2. Физические и химические свойства
Физические свойства. Алюминий — серебристо-белый легкий металл, плавящийся при 660 град. С. Очень пластичный, легко вытягивается в проволоку и раскатывается в листы: из него можно изготовить фольгу толщиной менее 0,01 мм. Алюминий обладает очень большой тепло- и электропроводностью. Его сплавы с различными металлами прочны и легки.
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 металл от 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 — гидроксид алюминия:
4 Аl + 3 O2 + 6 Н2О = 4 Аl(ОН)3.
Эта реакция сопровождается выделением теплоты.
Очищенный от защитной оксидной пленки алюминий взаимодействует с водой с выделением водорода:
2 Аl + 6 Н2О = 2 Аl(ОН)3 + 3 Н2.
Алюминий хорошо растворяется в разбавленных серной и соляной кислотах:
2 Аl + 6 НСl = 2 AlСl3 + 3 Н2;
2 Аl + 3 Н2SO4 = Аl2(SO4)3 + 3 Н2.
Разбавленная азотная кислота на холоде пассивирует алюминий, но при нагревании алюминий растворяется в ней с выделением монооксида азота, гемиоксида азота, свободного азота или аммиака, например:
8 Аl + 30 НNО3 = 8 Аl(NО3)3 + 3 N2О + 15 Н2О.
Концентрированная азотная кислота пассивирует алюминий.
Так как оксид и гидроксид алюминия обладают амфотерными свойствами, алюминий легко растворяется в водных растворах всех щелочей, кроме гидроксида аммония:
2 Аl + 6 КОН + 6 Н2О = 2 К3[Аl(ОН)6] + 3 Н2.
Порошкообразный алюминий легко взаимодействует с галогенами, кислородом и всеми неметаллами. Для начала реакций необходимо нагревание, затем они протекают очень интенсивно и сопровождаются выделением большого количества теплоты:
2 Аl + 3 Вr2 = 2 АlВr3 (бромид алюминия);
4 Аl + 3 O2 = 2 Аl2O3 (оксид алюминия);
2 Аl + 3 S = Аl2S3 (сульфид алюминия);
2 Аl + N2 = 2 АlN (нитрид алюминия);
4 Аl + 3 С = Аl4С3 (карбид алюминия).
Сульфид алюминия может существовать только в твердом виде. В водных растворах он подвергается полному гидролизу с образованием гидроксида алюминия и сероводорода:
Аl2S3 + 6 Н2О = 2 Аl(ОН)3 + 3 Н2S.
Алюминий легко отнимает кислород и галогены у оксидов и солей других металлов. Реакция сопровождается выделением большого количества теплоты:
8 Al + 3 Fе3О4 = 9 Fе + 4 Аl2O3.
Процесс восстановления металлов из их оксидов алюминием называется алюмотермией.
Алюмотермией пользуются при получении некоторых редких металлов, которые образуют прочную связь с кислородом (ниобия, тантала, молибдена, вольфрама и др.), а также для сваривания рельсов. Если с помощью специального запала поджечь смесь мелкого порошка алюминия и магнитного железняка (Fе3О4 термита), то реакция протекает самопроизвольно с разогреванием смеси до 3500 град. С. Железо при такой температуре находится в расплавленном состоянии.
