Широкий ассортимент подшипников ведущих мировых производителей. SKF, FAG, INA, NSK, TIMKEN
Направляющие, каретки, шарико-винтовые передачи для станков и автоматизации
Изготовление нестандартных деталей и узлов по чертежам заказчика
Консультации инженеров, помощь в подборе аналогов, расчёт ресурса
На подшипники NSK
Уже доступен
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.
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.
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:
* 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 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.
При составлении формул соединений алюминия используется правило валентности. Рассмотрим алгоритм на примерах.
Алгоритм составления формулы:
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 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.
** 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.
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.
Гидроксид алюминия формула записывается как Al(OH)₃. Это белое студенистое вещество, плохо растворимое в воде, проявляющее типичные амфотерные свойства.
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)
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 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 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↑
Бинарные соединения алюминия — это соединения алюминия с одним другим элементом.
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 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 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 имеет формулу AlP. Полупроводниковый материал, применяется в электронике. Гидролизуется с выделением фосфина: AlP + 3H₂O → Al(OH)₃↓ + PH₃↑
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):
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.
Алюминий — активный металл, однако на воздухе покрывается тонкой прочной оксидной плёнкой Al₂O₃, которая защищает металл от дальнейшего окисления.
Концентрированные серная и азотная кислоты пассивируют алюминий, покрывая его прочной оксидной плёнкой.
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↑
Алюминий восстанавливает металлы из их оксидов при высокой температуре:
M(Al) = 27 г/моль — масса одного моля алюминия.
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%
m(Al) = n(Al) × M(Al) = n × 27 г/моль, где n — количество вещества в молях.
n(Al) = m(Al) / M(Al) = m / 27 моль, где m — масса алюминия в граммах.
1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p¹ — полная электронная конфигурация атома алюминия.
Сокращённая запись: [Ne] 3s² 3p¹
Внешний энергетический уровень (n=3):
3s: ↑↓ (два спаренных электрона)
3p: ↑ _ _ (один неспаренный электрон на p-подуровне)
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 (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:
Популярные марки дюралюминия:
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 — сплав алюминия с кремнием, обладающий превосходными литейными свойствами.
Состав силумина:
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 — сплав системы Al-Mg-Si с повышенной коррозионной стойкостью.
Состав авиаля:
Марки: АВ, АД31, АД33. Обладает высокой коррозионной стойкостью, хорошо сваривается. Применяется в судостроении, трубопроводах.
Магналий — сплав алюминия с магнием (Al-Mg), отличающийся исключительной коррозионной стойкостью.
Состав магналия:
Марки: АМг5, АМг6, АЛ8, АМг10. Устойчив в морской воде, хорошо сваривается. Применяется в судостроении, цистернах, сварных конструкциях.
Графическая формула алюминия показывает пространственное расположение атомов и химических связей в молекуле соединения. Структурная формула отображает порядок связи атомов.
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.
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 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.
Горение алюминия — экзотермический процесс взаимодействия металла с кислородом воздуха при высокой температуре.
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).
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
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
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)
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:
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.
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:
Практическое образование паров оксида алюминия начинается при существенно более низких температурах:
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.
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.
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.
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.