Thảo luận hóa vô cơ: Nhôm

KHOA HÓA LÝ KỸ THUẬT
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ HÓA HỌC
********

THẢO LUẬN HÓA VÔ CƠ

Chủ đề: NHÔM

                             

                         

                                        


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU

                                  
                            DANH MỤC HÌNH  và BẢNG
Hình   1.1.   Vị   trí   của   Nhôm   trong   bảng   tuần   hoàn   các   nguyên   tố   hóa 
học..........6
Hình

 

1.2.

Cấu

 

 

tạo

 

nguyên

 

tử 

 

 

thể 

Nhôm……………………………………………8
Hình

 

1.3.

 

Cấu

 

tạo

 

mạng

tinh

Nhôm……………………………………….9
Hình 2.1. So sánh độ nhẹ của nhôm và các kim loại thường dùng………..…
13
Hình   2.2.   So   sánh   tính   dẫn   nhiệt   của   nhôm   và   các   kim   loại 
khác…………...14
Hinh 2.3.  
̀
Ảnh hưởng của tạp chất tới độ  tan của Al trong HCl…………..
…18
Hình   3.1.   Hợp   kim   nhôm   dura   …………………………………………..
…..23


Hình 3.2. hợp kim nhôm silic …………………………………….…………
24
Hình 4.1/ Kiến trúc tinh thể  Nhôm oxit – α………………….………………
27
Hình 4.2. Cấu trúc tinh thể  hiđroxit Al(OH)3…………………..……………
30
Hình 4.3. Cấu tạo đime Al2Cl6………………………………………………

32
Hình 4.4.  Cấu trúc của (AlH3)n………………………………………………
35
Hình 4.5. Cấu trúc lập phương của criolit……………….………………..…
36
Hình 5.1. Sơ đồ điện phân nóng chảy nhôm oxit ……………………………
39
Bảng 1.1. Đặc điểm nhóm IIIA………………………..…………….…….…
11
Bảng 3.1. Ký hiệu nhôm và hợp kim nhôm theo tiêu chuẩn của Mỹ…..……
22
Bảng   5.1.   Liều   lượng   phèn   để   xử   lý   nước   đục   lấy   theo   TCXD   – 
33:2006….43

TÀI LIỆU THAM KHẢO



5

MỞ ĐẦU
Nhôm là nguyên tố phổ biến thứ 3 (sau ôxy và silic), và là kim loại phổ 
biến nhất trong vỏ Trái Đất. Đến ngày nay, nhôm được sử dụng rất nhiều  
trong đời sống. Nhưng ít người biết rằng nhôm đã có một thời mắc hơn cả 
vàng bạc, là món đồ xa xỉ của bậc đế vương!


6

Chương 1. GIỚI THIỆU CHUNG

Nhôm (tiếng Latinh: alumen, alum) là tên một nguyên tố hóa học 
trong bảng tuần hoàn nguyên tố có ký hiệu Al và số nguyên tử bằng 13. 
Nhôm là nguyên tố phổ biến thứ 3 (sau ôxy và silic), và là kim loại phổ 
biến nhất trong vỏ Trái Đất. Nhôm chiếm khoảng 8% khối lớp rắn của 
Trái Đất
1.1.

Lịch sử hình thành nhôm. 
Có một ngày một người thợ  vàng  ở Roma được phép cho hoàng đế 

Tiberius xem một chiếc đĩa ăn làm từ một kim loại mới. Chiếc đĩa rất nhẹ 
và có màu sáng như bạc. Người thợ vàng nói với hoàng đế rằng ông đã sản 
xuất kim loại từ đất sét thô. Ông cũng cam đoan với hoàng đế  rằng chỉ có 
ông ta và chúa Trời biết cách sản xuất kim loại này từ đất sét. Hoàng đế rất 
thích thú, và như một chuyên gia về  tài chính ông đã quan tâm tới nó. Tuy  
nhiên ông nhận ngay ra là mọi tài sản vàng, bạc của ông sẽ mất giá trị nếu 
như người dân bắt đầu sản xuất kim loại màu sáng này từ đất sét. Vì thế,  
thay vì cảm ơn người thợ vàng, ông đã ra lệnh chặt đầu ông ta.
­Những người Hy Lạp và La Mã cổ  đại đã sử  dụng các loại muối của 
kim loại này như là thuốc cẩn màu (nhuộm) và như chất làm se vết thương,  
và phèn   chua vẫn   được   sử   dụng   như   chất   làm   se.  Năm 1761 Guyton   de 
Morveau đề   xuất   cách   gọi   gốc   của   phèn   chua   là  lumina. 
Năm 1808, Humphry   Davy xác   định   được   gốc   kim   loại   của   phèn   chua 
(alum), mà theo đó ông đặt tên cho nhôm là aluminium.


7

­Tên tuổi của Friedrich Wöhler nói chung được gắn liền với việc phân 
lập nhôm vào năm 1827. Tuy nhiên, kim loại này đã được sản xuất lần đầu 

tiên trong dạng không nguyên chất hai năm trước bởi nhà vật lý và hóa  
học Đan Mạch Hans Christian Ørsted.
­Nhôm được chọn làm chóp cho đài kỷ  niệm Washington vào thời gian 
khi một aoxơ (28,35 g) có giá trị  bằng hai lần ngày lương của người lao  
động.
­Charles Martin Hall nhận được bằng  ang chế  (số  400655) năm 1886, 
về quy trình điện phân để sản xuất nhôm. Henri Saint­Claire Deville (Pháp) 
đã hoàn thiện phương pháp của Wöhler (năm 1846) và thể  hiện nó trong 
cuốn   sách   năm 1859 với   hai   cải   tiến   trong   quy   trình   là   thay 
thế kali thành natri và hai thay vì một (chlorure)??. Phát minh của quy trình 
Hall­Héroult năm 1886 đã làm cho việc sản xuất nhôm từ  khoáng chất trở 
thành không đắt tiền và ngày nay nó được sử dụng rộng rãi trên thế giới.
­Nước Đức trở   thành   nhà   sản   xuất   nhôm   lớn   nhất   thế   giới   sau  
khi Adolf Hitler lên nắm quyền. Tuy nhiên, năm 1942, những nhà máy thủy 
điện mới như Grand Coulee Dam đã cho phép Mỹ những thứ mà nước Đức 
quốc xã không thể hy vọng cạnh tranh: khả năng sản xuất đủ  nhôm để  có 
thể sản xuất 60.000 máy bay chiến đấu trong bốn năm.

(Ai phát hiện ra nhôm, làm thế nào, và khi nào?..
­1746: hóa học người Đức Andreas Marggraf (1709­1782) nhận ra rằng 
phèn (một hợp chất nhôm tự  nhiên được sử  dụng để  nhuộm dệt may từ 


8

thời cổ đại) có chứa một kim loại chưa biết.  Đó là nhôm, tất nhiên, nhưng 
anh ta không biết điều đó.
­1809: hóa học người Anh Sir Humphry Davy (1778­1829) tên kim loại 
này "Alumium" và (sau đó) "nhôm", nhưng không thể tách biệt nó ra.
­1825:   hóa   học   Đan   Mạch   và   tiên   phong   điện Hans   Christian 

Oersted (1777­1851)  lần lượt  oxit nhôm thành nhôm clorua và sau   đó sử 
dụng kali để biến clorua thành nhôm nguyên chất. Thật không may, anh ta 
không thể lặp lại việc lừa một lần thứ hai!
­1827: hóa học người Đức Friedrich Wöhler (1800­1882) cũng làm cho 
một số lượng nhỏ nhôm bằng cách đun nóng oxit nhôm với kali kim loại.
­1855: hóa học người Pháp Henri Sainte­Claire Deville (1818­1881) sử 
dụng natri để  tách ra nhôm. Kể  từ  natri là rẻ  hơn và dễ  dàng hơn để  có 
được hơn kali, Deville có thể sản xuất nhiều nhôm hơn, đủ để làm cho một 
thỏi. Ông đặt này được trưng bày tại một triển lãm công cộng  ở  Paris, 
Pháp. Phương pháp mới  Deville có nghĩa là bắt  đầu bằng nhôm  để  trở 
thành rộng rãi hơn và giá cả bắt đầu rơi.
­1886:   Làm   việc   độc   lập,   nhóm   nghiên   cứu   của   Mỹ Charles   Martin 
Hall (1863­1914)   và   chị   gái   Julia   Brainerd   Hall   (1859­1925)   và   người 
Pháp Paul­Louis­Toussaint Héroult (1863­1914) khám phá các phương pháp 
hiện đại của oxit tách nhôm với điện phân để sản xuất nhôm tinh khiết. Kỹ 
thuật có hiệu quả  cao của họ,  được gọi là công nghệ  hall­héroult, vẫn  
được sử dụng để sản xuất phần lớn bằng nhôm của thế giới ngày nay.
­1888: nhà hóa học người Áo Karl Bayer (1847­1904) tìm thấy một cách 
ít tốn kém của biến bauxite thành nhôm oxit các nguyên liệu cần thiết cho 


9

các  công nghệ  hall­héroult. Cùng  với  nhau,  các  quá  trình  Bayer  và  Hall­
Héroult làm giảm đáng kể  giá nhôm, cho phép các kim loại được sử  dụng 
với số lượng lớn hơn nhiều.
­Năm 1900: các chương trình tái chế nhôm đầu tiên.
­1913: nhôm lá mỏng đầu tiên được sản xuất.
­Năm 1920: Hợp kim nhôm hiện đại bắt đầu xuất hiện.
­1925: American Chemical Society đã chính thức thay đổi tên từ "nhôm" 

để "nhôm" tại Hoa Kỳ.
­1957: đường dây điện nhôm đầu tiên được giới thiệu.
­1959: Coors sản xuất các loại đồ  uống hoàn toàn bằng nhôm đầu tiên 
có thể.
­1975: Daniel Cudzik phát minh ra tab ring­pull nghỉ­on cho đồ uống lon.
­1990: Liên minh Quốc tế của Pure và Hóa học  ứng dụng (IUPAC) đã  
chính thức thông qua "nhôm" như chính tả của nó).


10

1.2.

Vị trí trong bảng tuần hoàn


11

   Hình 1.1: Vị trí của Nhôm trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học

­Nhôm thuộc chu kì 3, nhóm IIIA, có số thứ tự là 13.
­ Cấu hình electron: 1s22s22p63s23p1, thuộc nguyên tố p.
      ­  Cấu tạo của đơn chất: mạng lập phương tâm diện.
     ­  Năng lượng ion hóa nhỏ, dễ nhường 3e, có số oxi hóa: +3.

1.3.

Đồng vị 
­Nhôm có ang 

đồng vị, số  Z của chúng từ  23 đến 30. Chỉ  có Al­27 

(đồng vị ổn định) và Al­26 (đồng vị phóng xạ, t1/2 = 7,2 × 105 năm) tìm thấy 
trong tự nhiên, tuy nhiên Al­27 có sự phổ biến trong tự nhiên là 100%. Al­26 
được sản xuất từ agon trong khí quyển do va chạm sinh ra bởi các tia vũ  
trụ proton. Các đồng vị của nhôm có ứng dụng thực tế trong việc tính tuổi 
của trầm tích dưới biển, các vết mangan, nước đóng ang, th ch anh trong
ạ
 
đá lộ thiên, và các thiên thạch. Tỷ lệ của Al­26 trên beryli­10 được sử dụng 
để  nghiên cứu vai trò của việc chuyển hóa, lắng đọng, lưu trữ  trầm tích, 
thời gian cháy và sự xói mòn trong thang độ thời gian 105 đến 106 năm (về 
sai số).
­Al­26 nguồn gốc vũ trụ  đầu tiên được sử  dụng để  nghiên cứu Mặt 
Trăng và các thiên thạch. Các thành phần của thiên thạch, sau khi thoát khỏi 


12

nguồn gốc của chúng, trong khi chu du trong không gian bị tấn công bởi các  
tia vũ trụ, sinh ra các nguyên tử Al­26. Sau khi rơi xuống Trái Đất,  tấm 
chắn khí quyển đã bảo vệ cho các phần tử này không sinh ra thêm Al­26, và  
sự  phân rã của nó có thể  sử  dụng để  xác định tuổi trên Trái Đất của các  
thiên thạch này. Các nghiên cứu về thiên thạch cho thấy Al­26 là tương đối  
phổ  biến trong thời gian hình thành hệ  hành tinh của chúng ta. Có thể  là 
năng lượng được giải phóng bởi sự phân rã Al­26 có liên quan đến sự nấu 
chảy lại và sự sai biệt của một số tiểu hành tinh sau khi chúng hình thành 
cách đây 4,55 tỷ năm.
Cụm
­Trong tạp chí Science ngày 14 tháng 1 năm 2005 đã thông báo rằng các 

cụm 13 nguyên tử  nhôm (Al13) được tạo ra có tính chất giống như  nguyên 
tử iốt; và 14 nguyên tử  nhôm (Al14) có tính chất giống như  nguyên tử kim 
loại kiềm thổ. Các nhà nghiên cứu còn liên kết 12 nguyên tử  iốt với cụm  
Al13 để tạo ra một lớp mới của pôlyiốtua. Sự phát kiến này được thông báo 
là mở ra khả năng của các đặc tính mới của bảng tuần hoàn các nguyên tố: 
"các nguyên tố  cụm". Nhóm nghiên cứu dẫn đầu bởi Shiv N. Khanna (Đại 
học   Virginia   Commonwealth)   và A.   Welford   Castleman   Jr (Đại   học   tiểu 
bang Penn)
1.3.Cấu tạo
1.3.1.Cấu tạo nguyên tử 


13

                                     Hình 1.2: Cấu tạo nguyên tử Nhôm
­Nguyên tử  nhôm gồm 13 proton, 14 nơtron, 13 electron. Các electron 
được sắp xếp thành 3 lớp. Trong đó, lớp ngoài cùng có 3 electron hóa trị. Vì  
vậy số oxi hóa đặc trưng của nhôm là +3. 

1.2.2.Cấu tạo mạng tinh thể


14

                                 Hình 1.3: Cấu tạo mạng tinh thể Nhôm
­Nhôm có cấu trúc tinh thể  kim loại lập phương tâm diện.  Ở  cấu trúc 
tinh thể  lập phương tâm diện, 8 nguyên tử  nằm  ở  8 đỉnh của hình lập 
phương và 6 nguyên tử khác nằm  ở tâm của các mặt. Hệ lập phương tâm  
diện là hệ phổ biến cho các kim loại dễ uốn dẻo như đồng, bạc, vàng…
1.3.Trạng thái tự nhiên

­Nhôm là một trong những nguyên tố  phổ  biến nhất trong tự  nhiên, 
chiếm khoảng 5,5% tổng số nguyên tử trong vỏ Trái đất và đứng thứ tư sau 
các nguyên tố  Oxi, Hiđro, và silic. Về  mặt lịch sử  địa hóa học, nhôm gắn  
liền mật thiết với oxi và silic. 
­Phần lớn nhôm tập trung vào các quặng alumosilicat, ví dụ như :
orthoclazơ (K2O.Al2O3.6SiO2), 
mica (K2O.2H2O.3Al2O3.6SiO2), 
nefelin ([Na,K]2O.Al2O3.2SiO2). 


15

­Nhôm cũng tồn tại trong một sản phẩm rất phổ biến của quá trình  
phân hủy các nham thạch tạo nên bởi alumosilicat là cao lanh gồm chủ yếu  
khoáng sét caolinit (Al2O3.2SiO2.2H2O)
­Hai   khoáng  vật  quan   trọng  nhất  đối  với   ngành  công  nghiệp  của  
nhôm   đó   là boxit   (Al2O3.xH2O)   và  criolit  (Na3[AlF6]). Boxit  chính  là sản 
phẩm phân hủy của đất sét ở trong khí hậu nhiệt đới hoặc nửa nhiệt đới. 
­Ở  nước ta có một trữ  lượng lớn boxit rải rác  ở  nhiều tỉnh Lạng 
Sơn, Hà Giang, Tuyên Quang, Sơn La, Lai Châu, Hải Dương, Hưng Yên,  
Nghệ An, Hà Tĩnh, và Lâm Đồng.


16

Chương 2 : TÍNH CHẤT VẬT LÝ VÀ TÍNH CHẤT HÓA HỌC
2.1. Tính chất vật lý
­Trọng lượng nguyên tử: 26,981538
­Điểm nóng chảy: 660,32 oC
­Điểm sôi: 2.519 oC

                            Bảng 2.1. đặc điểm của nhóm IIIA
­ Mạng lập phương tâm diện, dẫn điện, dẫn nhiệt tốt; nhiệt độ  nóng 
chảy  6500C, nhiệt độ sôi 24670C .


17

­ Màu trắng bạc, khá bền và dai, dễ kéo sợi và dát mỏng, nhẹ (D = 2,7).
­ Bề  mặt của nhôm rất trơn bóng nên có khả  năng phản chiếu tốt ánh 
sáng và nhiệt.
­Nhôm lỏng rất nhớt, độ  nhớt giảm xuống khi có thêm những lượng  
nhỏ Mg hay Cu. 
­ Nhôm không có tính từ
­ Nhôm không cháy dù ở nhiệt độ cao cũng không sinh ra khí độc.
­ Nhôm thích hợp ở nơi có khí lạnh. Độ bền của nhôm tang khi ở nhiệt  
độ thấp.
­ Bề ngoài đẹp và tính chống mài mòn cao.

2.1.1. Nhiệt độ nóng chảy
­Nhôm kim loại kết tinh trong hệ lập phương tâm diện, nó là kim loại 
có màu trắng bạc. Khi để  trong không khí trở nên xám vì có màng oxit tạo  
nên trên bề mặt. Nhôm nóng chảy ở nhiệt độ thâp, 650oC và sôi ở nhiệt độ 
cao, 2467oC.
­Nhôm lỏng rất nhớt, độ nhớt giảm xuống khi có thêm những lượng 
nhổ  Mg hoặc Cu, cho nên hợp kim đúc của Nhôm luôn có Cu. Ở  nhiệt độ 
thường, nhôm tinh khiết  khá mềm, dễ  dát mỏng, dễ  kéo sợi. Lá nhôm  
mỏng được dùng làm tụ  điện, là nhôm rất mỏng được dùng để  gói bánh, 
kẹo, dược phẩm…  Ở  khoảng 150oC, nhôm tương đối dẻo và dễ  chế  hóa 
cơ  học, nhưng đến khoảng 600oC, nhôm trở  nên giòn và dễ  nghiền thành 

bột


18

2.1.2 Tỉ trọng
­Nhẹ  là một tính chất nổi bật nhất của nhôm. Nhôm có khối lượng 
nguyên tử là 26,98 và tỉ  khối là 27. Từ đó ta có thể  thấy Nhôm là một kim  
loại  rất  nhẹ, khoảng bằng một phần ba trọng lượng  của các kim loại 
thường sử dụng khác, với ngoại lệ là Titan và Magiê.

              Hình 2.1: So sánh độ nhẹ của nhôm và các kim loại thường dùng
­Trọng lượng riêng nhỏ  là một tính chất quan trọng liên quan đến ứng 
dụng trong lĩnh vực liên quan đến chuyển động. Giảm trọng lượng giúp 
tăng tải trọng vận chuyển, tiết kiệm năng lượng, đem lại lợi ích lợn. Trọng  
lượng nhỏ  cũng làm giảm sự rung động của các bộ  phận, từ  đó tăng hiệu  
suất máy móc… Vì vậy vì đặc tính nhẹ, nhôm được sử  dụng rất nhiều 
trong ngành công nghiệp như dẫn điện, sản xuất máy bay…
2.1.3 Độ dẫn điện và điện trở suất.
­Nhôm là  một kim loại dẫn điện tốt, chỉ thua kém đồng, bạc, vàng. Độ 
dẫn điện của 99,99% nhôm nguyên chất ở 20  oC là 63,8% của International 


19

Annealed Copper Standard (IACS). Điện trở suất của Nhôm ở 20 oC là . Do 
trọng lượng riêng của nó nhỏ  hơn ba lần so với đồng nên nhôm dần được  
thay thế  đồng để  làm dây dẫn điện, đặc biệt là trong hệ  thống phân phối 
điện.
2.1.4. Dẫn nhiệt

­Nhôm là một kim loại dẫn nhiệt tốt. Nhôm 99,99% nguyên chất có độ 
dẫn nhiệt là 244W/m.K cho phạm vi từ 0 đến 1000oC

                Hình 2.2: So sánh tính dẫn nhiệt của nhôm và các kim loại khác
­Một lần nữa thì tính dẫn nhiệt tốt cùng với tính định hình tốt và trọng 
lượng riêng thấp khiến nhôm là sự  lựa chọn rõ ang nh t ấ để  làm thiết bị 
trao đổi nhiệt trong công nghiệp và làm dụng cụ nhà bếp…
2.1.5. Phát xạ và phản xạ
­Nhôm nguyên chất 99,99% phản xạ  khoảng 75% ánh sáng và 95% 
bức xạ nhiệt rơi vào nó.  Màng nhôm có chỉ số phát xạ rất thấp (3%).
­Các tính chất kết hợp của hệ  số  phản xạ  cao và độ  phát xạ  thấp  
làm gia tăng việc sử  dụng các lá nhôm mỏng như  một phương tiện cách 


20

nhiệt phản quang. Nhôm được dùng làm những ống dẫn dầu thô, bể  chứa  
và thùng xitec như một vật liệu cách nhiệt đảm bảo cách nhiệt cho dầu hay  
những chất lỏng khác đựng trong bể và thùng không bị đốt nóng bởi bức xạ 
ánh sáng mặt trời
2.1.6. ­Chống ăn mòn
­Vì   ở   điều   kiện   thường   nhôm   bị   bao   bọc   bởi   màng   oxit   rất   mỏng 
(0,00001mm) và làm cho nhôm trở  nên kém hoạt động. Lớp oxit này luôn 
được tạo ra bao bọc lấy nhôm trong môi trường có oxi. Sự tạo thành màng 
oxit này rất nhanh chóng. Và thực tế, nhôm không bao giờ  bị  gỉ   ở  trong  
không khí, bền đối với nước…

2.2. Tính chất hóa học
2.2.1. Tính khử mạnh:
Al → Al3+ + 3e

­So với Na và Mg cùng chu kỳ, Al có tính khử kém hơn vì thế điện cực
dương hơn; nhưng so với B thì Al lại là một kim loại vì Al có bán kính lớn  
hơn hẳn B.
­Là một chất có tính khử mạnh, Al có khả năng phản ứng trực tiếp với
phi kim.
* Phản  ứng với Halogen:  Ở  nhiệt độ  thường hoặc khi đun nóng, Al 
phản ứng trực tiếp với các halogen :
2Al + 3X2  → 2AlX3

   

 


21

­Trừ AlF3 là khó tan trong nước (0,56g/100g H2O ở 250C ) , còn lại đều 
tan và đều bị thủy phân tạo ra môi trường axit. Riêng phản ứng với I2 cần 
có nước làm xúc tác.
* Phản ứng với Oxi: Nhôm phản ứng mạnh với oxi, ở nhiệt độ thường  
đã tạo ra lớp mỏng oxit  ở  bề  mặt. Khi đốt nóng bột Al hoặc lá Al mỏng 
trong không khí, nhôm cháy phát ra ánh sáng chói và một lượng nhiệt khá 
lớn; nếu đốt bột Al trong luồng khí O2 có thể tạo ra ngọn lửa trên 3000 oC, 
phản ứng tạo thành oxit Al2O3:
4Al + 3O2 →  2Al2O3 ∆H = ­ 1670 kJ/mol
Nghĩa là khi đốt 1g bột Al tỏa ra khoảng 31 kJ.
* Phản  ứng nhiệt nhôm: khi đốt dây Al hay lá nhôm dày, nhôm không 
cháy mà tạo thành túi , bên trong là nhôm chảy lỏng, bên ngoài là oxit. Do  
phản ứng kết hợp với oxi tỏa ra nhiều nhiệt và nhiều hơn so với nhiều kim  
loại khác, nên khi đun nóng bột Al với oxit kim loại nào đó, phản ứng xảy 

ra rất mãnh liệt và đẩy kim loại tự do ra khỏi oxit, chẳng hạn:
8Al + 3Fe3O4 → 4Al2O3 + 9Fe        ∆H = ­ 3338 kJ
­Khi nung hỗn hợp tecmit (gồm bột Al + bột Fe3O4) nhiệt độ  có thể 
đạt đến 2400oC. Phương pháp trên gọi là phương phát nhiệt nhôm, dùng để 
điều chế một số kim loại khó nóng chảy như Cr, Mn, Fe, V, Tl ...
* Phản ứng với nitơ, lưu huỳnh , photpho, cacbon, Al cũng hóa hợp trực 
tiếp  ở  các điều kiện khác nhau tạo ra AlN, Al 3S3, AlP, Al4C3, những hợp 
chất này đều bị H2O thủy phân tạo ra Al(OH)3 và hiđrua của phi kim tương 
ứng:


22

AlN + H2O → Al(OH)3 + NH3↑
Al2S3 + 6 H2O  → 2 Al(OH)3+ 3H2S↑
AlP + 3H2O →  Al(OH)3+ PH3↑
Al4C3+ 12 H2O →  4 Al(OH)3+ 3CH4↑
     * Nhôm không phản ứng trực tiếp với hiđrô.
     * Mặc dù thế điện cực của Al trong môi trường axit là khá thấp:
      

 Al3+ (dd) + 3e  → Al  (rắn) Eo = ­ 1,66 V

­Nhưng do có màng oxit bảo vệ bề mặt, nên nhôm khá bền với H2O và 
một số  axit kể  cả  khi đun nóng, chẳng hạn nhôm không phản  ứng với  
H2O , không tác dụng với dung dịch loãng của CH 3COOH, H3PO4. Nhôm chỉ 
dễ  tan trong HCl và H2SO4 nhất là khi đun nóng. Phản  ứng chung xảy ra 
theo phương trình: 
        2Al + 6H3O+ + 6H2O  → 2[Al(H2O)6]3+ + 3H2↑
­Với một số  axit khác phản  ứng cũng xảy ra tương tự  .Mặc dù vậy, 

nhôm nguyên chất khá bền trong HCl, còn nhôm kỹ thuật lại dễ bị HCl ăn  
mòn. Hình 2.3 cho thấy  ảnh hưởng của các tạp chất đến tốc độ  hòa tan  
nhôm trong axit HCl.


23

         Hinh 2.3: 
̀
Ảnh hưởng của tạp chất tới độ tan của Al trong HCl
* Nhôm hầu như không tác dụng với HNO3 rất loãng, nhưng với nồng 
độ  trung bình dễ  hòa tan nhôm hơn. Trong dung dịch  đặc nguội, nhôm 
không
những không tan, mà còn bị thụ động hóa, nghĩa là sau khi ngâm trong HNO3
đậm   đặc,   nhôm   lại   không   phản   ứng   với   HCl   hoặc   H 2SO4  loãng   nữa.
Quá trình ngâm trong các dung dịch như  vậy (hoặc một số dung dịch chất
oxi hóa khác như K2Cr2O7...) đã tạo ra trên bề mặt của nhôm một màng bảo 
vệ có chiều dày khoảng 20 ­ 30.... (micromet)
 * Trong môi trường kiềm, thế điện cực của nhôm khá thấp:
               AlO2­ + 2H2O + 3e →  Al↓+ 4OH­   Eo = ­ 2,35V
     ­Vì vậy nhôm dễ tan trong dung dịch kiềm mạnh như NaOH , KOH:
                2Al + 6OH­ + 6H2O  →   2[Al(OH)6]3­ + 3H2↑ 
2.2.2.

Kém hoạt động ở nhiệt độ thường


24

  ­Nhôm   là   kim   loại   có   hoạt   tính   hóa   học   cao   nhưng   ở   điều   kiện 

thường tỏ  ra kém hoạt động vì bề  mặt nhôm đã được một màng oxit bền 
che phủ.
Chương 3 : HỢP KIM CỦA NHÔM
  ­   Hợp  kim   của   nhôm  là hợp   kim của nhôm với   các   nguyên   tố   khác 
(như: đồng, thiếc, mangan, silic, magiê).
3.1. Tính chất:
­Khối lượng riêng nhỏ (~2,7g/cm³) nên nhôm và hợp kim nhôm chỉ nặng 
bằng 1/3 thép, đó là tính chất đặc biệt được chú trọng khi các thiết bị  cần 
chế   tạo   phải   chú   trọng   đếntrọng   lượng (trong   ngành   hàng   không,   vận 
tải...).
­Tính chống ăn mòn trong khí quyển: Do đặc tính ôxy hoá của nó đã 
biến lớp bề  mặt của nhôm thành ôxít nhôm (Al O ) rất xít chặt và chống 
ăn mòn cao trong khí quyển, do đó chúng có thể  dùng trong đa ngành mà 
không cần sơn bảo vệ. Để tăng tính chống ăn mòn, người ta đã làm cho lớp 
ô xít nhôm bảo vệ dày thêm bằng cách anot hoá.
­Tính dẫn điện: Tính dẫn điện của nhôm bằng 2/3 của đồng (kim loại), 
nhưng do nhôm nhẹ hơn nên chúng được sử dụng nhiều hơn bởi nếu cùng 
truyền một dòng điện thì dây nhôm nhẹ  hơn bằng 1/2;  ít bị  nung nóng  
hơn...
­Tính dẻo: Rất dẻo, nên rất thuận lợi cho việc kéo thành dây, tấm, lá, 
băng, màng, ép chảy thành các thanh có biên dạng đặc biệt (dùng cho khung 
cửa, các loại tản nhiệt...rất thuận tiện khi sản xuất).


25

Nhiệt độ nóng chảy: Tương đối thấp nên thuận tiện cho việc nấu chảy  
khi đúc, nhưng cũng làm nhôm và hợp kim nhôm không sử  dụng được  ở 
nhiệt độ cao hơn 300­400 độ C.
­ Độ bền, độ cứng: Thấp.

3.2. Phân loại:
­Hợp kim nhôm được phân làm 2 nhóm chính là hợp kim nhôm biến 
dạng và hợp kim nhôm đúC
  3.2.1. Hợp kim nhôm biến dạng
­Hợp kim nhôm biến dạng là hợp kim với hàm lư  thấp các nguyên tố 
hợp kim. Tùy thuộc nhiệt độ  và có tổ  chức hoàn toàn là dung dịch rắn nên 
nhôm có tính dẻo tốt, dễ  dàng biến dạng nguội hay nóng. Trong loại này 
còn chia làm hai phân nhóm là không và có hóa bền bằng nhiệt luyện:
­ Phân nhóm không hóa bền được bằng nhiệt luyện là loại chứa ít các  
nguyên tố hợp kim hơn,  ở mọi nhiệt độ  chỉ  có tổ  chức hoàn3 toàn là dung 
dịch  không thể  hóa bền bằng nhiệt luyện, chỉ  có thể  hóa bền bằng biến 
dạng nguội mà thôi
­ Phân nhóm hóa bền được bằng nhiệt luyện là loại có chứa nhiều hợp  
kim hơn, ở nhiệt độ thường có tổ chức 2 pha (dung dịch rắn + pha thứ hai),  
nhưng  ở  nhiệt độ  cao pha thứ  hai hòa tan hết vào dung dịch rắn nên ngoài 
biến dạng nguội có thể bền thêm bằng nhiệt luyện.

3.2.2. Hợp kim nhôm đúc
­Hợp kim nhôm đúc là hợp kim với nhiều % nguyên tố hợp kim hơn, có 
nhiệt độ nóng chảy thấp hơn. Hợp kim giòn và không thể bẻ dẻo được. Vì