Химические свойства алюминия в степени окисления +3

1). Оксид алюминия Аl₂O₃. Представляет собой белое вещество с 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. [12, 14].

Оксид алюминия обладает амфотерными свойствами, но он не растворяется в воде, кислотах и щелочах. При кипячении в концентрированном растворе щелочи он лишь частично переходит в раствор. Оксид алюминия переводят в растворимое состояние сплавлением со щелочами или пиросульфатом калия:

Аl₂О₃ + 2 КОН = 2 КАlO₂ + Н₂О Аl₂O₃ + 3 К₂S₂О₇ = 3 К₂SO₄ + Аl₂(SO₄)₃

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

Аl₂O₃ + К₂СО₃ = 2 КАlO₂ + СО₂^.

Природный корунд — очень твердое вещество. Он применяется для изготовления наждачных кругов и шлифовальных порошков (цемент). Рубин используют для изготовления втулок часовых и других точных механизмов.

Глинозем используется как сырье для получения алюминия. Обезвоженный оксид алюминия служит адсорбентом при очистке и разделении органических веществ методом хроматографии. [17,19].

• 2). Гидроксид алюминия Аl (ОН)₃. Представляет собой белое вещество, которое при нагревании теряет воду, превращаясь в оксид алюминия. Гидроксид алюминия обладает амфотерными свойствами. Свежеосажденный гидроксид легко растворяется в кислотах и щелочах (кроме гидроксида аммония):
• 2 Аl (ОН)₃ + 3 Н₂SO₄ = Аl₂(SO₄)₃ + 6 Н₂О

Аl (ОН)₃ + 3 КОН = К₃[Аl (ОН)₆].

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 гидролизованы. [11, 13].

Высушенный гидроксид алюминия, потерявший часть воды, не растворяется ни в кислотах, ни в щелочах и этим напоминает оксид алюминия.

Гидроксид алюминия обладает свойствами поглощать различные вещества, поэтому его применяют при очистке воды. [7,11].

Получаемый мелкодисперсный гидроксид используется, главным образом, для производства солей алюминия вследствие его высокой реактивности по отношению к кислоте и щелочи. Соли алюминия, такие как AlF₃, Na₃AlF₆, AlCl₃, сульфат, фосфат, нитрат алюминия, алюминат натрия. Кроме того, гидроксид находит применение при производстве синтетических муллитов, обычных огнеупоров, керамики, фарфора, пигментов для них, специального стекла, стеклоэмали и стекловолокна, служит наполнителем латексных соединений, синтетической резины и пластиков, является катализатором и носителем катализаторов. [4].

3). Основные свойства солей алюминия. Алюминаты (соли) наиболее активных одновалентных металлов в воде хорошо растворимы, но ввиду сильного гидролиза растворы их устойчивы лишь при наличии достаточного избытка щелочи.

Алюминаты, производящиеся от более слабых оснований, гидролизованы в растворе практически нацело и поэтому могут быть получены только сухим путем (сплавлением Al₂O₃ с оксидами соответствующих металлов). Образуются метаалюминаты, по своему составу производящиеся от метаалюминиевой кислоты HAlO₂. Большинство из них в воде нерастворимо. [16].

С кислотами Al (OH)₃ образует соли. Производные большинства сильных кислот хорошо растворимы в воде, но довольно значительно гидролизованы, и поэтому растворы их показывают кислую реакцию. Еще сильнее гидролизованы растворимые соли алюминия и слабых кислот. Вследствие гидролиза сульфид, карбонат, цианид и некоторые другие соли алюминия из водных растворов получить не удается. [5].

В водной среде анион Al³⁺ непосредственно окружен шестью молекулами воды. Такой гидратированный ион несколько диссоциирован по схеме:

[Al (OH₂)₆]³⁺ + H₂O = [Al (OH)(OH₂)₅]²⁺ + OH₃⁺

Константа его диссоциации равна 1^.10^-5, т. е. он является слабой кислотой (близкой по силе к уксусной). Октаэдрическое окружение Al³⁺шестью молекулами воды сохраняется и в кристаллогидратах ряда солей алюминия. [17].

Алюмосиликаты можно рассматривать как силикаты, в которых часть кремниекислородных тетраэдров SiO₄^4- заменена на алюмокислородные тетраэдры AlO₄^5-. Из алюмосиликатов наиболее распространены полевые шпаты, на долю которых приходится более половины массы земной коры.