Buzz
1. Những đặc điểm và tính chất của nhôm
Nhôm, ký hiệu Al và nguyên tử khối 27, là một nguyên tố hóa học trong bảng tuần hoàn. Đây là kim loại phổ biến nhất trong lớp vỏ Trái Đất, chiếm 8% khối lượng của nó. Trong tự nhiên, nhôm thường tồn tại dưới dạng hợp chất, việc tìm nhôm nguyên chất là rất khó khăn. Nhôm sở hữu nhiều tính chất đặc biệt và linh hoạt, bao gồm các đặc điểm sau:
- Các đặc điểm vật lý của nhôm
+ Nhôm có màu trắng bạc, bề mặt bóng loáng và khối lượng riêng nhẹ, chỉ khoảng 2.7g/cm3. Điều này khiến nó trở thành một trong những kim loại nhẹ nhất và được sử dụng rộng rãi.
+ Nhôm có khả năng dẫn điện và dẫn nhiệt rất tốt, cho phép truyền dòng điện và nhiệt độ nhanh chóng và hiệu quả. Tuy nhiên, khả năng dẫn điện của nó không bằng một số kim loại khác như đồng. Tính năng chịu nhiệt cao của nhôm giúp cải thiện hiệu suất máy bay và tiết kiệm nhiên liệu. Khả năng dẫn điện của nhôm được ứng dụng trong sản xuất các linh kiện điện tử như dây cáp, mạch in và các bộ phận khác.
+ Nhôm có khả năng phản xạ ánh sáng và tia cực tím, vì vậy nó thường được sử dụng trong các ứng dụng như gương và bề mặt phản xạ.
- Các đặc tính hóa học của nhôm:
+ Tương tác với không khí: Nhôm có khả năng hình thành một lớp oxit bảo vệ bề mặt, ngăn chặn quá trình oxi hóa và bảo vệ khỏi sự ăn mòn, giúp nó không bị gỉ sét.
+ Nhôm phản ứng với nhiều loại axit khác nhau.
- Đặc điểm cơ học của nhôm:
+ Độ bền kéo và nén: Nhôm có độ bền kéo cao hơn so với một số kim loại khác như thép, và có thể được cải thiện thêm qua các phương pháp xử lý cơ học.
+ Tính dẻo dai: Nhôm rất dẻo, dễ dàng được gia công thành các hình dạng phức tạp.
- Tính chất hạt nhân: Với 13 proton trong hạt nhân, nhôm thuộc nhóm kim loại nhẹ và có khối lượng nguyên tử thấp.
Nhôm được ứng dụng rộng rãi trong đời sống như làm mái nhà, vách ngăn, cửa sổ, khung cửa, cũng như trong ngành ô tô để chế tạo động cơ và hộp số.
2. Axit nitric HNO3 là gì?
Axit nitric HNO3 là một axit mạnh với khả năng oxi hóa cao, có thể ăn mòn cả chất hữu cơ lẫn vô cơ. Loại axit này thường được sản xuất công nghiệp cho các mục đích như chế tạo phân bón, dược phẩm, khai thác vàng, và sản xuất mạch điện tử. Dưới đây là một số đặc điểm nổi bật của axit nitric:
- Đặc điểm vật lý:
+ Axit nitric nguyên chất là chất lỏng không màu, dễ bốc khói trong không khí ẩm. Dung dịch chứa hơn 86% axit nitric được gọi là axit nitric bốc khói, có thể bốc khói trắng hoặc đỏ tùy theo nồng độ nitơ đioxit. Axit nitric cũng có thể tồn tại dưới dạng khí không màu. Trong tự nhiên, do sự hiện diện của nitơ, axit nitric thường có màu vàng nhạt.
+ Axit nitric là một chất axit rất độc, có khả năng ăn mòn cao và dễ cháy.
+ Axit nitric HNO3 không ổn định ngay cả ở điều kiện bình thường. Dung dịch axit nitric đặc có thể phân hủy một phần, giải phóng khí NO2, khiến dung dịch chuyển màu vàng do khí này hòa tan trong axit. Vì vậy, cần lưu trữ axit nitric trong chai tối màu, tránh ánh sáng và giữ nhiệt độ dưới 0 độ C.
- Tính chất hóa học:
+ Tính axit: Axit nitric là một trong những axit mạnh, làm chuyển quỳ tím thành màu đỏ. Trong dung dịch loãng, axit nitric phân ly hoàn toàn thành các ion H+ và NO3-.
Axit nitric có tính oxi hóa mạnh mẽ. Nó có thể bị khử thành nhiều sản phẩm nitơ khác nhau, tùy thuộc vào nồng độ của axit và chất khử. Axit nitric phản ứng với oxit bazơ, bazơ và muối của axit yếu hơn.
+ Tác dụng với kim loại: Axit nitric có khả năng oxi hóa gần như tất cả các kim loại, tạo thành muối nitrat, bao gồm cả các kim loại có tính khử yếu như Cu và Ag, ngoại trừ Pt và Au. Kim loại bị oxi hóa đến mức tối đa, và sản phẩm phản ứng là NO2 khi dùng HNO3 đặc, còn NO khi dùng HNO3 loãng. Nhôm không phản ứng với axit nitric đặc ở nhiệt độ thường do lớp màng oxit bảo vệ, vì vậy thường dùng bình nhôm hoặc sắt để chứa HNO3 đặc.
Phương trình phản ứng:
Kim loại + HNO3 đặc, nhiệt độ -> muối nitrat + NO + H2O
Kim loại + HNO3 loãng -> muối nitrat + NO + H2O
Kim loại + HNO3 loãng lạnh -> muối nitrat + H2
Mg(rắn) + 2HNO3 loãng lạnh -> Mg(NO3)2 + H2(khí)
+ Tác dụng với phi kim: Khi đun nóng, HNO3 đặc có khả năng oxi hóa nhiều phi kim như S, C, P (ngoại trừ halogen và silic). Sản phẩm tạo ra từ axit nitric đặc là khí nito dioxit, trong khi axit loãng và nước sinh ra oxit nito.
+ Tác dụng với hợp chất: Axit nitric đặc, là một axit mạnh, có khả năng oxi hóa và phá hủy nhiều hợp chất vô cơ và hữu cơ. Các vật liệu như vải, mùn cưa, giấy... bị phá hủy hoặc cháy khi tiếp xúc với HNO3 đặc, do đó, tiếp xúc với axit nitric có thể gây nguy hiểm nghiêm trọng.
3. Cân bằng phản ứng: Al + HNO3 -> Al(NO3)3 + NO2 + H2O
Phương trình hóa học: Al + 6HNO3 -> Al(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O
Điều kiện để phản ứng giữa Al và HNO3 tạo ra NO2 là phải sử dụng HNO3 đặc và nhiệt độ cao.
Thực hiện thí nghiệm phản ứng giữa Al và HNO3 bằng cách cho mảnh nhôm vào ống nghiệm chứa HNO3, sau đó đun nóng hỗn hợp.
Cách viết và cân bằng phương trình hóa học của phản ứng giữa Al và HNO3:
Bước 1: Xác định các nguyên tử thay đổi số oxi hóa để nhận diện chất oxi hóa và chất khử:
Al0 + HNO3+5 -> Al+3(NO3)3 + N+4O2 + H2O
Chất khử trong phản ứng là Al, còn chất oxi hóa là HNO3.
Bước 2: Mô tả quá trình oxi hóa và quá trình khử
- Quá trình oxi hóa: Al0 -> Al+3 + 3e
- Quá trình khử: N+5 + 1e -> N+4
Bước 3: Xác định hệ số cân bằng cho chất khử và chất oxi hóa
1x3xAl0 -> Al+3 + 3e
N+5 + 1e -> N+4
Bước 4: Cung cấp hệ số cho các chất có mặt trong phương trình hóa học và kiểm tra sự cân bằng số nguyên tử của các nguyên tố ở cả hai vế.
Khi cho nhôm phản ứng với HNO3, nhôm (Al) dần hòa tan trong dung dịch axit HNO3, tạo ra muối nitrat và khí nitơ dioxit NO2 có màu đỏ xuất hiện.
Nhôm tham gia phản ứng với vai trò chất khử, trong khi axit nitric là chất oxi hóa. Nhôm phản ứng với các axit có tính oxi hóa mạnh, như H2SO4, HCl, và HNO3 loãng, cũng như HNO3 đặc nóng và H2SO4 đặc nóng. HNO3 là một hợp chất có tính oxi hóa mạnh, có khả năng tác dụng với nhiều chất để tạo thành muối nitrat.
