Амфотерные свойства гидроксида алюминия
Получим гидроксид алюминия Al(OH)3, чтобы исследовать его свойства. Для этого раствор хлорида алюминия соединяем с раствором аммиака. Выпадает осадок гидроксида алюминия.
AlCl3 + 3 NH3 · H2O = Al(OH)3 ↓ + 3 NH4Cl
Al3+ + 3 NH3 · H2O = Al(OH)3 ↓ + 3 NH4+
Убедимся в том, что гидроксид алюминия ‑ амфотерное основание. В одну из пробирок добавим раствор щелочи. Осадок гидроксида растворяется.
Al(OH)3 + NaOH = Na[Al(OH)4]
Во вторую пробирку добавляем раствор соляной кислоты. Осадок гидроксида алюминия растворяется, как и в предыдущей пробирке.
Al(OH)3 +3HCl = AlCl3 + 3H2O
Гидроксиды, которые реагируют с растворами и кислот, и щелочей, называются амфотерными. Гидроксид алюминия – типичный амфотерный гидроксид»».
Оборудование: пробирки, штатив для пробирок, пипетка.
Техника безопасности.
Требуется соблюдение правил обращения со щелочами, кислотами и аммиаком. При попадании раствора щелочи на кожу, промыть водой и 2% раствором уксусной кислоты. При попадании раствора кислоты на кожу, промыть водой и 2% раствором питьевой соды.
Постановка опыта – Елена Махиненко, текст – к.п.н. Павел Беспалов.
Взаимодействие алюминия с водой
Алюминий — активный металл, но из-за прочной оксидной пленки на его поверхности не окисляется и не реагирует при обычных условиях с водой. Но если убрать с поверхности оксидную пленку, алюминий будет активно взаимодействовать с водой. Кусочки алюминия помещаем в раствор хлорида ртути (II) и выдерживаем 1-2 минуты.
3HgCI2 + 2Al = 2AICI3 + 3Hg
На поверхности алюминия образуется амальгама – сплав ртути с алюминием. Амальгама не удерживается на поверхности металла, обнажая его. Сливаем раствор соли ртути с амальгамированного алюминия и наливаем в стакан воду. Алюминий, лишившись защитной пленки, взаимодействует с водой, в процессе реакции образуются водород и гидроксид алюминия:
2Al + 6H2O = 2Al(OH)3 + 3H2
Оборудование: стаканы химические, палочка стеклянная.
Техника безопасности. Соблюдать особую осторожность при работе с раствором хлорида ртути (II). Не допускать попадания раствора на кожу. Все остатки соединений ртути обезвредить.
Постановка опыта и текст – к.п.н. Павел Беспалов.
Взаимодействие алюминия с кислородом воздуха
Если нарушить оксидную пленку, то алюминий быстро окисляется, покрываясь рыхлым слоем оксида.
4Al + 3O2 = 2Al2O3
Оксид ртути разрушает оксидную пленку на алюминии. Алюминиевую пластинку натрем порошком оксида ртути. Оксид ртути ядовитый порошок. Поэтому используем резиновые перчатки. Через некоторые время наблюдаем, как поверхность алюминия покрывается белым рыхлым налетом оксида.
Оборудование: алюминиевая пластинка, вата, перчатки резиновые.
Техника безопасности. Соблюдать правила работы с ядовитыми веществами. Работать только в резиновых перчатках.
Постановка опыта и текст – к.п.н. Павел Беспалов.
Взаимодействие алюминия со щелочью и водой
Алюминий ‑ активный металл, однако из-за прочной оксидной пленки его активность мало заметна. Алюминий не реагирует с водой, на поверхности металла – плотная пленка оксида. Пленку оксида можно удалить щелочью. Когда пленка растворяется, металл начинает бурно реагировать со щелочью, выделяется водород.
2Al + 2KOH + 6H2O = 2 K[Al(OH)4] + 3H2↑
Проверим, будет ли действовать вода на освобожденный от оксидной пленки алюминий. Удалим щелочь и промоем поверхность металла. Свободный от оксидной пленки алюминий реагирует с водой. Выделяется водород и образуется нерастворимый гидроксид алюминия.
2Al + 6H2O = 2 Al(OH)3 ↓ + 3H2↑
Мы увидели, что если нарушить плотную естественную оксидную пленку алюминия, он легко разрушается даже в воде. Поэтому алюминиевую посуду не рекомендуется чистить средствами, содержащими щелочь, так как при этом алюминиевые изделия быстро теряют привлекательность, а в посуде из алюминия быстро образуются дырки.
Оборудование: химические стаканы.
Техника безопасности. Требуется соблюдение правил обращения со щелочами и горючими газами. При попадании раствора щелочи на кожу, промыть водой и 2% раствором уксусной кислоты.
Постановка опыта – Елена Махиненко, текст – к.п.н. Павел Беспалов.
Горение алюминия на воздухе.
Алюминий — активный металл, но из-за очень прочной оксидной пленки на его поверхности не реагирует при обычных условиях с водой и не окисляется. Однако если алюминий перевести в раздробленное состояние — алюминиевую пыль, то он легко сгорает на воздухе. Поместим в пробирку немного алюминиевой пыли и закроем ее пробкой с двумя трубками, одна из которых доходит почти до дна, а другая заканчивается недалеко от пробки. По длинной трубке подадим в пробирку ток воздуха. Струю воздуха, выходящую из короткой трубки и содержащую частички алюминия, направим в пламя горелки. Попадая в пламя, алюминий сгорает яркими вспышками.
4Al + 3O2 = 2Al2O3
Оборудование: штатив, пробирка с боковым отростком, газоотводная трубка, горелка, штапель.
Техника безопасности. Соблюдать правила пожарной безопасности и правила работы с нагревательными приборами. Не направлять пламя в сторону находящихся рядом людей.
Постановка опыта и текст – к.п.н. Павел Беспалов.
Демонстрация оксидной пленки алюминия
На поверхности алюминий покрыт тонкой и прочной пленкой оксида. Оксидная пленка предотвращает дальнейшее окисление алюминия. Для демонстрации оксидной пленки закрепим алюминиевую проволоку в лапке штатива. Нагреем алюминий. При температуре 660 °С алюминий плавится и кончик проволоки провисает. Но расплавленный металл не капает. «Мешочек» оксида удерживает расплавленный алюминий. Температура плавления оксида алюминия 2055 °С.
Оборудование: штатив, горелка, пинцет или тигельные щипцы.
Техника безопасности. Соблюдать правила работы с нагревательными приборами. Во избежание попадания расплавленного алюминия на поверхность стола, на рабочую поверхность помещают теплоизолирующую прокладку.
Постановка опыта и текст – к.п.н. Павел Беспалов.
Обнаружение ионов алюминия
Ионы алюминия можно обнаружить при помощи раствора аммиака. К раствору хлорида алюминия добавляем раствор аммиака. Выпадает полупрозрачный студенистый осадок гидроксида алюминия.
AlCl3 + 3 NH3 · H2O = Al(OH)3 ↓ + 3 NH4Cl
Al3+ + 3 NH3 · H2O = Al(OH)3 ↓ + 3 NH4+
Реакция с аммиаком ‑ качественная реакция на ион алюминия.
Оборудование: пробирка, штатив для пробирок, пипетка.
Техника безопасности.
Требуется соблюдение правил обращения с раствором аммиака. Не вдыхать газообразный аммиак.
Постановка опыта – Елена Махиненко, текст – к.п.н. Павел Беспалов.