Амурская область, Зейский район, МОУ Умлеканская СОШ Урок 17 Алюминий. Положение алюминия в периодической системе и строение его атома. Нахождение в природе. Физические и химические свойства алюминия. Учитель биологии и химии Михайличенко Г.В.

Алюминий Главную подгруппу III группы периодической системы со­ставляют бор (В), алюминий (Аl), галлий (Ga), индий (In) и таллий (Тl).алюминий

Открытие металлов главной подгруппы III группы ВAlGaInTl 1806 г.1825 г.1875 г.1863 г.1861 г. Г.Люссак,Г.Х.ЭрстедЛ. де БуабодранФ.Рейх,У.Крукс Л. Тенар(Дания)(Франция)И.Рихтер(Англия) (Франция)(Германия)

Бор представляет собой неметалл. Алюминий переход­ный металл, а галлий, индий и таллий полноценные метал­лы. Таким образом, с ростом радиусов атомов элементов каждой группы периодической системы металлические свой­ства простых веществ усиливаются.

1. Положение алюминия в таблице Д. И. Менделеева. Строение атома, проявляемые степени окисления. Элемент алюминий расположен в III группе, главной «А» подгруппе, 3 периоде периодической системы, порядковый номер 13, относительная атомная масса Ar(Al) = 27. Его соседом слева в таблице является магний – типичный металл, а справа – кремний – уже неметалл. Следовательно, алюминий должен проявлять свойства некоторого промежуточного характера и его соединения являются амфотерными

АlАl

Al +13 )2)8)3, p – элемент, Основное состояние 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1 Алюминий проявляет в соединениях степень окисления +3: Al0 – 3 e- Al+3 Возбуждённое состояние 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 3p 2

2. Физические свойства Алюминий в свободном виде се­ ребристо-белый металл, обладающий высокой тепло- и электро­проводностью. Температура плавления 650 оС. Алюминий имеет невысокую плотность (2,7 г/см3) при­мерно втрое меньше, чем у железа или меди, и одновременно это прочный металл.

3. Нахождение в природе По распространённости в природе занимает 1-е среди металлов и 3-е место среди элементов, уступая только кислороду и кремнию. Процент содержания алюминия в земной коре по данным различных исследователей составляет от 7,45 до 8,14 % от массы земной коры. В природе алюминий встречается только в соединениях (минералах).

Боксит Al 2 O 3 H 2 O (с примесями SiO 2, Fe 2 O 3, CaCO 3 )

Корунд Al 2 O 3

Рубин

Сапфир

Алюминий

4. Химические свойства алюминия и его соединений Алюминий легко взаимодействует с кислородом при обычных условиях и покрыт оксидной пленкой (она придает матовый вид).

Демонстрация оксидной пленки алюминия

Её толщина 0,00001 мм, но благодаря ней алюминий не коррозирует. Для изучения химических свойств алюминия оксидную пленку удаляют. (При помощи наждачной бумаги, или химически: сначала опуская в раствор щелочи для удаления оксидной пленки, а затем в раствор солей ртути для образования сплава алюминия со ртутью – амальгамы).

I. Взаимодействие с простыми веществами Алюминий уже при комнатной температуре активно реагирует со всеми галогенами, образуя галогениды. При нагревании он взаимодействует с серой (200 °С), азотом (800 °С), фосфором (500 °С) и углеродом (2000 °С), с йодом в присутствии катализатора - воды:

2Аl + 3S = Аl 2 S 3 (сульфид алюминия), 2Аl + N 2 = 2АlN (нитрид алюминия), Аl + Р = АlР (фосфид алюминия), 4Аl + 3С = Аl 4 С 3 (карбид алюминия). 2 Аl + 3 I 2 = 2 AlI 3 (йодид алюминия)

4Al + 3O 2 = 2Al 2 O 3

2 Al + 6 H 2 O = 2 Al (OH) H 2 без оксидной пленки

2 Al + 2 NaOH + 6 H 2 O = 2 Na[Al(OH) 4 ] + 3 H 2

3 Fe 3 O Al = 4 Al 2 O Fe +Q Сr 2 О 3 + 2Аl = 2Сr + Аl 2 О 3 2 Al + 3 H 2 SO 4 = Al 2 (SO 4 ) H 2 2Аl + 6Н 2 SО 4(конц) = Аl 2 (SО 4 ) 3 + 3SО 2 + 6Н 2 О, Аl + 6НNO 3(конц) = Аl(NO 3 ) 3 + 3NO 2 + 3Н 2 О.

2 Al + 2 NaOH + 6 H 2 O = 2Na[Al(OH) 4 ]+ 3H 2 2Al + 2KOH + 6H 2 O = 2 K[Al(OH) 4 ] + 3H 2 2Al + 6H 2 O = 2 Al(OH) 3 + 3H 2 2Al + 3CuSO 4 = Al 2 (SO 4 ) 3 + 3Cu AlCl NH 3 · H 2 O = Al(OH) NH 4 Cl Al NH 3 · H 2 O = Al(OH) NH 4

Обнаружение ионов алюминия в растворах: AlCl NH 3 · H 2 O = Al(OH) NH 4 Cl Al NH 3 · H 2 O = Al(OH) NH 4

Соединения алюминия Al 2 O 3 – твердое вещество белого цвета, тугоплавкое. Не реагирует с водой и не растворяется. Типичный амфотерный оксид, поэтому реагирует с кислотами и щелочами. Al 2 O HCl = 2 AlCl H 2 O При сплавлении образуется метаалюминат натрия: Al 2 O 3 (тв)+ 2 NaOH (тв) t 2 NaAlO 2 + H 2 O, В растворе щёлочи образуется тетрагидроксоалюминат натрия: Al 2 O NaOH + 3 H 2 O = 2Na[Al(OH) 4 ] Алюминаты неустойчивы и даже при слабом подкислении разрушаются: Na[Al(OH) 4 ] + CO 2 = Al(OH) 3 + NaHCO 3

Al(OH) 3 – белое вещество, нерастворимое в воде, амфотерный гидроксид. Получают косвенно реакцией обмена между солью алюминия и щелочью: AlCl 3 + NaOH (по каплям)= Al(OH) NaCl Взаимодействует с кислотами и щелочами. Al(OH) HCl = AlCl H 2 O В растворе: Al(OH) 3 + NaOH(избыток) = Na[Al(OH) 4 ] или Al(OH) NaOH = Na 3 [Al(OH) 6 ] В расплавах: Al(OH) 3 + NaOH = NaAlO 2 + 2H 2 O

Напишите уравнения реакций следующих превращений Al AlCl 3 Al(OH) 3 Al 2 O 3 Na[Al(OH) 4 ] Al 2 (SO 4 ) 3 Al(OH) 3 AlCl 3 Na[Al(OH) 4 ]

Решение задач Задание 7 на стр. 75 Дано: