С чем реагирует алюминий

Статьи. «ХИМПЭК» - производитель мягких контейнеров, поставщик химического сырья

Главная / О компании / Статьи

24.06.2020

Алюминий впервые был выделен электрохимическим методом в 1827 году французским химиком Сент-Клер Девилем. Этот элемент является самым распространенным металлом в природе. Его содержание в земной коре оценивается примерно в 7,5 %.

Среди главных природных соединений алюминия — алюмосиликаты (а также продукты их выветривания — глина, полевой шпат), бокситы, корунд, криолит. Металл получают именно из бокситов, которые состоят из гидратированного оксида алюминия. Поскольку отделение вещества от кислорода требует больших затрат энергии, для его реализации в промышленных масштабах применяют процесс Холла — Эру.

В периодической системе химических элементов алюминий расположен в главной подгруппе III группы, в третьем периоде по Менделееву.

Данный металл проявляет парамагнитные свойства. На воздухе он быстро образует стойкие оксидные пленки, которые защищают его от коррозии. При этом он хорошо поддается различным видам обработки, включая литье и формовку. Обладает высокой тепловой и электрической проводимостью. Эти свойства обуславливают широкое применение металла в различных отраслях народного хозяйства.

Химические свойства металла

Алюминий выступает в качестве сильного восстановителя, поэтому реагирует со многими неметаллическими веществами. Среди них — галогениды, сера, фосфор, азот, углерод, кислород.

В обычных условиях данный металл не реагирует с водой из-за стойкой оксидной пленки. Однако амальгамированный алюминий взаимодействует с водой крайне активно, образуя соответствующее гидроксидное соединение и водород.

Металл реагирует и с минеральными кислотами. Особенно бурно происходит взаимодействие с соляной кислотой. Из-за пассивации реакция алюминия с концентрированными кислотами (азотной, серной) в нормальных условиях невозможна.

Являясь амфотерным веществом, данный металл взаимодействует и со щелочами. Он также способен восстанавливать металлы из оксидов (процесс называется алюмотермией).

Основные соединения

Важное промышленное значение имеет оксид алюминия. Его получают горением металла на воздухе, разложением гидроксила при нагревании, в лабораторных условиях — разложением нитрата.

Данный оксид имеет свойства типичного амфотерного соединения. Он взаимодействует с основными оксидам, щелочами (проявляя кислотные свойства), оксидами сильных кислот, растворимыми кислотами. Он имеет слабые окислительные свойства, а также вытесняет более летучие оксиды из солей при сплавлении.

Еще одно важное соединение — гидроксид алюминия. Его получают действием раствора аммиака на соли металла или пропусканием углекислого газа через тетрагидроксоалюмината натрия. Соединение также образуется при недостатке щелочи в условиях избытка солей алюминия и при взаимодействии с карбонатами, сульфитами и сульфидами.

В промышленности находят применение сложные соли алюминия и алюминаты, а также бинарные соединения.

Реакции алюминия

Химические свойства алюминия

Химические свойства алюминия определяются его положением в периодической системе химических элементов.

Ниже представлены основные химические реакции алюминия с другими химическими элементами. Эти реакции определяют основные химические свойства алюминия.

С чем реагирует алюминий

Простые вещества:

галогены (фтор, хлор, бром и иодин)
сера
фосфор
азот
углерод
кислород (горение)

Сложные вещества:

вода
минеральные кислоты (соляная, фосфорная)
серная кислота
азотная кислота
щелочи
окислители
оксиды менее активных металлов (алюмотермия)

С чем не реагирует алюминий

Алюминий не реагирует:

с водородом
в обычных условиях – с концентрированной серной кислотой (из-за пассивации – образования плотной оксидной пленки)
в обычных условиях – с концентрированной азотной кислотой (также из-за пассивации)

См. подробнее по химии алюминия

Алюминий и воздух

Обычно поверхность алюминия всегда покрыта тонким слоем оксида алюминия, который защищает ее от воздействия воздуха, точнее, кислорода. Поэтому считается, что алюминий не вступает в реакцию с воздухом. Если же этот оксидный слой повреждается или удаляется, то свежая поверхность алюминия реагирует с кислородом воздуха. Алюминий может гореть в кислороде ослепительно белым пламенем с образованием оксида алюминия Al2O3.

Реакция алюминия с кислородом:

4Al + 3O₂ —> 2Al₂O₃

Алюминий и вода

Алюминий реагирует с водой по следующим реакциям [2]:

2Al + 6H₂O = 2Al(OH)₃ + 3H₂ (1)
2Al + 4H₂O = 2AlO(OH) + 3H₂ (2)
2Al + 3H₂O = Al₂O₃ + 3H₂ (3)

В результате этих реакций образуются, соответственно, следующие соединения алюминия:

модификация гидроксида алюминия байерит и водород (1)
модификация гидроксида алюминия богемит и водород (2)
оксид алюминия и водород (3)

Эти реакции, кстати, представляют большой интерес при разработке компактных установок для получения водорода для транспортных средств, которые работают на водороде [2].

Все эти реакции являются термодинамически возможными при температуре от комнатной до температуры плавления алюминия 660 ºС. Все они являются также экзотермическими, то есть происходят с выделением тепла [2]:

При температуре от комнатной до 280 ºС наиболее устойчивым продуктом реакции является Al(OH)₃.
При температуре от 280 до 480 ºС наиболее устойчивым продуктом реакции является AlO(OH).
При температуре выше 480 ºС наиболее устойчивым продуктом реакции является Al₂O₃.

Таким образом, оксид алюминия Al₂O₃становится термодинамически более устойчивым, чем Al(OH)₃при повышенной температуре. Продуктом реакции алюминия с водой при комнатной температуре будет гидроксид алюминия Al(OH)₃.

Реакция (1) показывает, что алюминий должен самопроизвольно реагировать с водой при комнатной температуре. Однако на практике кусок алюминия, опущенный в воду, не реагирует с водой в условиях комнатной температуры и даже в кипящей воде. Дело в том, что алюминий имеет на поверхности тонкий когерентный слой оксида алюминия Al₂O₃. Эта оксидная пленка прочно удерживается на поверхности алюминия и предотвращает его реакцию с водой. Поэтому, чтобы начать и поддерживать реакцию алюминия с водой при комнатной температуре необходимо постоянно удалять или разрушать этот оксидный слой [2].

Алюминий и галогены

Алюминий бурно реагирует со всем галогенами – это:

фтор F
хлор Cl
бром Br и
иодин (йод) I,

с образованием соответственно:

фторида AlF₃
хлорида AlCl₃
бромида Al₂Br₆и
иодида Al₂Br_6.

Реакции водорода со фтором, хлором, бромом и иодином:

2Al + 3F₂ → 2AlF₃
2Al + 3Cl₂ → 2AlCl₃
2Al + 3Br₂ → Al₂Br₆
2Al + 3l₂ → Al₂I₆

Алюминий и кислоты

Алюминий активно вступает в реакцию с разбавленными кислотами: серной, соляной и азотной, с образованием соответствующих солей: сернокислого алюминия Al₂SO₄, хлорида алюминия AlCl₃ и нитрата алюминия Al(NО₃)₃.

Реакции алюминия с разбавленными кислотами:

2Al + 3H₂SO₄ —> Al₂(SO₄)₃ + 3H₂
2Al + 6HCl —> 2AlCl₃ + 3H₂
2Al + 6HNO₃ —> 2Al(NO₃)₃ + 3H₂

С концентрированными серной и соляной кислотами при комнатной температуре не взаимодействует, при нагревании реагирует с образованием соли, окислов и воды.

Алюминий и щелочи

Алюминий в водном растворе щелочи – гидроксида натрия – реагирует с образованием алюмината натрия.

Реакция алюминия с гидроксидом натрия имеет вид:

2Al + 2NaOH + 10H₂O —> 2Na[Al(H₂O)₂(OH)₄] + 3H₂

Все важнейшие реакции с алюминием

Для полноты информации приводим перечень основных реакций с участием алюминия из фундаментальной книги про алюминий [3]:

Важнейшие реакции с участием алюминия [3]

Источники:

1. Chemical Elements. The first 118 elements, ordered alphabetically / ed. Wikipedians – 2018

2. Reaction of Aluminum with Water to Produce Hydrogen /John Petrovic and George Thomas, U.S. Department of Energy, 2008

3. Тринадцатый элемент: Энциклопедия / А. Дроздов – Библиотека РУСАЛа, 2007.

Использование, реакции с кислотами и щелочами.

Алюминий — блестящий белый металл; это 13-й элемент в периодической таблице. Одна фантастическая реальность об алюминии заключается в том, что это самый распространенный и популярный металл на земле, составляющий более 8% центральной массы Земли. Это третий по распространенности химический компонент на нашей планете после кислорода и кремния.

Он имеет невероятное сродство к кислороду и образует защитный слой оксида на поверхностном уровне при контакте с воздухом.

Алюминий имеет оттенок, похожий на серебро, и обладает высокой способностью отражать свет. Он пластичен, мягок и, как правило, немагнитен. алюминий имеет только один стабильный изотоп, что довольно часто, что делает его одиннадцатым по распространенности элементом во Вселенной. Радиоактивность алюминия используется в радиодатировании.

Теплопроводность оксида алюминия

Для электронной промышленности оксид алюминия (Al2O3) является важнейшей керамикой. Керамика часто используется в качестве носителя для толстых и тонких листов пассивных компонентов, а также других небольших печатных плат, в дополнение к ее использованию в качестве пассивирующего слоя поверх кремния. Особенно по сравнению с плитным материалом FR4 довольно низкая стоимость сочетается с высокой теплопроводностью. Другие керамики с лучшей проводимостью, такие как оксид бериллия и нитрид алюминия, стоят дороже. В результате интерес конструкторов к теплопроводности Al2O3 высок. Тем не менее, слово предупреждения необходимо.

Не рекомендуется использовать значения из общего списка, который часто сопровождает популярные статьи об охлаждении электроники. Всякий раз, когда вы смотрите на график, который показывает теплопроводность как функцию температуры с примесью керамики в качестве параметра, становится очевидным обоснование. Очевидно, что результаты очень чувствительны как к температуре, так и к уровням примесей, что делает представление одним числом крайне маловероятным.

Использование алюминия 9Алюминий 0020

обычно используется в обвязке для производства завитков, банок, фольги и других упаковочных материалов.

Кроме того, он является частью многих регулярно используемых вещей, таких как посуда и часы. Алюминий

используется для сборки подъездов, окон, проводов и материалов на строительных предприятиях.

алюминий включен в ограниченных количествах в определенные металлы для улучшения их свойств для явного использования, например, в алюминиевых бронзах и большинстве соединений на основе магния; или, для комбинаций на основе алюминия, к алюминию добавляют разумные количества различных металлов и кремния.

Металл и его соединения широко используются для разработки самолетов, строительных материалов, потребительских товаров длительного пользования (холодильники, системы климат-контроля, инструменты для приготовления пищи), электрических каналов, а также синтетического оборудования и оборудования для обработки пищевых продуктов. 9Алюминий 0022

также используется в деталях самолетов.

Реакция алюминия с кислотами

При комнатной температуре алюминий реагирует с разбавленной соляной кислотой. алюминий растворяется в соляной кислоте с образованием хлорида алюминия и бесцветного газообразного водорода. Реакция, происходящая между алюминием и кислотой, необратима. Кроме того, продукты, которые вышли как окончательные, не будут реагировать друг с другом.

Реакция между металлическим алюминием и кислотой известна как окислительно-восстановительная реакция или окислительно-восстановительная реакция.

Связанные реакции

Ступенчатая реакция, происходящая в алюминии и соляной кислоте, записывается, как показано ниже.

Стадия 1: алюминий действует как специалист-восстановитель, отдавая электроны:

Al⁰ – 3e → Al³⁺

Стадия 2: Катионы соляной коррозионной среды принимают эти электроны и восстанавливаются до молекулярного водорода:

2H⁺ + 2e → H₂↑

Полное уравнение ионной реакции выглядит следующим образом:

2Al⁰ + 6H⁺ + 6Cl⁻ → 2Al³⁺ + 6Cl⁻ + 3H₂↑

Чет-ионная структура:

2AL⁰ + 6H⁺ → 2AL³⁺ + 3H₂ ↑

Скорректированное условие

Реакция в молекулярной структуре выглядит как:

2AL + 6HCl → 2ALCL₃ + 3H₂ ↑

Реакция алюмайма + 3H₂ ↑

Реакция алюма с щелочью
Алюминат натрия создается действием гидроксида натрия на природный алюминий, который является амфотерным металлом. Ответ

в некоторых случаях состоит из

2Al + 2NaOH + 2h3O → 2NaAlO2 + 3H.

Обладает следующими свойствами.

Температура размягчения: 1650°C (3000°F; 1920K)

Внешний вид: белый порошок (кое-где светло-желтый)

Синтетический рецепт: NaAlO2

Плотность: 1,5 г/см3 алюминий с водой

Во время транспортировки, погрузочно-разгрузочных работ, хранения на открытом воздухе, непреднамеренного повреждения или неисправности кабельного соединения или заделки вода может попасть в кабель. алюминий взаимодействует с водой с образованием газообразного водорода в соответствии с уравнением 2Al + 3h3O 3h3 + Al2O3 из-за его значительно отрицательного окислительно-восстановительного потенциала. Когда эта химическая реакция происходит между жилами алюминиевого проводника, она может быть особенно важной. Открытие показывает, что такой процесс может привести к значительному накоплению газообразного водорода.

Заключение

Алюминий не является природным металлом. Это одна из причин, почему его обнаружили совсем недавно. алюминий был впервые произведен в 1824 году, и людям потребовалось еще пятьдесят лет, чтобы понять, как производить его в больших масштабах. Сульфаты алюминия являются наиболее часто встречающимся соединением алюминия. Все это минералы, содержащие две серные кислоты: одна на основе щелочного металла (натрий, литий, рубидий, калий или цезий), а другая на основе металла из третьей группы периодической таблицы, в основном алюминия. сульфаты алюминия как раз и используются для очистки воды, для приготовления пищи, в медицине, косметологии, химической промышленности и множестве многих других применений. Надеюсь, теперь вы понимаете все об алюминии. Прочитав эту информацию, вы легко развеете все свои сомнения.

Реакция алюминия с водородом и другими веществами

Похоже, вы зашли на наш сайт из Германия . Пожалуйста, перейдите на наш региональный сайт для получения более актуальных цен, сведений о продуктах и специальных предложениях.

Выбрать другую страну

Химические свойства наиболее распространенных металлов

Алюминий — активный металл, стабилен на воздухе и быстро окисляется при нормальной температуре, образуя плотную оксидную пленку, защищающую металл от дальнейшего повреждения.

[Депозитные фотографии]

Взаимодействие алюминия с другими веществами

В обычных условиях вода не влияет на этот металл даже в кипящем состоянии. Если с поверхности алюминия снять защитную оксидную пленку, металл вступает в энергичное взаимодействие с водяным паром воздуха, превращаясь в рассыпчатую массу гидроксида алюминия с выделением водорода и тепла. Уравнение реакции:

2Al + 6H₂O = 2Al(OH)₃ + 3H₂

Гидроксид алюминия [Википедия]

Если с алюминия снять защитную оксидную пленку, металл вступает в бурное взаимодействие с кислородом. Алюминиевый порошок сгорает, образуя оксид. Уравнение реакции:

4Al + 3O₂ = 2Al₂O₃

Этот металл также активно взаимодействует со многими кислотами. В реакции с соляной кислотой наблюдается выделение водорода. Уравнение реакции:

2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H₂

В обычных условиях концентрированная азотная кислота не взаимодействует с алюминием, так как азотная кислота, как сильный окислитель, делает оксидную пленку еще прочнее. По этой причине азотную кислоту хранят и транспортируют в алюминиевой таре.

Перевозка кислот [Депозитные фотографии]

Алюминий при обычной температуре пассивен к разбавленной азотной и концентрированной серной кислоте. В горячей серной кислоте металл растворяется, и уравнение реакции:

2Al + 4H₂SO4 = Al₂(SO4)₃ + S + 4H₂O

Взаимодействие алюминия с неметаллами

Реагирует с галогенами, серой, азот, углерод и все неметаллы. Для реакции требуется тепло, после чего происходит взаимодействие с выделением большого количества тепла.

Взаимодействие алюминия с водородом

Алюминий не реагирует напрямую с водородом, хотя существует твердое полимерное соединение алан, в котором существуют так называемые трехцентровые связи. При температуре свыше 100 градусов Цельсия алан необратимо распадается на простые вещества. Гидрид алюминия бурно реагирует с водой. Алюминий не реагирует с водородом напрямую — металл образует соединения, отдавая электроны, которые получают другие элементы. Атом водорода не получает электронов, которые металлы отдают с образованием соединений — атомы водорода можно только «заставить» принять электроны с образованием твердых ионных соединений (гидридов) очень реакционноспособными металлами (калием, натрием, магнием, кальцием). Прямой синтез гидрида алюминия из водорода и алюминия требует огромного давления около 2 миллиардов атмосфер и температуры более 800 К. Здесь вы узнаете о химических свойствах других металлов.

Следует отметить, что водород является единственным газом, который значительно растворяется в алюминии и его сплавах. Растворимость водорода изменяется пропорционально величине температуры и квадратному корню из давления. Растворимость водорода в жидком алюминии значительно выше, чем в твердом алюминии; это свойство незначительно изменяется в зависимости от химического состава сплавов.

Алюминий и его водородная пористость

Алюминиевая пена [Викимедиа]

Образование в алюминии пузырей водорода напрямую зависит от скорости охлаждения и закалки, а также наличия очагов образования выделения водорода — оксидов, попавших внутрь сплава. Чтобы алюминий стал пористым, содержание растворенного водорода должно значительно превышать растворимость водорода в твердом алюминии. Если нет центров образования выделения водорода, требуется относительно высокая концентрация вещества.

Расположение водорода в закаленном алюминии зависит от уровня его содержания в жидком алюминии и условий, в которых происходило закаливание. Поскольку водородная пористость является результатом механизмов образования и роста, контролируемых диффузией, такие процессы, как уменьшение концентрации водорода и увеличение скорости твердения, подавляют образование и рост пор. По этой причине алюминий, отлитый методом разъемной формы, более подвержен дефектам, связанным с водородом, чем алюминий, отлитый под давлением.

Существуют различные источники поступления водорода в алюминий .

Плавильный материал — металлолом, слитки, литейные отходы, оксиды, песок и смазки, используемые при механической обработке. Эти загрязняющие вещества являются потенциальными источниками водорода, образующегося при химическом распаде водяного пара или восстановлении органических веществ.

Плавильные инструменты — скребки, пики и лопаты являются источником водорода. Оксиды и остатки флюсов на инструментах поглощают влагу из окружающего воздуха. Кирпичи для печей, распределительные каналы, ковши для отбора проб, желоба для извести и растворы цемента являются потенциальными источниками водорода.

Атмосфера печи — если плавильная печь работает на мазуте или природном газе, возможно неполное сгорание топлива с образованием свободного водорода.

С чем реагирует алюминий

Статьи. «ХИМПЭК» - производитель мягких контейнеров, поставщик химического сырья

Реакции алюминия

Химические свойства алюминия

С чем реагирует алюминий

Простые вещества:

Сложные вещества:

С чем не реагирует алюминий

Алюминий и воздух

Алюминий и вода

Алюминий и галогены

Алюминий и кислоты

Алюминий и щелочи

Все важнейшие реакции с алюминием

Использование, реакции с кислотами и щелочами.

Теплопроводность оксида алюминия

Реакция алюминия с водородом и другими веществами

Взаимодействие алюминия с другими веществами

Взаимодействие алюминия с неметаллами

Взаимодействие алюминия с водородом

Алюминий и его водородная пористость

Learn more