В.Н. Тихонов - Аналитическая химия Алюминия, страница 2

Ниже приводятся основные физические константы алюминия [206, 3661: Плотность (20' С), г/см' 2,6989 Температура плавления, 'С . . . . .. . . . . . . . . . 660 Температура кипения, 'С ............... 2500 Теплота плавления, кал/г-атпои .. . .. . . . . . . . 2520 Атомная теплоемкость (О' С), кал/г-ащом-град . . . .. 5,99 Теплопроводность (20' С), кол ,'см сек.град . . . . . . . 0,520 Электропроводиость, ом 'гм ' . . .. . . . .

. . . . . 3,82 10-з Поперечное сечение захвата тепловых нейтронов, барк 0,215 Атомный радиус, А 1,43 Ионный радиус иона АР', А..........,... 0,57 Потенциалы иониззцни, вв: А!'- А!" . 5,984 А!' -т АР" 18,82 А!зт, А)зт 28,44 Энергия ионизвцин для А1 — АИ', клал/г-ашом .... 83 Сродство к электрону, клал/г-ащом........... 12 Алюминий состоит из одного стабильного изотопа А1" (100%). Искусственно получены радиоактивные изотопы с массами 24, 25, 26, 28 и 29 (табл. 2).

Алюминий находится в главной подгруппе П1 группы периодической системы элементовД. И. Менделеева. Порядковый номер его 13, атомный вес 26,9815. Электронная конфигурация атома алюминия в невозбужденном состоянии 1У2вз2рвЗззЗрт. Валентными являются три электрона з- и р-подуровней последнего слоя, в соответствии с этим алюминий проявляет максимальную валентносгь 3+. При высоких температурах алюминий может проявлять валент- ность 1 и реже — 2. Эти валентные состояния алюминия неустой чины, поэтому во всех устойчивых соединениях алюминий трехва ленте н. Алюминий обладает большим сродством к кислороду, поэтому всегда покрыт тонкой пленкой окисла, которая защищает его от дальнейшего окисления. Благодаря наличию окисной пленки алю- Таблица и Характер излучеиия Период полураспада Энергия излучеяая частиц, дзза Изотоп Реакция получеяия 2,1 сек, 8,6 (йг); 2 (а) 3,24 3,20 Мд (р, л) А!м А!за * 7,6 сек, 6,7 сек, Аит 8~ (84%); э.

э, (16%); 3'т 8 10а лет 2,3 мин, 1,17 АПВ А!м 6,6 и кн. 2 7 ( 70о4) 1,4 (-30%) С08ДИНКНИЯ ЛЛЮМИНИЯ Возбутидеииое изомериое состояние ядра, Радноактивиме иэотопм алкзминнн [361, 374! Мх (р, л): Мк (Р т) )Ча (а, л); Мх (р, т): М3 (р, тт); Мк (т(, л): А1 (т, л) Ха (а, л); Мя (р, т); А1 (р, рл); 8! (л, а) О (И, 2р); Мк (а, р); Мх-гД ' А! (т(, р); А! (л, т); Я! (л, Р): 8! (т, р); Р (л, а) Мк (а, р); А!(а, 2р); А!(Не', р); Б! (л, р); Я (т, Р); Р (т, 2Р) миний устойчив по отношению к воде даже прн высоких температурах. В ряду напряжений алюминий стоит близко к самым активным металлам (щелочным и щепочноземельным), его нормальный электродный потенциал равен — 1,66 в в кислом растворен — 2,35 в вщелочном.

Несмотря на это, алюминий (вследствие образования защитной окисной пленки) почти ие растворяется в сильно разбавленных кислотах н концентрированной НХО„очень медленно растворяется в разбавленной и концентрированной Ня60а. В НХОв и Нала среднихх концентраций постепенно растворяется. Чистый алюминий очень медленно растворяется в НС1; алюминий, содержащий примеси других металлов, растворяется, напротив, легко. По отношению к СН,СООН и Н,РО, алюминий устойчив. Алюминий легко растворяется в растворах щелочей с образованием алюминатов и выделением водорода. Процесс растворения объясняется снятием с поверхности металла окисной пленки при действии гидроксильных ионов: А!аоа+ 20Н + ЗНао = 2 [А! (ОН)в! .

Металл, лишенный пленки, растворяется в результате реакций: 2А!аз+ 6Но (нэ воды) = 2А)'++ ЗНя 2л!' + 8 он" = 2 [л! (он) ! . Тонко измельченный алюминий при накаливании на воздухе сто. рвет с образованием А1,0,. Вследствие своего высокого сродства к кислороду он вытесняет многие металлы из их окислов, на этом способ получения некоторых металлов (алюминотермия).

основан ы елением С хлором алюминий взаимодействует со значительным в д тепла; ; реагирует с жидким бромом, с иодом реакция идет лишь при нагревании. При обычной температуре алюминии с фтором р ет вследствие образования пленки А1Р . Реакция идет энергично при высоких температурах. С серой алюминий взаимод " вует п ет при температуре красного каления с образованием сульфида А1яба.

При температурах выше 800 С с азотом образует нитрид о А1Х. При 1400' С энергично реагирует с углеродом с образованием карб А1 С . При нагревании алюминий реагирует с селеном и теллуида соких ром с со взрывом, при этом образуются А1абеа и А1кТе,. При вы температурах алюминий в виде пудры горит в атмосфере еСО иСОс образованием А1,0, и углерода. При сжигании смеси порошков алюминия и фосфора образуется фосфид А!Р. С водородом алюминий непосредственно не взаимодействует, гидрид его (А1Н,), получают косвенно. Окись алюминия Окись алюминия имеет важное значение в аналитической химии алюминия, так как является весовой формой при его определении. Окись алюминия образуется при прокаливании гидроокиси и других сое динений алюминия полиморфна и существует в основном в т ех различных формах; а -А1,0,, () -А1яО, и Т-А1,0, [ 761, 1107).

Р а - А! 0 — глинозем — белые кристаллы с гексагональной з г бо. ромбоэдрической решеткой, а = 5,13 А, угол а = 50,16; уд. в. 3,96, т. пл. 2050' С, т. кип. ) 3000' С. Образуется при прокаливании гидроокиси и солей алюминия при 900 — 1200' С и выше. В природе встречается в виде минералов корунда, рубина и сапфира. р-А)аОа — гексагональные кристаллы, уд. в. 3,30. Это устойчи вая при очень высокой температуре модификация. Образуется при медленном охлаждении расплавленной а-А1,0,. При темпера ур т е 1500 — 1800' С а-А1яОз полностью может перейти в Р-А!кОа. Т-А1,0, — кубическая модификация с уд. весом 3,40 — образуется йри нагревании природной или искусственной гидроокиси и солей алюминия до 600 — 900' С.

Выше 1000' С у-А1 О, переходит в а з в -А1 0; этот процесс полностью заканчивается при 1200'С. Описано также несколько других неустойчивых модификац ий А1,0,. Растворимость окислов в кислотах зависит от способа их получения. Полученная прокаливанием гидроокиси при температуре выше 1000'С а-А1,0, в кислотах и щелочах практически нерастворима. у-А!,0, отличается от других модификаций ббльшей дисперсностью и гигроскопичностью и ббльшей растворимостью в кислотах. Растворимость А1,0, в воде при 20' С, найденная кондуктометрическим методом, равна 1,04 мг А1»Ои~т или 1,02 10 'моль/л! 1108), потенциометрическим титрованием — 0,96.10 ' моль/л [602!.

Чем выше температура прокаливания при получении А1,0„тем она менее гигроскопична. Гидррокись алюминия Гидроокись алюминия может образоваться в ачорфной и кристаллической форме. При осаждении из кислых растворов на холоду небольшим избытком аммиака в присутствии аммонийных солей образуется а-гидро- окись состава А! (ОН)4 в виде белого хлопьевидного, аморфного геля. Эта гидроокись очень реакционноспособна и неустойчива. Легко растворяется в разбавленных растворах НС! н ХаОН, обладает большой адсорбционной способностью.

а-Гидроокись при хранении под водой самопроизвольно переходит в другие формы. Этот процесс может протекать по двум направлениям одновременно. При одном образуется ((-гидроокись, при 70' С быстро и непосредственно, а при 20' С медленно через промежуточную форму а(р. р-Гидроокись представляет собой полигидроокись, продукт соединения нескольких молекул друг с другом при отщеплении воды. 8-Гидроокись отличается от а-гидроокиси незначительной реакционной и абсорбционной способностью. Одновременно образуется у-гидроокись, продукт диспергирования получающегося кристаллического тригидрата байерита в р-гидроокиси.

у-Гидроокись в реакционном отношении также инертна. р-Гидроокись неустойчива, в процессе старения осадка постепенно переходит в кристаллическуюформу †бемит †сос А!ООН (у-метагидроокись). При осаждении из горячих растворов непосредственно образуется бемит в смеси с аморфной гидроокисью. Изомер бемита— диаспор (а-метагидроокись) — встречается в природе. Кристаллы обоих изомеров принадлежат к ромбической сингонии. а-А100Н при 350 — 420' С, а у-А100Н при температуре ) 600" С переходят в а-А1,0,. При повышении щелочности раствора превращение идет в сторону образования кристаллического тригидрата байерита состава А!,0, ЗН,О (моноклинные кристаллы). В природе встречается изомер байерита — гидраргиллит.