Tính chất của nhôm về mặt vật lý và hóa học

Là một loại vật liệu phổ biến trong cuộc sống hằng ngày, chúng ta không còn quá xa lạ với nhôm. Tuy nhiên, không phải ai cũng thật sự biết về các tính chất của nhôm, về mặt vật lý cũng như về  mặt hóa học. Trong bài viết hôm nay, hãy cùng nhau tìm hiểu về những tính chất của nhôm, bao gồm tính chất vật lý của nhôm và tính chất hóa học của nhôm bạn nhé. 

1. Nhôm có tính chất gì? 

Nhôm có hai nhóm tính chất chính bao gồm tính chất vật lý và tính chất hóa học. Tính chất vật lý của nhôm bao gồm các đặc điểm như độ dẫn điện, độ dẫn nhiệt, mật độ, và độ dẻo,… Trong khi đó, tính chất hóa học của nhôm liên quan đến khả năng phản ứng của nó với các chất khác, chẳng hạn như phản ứng với oxi, nước, axit, và kiềm. 

2. Tính chất vật lý của nhôm 

2.1. Trọng lượng riêng của nhôm

Nhôm có trọng lượng riêng khoảng 2.7 g/cm³, là một trong những kim loại nhẹ nhất. Điều này làm cho nhôm trở thành lựa chọn lý tưởng cho các ứng dụng yêu cầu sự nhẹ nhàng mà vẫn đảm bảo độ bền, như trong ngành hàng không, ô tô và đóng tàu.

2.2. Điểm nóng chảy của nhôm

Điểm nóng chảy của nhôm là khoảng 660.3°C (1220.5°F). Với điểm nóng chảy khá thấp so với nhiều kim loại khác, nhôm dễ dàng được gia công và đúc thành các sản phẩm có hình dạng phức tạp. Điều này cũng giúp tiết kiệm năng lượng trong quá trình sản xuất và chế biến.

2.3. Độ dẫn điện của nhôm

Nhôm có độ dẫn điện tốt, đạt 3.77 x 10⁷ S/m (Siemens trên mét). Mặc dù không dẫn điện tốt bằng đồng, nhưng nhôm vẫn được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng truyền tải điện, nhờ vào trọng lượng nhẹ và khả năng chống ăn mòn. Tính chất vật lý của nhôm này giúp nhôm được sử dụng nhiều trong các ứng dụng dây điện trên cao và cáp điện ngầm.

2.4. Độ dẫn nhiệt của nhôm

Nhôm có độ dẫn nhiệt cao, khoảng 235 W/m·K (Watts trên mét trên Kelvin). Tính chất này làm cho nhôm trở thành vật liệu lý tưởng trong các ứng dụng cần tản nhiệt nhanh chóng, chẳng hạn như trong các bộ tản nhiệt, hệ thống làm mát trong điện tử, và thiết bị gia dụng nồi niêu xoong chảo. 

2.5. Độ bền kéo của nhôm

Độ bền kéo của nhôm dao động từ 70 đến 700 MPa (megapascal), tùy thuộc vào hợp kim và quá trình gia công. Nhôm có thể được gia công thành các hợp kim có độ bền kéo cao, phù hợp cho các ứng dụng yêu cầu độ bền cơ học lớn như trong ngành xây dựng và sản xuất máy móc, hay đặc biệt là thang nhôm.

2.6. Độ dẻo của nhôm

Nhôm có độ dẻo cao, dễ uốn và kéo thành sợi mà không bị gãy. Tính chất vật lý của nhôm này giúp nhôm dễ dàng được gia công và chế tạo thành nhiều hình dạng khác nhau, từ các tấm mỏng đến các ống và dây điện. Độ dẻo cao của nhôm cũng giúp giảm thiểu nguy cơ hư hỏng trong quá trình sản xuất và sử dụng.

2.7. Tính chất chống ăn mòn của nhôm

Nhôm có khả năng chống ăn mòn tốt nhờ vào lớp oxit nhôm tự nhiên bảo vệ bề mặt khỏi tác động của môi trường. Tính chất vật lý của nhôm này làm cho nhôm trở thành lựa chọn hàng đầu trong các ứng dụng ngoài trời và trong môi trường ẩm ướt, như trong ngành xây dựng, đóng tàu và các thiết bị gia dụng.

3. Tính chất hóa học của nhôm

Không chỉ nổi bật với những tính chất vật lý của nhôm mà những tính chất hóa học của nhôm cũng rất đặc trưng. Khả năng phản ứng của nhôm với các chất khác nhau đóng vai trò quan trọng trong việc ứng dụng nhôm trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Đặc biệt, nhôm có khả năng phản ứng với oxi, nước và axit, tạo ra những sản phẩm có giá trị và ảnh hưởng đến tính chất của nhôm nói chung.

3.1. Phản ứng với oxi của nhôm

Nhôm phản ứng nhanh chóng với oxi trong không khí để tạo thành một lớp oxit nhôm (Al₂O₃) mỏng trên bề mặt. Lớp oxit này rất bền và không tan trong nước, đóng vai trò như một lớp bảo vệ, ngăn chặn nhôm tiếp tục bị oxi hóa. Đây chính là lý do tại sao nhôm có khả năng chống ăn mòn tốt.

3.2. Phản ứng với nước của nhôm

Ở nhiệt độ phòng, nhôm không phản ứng mạnh với nước nhờ lớp oxit bảo vệ. Tuy nhiên, khi lớp oxit bị loại bỏ, nhôm có thể phản ứng với nước tạo ra nhôm hydroxide (Al(OH)₃) và khí hydro (H₂). Phản ứng này thường được thúc đẩy trong môi trường kiềm.

3.3. Phản ứng với axit của nhôm

Nhôm phản ứng mạnh với các axit, đặc biệt là axit clohydric (HCl) và axit sulfuric (H₂SO₄), tạo ra muối nhôm và giải phóng khí hydro. Ví dụ, khi nhôm phản ứng với axit clohydric, sản phẩm tạo thành là nhôm clorua (AlCl₃) và khí hydro. Phản ứng này diễn ra mạnh mẽ và là một phần quan trọng trong quá trình sản xuất và xử lý nhôm trong công nghiệp.

3.4. Phản ứng với kiềm của nhôm

Nhôm phản ứng mạnh với các dung dịch kiềm như natri hydroxide (NaOH) hoặc kali hydroxide (KOH). Trong phản ứng này, nhôm tan trong dung dịch kiềm, tạo thành hợp chất nhôm hydroxide (Al(OH)₃) và giải phóng khí hydro (H₂). Phản ứng này có thể được biểu diễn như sau: 2Al+2NaOH+6H2O→2NaAl(OH)4​+3H2​

3.5. Khả năng tạo hợp kim của nhôm

Nhôm có khả năng tạo hợp kim với nhiều kim loại khác như đồng, magiê, silic, và kẽm. Những hợp kim nhôm này thường có các tính chất cơ học và vật lý được cải thiện, chẳng hạn như độ bền, độ cứng, và khả năng chống ăn mòn. Hợp kim nhôm được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp hàng không, ô tô, và xây dựng.

3.6. Tính chất oxy hóa khử của nhôm

Nhôm là một chất khử mạnh, có khả năng phản ứng với nhiều chất oxy hóa khác nhau. Trong các phản ứng oxy hóa khử, nhôm thường bị oxy hóa, chuyển đổi từ trạng thái kim loại (Al) sang trạng thái ion (Al³⁺). Tính chất hóa học của nhôm này giúp nhôm được ứng dụng trong nhiều quá trình công nghiệp, bao gồm sản xuất kim loại và các phản ứng nhiệt nhôm (thermite reaction).

3.7. Tính chất amphoteric của nhôm

Nhôm thể hiện tính chất amphoteric, nghĩa là nó có thể phản ứng với cả axit và kiềm. Khi phản ứng với axit, nhôm tạo ra muối nhôm và khí hydro. Khi phản ứng với kiềm, nhôm tạo ra các hợp chất aluminat. Tính chất hóa học của nhôm này này làm cho nhôm trở nên đặc biệt và hữu ích trong nhiều ứng dụng hóa học và công nghiệp.

Trên đây là bài viết về tính chất của nhôm. Hakawa hy vọng bài viết có thể mang lại cho bạn những thông tin hữu ích, giúp bạn hiểu rõ về tính chất vật lý của nhôm cũng như tính chất hóa học của nhôm, để từ đó biết cách sử dụng các đồ dùng bằng nhôm một cách hiệu quả và an toàn hơn.