Hóa vô cơ ( phần8) Nhôm Cấu tạo nguyên tử - Nguyên tử Al có 3 electron hoá trị ở lớp ngoài cùng (cấu hình e : 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3 1 ). - 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/cm 3 ), trắng như bạc, nhiệt độ nóng chảy là 600 0 C. - 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 Al 2 O 3 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 Cl 2 , Br 2 : Al phản ứng ngay ở nhiệt độ thường, tạo thành AlCl 3 , AlBr 3 . - Khi đun nóng, Al phản ứng với I 2 , S. ở nhiệt độ cao, Al phản ứng được với N 2 , C. 3. Phản ứng với H 2 O - Ở nhiệt độ thường, Al không phản ứng với H 2 O vì có lớp oxit bền vững bảo vệ. Nếu đánh bỏ lớp oxit đi, Al phản ứng với H 2 O ở nhiệt độ thường. Phản ứng trên nhanh chóng dừng lại vì Al(OH) 3 ¯ bảo vệ không cho Al tiếp xúc với H 2 O. 4. Phản ứng với axit thường Với dung dịch HCl và H 2 SO 4 (l), phản ứng dễ dàng (Al đứng trước H): 5. Phản ứng với axit oxi hoá - Với HNO 3 đặc, nguội và H 2 SO 4 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 Al 2 O 3 - Màu trắng, rất bền với nhiệt, khó nóng chảy (nhiệt độ nóng chảy > 2000 o C) - Không tác dụng với nước, không tan trong nước. - Al 2 O 3 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 NH 4 OH loãng. - Al(OH) 3 nung nóng bị mất nước. - Điều chế Al(OH) 3 bằng phản ứng trao đổi với dung dịch NH 4 OH: 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: K 2 SO 4 .Al 2 (SO 4 ) 3 .24H 2 O, 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 NaAlO 2 ). 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 Al 2 O 3 có mặt criolit Na 3 AlF 6 để làm giảm nhiệt độ nóng chảy của Al 2 O 3 . Khi nóng chảy: Điện phân ở 950 o C, 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. Al 2 O 3 lấy từ quặng boxit. Nhận biết ion Al 3+ Nhận biết ion Al 3+ bằng phản ứng tạo kết tủa keo Al(OH) 3 tan trong kiềm dư nhưng không tan trong NH 4 OH. Trạng thái tự nhiên của nhôm Nhôm thường gặp dưới dạng : boxit (Al 2 O 3 .nH 2 O), cao lanh (Al 2 O 3 .2SiO 2 .2H 2 O),… Sắt Cấu tạo nguyên tử Cấu hình electron: Lớp sắt ngoài cùng có 14 electron, đang xây dựng dở dang nên kém bền. Vì vậy Fe có thể nhường 2 electron lớp ngoài cùng và một số electron ở lớp sát ngoài cùng để có số oxi hoá +2, +3 và +6. Sắt là kim loại hoạt động trung bình, số oxi hoá thường gặp là +2 và +3. Tính chất vật lý - Sắt nguyên chất có ánh bạc, dẻo, dẫn điện, dẫn nhiệt tốt, nóng chảy ở 1539 o C. - Dưới 800 o C sắt có tính nhiễm từ, bị nam châm hút và trở thành nam châm (tạm thời). Tính chất hoá học 1. Phản ứng với O 2 . - Ở nhiệt độ thường, trong không khí khô, tạo thành lớp oxit bề mặt (Fe 3 O 4 ). - Trong không khí ẩm, sắt bị gỉ (do bị ăn mòn điện hoá). - Khi nóng đỏ, cháy với oxi: 2. Phản ứng với các phi kim. Khi bị đốt nóng, Fe phản ứng với hầu hết các phi kim, ví dụ: 3. Phản ứng với nước: Ở nhiệt độ nóng đỏ, Fe phản ứng mạnh với hơi nước: 4. Phản ứng với axi thường: 5. Phản ứng với axit oxi hoá. - Fe bị thụ động hoá bởi HNO 3 đặc, nguội và H 2 SO 4 đặc, nguội. - Trong các trường hợp khác (H 2 SO 4 đặc, nóng; HNO 3 loãng), Fe dễ dàng phản ứng. 6. Với dung dịch kiềm Fe không tác dụng với dung dịch kiềm 7. Đẩy kim loại chủ yếu khỏi hợp chất. Hợp chất. 1. Oxit. Có 3 loại: FeO, Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 (FeO.Fe 2 O 3 ). - Cả 3 đều là chất rắn, không tác dụng với H 2 O và không tan trong H 2 O - Với chất khử (như CO, H 2 ở nhiệt độ cao) : Oxit chứa sắt có số oxi hoá cao bị khử thành oxit có số oxi hoá thấp rồi thành kim loại: - Với chất oxi hoá: Oxit chứa sắt có số oxi hoá thấp biến thành oxit có số oxi hoá cao: - Cả 3 đều là oxit bazơ, hoà tan trong axit, không hoà tan trong kiềm. Nếu hoà tan trong axit oxi hoá thì tạo thành muối Fe 3+ : 2. Hiđroxit Fe(OH) 2 ¯ có màu trắng. Fe(OH) 3 ¯ có màu nâu. - Cả 2 hiđroxit này đều ít tan trong nước. - Khi nung nóng, bị mất nước: Nếu nung trong khí quyển có oxi thì đều tạo thành Fe 2 O 3 , vì: - Fe(OH) 2 dễ bị oxi hoá (ngay trong không khí) thành Fe(OH) 3 : - Cả 2 hiđroxit đều là bazơ yếu, tan trong axit: - Fe(OH) 3 không tan trong kiềm dư, nhưng tan một ít trong kiềm đặc vì có tính axit và rất yếu. 3. Muối a) Các muối nitrat, halogenua, sunfat của Fe đều tan nhiều trong nước. b) Muối Fe 2+ có tính khử mạnh. c) Muối Fe 3+ có tính oxi hoá 4. Cách nhận biết. a) Nhận biết hợp chất của Fe 2+ - Bằng phản ứng tạo kết tủa Fe(OH) 2 màu trắng, rồi bị oxi hoá dần thành Fe(OH) 3 màu nâu. - Bằng phản ứng thể hiện tính khử của Fe 2+ . Ví dụ làm mất màu KMnO 4 (xem phản ứng 3b.) b) Nhận biết hợp chất của Fe 3+ Bằng phản ứng tạo thành kết tủa Fe(OH) 3 màu nâu. 5. Hợp chất của Fe trong tự nhiên Trong tự nhiên, sắt tồn tại chủ yếu trong các khoáng chất sau : Oxit sắt từ (Fe 3 O 4 ), hêmatit (Fe 2 O 3 ), hêmatit nâu (Fe 2 O 3 . H 2 O), xeđerit (FeCO 3 ), pirit (FeS 2 ) . Hóa vô cơ ( phần8) Nhôm Cấu tạo nguyên tử - Nguyên tử Al có 3 electron hoá trị ở lớp ngoài cùng (cấu hình e : 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3 1 ) đều tạo thành Fe 2 O 3 , vì: - Fe(OH) 2 dễ bị oxi hoá (ngay trong không khí) thành Fe(OH) 3 : - Cả 2 hiđroxit đều là bazơ yếu, tan trong axit: - Fe(OH) 3 không tan trong kiềm dư, nhưng. kết tủa Fe(OH) 3 màu nâu. 5. Hợp chất của Fe trong tự nhiên Trong tự nhiên, sắt tồn tại chủ yếu trong các khoáng chất sau : Oxit sắt từ (Fe 3 O 4 ), hêmatit (Fe 2 O 3 ), hêmatit nâu (Fe 2 O 3