含量分布地壳中含量丰富的金属元素,含量8.3%。主要以铝硅酸盐矿石存在,还有铝土矿和冰晶石。氧化铝为一种白色无定形粉末,它有多种变体,为人们所熟悉的是α-Al?O?和β-Al?O?。自然界存在的刚玉即属于α一Al?O?,它的硬度仅次于金刚石,熔点高、耐酸碱,常用来制作一些轴承,制造磨料、耐火材料。如刚玉坩埚,可耐1800℃的高温。Al?O?由于含有不同的杂质而有多种颜色。例如含微量Cr(III)的呈红色,称为红宝石;含有Fe(II),Fe(III)或Ti(IV)的称为蓝宝石。
铝是一种轻金属,化学符号为Al,原子序数:13。铝元素在地壳中的含量仅次于氧和硅,居第三位,是地壳中含量丰富的金属元素,其蕴藏量在金属中居第2位。在金属品种中,仅次于钢铁
制备方法
1854年,法国化学家德维尔把铝矾土、木炭、食盐混合,通入氯气后加热得到NaCl,AlCl?复盐,再将此复盐与过量的钠熔融,得到了金属铝。1886年,豪尔和法国的海朗特,分别独立地电解熔融的铝矾土和冰晶石(Na3AlF6)的混合物制得了金属铝,奠定了今后大规模生产铝的基础。
铝以化合态的形式存在于各种岩石或矿石里,如长石、云母、高岭石、铝土矿、明矾时,等等。由铝的氧化物与冰晶石(Na3AlF6)共熔电解可制得铝,其主要反应过程如下:
从铝土矿中提取铝反应过程
溶解:将铝土矿溶于NaOH(aq):Al?O?+ 2NaOH+3H?O= 2NaAl(OH)4(四羟基合铝酸钠)
过滤:除去残渣氧化亚铁(FeO)、硅铝酸钠等
酸化:向滤液中通入过量CO?:NaAl(OH)4+ CO? = Al(OH)?↓+ NaHCO?
过滤、灼烧 Al(OH)?:2Al(OH)? =高温= Al?O?+ 3H?O
电解:2Al?O?(l) =通电= 4Al + 3O?↑
注:电解时为使氧化铝熔融温度降低,在Al?O? 中添加冰晶石(Na?AlF?)。不电解熔融AlCl?炼Al;原因:AlCl?是共价化合物,其熔融态导电性很差。