Цепочка превращений, которая включает алюминий (Al), оксид алюминия (Al₂O₃), хлорид алюминия (AlCl₃), гидроксид алюминия (Al(OH)₃) и снова оксид алюминия (Al₂O₃), а затем обратно к алюминию, охватывает несколько важных химических реакций. Рассмотрим каждую стадию подробнее:
Алюминий (Al) → Оксид алюминия (Al₂O₃):
При нагревании алюминия в присутствии кислорода происходит реакция окисления:
[
4Al + 3O₂ → 2Al₂O₃
]
В этой реакции алюминий (Al) реагирует с кислородом (O₂), образуя оксид алюминия (Al₂O₃).
Оксид алюминия (Al₂O₃) → Хлорид алюминия (AlCl₃):
Для превращения оксида алюминия в хлорид алюминия используется реакция с хлором (Cl₂) в присутствии угля при высокой температуре:
[
Al₂O₃ + 3C + 3Cl₂ → 2AlCl₃ + 3CO
]
В этой реакции оксид алюминия (Al₂O₃) реагирует с углем (C) и хлором (Cl₂), образуя хлорид алюминия (AlCl₃) и монооксид углерода (CO).
Хлорид алюминия (AlCl₃) → Гидроксид алюминия (Al(OH)₃):
Хлорид алюминия можно превратить в гидроксид алюминия путем гидролиза:
[
AlCl₃ + 3H₂O → Al(OH)₃ + 3HCl
]
В этой реакции хлорид алюминия (AlCl₃) реагирует с водой (H₂O), образуя гидроксид алюминия (Al(OH)₃) и соляную кислоту (HCl).
Гидроксид алюминия (Al(OH)₃) → Оксид алюминия (Al₂O₃):
При нагревании гидроксида алюминия происходит его дегидратация, превращение в оксид алюминия:
[
2Al(OH)₃ → Al₂O₃ + 3H₂O
]
В этой реакции гидроксид алюминия (Al(OH)₃) теряет воду (H₂O) при нагревании, образуя оксид алюминия (Al₂O₃).
Оксид алюминия (Al₂O₃) → Алюминий (Al):
Для восстановления оксида алюминия до металлического алюминия используется процесс электролиза, обычно в расплаве криолита (Na₃AlF₆):
[
2Al₂O₃ → 4Al + 3O₂
]
В этом процессе оксид алюминия (Al₂O₃) разлагается на алюминий (Al) и кислород (O₂) под действием электрического тока.
Таким образом, цепочка превращений начинается с металлического алюминия и через серию химических реакций возвращается обратно к алюминию. Каждая стадия включает важные химические процессы, такие как окисление, восстановление, гидролиз и электролиз.