I- NHÔM OXIT
1. Tính chất vật lý và trạng thái tự nhiên
Nhôm oxit là chất rắn màu trắng, không tác dụng với nước và không tan trong nước. Nóng chảy ở $2050^0C$.
Trong tự nhiên, nhôm oxit tồn tại cả ở dạng ngậm nước và dạng khan: Dạng ngậm nước như boxit $Al_2O_3.2H_2O$ là nguyên liệu quan trọng để sản xuất nhôm. Dạng khan như như emeri, có độ cứng cao, dùng làm đá mài. Corinđon là ngọc thạch rất cứng, cấu tạo tinh thể trong suốt, không màu. Corinđon thường có màu là do lẫn một số tạp chất oxit kim loại. Nếu tạp chất là $Cr_2O_3$, ngọc có màu đỏ tên là rubi, nếu tạp chất là $TiO_2$ và $Fe_2O_3$, ngọc có màu xanh tên là saphia. Rubi và saphia nhân tạo được chế tạo bằng cách nung nóng hỗn hợp nhôm oxit với $Cr_2O_3$ hoặc $TiO_2$ và $Fe_2O_3$.
2. Tính chất hóa học
a) Tính bền
Ion $Al^{3+}$ có điện tích lớn $(3+)$ và bán kính ion nhỏ $(0,048 nm)$ bằng $1/2$ bán kính ion $Na^{2+}$ hoặc $2/3$ bán kính ion $Mg^{2+}$ nên lực hút giữa ion $Al^{3+}$ và ion $O^{2-}$ rất mạnh, tạo nên liên kết rất bền vững. Do cấu trúc này mà $Al_2O_3$ có nhiệt độ nóng chảy rất cao $(2050^0C)$ và khó bị khử thành kim loại $Al$.
b) Tính lưỡng tính
$Al_2O_3$ có tính lưỡng tính: tác dụng được với dung dịch axit và dung dịch kiềm. $Al_2O_3$ thể hiện tính bazơ.
$$Al_2O_3+6HCl \rightarrow 2AlCl_3+3H_2O$$
$$Al_2O_3+6H^+ \rightarrow 2Al^{3+}+3H_2O$$
$Al_2O_3$ thể hiện tính axit:
$$Al_2O_3+2NaOH+3H_2O \rightarrow 2Na[Al(OH)_4]$$
$$Al_2O_3+2OH^-+3H_2O \rightarrow 2[Al(OH)_4]^-$$
c) Ứng dụng
Tinh thể $Al_2O_3$ (corinđon) được dùng làm đồ trang sức, chế tạo các chi tiết trong các ngành kĩ thuật chính xác, như chân kính đồng hồ, thiết bị phát tia laze,...
Bột $Al_2O_3$ có độ cứng cao được dùng làm vật liệu mài.
Boxit $Al_2O_3.2H_2O$là nguyên liệu sản xuất nhôm kim loại.
II- NHÔM HIĐROXIT
1. Tính chất hóa học
a) Tính không bền với nhiệt
Nhôm hiđroxit $(Al(OH)_3)$ là hợp chất không bền đối với nhiệt, khi đun nóng bị phân hủy thành nhôm oxit:
$$2Al(OH)_3 \overset{t^0}{\rightarrow} Al_2O_3+3H_2O$$
b) Tính lưỡng tính
- Thí nghiệm 1: Thả một ít $Al(OH)_3$ vừa được điều chế vào cốc nước, nhỏ vài giọt dung dịch $HCl$ vào $Al(OH)_3$
Nhận xét: Khi tác dụng với axit mạnh, $Al(OH)_3$ thể hiện tính bazơ
$$Al(OH)_3+3HCl \rightarrow AlCl_3+3H_2O$$
$$Al(OH)_3+3H^+ \rightarrow Al^3++3H_2O$$
- Thí nghiệm 2: Thả một ít $Al(OH)_3$ vào cốc nước, nhỏ vài giọt dung dịch kiềm (như $NaOH, KOH,...$) vào $Al(OH)_3$
Nhận xét: Khi tác dụng với kiềm, $Al(OH)_3$ thể hiện tính axit
$$Al(OH)_3+NaOH \rightarrow Na[Al(OH)_4]$$
$$Al(OH)_3 +OH^- \rightarrow [Al(OH)_4]^-$$
Kết luận: $Al(OH)_3$ là hiđroxit lưỡng tính.
III- NHÔM SUNFAT
Muối nhôm có nhiều ứng dụng quan trọng là muối sunfat kép kali và nhôm ngậm nước, trên thị trường có tên là phèn chua. Công thức hóa học là $K_2SO_4.Al_2(SO_4)_3.24H_2O$, viết gọn là $KAl(SO_4)_2.12H_2O$. Trong công thức hóa học trên, nếu thay ion $K^+$ bằng $Li^+, Na^+$ hay $NH^+_4$ ta được các muối kép khác có tên chung là phèn nhôm (không gọi là phèn chua).
Phèn chua được dùng trong ngành thuộc da, công nghiệp giấy (làm cho giấy không thấm nước), chất cầm màu trong công nghiệp nhuộm vải, chất làm trong nước đục,...
IV- CÁCH NHẬN BIẾT ION $Al^{3+}$ TRONG DUNG DỊCH
Cho từ từ dung dịch $NaOH$ đến dư vào dung dịch thí nghiệm, nếu thấy có kết tủa keo xuất hiện rồi tan trong $NaOH$ dư thì chứng tỏ có ion $Al^{3+}$.
\[A{l^{3 + }} + 3O{H^ - }\xrightarrow{{ }}Al{(OH)_3} \downarrow \]
\[Al{(OH)_3} + O{H^ - } (dư) \xrightarrow{{ }}{\left[ {Al{{(OH)}_4}} \right]^ - }\]