Алюминий, его свойства и соединения
анортит CaAl2Si2O8 или CaO.Al2O3.2SiO2
Некоторые алюмосиликаты обладают рыхлой структурой и способны к
ионному обмену. Такие силикаты - природные и особенно искусственные -
применяются для водоумягчения. Кроме того, благодаря своей сильно развитой
поверхности, они используются в качестве носителей катализаторов, т.е. как
материалы, пропитываемые катализатором.
Галогениды алюминия в обычных условиях - бесцветные кристаллические
вещества. В ряду галогенидов алюминия AlF3 сильно отличается по свойствам
от своих аналогов. Он тугоплавок, мало растворяется в воде, химически
неактивен. Основной способ получения AlF3 основан на действии безводного HF
на Al2O3 или Al:
Al2O3 + 6HF = 2AlF3 + 3H2O
Соединения алюминия с хлором, бромом и иодом легкоплавки, весьма
реакционноспособны и хорошо растворимы не только в воде, но и во многих
органических растворителях. Взаимодействие галогенидов алюминия с водой
сопровождается значительным выделением теплоты. В водном растворе все они
сильно гидролизованы, но в отличие от типичных кислотных галогенидов
неметаллов их гидролиз неполный и обратимый. Будучи заметно летучими уже
при обычных условиях, AlCl3, AlBr3 и AlI3 дымят во влажном воздухе
(вследствие гидролиза). Они могут быть получены прямым взаимодействием
простых веществ.
Плотности паров AlCl3, AlBr3 и AlI3 при сравнительно невысоких
температурах более или менее точно соответствуют удвоенным формулам -
Al2Hal6. Пространственная структура этих молекул отвечает двум тетраэдрам с
общим ребром. Каждый атом алюминия связан с четырьмя атомами галогена, а
каждый из центральных атомов галогена - с обоими атомами алюминия. Из двух
связей центрального атома галогена одна является донорно-акцепторной,
причем алюминий функционирует в качестве акцептора.
С галогенидными солями ряда одновалентных металлов галогениды алюминия
образуют комплексные соединения, главным образом типов M3[AlF6] и M[AlHal4]
(где Hal - хлор, бром или иод). Склонность к реакциям присоединения вообще
сильно выражена у рассматриваемых галогенидов. Именно с этим связано
важнейшее техническое применение AlCl3 в качестве катализатора (при
переработке нефти и при органических синтезах).
Из фторалюминатов наибольшее применение (для получения Al, F2, эмалей,
стекла и пр.) имеет криолит Na3[AlF6]. Промышленное производство
искусственного криолита основано на обработке гидроксида алюминия
плавиковой кислотой и содой:
2Al(OH)3 + 12HF + 3Na2CO3 = 2Na3[AlF6] + 3CO2 + 9H2O
Хлоро-, бромо- и иодоалюминаты получаются при сплавлении
тригалогенидов алюминия с галогенидами соответствующих металлов.
Хотя с водородом алюминий химически не взаимодействует, гидрид
алюминия можно получить косвенным путем. Он представляет собой белую
аморфную массу состава (AlH3)n. Разлагается при нагревании выше 105оС с
выделением водорода.
При взаимодействии AlH3 с основными гидридами в эфирном растворе
образуются гидроалюминаты:
LiH + AlH3 = Li[AlH4]
Гидридоалюминаты - белые твердые вещества. Бурно разлагаются водой.
Они - сильные восстановители. Применяются (в особенности Li[AlH4]) в
органическом синтезе.
Сульфат алюминия Al2(SO4)3.18H2O получается при действии горячей
серной кислоты на оксид алюминия или на каолин. Применяется для очистки
воды, а также при приготовлении некоторых сортов бумаги.
Алюмокалиевые квасцы KAl(SO4)2.12H2O применяются в больших количествах
для дубления кож, а также в красильном деле в качестве протравы для
хлопчатобумажных тканей. В последнем случае действие квасцов основано на
том, что образующиеся вследствие их гидролиза гидроксид алюминия отлагается
в волокнах ткани в мелкодисперсном состоянии и, адсордбируя краситель,
прочно удерживает его на волокне.
Из остальных производных алюминия следует упомянуть его ацетат (иначе
- уксуснокислую соль) Al(CH3COO)3, используемый при крашении тканей (в
качестве протравы) и в медицине (примочки и компрессы). Нитрат алюминия
легко растворим в воде. Фосфат алюминия нерастворим в воде и уксусной
кислоте, но растворим в сильных кислотах и щелочах.
Несмотря на наличие громадных количеств алюминия в почках, растениях, как
правило, содержат мало этого элемента. Еще значительно меньше его
содержание в животных организмах. У человека оно составляет лишь
десятитысячные доли процента по массе. Биологическая роль алюминия не
выяснена. Токсичностью соединения его не обладают.
| |  скачать работу |
Алюминий, его свойства и соединения |
