ألومنيوم
الخواص الكيميائية > المركبات الكيميائية > اللاعضوية

في الأغلبية العظمى من مركّباته الكيميائية يكون الألومنيوم في حالة الأكسدة +3؛ أمّا العدد التناسقي فهو متفاوت فيها، ولكن غالباً ما يكون الأيون 3+Al إمّا سداسيَّ أو رباعيَّ التناسق. من ناحية أخرى، فإنّ أغلب مركّبات الألومنيوم الثلاثي هي عديمة اللون. هناك عددٌ قليلٌ من المركّبات الكيميائية التي يكون فيها الألومنيوم بحالة أكسدة +1، وهي غالباً هاليدات أحادية مثل أحادي فلوريد الألومنيوم AlF، وأحادي كلوريد الألومنيوم AlCl وكذلك أحادي البروميد AlBr وأحادي اليوديد AlI؛ وتلك المركّبات توجد فقط في الطور الغازي؛ وهي غير مستقرّة.
يوجد أيون الألومنيوم 3+Al في المحاليل المائية على الشكل 3+[Al(H2O)6]، والذي تبلغ قيمة ثابت تفكّك الحمض pKa لديه مقدار 10−5 تقريباً. تكون تلك المحاليل حمضية، لأنّ الكاتيون فيها يكون قادراً على أن يمنح بروتونات وأن يتحلمه لاحقاً إلى أن يتشكّل راسب من هيدروكسيد الألومنيوم Al(OH)3. يكون هذا الأمر مفيداً في أحواض الترسيب في محطّات معالجة المياه، حيث تتجمّع نوى الرواسب على شكل مستعلق، ممّا يسهّل من إزالتها. عند زيادة قيمة pH الوسط فإنّ ذلك يؤدّي إلى انحلال الهيدروكسيد بسبب تشكّل أيون الألومينات −[Al(H2O)2(OH)4].
لمركّب هيدروكسيد الألومنيوم Al(OH)3 خواص مذبذبة (أمفوتيرية)، فهو قادر على أن ينحلّ في الأحماض والقواعد؛ وتلك سمة للكاتيونات القاعدية الضعيفة القادرة على تشكيل هيدروكسيدات غير منحلّة، ويكون للأنواع الكيميائية المميّهة القدرة على منح بروتوناتها. بالتالي، ووفق هذا السياق فإنّ أملاح الألومنيوم تعطي عند تفاعلها مع الأحماض الضعيفة مركّب الهيدروكسيد المُميّه وهيدريد اللافلز الموافق، فعلى سبيل المثال يعطي كبريتيد الألومنيوم مركّب كبريتيد الهيدروجين؛ كما أنّه لا يمكن الحصول على «كربونات الألومنيوم» على شكل ملح صلب مستقرّ؛ كما لا تحدث عملية حلمهة كاملة لأملاح الألومنيوم مع الأحماض القوية. لذلك لا يمكن الحصول على الأملاح اللامائية من مجرّد تسخين الهيدرات الموافقة، فعلى سبيل المثال، فإنّ كلوريد الألومنيوم المائي سداسي الهيدرات لا يوجد على الشكل النمطي AlCl3·6H2O، ولكن على الشكل Al(H2O)6]Cl3]، حيث تكون الروابط Al–O قوية لدرجة أنّ التسخين يكون غير كافياً لتكسير الروابط وإتاحة الفرصة لتشكيل روابط Al–Cl بدلاً عنها.
إنّ جميع هاليدات الألومنيوم الثلاثية معروفة؛ ولكن في فلوريد الألومنيوم AlF3، وعلى العكس من بنى ثلاثيات الهاليد الأثقل، يكون الألومنيوم سداسي التناسق، الأمر الذي يشرح عدم تطايره وعدم انحلاليته، بالإضافة إلى ارتفاع قيمة الحرارة القياسية للتكوين. ينصهر AlF3 عند 1290 °س، ويُحضَّر من تفاعل أكسيد الألومنيوم مع فلوريد الهيدروجين عند حوالي 700 °س. تُحضَّر الهاليدات الأثقل للألومنيوم من تفاعل الفلز مع الهالوجين الموافق؛ ويكون فيها العدد التناسقي للألومنيوم رباعياً، وتكون بنيتها ثنائية أو متعدّدة الوحدات. فلمركّب كلوريد الألومنيوم AlCl3 بنية بوليميرية ذات طبقات عندما يكون دون نقطة انصهاره 192.4 °س؛ أمّا عند درجات حرارة أعلى تصبح البنية على هيئة جزيئات منفردة من AlCl3 ذات بنية مستوية ثلاثية شبيهة ببنية ثلاثي كلوريد البورون BCl3؛ في حين يوجد كلّ من بروميد الألومنيوم ويوديد الألومنيوم على الشكل الثنائي Al2X6 في الأطوار الثلاثة للمادّة، ولا يظهر تحوّل في خواص البنية عند تغيّر الطور. تتميّز هاليدات الألومنيوم بأنّها من أحماض لويس، وهي قادرة على تشكيل نواتج إضافة، لذلك يكثر استخدامها على شكل حفّازات في تفاعلات صناعية مهمّة مثل تفاعل فريدل-كرافتس وغيره من تفاعلات التحضير الصناعية.
للألومنيوم أكسيد واحد مستقرّ Al2O3، وهو يعرف بالاسم الشائع «ألومينا». ومن الكالكوجينيدات المستقرّة له كلّ من كبريتيد الألومنيوم Al2S3 وسيلينيد الألومنيوم Al2Se3 وكذلك تيلوريد الألومنيوم Al2Te3؛ وتُحضّر هذه المركّبات الأخيرة من تفاعل العناصر المكوّنة الموافقة عند درجات حرارة تتجاوز 1000 °س. أمّا مع عناصر مجموعة النتروجين فيُشكّل الألومنيوم كلّ من نتريد الألومنيوم AlN وفوسفيد الألومنيوم AlP وزرنيخيد الألومنيوم AlAs، بالإضافة إلى إثميد الألومنيوم AlSb؛ وهي مركّبات معروفة وتتميّز بخواصّها شبه الموصلة؛ وهي تتشكّل أيضاً من تفاعل العناصر الموافقة عند درجات حرارة مرتفعة.
هناك أيضاً مركّب هيدريد الألومنيوم، وهو مركّب ذو بنية بوليميرية AlH3)n؛ ولا توجد له تطبيقات كثيرة؛ وذلك على العكس من مركّب هيدريد ألومنيوم الليثيوم LiAlH4، والذي يصنّف ضمن الكواشف الكيميائية المهمّة، حيث أنّه من المختزلات الجيّدة في الكيمياء العضوية؛ وهو يُحضَّر من تفاعل هيدريد الليثيوم مع كلوريد الألومنيوم.