Nhụm là kim loại phổ biến nhất trong vỏ quả đất. Trong tự nhiờn, Al cú trong: - Đất sột: Al2O3.2SiO2.2H2O.
- Mica: K2O.Al2O3.6SiO2.2H2O. - Boxit: Al2O3.nH2O.
- Criolit: 3NaF.AlF3 hay (Na3AlF6).
IV. TÍNH CHẤT HOÁ HỌC
Cú tớnh khử mạnh: Al Al3+ + 3e
1. Tỏc dụng với cỏc phi kim
Với oxi
- Al chỉ phản ứng với oxi trờn bề mặt (vỡ tạo ra lớp màng oxit bao phủ bề mặt, bảo vệ và ngăn cản Al tham gia phản ứng tiếp):
2Al + 3O2 Al2O3
- Bột Al chỏy trong khụng khớ khi được đun núng cho ngọn lửa màu sỏng chúi.
- Muốn phản ứng xảy ra hoàn toàn thỡ phải loại bỏ lớp oxit bao phủ trờn bề mặt Al (bằng cỏch tạo hỗn hống Al - Hg hoặc dựng Al bột đun núng).
Với cỏc phi kim khỏc muối
- Al tự bốc chỏy khi tiếp xỳc với cỏc halogen: 2Al + 3X2 2AlX3
- Khi đun núng, Al tỏc dụng với bột S: 2Al + 3S Al2S3
- Khi nhiệt độ rất cao, Al kết hợp với C và N2: 4Al + 3C 800
0C
→ Al4C3
2. Tỏc dụng với nước
- Al khụng phản ứng với nước vỡ được lớp oxit mỏng, bền và đặc khớt bảo vệ, nếu phỏ bỏ lớp oxit bao phủ bề mặt, Al phản ứng trực tiếp với nước.
- Al(OH)3 là chất kết tủa dạng keo màu trắng khi sinh ra sẽ bao kớn bề mặt của Al kim loại ngăn cỏch khụng cho Al tiếp xỳc với nước để phản ứng tiếp nữa. Phản ứng này chỉ cú ý nghĩa về mặt lý thuyết.
3. Tỏc dụng với oxit của kim loại kộm hoạt động hơn (phản ứng nhiệt nhụm)
Al khử được oxit của cỏc kim loại đứng sau nú (phản ứng này được gọi là phản ứng nhiệt nhụm): 2yAl + 3FexOy t
0
→ yAl2O3 + 3xFe
4. Tỏc dụng với dung dịch axit
a. Với H+ : HCl, H2SO4 loóng... Al phản ứng dễ dàng muối + H2
2Al + 6HCl 2AlCl3 + 3H2
2Al + 3H2SO4 loóng Al2(SO4)3 + 3H2
b. Tỏc dụng với cỏc axit cú tớnh oxi húa mạnh: HNO3, H2SO4 đậm đặc
- Al thụ động với H2SO4 đặc nguội và HNO3 đặc nguội cú thể dựng thựng Al để chuyờn chở axit HNO3 đặc nguội và H2SO4 đặc nguội.
- Al phản ứng dễ dàng với HNO3 loóng, HNO3 đặc núng. Phản ứng của Al với HNO3 cần lưu ý hay tạo sản phẩm NH4NO3.
5. Tỏc dụng với dung dịch bazơ
Al tham gia phản ứng dễ dàng với cỏc dung dịch kiềm: 2Al + 2NaOH + 2H2O 2NaAlO2 + 3H2 2Al + Ba(OH)2 + 2H2O Ba(AlO2)2 + 3H2 Cơ chế:
- Trước tiờn, Al tham gia phản ứng với nước: 2Al + 6H2O 2Al(OH)3 + 3H2
- Al(OH)3 sinh ra là hiđroxit lưỡng tớnh tan được trong dung dịch kiềm: Al(OH)3 + NaOH NaAlO2 + 2H2O
Quỏ trỡnh này lặp đi lặp lại đến hết. Nếu bài yờu cầu chỉ ra chất oxi hoỏ trong phản ứng của Al với kiềm thỡ chất đú là H2O.
Chỳ ý: Nếu cho hỗn hợp Na, K, Ba, Ca và Al (hoặc Zn) vào nước dư, xảy ra cỏc phản ứng: 2M + 2H2O 2MOH + H2
MOH + H2O + Al MAlO2 + 3/2H2 Trong quỏ trỡnh giải toỏn cú 2 trường hợp xảy ra:
- Trường hợp 1. Cả kim loại kiềm và Al đều phản ứng hết nếu số mol kim loại kiềm ≥ số mol Al. - Trường hợp 2. Kim loại kiềm phản ứng hết, Al dư nếu số mol kim loại kiềm < số mol Al.
6. Tỏc dụng với dung dịch muối
- Al đẩy được kim loại đứng sau ra khỏi dung dịch muối của chỳng: 2Al + 3CuSO4 Al2(SO4)3 + 3Cu
- Phản ứng với muối nitrat trong mụi trường kiềm:
8Al + 3NaNO3 + 5NaOH + 2H2O 8NaAlO2 + 3NH3
- Phản ứng với muối nitrat trong mụi trường axit (giống phản ứng với HNO3): Al + 4H+ + NO3- Al3+ + NO + 2H2O
V. ĐIỀU CHẾ
- Nguyờn liệu: Quặng boxit Al2O3 cú lẫn SiO2 và Fe2O3. - Cỏc giai đoạn sản xuất:
2NaOH + Al2O3 2NaAlO2 + H2O 2NaOH + SiO2 Na2SiO3 + H2O
NaAlO2 + CO2 + 2H2O NaHCO3 + Al(OH)3 NaOH + CO2 NaHCO3
2Al(OH)3 Al2O3 + 3H2O
+ Điện phõn núng chảy Al2O3 cú mặt criolit Na3AlF6 (hạ nhiệt độ núng chảy của Al2O3từ 20500C xuống 9000C; tăng độ dẫn điện do tạo thành nhiều ion hơn; tạo lớp bảo vệ khụng cho O2 phản ứng với Al núng chảy):
2Al2O3 4Al + 3O2
VI. ỨNG DỤNG
- Nhụm và hợp kim cú đặc tớnh nhẹ, bền đối với khụng khớ và nước, được dựng làm vật liệu chế tạo mỏy bay, ụ tụ, tờn lửa, tàu vũ trụ.
- Nhụm và hợp kim cú màu trắng bạc, đẹp được dựng làm khung cửa và trang trớ nội thất.
- Nhụm cú tớnh dẫn điện và dẫn nhiệt tốt được dựng làm dõy cỏp dẫn điện thay thế cho đồng là kim loại đắt tiền. Được dựng để chế tạo cỏc thiết bị trao đổi nhiệt, cỏc dụng cụ nấu ăn trong gia đỡnh.
- Bột Al dựng chế tạo hỗn hợp tecmit (Al và Fe2O3), được dựng để hàn đường ray…