Соединения алюминия

Оксид алюминия существует в нескольких модификациях, основной из которых является a-Al₂O₃ (корунд) - твердое, тугоплавкое соединение (т.пл. 2050 °С). По твердости уступает только алмазу, эльбору и карборунду. Очень устойчивое соединение, не реагирующее с водными растворами кислот и щелочей. При сплавлении проявляет свойства амфотерного оксида:

t

Al₂O₃ + 2NaOH = 2NaAlO₂ + H₂O;

t

Al₂O₃ + 3K₂S₂O₇ = Al₂(SO₄)₃ + 3K₂SO₄

Гидроксид алюминия выделяется при действии аммиака на водные растворы солей алюминия:

Al³⁺ + 3NH₃×H₂O = Al(OH)₃¯ + 3NH₄⁺

Свежеполученный Al(OH)₃ реакционноспособное вещество, типичный амфотерный гидроксид, растворимый в растворах кислот и щелочей:

Al(OH)₃ + 3HCl = AlCl₃ + 3H₂O; Al(OH)₃ + 3KOH = K₃[Al(OH)₆]

Со временем гидроксид алюминия теряет активность за счет частичной потери воды и образования полимерных структур.

Галогениды алюминия - сильные кислоты Льюиса, энергично присоединяют электронодонорные молекулы, очень энергично растворяются в воде, иодид алюминия со взрывом. Фторид алюминия представляет собой полимерное вещество, нерастворимое в воде и органических растворителях. Хлорид, бромид и иодид алюминия - летучие кристаллические вещества, растворимые в органических растворителях, в парах и в инертных органических растворителях существуют в виде димерных молекул. Например:

При сплавлении с основными галогенидами образуют анионные координационные соединения типа M⁺¹₃[AlF₆], M⁺¹[AlHal₄]. Из них наиболее устойчив гексафтороалюминат Na₃[AlF₆] (криолит), нашедший применение в промышленности для получения алюминия, стекол и эмалей. Фтороалюминаты щелочных металлов в воде малорастворимы. В хлоро-, бромо- и иодоалюминатах координационное число алюминия равно 4, в растворе комплексные соли полностью гидролизуются.

Соли алюминия в основном хорошо растворимы в воде, сильно гидролизованы. Наибольшее применение находит сульфат алюминия и алюмокалиевые квасцы - K₂SO₄×Al₂(SO₄)₃×24H₂O.

Сульфид алюминия получают прямым синтезом. Соединение представляет собой желтые иглообразные кристаллы, существует только в безводных условиях, водой полностью гидролизуется:

Al₂S₃ + 6H₂O = 2Al(OH)₃¯ + 3H₂S­

Гидрид алюминия (алан) белое полимерное соединение, получают в эфире по следующей реакции:

AlСl₃ + 3Li[AlH₄] = 4AlH₃ + 3LiCl

При температуре 105 ºС разлагается, активный восстановитель, самовоспламеняется на воздухе. Гидрид алюминия амфотерен, кислотная природа соединения проявляется в реакции с основными гидридами:

AlН₃ + NaH = Na[AlH₄]

Тетрагидридоалюминаты – белые твердые вещества, сильные восстановители, водой бурно разлагаются:

Na[AlH₄] + 4H₂O = Al(OH)₃¯ + NaOH + 4H₂­

Применяются в органическом синтезе.

Нитрид алюминия – AlN – получают прямым синтезом или по реакции:

2Al + 2NH₃ = 2AlN + 3H₂­

Нитрид – желтое кристаллическое вещество, разлагается кипящей водой:

AlN + 3H₂O = Al(OH)₃¯ + NH₃­

Карбид алюминия - Al₄С₃ - относится к ряду метанидов (производных метана). Твердое солеподобное вещество, получают прямым синтезом, в воде полностью гидролизуется:

Al₄C₃ + 12H₂O = 4Al(OH)₃¯ + 3CH₄­