Nhôm
Cấu tạo nguyên tử
- Nguyên tử Al có 3 electron hoá trị ở lớp ngoài cùng (cấu hình e : 1s2 2s2 2p6 3s2 31).
- Bán kính nguyên tử tương đối lớn.
- Điện tích hạt nhân Z tương đối nhỏ.
Vì thế Al có tính khử mạnh (kém Mg), dễ nhường 3e hoá trị:
Tính chất vật lý
- Al là kim loại nhẹ (d = 2,7 g/cm3), trắng như bạc, nhiệt độ nóng chảy là 6000C.
- Al rất dẻo, dễ kéo dài, dát mỏng.
- Al dẫn nhiệt, dẫn điện rất tốt. Tạo hợp kim với nhiều kim loại khác.
Tính chất hoá học
1. Phản ứng với oxi
- Ở nhiệt độ thường: do lớp oxit mỏng bảo vệ nên Al không phản ứng với oxi. Nếu
làm cho lớp Al2O3 tạo thành này không bám vào bề mặt nhôm thì nhôm sẽ phản ứng
mạnh với oxi.
Ví dụ, sau khi nhúng Al vào thuỷ ngân để tạo thành hỗn hống trên bề mặt Al, khi để ra
không khí sẽ xảy ra hiện tượng "Al mọc lông tơ".
Ở dạng bột, khi đun nóng, Al cháy mạnh toả nhiều nhiệt.
2. Phản ứng với các phi kim
- Với Cl2, Br2 : Al phản ứng ngay ở nhiệt độ thường, tạo thành AlCl3, AlBr3.
- Khi đun nóng, Al phản ứng với I2, S. ở nhiệt độ cao, Al phản ứng được với N2, C.
3. Phản ứng với H2O
- Ở nhiệt độ thường, Al không phản ứng với H2O vì có lớp oxit bền vững bảo vệ. Nếu
đánh bỏ lớp oxit đi, Al phản ứng với H2O ở nhiệt độ thường.
Phản ứng trên nhanh chóng dừng lại vì Al(OH)3 ¯ bảo vệ không cho Al tiếp xúc với
H2O.
4. Phản ứng với axit thường
Với dung dịch HCl và H2SO4(l), phản ứng dễ dàng (Al đứng trước H):
5. Phản ứng với axit oxi hoá
- Với HNO3 đặc, nguội và H2SO4 đặc, nguội : Al bị thụ động hoá.
- Trong các trường hợp khác (axit loãng, axit đặc, nóng) phản ứng xảy ra dễ dàng:
Ví dụ:
6. Phản ứng với dung dịch kiềm.
Phản ứng mạnh vì Al(OH)3 ¯ lưỡng tính, tan được trong kiềm.
7. Phản ứng đẩy kim loại yếu hơn khỏi hợp chất.
- Với dung dịch muối:
- Phản ứng nhiệt nhôm: Đẩy mạnh kim loại yếu khỏi oxit khi nung nóng.
Phản ứng nhiệt nhôm được dùng để điều chế Mn, Cr, V, W và các hợp kim của sắt.
Hợp chất của Al
1. Nhôm oxit Al2O3
- Màu trắng, rất bền với nhiệt, khó nóng chảy (nhiệt độ nóng chảy > 2000oC)
- Không tác dụng với nước, không tan trong nước.
- Al2O3 là oxit lưỡng tính, tác dụng với dung dịch axit mạnh và dung dịch kiềm. Dễ
phản ứng với kiềm nóng chảy.
2. Nhôm hiđroxit Al(OH)3
- Al(OH)3 là chất kết tủa dạng keo, ít tan trong nước.
- Là hiđroxit lưỡng tính, dễ tan trong axit và trong dung dịch kiềm, đặc biệt không tan
vào dung dịch NH4OH loãng.
- Al(OH)3 nung nóng bị mất nước.
- Điều chế Al(OH)3 bằng phản ứng trao đổi với dung dịch NH4OH:
3. Muối nhôm
- Các muối nitrat, sunfat, halogenua của nhôm đều tan nhiều trong nước.
- Một loại muối Al phổ biến là phèn chua. Đó là muối kép Al - K có công thức:
K2SO4.Al2(SO4)3.24H2O, phèn chua được dùng để làm trong nước, dùng trong kỹ nghệ
thuộc da và giấy.
- Muối aluminat: Có ion , chỉ bền trong dung dịch kiềm (ví dụ NaAlO2). Trong môi
trường axit yếu tạo thành Al(OH)3 kết tủa. Ví dụ:
Điều chế Al
Trong công nghiệp, sản xuất nhôm chủ yếu bằng phương pháp điện phân nóng chảy
Al2O3 có mặt criolit Na3AlF6 để làm giảm nhiệt độ nóng chảy của Al2O3.
Khi nóng chảy:
Điện phân ở 950oC, điện thế 4 - 5 von.
Các điện cực làm bằng than graphit, do đó anôt bị ăn mòn bởi phản ứng.
Vì vậy, khi điện phân phải thường xuyên bổ sung than ở anôt. Al2O3 lấy từ quặng
boxit.