Уравнение реакции алюминия с карбонатом натрия

Please wait.

We are checking your browser. gomolog.ru

Why do I have to complete a CAPTCHA?

Completing the CAPTCHA proves you are a human and gives you temporary access to the web property.

What can I do to prevent this in the future?

If you are on a personal connection, like at home, you can run an anti-virus scan on your device to make sure it is not infected with malware.

If you are at an office or shared network, you can ask the network administrator to run a scan across the network looking for misconfigured or infected devices.

Another way to prevent getting this page in the future is to use Privacy Pass. You may need to download version 2.0 now from the Chrome Web Store.

Cloudflare Ray ID: 6dfcd627d8fb3a83 • Your IP : 85.95.188.35 • Performance & security by Cloudflare

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):

Где используются сложные соли алюминия?

В мире существует довольно много веществ, которые не могут существовать в нормальных условиях. Из-за высокой химической активности или других окружающих факторов они сразу же разлагаются на воздухе на составные части или же вступают в реакцию со всеми подряд элементами с образованием новых соединений.

Для хранения подобных веществ приходится обеспечивать им специальные условия, которые позволили бы материалу, находящемуся внутри, сохранять свое агрегатное состояние. Карбонат алюминия относится как раз к той группе веществ, которые не могут существовать при нормальных условиях. Для его хранения пришлось бы воссоздать очень сложную систему, которая бы оберегала вещество от доступа извне.

Но вопрос стоит в том, что в этом совершенно нет никакой необходимости. Соединение не несет в себе никакой прорывной научной ценности, так что держать его в таких сложных условиях и тратить на это огромные деньги совершенно ни к чему. Поэтому о данной соли алюминия можно найти совсем немного информации.

Как получают вещество?

Образование соединения алюминия с солью карбонатной кислоты получается в результате спекания алюминиевого основания с карбонатами щелочных металлов. В итоге можно получить нужное вещество, но оно сразу же разлагается из-за гидролиза карбоната алюминия.

Причина кроется в том, что слабая кислота в симбиозе со слабым основанием дают слабую соль, которая не может противостоять атмосферному воздействию. Подобные реакции проводятся только для наглядных опытов, потому что сами вещества не несут промышленной ценности, а затраты на их хранение были бы намного больше полезности.

Также промежуточно можно получить соединение при реакциях:

• • карбонат калия+оксид алюминия;
• • хлорид алюминия+карбонат натрия;
• • сульфат алюминия+карбонат натрия;
• • оксид алюминия+карбонат натрия;
• • карбонат натрия нитрат алюминия;
• • хлорид алюминия+карбонат калия.

Есть еще большое количество реакций с карбонатами калия и натрия, которые вытесняют алюминий из его солей и промежуточно меняются местами. Но в итоге все равно получается алюминат калия или натрия, так что полученное соединение не сохраняется. Поэтому весьма проблематично изучить его свойства. Ни один справочник по химии не дает ответа на данный вопрос, так как он просто напросто не изучен.

Взаимодействие металлического алюминия с карбонатом натрия

Натрий является одним из самых активных металлов, так что используется для большого количества опытов, причем, как в чистом виде, так и в своих соединениях. Поэтому интересным вопросом выглядит реакция карбонат натрия→алюминий. Алюминий ни при каких условиях не вытесняет натрий из его солей, так что по-хорошему и никакой реакции быть не должно. Но при определенных условиях она происходит.

Самое главное, что итог будет весьма странным: алюминий растворяется в концентрированном растворе карбоната натрия. В результате получается сложный окисел, в который входит сразу два металла. Такая реакция возможна благодаря амфотерности алюминия, проявляющего разные свойства в зависимости от условий среды реагирования. Ни с одним другим веществом повторить подобный опыт не получится из-за невозможности поставить металл на место неметалла в данной ситуации.

Оксид карбоната алюминия также не существует в природе по описанным причинам. Зато при помощи теплового сопровождения на уровне 1200 градусов по Цельсию, можно сплавить оксиды натрия и алюминия, чтобы получить алюминат. Этот материал является промежуточным и идет на нужды других отраслей промышленности, например, играет роль протравочного вещества перед покраской тканей в текстильном производстве.

Использование сложных солей алюминия на практике

Сложные многоатомные соединения часто используются в фармацевтике, так как там нужно применять нестандартные подходы для поиска оптимального состава лекарственных препаратов. Например, вещество алюминия гидроксид-магния карбонат магния-гидроксид представляет собой сложное многоатомное соединение, которое обладает большим набором полезных качеств.

Его свойства можно изложить списком:

• • Является сильнейшим атацидным средством, так что может быстро успокаивать желудок при ощущении в нем дискомфорта после острой или кислой пищи.
• • Нейтрализует среду желудка, забирая на себя избыточную соляную кислоту.
• • Возвращает в норму кислотно-щелочной баланс.

Алюминия гидроксида-магния карбоната гель-магния гидроксид прописывают пациентам при изжоге, повышенной кислотности желудка, хронических гастритах и язвенной болезни, грыже. Также он позволит снять негативное воздействие алкоголя на организм после его злоупотребления.

При диетах или приеме других лекарств будет положительно влиять на желудок, так как избавит его от избыточной кислоты, которая всегда доставляет дискомфорт и приводит к болевым ощущениям и ухудшению самочувствия. Противопоказаниями к применению выступают только болезнь Альцгеймера и тяжелые нарушения функции почек, которые не позволяют им работать в полную силу.

Побочные эффекты проявляются крайне редко и могут иметь вид тошноты, незначительной диареи или изменения вкусовых ощущений. Также иногда пациенты чувствуют слабость быструю утомляемость или замедленную реакцию на окружающий мир. С другими лекарственными препаратами отмечается отличный уровень взаимодействия, но в любом случае нужно все делать только после консультации со своим лечащим врачом.