Sổ tay Hóa Học Chuyên đề NHÔM CROM KẼM

Nhôm oxit tan trong dung dịch kiềm đó tạo thành natri hiđroxoaluminat: 3 sẽ lắng xuống: Na[AlOH 4] ↔ AlOH 3 + NaOHQuá trình điện phân được thực hiện ở nhiệt độ 9600C với điện áp khoảng 5

LỜI NÓI ĐẦU

Để đáp ứng nhu cầu nâng cao chất lượng học tập va khả năng phát

huy tìm tòi, học hỏi của mình, chúng em biên soạn quyển sổ tự học

với chuyên đề NHÔM – CROM – KẼM Quyển sổ đặc biệt có ích cho

chúng em cho việc học tập để chuẩn bị cho các kì thi học sinh giỏi và

học kì Nội dung quyển sổ được biên soạn theo thứ tự các chương,

mỗi chương gồm 4 phần:

A Tóm tắt lý thuyết – phần này giới thiệu kiến thức hóa học bổ ích nhằm

cung cấp thêm thông tin cho bạn đọc, làm cơ sở trả lời các bài tập trắc

nghiệm khách quan một cách chính xác và nhanh gọn

B Bài tập tự luận – nhằm kiểm tra khả năng lặp luận, vận dụng kiến thức

trong quá trình giải bài tập từ dễ đến khó

C Bài tập trắc nghiệm – mỗi chương được biên soạn 100 bài tập nhằm

củng cố kiến thức và giải nhanh các bài tập

D Bảng đáp án và hướng dẫn giải – tất cả các bài tập đều có đáp số và

hướng dẫn chi tiết với những bài khó

Nhân dịp này, chúng em xin được bày tỏ sự chân thành tới cô

Nguyễn Hoàng Oanh, Cô Lê Trương Kim Phượng và các bạn đã tiếp

sức cho em hoàn thành quyển này Chúng em mong muốn nhận được

những ý kiến đóng góp, xây dựng từ phía cô và các bạn để chất lượng

quyển sổ càng được nâng cao

Người thực hiện:

Nguyễn Trần Khương NhãNguyễn Thị Kiều AnhNguyễn Trọng NghĩaPhan Quốc Thịnh

1

A.VỊ TRÍ VÀ CẤU TẠO:

Nhôm là nguyên tố hóa học có số hiệu nguyên tử 13, thuộc nhóm IIIA, chu kì 3 Trong nhóm, nhôm đứng dưới nguyên tố phi kim bo (B) Trong chu kì 3, nhôm đứng sau nguyên tố kim loại magie (Mg) và trước nguyên tố phi kim silic (Si)

Cấu hình electron nguyên tử: Nhôm có bán kính nguyên tử (0,125nm) nhỏ hơn nguyên tử

Mg (0,16nm) Nguyên tử Al có 13e được phân bố như sau: 1s22s22p63s23p1, trong đó có 3e hóa trị (3s23p1 ) Ion Al3+ có cấu hình electron của nguyên tử khí hiếm Ne:

Al → Al3+ + 3e [Ne]3s23p1 [Ne]

Như vậy, năng lượng ion hóa I

3 chỉ lớn hơn năng lượng ion hóa I

2 có 1,5 lần Do vậy khi cung cấp năng lượng cho nguyên tử Al sẽ có 3e tách ra khỏi nguyên tử

Độ âm điện: Nguyên tử Al có giá trị độ âm điện là 1,61.

Số oxi hóa: Trong hợp chất, nguyên tố Al có số oxi hóa bền là +3.

Mạng tinh thể: Nhôm có cấu tạo kiểu mạng lập phương tâm diện

2

Cấu tạo tinh thể của nhôm.

Nhôm có chín đồng vị, số Z của chúng từ 23 đến 30 Chỉ có 27 (đồng vị ổn định) và

Al-26 (đồng vị phóng xạ, t

1/2 = 7,2 × 105 năm) tìm thấy trong tự nhiên, tuy nhiên Al-27 có sự phổ biến trong tự nhiên là 100% Al-26 được sản xuất từ agon trong khí quyển do va chạm sinh ra bởi các tia vũ trụ proton Các đồng vị của nhôm có ứng dụng thực tế trong việc tính tuổi của trầm tích dưới biển, các vết mangan, nước đóng băng, thạch anh trong đá lộ thiên, và các thiên thạch Tỷ lệ của Al-26 trên beryli-10 được sử dụng để nghiên cứu vai trò của việc chuyển hóa, lắng đọng, lưu trữ trầm tích, thời gian cháy và sự xói mòn trong thang độ thời gian 105 đến

I.Tính chất lí học.

3

Nhôm kim loại kết tinh trong hệ lập phương tâm diện Nó là kim loại màu trắng bạc

Khi để trong không khí trở nên xám vì có màng oxit mỏng đã được tạo nên ở trên bề mặt Nhôm nóng chảy ở nhiệt độ tương đối thấp, 6500C và nóng chảy ở nhiệt độ cao, 24670C

Nhôm là kim loại nhẹ ( 2,7g/cm3 )

Nhôm lỏng rất nhớt, độ nhớt đó giảm xuống khi có thêm những lượng nhỏ Mg hay Cu, cho nên trong hợp kim đúc của nhôm luôn luôn có Cu Ở nhiệt độ thường (200C) nhôm tinh khiết khá mềm, dễ dát mỏng và dễ kéo sợi Ở trong khoảng nhiệt độ 100 – 1500C, nhôm tương đối dẻo và chế hóa cơ học nhung đến khoảng 6000C, trở nên ròn dễ nghiền thành bột

Nhôm là kim loại dẫn điện và dẫn nhiệt tốt Độ dẫn điện của nhôm bằng 0,60 độ dẫn điện của đồng Độ dẫn điện của nhôm hơn 3 lần sắt

Bề mặt của nhôm rất trơn bóng, có khả năng phản chiếu tốt ánh sáng và nhiệt

II.Tính chất hóa học:

Nhôm là kim loại có tính khử mạnh Tuy nhiên tính khử của Al yếu hơn các kim loại kiềm

và kiềm thổ.

Khác với bo, nhôm là kim loại hoạt động vì có bán kính nguyên tử lớn hơn bo Tuy nhiên

ở điều kiện thường, bề mặt của nhôm bị bao bọc bởi màng oxit rất mỏng ( đến 0,00001 mm)

và bền làm cho nhôm trở nên kém hoạt động

Dây nhôm hay lá nhôm dày không cháy khi đốt mạnh và nóng chảy trong màng oxit tạo thành những túi, bên trong túi là nhôm lỏng và bên ngoài là oxit Lá nhôm rất mỏng hoặc bột nhôm khi được đốt nóng có thể cháy phát ra ánh sáng chói và nhiều nhiệt:

4

Do có ái lực lớn với oxit, nhôm là chất khử mạnh Ở nhiệt độ cao, nhôm khử dễ dàng nhiều oxit kim loại đến kim loại tự do:

2O

3 → Al

2O

3+ 2Fe ∆H0 =−856kJTrên thực tế người ta dùng bột nhôm để điều chế những kim loại khó bị khử và khó nóng chảy như Cr, Fe, Mn, Ni, Ti, Zr, V

Phương pháp dùng nhôm khử oxit kim loại để điều chế kim loại gọi là phương pháp nhôm

nhiệt-Nhôm tương tác với Clo, brom ở nhiệt độ thường với iot khi đun nóng, với nitơ, lưu huỳnh

và cacbon ở nhiệt độ khá cao (700 – 8000C) và không tương tác với hiđro

Nhôm tuy có tổng các năng lượng ion hóa thứ nhất, hai và ba khá lớn nhưng nhờ ion Al3+

có nhiệt hiđrat hóa rất âm cho nên nhôm kim loại dễ chuyển sang dạng ion Al3+ (dd)

Al3+(dd) + 3e → Al(r), E0= -1,66V

Có thể điện cực tương đối thấp như vậy, về nguyên tắc nhôm dễ dàng đẩy hiđro ra khỏi nước và axit Nhưng thực tế vì bị màng oxit bền bảo vệ, nhôm không tác dụng với nước khi nguội và khi đun nóng, không tác dụng với dung dịch loãng của axit photphoric và axitaxetic Nhôm chỉ tan dễ dàng trong các dung dịch axit clohiđric và axit sunfuric, nhất là khi đun nóng Phản ứng chung của nhôm tan trong dung dịch axit là:

5

đặc Nhôm cũng không tác dụng với axit nitric rất loãng mà tan dễ nhất trong dung dịch có nồng độ trung bình, nhất là khi đun nóng.

Giống như Be, nhôm có thể tan trong dung dịch kiềm mạnh giải phóng hiđro

Phản ứng trên nhanh chóng dừng lại vì lớp Al(OH)

3 không tan trong nước đã ngăn cản không cho nhôm tiếp xúc với nước

Vì sao những vật bằng nhôm hằng ngày tiếp xúc với nước dù ở nhiệt độ nào cũng không xảy ra phản ứng?

Đó là do trên bề mặt của vật được phủ kín bằng màng Al

2O

3 rất mỏng ( không dày hơn 10-5

mm ) rất mịn và bền chắc đã không cho nước và khí thấm qua

III.Trạng thái thiên nhiên và phương pháp điều chế.

Phần rất lớn nhôm tập trung vào các alumsilicat, ví dụ như orthoclazơ (K

2O, Al

2O

3, 6SiO

2) mica (K

2 tan vào dung dịch ở dạng Na[Al(OH)

4]

Ngày nay để có dung dịch đó người ta dùng phương pháp Baye(Bayer): Đun nóng bột oxit nghiền với dung dịch NaOH 40% trong nồi áp suất ở nhiệt độ 1500C và dưới áp suất 5-6atm Nhôm oxit tan trong dung dịch kiềm đó tạo thành natri hiđroxoaluminat:

3 sẽ lắng xuống:

Na[Al(OH)

4] ↔ Al(OH)

3 + NaOHQuá trình điện phân được thực hiện ở nhiệt độ 9600C với điện áp khoảng 5V và cường độ dòng điện 140000A Thùng điện phân gồm có vỏ bằng thép, bên trong lớp gạch chịu lửa, cực dương là những thỏi than lớn nối với nhau và cấm vào thùng điện phân, cực âm là lớp than nằm ở đáy thùng Cơ chế của quá trình điện phân Al

20

3 trong Na

3 [AlF

6] cũng chưa xác định được một cách dứt khoát Hiện nay người ta thường giải thích rằng criolit là hỗn hợp của AlF

3

và 3NaF, khi điện phân chỉ NaF bị điện phân cho Na và F

2 Natri kim loại khử AlF

3 tạo thành

Al kim loại và muối NaF, còn F

2 đẩy oxi trong Al

20

3 tạo thành AlF

3 Nhờ vậy nồng độ của criolit ở trong thùng điện phân hầu như không đổi Kết quả là nhôm sinh ra ở cực âm, tập trung ở đáy thùng điện phân dưới dạng lỏng, khí oxi bay lên ở cực dương tác dụng với than ở cực đó tạo nên các khí CO và CO

2 làm cho cực bị ăn mòn, cho nên trong quá trình điện phân người ta phải hạ thấp dần cực dương xuống

Sản phẩm thu được khá tinh khiết và có hàm lượng vào khoảng 99,4 – 99,8% Al

7

Điện phân lần thứ hai, nhôm có thể đạt đến hàm lượng 99,98% Ngày nay bằng phương pháp nóng chảy vùng người ta có thể tinh chế nhôm với độ tinh khiết hết sức cao là 99,9998%.

Để có Al

2O

3 tinh khiết ngày nay người ta có thể chế hóa nefelin hoặc cao lanh Chẳn hạn khí chế hóa nefelin, người ta nung hỗn hợp đã được nghiền mịn và trộn của nefelin, đá vôi và soda ở nhiệt độ 12000C trong lò quay:

106 năm (về sai số)

Al-26 nguồn gốc vũ trụ đầu tiên được sử dụng để nghiên cứu Mặt Trăng và các thiên

thạch Các thành phần của thiên thạch, sau khi thoát khỏi nguồn gốc của chúng, trong khi chu

du trong không gian bị tấn công bởi các tia vũ trụ, sinh ra các nguyên tử Al-26 Sau khi rơi xuống Trái Đất, tấm chắn khí quyển đã bảo vệ cho các phần tử này không sinh ra thêm Al-26,

và sự phân rã của nó có thể sử dụng để xác định tuổi trên trái đất của các thiên thạch này Các nghiên cứu về thiên thạch cho thấy Al-26 là tương đối phổ biến trong thời gian hình thành hệ hành tinh của chúng ta Có thể là năng lượng được giải phóng bởi sự phân rã Al-26 có liên quan đến sự nấu chảy lại và sự sai biệt của một số tiểu hành tinh sau khi chúng hình thành cách đây 4,6 tỷ năm

V.Các số oxi hóa của nhôm:

Trạng thái ôxi hóa 1:

8

• AlH được điều chế khi nhôm bị nung nóng ở nhiệt độ 1500 °C trong hiđrô.

• Al2O được điều chế bằng cách nung nóng ôxít thông thường, Al2O3, với silic ở nhiệt

độ 1800 °C trong chân không

• Al2S được điều chế bằng cách nung nóng Al2S3 với vỏ nhôm ở nhiệt độ 1300 °C trong chân không Nó nhanh chóng bị chuyển thành các chất ban đầu Selenua được điều chế tương tự

• AlF, AlCl và AlBr tồn tại trong pha khí khi ba halua được nung nóng cùng với nhôm

Trạng thái ôxi hóa 2:

• Subôxít nhôm, AlO có thể được tồn tại khi bột nhôm cháy trong ôxy

Trạng thái ôxi hóa 3:

• Quy tắc Fajans chỉ ra rằng cation hóa trị ba Al3+ là không được mong chờ tìm thấy trong các muối khan hay trong các hợp chất nhị phân như Al2O3 Hiđrôxít nhôm là một bazơ yếu và muối nhôm của các axít yếu, chẳng hạn như cacbonat, không thể tạo ra Muối của các axít mạnh, chẳng hạn như nitrat, là ổn định và hòa tan trong nước, tạo thành các hiđrat với ít nhất sáu phân tử nước kết tinh

• Hiđrua nhôm, (AlH3)n, có thể sản xuất từ trimêthyl nhôm và hiđrô dư thừa Nó cháy kèm nổ trong không khí Nó cũng có thể được điều chế bằng phản ứng của clorua nhôm trên hiđrua liti trong dung dịch ête, nhưng không thể cô lập thành dạng tự do từ dung dịch

• Cacbua nhôm, Al4C3 được sản xuất bằng cách nung nóng hỗn hợp hai nguyên tố trên 1.000 °C Các tinh thể màu vàng nhạt có cấu trúc lưới phức tạp,và phản ứng với nước hay axít loãng tạo ra mêtan Axêtylua, Al2(C2)3, được điều chế bằng cách cho axêtylen đi qua nhôm nóng

• Nitrua nhôm, AlN, có thể được sản xuất từ các nguyên tố ở nhiệt độ 800 °C Nó bị thủy phân bởi nước tạo ra amôniắc và hiđrôxít nhôm

• Phốtphua nhôm, AlP, được sản xuất tương tự, và bị thủy phân thành phốtphin (PH3)

• Ôxít nhôm, Al2O3, tìm thấy trong tự nhiên như là corunđum, và có thể điều chế bằng cách đốt nóng nhôm với ôxy hay nung nóng hiđrôxít, nitrat hoặc sulfat Như là một loại đá quý, độ cứng của nó chỉ thua có kim cương, nitrua bo và cacborunđum Nó gần như không hòa tan trong nước

• Hiđrôxít nhôm có thể được điều chế như là một chất kết tủa dạng gelatin bằng cách cho thêm amôniắc vào trong dung dịch của các muối nhôm Nó là lưỡng tính, vừa là bazơ yếu vừa là axít yếu, có thể tạo ra các muối aluminat với kim loại kiềm Nó tồn tại trong các dạng tinh thể khác nhau

• Sulfua nhôm, Al2S3, có thể điều chế bằng cách cho sulfua hiđrô đi qua bột nhôm

Nó là một chất đa hình

• Florua nhôm, AlF3, có thể điều chế bằng cách cho hai nguyên tố tác dụng với nhau hay cho hiđrôxít nhôm tác dụng với HF Nó tạo thành phân tử lớn, bay hơi không qua pha

9

nóng chảy ở nhiệt độ 1.291 °C (thăng hoa) Nó là một chất rất trơ Các trihalua khác là các chất dime, có cấu trúc cầu nối.

• Các hợp chất hữu cơ của nhôm có công thức chung AlR3 tồn tại và nếu không phải

là các phân tử lớn, thì là các chất dime hay trime Chúng được sử dụng trong tổng hợp chất hữu cơ, ví dụ trimêtyl nhôm

• Các chất alumino-hyđrua của phần lớn các nguyên tố có khả năng tích điện dương đã được biết, trong đó có giá trị nhất là hiđrua nhôm liti, Li[AlH4] Khi bị đốt nóng, nó phân hủy thành nhôm, hiđrô và hiđrua liti, nó bị thủy phân trong nước Nó có nhiều ứng dụng trong hóa hữu cơ Các alumino-halua [AlR4] có cấu trúc tương tự

VI Ứng dụng của kim loại nhôm:

Tính theo cả số lượng lẫn giá trị, việc sử dụng nhôm vượt tất cả các kim loại khác, trừ sắt,

và nó đóng vai trò quan trọng trong nền kinh tế thế giới Nhôm nguyên chất có sức chịu kéo thấp, nhưng tạo ra các hợp kim với nhiều nguyên tố như đồng, kẽm, magiê, mangan và silic Khi được gia công cơ-nhiệt, các hợp kim nhôm này có các thuộc tính cơ học tăng lên đáng kể

• Các hợp kim nhôm tạo thành một thành phần quan trọng trong các máy bay và tên lửa do

tỷ lệ sức bền cao trên cùng khối lượng

• Các loại vỏ phủ nhôm đôi khi được dùng thay vỏ phủ vàng để phủ vệ tinh nhân tạo hay khí cầu để tăng nhiệt độ cho chúng, nhờ vào đặc tính hấp thụ bức xạ điện từ của Mặt Trời tốt,

mà bức xạ hồng ngoại vào ban đêm thấp

• Ôxít nhôm, alumina, được tìm thấy trong tự nhiên dưới dạng corunđum, emery, ruby và saphia và được sử dụng trong sản xuất thủy tinh Ruby và saphia tổng hợp được sử dụng trong các ống tia laser để sản xuất ánh sáng có khả năng giao thoa

10

• Khi nhôm được bay hơi trong chân không, nó tạo ra lớp bao phủ phản xạ cả ánh sáng và bức xạ nhiệt Các lớp bao phủ này tạo thành một lớp mỏng của ôxít nhôm bảo vệ, nó không bị

hư hỏng như các lớp bạc bao phủ vẫn hay bị Trên thực tế, gần như toàn bộ các loại gương hiện đại được sản xuất sử dụng lớp phản xạ bằng nhôm trên mặt sau của thủy tinh Các gương của kính thiên văn cũng được phủ một lớp mỏng nhôm, nhưng là ở mặt trước để tránh các phản xạ bên trong mặc dù điều này làm cho bề mặt nhạy cảm hơn với các tổn thương

• Hợp kim nhôm, nhẹ và bền, được dùng để chế tạo các chi tiết của phương tiện vận tải (ô

tô, máy bay, xe tải, toa xe tàu hỏa, tàu biển, v.v.)

• Đóng gói (can, giấy gói, v.v)

• Xử lý nước

• Xây dựng (cửa sổ, cửa, ván, v.v; tuy nhiên nó đã đánh mất vai trò chính dùng làm dây dẫn phần cuối cùng của các mạng điện, trực tiếp đến người sử dụng.)

• Các hàng tiêu dùng có độ bền cao (trang thiết bị, đồ nấu bếp, v.v)

• Các đường dây tải điện (mặc dù độ dẫn điện của nó chỉ bằng 60% của đồng, nó nhẹ hơn nếu tính theo khối lượng và rẻ tiền hơn)

Phần lớn các bộ tản nhiệt cho CPU của các máy tính hiện đại được sản xuất từ nhôm vì

nó dễ dàng trong sản xuất và độ dẫn nhiệt cao

• Ôxít nhôm, alumina, được tìm thấy trong tự nhiên dưới dạng corunđum, emery, ruby và saphia và được sử dụng trong sản xuất thủy tinh Ruby và saphia tổng hợp được sử dụng trong các ống tia laser để sản xuất ánh sáng có khả năng giao thoa

Sự ôxi hóa nhôm tỏa ra nhiều nhiệt, nó sử dụng để làm nguyên liệu rắn cho tên lửa, nhiệt nhôm và các thành phần của pháo hoa

VII Tác hại của nhôm đối với con người và vật dụng:

Nhôm là một trong ít các nguyên tố phổ biến nhất mà không có chức năng có ích nào cho các cơ thể sống, nhưng có một số người bị dị ứng với nó — họ bị các chứng viêm da do tiếp xúc với các dạng khác nhau của nhôm: các vết ngứa do sử dụng các chất làm se da hay hút mồ hôi (phấn rôm), các rối loạn tiêu hóa và giảm hay mất khả năng hấp thụ các chất dinh dưỡng

từ thức ăn nấu trong các nồi nhôm, nôn mửa hay các triệu chứng khác của ngộ độc nhôm do

ăn (uống) các sản phẩm như Kaopectate® (thuốc chống ỉa chảy), Amphojel® và Maalox®

(thuốc chống chua)

12

Đối với những người khác, nhôm không

bị coi là chất độc như các kim loại nặng, nhưng có dấu hiệu của ngộ độc nếu nó được hấp thụ nhiều, mặc dù việc sử dụng các đồ nhà bếp bằng nhôm (phổ biến do khả năng chống ăn mòn và dẫn nhiệt tốt) nói chung chưa cho thấy dẫn đến tình trạng ngộ độc nhôm Việc tiêu thụ qua nhiều

các thuốc chống chua chứa các hợp chất nhôm và việc sử dụng quá nhiều các chất hút mồ hôi chứa nhôm có lẽ là nguồn duy nhất sinh ra sự ngộ độc nhôm Người ta cho rằng nhôm có liên quan đến bệnh Alzheimer, mặc dù các nghiên cứu gần đây đã bị bác bỏ

Cần cẩn thận để không cho nhôm tiếp xúc với một số chất hóa học nào đó có khả năng ăn mòn nó rất nhanh Ví dụ, chỉ một lượng nhỏ thủy ngân tiếp xúc với bề mặt của miếng nhôm có thể phá hủy lớp ôxít nhôm bảo vệ thông thường có trên bề mặt các tấm nhôm Trong vài giờ, thậm chí cả một một cái xà có cấu trúc nặng nề có thể bị làm yếu đi một cách rõ rệt Vì lý do này, các loại nhiệt kế thủy ngân không được phép trong nhiều sân bay và hãng hàng không, vì nhôm là thành phần cấu trúc cơ bản của các máy bay

13

Corundum là dạng tinh thể tự nhiên phổ biến nhất của nhôm oxit Hồng ngọc và ngọc bích là hình thức đá quý corundum Các ion oxy tạo thành một cấu trúc lục giác hợp với ion nhôm làm 2/3 của các khe hở tám mặt (Mỗi ion Al3+ trung tâm là tám mặt(mỗi ion Al3+ trung tâm là tám mặt):

Oxit nhôm là một chất cách điện nhưng có độ dẫn nhiệt tương đối cao (30 Wm -1 .K-1) so với một vật liệu gốm sứ Ở dạng tinh thể corundum hoặc dạng nhôm oxit-α, độ cứng của nó và

sự mài mòn thích hợp làm thành phần trong các công cụ cắt Nhôm oxit chịu trách nhiêm kháng chiến cho nhôm kim loại ở trong các điều kiện thời tiết Độ dày và tính chất của lớp

oxit này có thể được tăng cường bằng cách sử dụng một quá trình đựoc gọi là anodising Nhôm oxit tạo bởi anodising thưòng vô định hình.

Nhôm oxit không tan trong nưóc, nhưng nó là chất lưõng tính, có thể tác dụng với axit và bazơ:

Nhôm oxit lẫn tạp chất có độ rắn cao, được dùng làm vật liệu mài ( đá mài, bột giấy ráp, bột đánh bóng )

2 Nhôm hidroxit ( Al(OH)

3 ):

Nhôm hidroxit được tạo nên khi hidroxit kim loại kiềm tác dụng với muối nhôm, là kết tủa nhầy màu trắng, thực tế không tan trong nước Kết tủa đó chứa nhiều nước Bằng phương pháp Rownghen người ta xác nhận rằng nó không có kiến trúc tinh thể Để lâu nó mất nước dần và sấy khô rồi nung đến mất hoàn toàn nước nó biến thành oxit Người ta cho rằng ngoài

sự mất nước kết tinh, kết tủa đó còn mất nước do sự ngưng tụ những phân tử Al(OH)

3

Al(OH)

3 tinh thể được tạo nên khi cho khí CO

2 tácdụng với dung dịch Natri aluminat Tinh thể đó cũng tồn taijtrong thiên nhiên ở dạng khoáng vật hidragilit ( hay gipxit) Hidragilit gồm những tinh thể đơn tà và có kiến trúc lớp Mỗi lớp gồm có hai mặt phẳng đựng các nhóm OH

và những nguyên tử Al nằm giữa hai lớp đó Mỗi nguyên tử Al được sáu nhóm OH bao quanh Trong mạng lưới của Al(OH)

3 có những liên kết hidro định hướng kiểu O—H -O—H

; mỗi nguyên tử O của lớp này nằm trên nguyên tử O ở mặt phẳng dưới của lớp nằm trên tâm của nguyên tử O ở mặt phẳng trên của lớp dưới và có liên kết hidro theo các hướng thẳng đứng và nằm ngang Dưói đây là công thức cấu tạo của nó:

Hidragilit bên ở nhiệt độ dưới 1550C nó có trong thành phần của nhiều loại boxit Ngoài ra trong boxit còn có hai khoáng vật nữa có thành phần AlOOH và có tinh thể tà phương là: ddiasspo AlOOHγ bền ở khoảng nhiệt độ 280 – 4000C ( phân hủy thành Al

2]- thường viết gọn là [Al(OH)

4]- có thể kết hợp thêm ion tạo thành [Al(OH)

5]2- và [Al(OH)

6]3- Tất cả những ion này được gọi chung hidroxoaluminat Muối khan thu được khi làm bay hơi dung dịch natri hidroxoaluminat thường được biểu diễn bằng công thức NaAlO

2 và coi như là muối của axit metaaluminat (HalO

2 hay AlOOH) Vì tính axit của nhôm hidroxit là rất yếu nên muối aluminat thủy ngân mạnh trong dung dịch đậm đặc và bị thủy phân hoàn toàn trong dung dịch loãng cho kết tủa hidroxit và môi trường kiềm

Bởi vậy khi pha loãng dung dịch aluminat hay sục khí CO

2 vào dung dịch đó, hidroxit sẽ kết tủa Trong phòng thí nghiệm, để điều chế nhôm hidroxit người ta cho muối trong các chất NaOH, KOH, NH

2O thường gọi là phèn nhôm Chính tên gọi nhôm (alumanium) là sinh ra từ chữ phèn (alumen).

Phèn là một loại muối kép có công thức chung là: M

to, xốp và rất dễ vở thành bột gọi là phèn phi Khác với Al

dương, phèn nhôm – kali có nhiệt hòa tan âm Độ tan ở trong nước của phèn nhôm – kali kém hơn độ tan của từng muối sunfat riêng nó tan khong đáng kể ở nhiệt độ thấp nhưng độ tan tăng nhanh khi nhiệt độ tăng

Nhôm hidrua là hợp chất rất nhạy với oxi và nước, chẳn hạn nó bóc cháy trong không khí Khi tan trong dung dịch ete, nó dễ dàng kết hợp với hidrua của kim loại kìêm tạo thành hidroaluminat

4] là chất khử mạnh, thường dùng trong các phản ứng hữu cơ và vô cơ Nhôm hidrua tuy khác nhiều với bo hidrua nhưng các ion [AlH

2NH, M

3N ( M = kim loại kiềm), N(CH

3)

3

2N = AlH

2 (alazen) tương tự H

2C = CH

2 (etilen)

HN ≡ AlH (alazin) tương tự HC ≡ CH (axetilen)

Những hợp chất này của nhôm kém bền hơn so với những hợp chất tương ứng của bo.Nhôm hidrua lần đầu tiên được điều chế vào năm 1942 khi phóng điện êm qua hỗn hợp nhôm trimetyl và hidro Chế hóa hỗn hợp sản phẩm được tạo nên là Al

3)

n

Gần đây nhôm hidrua được điều chế bằng tương tác của AlCl

3 với dung dịch Li[AlH

4] trong ete

Nhôm florua (AlF

3) Nhôm florua là chất ở dạng những tinh thể tam tà, có màu trắng, nóng chảy ở 12900C Mậng lưới tinh thể rất vững bền, gồm các ion F- và có ion Al3+ gói ghém gần

như sít sao Rất trơ về mặt hóa học, nó không tan trong nước axit và bazo Nó chỉ kết hợp dễ dàng với florua kim loại tạo thành các floroaluminat có công thức chung M[AlF

6] được dùng vào việc điều chế nhôm

Nhôm florua có thể điều chế bằng cách cho nhôm hay nhôm oxit tương tác với khí HF ở nhiệt độ cao:

3 Nó nó thăng hoa ở 1830C và nóng chảy dưới áp suất 192,60C

Xác định khối lượng phân tử của chất ở trạng thái khí và trạng thái tan trong dung môi hữu

cơ, nhận thấy trong các trạng thái đó phân tử ở dạng ddime Al

Phân tử ddime này phân li hoàn toàn thành phân tử đơn ở 8000C

Nhôm clorua ở trạng thái rắn dẫn điện tốt hơn ở trạng thái nóng chảy, vì ở trạng thái rắn có cấu tạo ion còn khi nóng chảy có sự chuyển sang hợp chất phân tử

Nhôm clorua khan bốc khói khá mạnh trong không khí vì nó hút ảm mạnh rồi bị thủy phân giải phóng HCl:

AlCl

3 + 2H

2O → Al(OH)

2Cl + 2HCl

Bởi vậy cần để muối khan ở trong lọ kín Nó dễ tan trong nước và trong nhiều dung môi hữu cơ Khi bỏ nhôm clorua khan vào nước ta nghe tiếng xèo xèo giống như khi nhúng sắt đỏ vào nước: ở đây phản ứng phát ra nhiều nhiệt Dung dịch nước của nó cũng như của muối nhôm khác có phản ứng axit vì bị thủy phân Những nấc thủy phân của ion Al3+ ở trong nước được coi như là sự phân li proton của phân tử H

2O ở trong ion phức aqua Ví dụ như nấc thủy phân thứ nhất:

Nhôm clorua hexahidrat có thành phần AlCl

3 6H

2O là chất ở dạng những tinh thể tà phương, trong suốt, có màu vàng rất nhạt và chảy rửa trong không khí Nó tan dễ dàng trong nước nhưng rất khó kết tinh từ dung dịch nước Khi đun nóng, muối hidrat không mất nước biến thành muooid khan và giải phóng khí HCl theo phản ứng:

Nhôm clorua khan có thể diều chế bằng cách cho khí clo tương tác với bột nhôm ở 500 –

2S

3 bị phân hủy thành Al(OH)

3 và H

2S

9 Hợp kim của nhôm

Hợp kim của nhôm là hợp kim của nhôm với các các nguyên tố khác như: đồng, thiếc,

mangan, silic, magiê

+ Hợp kim đuyra:

Hợp chất quan trọng nhất của nhôm là đuyra Thành phần có : 94% Al, 4%Cu, còn lại là các nguyên tố Mn,Mg,Si Hợp kim này có độ bền hơn nhôm 4 lần ( gần bằng độ bền của thép), có tỉ khối xấp xỉ 27.5g/cm3 Đuyra được dùng nhiều trong công nghiệp chế tạo máy bay, ôtô, xe lửa

+ Hợp kim silumin:

Thành phần chính của silumin là Al và Si ( 10 đến 14% Si) Hợp kim có ưu điểm nhẹ, bền

và rất ăn khuôn (thể tích dãn nợ khi nhiệt độ giảm) Silumin được dùng để đúc một số bộ phận của máy móc

+ Hợp kim almelec:

Hợp kim almelec có chứa đến 98,5 % nhôm, còn lại là Mg, Si, Fe Hợp kim này có ưu điểm là điện trở nhỏ, dai và bền hơn nhôm Almelec dùng để chế tạo dây cáp dẫn điện cao thế thay cho đồng là kim loại qúy hiếm và nặng.

+ Hợp kim electron

Thành phần chính của hợp kim electron là magie ( 83,3%) nhôm (10,5%), còn lại là kẽm

và mangan.Electron có những ưu điểm là nhẹ ( có khối lượng riêng 1.75g/cm3 , bằng 0,65 lần

so với nhôm), rất bề về mặt cơ học ( bền hơn thép) chịu được sự va chạm và sự thay đổi nhiệt

độ trong giới hạn và đột ngột Electron dùng để chế tạo tàu vũ trụ, vệ tinh nhân tạo

 Tính chất:

- Khối lượng riêng nhỏ (~2,7g/cm³) nên nhôm và hợp kim nhôm chỉ nặng bằng 1/3 thép,

đó là tính chất đặc biệt được chú trọng khi các thiết bị cần chế tạo phải chú trọng đến trọng lượng (trong ngành hàng không, vận tải )

- Tính chống ăn mòn trong khí quyển: Do đặc tính ôxy hoá của nó đã biến lớp bề mặt của nhôm thành ôxít nhôm (Al2O3) rất xít chặt và chống ăn mòn cao trong khí quyển, do đó chúng

có thể dùng trong đa ngành mà không cần sơn bảo vệ Để tăng tính chống ăn mòn, người ta đã làm cho lớp ô xít nhôm bảo vệ dày thêm bằng cách anot hoá

- Tính dẫn điện: Tính dẫn điện của nhôm bằng 2/3 của đồng (kim loại), nhưng do nhôm nhẹ hơn nên chúng được sử dụng nhiều hơn bởi nếu cùng truyền một dòng điện thì dây nhôm nhẹ hơn bằng 1/2; ít bị nung nóng hơn

- Tính dẻo: Rất dẻo, nên rất thuận lợi cho việc kéo thành dây, tấm, lá, băng, màng, ép chảy thành các thanh có biến dạng đặc biệt (dùng cho khung cửa, các loại tản nhiệt rất thuận tiện khi sản xuất)

- Nhiệt độ nóng chảy: Tương đối thấp nên thuận tiện cho việc nấu chảy khi đúc, nhưng cũng làm nhôm và hợp kim nhôm không sử dụng được ở nhiệt độ cao hơn 300-400 độ C

- Độ bền, độ cứng: Thấp

 Phân loại:

Hợp kim nhôm biến dạng: Được chia làm hai loại là hợp kim nhôm biến dạng hoá bền

được bằng nhiệt luyện và hợp kim nhôm biến dạng không hoá bền được bằng nhiệt luyện

Hợp kim nhôm đúc là các loại hợp kim với khoảng Si rộng (5-20%) và có thêm Mg 0,5%) để tạo pha hoá bền Mg2Si nên các hệ Al-Si-Mg phải qua hoá bền Cho thêm Cu (3-5%) vào hệ Al-Si-Mg để cải thiện cơ tính và có tính đúc tốt do có các thành phần gần với cùng tin Al-Si-Cu nên được sử dụng trong đúc piston (AA390.0), nắp máy của động cơ đốt trong

(0,3-Sự phổ biến và điều chế kim loại nhôm

Mặc dù nhôm là nguyên tố phổ biến trong vỏ Trái Đất (8,1%), nó lại hiếm trong dạng

tự do và đã từng được cho là kim loại quý có giá trị hơn vàng (Người ta nói rằng Napoleon III của Pháp có các bộ đồ ăn bằng nhôm dự phòng cho những người khách quý nhất của ông Những người khách khác chỉ có bộ đồ ăn bằng vàng) Vì thế nhôm là kim loại tương đối mới trong công nghiệp và được sản xuất với số lượng công nghiệp chỉ khoảng trên 100 năm

Nhôm khi mới được phát hiện là cực kỳ khó tách ra khỏi các loại đá có chứa nó Vì toàn bộ nhôm của Trái Đất tồn tại dưới dạng các hợp chất nên nó là kim loại khó nhận được nhất Lý do là nhôm bị ôxi hóa rất nhanh và ôxít nhôm là một hợp chất cực kỳ bền vững, không giống như gỉ sắt, nó không bị bong ra

Sự tái chế nhôm từ các phế thải đã trở thành một trong những thành phần quan trọng của công nghiệp luyện nhôm Việc tái chế đơn giản là nấu chảy kim loại, nó rẻ hơn rất nhiều

so với sản xuất từ quặng Việc tinh chế nhôm tiêu hao nhiều điện năng; việc tái chế chỉ tiêu hao khoảng 5% năng lượng để sản xuất ra nó trên cùng một khối lượng sản phẩm Mặc dù cho đến đầu thập niên 1900, việc tái chế nhôm không còn là một lĩnh vực mới Tuy nhiên, nó là lĩnh vực hoạt động trầm lắng cho đến tận những năm cuối thập niên 1960 khi sự bùng nổ của việc sử dụng nhôm để làm vỏ của các loại đồ uống, kể từ đó việc tái chế nhôm được đưa vào trong tầm chú ý của cộng đồng Các nguồn tái chế nhôm bao gồm ô tô cũ, cửa và cửa sổ nhôm

cũ, các thiết bị gia đình cũ, contenơ và các sản phẩm khác

Mỏ bauxit và công nghiệp nhôm

Nhôm tự nhiên trong quặng ở ba dạng khoáng vật:

• Boehmite, mono hydrat alumin Al2O3(H2O), ở các nước có khí hậu kiểu Địa Trung Hảinhư Pháp, Hy Lạp, Thổ Nhĩ Kỳ,…

• Gibbstite, tri hydrat alumin Al2O3(H2O)3, ở các nước nhiệt đới như Guinea, Nam

Mỹ, Ấn Độ, Australia,

• Và diaspore, một dạng mono hydrat và tri hydrat, ở các nước vùng Caribbean

Đa số những mỏ bauxite ở gần mặt đất và được khai thác lộ thiên Sau khi được hiệu chỉnh trong suốt thế kỷ thứ XIX, công nghệ chế biến nhôm từ bauxit thành nhôm bây giờ đã ổn định

Quy trình bayer chế biến alumin từ bauxit

Nhôm là một kim loại hoạt động và rất khó phân lập nó ra từ quặng, ôxít nhôm (Al2O3) Việc khử trực tiếp, ví dụ với cacbon, là không kinh tế vì ôxít nhôm có điểm nóng chảy cao (khoảng 2.000 °C) Vì thế, nó được tách ra bằng cách điện phân – ôxít nhôm được hòa tan trong cryôlit nóng chảy và sau đó bị khử bởi dòng điện thành nhôm kim loại Theo công nghệ này, nhiệt độ nóng chảy của hỗn hợp chỉ còn khoảng 950-980 °C Cryôlit nguyên thủy được tìm thấy như một khoáng chất ở Greenland, nhưng sau đó được thay thế bằng cryôlit tổng hợp Cryôlit là hỗn hợp của các florua nhôm, natri và canxi (Na3AlF6) Ôxít nhôm trong dạng bột màu trắng thu được từ quặng bôxít tinh chế, quặng này có màu đỏ vì chứa khoảng 30-40% ôxít sắt Nó được tinh chế theo công nghệ Bayer

Quy trình diễn biến như sau:

 Hoà tan hydrat alumin của bauxit trong một dung dịch hydroxyd natri NaOH ở nhiệt độ 200/2500C để tạo ra aluminat natri NaAlO2

 Lọc những dung dịch để loại bùn đỏ chứa những chất bẩn, chủ yếu gồm bởi những oxyd chứa trong quặng bauxit.

 Chờ cho dung dịch nguội để cho aluminat natri trở lại dạng hydrat alumin và kết tủa

 Lọc một lần nữa để hoàn nguyên hydroxyd natri

 Nung hydrat alumin để có alumin Al2O3

Trước khi có công nghệ này, công nghệ được sử dụng là công nghệ Deville

Công nghệ điện phân thay thế cho công nghệ Wöhler, là công nghệ khử clorua nhôm khan với kali

Các điện cực trong điện phân ôxít nhôm làm từ cacbon Khi quặng bị nóng chảy, các ion của nó chuyển động tự do Phản ứng tại catốt mang điện âm là:

Al3+ + 3e- → Al

Ở đây các ion nhôm bị biến đổi (nhận thêm điện tử) Nhôm kim loại sau đó chìm xuống

và được đưa ra khỏi lò điện phân

Tại cực dương (anốt) ôxy dạng khí được tạo thành:

2O2- → O2 + 4e

-Cực dương cacbon bị ôxi hóa bởi ôxy -Cực dương bị hao mòn dần và phải được thay thế thường xuyên, do nó bị tiêu hao do phản ứng:

O2 + C → CO2

Ngược lại với anốt, các catốt gần như không bị tiêu hao trong quá trình điện phân do không có ôxy ở gần nó Catốt cacbon được bảo vệ bởi nhôm lỏng trong lò Các catốt bị ăn mòn chủ yếu là do các phản ứng điện hóa Sau 5-10 năm, phụ thuộc vào dòng điện sử dụng trong quá trình điện phân, các lò điện phân cần phải sửa chữa toàn bộ do các catốt đã bị ăn mòn hoàn toàn

Người ta khử oxy của alumin bằng phương pháp điện phân Heroult Hall (tên hai người sáng chế ra phương pháp này) Alumin chảy lỏng ở nhiệt độ 2.200 C Để giảm nhiệt độ chảy lỏng xuống còn 950/1.000 C người ta trộn alumin với cryolith Na3AlF6 và một phần fluorid nhôm AlF3 Dưới điện thế 4 volt và 350.000 ampere, alumin được khử oxy và nhôm chảy lỏng được hút ra ngoài thùng điện phân và đúc thành thỏi thương phẩm

Điện phân nhôm bằng công nghệ Hall-Héroult tiêu hao nhiều điện năng, nhưng các công nghệ khác luôn luôn có khuyết điểm về mặt kinh tế hay môi trường hơn công nghệ này Tiêu chuẩn tiêu hao năng lượng phổ biến là khoảng 14,5-15,5 kWh/kg nhôm được sản xuất Các lò hiện đại có mức tiêu thụ điện năng khoảng 12,8 kWh/kg Dòng điện để thực hiện công việc điện phân này đối với các công nghệ cũ là 100.000-200.000 A Các lò hiện nay làm việc với cường độ dòng điện khoảng 350.000 A Các lò thử nghiệm làm việc với dòng điện khoảng 500.000 A

Năng lượng điện chiếm khoảng 20-40% trong giá thành của sản xuất nhôm, phụ thuộc vào nơi đặt lò nhôm Các lò luyện nhôm có xu hướng được đặt ở những khu vực mà nguồn cung cấp điện dồi dào với giá điện rẻ, như Nam Phi, đảo miền nam New Zealand, Úc, Trung Quốc, Trung Đông, Nga và Québec ở Canada.

Trung Quốc hiện là nhà sản xuất nhôm lớn nhất thế giới (năm 2004)

A CROM KIM LOẠI

I Đặc trưng của Crom

Crom lần đầu tiên được nhà bác học người Pháp Louis Vauquelin (1763-1829) điều chế vào năm 1797 Tên gọi crom (chrome) xuất phát từ tiếng Hi Lạp chroma có nghĩa là màu sắc

vì các hợp chất của crom đều có màu

Crom nặng, dẫn điện và dẫn nhiệt tốt, rất khó nóng chảy và rất khó sôi Về nhiệt độ nóng chảy, crom là một trong những nguyên tố đứng đầu trong dãy kim loại chuyển tiếp Những cực đại về nhiệt độ nóng chảy và nhiệt thăng hoa được giải thích bằng sự tăng độ bền của liên kết trong tinh thể kim loại chủ yếu bởi số liên kết cộng hóa trị được tạo nên từ số tối đa

electron d độc thân của nguyên tử Crom Theo lý thuyết hiện đại về liên kết kim loại, trong tinh thể kim loại mỗi nguyên tử thường chỉ có 1 hoặc 2 electron là electron dẫn, nghĩa là electron tự do, còn các electron hóa trị còn lại được ghép đôi với nhau tạo thành liên kết cộng hóa trị

Cấu hình electron của crom: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5 4s1

Tính chất chung Tên, Ký hiệu, Số Crom, Cr, 24

Phiên âm /ˈkroʊmiəm/ KROH-mee-əm

Phân loại Kim loại chuyển tiếp

Nhiệt lượng bay hơi 339,5 kJ·mol−1

Nhiệt dung 23,35 J·mol−1·K−1

Khối lượng riêng 7,2 g/cm3

Nhiệt thăng hoa 368,2 kJ/mol

Áp suất hơi

at T (K) 1656 1807 1991 2223 2530 2942

Tính chất nguyên tử Trạng thái ôxi hóa (Ôxít axít mạnh)6, 5, 4, 3, 2, 1, -1, -2

Độ âm điện 1,66 (thang Pauling)

Năng lượng ion hóa 1st: 6,76 eV

2nd: 16,49 eV3rd: 30,95 eV

Trạng thái trật tự

từ Phản sắt từ (gần giống: Sóng mật độ xoay tròn)Điện trở suất (20 °C) 125 nΩ·m

Độ dẫn nhiệt 93,9 W·m−1·K−1

Độ giãn nở nhiệt (25 °C) 4,9 µm·m−1·K−1

Tốc độ truyền âm

thanh (thanh mỏng) (20 °C) 5940 m·s−1

Bài chính: Đồng vị của Crom

II TÍNH CHẤT HÓA HỌC CỦA CROM:

1.Tác dụng với các phi kim:

Ở nhiệt độ thường, crom chỉ tác dụng được với flo

Ở nhiệt độ cao, crom tác dụng được với nhiều phi kim

Ở nhiệt độ cao, crom tác dụng được với nhiều phi kim

0 t

+ Các vật dụng bằng crom không tác dụng với nước vì có oxit bảo vệ

+ Crom nguyên chất tác dụng với nước tạo thành hidroxit kết tủa dưới dạng keo màu trắng ngăn cách không cho kim loại trên tiếp xúc với nước Crom có thế điện cực chuẩn nhỏ (

Ở nhiệt độ cao (600 – 800oC) crom tác dụng với nước giải phóng hidro theo phản ứng:

2Cr + 3H2O 0

t

→ Cr2O3 +3H2↑

3 Tác dụng với axit:

Vì có màng oxit bảo vệ, crom không tan ngay trong dung dịch loãng, nguội của axit HCl

và axit H2SO4 khi đun nóng, màng oxit tan ra, crom tác dụng với axit giải phóng H2 và tạo ra muối Cr (II)

Cr không phản ứng với HNO3 và H2SO4 đặc nguội

Ngoài ra, crom còn tan trong hỗn hợp kiềm nóng chảy với nitrat hay clorat kim loại kiềm tạo thành cromat

Crom tan trong dung dịch axit

 SO SÁNH TÍNH CHẤT HOÁ HỌC CỦA NHÔM VÀ CROM

Giống nhau:

- Phản ứng với phi kim

- Phản ứng với axit HCl, H2SO4 loãng

- Có màng oxit bảo vệ bền trong không khí và thực tế không phản ứng với nước

- Bị thụ động hoá trong axit HNO3 và H2SO4 đặc nguội

Khác nhau:

- Nhôm chỉ có một trạng thái oxi hoá là +3 còn crom có nhiều trạng thái oxi hoá, khi phản ứng với axit HCl,H2SO4 loãng nhôm cho hợp chất Al(III) còn crom cho hợp chất Cr(II)

- Nhôm có tính khử mạnh hơn nên nhôm khử được crom(III) oxit

 SO SÁNH TÍNH CHẤT HOÁ HỌC CỦA SẮT VÀ CROM

Giống nhau:

- Phản ứng với phi kim

- Phản ứng với axit HCl, H2SO4 loãng cùng cho hợp chất +2

-Bị thụ động hoá trong axit HNO3 và H2SO4 đặc nguội

- Đa hoá trị

có thể được phân phối bởi các vụ phun trào núi lửa Các nồng độ trong đất là giữa 1 và 3000

mg / kg, trong nước biển từ 5 đến 800 mg / lít, và trong sông và hồ 26 mg / lít đến 5,2 mg / lít.Crom là nguyên tố tương đối phổ biến trong thiên nhiên Trong vỏ Trái Đất, crom chiếm 6.10-3 % Khoáng vật chính của crom là sắt cromit [Fe(CrO2)2] Những nước giàu mỏ quặng crom là Cazactan, Nam Phi, Ấn độ, Thổ Nhĩ Kỳ và Zimbabue Nước ta có mỏ sa khoáng cromit khá lớn ở Cổ Định Thanh Hóa, mỏ này đã được khai thác nhiều năm

- Trong công nghiệp:

Lượng lớn kim loại crom được sản xuất dưới dạng ferrocrom Hợp kim ferocrom chứa 50 – 70% crom được sản xuất bằng cách dùng than cốc khử quặng cromit:

Fe(CrO2)2 + 4C → Fe + 2Cr + 4CO

Xu hướng thế giới sản xuất crom

Sản lượng crom của các nước năm 2002

Công thức cấu tạo của Cr(CO) 6

Phân tử crom hecxacacbonyl có tính nghịch từ, trong đó nguyên tử kim loại crom có cấu hình electron d6 và ở trạng thái lai hóa d2sp3

Trong phân tử CO, cặp electron trên obitan phân tử σlk

z với năng lượng cao hơn những các electron trên obitan phân tử lk

x

π và πlk y có khả năng tạo liên kết σ cho-nhận với obitan lai hóa

d2sp3 trống của nguyên tử crom Về hình thức, nguyên tử crom có số oxi hóa bằng không nhưng phương pháp nghiên cứu kiến trúc bằng tia Ronghen chỉ ra rằng trong crom

hecxacacbonyl, nguyên tử crom có một điện tích dương đáng kể, điện tích dương của crom trong Cr(CO)6 lớn hơn trong crom kim loại, trong Cr2O3 và trong CrCl3.6H2O Như vậy, ngoài liên kết σ cho nhận, trong Cr(CO)6 còn có liên kết π cho Cr→CO và nhờ liên kết π này, phân

tử crom hecxacacbonyl bền hơn Tương tác π-cho làm chuyển dịch mật độ electron về CO nhiều hơn so với sự chuyển dịch mật độ electron về crom gây nên bởi tương tác σ cho-nhận và liên kết Cr-CO có những đặc tính của cả cộng hoa trị lẫn ion

Sự tạo thành cacbonyl không chỉ xảy ra ở crom mà còn xảy ra ở hầu hết các kim loại

chuyển tiếp khác nhưng không có ở kim loại không chuyển tiếp Thành phần của hợp chất cacbonyl tuân thủ theo quy tắc khí hiếm ở trong cùng chu kỳ do nhà hóa học người Anh N.V Sigwick (1873-1952) đề ra Theo quy tắc khí hiếm, nguyên tử kim loại trong cacbonyl kim loại có xu hướng nhận thêm một số electron của phân tử CO như thế nào để đạt được cấu hình electron bền của nguyên tử khí hiếm ở cùng chu kỳ

Ở điều kiện thường, crom hecxacocbonyl là chất ở dạng tinh thể không màu, dễ thăng hoa trong chân không, Cr(CO)6 nóng chảy trong chân không ở 149oC và phân hủy nổ ở 130-150oC

Ở nhiệt độ cao hơn, chúng phân hủy thành kim loại và cacbon monooxit

Crom hecxacacbonyl không tác dụng với nước và axit Cr(CO)6 tác dụng với dung dịch NaOH trong rượu hay dung dịch Na trong amoniac lỏng tạo nên muối Na2Cr(CO)5

Cr(CO)6 được điều chế bàng tác dụng của dung dịch nhôm trietyl Al(C2H5)3 trong ete với huyền phù CrCl3 trong ete có mặt khí CO2 (áp suất cao)

2 Crom dibenzen: