Cộng đồng chia sẻ tri thức Doc24.vn

LÝ THUYẾT VỀ NHÔM

Gửi bởi: Cẩm Vân Nguyễn Thị vào ngày 2019-04-23 07:17:22 || Kiểu file: DOCX Lượt xem: 273 | Lượt Download: 0 | File size: 0.043841 Mb

Nội dung tài liệu Xem trước tài liệu

Link tài liệu:
Tải xuống

Các tài liệu liên quan

Thông tin tài liệu

NHÔM
I. Cấu tạo
- Cấu hình electron nguyên tử : 1s22s22p63s23p1, trong đó có 3e hoá trị (3s23p1).
- Số hiệu nguyên tử 13, thuộc nhóm IIIA, chu kì 3.
- Ion Al3+ có cấu hình electron của nguyên tử hiếm khí Ne :
Al
®
Al3+ + 3e
Số oxi hoá : Trong hợp chất, nguyên tố Al có số oxi hoá bền là +3.
C ấ u t ạ o c ủa đ ơn ch ấ t : Đ ơ n ch ấ t nhôm có c ấu t ạo ki ểu m ạng l ập ph ương tâm
di ệ n.
II. Tính chất vật lý
- Nhôm là kim loại màu trắng bạc, mềm, dễ kéo sợi và dát mỏng. Có thể dát được lá nhôm
mỏng 0,01mm.
- Nhôm là kim loại nhẹ (2,7 g/cm3), nóng chảy ở 660oC.
- Nhôm dẫn điện và nhiệt tốt. Độ dẫn nhiệt bằng 2/3 đ ồng nh ưng l ại nh ẹ h ơn đ ồng (8,92
g/cm3) 3 lần. Độ dẫn điện của nhôm hơn sắt 3 lần.
II. Tính chất hóa học
E o Al3+

Al = -1,66V). Mặt khác,
Nhôm có thế điện cực chuẩn nhỏ so với nhiều kim loại khác (
nguyên tử nhôm có năng lượng ion hoá thấp. Do vậy nhôm là kim loại có tính khử mạnh. Tính
khử của nhôm yếu hơn các kim loại kiềm và kim loại kiềm thổ.
1. Tác dụng với phi kim
Nhôm tác dụng trực tiếp và mạnh với nhiều phi kim như O2, Cl2, S, ...
Ví dụ : Khi đốt nóng, bột nhôm cháy sáng trong không khí
o

t
® 2Al2O3
4Al + 3O2 ¾¾
Nhôm bền trong không khí ở nhiệt độ thường do có màng oxit Al 2O3 rất mỏng, mịn và bền
chắc bảo vệ.
Bột nhôm tự bốc cháy khi tiếp xúc với khí clo :
2Al + 3Cl2 ® 2AlCl3
2. Tác dụng với axit

E o Al3+

Al = -1,66V. Nhôm khử dễ dàng các ion H + của dung
Thế điện cực chuẩn của nhôm
dịch axit, như HCl và H2SO4 loãng, giải phóng H2 :
2Al + 6HCl ® 2AlCl3 + 3H2
2Al + 6H+ ® 2Al3+ + 3H2

+5

+6

Nhôm khử mạnh N trong dung dịch HNO3 loãng hoặc đặc, nóng và S trong dung dịch
H2SO4 đặc, nóng xuống số oxi hoá thấp hơn.
o

t
® Al(NO3)3 + NO + 2H2O
4Al + 4HNO3 loãng ¾¾

o

t
® Al2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O
2Al + 6H2SO4 đặc ¾¾
Nhôm không tác dụng với H 2SO4 và HNO3 đặc, nguội. Những axit này đã oxi hoá bề mặt
kim loại tạo thành một màng oxit có tính trơ, làm cho nhôm th ụ đ ộng. Nhôm b ị th ụ đ ộng s ẽ
không tác dụng với các dung dịch HCl, H2SO4 loãng.
3. Tác dụng với oxit kim loại
Ở nhiệt độ cao, Al khử được nhiều oxit kim loại như Fe2O3, Cr2O3,... thành kim loại tự do.
o

t
®
2Al + Fe2O3 ¾¾
4. Tác dụng với nước

Al2O3 + 2Fe

Thế điện cực chuẩn của nước (
E

E o H 2O

H2

) cao hơn so với thế điện cực chuẩn của nhôm (

o
Al3+

) nên nhôm có thể khử được nước, giải phóng khí hiđro :
2Al + 6H2O ® 2Al(OH)3 ¯
+ 3H2
Phản ứng trên nhanh chóng dừng lại vì lớp Al(OH) 3 không tan trong nước đã ngăn cản
không cho nhôm tiếp xúc với nước.
5. Tác dụng với dung dịch kiềm
Những đồ vật bằng nhôm bị hoà tan trong dung dịch kiềm nh ư NaOH, Ca(OH) 2,... Hiện
tượng này được giải thích như sau :
Trước hết, màng bảo vệ là Al2O3 bị phá huỷ trong dung dịch kiềm :
Al

Al2O3 + NaOH + 3H2O ® 2Na

[ Al(OH)4]
Natri aluminat

Tiếp đến, kim loại nhôm khử H2O :
2Al + 6H2O ® 2Al(OH)3 + 3H2
Màng Al(OH)3 bị phá huỷ trong dung dịch bazơ :

[ Al(OH)4]
Al(OH)3 + NaOH ® Na
Các phản ứng (2) và (3) xảy ra luân phiên nhau cho đến khi nhôm bị tan hết. Hai ph ương
trình hoá học của hai phản ứng trên có thể viết gộp vào một phương trình hoá học như sau :
[ Al(OH)4] (dd) + 3H2
2Al + 2NaOH + 6H2O ® 2Na
IV. Ứng dụng và sản xuất
1. Ứng dụng
Nhôm và hợp kim nhôm có đặc tính nhẹ, bền đối với không khí và n ước, đ ược dùng làm
vật liệu chế tạo máy bay, ôtô, tên lửa, tàu vũ trụ.
Nhôm và hợp kim nhôm có màu trắng bạc, đẹp, được dùng làm khung c ửa và trang trí n ội
thất.
Nhôm có tính dẫn điện, dẫn nhiệt tốt, được dùng làm dây cáp dẫn đi ện thay th ế cho đ ồng
là kim loại đắt tiền. Nhôm được dùng chế tạo các thiết bị trao đổi nhiệt, các dụng cụ đun nấu
trong gia đình.

Bột nhôm dùng để chế tạo hỗn hợp tecmit (hỗn hợp bột Al và Fe 2O3), được dùng để hàn
gắn đường ray,...
2. Sản xuất
Trong công nghiệp, nhôm được sản xuất từ quặng boxit bằng phương pháp điện phân. Hai
công đoạn chính của quá trình sản xuất là :
Công đoạn tinh chế quặng boxit : Ngoài thành phần chính là Al2O3.2H2O, trong quặng boxit
còn có tạp chất là SiO2 và Fe2O3. Bằng phương pháp hoá học, người ta loại bỏ các tạp chất
để có Al2O3 nguyên chất.
Công đoạn điện phân Al2O3 nóng chảy : Để hạ nhiệt độ nóng chảy của Al2O3 từ 2050oC
xuống 900oC, người ta hoà tan Al2O3 trong criolit (Na3AlF6) nóng chảy. Việc làm này một mặt
tiết kiệm năng lượng đồng thời tạo được chất lỏng có tính dẫn điện tốt hơn Al 2O3 nóng chảy,
mặt khác hỗn hợp chất điện li này có khối lượng riêng nhỏ hơn nhôm, nổi lên trên và ngăn
cản Al nóng chảy không bị oxi hoá trong không khí.
Thùng điện phân có cực âm (catot) là tấm than chì ở đáy thùng. Cực dương (anot) là những
khối than chì có thể chuyển động theo phương thẳng đứng.
Ở cực âm xảy ra sự khử ion Al3+ thành kim loại Al :
Al3+ + 3e ® Al
Ở cực dương xảy ra sự oxi hoá các ion O2– thành khí O2 :
2O2– ® O2 + 4e
Phương trình điện phân Al2O3 nóng chảy :
®pnc

® 4Al + 3O2
2Al2O3 ¾¾¾
Khí oxi sinh ra ở cực dương đốt cháy dần dần than chì sinh ra CO 2. Do vậy trong quá trình
điện phân phải hạ thấp dần các cực dương vào thùng điện phân.
Để có được 1 kg nhôm cần khoảng : 2kg Al 2O3, 0,5 kg C tiêu hao ở cực dương, 8 – 10
kWh điện năng.