Производство по чертежам Подбор аналогов Цены производителя Оригинальная продукция в короткие сроки
INNERпроизводство и поставка промышленных комплектующих и оборудования
INNER
Контакты

Формула алюминия Al: оксид Al₂O₃, гидроксид Al(OH)₃, сульфат, хлорид — таблица соединений

  • 15.11.2025
  • Инженерные термины и определения

Формула алюминия в химии обозначается символом Al (латинское Aluminium). Алюминий — химический элемент 13-й группы третьего периода периодической системы Д.И. Менделеева с атомным номером 13, относительной атомной массой 26,98. Формула алюминия Al представляет собой лёгкий серебристо-белый металл, проявляющий валентность III практически во всех стабильных соединениях. Химическая формула алюминия образует многочисленные соединения: оксиды, гидроксиды, соли (сульфаты, хлориды, нитраты), обладающие амфотерными свойствами. Сплавы алюминия (дюралюминий, силумин, магналий) широко применяются в авиастроении, машиностроении и строительстве благодаря сочетанию лёгкости и прочности.

Формулы соединений алюминия: интерактивная таблица

В таблице представлено более 60 химических формул соединений алюминия различных типов: оксиды, гидроксиды, соли, бинарные соединения, комплексные соединения, алюминаты, гидриды. Используйте поиск или фильтры для быстрого нахождения нужной формулы вещества алюминия.

Название соединения Химическая формула Степень окисления Al Тип соединения
Алюминий (простое вещество, металл) Al 0 Металл
Оксид алюминия (глинозем, корунд) Al₂O₃ III Оксид
Гидроксид алюминия Al(OH)₃ III Гидроксид
Метагидроксид алюминия AlO(OH) III Гидроксид
Тетрагидроксоалюминат натрия Na[Al(OH)₄] III Комплексная соль
Тетрагидроксоалюминат калия K[Al(OH)₄] III Комплексная соль
Алюминат натрия (метаалюминат) NaAlO₂ III Алюминат
Алюминат калия KAlO₂ III Алюминат
Алюминат кальция Ca(AlO₂)₂ III Алюминат
Сульфат алюминия Al₂(SO₄)₃ III Сульфат
Сульфат алюминия-калия (алюмокалиевые квасцы) KAl(SO₄)₂·12H₂O III Двойная соль
Сульфат алюминия-аммония NH₄Al(SO₄)₂·12H₂O III Двойная соль
Хлорид алюминия AlCl₃ III Хлорид
Гексагидрат хлорида алюминия AlCl₃·6H₂O III Хлорид
Нитрат алюминия Al(NO₃)₃ III Нитрат
Нонагидрат нитрата алюминия Al(NO₃)₃·9H₂O III Нитрат
Фосфат алюминия (ортофосфат) AlPO₄ III Фосфат
Дигидрофосфат алюминия Al(H₂PO₄)₃ III Кислая соль
Гидрофосфат алюминия Al₂(HPO₄)₃ III Кислая соль
Карбонат алюминия (неустойчив в воде) Al₂(CO₃)₃ III Карбонат
Гидрокарбонат алюминия Al(HCO₃)₃ III Кислая соль
Силикат алюминия (каолинит) Al₂(SiO₃)₃ III Силикат
Алюмосиликат натрия (полевой шпат) NaAlSi₃O₈ III Алюмосиликат
Фторид алюминия AlF₃ III Фторид
Гексафторалюминат натрия (криолит) Na₃AlF₆ III Фторид
Бромид алюминия AlBr₃ III Бромид
Иодид алюминия AlI₃ III Иодид
Сульфид алюминия Al₂S₃ III Сульфид
Нитрид алюминия AlN III Нитрид
Фосфид алюминия AlP III Фосфид
Карбид алюминия Al₄C₃ III Карбид
Гидрид алюминия AlH₃ III Гидрид
Боргидрид алюминия Al(BH₄)₃ III Боргидрид
Сульфит алюминия Al₂(SO₃)₃ III Сульфит
Гидросульфат алюминия Al(HSO₄)₃ III Кислая соль
Гидросульфид алюминия Al(HS)₃ III Кислая соль
Хромат алюминия Al₂(CrO₄)₃ III Хромат
Перманганат алюминия Al(MnO₄)₃ III Перманганат
Хлорат алюминия Al(ClO₃)₃ III Хлорат
Перхлорат алюминия Al(ClO₄)₃ III Перхлорат
Ацетат алюминия Al(CH₃COO)₃ III Ацетат
Оксалат алюминия Al₂(C₂O₄)₃ III Оксалат
Нитрит алюминия Al(NO₂)₃ III Нитрит
Гидроксохлорид алюминия (основная соль) Al(OH)Cl₂ III Основная соль
Дигидроксохлорид алюминия Al(OH)₂Cl III Основная соль
Гидроксонитрат алюминия Al(OH)(NO₃)₂ III Основная соль
Дигидроксонитрат алюминия Al(OH)₂NO₃ III Основная соль
Силицид алюминия Al₄Si₃ III Силицид
Арсенид алюминия AlAs III Арсенид
Антимонид алюминия AlSb III Антимонид
Гексахлороалюминат натрия Na₃[AlCl₆] III Комплексная соль
Гексафтороалюминат калия K₃[AlF₆] III Комплексная соль
Литий-алюминий гидрид (алюмогидрид лития) LiAlH₄ III Комплексный гидрид
Натрий-алюминий гидрид NaAlH₄ III Комплексный гидрид
Гексагидроалюминат лития Li₃AlH₆ III Комплексный гидрид
Алюминат лития LiAlO₂ III Алюминат
Алюминат магния (шпинель) MgAl₂O₄ III Алюминат
Алюминат цинка ZnAl₂O₄ III Алюминат
Алюминат железа(III) FeAlO₃ III Алюминат

Что такое формула алюминия в химии

Формула алюминия обозначается химическим символом Al от латинского Aluminium. Алюминий — химический элемент с атомным номером 13, расположенный в третьем периоде, 13-й группе периодической системы. Формула элемента алюминия Al представляет лёгкий парамагнитный металл серебристо-белого цвета с характерным металлическим блеском.

Основные характеристики алюминия:

  • Химическая формула алюминия: Al
  • Атомный номер: 13
  • Относительная атомная масса: 26,9815 а.е.м.
  • Электронная конфигурация: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p¹
  • Валентность алюминия: III (практически во всех стабильных соединениях)
  • Степень окисления: +3 (в соединениях), 0 (в простом веществе)
  • Плотность: 2,70 г/см³ при 20°C
  • Температура плавления: 660,3°C
  • Температура кипения: 2519°C*
  • Молярная масса алюминия формула: M(Al) = 27 г/моль

* Примечание о температуре кипения алюминия: Стандартное справочное значение температуры кипения алюминия составляет 2519°C (2792 K) при атмосферном давлении согласно Royal Society of Chemistry Periodic Table и CRC Handbook of Chemistry and Physics (95th Edition) — наиболее авторитетным химическим справочникам мира. В некоторых устаревших источниках встречается значение 2470°C, однако современные данные из баз NIST и международных справочников четко указывают на 2519°C как точное значение. Незначительные расхождения в старых источниках были связаны с погрешностями методов измерения и чистотой образцов до появления современной аппаратуры.

Алюминий формула вещества Al является одним из самых распространённых металлов в земной коре, занимая третье место после кислорода и кремния. Массовая доля алюминия в земной коре составляет около 8,1%. В природе алюминий встречается только в виде соединений из-за высокой химической активности.

Валентность алюминия и составление формул соединений

Валентность алюминия практически всегда равна III во всех стабильных химических соединениях. Атом алюминия имеет три валентных электрона на внешнем энергетическом уровне (3s² 3p¹), которые он легко отдаёт при образовании химических связей.

Примечание о валентности: Хотя в редких экзотических условиях (высокотемпературные газообразные системы, матричная изоляция) алюминий может проявлять степени окисления +1 и +2 в крайне нестабильных соединениях (AlCl, AlBr, AlO), в обычной химической практике и всех устойчивых соединениях алюминий проявляет исключительно валентность +3. Для учебных целей утверждение о постоянной валентности III является корректным.

Как составить формулу соединения алюминия

При составлении формул соединений алюминия используется правило валентности. Рассмотрим алгоритм на примерах.

Алгоритм составления формулы:

  • Записать символы элементов рядом
  • Указать валентности над символами
  • Найти наименьшее общее кратное (НОК) валентностей
  • Разделить НОК на валентность каждого элемента — получим индексы
  • Записать индексы внизу справа от символов элементов

Примеры составления формул

Пример 1: Составить формулу алюминия с кислородом

Валентность алюминия = III, кислорода = II. НОК(3,2) = 6. Индексы: 6÷3=2 для Al, 6÷2=3 для O. Формула алюминия и кислорода: Al₂O₃ (оксид алюминия).

Пример 2: Составить формулу алюминия с хлором

Валентность алюминия = III, хлора = I. НОК(3,1) = 3. Индексы: 3÷3=1 для Al, 3÷1=3 для Cl. Формула алюминия и хлора: AlCl₃ (хлорид алюминия).

Пример 3: Составить формулу алюминия с серой

Валентность алюминия = III, серы = II. НОК(3,2) = 6. Индексы: 6÷3=2 для Al, 6÷2=3 для S. Формула алюминия с серой: Al₂S₃ (сульфид алюминия).

Оксид алюминия формула и свойства

Оксид алюминия формула записывается как Al₂O₃. Это наиболее важное соединение алюминия, встречающееся в природе в виде минерала корунда, а также в составе бокситов — основного сырья для получения алюминия.

Физические свойства оксида алюминия

  • Формула вещества оксида алюминия: Al₂O₃ (глинозем, корунд)
  • Молярная масса: M(Al₂O₃) = 102 г/моль
  • Внешний вид: белый порошок (технический), бесцветные кристаллы (чистый)
  • Плотность: 3,97 г/см³
  • Температура плавления: 2044°C
  • Температура кипения: 2980°C**
  • Твёрдость по шкале Мооса: 9 (уступает только алмазу)

** Примечание о температуре кипения оксида алюминия: Температура кипения оксида алюминия Al₂O₃ составляет 2980°C согласно данным из авторитетных химических баз данных (ChemicalBook CAS 1344-28-1, множественные технические справочники по керамике и огнеупорам). При испарении оксид алюминия разлагается на множественные газообразные компоненты (Al(g), Al₂O(g), AlO(g), Al₂O₂(g), O(g), O₂(g)), а не образует молекулы Al₂O₃(g). Это подтверждено масс-спектрометрическими исследованиями методом Кнудсеновской эффузии (KEMS). Практическое образование паров начинается при температурах от 1550°C в вакууме, что важно учитывать в технологических процессах.

Химические свойства оксида алюминия

Оксид алюминия формула Al₂O₃ проявляет амфотерные свойства — взаимодействует как с кислотами, так и со щелочами.

Взаимодействие с кислотами:

Al₂O₃ + 6HCl → 2AlCl₃ + 3H₂O (образуется хлорид алюминия)

Al₂O₃ + 3H₂SO₄ → Al₂(SO₄)₃ + 3H₂O (сульфат алюминия формула)

Взаимодействие со щелочами:

Al₂O₃ + 2NaOH → 2NaAlO₂ + H₂O (при сплавлении, образуется алюминат натрия)

Al₂O₃ + 2NaOH + 3H₂O → 2Na[Al(OH)₄] (в растворе, тетрагидроксоалюминат натрия)

Примечание: В зависимости от условий (температура, концентрация щёлочи, сплавление или раствор) оксид алюминия при взаимодействии с щелочами может образовывать как метаалюминаты NaAlO₂, так и комплексные соединения Na[Al(OH)₄]. Обе формы являются правильными для разных условий проведения реакции.

Получение оксида алюминия

  • Горение алюминия на воздухе: 4Al + 3O₂ → 2Al₂O₃
  • Разложение гидроксида алюминия: 2Al(OH)₃ → Al₂O₃ + 3H₂O (при нагревании)
  • Промышленный способ из бокситов по методу Байера

Гидроксид алюминия формула и химические свойства

Гидроксид алюминия формула записывается как Al(OH)₃. Это белое студенистое вещество, плохо растворимое в воде, проявляющее типичные амфотерные свойства.

Получение гидроксида алюминия

  • Взаимодействие солей алюминия с щелочами (недостаток): AlCl₃ + 3NaOH → Al(OH)₃↓ + 3NaCl
  • Реакция с раствором аммиака: Al₂(SO₄)₃ + 6NH₃ + 6H₂O → 2Al(OH)₃↓ + 3(NH₄)₂SO₄
  • Гидролиз солей слабых кислот: 2AlCl₃ + 3Na₂CO₃ + 3H₂O → 2Al(OH)₃↓ + 6NaCl + 3CO₂↑

Амфотерные свойства гидроксида алюминия

Взаимодействие с кислотами (основные свойства):

Al(OH)₃ + 3HNO₃ → Al(NO₃)₃ + 3H₂O (нитрат алюминия формула)

2Al(OH)₃ + 3H₂SO₄ → Al₂(SO₄)₃ + 6H₂O (формула соединения сульфата алюминия)

Взаимодействие со щелочами (кислотные свойства):

Al(OH)₃ + NaOH → Na[Al(OH)₄] (тетрагидроксоалюминат натрия)

Al(OH)₃ + KOH → K[Al(OH)₄] (при избытке щелочи в растворе)

Формулы солей алюминия

Сульфат алюминия формула

Сульфат алюминия имеет формулу Al₂(SO₄)₃. Молярная масса составляет 342 г/моль. Широко применяется для очистки воды, в производстве бумаги, как коагулянт.

Получение: Al₂O₃ + 3H₂SO₄ → Al₂(SO₄)₃ + 3H₂O или 2Al(OH)₃ + 3H₂SO₄ → Al₂(SO₄)₃ + 6H₂O

Хлорид алюминия формула

Хлорид алюминия записывается как AlCl₃. Молярная масса M(AlCl₃) = 133,5 г/моль. Безводный хлорид алюминия — белое кристаллическое вещество, очень гигроскопичное.

Получение: 2Al + 3Cl₂ → 2AlCl₃ (при нагревании) или Al₂O₃ + 6HCl → 2AlCl₃ + 3H₂O

Нитрат алюминия формула

Нитрат алюминия имеет формулу Al(NO₃)₃. Кристаллогидрат Al(NO₃)₃·9H₂O — бесцветные кристаллы, хорошо растворимые в воде.

Получение: Al(OH)₃ + 3HNO₃ → Al(NO₃)₃ + 3H₂O или 2Al + 6HNO₃(разб.) → 2Al(NO₃)₃ + 3H₂↑

Другие важные соли алюминия

  • Фосфат алюминия формула: AlPO₄ (ортофосфат, белый осадок, применяется в керамике)
  • Карбонат алюминия формула: Al₂(CO₃)₃ (неустойчив в воде, гидролизуется)
  • Бромид алюминия формула: AlBr₃ (бесцветные кристаллы, димеризуется в Al₂Br₆)
  • Иодид алюминия формула: AlI₃ (белые кристаллы с желтоватым оттенком)

Формулы бинарных соединений алюминия

Бинарные соединения алюминия — это соединения алюминия с одним другим элементом.

Сульфид алюминия формула

Сульфид алюминия записывается как Al₂S₃. Получается при прямом взаимодействии: 2Al + 3S → Al₂S₃ (при нагревании). Легко гидролизуется водой с образованием гидроксида алюминия и сероводорода: Al₂S₃ + 6H₂O → 2Al(OH)₃↓ + 3H₂S↑

Нитрид алюминия формула

Нитрид алюминия имеет формулу AlN. Твёрдое тугоплавкое вещество (т.пл. 2200°C), используется в электронике как теплопроводящий диэлектрик. Получение: 2Al + N₂ → 2AlN (при 800°C).

Карбид алюминия формула

Карбид алюминия записывается как Al₄C₃. Получается при нагревании смеси алюминия с углём: 4Al + 3C → Al₄C₃. Гидролизуется водой с образованием метана: Al₄C₃ + 12H₂O → 4Al(OH)₃↓ + 3CH₄↑

Фосфид алюминия формула

Фосфид алюминия имеет формулу AlP. Полупроводниковый материал, применяется в электронике. Гидролизуется с выделением фосфина: AlP + 3H₂O → Al(OH)₃↓ + PH₃↑

Получение алюминия: формулы реакций

Промышленное получение алюминия

В промышленности алюминий получают электролизом расплава оксида алюминия в криолите. Процесс проводится при температуре около 950°C в электролитических ваннах.

Процесс электролиза (метод Холла-Эру):

  • На катоде (восстановление): Al³⁺ + 3e⁻ → Al⁰
  • На аноде (окисление): 2O²⁻ – 4e⁻ → O₂↑
  • Упрощённое суммарное уравнение: 2Al₂O₃ → 4Al + 3O₂↑
  • Полное уравнение с учётом расхода углерода: 2Al₂O₃ + 3C → 4Al + 3CO₂↑

Примечание: Упрощённое уравнение 2Al₂O₃ → 4Al + 3O₂ показывает чистый ионный процесс электролиза, но не отражает реальную химию процесса Холла-Эру. В промышленности углеродные аноды активно расходуются, реагируя с выделяющимся кислородом и образуя углекислый газ CO₂, а не чистый O₂. Более точное уравнение: 2Al₂O₃ + 3C → 4Al + 3CO₂. Именно поэтому в алюминиевой промышленности существует проблема постоянной замены анодов и выбросов CO₂.

Электролит состоит из расплавленного криолита Na₃AlF₆ с растворённым в нём оксидом алюминия Al₂O₃. Криолит понижает температуру плавления оксида с 2044°C до 950°C.

Лабораторные способы получения

  • Восстановление хлорида калием: AlCl₃ + 3K → Al + 3KCl (при нагревании)
  • Алюминотермия (восстановление оксидов металлов): Fe₂O₃ + 2Al → 2Fe + Al₂O₃ (сильное нагревание)

Химические свойства алюминия: формулы реакций

Алюминий — активный металл, однако на воздухе покрывается тонкой прочной оксидной плёнкой Al₂O₃, которая защищает металл от дальнейшего окисления.

Взаимодействие с неметаллами

  • С кислородом: 4Al + 3O₂ → 2Al₂O₃ (оксид алюминия формула)
  • С хлором: 2Al + 3Cl₂ → 2AlCl₃ (хлорид алюминия формула)
  • С серой: 2Al + 3S → Al₂S₃ (сульфид алюминия формула)
  • С азотом: 2Al + N₂ → 2AlN (при высокой температуре)
  • С углеродом: 4Al + 3C → Al₄C₃ (карбид алюминия формула)
  • С фосфором: Al + P → AlP (фосфид алюминия формула)

Взаимодействие с кислотами

  • С соляной кислотой: 2Al + 6HCl → 2AlCl₃ + 3H₂↑
  • С серной кислотой (разб.): 2Al + 3H₂SO₄ → Al₂(SO₄)₃ + 3H₂↑
  • С азотной кислотой (разб.): 8Al + 30HNO₃(разб.) → 8Al(NO₃)₃ + 3N₂O↑ + 15H₂O

Концентрированные серная и азотная кислоты пассивируют алюминий, покрывая его прочной оксидной плёнкой.

Взаимодействие со щелочами

Алюминий растворяется в растворах щелочей с выделением водорода:

2Al + 2NaOH + 6H₂O → 2Na[Al(OH)₄] + 3H₂↑ (тетрагидроксоалюминат натрия формула)

2Al + 2KOH + 6H₂O → 2K[Al(OH)₄] + 3H₂↑

Алюминотермия

Алюминий восстанавливает металлы из их оксидов при высокой температуре:

  • Cr₂O₃ + 2Al → 2Cr + Al₂O₃ (получение хрома)
  • 3Fe₃O₄ + 8Al → 9Fe + 4Al₂O₃ (термитная смесь, сварка рельсов)
  • 3MnO₂ + 4Al → 3Mn + 2Al₂O₃ (получение марганца)

Расчётные формулы с алюминием

Молярная масса алюминия формула

M(Al) = 27 г/моль — масса одного моля алюминия.

Массовая доля алюминия формула

w(Al) = (n × M(Al) / M(вещества)) × 100%

где n — количество атомов алюминия в формуле.

Пример: массовая доля алюминия в Al₂O₃:

w(Al) = (2 × 27) / (2 × 27 + 3 × 16) × 100% = 54 / 102 × 100% = 52,9%

Масса алюминия формула

m(Al) = n(Al) × M(Al) = n × 27 г/моль, где n — количество вещества в молях.

Количество вещества алюминия

n(Al) = m(Al) / M(Al) = m / 27 моль, где m — масса алюминия в граммах.

Электронная формула алюминия

1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p¹ — полная электронная конфигурация атома алюминия.

Сокращённая запись: [Ne] 3s² 3p¹

Электронно-графическая формула алюминия

Внешний энергетический уровень (n=3):

3s: ↑↓ (два спаренных электрона)

3p: ↑ _ _ (один неспаренный электрон на p-подуровне)

Формулы сплавов алюминия с металлами

Сплавы алюминия — это многокомпонентные материалы на основе алюминия с добавлением легирующих элементов (меди, магния, кремния, марганца, цинка), которые значительно улучшают механические свойства чистого металла. Формулы сплавов алюминия показывают процентное соотношение компонентов.

Дюралюминий формула и состав

Дюралюминий (дюраль) — группа высокопрочных сплавов системы Al-Cu-Mg. Название происходит от торговой марки Dural, разработанной немецким металлургом Альфредом Вильмом в 1903 году.

Классический состав дюралюминия:

  • Алюминий (Al): 93-94%
  • Медь (Cu): 4-5% (основной легирующий элемент)
  • Магний (Mg): 1,2-1,5%
  • Марганец (Mn): 0,5-0,8%
  • Примеси (Si, Fe, Zn): до 1%

Популярные марки дюралюминия:

  • Д1: Al 93,5% + Cu 4,3% + Mg 0,6% + Mn 0,6%
  • Д16: Al 93% + Cu 4,4% + Mg 1,5% + Mn 0,6% (высокая трещиностойкость)
  • 2024 (США): Al 93,5% + Cu 4,4% + Mg 1,5% + Mn 0,6%

Формула дюралюминия обеспечивает прочность 400-500 МПа, что сопоставимо со сталью при плотности всего 2,7-2,8 г/см³. Температура плавления дюраля составляет 500-570°C (диапазон солидус-ликвидус)***. Применяется в авиастроении, космической технике, скоростных поездах.

*** Важное примечание о температуре плавления сплавов: Для многокомпонентных сплавов, включая дюралюминий, не существует одной точки плавления — вместо этого есть диапазон температур от начала плавления (солидус) до полного расплавления (ликвидус). Для дюралюминия этот диапазон составляет 500-570°C согласно справочникам по металлургии. Процесс плавления начинается около 500°C (температура солидуса) и завершается при ~570°C (температура ликвидуса). Это критически важно учитывать в производственных процессах — литье, термообработка и сварка должны проводиться с учётом этого диапазона. Завышение температуры плавления может привести к перегреву материала, изменению его микроструктуры и потере механических свойств.

Силумин формула

Силумин — сплав алюминия с кремнием, обладающий превосходными литейными свойствами.

Состав силумина:

  • Алюминий (Al): 78-96%
  • Кремний (Si): 4-22% (основной компонент)
  • Примеси (Fe, Cu, Mn, Ca, Ti, Zn): до 2%
  • Модификаторы (Na или Li): 0,05-0,1%

Формула эвтектического силумина: Al + 12-14% Si. Точная эвтектическая точка находится при 12,5-12,6% Si и температуре 577°C. Марки: АК12, АК9, АЛ2. Применяется для литья корпусов, деталей двигателей, бытовой техники.

Авиаль формула

Авиаль — сплав системы Al-Mg-Si с повышенной коррозионной стойкостью.

Состав авиаля:

  • Алюминий (Al): 95-98%
  • Магний (Mg): 0,5-1,2%
  • Кремний (Si): 0,5-1,2%

Марки: АВ, АД31, АД33. Обладает высокой коррозионной стойкостью, хорошо сваривается. Применяется в судостроении, трубопроводах.

Магналий формула

Магналий — сплав алюминия с магнием (Al-Mg), отличающийся исключительной коррозионной стойкостью.

Состав магналия:

  • Алюминий (Al): 87-96%
  • Магний (Mg): 4-13%
  • Марганец (Mn): 0,2-0,8% (опционально)

Марки: АМг5, АМг6, АЛ8, АМг10. Устойчив в морской воде, хорошо сваривается. Применяется в судостроении, цистернах, сварных конструкциях.

Другие важные сплавы алюминия

  • Алюминиевая бронза (Cu-Al): медь 90-95% + алюминий 5-10%. Высокая коррозионная стойкость
  • Цинк-алюминий сплав: Al + Zn 4-8% + Mg. Марки В95, В96 (супердюраль)
  • Литий-алюминий сплав: Al + Li 1,5-2,5%. Сверхлёгкий, для космической техники

Графические и структурные формулы соединений алюминия

Графическая формула алюминия показывает пространственное расположение атомов и химических связей в молекуле соединения. Структурная формула отображает порядок связи атомов.

Структурная формула гидроксида алюминия

Гидроксид алюминия Al(OH)₃ имеет следующую структурную формулу:

    H
    |
    O
    |
H—O—Al—O—H
    |
    O
    |
    H

В центре находится атом алюминия (Al), к которому присоединены три гидроксильные группы (—OH) через ковалентные полярные связи Al—O.

Гидроксид алюминия может также записываться как ортоалюминиевая кислота: H₃AlO₃. Эта формула подчёркивает кислотные свойства соединения.

Графическая формула оксида алюминия

Оксид алюминия Al₂O₃ имеет сложную кристаллическую структуру (корунд). Каждый атом алюминия окружён шестью атомами кислорода, каждый атом кислорода связан с четырьмя атомами алюминия.

Упрощённая структурная формула Al₂O₃:

O—Al—O—Al—O (показывает чередование атомов)

В реальном кристалле корунда структура гексагональная с плотной упаковкой ионов O²⁻, в октаэдрических пустотах которой расположены ионы Al³⁺.

Электронно-графическая формула алюминия

Электронно-графическая формула атома алюминия показывает распределение электронов по орбиталям:

Основное состояние атома Al:

1s: ↑↓
2s: ↑↓
2p: ↑↓ ↑↓ ↑↓
3s: ↑↓
3p: ↑ _ _

На внешнем уровне 3 электрона: два спаренных на 3s и один неспаренный на 3p.

Возбуждённое состояние Al*: При возбуждении один электрон с 3s переходит на 3p-подуровень, образуя три неспаренных электрона, что объясняет валентность III.

Структурные формулы солей алюминия

  • Сульфат алюминия: [Al—O—SO₂—O—]₂SO₄ (связь через кислородные мостики)
  • Хлорид алюминия: Cl—Al—Cl с третьим Cl (димеризуется: Al₂Cl₆ с хлоридными мостиками)
  • Тетрагидроксоалюминат: [Al(OH)₄]⁻ — тетраэдрическая структура

Формула горения алюминия и расчёты

Горение алюминия — экзотермический процесс взаимодействия металла с кислородом воздуха при высокой температуре.

Формула сгорания алюминия

Основное уравнение горения алюминия:

4Al + 3O₂ → 2Al₂O₃ + Q

где Q = 3350 кДж — теплота реакции (на 4 моля Al)

При горении алюминий ярко светится белым пламенем с температурой около 2500°C. Продукт сгорания — оксид алюминия Al₂O₃ (белый порошок).

Расчётные формулы для горения алюминия

1. Масса кислорода для полного сгорания алюминия:

m(O₂) = [m(Al) / M(Al)] × 3/4 × M(O₂)

m(O₂) = [m(Al) / 27] × 3/4 × 32 = m(Al) × 0,889

Пример: Для сжигания 27 г алюминия требуется: m(O₂) = 27 × 0,889 = 24 г кислорода

2. Масса оксида алюминия при горении:

m(Al₂O₃) = [m(Al) / M(Al)] × 2/4 × M(Al₂O₃)

m(Al₂O₃) = [m(Al) / 27] × 1/2 × 102 = m(Al) × 1,889

Пример: При сгорании 27 г алюминия образуется: m(Al₂O₃) = 27 × 1,889 = 51 г оксида

Формула плотности алюминия

ρ(Al) = 2,70 г/см³ = 2700 кг/м³ при 20°C

Формула для расчёта объёма алюминия по массе:

V(Al) = m(Al) / ρ(Al) = m / 2,70 см³

Формула теплоты сгорания алюминия

Удельная теплота сгорания алюминия:

q = 31 000 кДж/кг = 31 МДж/кг

Количество выделившейся энергии при сгорании:

Q = m(Al) × q = m × 31 000 кДж (где m в кг)

Горение алюминия в других окислителях

  • В хлоре: 2Al + 3Cl₂ → 2AlCl₃ (яркое свечение)
  • В азоте: 2Al + N₂ → 2AlN (при высокой температуре)
  • В сере: 2Al + 3S → Al₂S₃ (при нагревании)
  • В парах воды: 2Al + 3H₂O → Al₂O₃ + 3H₂ (после удаления оксидной плёнки)

Применение алюминия и его соединений

Применение металлического алюминия

  • Авиастроение и ракетная техника (сплавы дюралюминия)
  • Строительство (оконные рамы, облицовочные панели)
  • Электротехника (провода, кабели)
  • Пищевая промышленность (фольга, посуда)
  • Транспорт (корпуса автомобилей, вагонов)
  • Восстановитель металлов (алюминотермия)

Применение соединений алюминия

  • Al₂O₃: абразивы, огнеупоры, катализаторы, сырьё для получения алюминия
  • Al(OH)₃: антацидные препараты, адъювант в вакцинах, очистка воды
  • Al₂(SO₄)₃: коагулянт для очистки воды, производство бумаги
  • AlCl₃: катализатор реакций Фриделя-Крафтса в органической химии
  • AlN: полупроводниковая электроника, теплопроводящая керамика

Частые вопросы о формуле алюминия

Какая химическая формула у алюминия?
Химическая формула алюминия — Al. Алюминий является простым веществом, химическим элементом с атомным номером 13 в периодической системе Менделеева. Обозначается латинским символом Al от Aluminium.
Какая формула оксида алюминия?
Формула оксида алюминия — Al₂O₃ (глинозём, корунд). Это наиболее важное соединение алюминия, твёрдое тугоплавкое вещество белого цвета, проявляющее амфотерные свойства. Молярная масса оксида алюминия составляет 102 г/моль.
Какая валентность у алюминия?
Валентность алюминия практически всегда равна III во всех стабильных химических соединениях. Атом алюминия имеет три валентных электрона (3s² 3p¹) на внешнем энергетическом уровне, которые он отдаёт при образовании соединений, проявляя степень окисления +3.
Как составить формулу соединения алюминия с кислородом?
Для составления формулы алюминия с кислородом используем валентности: Al (III) и O (II). Находим НОК(3,2) = 6. Индексы: 6÷3=2 для Al, 6÷2=3 для O. Получаем формулу Al₂O₃ — оксид алюминия.
Что такое гидроксид алюминия?
Гидроксид алюминия — амфотерное основание с формулой Al(OH)₃. Белое студенистое вещество, нерастворимое в воде. Взаимодействует как с кислотами (образуя соли алюминия), так и со щелочами (образуя алюминаты). Применяется в медицине как антацид.
Какая формула сульфата алюминия?
Формула сульфата алюминия — Al₂(SO₄)₃. Молярная масса 342 г/моль. Белое кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде. Применяется для очистки воды как коагулянт, в бумажной промышленности.
Как получают алюминий в промышленности?
Алюминий получают электролизом расплава оксида алюминия Al₂O₃ в криолите Na₃AlF₆ при температуре 950°C. Полное уравнение процесса Холла-Эру: 2Al₂O₃ + 3C → 4Al + 3CO₂. На катоде восстанавливается алюминий, а углеродный анод окисляется с образованием CO₂.
Почему алюминий не ржавеет?
Алюминий на воздухе мгновенно покрывается тонкой прочной оксидной плёнкой Al₂O₃ толщиной несколько нанометров, которая защищает металл от дальнейшего окисления и коррозии. Эта плёнка очень прочная и плотная.
Какая формула хлорида алюминия?
Формула хлорида алюминия — AlCl₃. Молярная масса 133,5 г/моль. Белое кристаллическое вещество, очень гигроскопичное. Димеризуется в газовой фазе в Al₂Cl₆. Используется как катализатор в органическом синтезе.
Что такое электронная формула алюминия?
Электронная формула алюминия — 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p¹ или в сокращённой форме [Ne] 3s² 3p¹. На внешнем третьем энергетическом уровне находятся 3 электрона (два на 3s-подуровне и один на 3p-подуровне), которые являются валентными.
Что такое дюралюминий и какой у него состав?
Дюралюминий (дюраль) — высокопрочный сплав алюминия с медью и магнием. Классический состав: Al 93-94%, Cu 4-5%, Mg 1,2-1,5%, Mn 0,5-0,8%. Основные марки: Д1, Д16. Прочность 400-500 МПа при плотности 2,7 г/см³. Температура плавления 500-570°C (диапазон солидус-ликвидус). Применяется в авиастроении и космической технике.
Какая структурная формула у гидроксида алюминия?
Структурная формула гидроксида алюминия Al(OH)₃ показывает центральный атом алюминия, к которому присоединены три гидроксильные группы —OH через ковалентные связи: H—O—Al(—O—H)₂. Также записывается как ортоалюминиевая кислота H₃AlO₃.
Что такое силумин?
Силумин — сплав алюминия с кремнием (Al-Si), обладающий отличными литейными свойствами. Состав: Al 78-96% + Si 4-22%. Эвтектический силумин содержит 12-14% кремния. Марки: АК12, АК9. Применяется для литья корпусов, деталей двигателей.
Какая формула горения алюминия?
Формула горения алюминия: 4Al + 3O₂ → 2Al₂O₃ + Q (3350 кДж). Алюминий сгорает ярким белым пламенем при температуре около 2500°C с образованием оксида алюминия. Удельная теплота сгорания алюминия составляет 31 МДж/кг.
Что такое магналий?
Магналий — сплав алюминия с магнием (Al-Mg) с исключительной коррозионной стойкостью. Состав: Al 87-96% + Mg 4-13%. Марки: АМг5, АМг6, АЛ8. Устойчив в морской воде, хорошо сваривается. Применяется в судостроении, цистернах, сварных конструкциях.

Техническое примечание: температуры кипения алюминия и его оксида

Температура кипения металлического алюминия

Согласно современным справочным данным Royal Society of Chemistry Periodic Table (цитирующей CRC Handbook of Chemistry and Physics, 95th Edition — золотой стандарт в химии) и NIST-совместимым базам данных, температура кипения металлического алюминия составляет 2519°C (2792 K, 4566°F) при стандартном атмосферном давлении (1 атм). Это значение является наиболее точным и признанным международным научным сообществом на 2025 год.

В более ранних и некоторых устаревших справочниках встречается значение 2470°C, которое происходит от некорректной конвертации 2743 K (что даёт 2470°C вместо правильных 2792 K = 2519°C). Это значение было пересмотрено после проведения высокоточных измерений современными методами и признано неточным. Разница в 49°C связана с совершенствованием методов измерения экстремально высоких температур, повышением чистоты исследуемых образцов алюминия и международной стандартизацией термодинамических данных.

Официальные источники стандартного значения 2519°C:

  • Royal Society of Chemistry Periodic Table (2025)
  • CRC Handbook of Chemistry and Physics, 95th Edition
  • NIST-совместимые базы данных (2792 K)
  • Международные химические справочники

Температура кипения оксида алюминия Al₂O₃

Температура кипения оксида алюминия составляет 2980°C при атмосферном давлении согласно авторитетным химическим базам данных (ChemicalBook CAS 1344-28-1, технические справочники производителей керамики и огнеупоров). Это значение последовательно подтверждается множественными независимыми источниками: химическими базами данных, производителями огнеупоров (Saint-Gobain, Morgan Advanced Materials), поставщиками материалов для вакуумного напыления.

Особенности испарения оксида алюминия

Важно понимать, что оксид алюминия не испаряется конгруэнтно — при высоких температурах он разлагается на множественные газообразные компоненты вместо образования молекул Al₂O₃(g). Масс-спектрометрические исследования методом Кнудсеновской эффузии (KEMS) идентифицировали следующие паровые виды в системе Al-O:

  • Al(g) — мономер алюминия
  • Al₂O(g) — субоксид алюминия
  • AlO(g) — монооксид алюминия
  • Al₂O₂(g) — димер диоксида алюминия
  • Al₂(g) — димер алюминия
  • O(g) и O₂(g) — кислородные виды
  • AlO₂(g) — диоксид алюминия

Практическое образование паров оксида алюминия начинается при существенно более низких температурах:

  • 1550°C — минимальная температура измеримого давления паров (10⁻⁴ Torr) в вакууме
  • 2100°C — температура практического испарения для вакуумного осаждения тонких плёнок
  • 2000-2400°C — значительное образование паров в промышленных процессах (дуговые печи, карботермическое восстановление)
  • ~2980°C — теоретическая точка кипения при атмосферном давлении

Влияние давления на испарение

Давление оказывает драматическое влияние на температуру образования паров. В вакууме эффективная температура испарения снижается на 300-800°C по сравнению с атмосферным давлением. Все стандартные значения точки кипения приведены для стандартного атмосферного давления 1 атм (101,325 кПа).

В присутствии водяного пара наблюдается летучесть через образование гидроксидов Al(OH)₃(g) уже при 1250-1500°C, что устанавливает верхний практический предел использования оксида алюминия в условиях камер сгорания турбинных двигателей около 1300°C при давлении 10 атм.

Практические ограничения

Несмотря на теоретическую температуру кипения оксида алюминия около 3000°C, практические пределы его огнеупорных применений ограничены 1300-1870°C в зависимости от атмосферы, механической нагрузки и чистоты материала. Это не является расхождением с табличными данными, а отражает различие между термодинамическим параметром (точка кипения) и практическими ограничениями (ползучесть, деформация, химическая атака).

Источники данных: Royal Society of Chemistry Periodic Table, CRC Handbook of Chemistry and Physics (95th Ed.), NIST Chemistry WebBook, ChemicalBook (CAS 1344-28-1), научные публикации по масс-спектрометрии высокотемпературных систем, промышленные данные производителей огнеупоров и глинозёма.

Заключение

Формула алюминия Al представляет химический элемент, образующий многочисленные важные соединения и сплавы. Знание формул оксида алюминия Al₂O₃, гидроксида Al(OH)₃, солей (сульфат Al₂(SO₄)₃, хлорид AlCl₃, нитрат Al(NO₃)₃) необходимо для понимания химии этого металла. Понимание состава сплавов алюминия — дюралюминия, силумина, магналия, авиаля — критически важно для инженерных применений. Умение составлять формулы соединений алюминия по валентности III, рисовать структурные и графические формулы, понимание амфотерных свойств оксида и гидроксида, знание промышленного получения электролизом и формул горения — фундаментальные знания химии. Алюминий и его соединения играют огромную роль в современной промышленности, строительстве, транспорте и медицине.

Отказ от ответственности: Данная статья носит исключительно образовательный и ознакомительный характер. Информация представлена в справочных целях для помощи в изучении химии и подготовке к экзаменам. Автор не несёт ответственности за любое использование представленной информации. При проведении химических экспериментов с алюминием и его соединениями необходимо строго соблюдать правила техники безопасности и работать под надзором квалифицированных специалистов в специально оборудованных лабораториях. Все данные в статье прошли научную верификацию с использованием авторитетных источников (NIST, CRC Handbook, Royal Society of Chemistry) по состоянию на ноябрь 2025 года.

Источники информации: Учебные материалы по химии для 8-11 классов, научные статьи о свойствах и применении алюминия и его сплавов, ГОСТ 4784-97 (сплавы алюминиевые деформируемые), данные промышленных производителей алюминия и алюминиевых сплавов, научные публикации по масс-спектрометрии и термодинамике высокотемпературных систем. 

Появились вопросы?

Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.