Cân bằng phản ứng AgNO3 + Al | Ag + Al(NO3)3 (và phản ứng Al tác dụng với dung dịch NaOH)

Nhôm tên tiếng anh là Aluminium xuất phát từ phèn chua (alum), là muối kép của sunfat KAl (SO4) 2 · 12H2O.

Thời tiền sử, con người đã sử dụng đất sét có chứa hợp chất nhôm (Al2O3 · 2SiO2 · 2H2O) để làm đồ gốm. Hàm lượng nhôm trong vỏ trái đất chỉ đứng sau ôxy và silic, đứng thứ ba. Tuy nhiên, do tính oxi hóa của các hợp chất nhôm yếu, nhôm không dễ bị khử khỏi các hợp chất của nó nên lâu ngày không tách được nhôm kim loại.

Sau khi nhà vật lý người Ý Volta phát minh ra pin, David đã cố gắng sử dụng dòng điện để tách nhôm kim loại ra khỏi alumin, nhưng không thành công, ông đề nghị đặt tên nó là “alumium” và sau đó đổi thành “nhôm”.

Kí hiệu hóa học Al, thuộc nhóm IIIA trong bảng tuần hoàn các nguyên tố, số hiệu nguyên tử 13, khối lượng nguyên tử 26,98154, tinh thể lập phương tâm diện, hóa trị chung là +3. Nhôm là kim loại nhẹ quan trọng nhất.

Nhôm là nguyên tố kim loại có nhiều nhất trong vỏ trái đất, với hàm lượng 8,3%. Nó chủ yếu tồn tại dưới dạng quặng aluminosilicat, cũng như bôxit và criolit. Alumina là một loại bột vô định hình màu trắng có nhiều dạng biến thể, trong đó loại quen thuộc nhất là α-Al₂O₃ và β-Al₂O₃. Corundum tồn tại trong tự nhiên thuộc về α-Al₂O₃. Độ cứng của nó chỉ đứng sau kim cương, có nhiệt độ nóng chảy cao và chịu được axit và kiềm.

Nhôm thường được sử dụng để chế tạo vòng bi, vật liệu mài mòn và vật liệu chịu lửa. Chẳng hạn như nồi nấu kim loại corundum, có thể chịu được nhiệt độ cao 1800 ℃. Al₂O₃ có nhiều màu do các tạp chất khác nhau.

Ví dụ, những viên có một lượng nhỏ Cr (III) có màu đỏ được gọi là hồng ngọc; những viên có Fe (II), Fe (III) hoặc Ti (IV) được gọi là ngọc bích.Nhôm tồn tại trong các loại đá hoặc quặng khác nhau ở dạng trạng thái hóa học, chẳng hạn như fenspat, mica, kaolinit, bauxit, alunit, v.v. Nhôm có thể được sản xuất bằng cách điện phân eutectic của nhôm oxit và criolit (Na3AlF6). Quá trình phản ứng chính như sau:

Quá trình phản ứng tách nhôm từ bôxit

Sự hòa tan: Hòa tan bôxit trong NaOH (aq):

Al2O3 + 2NaOH + 3H2O = 2NaAl (OH) 4 (natri tetrahydroxy aluminat)

Lọc: Loại bỏ oxit sắt còn sót lại (FeO), natri aluminosilicat, v.v.

Axit hóa: cho CO₂ dư vào dịch lọc:

NaAl (OH) 4+ CO₂ = Al (OH) 3 ↓ + NaHCO3

Lọc và đốt Al (OH) ₃: 2Al (OH) ₃ = nhiệt độ cao = Al₂O₃ + 3H₂O

Tác dụng với bạc nitrat: 3AgNO3 + Al = 3Ag + Al(NO3)3

Tác dụng với NaOH: 2Al + 2H2O + 2NaOH → 2NaAlO2 + 3H2↑

Để giảm nhiệt độ nóng chảy của alumin trong quá trình điện phân, người ta thêm criolit (Na₃AlF6) vào Al₂O₃. AlCl3 không bị điện phân nóng chảy để tạo ra Al, Lý do: AlCl3 là hợp chất cộng hóa trị, ở trạng thái nóng chảy có tính dẫn điện rất kém.

Nhôm  dễ tan trong axit sunfuric loãng, axit nitric loãng, axit clohydric, natri hydroxit và dung dịch kali hydroxit, không tan trong nước, nhưng có thể phản ứng chậm với nước nóng tạo thành nhôm hydroxit, tỷ trọng tương đối 2,70, mô đun đàn hồi 70Gpa, tỷ lệ Poisson 0,33.

Bột nhôm được xử lý bằng axit có thể bốc cháy dữ dội khi nung nóng trong không khí và phát ra ngọn lửa trắng chói. Nó có thể tạo thành một lớp màng oxit để ngăn chặn sự ăn mòn kim loại trong không khí ẩm.