铝单质
铝是地壳中含量最丰富的金属元素，然而对铝金属的利用却是近代（1825年）才开始的。这是由于铝的化学性质较为活泼，把铝从其化合物中还原出来较为困难的缘故。
冰晶石(主要成分为![{\displaystyle {\mathrm {Na} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}\mathrm {AlF} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{6}}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/ce83c4530de2f593d741337373bd1964e8a8c254)
)能降低![{\displaystyle {\mathrm {Al} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {O} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/530549686f2c1e63ce108800e173bc0b2ebdc6d6)
的熔点。
工业上主要通过电解来制取铝。
![{\displaystyle {2\,\mathrm {Al} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {O} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}(\mathrm {l} ){}\mathrel {\xrightarrow[{\mathrm {Na} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}\mathrm {AlF} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{6}}}]{\mathrm {electrolysis} }} {}4\,\mathrm {Al} {\text{+}}{\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}\mathrm {O} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\uparrow }}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/ee452dc86ea7d7f111ec6804ea15433f73c6e65b)
铝及其合金由于具有低密度、耐腐蚀及易加工的特点，被广泛应用于航空航天、交通及结构领域[1]。
元素周期表局部
| Li
|
Be
|
B
|
C
|
N
|
| Na
|
Mg
|
Al
|
Si
|
P
|
| K
|
Ca
|
Ga
|
Ge
|
As
|
观察铝在元素周期表中所占的位置，我们会发现它刚好在金属与非金属的分界线附近；这使得铝除了拥有一般的金属所具备的性质之外，还有其他一些奇特的化学性质。
- 实验
分别向装有盐酸和氢氧化钠溶液的试管中投入铝箔，观察现象。
除了可以和酸反应外，铝单质还能与碱反应，且同样能产生氢气。
![{\displaystyle {2\,\mathrm {Al} {\text{+}}{\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {OH} {\vphantom {A}}^{-}{\text{+}}{\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{6}}\mathrm {H} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {O} {}\mathrel {\longrightarrow } {}2\,[\mathrm {Al} (\mathrm {OH} ){\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{4}}]{\vphantom {A}}^{-}{\text{+}}{\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}\mathrm {H} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\uparrow }}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/58b7b8bb334a5b1558452039567aa32431d569dc)
[2]
铝的这种既能与酸反应又能与碱反应的化学性质被称之为“两性”，这种性质和铝在周期表中的位置有关。在之后的铝的相关化合物的学习中我们将能更深刻地体会到这点。
我们知道，生铁暴露在潮湿空气中很容易生锈，时间一长更会“从里锈到外”。从金属活动顺序表中我们能得到，铝是要比铁更活泼的；但同时我们也清楚，生活中铝器不如铁器那么容易生锈。这是为什么呢？
铝在空气中会被氧化为氧化铝，加热可以加速这一过程。我们通过以下的实验来探究这个问题吧！
- 实验
- 取两片铝箔，一片打磨干净；
- 用坩埚钳夹住铝箔，把它们放到酒精灯下灼烧。
我们可以发现，这两片铝箔都出现了熔而不滴的现象。铝的熔点在660°C，酒精灯的火焰可以达到这个温度。但铝在高温中会迅速与空气中的氧气反应，形成一层致密的氧化膜。Al2O3的熔点在2054 °C，可以阻止铝的进一步反应。这层氧化膜很薄，通常在生活生产中还需要通过阳极处理等方式加厚。
蓝宝石（主要成分为Al2O3）
氧化铝的俗名是刚玉，其硬度大、耐高温，可做磨料和耐火材料（如坩埚）；某些天然宝石的主要成分也是氧化铝。氧化铝几乎不溶于任何溶剂，但易溶于酸或碱。
![{\displaystyle {\mathrm {Al} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {O} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}{\text{+}}{\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{6}}\mathrm {H} {\vphantom {A}}^{+}{}\mathrel {\longrightarrow } {}2\,\mathrm {Al} {\vphantom {A}}^{3+}{\text{+}}{\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}\mathrm {H} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {O} }}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/737d84c0b29285c353013fa5008f152752532640)
![{\displaystyle {\mathrm {Al} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {O} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}{\text{+}}{\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {OH} {\vphantom {A}}^{-}{\text{+}}{\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}\mathrm {H} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {O} {}\mathrel {\longrightarrow } {}2\,[\mathrm {Al} (\mathrm {OH} ){\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{4}}]{\vphantom {A}}^{-}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/3f1abcce8c073cdc9583f6dd2df421b710af8ab7)
我们知道，和酸反应只生成盐和水的氧化物被称之为碱性氧化物，如Fe2O3；和碱反应只生成盐和水的氧化物被称之为酸性氧化物，如CO2。显然，Al2O3同时满足这两个定义，所以我们称之为两性氧化物。
![{\displaystyle {\mathrm {Al} {\vphantom {A}}^{3+}{\text{+}}{\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}\mathrm {OH} {\vphantom {A}}^{-}{}\mathrel {\longrightarrow } {}\mathrm {Al} (\mathrm {OH} ){\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}\mathrm {v} }}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/3dcc18e958054e8f0c6d8ef3c6146a7f5889527e)
![{\displaystyle {\mathrm {Al} (\mathrm {OH} ){\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}{\text{+}}\mathrm {OH} {\vphantom {A}}^{-}{}\mathrel {\longrightarrow } {}{\text{[}}\mathrm {Al} (\mathrm {OH} ){\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{4}}{\text{]}}{\vphantom {A}}^{-}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/70896391dbf91b22b9d2e9e789c3e883d44508c1)
![{\displaystyle {\mathrm {Al} (\mathrm {OH} ){\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}{\text{+}}{\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}\mathrm {H} {\vphantom {A}}^{+}{}\mathrel {\longrightarrow } {}\mathrm {Al} {\vphantom {A}}^{3+}{\text{+}}{\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}\mathrm {H} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {O} }}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/5d508a815ba0846f14268d50d7f608059a6b050c)
![{\displaystyle {2\,\mathrm {Al} (\mathrm {OH} ){\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}{}\mathrel {\xrightarrow {\bigtriangleup } } {}\mathrm {Al} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {O} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}{\text{+}}{\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}\mathrm {H} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {O} }}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/001b42072d73ef030442dbad00d1b0eeadb33c10)
- ↑ Wikipedia:铝#铝的应用
- ↑
![{\displaystyle {[\mathrm {Al} (\mathrm {OH} ){\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{4}}]{\vphantom {A}}^{-}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/81531cbfe871bc97b0f7a80a73d13061bf7b6385)
(四羟基合铝酸根离子)在早期曾被认为是![{\displaystyle {\mathrm {AlO} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{\vphantom {A}}^{-}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/4a32e5411b2a4cd7d3ba4b1389866ebf603e5a0f)
(偏铝酸根离子)，后来这被证明是错误的，但某些教材和资料为表达方便仍采用了后者的形式。
