Оксид алюминия Al2O3: свойства, получение, применение

Оксид алюминия Al2O3 — амфотерный оксид, белое тугоплавкое вещество, молярная масса 102 г/моль.

Ключевые факты

Формула
Al2O3
Класс
оксид (амфотерный)
Молярная масса
102 г/моль для расчётов ЕГЭ; по массам IUPAC 101,96 г/моль
Другие названия
глинозём; корунд (кристаллический)
Состояние
твёрдое вещество
Степени окисления
Al +3, O −2
Связи
ионная с заметной долей ковалентной
Кристаллическая решётка
ионная; у корунда очень прочная

Обновлено · Химия · Редакция НейроМиши

Что такое оксид алюминия?

Оксид алюминия — главный пример амфотерного оксида в школьной химии. Он реагирует и с кислотами, и со щелочами, но не растворяется в воде, поэтому гидроксид алюминия из него напрямую не получить.

В природе его кристаллы называются корундом, а рубин и сапфир — это корунд с примесями хрома и других металлов. Из порошка глинозёма в промышленности получают металлический алюминий электролизом.

Какие физические свойства у оксида алюминия?

Физические свойства: оксид алюминия Al2O3
СвойствоЗначение
Агрегатное состояниетвёрдое вещество
Цветбелый; примеси окрашивают кристаллы (рубин красный, сапфир синий)
Температура плавленияоколо 2050 °C
Плотностьоколо 4,0 г/см³
Растворимость в воденерастворим
Твёрдостькорунд по твёрдости уступает алмазу и немногим другим веществам

Какие химические свойства у оксида алюминия?

Амфотерность проявляется в обе стороны: с кислотами образуются соли алюминия, со щелочами при сплавлении — алюминаты, а в растворе — гидроксокомплексы. Прокалённый корунд химически очень инертен и реагирует лишь при сплавлении.

  1. С соляной кислотой: проявление основных свойствAl2O3 + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2O
  2. С серной кислотойAl2O3 + 3H2SO4 → Al2(SO4)3 + 3H2O
  3. Со щёлочью при сплавлении: алюминатAl2O3 + 2NaOH → 2NaAlO2 + H2OУсловия: сплавление
  4. С раствором щёлочи: гидроксокомплексAl2O3 + 2NaOH + 3H2O → 2Na[Al(OH)4]
  5. С содой при сплавленииAl2O3 + Na2CO3 → 2NaAlO2 + CO2↑Условия: сплавление

С водой оксид алюминия не реагирует, а гидроксид Al(OH)3 получают косвенно, осаждая щёлочью из соли алюминия.

Как получают оксида алюминия?

Горение алюминия

Алюминий сгорает в кислороде ярким пламенем. На воздухе металл покрыт тонкой прочной плёнкой оксида, которая защищает его от коррозии.

  • 4Al + 3O2 → 2Al2O3

Разложение гидроксида и нитрата

Прокаливание гидроксида алюминия — основной путь получения глинозёма из бокситов; нитрат при нагревании тоже разлагается.

  • 2Al(OH)3 → Al2O3 + 3H2O
  • 4Al(NO3)3 → 2Al2O3 + 12NO2↑ + 3O2↑

Как распознать оксид алюминия? Качественная реакция

Амфотерность оксида распознают опытом: он растворяется и в кислоте, и в щёлочи. Ион алюминия, в который он переходит в кислоте, осаждают щёлочью — выпадает белый студенистый осадок, растворяющийся в избытке щёлочи.

  • AlCl3 + 3NaOH → Al(OH)3↓ + 3NaCl

Где применяют оксида алюминия?

  • сырьё для получения алюминия электролизом расплава в криолите;
  • абразивы, шлифовальные круги и наждачная бумага (корунд);
  • огнеупорная керамика и тигли;
  • подложки для электроники и часовые камни из синтетического рубина и сапфира;
  • катализатор и носитель катализаторов, адсорбент в хроматографии;
  • стекло для смартфонов и часов: сапфировое стекло.

Меры предосторожности. Оксид алюминия малотоксичен, но тонкая пыль раздражает лёгкие, поэтому при работе с порошком нужна маска и вентиляция.

Чему равна молярная масса оксида алюминия?

M(Al2O3) = 2·27 + 3·16 = 102 г/моль

Молярную массу вещества складывают из относительных атомных масс элементов с учётом индексов. На ЕГЭ массы округляют до целых, у хлора берут 35,5. Если брать массы IUPAC до сотых, получится 101,96 г/моль.

Посчитать молярную массу в калькуляторе · Количество вещества: n = m/M

Где оксид алюминия встречается на ЕГЭ?

Вопросы и ответы

Чему равна молярная масса оксида алюминия?

M(Al2O3) = 2·27 + 3·16 = 102 г/моль для расчётов ЕГЭ.

Почему оксид алюминия называют амфотерным?

Он реагирует и с кислотами, как основный оксид, и со щелочами, как кислотный. В обоих случаях образуются соли.

Растворяется ли оксид алюминия в воде?

Нет. Поэтому гидроксид алюминия нельзя получить его растворением в воде; осадок получают из растворимой соли алюминия и щёлочи.

Чем корунд отличается от рубина и сапфира?

Это один минерал, оксид алюминия. Рубин окрашен примесью хрома, а сапфир — в основном примесями железа и титана.

Потренироваться на заданиях

Страница объясняет вещество, а тренажёр помогает применить это в заданиях. В кабинете НейроМиши — задания ЕГЭ по химии с проверкой ответа и разбором ошибки. Начать можно без регистрации.

Задачи по теме — с проверкой Разбор заданий ЕГЭ по химии

Связанные элементы, таблицы и вещества

Элементы в составе: алюминий Al, кислород O.

Другие вещества

Все вещества справочника · Таблица Менделеева

Источники