鋁鹽與鋁酸

鋁(Aluminium)鹽與鋁酸鹽
高雄市立高雄女中化學科洪瑞和老師/國立中山大學董騰元教授責任編輯

鋁鹽： 鋁鹽都含有Al³⁺離子，在水溶液中Al³⁺是以八面體水合錯離子[Al(H₂O)₆]³⁺的形式存在，它水解使溶液呈酸性： [Al(H₂O)₆]³⁺+H₂O →[Al(H₂O)₅OH]²⁺+H₃O⁺ ，[Al(H₂O)₅OH]²⁺還會逐級水解，直至產生Al(OH)₃沉澱。鋁鹽加熱時會促進Al³⁺水解而產生一部分Al(OH)₃沉澱： [Al(H₂O)₆]³⁺ →Al(OH)₃+3H₂O+3H⁺ ；在鋁鹽溶液中加入碳酸鹽或硫化物會促使鋁鹽完全水解：2Al³⁺+3CO₃^2-+3H₂O →2Al(OH)₃+3CO₂；2Al³⁺+3S^2- +3H₂O →2Al(OH)₃+3H₂S。

鋁酸鹽：Al₂O₃與鹼熔融可以製得鋁酸鹽：Al₂O₃+2NaOH →2NaAlO₂+H₂O固態的鋁酸鹽有NaAlO₂、KAlO₂等，但在水溶液中鋁酸鹽離子是以[Al(OH)₄]^–的形式存在。 鋁酸鹽水解使溶液呈鹼性：[Al(OH)₄]^– →Al(OH)₃+OH^– 在這個溶液中通入CO₂氣體，可以促使水解的進行而得到Al(OH)₃沉澱：2NaAlO₂+CO₂+3H₂O→2Al(OH)₃+Na₂CO₃工業上正是利用這個反應從鋁礬土礦製取Al(OH)₃，而後製備Al₂O₃。

三氯化鋁AlCl₃：為共價鍵為主分子化合物，在氣相或非極性溶劑中會以Al₂Cl₆二聚物存在，兩個AlCl₃靠氯橋鍵結合起來形成Al₂Cl₆分子，與B₂H₆氫橋鍵類似。無水AlCl₃為一白色固體，容易水解生成Al(OH)₃ 沉澱，可作為淨水劑。

硫酸鋁與明礬：硫酸鋁易與K⁺、Rb⁺、Cs⁺、NH₄⁺、Ag⁺等一價金屬離子的硫酸鹽結合形成複鹽，通稱礬，其通式為 MAl(SO₄)₂∙12H₂O(M代表+1價金屬陽離子)。在礬的結構中，有6個水分子與Al³⁺配位，形成[Al(H₂O)₆]³⁺離子，剩下的為晶格中的水分子，它們在[Al(H₂O)₆]³⁺與陰離子(SO₄^2-)之間形成氫鍵。KAl(SO₄)₂∙12H₂O亦稱鋁鉀礬，俗稱明礬。硫酸鋁或明礬多易溶於水並水解，其水解產物均有吸附或凝聚作用，因此硫酸鋁和明礬被用做淨水劑或絮凝劑。