Нитрат алюминия с чем реагирует

Алюминий. Химия алюминия и его соединений

Бинарные соединения алюминия

Алюминий

Положение в периодической системе химических элементов

Алюминий расположен в главной подгруппе III группы (или в 13 группе в современной форме ПСХЭ) и в третьем периоде периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева.

Электронное строение алюминия и свойства

Электронная конфигурация алюминия в основном состоянии :

+13Al 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1 1s 2s 2p 3s 3p

Электронная конфигурация алюминия в возбужденном состоянии :

+13Al * 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 3p 2 1s 2s 2p 3s 3p

Алюминий проявляет парамагнитные свойства. Алюминий на воздухе быстро образует прочные оксидные плёнки, защищающие поверхность от дальнейшего взаимодействия, поэтому устойчив к коррозии.

Физические свойства

Алюминий – лёгкий металл серебристо-белого цвета, легко поддающийся формовке, литью, механической обработке. Обладает высокой тепло- и электропроводностью.

Алюминий — один из наиболее ценных цветных металлов для вторичной переработки. На протяжении последних лет, цена на лом алюминия в пунктах приема непреклонно растет. По ссылке можно узнать о том, как сдать лом алюминия.

Нахождение в природе

Алюминий — самый распространенный металл в природе, и 3-й по распространенности среди всех элементов (после кислорода и кремния). Содержание в земной коре — около 8%.

В природе алюминий встречается в виде соединений:

Корунд Al₂O₃. Красный корунд называют рубином, синий корунд называют сапфиром.

Способы получения

Алюминий образует прочную химическую связь с кислородом. Поэтому традиционные способы получения алюминия восстановлением из оксида протекают требуют больших затрат энергии. Для промышленного получения алюминия используют процесс Холла-Эру. Для понижения температуры плавления оксид алюминия растворяют в расплавленном криолите (при температуре 960-970 о С) Na₃AlF₆, а затем подвергают электролизу с углеродными электродами. При растворении в расплаве криолита оксид алюминия распадается на ионы:

На катоде происходит восстановление ионов алюминия:

Катод: Al 3+ +3e → Al 0

На аноде происходит окисление алюминат-ионов:

Суммарное уравнение электролиза расплава оксида алюминия:

Лабораторный способ получения алюминия заключается в восстановлении алюминия из безводного хлорида алюминия металлическим калием:

AlCl₃ + 3K → Al + 3KCl

Качественные реакции

AlCl₃ + 3NaOH → Al(OH)₃ + 3NaCl

При дальнейшем добавлении щелочи амфотерный гидроксид алюминия растворяется с образованием тетрагидроксоалюмината:

AlCl₃ + 4NaOH = Na[Al(OH)₄] + 3NaCl

Соли алюминия можно обнаружить с помощью водного раствора аммиака. При взаимодействии растворимых солей алюминия с водным раствором аммиака также в ыпадает полупрозрачный студенистый осадок гидроксида алюминия.

AlCl₃ + 3NH₃·H₂O = Al(OH)₃ ↓ + 3NH₄Cl

Al 3+ + 3NH₃·H₂O = Al(OH)₃ ↓ + 3NH₄ +

Видеоопыт взаимодействия раствора хлорида алюминия с раствором аммиака можно посмотреть здесь.

Химические свойства

1.1. Алюминий реагируют с галогенами с образованием галогенидов:

1.2. Алюминий реагирует с серой с образованием сульфидов:

Al + P → AlP

1.4. С азотом алюминий реагирует при нагревании до 1000 о С с образованием нитрида:

2Al + N₂ → 2AlN

1.5. Алюминий реагирует с углеродом с образованием карбида алюминия:

1.6. Алюминий взаимодействует с кислородом с образованием оксида:

Видеоопыт взаимодействия алюминия с кислородом воздуха (горение алюминия на воздухе) можно посмотреть здесь.

2. Алюминий взаимодействует со сложными веществами:

2.1. Реагирует ли алюминий с водой? Ответ на этот вопрос вы без труда найдете, если покопаетесь немного в своей памяти. Наверняка хотя бы раз в жизни вы встречались с алюминиевыми кастрюлями или алюминиевыми столовыми приборами. Такой вопрос я любил задавать студентам на экзаменах. Что самое удивительное, ответы я получал разные — у кого-то алюминий таки реагировал с водой. И очень, очень многие сдавались после вопроса: «Может быть, алюминий реагирует с водой при нагревании?» При нагревании алюминий реагировал с водой уже у половины респондентов))

2Al 0 + 6 H₂ + O → 2 Al +3 ( OH)₃ + 3 H₂ 0

Амальгаму алюминия можно получить, выдержав кусочки алюминия в растворе хлорида ртути ( II ):

3HgCl₂ + 2Al → 2AlCl₃ + 3Hg

Видеоопыт взаимодействия амальгамы алюминия с водой можно посмотреть здесь.

2.2. Алюминий взаимодействуют с минеральными кислотами (с соляной, фосфорной и разбавленной серной кислотой). При этом образуются соль и водород.

2Al + 6HCl = 2AlCl₃ + 3H₂↑

2.3. При обычных условиях алюминий не реагирует с концентрированной серной кислотой из-за пассивации – образования плотной оксидной пленки. При нагревании реакция идет, образуются оксид серы (IV), сульфат алюминия и вода:

2.4. Алюминий не реагирует с концентрированной азотной кислотой также из-за пассивации.

С разбавленной азотной кислотой алюминий реагирует с образованием молекулярного азота:

При взаимодействии алюминия в виде порошка с очень разбавленной азотной кислотой может образоваться нитрат аммония:

2Al + 2NaOH + 6H₂O → 2Na[Al(OH)₄] + 3H₂ ↑

Видеоопыт взаимодействия алюминия со щелочью и водой можно посмотреть здесь.

Алюминий реагирует с расплавом щелочи с образованием алюмината и водорода:

2Al + 6NaOH → 2Na₃AlO₃ + 3H₂ ↑

Эту же реакцию можно записать в другом виде (в ЕГЭ рекомендую записывать реакцию именно в таком виде):

2Al + 6NaOH → 2NaAlO₂ + 3H₂↑ + 2Na₂O

2Al + 3CuO → 3Cu + Al₂O₃

Еще пример : алюминий восстанавливает железо из железной окалины, оксида железа (II, III):

Восстановительные свойства алюминия также проявляются при взаимодействии его с сильными окислителями: пероксидом натрия, нитратами и нитритами в щелочной среде, перманганатами, соединениями хрома (VI):

Источник

Соли металлов очень часто используются для изготовления различных элементов, которые играют важное значение в других отраслях промышленности. Поэтому их довольно часто синтезируют из разнообразных соединений, чтобы затем использовать в своих целях. Нитрат алюминия относится к наиболее востребованным веществам, так как обладает прекрасными свойствами и может быть применен в широких масштабах.

Благодаря высокой химической активности солеобразующих металлов, свойства будут весьма ярко проявляться, так что именно поэтому стараются выбирать активные соединения. С ними проще работать, но могут потребоваться специальные условия хранения, так как в некоторых случаях реакция происходит прямо на открытом воздухе, что недопустимо, так как не будет контроля.

Химическая формула и свойства соединения

Условными обозначениями формула нитрата алюминия выглядит следующим образом:Аl(NО₃)₃. Это соединение обладает следующими параметрами:

Нитрат алюминия 3 можно получить несколькими способами, которые дают одинаково хороший результат, а отличаются лишь необходимостью наличия разных компонентов:

1. Самым простым способом будет растворение или так называемое травление чистого металла в разведенной азотной кислоте: 8Аl+30НNО₃=8Аl(NО₃)₃+3N₂О+15Н₂О.

2. Также можно осуществлять воздействие азотной кислотой на основание алюминия: Аl(ОН)₃+3НNО₃=Аl(NО₃)₃+3Н₂О.

3. Можно проводить реакцию замещения, для чего используются менее активные металлы, которые вытесняются алюминием: Аl₂(SО₄)₃+3BА(NО₃)₂=2Аl(NО₃)₃+3BАSО₄.

4. Чтобы сразу получить безводный раствор, нужно провести реакцию кристаллогидрата, которая может иметь два вида взаимодействий:

5. В промышленности твердое вещество также получают двумя основными методами:

6. Можно применять в качестве исходного сырья бромид алюминия, тогда реакция будет протекать постепенно в две стадии:

Как видно, раствор нитрата алюминия и твердое вещество можно получить большим количеством способов, причем для этого даже не потребуются специальные условия.

Реакции, в которых может принимать участие вещество

Алюминий относится к категории амфотерных элементов, так что при определенных условиях он может проявлять разные свойства. Это широко используется в промышленности, чтобы можно было управлять химическими реакциями в зависимости от необходимости. Нитрат алюминия взаимодействует с большим количеством соединений различного рода, так что может использоваться в широком спектре работ:

Это только небольшой перечень реакций, в которые вступает вещество.

Использование алюминиевой соли азотной кислоты

Вещество используется на текстильных фабриках для протравки тканей перед покраской, играет важную роль при дублении кожи, служит для изготовления нитей накаливания. Каталитические свойства применяется для очистки нефти от различных вредных примесей, а также может убирать коррозию с металлов и некоторых сплавов. Входит в состав некоторых антиперспирантов.

Опасность вещества для человека находится на низком уровне или отсутствует вовсе. Твердые элементы можно брать в руки без защитных перчаток, а нюхать материал без какого-либо опасения получить ожог дыхательный путей. Случаи попадания алюминиевого нитрата в пищеварительную систему человека не фиксировались, так что сказать об опасности сложно.

При проведении испытаний на крысах после внутреннего употребления погибла половина испытуемой группы. Так что наверняка опасность присутствует, но в любом случае, ни одно химическое вещество нельзя употреблять в пищу, пока его свойства не будут исследованы и не доказана польза для организма.

Источник

Соли алюминия: получение и свойства

Соли алюминия

Нитрат и сульфат алюминия

Нитрат алюминия при нагревании разлагается на оксид алюминия, оксид азота (IV) и кислород:

Сульфат алюминия при сильном нагревании разлагается аналогично — на оксид алюминия, сернистый газ и кислород:

Комплексные соли алюминия

Для описания свойств комплексных солей алюминия — гидроксоалюминатов, удобно использоваться следующий прием: мысленно разбейте тетрагидроксоалюминат на две отдельные молекулы — гидроксид алюминия и гидроксид щелочного металла.

Na[Al(OH)₄] разбиваем на NaOH и Al(OH)₃

Свойства всего комплекса можно определять, как свойства этих отдельных соединений.

Аналогично тетрагидроксоалюминат калия реагирует с углекислым газом:

По такому же принципу тетрагидроксоалюминаты реагирует с сернистым газом SO₂:

А вот под действием избытка сильной кислоты осадок не выпадает, т.к. амфотерный гидроксид алюминия реагирует с сильными кислотами.

Правда, под действием небольшого количества ( недостатка ) сильной кислоты осадок все-таки выпадет, для растворения гидроксида алюминия кислоты не будет хватать:

Аналогично с недостатком азотной кислоты выпадает гидроксид алюминия:

Комплекс разрушается при взаимодействии с хлорной водой (водным раствором хлора) Cl₂:

2Na[Al(OH)₄] + Cl₂ → 2Al(OH)₃↓ + NaCl + NaClO

При этом хлор диспропорционирует.

Также комплекс может прореагировать с избытком хлорида алюминия. При этом выпадает осадок гидроксида алюминия:

Если выпарить воду из раствора комплексной соли и нагреть образующееся вещество, то останется обычная соль-алюминат:

Гидролиз солей алюминия

Растворимые соли алюминия и сильных кислот гидролизуются по катиону. Гидролиз протекает ступенчато и обратимо, т.е. чуть-чуть:

I ступень: Al 3+ + H₂O = AlOH 2+ + H +

II ступень: AlOH 2+ + H₂O = Al(OH )₂ + + H +

Однако сульфиды, сульфиты, карбонаты алюминия и их кислые соли гидролизуются необратимо, полностью, т.е. в водном растворе не существуют, а разлагаются водой:

Более подробно про гидролиз можно прочитать в соответствующей статье.

Алюминаты

Соли, в которых алюминий является кислотным остатком (алюминаты) — образуются из оксида алюминия при сплавлении с щелочами и основными оксидами:

Для понимания свойств алюминатов их также очень удобно разбить на два отдельных вещества.

Например, алюминат натрия мы разделим мысленно на два вещества: оксид алюминия и оксид натрия.

NaAlO₂ разбиваем на Na₂O и Al₂O₃

Тогда нам станет очевидно, что алюминаты реагируют с кислотами с образованием солей алюминия :

KAlO₂ + 4HCl → KCl + AlCl₃ + 2H₂O

NaAlO₂ + 4HCl → AlCl₃ + NaCl + 2H₂O

Под действием избытка воды алюминаты переходят в комплексные соли:

Источник

Нитрат алюминия

Нитрат алюминия
Систематическое наименование	Нитрат алюминия
Традиционные названия	Азотнокислый алюминий, нитрат алюминия, тринитрат алюминия, алюминия III нитрат
Хим. формула	Al(NO3)3
Рац. формула	Al(NO3)3
Состояние	твёрдое
Молярная масса	212,996 г/моль
Плотность	1,89
Температура
• плавления	66 °C (с разл.); нонагидрат: 73,5
Энтальпия
• образования	− 927 кДж/моль; нонагидрат: − 3757; гексагидрат: − 2871 кДж/моль
Растворимость
• в воде	при 25 °C: 63,7 г/100 мл
• в воде	нонагидрат при 20 °C: 73,9
• в в метаноле	при 35 °C: 14,45
• в в этаноле	при 35 °C: 8,63
• в в этиленгликоле	при 35 °C: 18,32
Кристаллическая структура	моноклинная
Рег. номер CAS	13473-90-0 7784-27-2 (нонагидрат)
PubChem	16713320
Рег. номер EINECS	236-751-8
SMILES
RTECS	BD1040000 BD1050000 (нонагидрат)
ChemSpider	24267
ЛД50	(крысы, перорально) 4280 мг/кг
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.

Нитрат алюминия, азотнокислый алюминий — Al(NO₃)₃, неорганическое соединение, алюминиевая соль азотной кислоты.

Помимо собственно безводного нитрата, у алюминия существуют и основные нитраты: AlOH(NO₃)₂ и Al(OH)₂NO₃, а также ряд гидратированных солей Al(NO₃)₃•xH₂O (х = 4, 6, 8, 9), среди которых наиболее стабилен нонагидрат: Al(NO₃)₃•9H₂O.

Содержание

Физические свойства

Безводный нитрат алюминия представляет собой белое или бесцветное кристаллическое, чрезвычайно гигроскопичное вещество, дымящее на воздухе. Хорошо растворим в холодной воде (63,7 % при 25 °C) и полярных органических растворителях. Температура плавления 66 °C (с разложением), в вакууме возгоняется при 50 °C.

Нонагидрат Al(NO₃)₃•9H₂O — белые кристаллы, расплывающееся на воздухе, с моноклинной структурой (a=1,086 нм, b=0,959 нм, c=1,383 нм, β=95,15°, z=4, пространственная группа P2₁/a). При нагревании чуть выше температуры плавления (73,6 °C) теряет сперва одну, а затем ещё две молекулы воды.

Плотность водного раствора нитрата алюминия при 18 °C:

Химические свойства

Получение

Лабораторные методы

В лаборатории водный раствор нитрата алюминия получают растворением алюминия в разбавленной азотной кислоте:

Альтернативный метод заключается во взаимодействии гидроксида алюминия с азотной кислотой:

Наконец, искомую соль можно получить обменной реакцией сульфата алюминия с нитратом бария или свинца:

Из водного раствора посредством кристаллизации выделяют нонагидрат нитрата алюминия. Кристаллогидраты с меньшим количеством воды получают из водных растворов азотной кислоты.

Безводный нитрат алюминия можно получить реакцией кристаллогидрата с избытком оксидом азота V (реакция (1)) или безводного хлорида алюминия с нитратом хлора (реакция (2)):

Промышленное производство

В промышленности безводный нитрат алюминия получают взаимодействием оксида или гидроксида алюминия с оксидом азота V:

В случае использования бромида алюминия в качестве исходного сырья для синтеза, реакция идёт в две стадии:

Применение

Соединение используется в текстильной промышленности как протрава при крашении тканей, для дубления кожи, в производстве нитей накаливания, в качестве катализатора при очистке нефти, антикоррозионного агента; в производстве изоляционных бумаг, нагревательных элементах, антиперспирантов; в ядерной физике.

Опасность

ЛД₅₀ (крысы, перорально) = 4,28 г/кг.

Источник