С алюминием мы поставим сначала два
простых опыта, для которых вполне годится сломанная алюминиевая ложка.
Поместите кусочек металла в пробирку с любой кислотой, хотя бы с
соляной. Алюминий сразу же начнет растворяться, энергично вытесняя
водород из кислоты — образуется соль алюминия А1С13. Другой
кусочек алюминия опустите в концентрированный раствор щелочи, например,
каустической соды (осторожно!). И снова металл начнет растворяться с
выделением водорода. Только на этот раз образуется другая соль, а именно
соль алюминиевой кислоты, алюминат NaAlO2.
Оксид и гидроксид алюминия проявляют
одновременно и основные, и кислотные свойства, т. е. они вступают в
реакцию как с кислотами, так и со щелочами. Их называют амфотерными.
Соединения олова, кстати, тоже амфотерны; проверьте это сами, если,
конечно, вы уже извлекли олово из консервной банки.
Существует правило: чем металл
активнее, тем он скорее окисляется, подвергается коррозии. Натрий,
например, вообще нельзя оставлять на воздухе, его хранят под керосином.
Но известен и такой факт: алюминий гораздо активнее, чем, например,
железо, однако железо быстро ржавеет, а алюминий, сколько его ни держи
на воздухе и в воде, практически не изменяется. Что это — исключение из
правила?
Поставим опыт. Закрепите кусочек
алюминиевой проволоки в наклонном положении над пламенем газовой горелки
или спиртовки так, чтобы нагревалась нижняя часть проволоки. При 660 °C
этот металл плавится; казалось бы, можно ожидать, что алюминий начнет
капать на горелку. Но вместо того чтобы плавиться, нагретый конец
проволоки вдруг резко провисает. Вглядитесь получше, и вы увидите тонкий
чехол, внутри которого находится расплавленный металл. Этот чехол — из
оксида алюминия Аl2О3, вещества прочного и очень жаростойкого.
Оксид тонким и плотным слоем покрывает
поверхность алюминия и не дает ему дальше окисляться. Это его свойство
используют на практике. Например, для плакирования металлов; на
металлическую поверхность наносят тонкий алюминиевый слой, алюминий
сразу же покрывается оксидом, который надежно предохраняет металл от
коррозии.
И еще два металла, с которыми мы
поставим опыт, — хром и никель. В таблице Менделеева они стоят далеко
друг от друга, но есть причина, чтобы рассматривать их вместе: и хромом и
никелем покрывают металлические изделия, чтобы они блестели, не
ржавели. Так, спинки металлических кроватей покрывают обычно никелем,
автомобильные бамперы — хромом. А можно ли точно узнать, из какого
металла сделано покрытие?
Попробуем провести анализ. Отколите
кусочек покрытия от старой детали и оставьте его на воздухе на несколько
дней, чтобы он успел покрыться пленкой оксида, а затем поместите в
пробирку с концентрированной соляной кислотой (обращаться с
осторожностью! Кислота не должна попадать на руки и одежду!). Если это
был никель, то он сразу начнет растворяться в кислоте, образуя соль NiCl2;
при этом будет выделяться водород. Если же блестящее покрытие из хрома,
то первое время никаких изменений не будет и лишь потом металл начнет
растворяться в кислоте с образованием хлорида хрома СгСl3.
Вынув этот кусочек покрытия из кислоты пинцетом, ополоснув его водой и
высушив на воздухе, через два-три дня можно будет снова наблюдать тот же
эффект.
Объяснение: на поверхности хрома
образуется тончайшая пленка оксида, которая препятствует взаимодействию
кислоты с металлом. Однако и она растворяется в кислоте, правда,
медленно. На воздухе хром вновь покрывается оксидной пленкой. А вот у
никеля такой защитной пленки нет.
Но в таком случае зачем же мы держали
металлы на воздухе перед первым опытом? Ведь хром был уже покрыт слоем
оксида! А затем, что покрыта была лишь наружная сторона, а внутренняя,
обращенная к изделию, с кислородом воздуха в контакт не вступала. |