CÁC NGUYÊN TỐ NHÓM IV
I. CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM CHÍNH IIIA
1.3. NHÔM VÀ CÁC HỢP CHẤT CỬA NHÔM
Nhỏm cũn2 là kim loại điển hình, ỡ điều kiện thườna là tinh thể dạns khói lặp phươna mặt tảm. Nhiệt độ nóng chảy 650°c còn tj = 2467° c . Nhòm là kim loại dẫn điện, dản nhiệt tót và do có khỏi lượna riẽns d = 2.7 g/cm' nhẹ. có độ dần ohiệt là 0.6 so với đồna nên được dùng làm dày dản điện thav đồna.
Nhôm rất mềm, dễ dát mỏng và kéo sợi. Đồng thời nó có khả năng tạo hợp kim với nhiều kim loại khác như duyra (chứa 94% Al, 4% Cu, 2% Mg, Fe, Si...) cứng bền như thép. Silumin (85% Al, 10 -ỉ- 14% Si, 0,1% Na), v.v... dùng ưong công nghiệp ôtô, máy bay v.v...
Về mặt hóa học: Nhôm là kim loại hoạt động nhưng ờ điều kiện thường do bề mặt của nhôm luôn có lớp oxýt nhôm mỏng bền nên nhôm không tác dụng với oxy và bền trong nước.
Ở nhiệt độ cao lá nhôm cháy trong oxy và các á kim khác:
2A1 + - 0 2 = A1203
Và bột nhôm khử được các oxýt kim loại khi nung đỏ. Đây là phương pháp nhiệt nhôm dùng điều chế các kim loại như Fe, Cr, Mn, Ni, Ti, v.v...
Fe203 + 2A1 = A1203 + 2Fe Nhôm có thế điện cực nhỏ trong dung dịch axít:
A l+3 + 3e = AI <P298 = -1,66V
Nên hòa tan trong dung dịch axít HC1 và H2S 0 4... nhung nhôm không đẩy được hydro ra khỏi nước và dung dịch axít axetic và H3PO4 vì có lớp ox ýt m ỏng bền bao bọc:
2A1 + 3H2S 04 + 6H 20 => [A1(H20)6 J 3 (S 04)3 + 3H2 Nhôm thụ động h ó a tr o n g a x ít H N O3 đ ặ c n g u ộ i v ì th ế người
ta dùng nhôm làm bình chứa HNO3 đặc nguội.
Nhôm trong dung dịch kiềm có thế điện cực:
cp° 98 = -2 ,3 5 V 136
Vì thế nó hòa tan trong kkxn mạnh hon axít và siải phóng hydro:
2A1 + 2NaOH + 2H.O = 2NaA102 + 3H-,
* Nhòm tron 2 tự nhiên và cách điều chê
Nhỏm là nguvẽn tố phô tnẽn. trons vò trái đát chiếm 5.5%
tổng sỏ neuyẽn tử. Nhòm thườns lập Duns trons alummiosilicaí là các loại kboáns lạo nên khòì luợns chủ yẽu của vỏ trái đát như:
- Orthoclazo K-,0Al-,0?.6Si0-,
- Mica K20-2H,0.3A1:0 ?.6 S 0 : - Nephelin K;ằO.Al->C)3-2SiO->
Các kbciáns v ặt aluminosilicat Irons quá trình phàn huỹ lầu dài do tác duns nhiệt độ. CO: và nước v.v... lạo thành cao lanh, cái xà K-.GOv -. Cao lanh 2ồm chù yẽu là khoáns sét caolinit (có
CÕD S t h ú c A K O - - 2 S i O : . 2 H ^ O ) . N s o à i r a n h ò m c ò n ỡ t t o n g
khoáns quan irons khác hav dims irons cõos nshiệp sàn xuất nhòm là boxýt (A]-,0-.H-,0l và criolit (Na3[.\lF6 )].
Trons cõns nahiẽp n2UỜi ta điều chẽ nhõm hãns phương pháp điện phân Al-O- nóng chảv trons criolit (Na-A1F6) ở 960°c.
Nóns độ oxýt nhòm trons hon hợp ĨKX12 chày là 6 -ỉ- 8^ \ii 92 -i- Na-A1F6.
Cơ chẽ sự điện phân oxýt nhõm trone criolit rất phúc lạp và vẫn còn tranh cãi. Tuy vậy phươns pháp nàv hiện nav van là chủ vếu nhưns ứẽu ứiụ diện nãne rãt lớn. Có thế sử dụns phươns pháp điéu chẽ khác trone tuưne lai như clo hóa đất sét để chế tạo clorua nhõm < Alơ-A sau đó dùns bột Nín khử hơi A1Q? ờ nhiệt đõ 2 3 0 ° c
1 .3 .2 . C á c h ợ p c h ấ t c ủ a n h ô m
* Oxýt nhôm (A120 3) có 2 dạng thù hìiih a A120 3, trong tự nhiên còn gọi là corindon và y A120 3.
a A1203 ở điều kiện thường là chất kết tinh dạng tinh thể mặt thoi không màu, tạo thành bằng cách nung hydroxýt nhôm ở 1000°c hoặc muối nhôm. Oxýt nhôm ở dạng này rất cứng, có độ bền cơ học cao. Do đấy nó được dùng làm đá mài, bột mài corindon tự nhiên thường lẫn tạp chất có màu. Như đá xaphia là corindon lẫn vết Fe+2, Fe+3 và Ti+4. Còn đá rubi màu đỏ là corindon lẫn Cr+3, v.v...
Corindon ở dạng những tinh thể lớn là những đá quý trong suốt, lấp lánh và có màu đẹp thường dùng làm đồ trang sức,- làm đồ kê ổ trục đồng hồ, dùng làm thiết bị laze.
Ỵ A1203 là dạng thù hình của oxýt nhôm được điều chế bằng cách nung hydroxýt nhôm ở nhiệt độ dưới 1000°. Dạng oxýt này có khả năng hút ẩm mạnh dễ dàng phản ứng với axít và kiềm.
Hydroxýt nhôm Al(OH)3 là chất rắn kết tủa nhầy, mầu trắng không tan trong nước. Kết tủa này để lâu mất nước dần, nếu nung chuyển thành oxýt.
Hydroxýt nhôm cũng có dạng tinh thể gọi là hydragilit nó gồm những tinh thể đon tà và có cấu trúc lớp. Mỗi lớp gồm hai mặt phẳng chứa nhóm OH" và nguyên tử nhôm ở giữa 2 lớp đó, mỗi nguyên tử nhôm có 6 nhóm OH” bao quanh và giữa các lớp liên kết với nhau bằng liên kết hydro.
Hydroxýt nhôm là hydroxýt lưỡng tính điển hình. Nó dễ dàng hòa tan trong axít và kiềm, tuỳ thuộc vào điều kiện môi trường nó chuyển thành anion và cation phức:
138
n w n u n T_
[Al(OH2)6f 3 ^ [AI(0H)3(H20 ) 3] ^ [ai(OH)6] '
H,0+ H,0+
Ta CÓ:
Al(OH)3 + H3c r -> [A1(H20)6]3~
Al(OH)3 + 30H —ằ[Al(OH)6]3
Trong trường hợp tác dụng với kiềm tạo thành muối aluminat natri NaA102 của axít HA102.H20 (axít meta aluminic).
Muối nhôm: các muối nhóm hay gặp là A1C13.6H20 , A12(S04)3. 18H20 và muối kép K2S0 4.Al2(S0 4)3.24H20.
A1C13.6H20 là chất rắn dạng tinh thể tà phuơng trong suốt có màu vàng nhạt, dễ chảy rữa trong không khí, dễ tan, khi đun nóng không thành muối khan mà phán huỷ thành HC1.
A12(S04)3 là muối nhôm sunfat khan dạng bột màu trắng dễ tan trong nước, từ dung dịch nước kết tinh được phèn nhôm A12(S04)3.18H20 .
Phèn nhôm A12(S04)3.18H20 lả chất ở dạng tinh thể đơn tà trong suốt dễ tan trong nưóe. Khi sấy trong chân không ờ 50°c mất nước tạo A12(S0 4)3.16H20. Nếu nung nóng trả lại A12(S04)3 khan.
Muối kép K2S0 4.A12(S0 4)3.24H20 gọi là phèn nhôm kali hoặc còn gọi là phèn chua, ờ dạng tinh thể hình bát diện không màu có vị chua hơi chát.
Khi nung nóng ờ t° = 92,5°c phèn nhôm kali nóng chảy trong nước kết tinh, nếu nung nhiệt độ cao hơn thu được muối khan dưới dạng bột, khác với phèn nhỏm khi h'v - ;hu nhiệt.
Các loại phèn trên được sử dụng ưong đời sống để lọc nưốe trong công nghiệp nhẹ như giấy, dệt, nhuộm, thuộc da v.v...