ترکیبات آلومینیوم
ترکیبات غیر آلی

اکثریت قریب به اتفاق ترکیبات، از جمله تمام مواد معدنی حاوی آلومینیوم و همه ترکیبات آلومینیومی مهم تجاری، دارای آلومینیوم در حالت اکسیداسیون ۳+ هستند. عدد هم آرایی چنین ترکیباتی متفاوت است، اما به‌طور کلی Al3+ دارای شش یا چهار مختصات است. تقریباً تمام ترکیبات آلومینیوم (III) بی‌رنگ هستند.
در محلول آبدار Al3+ به عنوان کاتیون هگزاآکوا وجود دارد [Al(H2O)6]3+، که دارای ثابت تفکیک اسیدی حدودی 10-5 است. چنین محلول‌هایی، اسیدی هستند زیرا این کاتیون می‌تواند به عنوان دهنده پروتون عمل کند و به تدریج با هیدرولیزه شدن به 2+[Al(H2O)5(OH)] ,+[Al(H2O)4(OH)2] و غیره تبدیل می‌شوند. با افزایش pH، این گونه‌های تک هسته‌ای با تشکیل پل‌های هیدروکسیدی شروع به جمع شدن با هم می‌کنند، که یون‌های الیگومری زیادی را مانند یون Keggin [Al13O4(OH)24(H2O)12]7+ را تشکیل می‌دهند. این فرایند با رسوب هیدروکسید آلومینیوم، Al(OH)3 به پایان می‌رسد. این برای شفاف سازی آب مفید است، زیرا رسوب بر روی ذرات معلق موجود در آب جوانه زنی می‌کند و در نتیجه آنها را از بین می‌برد. افزایش بیشتر pH منجر به حل شدن مجدد هیدروکسید به صورت آلومینات می‌شود [Al(H2O)2(OH)4]-. هیدروکسید آلومینیوم هم نمک‌ها و هم آلومینات‌ها را تشکیل می‌دهد و در اسیدها و قلیایی‌ها حل می‌شود و همچنین در پیوستن به ترکیبات اکسیدی اسیدی و بازی در آن‌ها حل می‌شود:
این رفتار Al(OH)3 آمفوتریسم نامیده می‌شود و مشخصه کاتیون‌های ضعیف بازی است که هیدروکسیدهای نامحلول را تشکیل می‌دهند و گونه‌های هیدراته آنها نیز می‌توانند پروتون‌های خود را اهدا کنند. نمونه‌های بیشتر این خاصیت عبارتند از Be 2+، Zn 2+، Ga 3+، Sn 2 و Pb2. همچنین، گالیم در همین گروه کمی اسیدی تر از آلومینیوم است. یکی از تأثیرات این قضیه این است که نمک‌های آلومینیوم با اسیدهای ضعیف در آب با هیدروکسیده شدن به هیدروکسید آبدار و هیدرید غیرفلزی مربوطه تبدیل می‌شوند: سولفید آلومینیوم، سولفید هیدروژن را تولید می‌کند، نیترید آلومینیوم، آمونیاک را و کاربید آلومینیوم، متان را تولید می‌کند. سیانید آلومینیوم، استات و کربنات در محلول آبی وجود دارند اما در حالت فعلی آن‌ها ناپایدار هستند. هیدرولیز ناقص فقط برای نمک‌های دارای اسیدهای قوی مانند هالیدها، نیترات‌ها و سولفات‌ها صورت می‌گیرد. به دلایل مشابه، نمک‌های آلومینیوم بدون آب را نمی‌توان با گرم کردن «هیدرات‌های» آنها ساخت: کلرید آلومینیوم هیدراته در واقع AlCl3 · 6H2O نیست بلکه [Al(H2O)6]Cl3 است و پیوندهای Al-O آنقدر قوی که حرارت دادن برای شکستن آنها و تشکیل پیوندهای Al-Cl به جای آن کافی نیست:
{\ce {2[Al(H2O)6]Cl3 ->[heat] Al2O3 + 6 HCl + 9 H2O}}
هر چهار تری هالید‌ها به خوبی شناخته شده‌اند. بر خلاف ساختار سه تری هالید سنگین تر، فلوراید آلومینیوم (AlF3) دارای آلومینیوم با شش مختصات است که بیانگر فرار نبودن و حل نشدن آن و همچنین گرمای زیاد تشکیل آن است. هر اتم آلومینیوم توسط شش اتم فلوئور در یک آرایش هشت وجهی تحریف شده (پیچیده شده) احاطه شده‌است. هر اتم فلوئور بین گوشه‌های دو هشت وجهی در ساختار ReO 3 پیچیده شده به اشتراک گذاشته شده‌است. چنین واحدهای AlF 6 در فلورید پیچیده نیز مانند کریولیت، Na3AlF6 وجود دارد ولی نباید به عنوان آنیونهای پیچیده [AlF 6] 3- در نظر گرفته شود. به این دلیل که پیوندهای ALF در نوع پیوند از M-F دیگر تفاوت خاصی ندارند. چنین تفاوت‌هایی در هماهنگی بین فلوریدها و هالیدهای سنگین‌تر غیرعادی نیستند، به عنوان مثال در Sn IV و Bi III نیز این تفاوت‌ها وجود دارند. حتی تفاوت‌های بزرگتری بین CO 2 و SiO 2 رخ می‌دهد. AlF 3 در ۱۲۹۰ درجه سانتی گراد (۲۳۵۴ درجه فارنهایت) ذوب می‌شود و از واکنش اکسید آلومینیوم با گاز هیدروژن فلوراید در دمای ۷۰۰ درجه سلسیوس (۱٬۲۹۲ درجه فارنهایت) به وجود می‌آید.
در هالیدهای سنگین تر، تعداد مختصات‌ها کمتر است. تری هالیدهای دیگر دیمری یا پلیمری هستند که چهار ضلعی‌های چهار مختصاتی با آلومینویم در مرکز آن‌ها. تری کلرید آلومینیوم (AlCl3) در زیر نقطه ذوب خود ۱۹۲٫۴ درجه سلسیوس (۳۷۸ درجه فارنهایت) دارای ساختار پلیمری لایه ای است اما با ذوب شدن به دایمرهای Al2Cl6 با افزایش همزمان ۸۵ درصد حجم و از دست دادن تقریباً کل هدایت الکتریکی خود تبدیل می‌شوند. این مواد هنوز در فاز گاز در دماهای پایین (۱۵۰–۲۰۰ درجه سانتی گراد) غالب هستند، اما در دماهای بالاتر به‌طور فزاینده به مونومرهای AlCl3 مسطح مثلثی شبیه به ساختار جدا BCL3 تبدیل می‌شوند. آلومینیوم تریبرمید و تری یدید آلومینیوم در هر سه فاز Al2X6 دیمر را تشکیل می‌دهند و از این رو چنین تغییرات قابل توجهی از خواص بر تغییر فاز را نشان نمی‌دهد. این مواد با عمل آوری فلز آلومینیوم با هالوژن تهیه می‌شوند. تری هالیدهای آلومینیوم بسیاری از ترکیبات افزودنی یا کمپلکس را تشکیل می‌دهند. ماهیت اسیدی لوئیسی آنها، آنها را به عنوان کاتالیزور برای واکنش‌های فریدل- کرافت مفید می‌کند. تری کلرید آلومینیوم دارای کاربردهای صنعتی عمده ای است که شامل این واکنش می‌شود، مانند ساخت آنتراکینون‌ها و استایرن‌ها. همچنین اغلب به عنوان پیش ماده برای بسیاری از ترکیبات آلومینیوم دیگر و به عنوان یک واکنش‌گر برای تبدیل فلوریدهای غیر فلزی به کلریدهای مربوطه (یک واکنش ترانس هالوژناسیون) استفاده می‌شود.
آلومینیوم یک اکسید پایدار با فرمول شیمیایی Al2O3 را تشکیل می‌دهد که معمولاً آلومینا نامیده می‌شود. می‌توان آن را در طبیعت در مواد معدنی کوراندوم، α-آلومینا یافت. همچنین فاز γ-آلومینا وجود دارد. از آنجایی که کوراندوم بسیار سخت است (سختی Mohs 9)، دارای نقطه ذوب بالایی ۲٬۰۴۵ درجه سلسیوس (۳٬۷۱۳ درجه فارنهایت)، فراریت بسیار کم، از نظر شیمیایی خنثی، عایق الکتریکی خوب است. اغلب در ساینده‌ها (مانند خمیر دندان)، به عنوان ماده نسوز و در سرمانیک استفاده می‌شود و همچنین به عنوان ماده اولیه برای تولید فلز آلومینیوم از فرایند الکترولیت از آن استفاده می‌شود. یاقوت کبود و یاقوت سرخ کوروندوم ناخالص آلوده به مقادیر کمی از فلزات دیگر هستند. دو اکسید هیدروکسید اصلی، AlO(OH)، بوهمیت و دیاسپور هستند. سه تری هیدروکسید اصلی وجود دارد: bayerite، ژیپسیت و nordstrandite، که دارای ساختارهای کریستالی متفاوتی هستند (پلی مورف). بسیاری از ساختارهای میانی و مرتبط دیگر نیز شناخته شده‌اند. بیشتر آنها از سنگ معدن با به‌کارگیری انواع فرآیندهای مرطوب با استفاده از اسید و باز تولید می‌شوند. حرارت دادن هیدروکسیدها منجر به تشکیل کوراندوم می‌شود. این مواد برای تولید آلومینیوم اهمیت اساسی دارند و خود به تنهایی بسیار مفید هستند. برخی از فازهای اکسید مخلوط نیز بسیار مفید هستند، مانند لعل (MgAl2O4)، Na-β-آلومینا (NaAl11O17)، و تری کلسیم آلومینات (Ca3Al2O6، فاز معدنی مهمی در سیمان پرتلند).
تنها کالکوژنیدهای پایدار در شرایط عادی عبارتند از سولفید آلومینیوم (Al2S3)، سلنید (Al2Se3) و تلورید (Al2Te3). هر سه با واکنش مستقیم عناصر خود در حدود ۱٬۰۰۰ درجه سلسیوس (۱٬۸۳۲ درجه فارنهایت) و هیدرولیز کامل با سرعت بالا در آب، هیدروکسید آلومینیوم و کالکوژنید هیدروژن مرتبط را تولید می‌کنند. از آنجایی که آلومینیوم نسبت به این کالکوژن‌ها اتم کوچکی است، این کالکوژن‌ها دارای آلومینیوم چهار وجهی مختصات چهارگانه با پلی مورف‌های مختلف با ساختارهای مشابه ورتزیت هستند. در این کالکوژن‌ها دو سوم مکان‌های فلزی ممکن به صورت منظم (α) یا تصادفی (β) اشغال شده‌اند؛ سولفید همچنین دارای یک فرم γ مربوط به γ-آلومینا، و یک فرم شش ضلعی غیر معمول با دمای بالا است که در آن نیمی از اتم‌های آلومینیوم دارای چهار وجهی چهار مختصاتی و نیمی دیگر دارای سه ضلعی دو هرمی پنج مختصاتی هستند. چهار ترکیبات گروه نیتروژنی، نیترید آلومینیوم (AlN)، فسفید آلومینیوم (AlP)، آرسنید آلومینیوم (AlAs) و آنتی‌مونید آلومینیوم (AlSb) شناخته شده‌اند. همه آنها نیمه هادی‌های III-V ایزوالکترونیک نسبت به سیلیکون و ژرمانیوم هستند که همه آنها به جز AlN ساختار ترکیبی روی دارند. هر چهار ترکیب را می‌توان با واکنش مستقیم در دمای بالا (و احتمالاً فشار بالا) عناصر سازنده آنها ایجاد کرد.