Nhôm là gì? Tính chất, điều chế và ứng dụng trong đời sống

Nhôm là vật liệu phổ biến trong cuộc sống hàng ngày của chúng ta. Vậy nhôm là gì? Những đặc tính nổi bật là gì? Để hiểu rõ hơn về loại hóa chất này mời bạn đọc bài viết dưới đây.

1. Tổng quan về nhôm

Nhôm, tên tiếng Pháp là Aluminium, là kim loại màu trắng bạc, mềm và nhẹ. Trong bảng tuần hoàn, nguyên tố này có ký hiệu Al với số hiệu nguyên tử là 13.

Nhôm là gì?

Trong tự nhiên rất khó tìm thấy nhôm ở dạng nguyên chất, chủ yếu kim loại này được tìm thấy kết hợp với oxy cùng với các nguyên tố khác gọi là hợp kim nhôm. Nó được tìm thấy bên trong vỏ trái đất (chiếm khoảng 8%), thường tồn tại ở dạng hợp chất như đất sét, bauxite hoặc cryolit như:

– Trong đất sét nhôm tồn tại ở dạng Al2O3.2SiO2.2H2O.

– Trong mica: K2O.Al2O3.6SiO2.2H2O.

– Trong bauxite: Al2O3.nH2O.

– Trong cryolite Criolite: 3NaF.AlF3 hoặc (Na3AlF6).

2. Tính chất vật lý và hóa học của nhôm

2.1. Tính chất vật lý

– Trạng thái: Dạng rắn, màu trắng bạc, mềm và nhẹ, có thể kéo sợi hoặc ép lớp bằng nhôm.

– Độ phản chiếu cao, dẫn nhiệt và dẫn điện tốt.

– Thuộc nhóm kim loại không độc hại, có đặc tính chống mài mòn.

– Nhiệt độ nóng chảy: 660 độ C.

– Mật độ: 2,7g/cm3.

– Độ bền của nhôm nguyên chất: 7-11 MPa, trong khi độ bền của hợp kim nhôm tăng từ 200-600 MPa.

2.2. Tính chất hóa học

Kim loại nhôm có các tính chất hóa học cơ bản sau:

– Tác dụng với muối: Trong dãy hoạt động của kim loại, nhôm có thể đẩy các kim loại đứng sau nó ra khỏi dung dịch muối của chúng.

2Al + 3CuSO4 => Al2(SO4)3 + 3Cu

– Tác dụng với phi kim:

+ Trên thực tế, vật liệu làm từ kim loại nhôm đều có một lớp oxit bao phủ toàn bộ bề mặt. Nhôm có thể phản ứng với oxy trên bề mặt của nó để tạo ra màng oxit theo phương trình sau:

2Al + 3O2 => Al2O3

+ Ngoài ra còn có thể phản ứng với một số phi kim tạo thành muối.

2Al + 3Cl2 => 2AlCl3

2Al + 3S => Al2S3

– Phản ứng với nước: Trên thực tế, nhôm sẽ không phản ứng với nước vì nó sẽ được bảo vệ bởi một lớp oxit mỏng. Chỉ khi lớp oxit này bị phá vỡ, nguyên tố nhôm mới phản ứng trực tiếp với nước tạo ra khí bazơ và khí hydro.

2Al + 6H2O => 2Al(OH)3 + 3H2

– Có thể phản ứng với các oxit kim loại đứng cạnh chúng trong dãy hoạt động hóa học:

2Al + 3FeO => Al2O3 + 3Fe

– Phản ứng với axit: Với mỗi loại axit khác nhau nhôm sẽ phản ứng khác nhau. Chẳng hạn như:

2Al + 6HCl => 2AlCl3 + 3H2

2Al + 3H2SO4 => Al2(SO4)3 + 3H2

Al + 4HNO3 => Al(NO3)3 + NO + 2H2O

Al + 6HNO3 => Al(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O

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

– Phản ứng với bazơ: Nhôm có thể phản ứng với dung dịch kiềm theo phương trình sau:

Al + NaOH + H2O => NaAlO2 + 1,5 H2

– Phản ứng nhiệt nhôm: Điển hình giữa nguyên tố sắt oxit III và nhôm diễn ra theo phương trình:

Fe2O3 + 2 Al → 2 Fe + Al2O3

Ngoài ra còn có một số phản ứng hóa học khác bao gồm:

3Mn3O4 + 8 Al → 4 Al2O3 + 9 Mn

Cr2O3 + 2 Al→ Al2O3 + 2 Cr

3CuO+ 2Al → Al2O3 + 3Cu

8Al + 3Fe3O4 → 4Al2O3 + 9Fe

Phản ứng này tỏa nhiệt rất cao và được sử dụng để điều chế các kim loại có nhiệt độ nóng chảy cao như crom, vonfram,,,,

3. Chuẩn bị nhôm như thế nào?

Trong công nghiệp, nhôm được điều chế chủ yếu bằng cách tách nhôm ra khỏi quặng bôxit chứa SiO2 và Fe2O3.

Đầu tiên cần tách Al2O3 ra khỏi hỗn hợp tạp chất bằng cách cho vật liệu phản ứng với dung dịch kiềm. Điện phân sử dụng bình điện phân để điện phân Al2O3 nóng chảy với sự có mặt của cryolit Na3AlF6. Để phản ứng này xảy ra, chúng ta cần hạ nhiệt độ nóng chảy từ 2050 độ C xuống 900 độ C để tạo ra nhiều ion ngăn cản oxy phản ứng với nhôm.

Điều chế nhôm bằng phương pháp nhiệt phân Al2O3

4. Nhôm dùng để làm gì?

Nhôm có mặt trong cuộc sống hằng ngày của chúng ta, từ các vật dụng sinh hoạt hằng ngày cho đến máy móc, thiết bị,… Một số ứng dụng của nó có thể kể đến như:

4.1. Trong ngành xây dựng

Nhôm là loại vật liệu được sử dụng rộng rãi trong thiết kế xây dựng và sản xuất các hạng mục như:

– Vách ngăn, mặt tiền, mái hiên.

– Cửa sổ, cửa lùa, cửa chính.

– Khung nhôm,…

Nhôm được sử dụng làm vật liệu xây dựng

4.2. Ngành công nghiệp

Nhôm được sử dụng để làm khung máy, thùng xe tải, thanh tản nhiệt hoặc là một bộ phận nhỏ của máy móc, thiết bị phục vụ quá trình sản xuất.

4.2. Hàng tiêu dùng

Với đặc tính mỏng, nhẹ, mềm, dẻo nên nhôm được ứng dụng rộng rãi trong sản xuất các thiết bị, đồ dùng gia đình như nồi, chảo, đường dây điện, cửa ra vào, tủ trưng bày, rèm, vách ngăn, thang, giường, bàn ghế nhôm,…

Nhôm được sử dụng phổ biến từ các vật dụng sinh hoạt hàng ngày đến các công trình xây dựng và hiện đang được nghiên cứu, phát triển để ứng dụng trong y học.

Hy vọng bài viết trên giúp bạn đọc hiểu rõ hơn về tính chất của nhôm và những ứng dụng của nó trong cuộc sống. Nếu có ý kiến ​​đóng góp hoặc thắc mắc cần giải đáp hãy liên hệ với chúng tôi để được tư vấn.