[高瞻自然科學教育資源平台] 鋁(Aluminium)的化合物(Compound)

高雄市立高雄女子高級中學化學科洪瑞和老師/國立中山大學董騰元教授責任編輯

氧化鋁：
Al₂O₃ 有多種晶體結構，其中最為人們所熟悉的是 α-Al₂O₃ 和 γ-Al₂O₃。它們都是難溶與不溶於水的白色粉末。金屬鋁表面上的氧化膜則屬於另外一種晶形。 α-Al₂O₃：自然界存在的剛玉為 α-Al₂O₃，晶形為六方最密堆積，6 個氧原子圍成一個八面體，在整個晶體中有 2/3 的八面體孔穴被 Al 原子所佔據。由於這種緊密堆積結構晶格能很大，所以 α-Al₂O₃ 的熔點(~2000℃)和硬度(8.8)都很高。它不溶於水，也不溶於酸或鹼，耐腐蝕且電絕緣性好。還可用做高硬度的研磨材料和耐火材料。天然或人造剛玉中由於含有不同的雜質而有多種顏色，例如含有微量 Cr²⁺ 時呈紅色，稱為紅寶石；含有 Fe²⁺、Fe³⁺ 或 Ti⁴⁺ 的稱為藍寶石。將水合氧化鋁加熱至 1000℃ 以上，可以得到 α-Al₂O₃。

加熱使氫氧化鋁脫水，在較低的溫度下生成 γ-Al₂O₃。它的晶體屬於面心立方堆積。Al 原子不規則地排列在由 O 原子圍成的八面體和四面體空穴中。這種結 構使 γ-Al₂O₃ 硬度不高，具有較大的表面積，粒子小，具有較高的吸附能力和催化活性，性質比 α-Al₂O₃ 活潑，較易溶於酸或鹼溶液，又名活性氧化鋁，可以用做吸附劑和催化劑。

Al₂O₃+6H⁺→2Al³⁺+3H₂O

Al₂O₃+2OH^–→2AlO₂^-+H₂O

氫氧化鋁：Al₂O₃的水合物一般稱為氫氧化鋁 Al(OH)₃，加氨水或鹼於鋁鹽溶液中，可以沉澱出體積蓬鬆的白色 Al(OH)₃ 沉澱。它是一種兩性氫氧化物，但其鹼性略強於酸性，仍屬於弱鹼。

Al³⁺+3OH^–+Al(OH)₃ → Al(OH)₃+3H⁺+Al³⁺+3H₂O

Al(OH)₃+OH^–→[Al(OH)₄^–] ，Al(OH)₃ 不溶於 NH₃ 中，它與 NH₃ 不會生成錯合物。
Al(OH)₃ 和 Na₂CO₃ 一同溶於氫氟酸中，則可生成冰晶石 Na₃AlF₆：2Al(OH)₃+12HF+3Na₂CO₃→2Na₃AlF₆+3CO₂+9H₂O

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