Nhôm là gì? Tính chất, ứng dụng và khái niệm nhôm từ A-Z

Định nghĩa nhôm là gì?

Nhôm (bắt nguồn từ tiếng Pháp: aluminium, phiên âm tiếng Việt: a-luy-mi-nhôm) là tên của một nguyên tố hóa học trong bảng tuần hoàn nguyên tố có ký hiệu Al và số nguyên tử bằng 13.

Nhôm thuộc kim loại, có màu sắc trắng ánh bạc, mềm và nhẹ. Nhôm có độ phản chiếu cao cũng như có tính dẫn nhiệt và dẫn điện lớn. Nhôm là kim loại không độc và có tính chống mài mòn. Nhôm cũng là kim loại có nhiều thành phần nhất.

Trong tự nhiên rất khó để tìm được nhôm nguyên chất, thông thường kim loại này được tìm thấy khi được kết hợp cùng oxygen cùng với những nguyên tố khác. Người ta vẫn thường gọi là hợp kim nhôm trong cuộc sống hàng ngày.

Đặc điểm của nhôm

Trong bảng tuần hoàn hóa học, nhôm ở vị trí số 13, chu kỳ 3 và thuộc nhóm IIIA. Đây là một chất thường thấy trong tự nhiên. Vậy ở trạng thái tự nhiên, nhôm thường ở những dạng nào và tính chất vật lý của nó ra sao?

Trạng thái tự nhiên của nhôm

Nhôm là kim loại thường thấy phía bên trong vỏ trái đất (chiếm khoảng 8%). Trong tự nhiên, nhôm thường có trong các hợp chất như đất sét, boxit hay criolit.

Cụ thể:

1. Trong đất sất sét, nhôm thuộc hợp chất: Al₂O₃.2Sio₂.2H₂O.
2. Trong mica: K₂O.Al₂O₃.6Sio₂.2H₂O.
3. Trong Boxit: Al₂O₃.nH₂O.
4. Trong criolit Criolit: 3NaF.AlF₃ hay (Na₃AlF₆).

Tính chất vật lý của nhôm

Đặc điểm của nhôm là có cấu trúc mạng lập phương tâm diện. Ngoài ra, khi nhắc tới tính chất của nhôm, và cụ thể là tính chất vật lý, ta không thể không nhắc tới tính dẫn điện của nhôm hay dẫn nhiệt tốt của hợp chất này. Nhôm nóng chảy ở nhiệt độ 660^oC.

Bằng mắt thường, ta có thể thấy nhôm có màu trắng bạc, cứng, bền và dai. Người ta có thể dễ dàng kéo sợi hay dát mỏng nhôm. Khối lượng riêng của nhôm là 2,7 g/cm³.

Vai trò và tính chất của nhôm ứng dụng trong cuộc sống

Tính chất hóa học và hợp chất có trong nhôm

Những tính chất hóa học của nhôm cơ bản dưới đây sẽ giúp chúng ta hiểu rõ hơn về nhôm phản ứng được với chất nào và trong nhôm có những hợp chất nào nhé.

Tác dụng với các phi kim

Trên thực tế, các vật liệu được làm từ nhôm đều có một lớp oxit bảo vệ trên bề mặt. Nhôm phản ứng được với oxi trên bề mặt. Vì khi phản ứng, nhôm sẽ tạo ra một lớp màng oxit bao phủ bề mặt. Qua đó bảo vệ và ngăn cản nhôm tác dụng với oxi để tạo ra oxit.

• 2Al + 3O₂ => Al₂O₃

Al₂O₃ là một oxit lưỡng tính, vì thế tính chất hóa học của Al2O3 sẽ thuộc dạng một oxit lưỡng tính. Tức là nó có thể phản ứng với cả axit và bazơ.

Bên cạnh đó, nhôm còn phản ứng được với các phi kim khác để tạo ra muối.

Ví dụ:

1. 2Al + 3Cl₂ => 2AlCl₃
2. ​2Al + 3S => Al₂S₃

Tác dụng với nước

Trên thực tế, Al sẽ không phản ứng được với nước vì được bảo vệ bởi lớp oxit mỏng. Khi lớp oxit được phá bỏ, nguyên tố al phản ứng trực tiếp với nước.

2Al + 6H₂O => 2Al(OH)₃ + 3H₂

Tác dụng với oxit của kim loại kém hoạt động hơn (phản ứng nhiệt nhôm)

Al có thể khử được oxit của các kim loại đứng sau nó trong dãy hoạt động hóa học: 2Al + 3FeO => Al₂O₃ + 3Fe

Tác dụng với dung dịch axit

Với các axit khác nhau, nhôm sẽ có phản ứng khác nhau.

Cụ thể:

1. Với các axit HCl và H₂SO₄ loãng, nhôm có thể dễ dàng phản ứng và tạo ra muối và hidro: 2Al + 6HCl => 2AlCl₃ + 3H₂
2. Với H₂SO₄ loãng: 2Al + 3H₂SO₄ => Al₂(SO4)₃ + 3H₂
3. Với các axit có tính oxi hóa mạnh như HNO₃ hoặc H₂SO₄ đậm đặc:
   1. Al + 4HNO3 => Al(NO₃)₃ + NO + 2H₂O
   2. Al + 6HNO3 => Al(NO₃)₃ + 3NO₂ + 3H₂O
   3. 2Al + 6H2SO4 => Al₂(SO₄)₃ + 3SO₂ + 6H₂O

Tác dụng với dung dịch bazơ

Al có thể dễ dàng tham gia những phản ứng với các dung dịch kiềm: Al + NaOH + H₂O => NaAlO₂ + 1,5 H₂

Trước tiên, Al tham gia phản ứng với nước sau đó sẽ sinh ra Al(OH)₃. Đây là một hidroxit lưỡng tính có thể tan được trong dung dịch kiềm.

Tác dụng với dung dịch muối

Al có thể đẩy được kim loại đứng sau trong dãy hoạt động kim loại ra khỏi dung dịch muối của chúng: 2Al + 3CuSO₄ => Al₂(SO₄)₃ + 3Cu

Phản ứng nhiệt nhôm

Phản ứng nhiệt nhôm là phản ứng hóa học toả nhiệt trong đó nhôm là chất khử ở nhiệt độ cao. Ví dụ nổi bật nhất là phản ứng nhiệt nhôm giữa oxit sắt III và nhôm:

• Fe₂O₃ + 2 Al → 2 Fe + Al₂O₃

Một số phản ứng khác như:

• 3CuO+ 2Al → Al₂O₃ + 3Cu
• 8Al + 3Fe₃O₄ → 4Al₂O₃ + 9Fe
• 3Mn₃O₄ + 8 Al → 4 Al₂O₃ + 9 Mn
• Cr₂O₃ + 2 Al→ Al₂O₃ + 2 Cr

Phản ứng này lần đầu tiên được sử dụng để khử oxit kim loại mà không sử dụng cacbon. Phản ứng này toả nhiệt rất cao, nhưng nó có một năng lượng hoạt hóa cao do các liên kết giữa các nguyên tử trong chất rắn phải được phá vỡ trước. Oxit kim loại được đun nóng với nhôm trong một lò đun. Phản ứng này chỉ có thể sử dụng để sản xuất số lượng nhỏ vật liệu.

Phản ứng nhiệt nhôm còn được sử dụng để điều chế các kim loại có nhiệt độ nóng chảy cao (như crôm hay Von farm). Do tính chất thụ động với H₂SO₄ đặc nguội và HNO₃ đặc nguội, người ta sẽ sử dụng thùng nhôm để chuyên chở hai loại axit này.

Người ta thường sử dụng các phản ứng này để hàn đường sắt tại chỗ, hữu ích cho việc cài đặt phức tạp hoặc sửa chữa tại chỗ mà không thể được thực hiện bằng cách sử dụng cách hàn đường sắt liên. Phản ứng nhiệt nhôm cũng được sử dụng để sản xuất phần lớn hợp kim sắt, ví dụ như ferroniobium từ niobium pentoxit và ferrovanadium từ Vanadi oxit. Các kim loại khác cũng được sản xuất bằng phương pháp này.

Ứng dụng và điều chế nhôm

Điều chế nhôm

Hiện nay, cách điều chế chủ yếu nhất là tách nhôm trong quặng boxit nhôm có lẫn SiO₂ và Fe₂O₃.

Trước tiên, người ta sẽ làm sạch nguyên liệu bằng cách cho phản ứng với dung dịch kiềm để tách riêng Al₂O₃. Sau đó dùng bình điện phân, điện phân nóng chảy Al₂O₃ có mặt criolit Na₃AlF₆. Để thực hiện việc này, ta cần hạ nhiệt độ nóng chảy tử 2050 xuống 900^oC để tạo thành nhiều ion ngăn không cho oxi phản ứng lại với nhôm để tạo ra lớp oxit bảo vệ.

Ứng dụng của nhôm

Nhôm có rất nhiều ứng dụng trong cuộc sống. Kim loại này được các thương hiệu nhôm tại Việt Nam dùng để tạo thành vỏ máy bay do độ bền chắc và mỏng nhẹ của nó. Nhôm cũng được dùng để sản xuất các thiết bị và dụng cụ sinh hoạt như nồi, chảo, các đường dây tải điện, các loại cửa,…

Nhà máy nhôm Hondalex

Chúng ta dễ dàng có thể thấy rằng nhôm được phổ biến và ứng dụng rất nhiều trong đời sống chẳng hạn như:

Trong ngành xây dựng

Ngành xây dựng sẽ được ứng dụng nhôm làm:

• Cửa đi chính
• Cửa sổ
• Khung sườn nhôm
• Vách ngăn
• Mặt dựng
• Mái hiên
• …

Trong ngành công nghiệp

Ứng dụng nhôm trong ngành công nghiệp sẽ liên quan đến:

• Khung máy
• Thùng xe tải
• Thanh tản nhiệt
• …

Trong hàng tiêu dùng

Ngoài ra, chất liệu nhôm áp dụng trong một số hàng tiêu dùng như:

• Tủ trưng bày
• Thanh treo màn
• Bảng treo tường
• Thang
• Giường
• Bàn ghế nhôm
• …

Từ các vật dụng trong đời sống đến những công trình xây dựng đều sử dụng vật liệu nhôm là chủ yếu, nhất là đối với nhôm nhật bản. Không những vậy, ứng dụng của nhôm trong y học cũng là một lĩnh vực đang được nghiên cứu và phát triển.

Vậy là chúng ta đã tìm hiểu xong về những tính chất của nhôm cũng như ứng dụng và vai trò của nó rồi. Đây là một kim loại phổ biến và có vai trò rất quan trọng trong cuộc sống. Nếu có bất cứ thắc mắc nào về kim loại này cũng như có thêm đóng góp gì cho bài viết tính chất của nhôm, mời bạn để lại nhận xét bên dưới nhé!