铝及其重要化合物

铝单质

铝是地壳中含量最丰富的金属元素，然而对铝金属的利用却是近代（1825年）才开始的。这是由于铝的化学性质较为活泼，把铝从其化合物中还原出来较为困难的缘故。

冰晶石(主要成分为 ${\ce {Na3AlF6}}$ )能降低 ${\ce {Al2O3}}$ 的熔点。

工业上主要通过电解 ${\ce {Al2O3}}$ 来制取铝。

{\ce {2Al2O3(l)->[electrolysis][Na_{3}AlF_{6}]4Al{+}3O2\uparrow }}

铝及其合金由于具有低密度、耐腐蚀及易加工的特点，被广泛应用于航空航天、交通及结构领域^[1]。

观察铝在元素周期表中所占的位置，我们会发现它刚好在金属与非金属的分界线附近；这使得铝除了拥有一般的金属所具备的性质之外，还有其他一些奇特的化学性质。

分别向装有盐酸和氢氧化钠溶液的试管中投入铝箔，观察现象。

除了可以和酸反应外，铝单质还能与碱反应，且同样能产生氢气。

{\ce {2Al{+}2OH^{-}{+}6H2O->2[Al(OH)4]^{-}{+}3H2\uparrow }}

^[2]

铝的这种既能与酸反应又能与碱反应的化学性质被称之为“两性”，这种性质和铝在周期表中的位置有关。在之后的铝的相关化合物的学习中我们将能更深刻地体会到这点。

我们知道，生铁暴露在潮湿空气中很容易生锈，时间一长更会“从里锈到外”。从金属活动顺序表中我们能得到，铝是要比铁更活泼的；但同时我们也清楚，生活中铝器不如铁器那么容易生锈。这是为什么呢？

铝在空气中会被氧化为氧化铝，加热可以加速这一过程。我们通过以下的实验来探究这个问题吧！

我们可以发现，这两片铝箔都出现了熔而不滴的现象。铝的熔点在660°C，酒精灯的火焰可以达到这个温度。但铝在高温中会迅速与空气中的氧气反应，形成一层致密的氧化膜。Al₂O₃的熔点在2054 °C，可以阻止铝的进一步反应。这层氧化膜很薄，通常在生活生产中还需要通过阳极处理等方式加厚。

蓝宝石（主要成分为Al₂O₃）

氧化铝的俗名是刚玉，其硬度大、耐高温，可做磨料和耐火材料（如坩埚）；某些天然宝石的主要成分也是氧化铝。氧化铝几乎不溶于任何溶剂，但易溶于酸或碱。

{\ce {Al2O3{+}6H+->2Al^{3+}{+}3H2O}}

{\ce {Al2O3{+}2OH^{-}{+}3H2O->2[Al(OH)4]^{-}}}

我们知道，和酸反应只生成盐和水的氧化物被称之为碱性氧化物，如Fe₂O₃；和碱反应只生成盐和水的氧化物被称之为酸性氧化物，如CO₂。显然，Al₂O₃同时满足这两个定义，所以我们称之为两性氧化物。

{\ce {Al^{3+}{+}3OH^{-}->Al(OH)3v}}

{\ce {Al(OH)3{+}OH^{-}->{[}Al(OH)4{]}^{-}}}

{\ce {Al(OH)3{+}3H+->Al^{3+}{+}3H2O}}

{\ce {2Al(OH)3->[\bigtriangleup ]Al2O3{+}3H2O}}

↑ Wikipedia:铝#铝的应用
↑ ${\ce {[Al(OH)4]^{-}}}$ (四羟基合铝酸根离子)在早期曾被认为是 ${\ce {AlO2-}}$ (偏铝酸根离子)，后来这被证明是错误的，但某些教材和资料为表达方便仍采用了后者的形式。