Al2O3 là oxit gì, Al2O3 có tan trong nước không?

Câu hỏi: Al₂O₃ là oxit gì, Al₂O₃ có tan trong nước không?

Trả lời:

- Al₂O₃ là một oxit lưỡng tính nên vừa tác dụng với axit, vừa tác dụng với bazơ

- Al₂O₃ không tan trong nước.

Sau đây, mời bạn đọc cùng với Top lời giải tìm hiểu thêm về nhôm oxit (Al₂O₃) qua bài viết dưới đây.

I. Nhôm (Al)

1. Định nghĩa về nhôm

Nhôm là tên của một nguyên tố hóa học trong bảng tuần hoàn nguyên tố có ký hiệu Al và số nguyên tử bằng 13.

Nhôm thuộc kim loại, có màu sắc trắng ánh bạc, mềm và nhẹ. Nhôm có độ phản chiếu cao cũng như có tính dẫn nhiệt và dẫn điện lớn. Nhôm là kim loại không độc và có tính chống mài mòn. Nhôm cũng là kim loại có nhiều thành phần nhất.

2. Đặc điểm

a. Trạng thái tự nhiên của nhôm

Nhôm là kim loại thường thấy phía bên trong vỏ trái đất (chiếm khoảng 8%). Trong tự nhiên, nhôm thường có trong các hợp chất như đất sét, boxit hay criolit.

b. Tính chất vật lý của nhôm

- Có tính dẫn điện và dẫn nhiệt. Nóng chảy ở nhiệt độ 660^oC.

- Nhôm có màu trắng bạc, cứng, bền và dai. Khối lượng riêng của nhôm là 2,7 g/cm³

c. Tính chất hoá học

- Tác dụng với phi kim

Trên thực tế, các vật liệu được làm từ nhôm đều có một lớp oxit bảo vệ trên bề mặt. Nhôm phản ứng được với oxi trên bề mặt. Vì khi phản ứng, nhôm sẽ tạo ra một lớp màng oxit bao phủ bề mặt. Qua đó bảo vệ và ngăn cản nhôm tác dụng với oxi để tạo ra oxit.

 2Al + 3O2 => Al₂O₃

Al₂O₃ là một oxit lưỡng tính, vì thế tính chất hóa học của Al₂O₃ sẽ thuộc dạng một oxit lưỡng tính. Tức là nó có thể phản ứng với cả axit và bazơ.

Bên cạnh đó, nhôm còn phản ứng được với các phi kim khác để tạo ra muối.

Ví dụ:

2Al + 3Cl₂ => 2AlCl₃

2Al + 3S => Al₂S₃

- Tác dụng với nước

Trên thực tế, Al sẽ không phản ứng được với nước vì được bảo vệ bởi lớp oxit mỏng. Khi lớp oxit được phá bỏ, nguyên tố al phản ứng trực tiếp với nước.

2Al + 6H₂O => 2Al(OH)₃ + 3H₂

Tác dụng với oxit của kim loại kém hoạt động hơn (phản ứng nhiệt nhôm)

Al có thể khử được oxit của các kim loại đứng sau nó trong dãy hoạt động hóa học: 2Al + 3FeO => Al₂O₃ + 3Fe

- Tác dụng với axit

Với các axit khác nhau, nhôm sẽ có phản ứng khác nhau.

Cụ thể:

- Với các axit HCl và H₂SO₄ loãng, nhôm có thể dễ dàng phản ứng và tạo ra muối và hidro: 2Al + 6HCl => 2AlCl₃ + 3H₂

- Với H₂SO₄ loãng: 2Al + 3H₂SO₄ => Al2(SO₄)₃ + 3H₂

- Với các axit có tính oxi hóa mạnh như HNO3 hoặc H₂SO4 đậm đặc:

Al + 4HNO₃ => Al(NO₃)₃ + NO + 2H₂O

Al + 6HNO₃ => Al(NO₃)₃ + 3NO2 + 3H₂O

2Al + 6H₂SO₄ => Al₂(SO₄)₃ + 3SO₂ + 6H₂O

- Tác dụng với dung dịch muối

Al có thể đẩy được kim loại đứng sau trong dãy hoạt động kim loại ra khỏi dung dịch muối của chúng: 2Al + 3CuSO₄ => Al₂(SO4)₃ + 3Cu

- Phản ứng nhiệt nhôm

Phản ứng nhiệt nhôm là phản ứng hóa học toả nhiệt trong đó nhôm là chất khử ở nhiệt độ cao. Ví dụ nổi bật nhất là phản ứng nhiệt nhôm giữa oxit sắt III và nhôm:

Fe₂O₃ + 2 Al → 2 Fe + Al₂O₃

Một số phản ứng khác như:

3CuO+ 2Al → Al₂O₃ + 3Cu

8Al + 3Fe₃O4 → 4Al₂O₃ + 9Fe

3Mn₃O4 + 8 Al → 4 Al₂O₃ + 9 Mn

Cr₂O₃ + 2 Al→ Al₂O₃ + 2 Cr

3. Điều chế nhôm

Cách điều chế chủ yếu nhất là tách nhôm trong quặng boxit nhôm có lẫn SiO₂ và Fe₂O₃.

Trước tiên, người ta sẽ làm sạch nguyên liệu bằng cách cho phản ứng với dung dịch kiềm để tách riêng Al₂O₃. Sau đó dùng bình điện phân, điện phân nóng chảy Al₂O₃ có mặt criolit Na₃AlF₆. Để thực hiện việc này, ta cần hạ nhiệt độ nóng chảy tử 2050 xuống 900^oC để tạo thành nhiều ion ngăn không cho oxi phản ứng lại với nhôm để tạo ra lớp oxit bảo vệ.

4. Ứng dụng

Nhôm có rất nhiều ứng dụng trong cuộc sống. Kim loại này được các thương hiệu nhôm tại Việt Nam dùng để tạo thành vỏ máy bay do độ bền chắc và mỏng nhẹ của nó. Nhôm cũng được dùng để sản xuất các thiết bị và dụng cụ sinh hoạt như nồi, chảo, các đường dây tải điện, các loại cửa,…

Chúng ta dễ dàng có thể thấy rằng nhôm được phổ biến và ứng dụng rất nhiều trong đời sống chẳng hạn như:

Trong ngành xây dựng

Ngành xây dựng sẽ được ứng dụng nhôm làm:

- Cửa đi chính

- Cửa sổ

- Khung sườn nhôm

- Vách ngăn

- Mặt dựng

- Mái hiên

Trong ngành công nghiệp

Ứng dụng nhôm trong ngành công nghiệp sẽ liên quan đến:

- Khung máy

- Thùng xe tải

- Thanh tản nhiệt

Trong hàng tiêu dùng

Ngoài ra, chất liệu nhôm áp dụng trong một số hàng tiêu dùng như:

- Tủ trưng bày

- Thanh treo màn

- Bảng treo tường

- Thang

- Giường

- Bàn ghế nhôm

II. Nhôm oxit (Al₂O₃)

1. Nhôm oxit là gì?

Nhôm oxit hay còn gọi là a-lu-min (bắt nguồn từ từ tiếng Pháp) là một hợp chất hóa học của nhôm và oxi với công thức hóa học Al₂O₃. Nó còn được biết đến với tên gọi alumina trong cộng đồng các ngành khai khoáng, gốm sứ, và khoa học vật liệu.

2. Tính chất vật lý của nhôm oxit

Al₂O₃ là chất rắn màu trắng, chịu nhiệt rất tốt, rất cứng, không tan trong nước.

Trong tự nhiên tồn tại ở cả dạng ngậm nước như Al₂O₃.2H₂O và dạng khan như emeri, corinđon có độ cứng cao.

♦  Dạng thù hình nguyên chất là những tinh thể trong suốt, không lẫn màu của các loại đá quý: màu đỏ ngọc rubi (tạp chất Cr²⁺, màu xanh ngọc xaphia (tạp chất Fe³⁺ và Ti⁴⁺).

3. Tính chất hoá học của nhôm oxit

3.1.Oxit nhôm là một oxit lưỡng tính nên vừa tác dụng với axit, vừa tác dụng với bazơ.

Cụ thể tính chất hóa học của nhôm oxit thể hiện qua 2 phương trính sau:

Al₂O₃ + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2O

Al₂O₃ + 2NaOH → 2NaAlO2 + H2O

3.2.Tính bền:

Tính bền cũng là một trong những tính chất hóa học của nhôm oxit khá quan trọng. Lí do là vì Ion Al³⁺ có điện tích lớn(3+) và bán kính nhỏ(0.048nm), bằng ½ bán kính ion Na⁺ nên lực hút giữa ion Al³⁺ và ion O₂^– rất mạnh, tạo ra liên kết rất bền vững.

Vì thế Al₂O₃ có nhiệt độ nóng chảy rất cao(2050^oC) và rất khó bị khử thành kim loại Al.

Khử Al₂O₃ bằng C không cho Al mà thu được AL₄C₃

Al₂O₃ không tác dụng với H₂, CO ở bất kì nhiệt độ nào.

4. Ứng dụng

a. Điều chế đá quý nhân tạo bằng cách nấu chảy Al₂O₃ với một lượng nhỏ oxít của kim loại tạo màu ở trong ngọn lửa hiđro – oxi hoặc hồ quang rồi cho kết tinh thành những tinh thể lớn. Những đá quý này trong suốt, lấp lánh và có màu rất đẹp nên được dung làm đồ trang sức.

b. Tinh thể Al₂O₃ còn được dùng để chế tạo các chi tiết trong các ngành kĩ thuật chính xác như chân kính đồng hồ, thiết bị phát tia laze,…

c. Bột Al₂O₃ có độ cứng cao(emeri) được dùng làm vật liệu mài.

d. Phần chủ yếu nhôm oxit được dùng để điều chế nhôm.

e. Ngoài ra, Al₂O₃ còn được dùng làm vật liệu chịu lửa: chén nung, ống nung và lớp lót trong các lò điện. Nhôm oxit tinh khiết còn được dùng làm ximăng tram răng.

5. Điều chế nhôm oxit

Al₂O₃ được điều chế bằng cách nung Al(OH)₃ ở nhiệt độ cao 1200 – 1400^oC:

2Al(OH)₃ → Al₂O₃ + 3H₂O