Хімія і хіміки № 5 2018
Знайшовши помилку на сторінці, виділіть її та натисніть Ctrl + Enter
Реакція алюмінію з повітрям
Алюміній - один з найактивніших металів. При нагріванні алюміній здатний витісняти з їх з'єднань навіть такі метали як натрій, калій, рубідій і цезій. Однак на повітрі алюміній проявляє велику стійкість, ніж такі метали як цинк, залізо і мідь - незважаючи на те, що останні стоять в ряду напруг значно правіше, ніж алюміній. Справа в тому, що на повітрі алюміній покривається щільною плівкою оксиду, яка перешкоджає подальшому окисленню: і при кімнатній температурі, і при нагріванні. У разі ж, наприклад, заліза плівка продуктів окислення (іржа) виходить пухкої і майже не захищає метал від подальшої корозії.
Однак існує спосіб змусити алюміній проявити свою активність. Якщо занурити алюміній в ртуть або розчин її солі і подряпати під поверхнею рідини поверхню металу, утворюється амальгама алюмінію. Алюміній у вигляді амальгами активно реагує з киснем і водою, але на поверхні амальгами алюмінію захисна плівка оксиду не утворюється - в результаті реакція триває далі.
Багато років тому в лабораторії, де я працював, розбився ртутний термометр. Я зібрав ртуть в стаканчик і занурив в неї два шматочка алюмінієвого дроту (електричний провід). Шматочки став терти один об одного, щоб пошкодити оксидну плівку на поверхні алюмінію, після чого витягнув їх з ртуті, один залишив на повітрі, а інший занурив в стакан з водою.
Алюміній, поміщений в воду, почав виділяти бульбашки водню: повільно, але цілком помітно. Згодом розчин став біло-каламутним: утворювався гідроксид алюмінію. Тим часом алюміній, залишений на повітрі, став покриватися "білою вовною" оксиду: Al2 O3 виділявся у вигляді білих волокон, які з часом досягли довжини в кілька сантиметрів.
Значно пізніше я спробував повторити цей досвід, скориставшись розчином хлориду ртуті (II) [сулема] і смужками алюмінію, вирізаними з гофрованої труби [1]. Реакція амальгованих алюмінію з водою йшла добре: виділення газу було більш активним, ніж в моєму першому досвіді з дротом (оскільки поверхня алюмінієвих смужок була більше, ніж поверхня шматка дроту).
З окисленням на повітрі було гірше: оксид алюмінію утворювався, але не у вигляді волокнистої "бороди", а у вигляді пухких шматочків, які виглядали не так ефектно. Чим пояснити спостережувану різницю - сказати важко. Алюміній з електричних проводів досить чистий (оскільки домішки сильно збільшують його електричний опір, а, отже, - втрати струму), але алюміній з гофрованої труби цілком міг містити багато домішок.
Через кілька років я вирішив повторити цей досвід, скориставшись алюмінієвим дротом, знайденим прямо на асфальті. Дрібної наждачкою зчистив шар бруду з двох шматочків алюмінієвого дроту, занурив їх у розчин сулеми і активно потер одна об одну: щоб зняти оксидний шар.
Коли я вийняв дріт з розчину, місцями вона виглядала, як тільки що застиглий олов'яний припій (це була амальгама алюмінію). Поклав обидва шматочка на папір. Через пару хвилин на поверхні алюмінію з'явився пухкий шар оксиду, який легко відокремлювався. Оксид ріс не по всій довжині дроту, а лише там, де алюміній контактував з хлоридом ртуті.
Незабаром стало помітно, що оксид алюмінію утворюється не у вигляді плівки, а в формі довгих білих волокон - "бороди". Борода ця виросла за лічені хвилини, а хвилин через двадцять досягла довжини декількох сантиметрів. Одночасно стало помітно, що поруч з алюмінієвим дротом і волокнами "бороди" утворилося кілька маленьких кульок ртуті.