Nie ma ładunku dodatniego na Al, ale reaguje on z grupami wodorotlenkowymi unoszącymi się wokół.

Twoje obserwacje są prawidłowe. Na początku aluminium w stanie pierwiastkowym ma stopień utlenienia 0. Najwyraźniej zmienia się to w trakcie reakcji: $$ \ ce {Al < = > Al ^ 3 + + 3e -} $$

Gdzie pójdzie elektron z niejonowego atomu glinu?

Ponownie, twoja obserwacja jest prawidłowa. Jeśli jeden gatunek jest utleniony , inny musi zostać zredukowany . W tym przypadku protony z wody są redukowane do wodoru:

$$ \ ce {2H2O + 2e- < = > 2OH- + H2 ^} $$

Jeśli połączysz obie połówki reakcji i zrównoważysz stechiometrię, otrzymasz początkowe równanie dla całej reakcji redoks .

Tutaj jest wiele warstw. Najpierw zastąpmy aluminium czymś tak reaktywnym jak lit. Wrzuć lit do wody, a zareaguje tworząc wodór zgodnie z następującym równaniem:

$$ \ ce {2Li + 2 H2O -> 2 LiOH + H2 ^} $$

Technicznie , to nic innego jak typowe rozpuszczanie metalu w środowisku kwaśnym, które zazwyczaj jest zgodne z równaniem:

$$ \ ce {2 M + 2 $ n $ H + -> 2 M ^ {$ n $ + } + $ n $ H2 ^} $$

Chociaż tutaj mamy mniej kwaśne media, więc zamiast dodawać $ \ ce {H +} $ do reakcji, dodajemy wodę i usuwamy wodorotlenek:

$$ \ ce {2 M + 2 $ n $ H2O -> 2 M ^ {$ n $ +} + 2 $ n $ OH- + $ n $ H2 ^} $$

Zasadniczo jest to równoważne z braniem wody jako kwasu Brønsteda.

Metale dzielą się na metale szlachetne i nieszlachetne w zależności od tego, czy powinny reagować z $ 1 ~ \ mathrm {M} \, \ ce {HCl} $ rozwiązanie, czyli ich standardowy potencjał. (Aluminium chciałoby reagować z kwasami, ponieważ jest to metal bardzo nieszlachetny.) Ale to stosunkowo nieistotne, jesteśmy w wodzie (lub zasadzie), więc standardowe potencjalne przesunięcia i nie każdy wie (lub dba o to), co przesuwa do. Należy raczej zauważyć, że aluminium nie robi nic innego niż to, co napisałem tam dla ogólnego metalu, a mianowicie rozpuszczanie w wodzie, przy czym woda jest gatunkiem kwaśnym:

$$ \ ce {2Al + 6 H2O -> 2 Al ^ 3 + + 6 OH- + 3 H2 ^} \\\ ce {2Al ^ 3 + + 6 OH- -> 2 Al (OH) 3 v} $$

Lub przynajmniej tak powinno się stać. Biorąc twoją losową folię cynową, aluminium utworzyło znaczną warstwę tlenku glinu i wodorotlenku na wierzchu, który jest trudny do penetracji dla wody i tworzy pasywację. Więc każdy rodzaj aluminium, który włożysz do słoika z wodą, powinien być naprawdę traktowany jako aluminium pokryte tlenkiem glinu i włożone do wody.

Tutaj do gry wkracza wodorotlenek $ \ ce {KOH} $. Jest w stanie koordynować kationy glinu w tlenku / wodorotlenku, zamieniając je w gliniany $ \ ce {[Al (OH) 4] -} $, które mogą rozpuszczać się w wodzie. To niszczy warstwę pasywacyjną, umożliwia dotarcie świeżego aluminium, które może ponownie reagować z pozostałą wodą, tworząc więcej tlenku / wodorotlenku glinu, który jest atakowany… itd.

Ta reakcja zachodzi, ponieważ aluminium jest tak nie szlachetne, że utlenianie do $ \ ce {Al ^ 3 +} $ jest korzystne nawet w warunkach podstawowych (podczas gdy niektóre inne metale nieszlachetne są stabilne w warunkach podstawowych, ponieważ nie mają wystarczającego potencjału do ich utlenienia).