чем можно растворить алюминий

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

Химические свойства алюминия и основные реакции

Нахождение в природе

Физические свойства

Физические свойства алюминия хорошо изучены. Это — серебристо-белый легкий металл, плавящийся при 660°С. Он очень пластичен, легко вытягивается в проволоку и раскатывается в листы. Из алюминия можно изготовить фольгу толщиной менее 0,01мм. Алюминий обладает очень большой тепло- и электропроводностью. Сплавы алюминия с различными металлами обладают большой прочностью и легкостью.

Химические свойства

Алюминий очень активный металл. В ряду напряжений он стоит после щелочных и щелочноземельных металлов. Однако на воздухе он довольно устойчив, так как его поверхность покрывается очень плотной пленкой оксида, предохраняющей его от дальнейшего контакта с воздухом. Если с алюминиевой проволоки снять защитную оксидную пленку, то алюминий начнет энергично взаимодействовать с кислородом и водяными парами воздуха, превращаясь в рыхлую массу гидроксида алюминия. Эта реакция сопровождается выделением тепла. Очищенный от защитной оксидной пленки алюминий взаимодействует с водой с выделением водорода:

Алюминий хорошо растворим в разбавленных серной и соляной кислотах:

Разбавленная азотная кислота на холоду пассивирует алюминий, но при нагревании алюминий растворяется в ней с выделением монооксида азота, гемиоксида азота, свободного азота или аммиака, например:

Концентрированная азотная кислота пассивирует алюминий.
Так как оксид и гидроксид алюминия обладают амфотерными свойствами, то алюминий легко растворяется в водных растворах всех щелочей, кроме гидроксида аммония:

Порошкообразный алюминий легко взаимодействует с галогенами, кислородом и всеми неметаллами. Для начала реакций необходимо нагревание. В дальнейшем реакции протекают очень интенсивно и сопровождаются выделением большого количества тепла:

Сульфид алюминия может существовать только в твердом виде. В водных растворах он подвергается полному гидролизу с образованием гидроксида алюминия и сероводорода:

Алюминий легко отнимает кислород и галогены у оксидов и солей других металлов. Реакция сопровождается выделением большого количества тепла:

Процесс восстановления металлов из их оксидов алюминием называется алюмотермией. Алюмотермией пользуются при получении некоторых редких металлов, которые образуют прочную связь с кислородом (ниобий, тантал, молибден, вольфрам и др.).
Смесь мелкого порошка алюминия и магнитного железняка называется термитом. После поджигания термита с помощью специального запала реакция протекает самопроизвольно и температура смеси повышается до 3500°С. Железо при такой температуре находится в расплавленном состоянии. Эту реакцию используют для сваривания рельсов.

Получение

Впервые алюминий был получен восстановлением хлорида алюминия металлическим натрием:

В настоящее время его получают электролизом расплавленных солей. В качестве электролита служит расплав, содержащий 85— 90% комплексной соли 3NaF • A1F₃ (или Na₃AlFe) — криолита и 10–15% оксида алюминия Al₂O₃ — глинозема. Такая смесь плавится при температуре около 1000°С. При растворении в расплавленном криолите глинозем ведет себя как соль алюминия и алюминиевой кислоты и диссоциирует на катионы алюминия и анионы кислотного остатка алюминиевой кислоты:

При пропускании электрического тока катионы алюминия и натрия движутся к катоду — графитовому корпусу ванны, покрытому на дне слоем расплавленного алюминия, получаемого в процессе электролиза. Так как алюминий менее активен, чем натрий, то он восстанавливается в первую очередь. Восстановленный алюминий в расплавленном состоянии собирается на дне ванны, откуда его периодически выводят.
Анионы AlO₃ 3− и A1F₆ 3− движутся к аноду — графитовым стержням или болванкам. На аноде в первую очередь разряжается анион AlO₃ 3− :

Применение

Алюминий находит самое широкое применение. Он используется в электротехнике, его сплавы, отличаясь большой легкостью и прочностью, применяются в самолето- и машиностроении, он все больше вытесняет стали в производстве теплообменных аппаратов, из него изготовляют фольгу, применяемую в радиотехнике и для упаковки пищевых продуктов. Алюминием покрывают стальные и чугунные изделия в целях предохранения их от коррозии: изделия нагревают до 1000° С в смеси алюминиевого порошка (49%), оксида алюминия (49%) и хлорида аммония (2%). Этот процесс называется алитированием. Алитированные изделия выдерживают нагревание°С, не подвергаясь коррозии.

Оксид алюминия Al₂O₃

Представляет собой белое вещество, обладающее высокой температурой плавления (2050°С). В природе оксид алюминия встречается в виде корунда и глинозема. Иногда встречаются прозрачные кристаллы корунда красивой формы и окраски. Корунд, окрашенный соединениями хрома в красный цвет, называют рубином, а окрашенный соединениями титана и железа в синий цвет — сапфиром. Рубин и сапфир являются драгоценными
камнями. В настоящее время их довольно легко получают искусственно.
Оксид алюминия обладает амфотерными свойствами, но он не растворяется в воде, кислотах и щелочах. При кипячении оксида алюминия в концентрированном растворе щелочи он частично переходит в раствор. Оксид алюминия переводят в растворимое состояние сплавлением со щелочами или с пиросульфатом калия:

Полученные сплавы растворяются в воде. При сплавлении оксида алюминия с поташом или содой образуются алюминаты, которые легко растворяются в воде:

Природный корунд — очень твердое вещество. Он применяется для изготовления наждачных кругов и шлифовальных порошков. Рубин используют для изготовления втулок часовых и других точных механизмов.
Глинозем используется как сырье для получения алюминия. Обезвоженный оксид алюминия применяется как адсорбент при очистке и разделении органических веществ методом хроматографии.

Гидроксид алюминия Al (ОН)₃

Представляет собой белое вещество, которое при нагревании теряет воду, превращаясь оксид алюминия. Гидроксид алюминия обладает амфотерными свойствами. Свежеосажденный гидроксид легко растворяется в кислотах и щелочах (кроме гидроксида аммония):

Гидроксид алюминия является слабым основанием и еще более слабой кислотой, поэтому соли алюминия находятся в растворе только в присутствии избытка кислоты, а алюминаты — только в присутствии избытка щелочи. При разбавлении растворов водой эти соединения сильно гидролизуют.
Высушенный гидроксид алюминия теряет часть воды, не растворяется ни в кислотах, ни в щелочах и этим напоминает оксид алюминия.
Гидроксид алюминия обладает свойством поглощать различные вещества, поэтому его применяют при очистке воды.

Источник

20 лучших народных и химических средств для очистки алюминия от окислов

В каждом доме можно найти изделия, которые изготавливаются из прочного алюминия. Чаще всего из такого металла делаются сковородки, кастрюльки, фурнитура, раковины и оконные рамы. Со временем алюминиевая поверхность окисляется, и поэтому каждый человек должен знать все особенности очистки алюминия от окислов.

Особенности материала

Алюминием называют металл, поверхность которого окрашена в серебристый цвет с легким белым оттенком. Этот материал имеет определенные особенности, с которыми следует заранее ознакомиться. К ним относят следующее:

Как почистить в домашних условиях

Есть несколько эффективных средств, которые помогут в домашних условиях прочистить алюминиевую поверхность от образовавшегося окисла.

Чтобы устранить окисление, появившееся на алюминиевой поверхности, можно воспользоваться пищевой содой. Главным достоинством такого средства считается его доступность, так как содовый порошок есть практически в каждом доме.

Прежде чем приступить к устранению окислов, необходимо приготовить раствор. Для этого в 300-400 миллилитров водички добавляется 150 грамм соды. Смесь размешивают до образования густоватой кашицы. Приготовленным составом обрабатывают поврежденную поверхность и смывают ее водой.

Кока-кола

Многие считают, что газированные напитки можно использовать только в качестве питья, но это не так. Домохозяйки используют их для удаления ржавчины и окислений с металлических поверхностей. Среди наиболее эффективных напитков выделяют Кока-колу, которая поможет восстановить алюминиевое изделие. Чтобы устранить окислы, поврежденное покрытие помещают в емкость с шипучей жидкостью и оставляют на 40-60 минут. Если окислений много, процедуру продлевают до 2-3 часов.

Щавель

Некоторые пользуются только щавелевой кислотой, однако устранить окислы помогут даже свежие листочки щавеля. Для начала надо в небольшую кастрюлю поместить пучок с щавельными листками и залить их холодной водичкой. Затем емкость устанавливают на газовую плиту и кипятят на протяжении получаса. Когда жидкость закипит, в ней отмачивают алюминиевое изделие.

Процедура длится полтора часа, после чего отмоченную поверхность прополаскивают и протирают досуха.

Лимонная кислота

К эффективным средствам, которые помогают быстро устранить окисления, относят лимонную кислоту. Ее в количестве двух столовых ложек добавляют в литровую емкость, которая наполнена холодной водой. Затем раствор доводят до кипения, проваривают полчаса и снимают с газовой плиты. Чтобы устранить недавно появившиеся следы окислов, поверхность протирают губкой, смоченной в растворе из лимонной кислоты. Для удаления застарелых окислений изделие придется вымачивать в жидкости.

Яблоко

В свежих яблочках есть микроэлементы, которые способствуют удалению окислившихся пятен с любой металлической поверхности. Пользоваться этим способом очень просто. Достаточно разрезать одно яблочко на две равные части, после чего натереть им окисленный след. Через 40-50 минут обработанное покрытие промывают мыльной жидкостью и высушивают. Если пятна остались, процедуру проводят снова.

Горчичный порошок, уксус и соль

Иногда для устранения почернений на поверхности изделий из алюминия используют средства, приготовленные сразу из нескольких компонентов. Эффективным считается раствор, созданный на основе горчичного порошка, уксуса и соли. Компоненты смешиваются для получения однородной смеси, после чего в ней вымачивают губку и протирают окисление. Через 20 минут после нанесения все смывается подогретой водичкой.

Поваренная соль

Чистка алюминиевой посуды может осуществляться при помощи поваренной соли. Для этого в литр подогретой водички добавляется 85 грамм соли. Компоненты перемешиваются до тех пор, пока частички соли полностью не растворятся в водичке. Затем в жидкости вымачивают тряпочку и протирают загрязненный участок. Перед использованием изделия его надо тщательно сполоснуть, чтобы избавиться от остатков соли.

Кислоты

К эффективным средствам против окислений относят продукты, в составе которых есть натуральные кислоты. Чаще всего люди пользуются огуречным рассолом, простоквашей или обычным кефиром. Любым из перечисленных средств заливают емкость, после чего в ней отмачивают алюминиевую деталь. Через 10-15 часов ее извлекают, прополаскивают и оттирают от остатков окисленных загрязнений.

Винный камень

При устранении потемнений на алюминиевой поверхности часто пользуются винным камнем. Для этого 100 грамм средства растворяют в пяти литрах подогретой водички. В емкость, наполненную жидкостью, помещают изделие и вымачивают его не меньше двух с половиной часов. Затем его достают и протирают сухой губкой, чтобы избавиться от оставшихся следов грязи. Процедуру проводят регулярно, после появления первых темных пятнышек.

Кислое молоко, кефир, рассол

Эти средства содержат в своем составе натуральные кислоты, которые эффективно борются с окислениями. Рассол, скисшее молочко и кефир необязательно смешивать, и поэтому эти средства можно использовать по-отдельности. Их заливают в небольшую кастрюлю, после чего в нее помещается алюминиевая деталь. Она вымачивается около трех часов. Этого достаточно, чтобы устранить даже старые окислы.

Сода и клей

Иногда на металле появляются серьезные окисления, которые сложно устранить. В этом случае лучше пользоваться средством, приготовленным из клея и соды. Чтобы его создать, в кастрюлю заливают четыре литра водички, после чего в нее добавляют 80 грамм соды и 2-3 ложки клеевой жидкости. Приготовленный раствор кипятится сорок минут, а затем созданной жидкостью вытирают деталь из алюминия.

Кетчуп

Убрать незначительные окислившиеся следы поможет обычный кетчуп, приготовленный из томатов. Это необычный метод, которым домохозяйки пользуются не так часто. Главным достоинством этого способа считается то, что после его применения алюминиевая поверхность начнет блестеть.

Чтобы устранить загрязнения, кетчуп наносится на поверхность тонким слоем и оставляется там на 10-15 минут. После этого его смывают проточной водичкой, а деталь протирают сухим полотенцем.

Окисления, появившиеся на металлической поверхности, можно устранить при помощи обыкновенной луковицы. Чтобы сделать это, в кастрюлю наливают водичку и добавляют несколько головок лучка. Затем смесь кипятят 40-50 минут, после чего в луковой перекипяченной жидкости вымачивают деталь. Также можно не кипятить луковицы, а просто разрезать их и протереть ими загрязненную поверхность.

Гаражные рецепты

Есть несколько гаражных рецептов, которые помогут приготовить средства против окислов.

Кипячение соды

Очистить новые следы окисла поможет обыкновенная кипяченная водичка. Жидкость необходимо заранее закипятить в небольшой кастрюльке. Потом кипяток переливают в тазик, в котором будут отмачиваться все детали, нуждающиеся в очистке. Продолжительность отмачивания длится около 3-4 часов. Затем все изделия промывают и вытирают от остатков водички. Если окислы не исчезли, придется воспользоваться другими, более эффективными средствами.

Плотную окисленную пленку можно устранить при помощи специальной аптечной буры. Чтобы восстановить алюминиевое изделие, выполняют следующие действия:

Едкий натр

Снять слой въевшихся загрязнений можно едким натром. К достоинствам этой процедуры относят то, что ее легко провести в домашних условиях. Средство в количестве 150-200 грамм добавляют в 7-8 литров водички и тщательно перемешивают. Необходимо использовать подогретую водичку, температура которой составляет 60-80 градусов. Приготовленным натровым раствором следует помыть деталь.

Кока-кола

Этот газированный напиток обладает отличными очистительными свойствами, которые помогают восстановить загрязненное алюминиевое покрытие. Несколько литров Колы переливают в кастрюлю. Затем в нее кладут изделие и вымачивают его около часа. За это время потемнение должно полностью исчезнуть.

Если Кола не помогла справиться с окислом, значит, придется применить средство поэффективнее.

Бытовая химия

Наиболее эффективным способом очистки алюминиевой посуды считают использование бытовой химии. Чаще всего используют препарат «Крот», которым пользуются для борьбы с засорами в стоковых трубах. Несколько ложечек порошка добавляют в пол-литра воды. Окислившиеся детали помещают в созданный раствор на две минуты, а затем прочищают их щеткой и мыльным раствором.

Анодирование как способ защиты

При использовании этой методики придется в пластиковую емкость добавить очищенную водичку, смешанную с серной кислотой. Затем специальный источник питания подсоединяют к ванне с электролитом и к обрабатываемой детали. Через электролитический раствор будет пропущено электричество. Процедура длится 35-45 минут, после чего изделие промывают от отслоившейся грязи.

Правила ухода за алюминиевой посудой

Выделяют несколько рекомендаций, которые помогут правильно ухаживать за посудой из алюминия:

Заключение

Со временем изделия, изготовленные из алюминия, начинают окисляться и покрываться темными пятнами. Чтобы избавиться от них, придется ознакомиться с распространенными эффективными методами очистки алюминиевых покрытий.

Источник