Алюминий и йодоводородная кислота уравнение

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.

Температура плавления 660 о С, температура кипения 1450 о С, плотность алюминия 2,7 г/см 3 .

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

Качественная реакция на ионы алюминия — взаимодействие избытка солей алюминия с щелочами . При этом образуется белый аморфный осадок гидроксида алюминия.

Например , хлорид алюминия взаимодействует с гидроксидом натрия:

AlCl₃ + 3NaOH → Al(OH)₃ + 3NaCl

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

Обратите внимание , если мы поместим соль алюминия в избыток раствора щелочи, то белый осадок гидроксида алюминия не образуется, т.к. в избытке щелочи соединения алюминия сразу переходят в комплекс:

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. Алюминий – сильный восстановитель . Поэтому он реагирует со многими неметаллами .

1.1. Алюминий реагируют с галогенами с образованием галогенидов:

1.2. Алюминий реагирует с серой с образованием сульфидов:

1.3. Алюминий реагируют с фосфором . При этом образуются бинарные соединения — фосфиды:

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))

Тем не менее, несложно понять, что алюминий все-таки с водой в обычных условиях (да и при нагревании) не взаимодействует. И мы уже упоминали, почему: из-за образования оксидной пленки . А вот если алюминий очистить от оксидной пленки (например, амальгамировать), то он будет взаимодействовать с водой очень активно с образованием гидроксида алюминия и водорода:

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.

Например , алюминий бурно реагирует с соляной кислотой :

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:

2.5. Алюминий – амфотерный металл, поэтому он взаимодействует с щелочами . При взаимодействии алюминия с раствором щелочи образуется тетрагидроксоалюминат и водород:

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

2.6. Алюминий восстанавливает менее активные металлы из оксидов . Процесс восстановления металлов из оксидов называется алюмотермия .

Например , алюминий вытесняет медь из оксида меди (II). Реакция очень экзотермическая:

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):

Взаимодействие алюминия с йодом.

Очередной занимательный опыт по химии, чтобы удивить своих знакомых, или чтобы проявить интерес к химии у школьников и студентов. Сегодня рассмотрим взаимодействие алюминия и йода. Как уже наверняка всем известно, алюминий покрыт тончайшей оксидной пленкой, защищающей его от различных окружающих воздействий. Так и в случае с йодом. Алюминиевые опилки могут очень долго храниться вместе с йодом, но стоит попасть туда воде….

Сам по себе опыт не сложный. Для него нам понадобится, как вы уже поняли, металлическая стружка алюминия, лучше мелкая пудра, и кристаллический йод, мелко растертый в ступке. Все смешивается в пропорции примерно 2 части алюминия, к 1 части йода, и насыпается небольшой горкой на огнеупорную поверхность. Сверху кучки делается небольшое углубление, куда капают пару капель дистилированной воды и не много подождите. Через некоторое время начинает появляться фиолетовый дымок паров йода, и можно увидеть горение металла.

Почему же после добавления воды начинает идти реакция? Здесь все достаточно просто. После добавления воды, йод вступает в реакцию с ней, образуя йодоводородную кислоту. Оксидная пленка алюминия, растворяется в ней, и начинает идти реакция непосредственно алюминия и йода.

Уравнения происходящих реакций выглядят следующим образом:

I2 + H2 O = HI + HIO
Al2 O3 + 6 HI = 2 AlI3 + 3 H2 O

Йодид алюминия

Йодид алюминия
Систематическое название	Йодид алюминия
Химическая формула	AlI3
Внешний вид	кристаллическое вещество белого цвета с желтоватым оттенком
Молярная масса	407,69 г/моль
Температура плавления	188.3 °C (461,45 К)
Температура кипения	382.5 °C (655,65 К)
Плотность	3,98 г/см³
Константа диссоциации pKa	1) 5,02 2) 5,33 3) 5,87 4) 7,50
Давление пара	1 мм рт. ст. (178 °C) 10 мм рт. ст. (225 °C) 100 мм рт. ст. (296 °C)
Кристаллическая решётка	гексагональная
Стандартная энтальпия образования	−308 кДж/моль
Энтальпия плавления	+15,9 кДж/моль
Стандартная молярная энтропия	+190 Дж/(моль·К)
Стандартная энергия образования Гиббса	−304 кДж/моль
Регистрационный номер CAS	7784-23-8
Регистрационный номер EC	232-054-8
R-фразы	R14 ; R34 ; R40 ; R42/43
S-фразы	S22 ; S26 ; S36/37/39 ; S45
H-фразы	H314; H317
P-фразы	P280; P305 + P351 + P338; P310
Пиктограммы опасности
Пиктограммы опасности СГС
Где это не указано, данные приведены при стандартных условиях (25 °C, 100 кПа).

Йодид алюминия (Алюминий йодистый) — неорганическое вещество с химической формулой AlI₃ . Относится к классу бинарных соединений, также может рассматриваться как соль алюминия и йодоводородной кислоты. Твердое вещество белого цвета с желтоватым оттенком.

Содержание

• 1 Физические свойства
• 2 Химические свойства
• 3 Получение
• 4 Применение
• 5 Токсичность

Физические свойства

Безводный йодид алюминия при нормальных условиях — белое кристаллическое вещество с гексагональной сингонией кристаллической решётки. Плавится и кипит без разложения, гигроскопичен. Образует кристаллогидрат состава AlI₃ ⋅ 6 H₂O светло-жёлтого цвета. Кристаллогидрат хорошо растворим в воде, растворим в этаноле, эфире, сероуглероде.

Химические свойства

Йодид алюминия обладает следующими химическими свойствами.

• Реагирует с концентрированной серной кислотой:

8 AlI₃ + 15 H₂SO₄ ⟶ 4 Al₂(SO₄)₃ + 12 I₂ ↓ + 3 H₂S ↑ + 12 H₂O

• При поглощении влаги воздуха частично разлагается с образованием осно́вной соли, та же соль образуется при нагревании кристаллогидрата:

AlI₃ + 2 H₂O ⟶ Al(OH)₂I + 2 HI ↑ AlI₃ ⋅ 6 H₂O → >185∘C Al(OH)₂I + 2 HI + 4 H₂O

• При нагревании раствора йодида алюминия выпадает осадок гидроксида алюминия:

AlI₃ + 3 H₂O ⟶ Al(OH)₃ ↓ + 3 HI ↑

• В газовой фазе при температуре выше 250 °C происходит частичная димеризация:

2 AlI₃ ⇄ Al₂I₆

• Кроме того, йодид алюминия обладает всеми свойствами, общими для растворимых солей алюминия:

• при растворении в воде происходит диссоциация, сопровождающаяся гидратацией и последующим многоступенчатым гидролизом катиона; при этом создаётся кислотная среда, в частности, для первой ступени гидролиза константа кислотности равна

K_a1 = [Al(H₂O)₅(OH) 2+ ] ⋅ [H₃O + ][Al(H₂O)₆ 3+ ] = 9,55 ⋅ 10 −6

• с разбавленными щелочами образует осадок гидроксида алюминия, с концентрированными разлагается с образованием тетрагидроксоалюмината

AlI₃ + 3 OH − ⟶ Al(OH)₃ ↓ + 3I − AlI₃ + 4 OH − ⟶ [Al(OH)₄] − + 3I −

Получение

Йодид алюминия может быть получен непосредственно реакцией порошкообразного алюминия и йода (для реакции необходимо небольшое количество воды в качестве катализатора — образующиеся при реакции йода с водой кислоты растворяют покрывающую алюминий оксидную плёнку, ускоряя реакцию):

Применение

Токсичность

Йодид алюминия токсичен, способен вызывать ожоги кожи и слизистых оболочек (глаз, органов дыхания, ЖКТ). Может вызывать аллергические реакции.