,47) одинаков с бериллием, проявляет амфотерные (кислотные и основные) свойства. В соединениях может находиться в составе катионов и анионов.

В природе – четвертый

по химической распространенности элемент (первый среди металлов), находится в химически связанном состоянии.

Алюминий Al

. Серебристо‑белый, блестящий, легкий и пластичный металл. На воздухе покрывается матовой защитной пленкой Al2O3, весьма устойчивой и защищающей металл от коррозии; пассивируется в воде и концентрированной HNO3 (образование той же оксидной пленки).

Реакционноспособный, сгорает на воздухе, при комнатной температуре реагирует с галогенами Cl2, Br2 и I2, при нагревании – с фтором, серой:

4Al(порошок) + 3O2(воздух) = 2Al2O3 (700 °C)

2Al(порошок) + ЗЕ2 = 2AlЕ3 (25 °C, Е = CI, Br)

2Al(порошок) + 3I2 = 2AlI3 (25 °C, кат. – капля Н2O)

2Al + 3F2 = 2AlF3 (600 °C)

2Al + 3S = Al2S3 (150–200 °C)

Алюминий восстанавливает другие металлы из их оксидов (промышленно важный метод – алюминотермия):

Амальгамированный алюминий, т. е. очищенный от оксидной пленки, энергично и с большим экзо‑эффектом реагирует с водой:

2Al + 6Н2O = 2Al(ОН)3↓ + ЗН2↑ + 836 кДж

Алюминий – сильный (типичный) восстановитель, в ряду напряжений стоит значительно левее водорода; вытесняет водород из разбавленных кислот НCl и H2SO4:

2Al + 6Н+ = 2Al3+ + ЗН2↑

и, проявляя амфотерность, из концентрированного раствора щелочей (окислитель – вода):

2Al + 2NaOH + 6Н2O = 2Na[Al(OH)4] + ЗН2↑ (80 °C)

Реагирует со щелочами в расплаве (также демонстрируя амфотерные свойства):

2Al + 6NaOH(T) = 2NaAlO2 + ЗН2 + 2Na2O (450 °C)

Взаимодействует с разбавленной

азотной кислотой:

Al + 4НNO3(разб.) = Al(NO3)3 + NO↑ + 2Н2O

и восстанавливает Nv до N‑III в реакциях с очень разбавленной

азотной кислотой и ее солями:

8Al + З0НNO3(оч. разб.) = 8Al(NO3)3 + 3NH4NO3 + 9Н2O

8Al + 18Н2O + 5КОН + 3KNO3 = 8К[Al(ОН)4] + 3NH3↑ (кипячение)

(движущей силой этих реакций служит промежуточное выделение атомарного водорода Н0, а во второй реакции – также и образование устойчивого гидроксокомплекса [Al(OH),]‑).

Получение алюминия в промышленности

– электролиз Al2O3 в расплаве криолита Na3[AlF6] при 950 °C:

Применяется как реагент в алюминотермии для получения редких металлов и термитной сварке стальных конструкций. Алюминий – важнейший конструкционный материал, основа легких коррозионно‑стойких сплавов (с магнием – дуралюмин, или дюраль, с медью – желтая алюминиевая бронза, из которой чеканят мелкую разменную монету). Чистый алюминий в больших количествах идет на изготовление посуды и электрических проводов.

Оксид алюминия Al2O3.

Амфотерный оксид, кислотные и основные свойства равно выражены. Белый, имеет ионное строение (Al3+)2(O2‑)3. Тугоплавкий, термически устойчивый. Аморфный порошок гигроскопичен и химически активен, кристаллический – очень тверд и химически пассивен. Не реагирует с водой, разбавленными кислотами и щелочами. Переводится в раствор концентрированными кислотами и щелочами, реагирует со щелочами и карбонатом натрия при сплавлении. Применяется как сырье в производстве алюминия, для изготовления огнеупорных, химически стойких и абразивных материалов, особо чистый Al2O3 – для изготовления рубиновых лазеров и синтетических драгоценных камней (рубины, сапфиры и др.), окрашенных примесями оксидов других металлов – Cr2O3 (красный цвет), Ti2O3 и Fe2O3 (голубой цвет).