鋁單質
鋁是地殼中含量最豐富的金屬元素，然而對鋁金屬的利用卻是近代（1825年）才開始的。這是由於鋁的化學性質較為活潑，把鋁從其化合物中還原出來較為困難的緣故。
冰晶石(主要成分為![{\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)
的熔點。
工業上主要通過電解來製取鋁。
![{\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)
鋁及其合金由於具有低密度、耐腐蝕及易加工的特點，被廣泛應用於航空航天、交通及結構領域[1]。
元素周期表局部
| Li
|
Be
|
B
|
C
|
N
|
| Na
|
Mg
|
Al
|
Si
|
P
|
| K
|
Ca
|
Ga
|
Ge
|
As
|
觀察鋁在元素周期表中所佔的位置，我們會發現它剛好在金屬與非金屬的分界線附近；這使得鋁除了擁有一般的金屬所具備的性質之外，還有其他一些奇特的化學性質。
- 實驗
分別向裝有鹽酸和氫氧化鈉溶液的試管中投入鋁箔，觀察現象。
除了可以和酸反應外，鋁單質還能與鹼反應，且同樣能產生氫氣。
![{\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]
鋁的這種既能與酸反應又能與鹼反應的化學性質被稱之為「兩性」，這種性質和鋁在周期表中的位置有關。在之後的鋁的相關化合物的學習中我們將能更深刻地體會到這點。
我們知道，生鐵暴露在潮濕空氣中很容易生鏽，時間一長更會「從里鏽到外」。從金屬活動順序表中我們能得到，鋁是要比鐵更活潑的；但同時我們也清楚，生活中鋁器不如鐵器那麼容易生鏽。這是為什麼呢？
鋁在空氣中會被氧化為氧化鋁，加熱可以加速這一過程。我們通過以下的實驗來探究這個問題吧！
- 實驗
- 取兩片鋁箔，一片打磨乾淨；
- 用坩堝鉗夾住鋁箔，把它們放到酒精燈下灼燒。
我們可以發現，這兩片鋁箔都出現了熔而不滴的現象。鋁的熔點在660°C，酒精燈的火焰可以達到這個溫度。但鋁在高溫中會迅速與空氣中的氧氣反應，形成一層緻密的氧化膜。Al2O3的熔點在2054 °C，可以阻止鋁的進一步反應。這層氧化膜很薄，通常在生活生產中還需要通過陽極處理等方式加厚。
藍寶石（主要成分為Al2O3）
氧化鋁的俗名是剛玉，其硬度大、耐高溫，可做磨料和耐火材料（如坩堝）；某些天然寶石的主要成分也是氧化鋁。氧化鋁幾乎不溶於任何溶劑，但易溶於酸或鹼。
![{\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)
我們知道，和酸反應只生成鹽和水的氧化物被稱之為鹼性氧化物，如Fe2O3；和鹼反應只生成鹽和水的氧化物被稱之為酸性氧化物，如CO2。顯然，Al2O3同時滿足這兩個定義，所以我們稱之為兩性氧化物。
![{\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:鋁#鋁的應用
- ↑
![{\displaystyle {[\mathrm {Al} (\mathrm {OH} ){\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{4}}]{\vphantom {A}}^{-}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/81531cbfe871bc97b0f7a80a73d13061bf7b6385)
(四羥基合鋁酸根離子)在早期曾被認為是![{\displaystyle {\mathrm {AlO} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{\vphantom {A}}^{-}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/4a32e5411b2a4cd7d3ba4b1389866ebf603e5a0f)
(偏鋁酸根離子)，後來這被證明是錯誤的，但某些教材和資料為表達方便仍採用了後者的形式。
