Nhôm (Al): tính chất hóa học, tính chất vật lí, nhận biết, điều chế, ứng dụng

I. Định nghĩa

- Nhôm là tên một nguyên tố hóa học trong bảng tuần hoàn nguyên tố có ký hiệu Al. Nhôm là nguyên tố phổ biến thứ 3, và là kim loại phổ biến nhất trong vỏ Trái Đất.

- Kí hiệu: Al

- Cấu hình electron: 1s²2s²2p⁶3s²3p¹ hay [Ne]3s²²3p¹

- Số hiệu nguyên tử: 13

- Khối lượng nguyên tử: 27 g/mol

- Vị trí trong bảng tuần hoàn

   + Ô: số 13

   + Nhóm: IIIA

   + Chu kì: 3

- Đồng vị: Thường chỉ gặp ²⁷Al

- Độ âm điện: 1,61

II. Tính chất hóa học

Nhôm là kim loại có tính khử mạnh: Al → Al³+ + 3e

1. Tác dụng với phi kim

a) Tác dụng với oxi

Al bền trong không khí ở nhiệt độ thường do có lớp màng oxit Al2O3 rất mỏng bảo vệ.

b) Tác dụng với phi kim khác

2. Tác dụng với axit

   + Axit không có tính oxi hóa: dung dịch axit HCl, H₂SO₄ loãng

2Al + 6HCl → 2AlCl₃ + 3H₂↑

   + Axit có tính oxi hóa mạnh: dung dịch HNO₃ loãng, HNO₃ đặc, nóng và H₂SO₄ đặc, nóng.

Nhôm bị thụ động hoá trong dung dịch HNO₃ đặc, nguội hoặc H₂SO₄ đặc nguội.

3. Tác dụng với oxit kim loại( Phản ứng nhiệt nhôm)

Lưu ý: Nhôm chỉ khử oxit của các kim loại đứng sau nhôm

4. Tác dụng với nước

- Phá bỏ lớp oxit trên bề mặt Al (hoặc tạo thành hỗn hống Al-Hg thì Al sẽ phản ứng với nước ở nhiệt độ thường)

2Al + 6H₂O → 2Al(OH)₃↓ + 3H₂↑

5. Tác dụng với dung dịch kiềm

2Al + 2NaOH + 2H₂O → 2NaAlO₂ + 3H₂↑

6. 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

III. Tính chất vật lí & nhận biết

1. Tính chất vật lí:

   - Nhôm là kim loại nhẹ (khối lượng riêng 2,7g/cm³).

   - Màu trắng bạc, nóng chảy ở nhiệt độ không cao lắm (660^oC).

   - Nhôm mềm, dễ kéo sợi và dễ dát mỏng.

   - Nhôm dẫn điện và dẫn nhiệt tốt.

2. Nhận biết

Cho Al phản ứng với dung dịch NaOH (hoặc KOH). Hiện tượng quan sát được: Nhôm tan dần, sinh ra khí không màu.

2Al + 2NaOH + 2H₂O → 2NaAlO₂ + 3H₂↑

IV. Trạng thái tự nhiên

   - Trong tự nhiên chỉ tồn tại dưới dạng hợp chất.

   - Có trong: Đất sét (Al₂O₃.2SiO₂.2H₂O), mica (K₂O.Al₂O₂.6H₂O), boxit (Al₂O₃.2H₂O), criolit (3.NaF.AlF₃)...

V. Điều chế

   - Nguyên liệu là quặng Boxit (Al₂O3.2H₂O).

   - Điện phân nóng chảy oxit nhôm trong criolit.

VI. Ứng dụng

   - Hợp kim nhôm, nhẹ và bền, được dùng để chế tạo các chi tiết của phương tiện vận tải (ô tô, máy bay, xe tải, toa xe tàu hỏa, tàu biển, v.v.)

   - Nhôm và hợp kim của nhôm được dùng trong xây dựng nhà cửa và trang trí nội thất.

   - Nhôm được dùng làm dây dẫn điện thay cho đồng.

   - Dùng làm dụng cụ nhà bếp.

   - Bột nhôm trộn với bột sắt oxit (hỗn hợp tecmit) được dùng để hàn đường ray.

VII. Các hợp chất quan trọng của Al

   - Nhôm oxit (Al₂O₃)

   - Nhôm hiđroxit (Al(OH)₃)

   - Nhôm sunfat (Al₂(SO₄)₂)

   - Phèn chua: K₂SO₄.Al₂(SO₄)₃.24H₂O