Приведите по три примера физических и химических явлений, которые могут происходить с алюминием. Поясните их значение.

По химическим свойствам алюминий принадлежит к числу весьма активных металлов, обладающих амфотерными свойствами. В ряду напряжений он стоит за щелочноземельными металлами. В чистом виде как на воздухе, так и в воде он может храниться очень долго, т. к. его поверхность со временем покрывается тонким и очень плотным оксидным слоем, который предохраняет его от окисления.

Если оксидную пленку разрушить (например, потереть поверхность алюминия наждачным порошком или опустить его ненадолго в горячий раствор щелочи), то алюминий будет взаимо-действовать с водой:

2Al+6 Н2 О=2 Аl (ОН) 3+3H2

Будучи амфотерным элементом, алюминий в различных условиях ведет себя по-разному. В растворе щелочи алюминий вытесняет из воды водород, образуя соль алюминиевой кислоты - алюминат натрия (или калия), в котором он играет роль комплексообразователя:

2 Аl+2NaOH+6 Н2O=2Na[Al (OH) 4]+3H2 Из кислоты алюминий вытесняет водород: 2 Аl+6 НСl=2 АlСl3+3H2

В этом случае он проявляет металлические свойства. Концентрированные азотная и серная кислоты на холоду пассивируют металл (образуется защитная оксидная пленка), поэтому для хранения и перевозки азотной кислоты используют алюминиевую тару. В сильно разбавленном виде азотная кислота на алюминий также не действует, а серная легко растворяет алюминий, особенно при нагревании.

Алюминий легко реагирует с галогенами:

2 Аl+3 Сl2=2 АlСl3

При высоких температурах (700-2000°С) взаимодействует с серой, азотом, углеродом, образуя сульфид Al2S3, нитрид AlN и карбид алюминия Аl4 С3 соответственно: 2Al+3S=Al2S3

2 Аl+N2=2AlN 4 Аl+3 С=Аl4 С3

Алюминий, введенный в пламя в виде стружки или порошка, ярко горит, выделяя большое количество энергии: 4 Аl+3 О2 = 2 Аl2 О3

Эта особенность алюминия широко используется для получения различных металлов и неметаллов из оксидов путем восстановления их алюминием.

Впервые метод восстановления металлов из их оксидов алюминием был применен русским ученым Н. Н. Бекетовым и получил название алюминотермии.

Алюминотермией называют реакции, протекающие между

оксидами металлов и алюминием с образованием соответствующего свободного металла и оксида алюминия. Алюмотермией можно получить только те металлы, теплота образования оксидов

которых меньше теплоты образования оксида алюминия. Этим способом получают в промышленности такие металлы, как Cr, Mn, Ti,

W, а также Si:

Cr2O3+2 Аl=2Cr+Аl2 О3

Тонко измельченная смесь алюминия и железной окалины носит название термита (25% Fe3O4 и 75% Аl) и применяется для сварки различных металлических деталей, например рельсов. При поджигании термита происходит следующая реакция:

3Fe3O4+8Al=4 Аl2 О3+9Fe

При этом выделяется большое количество тепла и развивается высокая температура (до 3500°С). Поскольку температура плавления железа намного меньше этой температуры, то оно расплавляется и, выливаясь на рельсы, сваривает их