План лекции: Международная система единиц Атомно-молекулярное учение Стехиометрия химических реакций

Соединения алюминия (III). Бинар­ные соединения алюминия в обычных условиях полимерны и представляют со­бой твердые вещества белого цвета.
Оксид алюминия известен в виде нескольких модификаций. Наиболее ус­тойчивой кристаллической формой яв­ляется α-А1₂О₃ (ромбоэдрическая ре­шетка).
Высокая прочность связи А1 - О - А1, плотная кристаллическая структура предопределяют большую энтальпию образования, высокую температуру плавления (порядка 2050°С), твердость и огнеупорность оксида алюминия. Так, корунд по твердости уступает лишь алмазу (а также карборунду и эльбору) и применяется в качестве абразивного материала в виде корундовых кругов и наждака. В качестве абразив­ного и огнеупорного материала широко используется также искусст­венно получаемый из бокситов сильно прокаленный A1₂O₃, называемый алундом. Благодаря высокой твердости искусственно получаемые мо­нокристаллы корунда (в частности, рубины) используют как опорные камни в точных механизмах. В последнее время искусственные рубины используют в качестве квантовых генераторов (лазеры).
Кристаллические модификации А1₂О₃ химически очень стойки, не взаимодействуют с водой и кислотами. Щелочами разрушаются лишь при длительном нагревании.
Основная область применения А1₂О₃ — производство металличе­ского алюминия. Используемый для этих целей глинозем получают из бокситов и комплексной переработкой нефелина.
Гидроксид алюминия А1(ОН)₃ — полимерное соединение. Так, природный гидроксид (минерал гидраргилит) имеет слоистую кристаллическую решетку. Слои состоят из октаэдров А1(ОН)₃; между слоями действует водородная связь. Получаемый по обменной реакции гидроксид - студенистый белый осадок. Состав и структура осадка существенно зависят от условий получения и хранения.
Гидроксид алюминия - типичное амфотерное соединение; свежеполученный продукт легко растворяется и в кислотах, и в щелочах. При этом разрушается высокомолекулярный гидроксид. В зависимости от среды образуются комплексные либо катионы, либо анионы:
он^- он^-
[А1(ОН₂)₆]³⁺ ↔ A1(OH)₃ ↔ 1А1(ОН)₆]^3-
он₃⁺ он₃⁺
Из солей алюминия широкое применение имеют его сульфат и квас­цы, используемые в бумажной промышленности для проклейки бума­ги писчих сортов, в кожевенной — для дубления кожи, в текстильной при крашении тканей и т. д.
Способность алюминия давать ани­онные комплексы определяет нахожде­ние алюминия в природе в виде алю­мосиликатов, В них алюминий играет такую же роль, как кремний; оба эти элемента образуют смешанное соедине­ние алюминат-силикат, Алюмосиликаты можно рассматривать как силикаты, в которых часть кремнекислородных тет­раэдров SiO₄^4- заменена на алюмокислородные тетраэдрыAlО₄^5-. Из алюмосиликатов наиболее распространены полевые шпаты. Главные их представители — минералы ортоклаз K[AlSi₃O₁₀], альбит Na[AlSi₃O_l0] и анортит Ca[AlSi₂O₁₀]. Очень распространены мине­ралы группы слюд, например мусковит KAl₂[AlSi₃O₁₀](OH)₂, боль­шое практическое значение имеет минерал нефелин (Na, K)₂ [Al₂Si₂0₈].
Сульфид алюминия A1₂S₃ получают непосредственным взаимо­действием простых веществ при температуре красного каления. Это кристаллическое вещество (т. пл. 1100°С), полностью гидролизующееся даже следами влаги в воздухе. При сплавлении A1₂S₃с основными сульфидами образуются полимерные сульфидоалюминаты состава M¹⁺A1S₂ и M²⁺(AlS₂)₂. Они малоустойчивы, в водных растворах легко раз­лагаются.
Галиды алюминия А1Наl₃ в обычных условиях — бесцветные кристаллические вещества. Их можно получить прямым взаимодейст­вием простых веществ. Основной способ получения A1F₃ основан на действии безводного HF на А1₂О₃ или А1:
Аl₂О_а + 6HF = 2A1F₃ + 3Н₂О
а получение А1С1₃ — на хлорировании А1₂О₃ в присутствии угля (при 500…550°С).
Фторид алюминия резко отличается но свойствам от остальных его галидов. Он тугоплавок, не растворяется в во­де, химически неактивен. Хлорид имеет сло­истую решетку, а кристаллы А1Вr₃ и A1I₃, со­стоят из димерных молекул А1₂На1₆.
Поэтому они легкоплавки, заметно летучи при обычной температуре. Очень гигроско­пичны и на воздухе расплываются. Хорошо растворяются не только в воде, но и во многих органических растворителях.
В отличие от типичных солей галиды алюминия (кроме A1F₃) — весьма реакционноспособные вещества. Взаимодействие А1На1₃ с водой сопровождается значительным выделением тепла. При этом они сильно гидролизуются, но в отличие от типичных кислотных галидов неметаллов их гидролиз неполный и обратимый.