Алюминий

ПРИРОДНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ АЛЮМИНИЯ АЛЮМОСИЛИКАТЫ КОРУНД Al2O3 – прозрачные кристаллы

13 Алюминий Алюминий (лат. Aluminium)Aluminium ,9815 3s 2 3p 1 Был впервые получен датским физиком Х.К. Эрстедом в 1825 г. Название этого элемента происходит от латинского алюмен, так в древности назывались квасцы, которые использовали для крашения тканей. Латинское название, вероятно, восходит к греческому «халмэ» - рассол, соляной раствор. Порядковый номер. Химический элемент III группы главной подгруппы 3-го периода. Электронная конфигурация элемента +13 Al 2 Электронная конфигурация элемента +13 Al 2е 8ē 3ē

Число протонов p + =13 нейтронов ē=13 нейтронов ē=13 электронов n 0 =14 электронов n 0 =14

Схема расположения электронов на энергетических подуровнях +13 Al 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1 1s1s 2s2p 3s3p в соединениях проявляет степень окисления +3

Al – типичный металл Схема образования вещества Al Al 0 - 3ē Al +3 Тип химической связи -металлическая Тип химической связи -металлическая Тип кристаллической решетки – кубическая гранецентрированная Тип кристаллической решетки – кубическая гранецентрированная

Физические свойства вещества Al – серебристо-белый металл, пластичный, легкий, хорошо проводит тепло и электрический ток, обладает хорошей ковкостью, легко поддаётся обработке, образует лёгкие и прочные сплавы. =2,7 г/см 3 =2,7 г/см 3 t пл. =660 0 С

Физические свойства металла алюминия: Агрегатное состояниетвердый Цвет. Блеск. серебристо-белый с металлическим блеском Запахнет Пластичность, хрупкость, эластичность пластичен Растворимость в водене растворяется Температура плавления660°С Плотность2,7 г/см 3 Теплопроводность, электропроводность есть

Химические свойства вещества Al активный металл восстанавливает все элементы, находящиеся справа от него в электрохимическом ряду напряжения металлов, простые вещества – неметаллы. Из сложных соединений алюминий восстанавливает ионы водорода и ионы менее активных металлов. Однако при комнатной температуре на воздухе алюминий не изменяется, поскольку его поверхность покрыта защитной оксидной плёнкой Al 2 O 3 Al активный металл восстанавливает все элементы, находящиеся справа от него в электрохимическом ряду напряжения металлов, простые вещества – неметаллы. Из сложных соединений алюминий восстанавливает ионы водорода и ионы менее активных металлов. Однако при комнатной температуре на воздухе алюминий не изменяется, поскольку его поверхность покрыта защитной оксидной плёнкой Al 2 O 3

В ряду напряжений алюминий находится сразу же после щелочных и щелочноземельных металлов. Однако при комнатной температуре на воздухе алюминий не изменяется, поскольку его поверхность покрыта очень прочной тонкой пленкой оксида, которая защищает металл от воздействия компонентов воздуха и воды. В ряду напряжений алюминий находится сразу же после щелочных и щелочноземельных металлов. Однако при комнатной температуре на воздухе алюминий не изменяется, поскольку его поверхность покрыта очень прочной тонкой пленкой оксида, которая защищает металл от воздействия компонентов воздуха и воды.

Химические свойства алюминия: О2О2 СL2СL2 N2N2 S H2OH2O NaOH+H 2 O HCl Fe 2 O 3

2Al +3O 2 Al 2 O 3 +3Cl 2 2AlCl 3 +3S Al 2 S 3 +6HCl 2AlCl 3 + 3H 2 +3CuSO 4 Al 2 (SO 4 ) 3 + 3Cu

Алюминий реагирует: Алюминий реагирует: 1. 2Al+3O 2 = 2Al 2 O 3 + O – покрывается пленкой оксида, но в мелкораздроблен- ном виде горит с выделением большого количества теплоты. 2. 2Al + 3Cl 2 = 2 AlCl 3 (Br 2, I 3 ) – на холоду 3. 2Al + 3S = Al 2 S 3 - при нагревании 4. 4Al + 3С = Al 4 С 3 - при нагревании 5. Алюминотермия – получение металлов: Fe, Cr, Mn, Ti, W и другие, например: 3Al + 3Fe 3 O 4 = 4Al 2 O 3 + 9Fe 3Al + 3Fe 3 O 4 = 4Al 2 O 3 + 9Fe

Является амфотерным элементом : взаимодействует с кислотами и со щелочами. 2Al + 6HCl = 2AlCl 3 + 3H 2 2Al + 2NaOH + 2H 2 O = 2NaAlO 2 + 3H 2 Оксид и гидроксид алюминия также обладают амфотерными свойствами : Al 2 O 3 + 6HCl = 2AlCl 3 + 3H 2 O Al 2 O 3 + 2NaOH = 2NaAlO 2 + H 2 O 2Al(OH) 3 + 6HCl = 2AlCl 3 + 6H 2 O Al(OH) 3 + NaOH = NaAlO 2 + 2H 2 O

Алюминий при нагревании сгорает на воздухе. Вследствие образования защитной пленки не реагирует с HNO 3, не растворяется в H 3 PO 4. С трудом взаимодействует с H 2 SO 4, медленно – с растворами HNO 3 и H 3 PO 4, быстрее – с раствором HCl, растворяется в растворах щелочей: Al + 4HNO 3 = Al(NO 3 ) 3 + NO + 2H 2 O/ Алюминий при нагревании сгорает на воздухе. Вследствие образования защитной пленки не реагирует с HNO 3, не растворяется в H 3 PO 4. С трудом взаимодействует с H 2 SO 4, медленно – с растворами HNO 3 и H 3 PO 4, быстрее – с раствором HCl, растворяется в растворах щелочей: Al + 4HNO 3 = Al(NO 3 ) 3 + NO + 2H 2 O/ При обычной температуре реагирует с Cl 2, Br 2, при нагревании – с F 2, I 2, S, C, N 2 ; с H 2 непосредственно не реагирует. При обычной температуре реагирует с Cl 2, Br 2, при нагревании – с F 2, I 2, S, C, N 2 ; с H 2 непосредственно не реагирует.

Получение вещества Алюминий получают электролизом раствора глинозема в расплавленном криолите (Na 3 AIF 6 ), электролизом расплава AlCl 3 (расходуется около 16 кВт · час на 1 кг Al) Электролиз: Al 2 O 3 при С в расплаве криолита: На катоде: Al e = Al 0 На угольном аноде (расходуется в процессе электролиза): O e = 0 0 ; C + O = CO; C + O = CO; 2CO + O 2 = 2CO 2;

Алюминий получают разложением электрическим током раствора его оксида в расплавленном криолите (Na 3 AIF 6 ) : Алюминий получают разложением электрическим током раствора его оксида в расплавленном криолите (Na 3 AIF 6 ) : (эл.ток) (эл.ток) 2Al 2 O 3 = 4 Al + 3O 2 – 3352 кДж 2Al 2 O 3 = 4 Al + 3O 2 – 3352 кДж Из – за высокой энергии химической связи в оксиде процесс его разложения чрезвычайно энергоемок, что ограничивает использование алюминия. Из – за высокой энергии химической связи в оксиде процесс его разложения чрезвычайно энергоемок, что ограничивает использование алюминия.

Применение Al Применение Al

Ряд факторов применения алюминия: Алюминий – самый распространенный металл земной коры. Его ресурсы практически неисчерпаемы. Алюминий – самый распространенный металл земной коры. Его ресурсы практически неисчерпаемы. Обладает высокой коррозионной стойкостью и практически не нуждается в специальной защите. Обладает высокой коррозионной стойкостью и практически не нуждается в специальной защите. Высокая химическая активность алюминия используется в алюминотермии. Высокая химическая активность алюминия используется в алюминотермии. Малая плотность в сочетании с высокой прочностью и пластичностью его сплавов делает алюминий незаменимым конструкционным материалом в самолетостроений и способствует расширению его применения в наземном и водном транспорте, а также в строительстве. Малая плотность в сочетании с высокой прочностью и пластичностью его сплавов делает алюминий незаменимым конструкционным материалом в самолетостроений и способствует расширению его применения в наземном и водном транспорте, а также в строительстве. Относительно высокая электропроводность позволяет заменять им значительно более дорогую медь в электротехнике. Относительно высокая электропроводность позволяет заменять им значительно более дорогую медь в электротехнике.

Оксид алюминия Al 2 О 3 : Очень твердый (корунд, рубин) порошок белого цвета, тугоплавкий С. Не растворяется в воде. Амфотерный оксид, взаимодействует: а) с кислотами Al 2 O 3 + 6H + = 2Al H 2 O б) со щелочами Al 2 O 3 + 2OH - = 2AlO H 2 O Образуется: а) при окислении или горении алюминия на воздухе 4Al + 3O 2 = 2Al 2 O 3 б) в реакции алюминотермии 2Al + Fe 2 O 3 = Al 2 O 3 + 2Fe в) при термическом разложении гидроксида алюминия 2Al (OH) 3 = Al 2 O 3 + 3H 2 O

Белый нерастворимый в воде порошок. Проявляет амфотерные свойства, взаимодействует: а) с кислотами Al (OH) 3 + 3HCl = AlCl 3 + 3H 2 O б) со щелочами Al (OH) 3 + Na OH = NaAlO 2 + 2H 2 O Разлагается при нагревании 2Al (OH) 3 = Al 2 O 3 + 3H 2 O Образуется: а) при взаимодействии растворов солей алюминия с растворами щелочей (без избытка) Al OH - = Al (OH) 3 б) при взаимодействии алюминатов с кислотами (без избытка) AlO H + + H 2 O = Al (OH) 3 Гидроксид алюминия Al(ОН) 3 :