両性元素アルミニウムの性質、酸・塩基との反応、合金

アルミニウム(Al)は原子番号13、13族3周期の典型金属元素で、同族にホウ素がある。銀白色でやわらかく、熱と電気をよく伝える。酸とも塩基とも反応する両性元素であるが、濃硝酸には不動態をつくって酸化されない。

項目 Al
原子番号 13
13
周期 3
電子殻 2, 8, 3
原子量 27
分類 典型金属
常温 固体

アルミニウムの性質

アルミニウムはやわらかく、展性と延性がある。また熱と電気をよく伝える。一円玉やアルミ箔の原料。

アルミニウムは、後述するテルミット反応でわかるように燃焼熱が大きく、酸化されやすい。物質は粉末状になると表面積が大きくなって反応性が高まるが、アルミニウムの粉末は特に反応しやすく危険である。

アルミニウムの両性元素としての反応

アルミニウムは両性元素で、酸とも塩基とも反応する。またアルミニウムの酸化物と水酸化物も、酸とも塩基とも反応する。

2Al + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2
2Al + 2NaOH + 6H2O → 2Na[Al(OH)4] + 3H2

Al2O3 + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2O
Al2O3 + 2NaOH + 3H2O → 2Na[Al(OH)4]

Al(OH)3 + 3HCl → AlCl3 + 3H2O
Al(OH)3 + NaOH → Na[Al(OH)4]

Al2O3

Al2O3酸化アルミニウム、通称アルミナ)はアルミニウムを燃やすとできる。アルミニウムは燃えるときに大量の光と熱を発する。アルミニウムと酸化鉄を混ぜて燃焼させるとテルミット反応が生じる。

2Al2 + Fe2O3 → 2Fe + Al2O3

このときアルミニウムは酸化し、鉄は還元される。テルミット反応が起きるとき、アルミニウムは大量な熱を発する。この熱を利用して鉄の溶接などを行う。

Al(OH)3

Al(OH)3(水酸化アルミニウム)はアルミニウムイオンにアンモニア水などを加えると沈殿として生じる。なおアンモニア水を大量に加えても水酸化アルミニウムの沈殿は溶けない。

アルミニウムに水酸化ナトリウムを加えると水酸化アルミニウムの沈殿が生じるが、さらに加えるとアルミニウムが錯イオンを形成し、沈殿が消える。

Al2(SO4)3

Al2(SO4)3(硫酸アルミニウム)とK2SO4(硫酸カリウム)を混ぜると複塩ができる。

Al2(SO4)3 + K2SO4 + 24H2O → 2AlK(SO4)2・12H2O

AlK(SO4)2・12H2Oをミョウバン(カリウムミョウバン)という。ミョウバンは英語でAlumというが、これがアルミニウムの由来である。

硫酸アルミニウムというとき硫酸アルミニウム16水和物をさすことが多い。これは無色の固体で、加熱すると水が抜けてAl2(SO4)3になる。硫酸アルミニウムは水に溶けて酸性をしめす。

アルミニウムの合金

  • ジュラルミン
  • チタン合金
  • マグネシウム合金

ジュラルミンはアルミニウム、銅、マグネシウムなどの合金だが、構成元素のほとんどはアルミニウム。ジュラルミンはジュラルミン、超ジュラルミン、超々ジュラルミンの3つがある。ジュラルミンは航空機などに使われる。

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