无机化学笔记
铝是两性元素，既可溶于酸生成相应的铝盐，又可溶于碱生成相应的铝酸盐。铝的电离能较小，属于活泼的金属元素。由于Al3+离子电荷高，半径小，具有很强的极化能力，当与那些极化率小的负离子形成的化合物属离子型化合物，如AlF3，Al2O3等。但与极化率大的负离子所的化合物中，常常显示共价性，形成共价型化合物。在形成共价型化合物时。铝是缺电子原子。铝的共价型化合物属缺电子化合物。
1.氧化铝和氢氧化铝
氧化铝是离子晶体,目前已知道Al2O3至少有8种同质异晶形态,其中主要的有2种,α--Al2O3和γ--Al2O3。
Al(OH)3723K,→γ--Al2O31273K,→α--Al2O3
自然界中存在的结晶Al2O3是α--Al2O3,称为刚玉。人工制取的α--Al2O3称为人造刚玉。α--Al2O3不溶于水、酸，具有很高的化学惰性。α--Al2O3具有很高的硬度(8.8),仅次于金刚石和金刚砂,常用作磨料。纯的刚玉是白色不透明的(俗称白刚玉),若含有少量杂质,则可呈现鲜明的颜色。天然宝石就是一些含有微量杂质的α--Al2O3。现在已能用人工方法制造宝石,人造宝石是光学晶体材料。红宝石就是用适当的方法在刚玉粉中掺有极微量的Cr2O3高温熔化制得,蓝宝石则含有铁和钛的氧化物。
γ--Al2O3是一种多孔性物质,有很大的表面积,并有优异的
吸附性、表面活性和热稳定性,常被用作催化剂的活性组分。γ--Al2O3既可溶于酸,又可溶于碱,称为活性氧化铝。
因为氧化铝不溶于水,相应的氢氧化铝只能用间接法制取。加NH3于铝盐溶液中,可得到凝胶状的白色氢氧化铝沉淀。Al2(SO4)3+6NH3+6H2O=2Al(OH)3+3(NH4)2SO4
所得到的氢氧化铝沉淀含水分不定,组成也不均匀,实际上
是水合氧化铝Al2O3?xH2O。
若通CO2于铝酸盐溶液中,得到的沉淀是结晶的Al(OH)3。
2Na[Al(OH)4]+CO2=2Al(OH)3+3(NH4)2SO4
2.铝的卤化物
铝能生成三卤化物。F-体积小,在Al3+的强极化作用下不易变形，所以AlF3是离子化合物。其余三卤化物随卤离子的体积增加,变形性增大,在Al3+的作用下，被极化的程度明显的增大，转化为共价型化合物的趋势也明显地增大。AlF3的性质比较特殊,它在水中溶解度比较小。
AlCl3是最重要的铝的卤化物，在有机化工中常用作催化剂。AlCl3在水中的溶解度很大,并发生强烈的水解。
AlCl3+3H2O=Al(OH)3+3HC
所以,简单的将溶液加热进行蒸发浓缩的方法不能制得无水AlCl3。通常是将Cl2或HCl蒸气通入加热的金属Al中或是将Cl2与加热的Al2O3和C的混合物反应来制取。
3.铝的含氧酸盐
在铝的多种含氧酸盐中,重要的是Al2(SO4)3。用浓H2SO4处理Al(OH)3或Al2O3都可制得Al2(SO4)3。
铝的含氧酸盐晶体通常都带有结晶水。Al2(SO4)3同碱金属的硫酸盐生成复盐,它们组成的通式为
MⅠAlⅡ(SO4)2?12H2O,通常称为矾。例如明矾,铝钾矾。矾中Al3+离子可由其它金属离子如Ti3+、V3+、Cr3+、Mn3+、Fe3+、Co3+取代生成组成类似但结构完全相同的晶体。这种现象称为类质同晶现象。产生类质同晶现象的原因是由于这些离子的大小相近。所带电荷相同。在晶格内可以互相代替，而不损坏晶体的稳定性。能产生类质同晶现象的物质称为类质同晶物质。类质同晶物质若存在于同一溶液中时能一同结晶出来。
硫酸铝和明矾是工业上重要的铝盐，由于它们水解生成的
Al(OH)3胶状沉淀，具有很强的吸附性能，所以用于净水以吸附水中悬浮杂质，也作为煤染剂，因为它能使染料牢固的吸附在纤维上。
水合Al3+极易水解，水解反应是分步进行的，水解反应的最终产物为Al(OH)3.
Al3++H2O=Al(OH)2++H+
Al(OH)2++H2O=Al(OH)2++H+
Al(OH)2++H2O=Al(OH)3+H+
水解产物中间状态有多聚结构。水解反应使溶液呈酸性，加
酸可限制水解，所以在酸性溶液中有水合Al3+存在。在Al3+的弱酸盐溶液中。弱酸根的水解和Al3+的水解互相促进，水解趋势更大，水解反应都能进行到底。
分析上常用茜素的氨溶液来鉴定Al3+,生成红色沉淀