1. Nhôm là gì?

Nhôm (bắt nguồn từ tiếng Pháp: aluminium) 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 tính phản chiếu cao cũng như có tính dẫn nhiệt và dẫn điện tốt. Nhôm là kim loại không độc và có tính chống mài mòn.

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.

Nhôm là kim loại thường thấy ở bên trong lớp vỏ trái đất (chiếm khoảng 8% lớp vỏ). Trong tự nhiên, nhôm thường có trong các hợp chất như đất sét, boxit hay criolit.

Cụ thể:

  1. Trong đất sất sét, nhôm thuộc hợp chất: Al2O3 . 2SiO2 . 2H2O.
  2. Trong mica: K2O . Al2O3 . 6SiO2 . 2H2O.
  3. Trong Boxit: Al2O3 . nH2O.
  4. Trong criolit Criolit: 3NaF . AlF3 hay (Na3AlF6).

 

2. Tính chất vật lý của nhôm

  • Nhôm là một kim loại nhẹ, màu trắng bạc, nóng chảy ở nhiệt độ 660 độ C
  • Nhôm rất dẻo, có thể dát được lá nhôm mỏng 0,01 mm dùng để gói thực phẩm
  • Nhôm nằm ở nhóm IIIA và chu kì 3
  • Nhôm có cấu trúc tinh thể là lập phương tâm diện

 

3. Tính chất hóa học của nhôm

Nhôm là kim loại có tính khử mạnh, mang đầy đủ tính chất hóa học của một kim loại.

 

3.1. Tác dụng với phi kim

- Với oxi: Ở to thường tạo lớp màng oxit bảo vệ. Nếu đốt bột nhôm thì sẽ phản ứng mạnh.

Ví dụ:

4Al + 3O2 -(nhiệt độ)-> 2Al2O3

- Với phi kim khác:

+ Với Cl2, Br2 phản ứng ngay ở to thường tạo thành AlCl3, AlBr3 phản ứng bốc cháy.

Ví dụ:

2Al + 3Cl2 -(nhiệt độ)-> 2AlCl3

+ Khi đun nóng, phản ứng được với I2, S. Khi đun nóng mạnh, phản ứng được với N2, C.

2Al + 3S -(nhiệt độ)-> Al2S3

2Al + N2 -(nhiệt độ)-> 2AlN

2Al + 3C -(nhiệt độ)-> Al4C3

 

3.2. Tác dụng với axit

- Axit thường: khử dễ dàng ion H+ thành H2.

Al + 3HCl → AlCl3 + 3/2 H2

- Axit oxi hóa: Không tác dụng với axit H2SO4, HNO3 đặc nguội. Al tác dụng mạnh với axit HNO3 loãng, H2SO4 đặc, nóng.

Ví dụ:

Al + 4HNO3 -> Al(NO3)2 + NO + H2O

2Al + 6H2SO4 đặc -(nhiệt độ)-> Al2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O

 

3.3. Tác dụng với oxit kim loại - Phản ứng nhiệt nhôm

Ở to cao, Al khử được nhiều ion kim loại trong oxit như (Fe2O3, Cr2O3, CuO …) thành kim loại tự do.

Ví dụ:

2Al + Fe2O3 -(nhiệt độ)-> Al2O3 + 2Fe

 

3.4. Tác dụng với nước

Vật bằng nhôm không tác dụng với H2O ở bất kì to nào vì có lớp oxit bảo vệ. Nếu phá bỏ lớp bảo vệ, nhôm khử được nước ở to thường, nhưng phản ứng nhanh chóng dừng lại vì tạo kết tủa Al(OH)3.

Nhôm là một kim loại lưỡng tính là chất vừa có khả năng tác dụng với dung dịch axit, vừa có khả năng tác dụng với bazo. Ví dụ:

Tác dụng với dung dịch kiềm

Al + NaOH + 3H2O → Na[(Al(OH)4] + 3/2 H2↑

Phương trình ion thu gọn:

Al + OH- + 3H2O → [(Al(OH)4]- + 3/2 H2↑

Với chương trình cơ bản có thể viết:

Al + NaOH + H2O → NaAlO2 + 3/2 H2↑

Al2O3 + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2O

Al2O3 + 2NaOH → 2NaAlO2 + H2O

Zn(OH)2 + 2HNO3 → Zn(NO3)2 + H2O

Zn(OH)2 + 2KOH → K2ZnO2 + 2 H2O

Tính chất hóa học của nhôm và hợp chất của nó có vài điểm đặc biệt. Hợp chất của nhôm Al2O3, Zn(OH)2,…đều là các chất có tính lưỡng tính. Nói rằng chất có tính lưỡng tính tác dụng được với axit và bazơ. Chất có tính lưỡng tính khi tác dụng với axit hoặc bazơ gây ra phản ứng trung hòa. Nhưng nhiều loại hợp chất khi tác dụng với axit hoặc bazơ không gây ra phản ứng trung hòa. 

 

4. Ứng dụng của nhôm

Tính năng tuyệt vời nhất của Al là khả năng chống mài mòn tuyệt vời và độ bền cao, được sử dụng trong nhiều lĩnh vực như thực phẩm, dược phẩm, công nghiệp, gia dụng ...

 

4.1. Ứng dụng y tế

Nhôm là một kim loại, nhưng hợp chất của nó, alumin, có những đặc tính khiến nó trở thành vật liệu sinh học. Do đặc tính mịn của oxit nhôm nên nó được sản xuất rất an toàn và bảo vệ các bề mặt tiếp xúc của các bộ phận giả trên cơ thể (hông, vai, chân, tay, v.v.) mà không gây hại cho sức khỏe. Ngoài ra, nhôm oxit còn được các hãng mỹ phẩm sử dụng để làm kem che khuyết điểm, son môi, phấn má hồng… nhờ đặc tính tạo độ bóng và mịn của nó.

 

4.2. Ứng dụng công nghiệp

Máy cắt rất dễ kiếm và các bộ phận trong nhà máy sản xuất được làm bằng Al. Với đặc tính sáng và không rỉ sét, Al dần trở thành vật liệu không thể thiếu đối với mọi nhà máy. Một số mặt hàng được làm bằng Al, chẳng hạn như: Khung xe máy, khung xe hơi, thùng xe tải, các chi tiết tản nhiệt...

Đặc biệt, Al được sử dụng trong sản xuất trong ngành hàng không vũ trụ. Thân máy bay và cánh được làm bằng nhôm. Các ứng dụng dựa vào trọng lượng riêng nhẹ và bền của nhôm là rất cần thiết để tiết kiệm tối đa trọng lượng trong không khí.

 

4.3. Ứng dụng vào cuộc sống hàng ngày

Có thể nói rằng rất nhiều đồ gia dụng trong nhà chúng ta được làm bằng nhôm. Không giống như sắt dễ rỉ sét, nhôm có khả năng chống gỉ và có độ bền tuyệt vời. Từ bàn tay tài hoa của những người thợ thủ công, những thanh nhôm vô tri vô giác dưới dạng vật dụng quen thuộc trong gia đình trở nên quen thuộc và phổ biến trong cuộc sống của chúng ta như tủ quần áo, tủ áo, thanh treo rèm, móc áo, mắc áo, xoong nồi nhôm, bát nhôm, thìa nhôm, thang, bàn ghế nhôm, giường nhôm…

Nhôm được sử dụng nhiều trong giấy bọc bánh kẹo, thực phẩm để nướng, ... do đặc tính dễ dát mỏng và là một nguyên liệu rất rẻ. Từ khi ngành công nghiệp chế tạo nhôm tối ưu hóa được chi phí sản xuất, đây trở thành nguồn cung chủ yếu cho công nghiệp thực phẩm và gia dụng hiện nay.

 

4.3. Ứng dụng vào ngành xây dựng

Al được vinh danh là 'hardcore' của ngành xây dựng Việt Nam. Mọi thứ từ chi phí đến đặc tính của nhôm đều có thể sản xuất hàng loạt, vì nhiều vật liệu được làm bằng Al. Một số vật liệu xây dựng phổ biến được làm từ nhôm như cửa sổ, cửa chính, cửa hông, cửa toilet, khung, tủ nhôm, mái hiên, mặt dựng, mặt dựng, vách ngăn…

 

5. Một số bài tập vận dụng

Câu hỏi 1: Phát biểu nào sau đây không đúng ?

A. Nhôm có khả năng tan được trong dung dịch axit và dung dịch bazơ.

B, Bột nhôm có khả năng tác dụng với H2O ở điều kiện thường,

C. Vật làm bằng nhôm có thể tác dụng với H2O ở nhiệt độ cao.

D. Người ta có thể dùng thùng bàng nhôm để chuyên chở dung dịch HNO3 đặc, nguội và H2SO4 đặc, nguội.

=> Hướng dẫn giải: đáp án C.

Câu hỏi 2: Cho 2 dung dịch A và B. Bung dịch A chứa Al2 (SO4)3, dung dịch B chứa KOH. Cho 150 ml hoặc 600 ml dung djch B vào 200 ml dung dịch A. Sau phan ứng hoàn toàn, lọc lấy kết tủa, nung đến khối lượng không đối đều thu được 0,204 gam chất rắn. Nồng độ mol của dung dịch A là:

A. 0,0325.    B 0,0650.    C. 0,0130.    D. 0,0800.

=> Hướng dẫn giải: đáp án A

Gọi nồng độ mol của Al2(SO4)3 và KOH lần lượt là a và b

Trường hợp 1: 150 ml dung dịch B vào 200 ml dung dịch A, KOH hết, Al2(SO4)3 dư

nOH- = 3 nAl(OH)3 = 6 nAl2O3

Vậy: 0,15b = 6. \frac{0,204}{102} => b = 0,08 M

Trường hợp 2: 600ml dung dịch B vào 200 ml dung dịch A, Al2(SO4)3 phản ứng hết tạo kết tủa, kết tủa này tan một phần trong KOH dư

nOH- = 4nAl3+ - nAl(OH)3

Hay: 8.0,2a – 2.2.10-3 0,048

a = 0,0325 M

Câu hỏi 3: Cho 2 phương trình phản ứng sau:

(1) 2Al + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2

(2) 2Al + 2NaOH + 2H2O → 2NaAlO2 + 3H2

Trong các kết luận sau, kết luận nào không đúng?

A. Nhôm khử được ion H+ của axit trong dung dịch axit.

B. Nhôm phản ứng được với dung dịch kiềm.

C. Nhôm phản ứng với cả dung dịch axit và dung dịch kiềm nên nhôm là chất lưỡng tính.

D. Nhôm là kim loại có tính khử mạnh. Trong cả 2 phản ứng này, Al đều bị oxi hóa thành ion dương.

=> Hướng dẫn giải: đáp án B

Câu hỏi 4: Tại sao phèn chua có tác dụng làm trong nước ?

A. Phèn chua phản ứng với các chất bẩn thành các chất tan trong nước.

B. Phèn chua chứa các ion K+, Al3+, SO42- có thể hấp phụ các chất lơ lửng trong nước.

C. Khi hòa tan trong nước, phèn chua thủy phân ra ion H+, ion này hấp phụ rất tốt các chất lơ lửng trong nước.

D. Khi hòa tan trong nước, phèn chua thủy phân ra Al(OH)3. Al(OH)3 với bề mặt phát triển, hấp phụ các chất lơ lửng trong nước, kéo chúng cùng lắng xuống dưới.

=> Hướng dẫn giải: Đáp án D

Khi cho phèn chua vào nước sẽ phân li ra ion Al3+. Chính ion Al3+ này bị thủy phân theo phương trình: Al3+ + 3H2O → Al(OH)3↓ + 3H+

Kết quả tạo ra Al(OH)3 là chất kết tủa dạng keo nên khi khuấy phèn chua vào nước, nó kết dính các hạt đất nhỏ lơ lửng trong nước đục thành hạt đất to hơn, nặng và chìm xuống làm trong nước.

Câu hỏi 5: Khi cho từ từ dung dịch HCl đến dư vào dung dịch Na[Al(OH)4] thì hiện tượng xảy ra là:

A. ban đầu xuất hiện kết tủa keo trắng, sau một thời gian kết tủa tan dần.

B. ban đầu không có hiện tượng gì, sau một thời gian xuất hiện kết tủa keo trắng.

C. xuất hiện kết tủa keo trắng.

D. không có hiện tượng gì xảy ra.

=> Hướng dẫn giải: Đáp án A

Khi cho dung dịch HCl đến dư vào dung dịch Na[Al(OH)4] ta có các phương trình :

HCl + Na[Al(OH)4] → NaCl + Al(OH)3↓ + H2O

Al(OH)3 + 3HCl → AlCl3 + 3H2O

→ Hiện tượng xảy ra là ban đầu xuất hiện kết tủa keo trắng, sau một thời gian kết tủa tan dần.

>> Tham khảo: Nhôm thanh định hình là vật liệu xây dựng hay sản phẩm nhôm hợp kim?

Trên đây là nội dung trình bày của Luật Minh Khuê về chủ đề Nhôm là gì? Tính chất vật lý, hóa học của nhôm và ứng dụng. Mong rằng kiến thức này sẽ giúp bạn đọc và các bạn học sinh có thể hiểu rõ hơn về nội dung chương trình môn hóa học phổ thông về phần kim loại nhôm. Cảm ơn sự theo dõi của quý bạn đọc.