Алюминий и цинк

Алюминий — самый распространённый металл земной коры, цинк — один из важнейших технических металлов. Их объединяет амфотерность: и металлы, и их оксиды и гидроксиды реагируют как с кислотами, так и со щелочами. Оба металла довольно активны, но на воздухе покрыты защитной оксидной плёнкой.

Алюминий

Лёгкий серебристый металл, хорошо проводит ток. Плёнка \(\ce{Al2O3}\) защищает его от воды и воздуха и делает пассивным в холодных концентрированных азотной и серной кислотах — поэтому эти кислоты перевозят в алюминиевых цистернах. Без плёнки алюминий бурно реагирует с водой. Реакции алюминия:

\[ \ce{4Al + 3O2 -> 2Al2O3}; \qquad \ce{2Al + 6HCl -> 2AlCl3 + 3H2 ^}; \qquad \ce{2Al + 2NaOH + 6H2O -> 2Na[Al(OH)4] + 3H2 ^} \]

\[ \ce{2Al + 3S ->[t^\circ] Al2S3}; \qquad \ce{4Al + 3C ->[t^\circ] Al4C3}; \qquad \ce{2Al + Fe2O3 ->[t^\circ] Al2O3 + 2Fe} \]

Сульфид и карбид алюминия полностью гидролизуются водой: \(\ce{Al2S3 + 6H2O -> 2Al(OH)3 v + 3H2S ^}\), \(\ce{Al4C3 + 12H2O -> 4Al(OH)3 v + 3CH4 ^}\).

Соединения алюминия

Оксид и гидроксид алюминия амфотерны (раздел «Амфотерные гидроксиды»). Гидроксид удобно получать действием раствора аммиака на соль — избыток аммиака осадок не растворяет. Из гидроксокомплекса гидроксид выделяет углекислый газ:

\[ \ce{AlCl3 + 3NH3.H2O -> Al(OH)3 v + 3NH4Cl}; \qquad \ce{Na[Al(OH)4] + CO2 -> Al(OH)3 v + NaHCO3} \]

При сплавлении образуются метаалюминаты, которые в воде переходят в гидроксокомплексы:

\[ \ce{Al2O3 + Na2CO3 ->[t^\circ] 2NaAlO2 + CO2 ^}; \qquad \ce{NaAlO2 + 2H2O -> Na[Al(OH)4]} \]

Соли алюминия гидролизуются (среда кислая); сульфид и карбонат алюминия в растворе не существуют. Алюминий получают электролизом оксида, растворённого в расплаве криолита.

Цинк

Голубовато-серый металл, единственная степень окисления в соединениях +2. С кислотами-неокислителями выделяет водород, со щелочами — тоже, образуя тетрагидроксоцинкат; с концентрированной азотной кислотой даёт \(\ce{NO2}\), с очень разбавленной — нитрат аммония:

\[ \ce{Zn + H2SO4(\text{разб.}) -> ZnSO4 + H2 ^}; \qquad \ce{Zn + 2NaOH + 2H2O -> Na2[Zn(OH)4] + H2 ^} \]

\[ \ce{Zn + 4HNO3(\text{конц.}) -> Zn(NO3)2 + 2NO2 ^ + 2H2O} \]

Оксид и гидроксид цинка амфотерны; гидроксид цинка, в отличие от гидроксида алюминия, растворяется и в избытке аммиака: \(\ce{Zn(OH)2 + 4NH3 -> [Zn(NH3)4](OH)2}\). Сульфид цинка — единственный белый сульфид среди сульфидов тяжёлых металлов, он растворяется в соляной кислоте: \(\ce{ZnS + 2HCl -> ZnCl2 + H2S ^}\).