Соединения с водородом
Al с водородом непосредственно не реагирует, хотя известно твёрдое полимерное соединение AlH3 – алан. В этом соединении, как и в В2О6, существуют трёхцентровые связи, но координационное число алюминия равно 6. Выше 1000С AlH3 разлагается на простые вещества. Гидрид алюминия бурно реагирует с водой:
AlH3 + 3H2O = 3H2↑ + Al(OH)3
Известны его производные – аланаты, имеющие ионное строение, например KAlH4 – аланат калия – К+[AlH4‾]. Ион AlH4‾ , подобно иону ВН4‾, является продуктом координации иона Н‾ молекулой AlH3:
H:1- + AlH3 → H:1- ==> AlH3 → AlH4‾
Аланаты – реакционноспособные вещества, используемые как сильные восстановители:
KAlH4 + 4H2O = KOH + Al(OH)3 + 4H2↑
Оксид
С кислородом алюминий образует единственное устойчивое соединение Al2O3: 4Al(тв) + 3О2 = 2Al2O3 ∆H = - 1676 кДж.
Al2O3 – очень твёрдое, тугоплавкое соединение, практически не растворимо в воде. Тпл= 20720С, Ткип= 35000С. Известны три его модификации: α, β и γ . Чаще встречается α-форма Al2O3 – корунд. Его структура отвечает гексагональной плотнейшей упаковке атомов О, в которой ⅔ октаэдрических пустот заняты атомами Al.
Химическая активность Al2O3 зависит от условий его получения. Наименее активен оксид прокалённый при температуре ≈10000С. Такой оксид не поглощает воду, не реагирует с кислотами и растворами щелочей, в растворимое состояние может быть переведён только сплавлением со щелочами или карбонатами.
Полученный разложением Al(OH)3 при 200 – 3000С по реакции
2Al(OH)3(крист.) → Al2O3 (крист.) + 3Н2О (газ)
Оксид алюминия хорошо поглощает воду (химически с ней не взаимодействует), проявляет ярко выраженные амфотерные свойства, т.е. реагирует как с кислотами, так и со щелочами, карбонатами:
Al2O3 + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2O
Al2O3 + 2NaOH + 3H2O = 2Na[Al(OH)4]
Al2O3 + 2NaOH(крист.) = 2NaAlO2 + H2O↑
Al2O3 + Na2CO3 = 2NaAlO2 + CO2↑
При сплавлении с основными окситдами Al2O3 образует метаалюминаты:
Al2O3 + MgO = Mg(AlO2)2
Прокаливание Al2O3 с коксом сопровождается образованием карбида алюминия:
2Al2O3 + 9С = Al4C3 + 6CO↑
Гидроксид алюминия
Al(OH)3 – белое студенистое или кристаллическое вещество, практически не растворимое в воде.
Гидроксид алюминия, как и оксид алюминия, обладает ярко выраженными амфотерными свойствами, это слабый амфотерный электролит. В щелочных растворах существует в виде тетрагидроксоалюминат-иона [Al(OH)4]1-, в кислых – в виде гидратированных ионов [Al(H2O)6]3+.
Наиболее высока химическая активность свежеосаждённого рыхлого Al(OH)3. С сильными кислотами Al(OH)3 образует соли, в которых ион Al3+ входит в состав катионной части соли:
Al(OH)3 + 3HCl = AlCl3 + 3H2O
Al(OH)3 + 3H+ = Al3+ + 3H2O
Растворы или расплавы щелочей с гидроксидом алюминия образуют соли, в которых ион Al3+ находится в анионной части соли:
Al(OH)3 + КОН = К[Al(OH)4]
Al(OH)3 + OH‾ = [Al(OH)4]1-
Al(OH)3 + KOH(крист.) = KAlO2 + 2H2O↑
Ионы алюминия не образуют аммиачных комплексов, поэтому некоторая растворимость Al(OH)3 в избытке концентрированного раствора аммиака обусловлена образованием тетрагидроксоалюмината аммония:
Al(OH)3 + NH3∙H2O = NH4[Al(OH)4]
Al(OH)3 лучше получать обменными реакциями с гидроксидом аммония, т.к. при умеренных концентрациях образующийся Al(OH)3 в избытке реактива не растворяется.
Отметим, что катион [Al(H2O)6]3+ существует и в кристаллах, поэтому многочисленные соли алюминия кристаллизуются из водных растворов в виде кристаллогидратов. Например: AlCl3∙6H2O, Al(NO3)3∙9H2O и т.д. Из растворов, содержащих одновременно сульфаты калия и алюминия, выделяются кристаллы KAl(SO4)∙12H2O. Подобного рода соли содержащие Ме1+ и Ме3+ получили названия квасцов.
Дата добавления: 2019-10-16; просмотров: 350;