§ 72. Соединения алюминия

Окись алюминия Аl₂O₃ - вещество белого цвета. Она тугоплавка (температура плавления окиси алюминия превышает 2000°С) и отличается очень высокой твердостью. Природная окись алюминия - минерал корунд - из других природных веществ по твердости уступает только алмазу. Из окиси алюминия изготовляют шлифовальные круги, бруски и т. д. для резания, шлифовки и полировки металлических и других изделий.

Окись алюминия не растворяется в воде и не реагирует с ней. Окись алюминия амфотерна. По отношению к кислотам она ведет себя как основной окисел - растворяется в растворах кислот с Образованием алюминиевых солей, например:

или в ионной форме ...?

По отношению к щелочам окись алюминия ведет себя как кислотный окисел, растворяется с образованием солей - алюминатов щелочных металлов, например:

или в ионной форме:

Гидроокись алюминия Аl(ОН)₃ - белое твердое вещество, не растворяющееся в воде. Получается гидроокись алюминия при взаимодействии солей алюминия со щелочами. Так, если к раствору хлорида алюминия приливать по каплям раствор едкого натра, то наблюдается образование студенистого осадка гидроокиси алюминия:

Сокращенное ионное уравнение этой реакции:

Если на гидроокись алюминия подействовать какой-либо кислотой, например соляной, то осадок исчезает и получается прозрачный раствор: происходит реакция с образованием растворимой в воде соли алюминия и воды:

или в ионной форме:

В этой реакции гидроокись алюминия проявляет свойства основания.

Но если прилить к гидроокиси алюминия раствор едкого натра, то также получается прозрачный раствор. Это объясняется образованием растворимого в воде алюмината натрия:

или в ионной форме:

В этой реакции гидроокись алюминия проявляет свойства кислоты.

Следовательно, гидроокись алюминия проявляет в зависимости от условий и основные и кислотные свойства, т. е. она амфотерна.

Если опустить алюминиевую проволоку в горячий раствор щелочи, то через некоторое время начнется бурное выделение водорода. Как объяснить это явление? Металлический алюминий покрыт пленкой амфотерной окиси алюминия. В результате действия на нее щелочи образуются растворимый в воде алюминат натрия и вода. Освобожденный от пленки алюминий реагирует далее с водой.

Разрушение алюминия в щелочной среде необходимо учитывать при обращении в быту с алюминиевыми изделиями.

Алюминий в природе. Алюминий - самый распространенный в земной коре металл. Вследствие высокой химической активности он не встречается в природе в свободном состоянии. К природным соединениям, содержащим алюминий, относятся алюмосиликаты, бокситы, корунд и его разновидность - наждак.

Алюмосиликаты представляют собой соли, в состав анионов которых входит алюминий вместе с кремнием. Катионами в этих солях являются щелочные и щелочноземельные металлы. Алюмосиликаты составляют основную массу земной коры. К ним принадлежит, например, такой широко распространенный минерал, как полевой шпат.

Бокситы - горная порода, главной составной частью которой является гидроокись алюминия. Бокситы образовались в результате разрушения различных горных пород и вымывания продуктов разрушения в озерные и морские бассейны. У берегов этих бассейнов они осели.

Аналоги алюминия. Алюминий входит в главную подгруппу III группы. По положению в периодической системе мы ожидали, что у элементов этого семейства металлические свойства будут выражены слабее, чем у элементов главной подгруппы II группы. На алюминии это оправдалось. Он амфотерен и в своем периоде, как амфотерный металл, занимает пограничное место между металлами и неметаллами. Ему предшествуют металлы натрий и магний, а за ним следуют неметаллы кремний и др.

Такое же пограничное положение занимает алюминий и в своей подгруппе. Так как в главных подгруппах с уменьшением порядкового номера элементов неметаллические свойства усиливаются, а металлические ослабевают, предшествующий алюминию в его подгруппе элемент - бор - проявляет уже только неметаллические свойства, является неметаллом. Его гидрат окиси проявляет только кислотные свойства. Это - борная кислота Н₃ВО₃. Элементы же, следующие за алюминием в подгруппе: галлий, индий, таллий являются металлами. Эти металлы относятся к редким элементам и большого практического значения не имеют.

1. Опишите физические и химические свойства окиси алюминия и гидроокиси алюминия.
2. Какие вещества и в какой последовательности образуются при приливании раствора едкого натра к раствору хлорида алюминия? Напишите соответствующие уравнения реакций.
3. Почему нельзя пользоваться алюминиевыми сосудами для хранения щелочных растворов? Напишите уравнения ожидаемых реакций.
4. При помощи каких реакций можно обнаружить присутствие в растворе ионов алюминия?