含量分布地殼中含量豐富的金屬元素,含量8.3%。主要以鋁硅酸鹽礦石存在,還有鋁土礦和冰晶石。氧化鋁為一種白色無定形粉末,它有多種變體,為人們所熟悉的是α-Al?O?和β-Al?O?。自然界存在的剛玉即屬于α一Al?O?,它的硬度僅次于金剛石,熔點高、耐酸堿,常用來制作一些軸承,制造磨料、耐火材料。如剛玉坩堝,可耐1800℃的高溫。Al?O?由于含有不同的雜質(zhì)而有多種顏色。例如含微量Cr(III)的呈紅色,稱為紅寶石;含有Fe(II),F(xiàn)e(III)或Ti(IV)的稱為藍寶石。
鋁是一種輕金屬,化學符號為Al,原子序數(shù):13。鋁元素在地殼中的含量僅次于氧和硅,居第三位,是地殼中含量豐富的金屬元素,其蘊藏量在金屬中居第2位。在金屬品種中,僅次于鋼鐵
制備方法
1854年,法國化學家德維爾把鋁礬土、木炭、食鹽混合,通入氯氣后加熱得到NaCl,AlCl?復鹽,再將此復鹽與過量的鈉熔融,得到了金屬鋁。1886年,豪爾和法國的海朗特,分別獨立地電解熔融的鋁礬土和冰晶石(Na3AlF6)的混合物制得了金屬鋁,奠定了今后大規(guī)模生產(chǎn)鋁的基礎。
鋁以化合態(tài)的形式存在于各種巖石或礦石里,如長石、云母、高嶺石、鋁土礦、明礬時,等等。由鋁的氧化物與冰晶石(Na3AlF6)共熔電解可制得鋁,其主要反應過程如下:
從鋁土礦中提取鋁反應過程
溶解:將鋁土礦溶于NaOH(aq):Al?O?+ 2NaOH+3H?O= 2NaAl(OH)4(四羥基合鋁酸鈉)
過濾:除去殘渣氧化亞鐵(FeO)、硅鋁酸鈉等
酸化:向濾液中通入過量CO?:NaAl(OH)4+ CO? = Al(OH)?↓+ NaHCO?
過濾、灼燒 Al(OH)?:2Al(OH)? =高溫= Al?O?+ 3H?O
電解:2Al?O?(l) =通電= 4Al + 3O?↑
注:電解時為使氧化鋁熔融溫度降低,在Al?O? 中添加冰晶石(Na?AlF?)。不電解熔融AlCl?煉Al;原因:AlCl?是共價化合物,其熔融態(tài)導電性很差。