III. ЭЛЕМЕНТЫ III А ГРУППЫ. АЛЮМИНИЙ

Алюминий – очень легкий серебристый металл. В ряду стандартных электродных потенциалов он стоит намного левее водорода, поэтому следует ожидать, что он будет взаимодействовать с водой, разбавленными растворами кислот и растворами солей металлов, имеющих больший стандартный электродный потенциал. Однако на практике металлический алюминий довольно пассивен. Это связано с образованием на его поверхности тонкой, но очень плотной оксидной пленки А1₂O₃, которая препятствует дальнейшему окислению металла. Вследствие этого реакции алюминия с растворами кислот и солей идут не сразу, а только после разрушения оксидной пленки. Концентрированные H₂SO₄ и HNO₃ пассивируют алюминий. При нагревании пассивация снимается, и протекают следующие реакции:

2Al + 6H₂SO_4(конц) = A1₂(SO₄)₃ + 3SO₂↑ + 3H₂O;

Al + 4HNO_3(конц) = A1(NO₃)₃+ NO↑ + 2H₂O.

С водными растворами щелочей алюминий реагирует с образованием гидроксокомплексов – алюминатов и выделением водорода:

2А1 + 2OH^- + 6Н₂O = 2[Аl(ОН)₄]^- + 3 H₂↑.

Гидроксид алюминия А1(ОН)₃ в виде белого студенистого осадка получается при действии аммиака на растворы солей алюминия:

A1C1₃ + 3NH₃ + 3H₂O = Al(OH)₃↓ + 3NH₄Cl

или при разрушении гидроксоалюминатов:

[А1(ОН)₄]^- + СO₂ = Al(OH)₃↓ + НСO₃^-,

[Al(OH)₄]^- + NH₄⁺ = Al(OH)₃↓ + NH₃↑ + H₂O.

Гидроксид алюминия амфотерен и растворяется и в кислотах, и в щелочах:

А1(ОН)₃ + ЗНС1 = А1С1₃ + ЗН₂O;

Al(OH)₃ + NaOH = Na[Al(OH)₄].

Гидроксид алюминия обладает адсорбционными свойствами.

Соли алюминия слабых кислот (сульфиды, карбонаты) получить по обменным реакциям в растворах невозможно. Результатом таких реакций является образование гидроксида алюминия и слабой кислоты, например:

2AlCl₃+3Na₂S+6H₂O = 2Al(OH)₃↓+H₂S↑ +6NaCl.

В данной работе исследуется взаимодействие алюминия с разбавленными и концентрированными соляной, серной и азотной кислотами, взаимодействие с раствором щелочи и с растворами солей меди (опыт 1).Разбавленные кислоты (кроме HNO3) взаимодействуют с алюминием с выделением водорода:

2Al+6H⁺ = 2Al³⁺+3H₂↑.

В реакции с разбавленной азотной кислотой образуются преимущественно ионы аммония NH₄⁺.

Процессы вытеснения алюминием меди из ее солей идут с заметной скоростью только при использовании раствора хлорида меди. Это связано с тем, что ион Cl^- замещает ион О^2- в кристаллической решетке оксидной пленки на поверхности алюминия и, имея больший радиус, разрушает ее.

Опыт 2 иллюстрирует различные способы получения гидроксида алюминия. В силу амфотерности этого вещества его лучше получать приливанием соли алюминия к раствору щелочи, а не наоборот, так как в последнем случае может получиться гидроксокомплекс алюминия, а не гидроксид.

В опыте 3 изучаются кислотно-основные свойства гидроксида алюминия.