Xây dựng & Kiến trúc

Định nghĩa nhôm là gì? Ứng dụng và tính chất của nhôm

Nhôm và hợp kim nhôm đóng vai trò rất quan trọng trong đời sống, nó có mặt nhiều trong các vật liệu gần gũi như: Xoong, nồi, lõi dây điện truyền tải điện năng đi xa, các chi tiết trong ô tô, xe máy…Trong thời kì công nghiệp hóa, hiện đại hóa, với sự phát triển mạnh mẽ của nền công nghiệp vị trí của nhôm ngày càng được nâng cao. Vì vậy, hôm nay chúng ta sẽ nghiên cứu về tính chất của nhôm và ứng dụng của nhôm trong cuộc sống ngày nay.

Định nghĩa nhôm là gì?

Nhôm (bắt nguồn từ tiếng Pháp: aluminium, phiên âm tiếng Việt: a-luy-mi-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 tính chất của nhôm 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.

Trong tự nhiên rất khó để tìm được nhôm nguyên chất, thông thường kim loại này được tìm thấy khi được kết hợp cùng oxygen cùng với những nguyên tố khác. Người ta vẫn thường gọi là hợp kim nhôm trong cuộc sống hàng ngày.

Vị trí, cấu tạo, tính chất của nhôm

Vị trí

– Thuộc nhóm IIIA, chu kì 3

– Số hiệu nguyên tử: 13

Cấu tạo

– Cấu hình e: [Ne] 3s23p1

– Có 3 lớp e ngoài cùng

– Độ âm điện: 1,61

– Số oxi hóa: +3

– Mạng tinh thể: Lập phương tâm diện

Tính chất của nhôm

Tính chất vật lý

– Là kim loại trắng bạc, mềm, dễ dát mỏng và kéo sợi.

– Là kim loại nhẹ (2,7g / cm3) nóng chảy ở nhiệt độ 660C

– Dẫn nhiệt, dẫn điện tốt (kém hơn đồng, mạnh hơn sắt)

Tính chất hóa học của nhôm

Nhôm là kim loại có tính khử mạnh, nên nó dễ bị oxi hóa thành ion Al3+. Ta có: Al → Al3+ +3e

tính chất của nhôm
tính chất của nhôm
Tác dụng với phi kim

a) Tác dụng với oxi

– Bột Al cháy trong không khí khi được đun nóng cho ngọn lửa màu sáng chói.

2Al + 3O2 → Al2O3

* Lưu ý:

– Al chỉ phản ứng với oxi trên bề mặt (vì tạo ra lớp màng oxit bao phủ bề mặt, bảo vệ và ngăn cản Al tham gia phản ứng tiếp):

– Muốn phản ứng xảy ra hoàn toàn thì phải loại bỏ lớp oxit bao phủ trên bề mặt Al (bằng cách tạo hỗn hống Al – Hg hoặc dùng Al bột đun nóng).

b) Với các phi kim khác

– Nhôm phản ứng được với các phi kim khác → muối.

– Al tự bốc cháy khi tiếp xúc với các halogen:

Ví dụ: 2Al + 3Cl2 → 2AlCl3

– Khi đun nóng, Al tác dụng với bột S:

2Al + 3S → Al2S3

Tác dụng với dung dịch axit

a) Với H+ (HCl, H2SO4 loãng…)

– Al phản ứng dễ dàng → muối + H2

2Al + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2

2Al + 3H2SO4 loãng → Al2(SO4)3 + 3H2

b) Tác dụng với các axit có tính oxi hóa mạnh: HNO3 loãng hoặc đặc, H2SO4 đậm đặc

– Nhôm tác dụng với HNO3

M + HNO3 → M(NO3)n + {NO2, NO, N2O, N2, NH4NO3} + H2O

Ví dụ:

Al + 6HNO3 đặc, nóng → Al(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O

Al + 4HNO3 loãng → Al(NO3)3 + NO + 2H2O

– Nhôm tác dụng với H2SO4 đặc, nóng

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

* Lưu ý:

– Al thụ động với H2SO4 đặc nguội và HNO3 đặc nguội → có thể dùng thùng Al để chuyên chở axit HNO3 đặc nguội và H2SO4 đặc nguội.

Phản ứng nhiệt nhôm

– Al khử được oxit của các kim loại đứng sau nhôm ở nhiệt độ cao

Ví dụ:

2Al + Fe2O3 → Al2O3 + 2Fe

2Al + 3CuO → Al2O3 + 3Cu

* Lưu ý: khi giải bài tập về phản ứng nhiệt nhôm:

– Nếu hỗn hợp sau phản ứng cho tác dụng với dung dịch kiềm → H2 thì Al còn dư sau phản ứng nhiệt nhôm hoặc hiệu suất H của phản ứng < 100%

– Nếu hỗn hợp sau phản ứng tính chất của nhôm cho tác dụng với dung dịch kiềm không có khí thoát ra chứng tỏ không dư Al.

– Khối lượng hỗn hợp trước và sau phản ứng không đổi (bảo toàn khối lượng).

Tác dụng với nước

– Al không phản ứng với nước vì được lớp oxit mỏng, bền và đặc khít bảo vệ. Nếu phá bỏ lớp oxit bao phủ bề mặt, Al phản ứng trực tiếp với nước.

2Al + 6H2O → 2Al(OH)3 + 3H2

* Lưu ý:

– Al(OH)3 là chất kết tủa dạng keo màu trắng khi sinh ra sẽ bao kín bề mặt của Al kim loại ngăn cách không cho Al tiếp xúc với nước để phản ứng tiếp nữa. Phản ứng này chỉ có ý nghĩa tính chất của nhôm  về mặt lý thuyết.

Tác dụng với dung dịch bazơ

– Al tham gia phản ứng dễ dàng với các dung dịch kiềm:

2Al + 2NaOH + 2H2O → 2NaAlO2 + 3H2

2Al + Ba(OH)2 + 2H2O → Ba(AlO2)2 + 3H2

– Cơ chế:

+ Trước tiên, Al tham gia phản ứng với nước:

2Al + 6H2O → 2Al(OH)3 + 3H2

+ Al(OH)3 sinh ra là hiđroxit lưỡng tính tan được trong dung dịch kiềm:

Al(OH)3 + NaOH → NaAlO2 + 2H­2O

* Lưu ý:

– Nếu cho hỗn hợp Na, K, Ba, Ca và Al (hoặc Zn) vào nước dư, xảy ra các phản ứng:

2M  + 2H2O → 2MOH + H2

MOH + H2O + Al → MAlO2 + 3/2H2

– Trong quá trình giải toán có 2 trường hợp xảy ra:

* Trường hợp 1. Cả kim loại kiềm và Al đều phản ứng hết nếu số mol kim loại kiềm ≥ số mol Al.

* Trường hợp 2. Kim loại kiềm phản ứng hết, Al dư nếu số mol kim loại kiềm < số mol Al.

tính chất của nhôm
tính chất của nhôm
Tác dụng với dung dịch muối

– Al đẩy được kim loại đứng sau ra khỏi dung dịch muối của chúng:

2Al + 3CuSO4 → Al2(SO4)3 + 3Cu

– Phản ứng với muối nitrat trong môi trường kiềm:

8Al + 3NaNO3 + 5NaOH + 2H2O → 8NaAlO2 + 3NH3

– Phản ứng với muối nitrat trong môi trường axit (giống phản ứng với HNO3):

Al + 4H+ + NO3– → Al3+ + NO + 2H2O

Điều chế nhôm

Nguyên liệu

– Quặng boxit Al2O3 có lẫn SiO2 và Fe2O3.

Các giai đoạn điều chế 

– Làm sạch nguyên liệu:

2NaOH + Al2O3 → 2NaAlO2 + H­2O

2NaOH + SiO2 → Na2SiO3 + H2O

NaAlO2 + CO2 + 2H2O → NaHCO3 + Al(OH)3

NaOH + CO2 → NaHCO3

2Al(OH)3 → Al2O3 + 3H2O

– Điện phân nóng chảy Al2O3 có mặt criolit Na3AlF6 (hạ nhiệt độ nóng chảy của Al2O3từ 20500C xuống 9000C; tăng độ dẫn điện do tạo thành nhiều ion hơn; tạo lớp bảo vệ không cho O2 phản ứng với Al nóng chảy):

2Al2O3 → 4Al + 3O­2

Ứng dụng và điều chế nhôm

Điều chế nhôm

Hiện nay, 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 900oC để tạo thành nhiều ion ngăn không cho oxi phản ứng lại với nhôm để tạo ra lớp oxit bảo vệ.

Ứng dụng và tính chất của nhôm

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 tính chất của 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,…

tính chất của nhôm
tính chất của nhôm

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

Từ các vật dụng trong đời sống đến những công trình xây dựng đều sử dụng vật liệu nhôm là chủ yếu, nhất là đối với nhôm nhật bản. Không những vậy, ứng dụng của nhôm trong y học cũng là một lĩnh vực đang được nghiên cứu và phát triển.

Từ khóa:

  • Tính chất của nhôm
  • Nêu tính chất của nhôm lớp 5
  • Tính chất vật lý của nhôm
  • Hợp chất nhôm lưỡng tính
  • Nhôm và hợp chất của nhôm
  • Nhôm là kim loại
  • Nhôm kí hiệu là gì
  • Tính chất hóa học của nhôm lớp 9

Nội dung liên quan:

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *

Back to top button