Nhôm (Al) là một nguyên tố hóa học quan trọng với nhiều ứng dụng trong đời sống và công nghiệp. Một trong những câu hỏi thường gặp về nhôm là “Al hóa trị mấy?”. Câu trả lời là nhôm (Al) có hóa trị 3. Điều này có nghĩa là, trong các phản ứng hóa học, một nguyên tử nhôm có xu hướng nhường 3 electron để tạo thành ion Al3+.
Để hiểu rõ hơn về nhôm, chúng ta hãy cùng tìm hiểu chi tiết về các đặc điểm, tính chất và ứng dụng của nguyên tố này.
Thông tin cơ bản về nguyên tố Al:
- Nguyên tử khối: 26,982 g/mol (thường lấy 27 g/mol)
- Số hiệu nguyên tử: Z = 13
- Cấu hình electron: 1s²2s²2p⁶3s²3p¹ hay [Ne]3s²3p¹
- Vị trí trong bảng tuần hoàn: Nhóm IIIA, chu kỳ 3
- Tính chất: Nguyên tố p, có 3 electron hóa trị, xu hướng nhường 3e tạo ion Al3+: Al → Al3+ + 3e
- Độ âm điện: 1.61
- Kiểu mạng tinh thể: Lập phương tâm diện
- Màu sắc: Trắng bạc, ánh kim
Trạng Thái Tự Nhiên Của Nhôm
Nhôm là một trong những nguyên tố phổ biến nhất trong vỏ Trái Đất, chiếm khoảng 8% khối lượng. Tuy nhiên, trong tự nhiên, nhôm không tồn tại ở dạng đơn chất mà chủ yếu tồn tại trong các hợp chất, ví dụ như:
- Đất sét: Al₂O₃.2SiO₂.2H₂O
- Mica: K₂O.Al₂O₃.6SiO₂.2H₂O
- Boxit: Al₂O₃.nH₂O
- Criolit: 3NaF.AlF₃ hay Na₃AlF₆
Nhôm Có Dẫn Điện Không?
Nhôm là một kim loại dẫn điện tốt, chỉ đứng sau bạc, đồng và vàng về khả năng dẫn điện. Nhôm có độ tinh khiết cao (99,5%) thường được sử dụng làm dây dẫn điện. Tuy nhiên, do yếu tố kinh tế, dây dẫn điện bằng đồng thường được ưu tiên sử dụng hơn.
Tính Chất Vật Lý Của Nhôm
- Trạng thái: Chất rắn ở điều kiện thường.
- Màu sắc: Trắng bạc, ánh kim.
- Tính chất cơ học: Nhẹ, dẻo, dễ cán mỏng và kéo sợi.
- Nhiệt độ nóng chảy: 660°C.
- Khả năng dẫn điện và dẫn nhiệt: Tốt.
Tính Chất Hóa Học Của Al
Nhôm là một kim loại hoạt động hóa học, thể hiện đầy đủ tính chất của một kim loại điển hình.
1. Tác dụng với phi kim:
- Oxi (O₂): Ở nhiệt độ thường, nhôm tạo thành lớp màng oxit bảo vệ (Al₂O₃). Khi đốt nóng, phản ứng xảy ra mạnh mẽ:
4Al + 3O₂ → 2Al₂O₃ - Các phi kim khác: Nhôm phản ứng với clo (Cl₂) và brom (Br₂) ngay ở nhiệt độ thường, tạo thành muối và bốc cháy.
2Al + 3Cl₂ → 2AlCl₃Khi đun nóng, nhôm phản ứng với lưu huỳnh (S), nitơ (N₂) và cacbon (C):
2Al + 3S → Al₂S₃ 2Al + N₂ → 2AlN 4Al + 3C → Al₄C₃
2. Tác dụng với axit:
- Axit thường (HCl, H₂SO₄ loãng): Nhôm dễ dàng khử ion H⁺ thành khí hidro (H₂).
2Al + 6HCl → 2AlCl₃ + 3H₂ - Axit mạnh (HNO₃ đặc, nguội; H₂SO₄ đặc, nguội): Nhôm không tác dụng với các axit này do bị thụ động hóa. Tuy nhiên, nhôm phản ứng mạnh với HNO₃ loãng và H₂SO₄ đặc, nóng.
Al + 4HNO₃ → Al(NO₃)₃ + NO + 2H₂O 2Al + 6H₂SO₄ (đặc, nóng) → Al₂(SO₄)₃ + 3SO₂ + 6H₂O
3. Tác dụng với oxit kim loại (phản ứng nhiệt nhôm):
Ở nhiệt độ cao, nhôm có thể khử nhiều ion kim loại trong oxit (như Fe₂O₃, CuO, Cr₂O₃…) thành kim loại tự do.
2Al + Fe₂O₃ → Al₂O₃ + 2Fe4. Tác dụng với nước:
Nhôm không tác dụng với nước ở bất kỳ nhiệt độ nào do lớp oxit bảo vệ. Tuy nhiên, nếu lớp oxit này bị loại bỏ, nhôm có thể khử nước ở nhiệt độ thường, nhưng phản ứng sẽ nhanh chóng dừng lại do tạo thành kết tủa Al(OH)₃ bao phủ bề mặt.
5. Tác dụng với dung dịch kiềm:
Nhôm là một kim loại lưỡng tính, có thể tác dụng với bazơ mạnh.
2Al + 2NaOH + 6H₂O → 2Na[Al(OH)₄] + 3H₂↑Lưu ý rằng, không chỉ kim loại nhôm, mà cả các hợp chất của nhôm như Al₂O₃, Al(OH)₃ cũng có tính chất lưỡng tính, có thể tác dụng với cả axit và bazơ.
Ứng Dụng Của Nhôm Trong Đời Sống Và Công Nghiệp
Nhôm là một kim loại quen thuộc với vô vàn ứng dụng trong đời sống hàng ngày và trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau.
1. Ứng dụng trong công nghiệp:
Nhờ tính chất nhẹ, không gỉ sét, dễ gia công, nhôm được sử dụng rộng rãi trong các nhà máy để chế tạo các chi tiết máy móc như:
- Khung xe máy, ô tô.
- Thùng xe tải.
- Các chi tiết tản nhiệt cho thiết bị điện tử.
2. Ứng dụng trong ngành hàng không vũ trụ:
Nhôm là vật liệu quan trọng trong sản xuất các chi tiết máy móc trong ngành hàng không vũ trụ, đặc biệt là thân và cánh máy bay. Ưu điểm của nhôm là nhẹ và bền, giúp giảm trọng lượng tổng thể của máy bay.
3. Ứng dụng trong y tế:
Hợp chất của nhôm, đặc biệt là oxit nhôm (Al₂O₃), có nhiều ứng dụng trong y tế nhờ tính trơ và khả năng tương thích sinh học cao.
- Bộ phận giả: Bề mặt tiếp xúc của các bộ phận giả (chân, tay, hông…) thường được làm từ oxit nhôm.
- Mỹ phẩm: Nhôm oxit còn được sử dụng trong kem che khuyết điểm, phấn, son môi… nhờ độ mịn và khả năng tạo bóng.
4. Ứng dụng trong xây dựng:
Nhôm được sử dụng rộng rãi trong xây dựng để làm:
- Cửa, tủ nhôm.
- Mái hiên.
- Vách ngăn.
5. Ứng dụng trong cuộc sống hàng ngày:
Nhôm được dùng làm nhiều đồ gia dụng như:
- Xoong, nồi, chảo.
- Tủ quần áo, móc áo, mắc áo.
- Bàn ghế nhôm, giường nhôm.
Ngoài ra, nhôm còn được sử dụng làm giấy bọc thực phẩm, bánh kẹo nhờ tính chất dễ dát mỏng.
Bài Tập Vận Dụng Về Nhôm
Bài 1: Phát biểu nào sau đây không đúng về nhôm?
A. Nhôm có khả năng tan được trong dung dịch axit và dung dịch bazơ.
B. Bột nhôm có khả năng tác dụng với H₂O ở điều kiện thường.
C. Vật làm bằng nhôm có thể tác dụng với H₂O ở nhiệt độ cao.
D. Người ta có thể dùng thùng bằng nhôm để chuyên chở dung dịch HNO₃ đặc, nguội và H₂SO₄ đặc, nguội.
Đáp án C
Bài 2: Cho dung dịch A chứa Al₂(SO₄)₃, dung dịch B chứa KOH. Cho 150ml hoặc 600ml dung dịch B vào 200ml dung dịch A. Sau phản ứng hoàn toàn, lọc lấy kết tủa, nung đến khối lượng không đổi đều thu được 0,204 gam chất rắn. Nồng độ mol của dung dịch A là:
A. 0,0325.
B. 0,0650.
C. 0,0130.
D. 0,0800.
Đáp án A
Lời giải:
Gọi nồng độ mol của Al₂(SO₄)₃ và KOH lần lượt là a và b.
- Trường hợp 1: 150ml dung dịch B vào 200ml dung dịch A, KOH hết, Al₂(SO₄)₃ dư
nOH- = 3nAl(OH)3 = 6nAl2O3
- Trường hợp 2: 600ml dung dịch B vào 200 ml dung dịch A, Al₂(SO₄)₃ phản ứng hết tạo kết tủa, kết tủa này tan một phần trong KOH dư
nOH- = 4nAl3+ – nAl(OH)3
Hay: 8.0,2a – 2.2.10-3 0,048
a = 0,0325 M
Bài 3: Cho 2 phương trình phản ứng sau:
(1) 2Al + 6HCl → 2AlCl₃ + 3H₂
(2) 2Al + 2NaOH + 2H₂O → 2NaAlO₂ + 3H₂
Kết luận nào sau đây không đúng?
A. Nhôm khử được ion H⁺ của axit trong dung dịch axit.
B. Nhôm phản ứng được với dung dịch kiềm.
C. Nhôm phản ứng với cả dung dịch axit và dung dịch kiềm nên nhôm là chất lưỡng tính.
D. Nhôm là kim loại có tính khử mạnh. Trong cả 2 phản ứng này, Al đều bị oxi hóa thành ion dương.
Đáp án C
Bài 4: Tại sao phèn chua có tác dụng làm trong nước?
A. Phèn chua chứa các ion K⁺, Al³⁺, SO₄²⁻ có thể hấp phụ các chất lơ lửng trong nước.
B. Phèn chua phản ứng với các chất bẩn thành các chất tan trong nước.
C. Khi hòa tan trong nước, phèn chua thủy phân ra ion H⁺, ion này hấp phụ rất tốt các chất lơ lửng trong nước.
D. Khi hòa tan trong nước, phèn chua thủy phân ra Al(OH)₃. Al(OH)₃ với bề mặt phát triển, hấp phụ các chất lơ lửng trong nước, kéo chúng cùng lắng xuống dưới.
Đáp án D
Bài 5: Khi cho từ từ dung dịch HCl đến dư vào dung dịch Na[Al(OH)₄] thì có hiện tượng gì xảy ra?
A. Ban đầu xuất hiện kết tủa keo trắng, sau một thời gian kết tủa tan dần.
B. Có kết tủa keo trắng.
C. Ban đầu không có hiện tượng gì, sau một thời gian xuất hiện kết tủa keo trắng.
D. Không có hiện tượng gì xảy ra.
Đáp án A
Lời giải:
Khi cho dung dịch HCl dư vào dung dịch Na[Al(OH)₄] ta có các phương trình phản ứng như sau:
HCl + Na[Al(OH)₄] → NaCl + Al(OH)₃↓ + H₂O
Al(OH)₃ + 3HCl → AlCl₃ + 3H₂O
Ban đầu xuất hiện kết tủa keo trắng là Al(OH)₃ sau một thời gian kết tủa tan dần do phản ứng tiếp với HCl dư.
Hy vọng bài viết này đã cung cấp cho bạn những thông tin hữu ích về nhôm và giải đáp được câu hỏi “Al hóa trị mấy?”.
