• World of Tanks грати онлайн без скачування
• ModPack Zeus002 завантажити моди ось World Of Tanks мод пак
• Тестовий сервер World of Tanks скачати
• Як підняти статистику в World of Tanks?
• Працює aimbot-shaytan "шайтан" - аімбот від zorrojan
• Заборонений приціл "Шайтан" для World of Tanks - в чому секрет Нагіба?
• Відео World of Tanks американська пт-сау Т28 Prototype
• Модів від Джова для 0.9 13. Моди від Джова (модпак Jove) остання версія. Огляд оновлених скачати мод Джова
• Яке обладнання ставити на кв 5
• World of Tanks і шахрайство з боку системи Не виходить грати в танки постійно вбивають

Мета уроку:розглянути поширення алюмінію в природі, його фізичні і хімічні властивості, а також властивості утворюваних нею з'єднань.

Хід роботи

2. Вивчення нового матеріалу. алюміній

Головну підгрупу III групи періодичної системи складають бор (В), алюміній (Аl), галій (Ga), індій (In) і талій (Тl).

Як видно з наведених даних, всі ці елементи були відкриті в XIXстолетіі.

Відкриття металів головної підгрупи III групи

Бор є неметалл. Алюміній - перехідний метал, а галій, індій і талій - повноцінні метали. Таким чином, з ростом радіусів атомів елементів кожної групи періодичної системи металеві властивості простих речовин посилюються.

У даній лекції ми докладніше розглянемо властивості алюмінію.

Завантажити:

Попередній перегляд:

МУНІЦИПАЛЬНЕ БЮДЖЕТНА освітні установи

ЗАГАЛЬНА загальноосвітня школа № 81

Алюміній. Положення алюмінію в періодичній системі і будова його атома. Знаходження в природі. Фізичні та хімічні властивості алюмінію.

вчитель хімії

МБОУ ЗОШ №81

2013р

Тема уроку: Алюміній. Положення алюмінію в періодичній системі і будова його атома. Знаходження в природі. Фізичні та хімічні властивості алюмінію.

Мета уроку: розглянути поширення алюмінію в природі, його фізичні і хімічні властивості, а також властивості утворюваних нею з'єднань.

Хід роботи

1. Організаційний момент уроку.

2. Вивчення нового матеріалу.алюміній

Головну підгрупу III групи періодичної системи складають бор (В),алюміній (Аl), галій (Ga), індій (In) і талій (Тl).

Як видно з наведених даних, всі ці елементи були відкриті в XIXстолетіі.

Відкриття металів головної підгрупи III групи

Бор є неметалл. Алюміній - перехідний метал, а галій, індій і талій - повноцінні метали. Таким чином, з ростом радіусів атомів елементів кожної групи періодичної системи металеві властивості простих речовин посилюються.

У даній лекції ми докладніше розглянемо властивості алюмінію.

1. Положення алюмінію в таблиці Д. І. Менделєєва. Будова атома, притаманні ступеня окислення.

Елемент алюміній розташований в III групі, головною «А» підгрупі, 3 періоді періодичної системи, порядковий номер №13, відносна атомна массаAr (Al) \u003d 27. Його сусідом ліворуч в таблиці є магній - типовий метал, а праворуч - кремній - вже неметалл . Отже, алюміній повинен проявляти властивості деякого проміжного характеру і його сполуки є амфотерними.

Al +13) 2) 8) 3, p - елемент,

Алюміній проявляє в з'єднаннях ступінь окислення +3:

Al 0 - 3 e - → Al +3

2. Фізичні властивості

Алюміній у вільному вигляді - сріблясто-білий метал, що володіє високою тепло- і електропровідністю. Температура плавлення 650про С. Алюміній має невисоку щільність (2,7 г / см3 ) - приблизно втричі менше, ніж у заліза або міді, і одночасно - це міцний метал.

3. Знаходження в природі

За поширеністю в природі займає1-е серед металів і 3-е місце серед елементів, Поступаючись тільки кисню і кремнію. Відсоток вмісту алюмінію в земній корі за даними різних дослідників становить від 7,45 до 8,14% від маси земної кори.

У природі алюміній зустрічається тільки в з'єднаннях (Мінералах).

Деякі з них:

Боксити - Al 2 O 3 H 2 O (з домішками SiO 2, Fe 2 O 3, CaCO 3)

Нефелін - KNa 3 4

Алуніти - KAl (SO 4) 2 2Al (OH) 3

Глинозем (суміші каолінів з піском SiO2, вапняком CaCO 3, магнезитом MgCO 3)

Корунд - Al 2 O 3

Польовий шпат (ортоклаз) - K2 O × Al 2 O 3 × 6SiO 2

Каолініт - Al 2 O 3 × 2SiO 2 × 2H 2 O

Алуніт - (Na, K) 2 SO 4 × Al 2 (SO 4) 3 × 4Al (OH) 3

Берил - 3ВеО Al 2 О 3 6SiO 2

4. Хімічні властивості алюмінію та його сполук

Алюміній легко взаємодіє з киснем при звичайних умовах і покритий оксидною плівкою (вона надає матовий вид).

Її товщина 0,00001 мм, але завдяки їй алюміній не піддається корозії. Для вивчення хімічних властивостей алюмінію оксидну плівку видаляють. (За допомогою наждачного паперу, або хімічно: спочатку опускаючи в розчин лугу для видалення оксидної плівки, а потім в розчин солей ртуті для освіти сплаву алюмінію з ртуттю - амальгами).

I. Взаємодія з простими речовинами

Алюміній вже при кімнатній температурі активно реагує з усіма галогенами, утворюючи галогеніди. При нагріванні він взаємодіє з сіркою (200 ° С), азотом (800 ° С), фосфором (500 ° С) і вуглецем (2000 ° С), з йодом у присутності каталізатора - води:

2Аl + 3S \u003d Аl 2 S 3 (Сульфід алюмінію),

2Аl + N 2 \u003d 2АlN (нітрид алюмінію),

Аl + Р \u003d АlР (фосфід алюмінію),

4Аl + 3С \u003d Аl 4 С 3 (Карбід алюмінію).

2 Аl + 3 I 2 \u003d 2 AlI 3 (Йодид алюмінію)

Всі ці сполуки повністю гідролізуються з утворенням гідроксиду алюмінію і, відповідно, сірководню, аміаку, фосфіну і метану:

Al 2 S 3 + 6H 2 O \u003d 2Al (OH) 3 + 3H 2 S

Al 4 C 3 + 12H 2 O \u003d 4Al (OH) 3 + 3CH 4

У вигляді стружок або порошку він яскраво горить на повітрі, виділяючи велику кількість теплоти:

4Аl + 3O 2 \u003d 2Аl 2 О 3 + +1676 кДж.

II. Взаємодія зі складними речовинами

Взаємодія з водою:

2 Al + 6 H 2 O \u003d 2 Al (OH) 3 + 3 H 2

без оксидної плівки

Взаємодія з оксидами металів:

Алюміній - хороший відновник, так як є одним з активних металів. Варто в ряду активності відразу після лужноземельних металів. Томувідновлює метали з їх оксидів. Така реакція - алюмотермія - використовується для отримання чистих рідкісних металів, наприклад таких, як вольфрам, ваннадій і ін.

3 Fe 3 O 4 + 8 Al \u003d 4 Al 2 O 3 + 9 Fe + Q

Термітна суміш Fe3 O 4 і Al (порошок) -використовується ще й в термитной зварюванні.

Сr 2 О 3 + 2Аl \u003d 2Сr + Аl 2 О 3

Взаємодія з кислотами:

З розчином сірчаної кислоти: 2 Al + 3 H2 SO 4 \u003d Al 2 (SO 4) 3 + 3 H 2

З холодними концентрованими сірчаної та азотної не реагує (пасивує). Тому азотну кислоту перевозять в алюмінієвих цистернах. При нагріванні алюміній здатний відновлювати ці кислоти без виділення водню:

2Аl + 6Н 2 SО 4 (конц) \u003d Аl 2 (SО 4) 3 + 3SО 2 + 6Н 2 О,

Аl + 6НNO 3 (конц) \u003d Аl (NO 3) 3 + 3NO 2 + 3Н 2 О.

Взаємодія з лугами.

2 Al + 2 NaOH + 6 H 2 O \u003d 2 NaAl (OH) 4 + 3 H 2

Na [Аl (ОН) 4] - тетрагідроксоалюмінат натрію

За пропозицією хіміка Горбова, в російсько-японську війну цю реакцію використовували для отримання водню для аеростатів.

З розчинами солей:

2Al + 3CuSO 4 \u003d Al 2 (SO 4) 3 + 3Cu

Якщо поверхня алюмінію потерти сіллю ртуті, то відбувається реакція:

2Al + 3HgCl 2 \u003d 2AlCl 3 + 3Hg

Виділилася ртуть розчиняє алюміній, утворюючи амальгаму.

5. Застосування алюмінію та його сполук

Фізичні та хімічні властивості алюмінію зумовили його широке застосування в техніці.Значним споживачем алюмінію є авіаційна промисловість: Літак на 2/3 складається з алюмінію і його сплавів. Літак зі сталі виявився б занадто важким і зміг би нести набагато менше пасажирів.Тому алюміній називають крилатим металом.З алюмінію виготовляють кабелі та проводи: При однаковій електричній провідності їх маса в 2 рази менше, ніж відповідних виробів з міді.

З огляду на корозійну стійкість алюмінію, з ньоговиготовляють деталі апаратів і тару для азотної кислоти. Порошок алюмінію є основою при виготовленні сріблястою фарби для захисту залізних виробів від корозії, а також для відображення теплових променів такою фарбою покривають нафтосховища, костюми пожежних.

Оксид алюмінію використовується для отримання алюмінію, а також як вогнетривкий матеріал.

Гідроксид алюмінію - основний компонент всіх відомих ліків маалокса, альмагеля, які знижують кислотність шлункового сік.

Солі алюмінію сильно гідролізуються. Дана властивість застосовують в процесі очищення води. У воду, що очищається вводять сульфат алюмінію і невелика кількість гашеного вапна для нейтралізації утворюється кислоти. В результаті виділяється об'ємний осад гідроксиду алюмінію, який, осідаючи, забирає з собою зважені частинки муті і бактерії.

Таким чином, сульфат алюмінію є коагулянтом.

6. Отримання алюмінію

1) Сучасний рентабельний спосіб отримання алюмінію був винайдений американцем Холом і французом Еру в 1886 році. Він полягає в електролізі розчину оксиду алюмінію в розплавленому кріоліті. Розплавлений кріоліт Na3 AlF 6 розчиняє Al 2 O 3, як вода розчиняє цукор. Електроліз "розчину" оксиду алюмінію в розплавленому кріоліті відбувається так, як якщо б кріоліт був тільки розчинником, а оксид алюмінію - електролітом.

2Al 2 O 3 ел.ток → 4Al + 3O 2

В англійській "Енциклопедії для хлопчиків і дівчаток" стаття про алюміній починається такими словами: "23 лютого 1886 року в історії цивілізації почався новий металевий століття - століття алюмінію. У цей день Чарльз Холл, 22-річний хімік, з'явився в лабораторію свого першого вчителя з дюжиною маленьких кульок сріблясто-білого алюмінію в руці і з новиною, що він знайшов спосіб виготовляти цей метал дешево і у великих кількостях ". Так Хол став основоположником американської алюмінієвої промисловості і англосаксонським національним героєм, як людина, яка зробила з науки чудовий бізнес.

2) 2Al 2 O 3 + 3 C \u003d 4 Al + 3 CO 2

ЦЕ ЦІКАВО:

• Металевий алюміній першим виділив в 1825 році датський фізик Ханс Крістіан Ерстед. Пропустивши газоподібний хлор через шар розпеченого оксиду алюмінію, змішаного з вугіллям, Ерстед виділив хлорид алюмінію без найменших слідів вологи. Щоб відновити металевий алюміній, Ерстед знадобилося обробити хлорид алюмінію амальгамою калію. Через 2 роки німецький хімік Фрідріх Веллер. Удосконалив метод, замінивши амальгаму калію чистим калієм.
• У 18-19 століттях алюміній був головним ювелірним металом. У 1889 році Д. І. Менделєєв в Лондоні за заслуги в розвитку хімії був нагороджений цінним подарунком - вагами, зробленими з золота і алюмінію.
• До 1855 року французький вчений Сен- Клер Девіль розробив спосіб отримання металевого алюмінію в технічних масштабах. Але спосіб був дуже дорогий. Девіль користувався особливим заступництвом Наполеона III, імператора Франції. В знак своєї відданості і подяки Девіль виготовив для сина Наполеона, новонародженого принца, витончено гравіровану брязкальце - перше «виріб ширвжитку» з алюмінію. Наполеон мав намір навіть спорядити своїх гвардійців алюмінієвими кіраса, але ціна виявилася непомірно високою. У той час 1 кг алюмінію коштував 1000 мазкий, тобто в 5 разів дорожче срібла. Тільки після винаходу електролітичного процесу алюміній за своєю вартістю зрівнявся зі звичайними металами.
• А чи знаєте ви, що алюміній, потрапляючи в організм людини, викликає розлад нервової системи. При його надлишку порушується обмін речовин. А захисними засобами є вітамін С, сполуки кальцію, цинку.
• При згорянні алюмінію в кисні і фтор виділяється багато тепла. Тому його використовують як присадку до ракетного палива. Ракета "Сатурн" спалює за час польоту 36 тонн алюмінієвого порошку. Ідея використання металів як компонента ракетного палива вперше висловив Ф. А. Цандер.

3. Закріплення вивченого матеріалу

№1. Для отримання алюмінію з хлориду алюмінію в якості відновника можна використовувати металевий кальцій. Складіть рівняння цієї хімічної реакції, охарактеризуйте цей процес за допомогою електронного балансу.
Подумайте! Чому цю реакцію можна проводити у водному розчині?

№2. Закінчите рівняння хімічних реакцій:
Al + H2 SO 4 (Розчин) -\u003e
Al + CuCl2 ->
Al + HNO 3 (конц) - t -\u003e
Al + NaOH + H 2 O -\u003e

№3. Вирішіть задачу:
На сплав алюмінію і міді подіяли надлишком концентрованого розчину гідроксиду натрію при нагріванні. Виділилося 2,24 л газу (н.у.). Обчисліть процентний склад сплаву, якщо його загальна маса була 10 г?

4. Домашнє завданняслайд 2

AL Елемент III (A) групи таблиці Д.І. Менделєєва Елемент з порядковим № 13, його Елемент 3-його періоду Третій за поширеністю в земній корі назва утворена від лат. «Aluminis» - галун

Датський фізик Ганс Ерстед (1777-1851) Вперше алюміній був отриманий ним в 1825 році дією амальгами калію на хлорид алюмінію з наступною відгоном ртуті.

Сучасне отримання алюмінію Сучасні метод отримання був розроблений незалежно один від одного: американцем Чарльзом Холом і французом Полем Еру в 1886 році. Він полягає в розчиненні оксиду алюмінію в розплаві кріоліту з подальшим електролізом з використанням витрачаються коксових або графітових електродів.

Будучи студентом Оберлінському коледжу, він дізнався, що можна розбагатіти і отримати подяку людства, якщо винайти спосіб отримання алюмінію в промислових масштабах. Як одержимий, Чарльз проводив експерименти з вироблення алюмінію шляхом електролізу кріолітно-глиноземного розплаву. 23 лютого 1886 роки рік після закінчення коледжу Чарльз отримав за допомогою електролізу перший алюміній. Хол Чарльз (1863 - 1914) американський інженер-хімік

Поль Еру (1863-1914) - французький інженер - хімік У 1889 році відкрив алюмінієвий завод у Фроні (Франція), ставши його директором, він сконструював електродугове піч для виплавки стали, названу його ім'ям; він розробив також електролітичний спосіб отримання алюмінієвих сплавів

8 Алюміній 1. З історії відкриття Головна Далі В період відкриття алюмінію - метал був дорожче золота. Англійці хотіли вшанувати багатим подарунком великого російського хіміка Д.І. Менделєєва, подарували йому хімічні ваги, в яких одна чашка була виготовлена \u200b\u200bіз золота, інша - з алюмінію. Чашка з алюмінію стала дорожче золотий. Отримане «срібло з глини» зацікавило не лише науковців, а й промисловців і навіть імператора Франції. далі

9 Алюміній 7. Вміст у земній корі головна Далі

Знаходження в природі Найважливішим на сьогодні мінералом алюмінію є боксит Основний хімічний компонент бокситу - глинозем (Al 2 O 3) (28 - 80%).

11 Алюміній 4. Фізичні властивості Колір - сріблясто-білий t пл. \u003d 660 ° C. t кип. ≈ 2450 ° C. Електропровідний, теплопровідний Легкий, щільність ρ \u003d 2,6989 г / см 3 М'який, пластичний. головна Далі

12 Алюміній 7. Знаходження в природі Боксити - Al 2 O 3 Глинозем - Al 2 O 3 головна Далі

13 Алюміній головна Вставте пропущені слова Алюміній - елемент III групи, головною підгрупи. Заряд ядра атома алюмінію дорівнює +13. В ядрі атома алюмінію 13 протонів. В ядрі атома алюмінію 14 нейтронів. В атомі алюмінію 13 електронів. Атом алюмінію має 3 енергетичних рівня. Електронна оболонка має будова 2 е, 8е, 3е. На зовнішньому рівні в атомі 3 електронів. Ступінь окислювання атома в сполуках дорівнює +3. Проста речовина алюміній є металом. Оксид і гідроксид алюмінію мають амфотерний характер. далі

14 Алюміній 3. Будова простого речовини Метал Зв'язок - металева Кристалічні ґрати - металева, кубічна гранецентрированная головна Далі

15 Алюміній 2. Електронна будова 27 А l +13 0 2e 8e 3e P + \u003d 13 n 0 \u003d 14 e - \u003d 13 1 s 2 2 s 2 2p 6 3s 2 3p 1 Коротка електронний запис 1 s 2 2 s 2 2p 6 3s 2 3p 1 Порядок заповнення головна Далі

16 Алюміній 6. Хімічні властивості 4А l + 3O 2 \u003d 2Al 2 O 3 t 2Al + 3S \u003d Al 2 S 3 C н е м е т а л л а м і (c киснем, з сіркою) 2 А l + 3Cl 2 \u003d 2AlCl 3 4Al + 3C \u003d Al 4 C 3 C неметаллами (c галогенами, з вуглецем) (Зняти оксидну плівку) 2 Al + 6 H 2 O \u003d 2Al (OH) 2 + H 2 C в о д о м 2 Al + 6 HCl \u003d 2AlCl 3 + H 2 2Al + 3H 2 SO 4 \u003d Al 2 (SO 4) 3 + H 2 C до і з л о т а м і 2 Al + 6NaOH + 6H 2 O \u003d 2Na 3 [Al (OH ) 6] + 3H 2 2Al + 2NaOH + 2H 2 O \u003d 2NaAlO 2 + 3H 2 C про щ е л о ч а м і 8Al + 3Fe 3 O 4 \u003d 4Al 2 O 3 + 9Fe 2Al + WO 3 \u003d Al 2 O 3 + WC о к с і д а м и м і т а л л о в головна Далі

17 Алюміній 8. Отримання 1825 рік Х. Ерстед: AlCl 3 + 3K \u003d 3KCl + Al: Електроліз (t пл. \u003d 2050 ° С): 2Al 2 O 3 \u003d 4 Al + 3O 2 Електроліз (в розплився. Кріоліті Na 3 AlF 6, t пл. ≈ 1000 ° С): 2Al 2 O 3 \u003d 4 Al + 3O 2 гл а вная Далі

Отримання алюмокалієвих квасцов

алюміній (Лат. Aluminium), - в періодичній системі алюміній знаходиться в третьому періоді, в головній підгрупі третьої групи. Заряд ядра +13. Електронна будова атома 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1. Металевий атомний радіус 0,143 нм, ковалентний - 0,126 нм, умовний радіус іона Al 3 - 0,057 нм. Енергія іонізації Al - Al + 5,99 еВ.

Найбільш характерна ступінь окислення атома алюмінію +3. Негативна ступінь окислення проявляється рідко. На зовнішньому електронному шарі атома існують вільні d-підрівні. Завдяки цьому його координаційне число в сполуках може бути рівним не тільки 4 (AlCl 4-, AlH 4-, алюмосилікати), але і 6 (Al 2 O 3, 3 +).

Історична довідка. Назва Алюміній походить від лат. alumen - так ще за 500 років до н.е. називалися алюмінієвий галун, які застосовувалися як протрава при фарбуванні тканин і для дублення шкіри. Датський учений X. К. Ерстед в 1825, діючи амальгамою калію на безводний АlСl 3 і потім відганяючи ртуть, отримав відносно чистий Алюміній. Перший промислового спосіб виробництва Алюмінію запропонував в 1854 французький хімік А.Е. Сент-Клер Девіль: спосіб полягав у відновленні подвійного хлориду Алюмінію і натрію Na 3 AlCl 6 металевим натрієм. Схожий за кольором на срібло, Алюміній на перших порах цінувався дуже дорого. З 1855 по 1890 роки було отримано всього 200 т Алюмінію. Сучасний спосіб отримання Алюмінію електролізом кріолітогліноземного розплаву розроблений в 1886 році одночасно і незалежно один від одного Ч. Холом в США і П. Еру у Франції.

Знаходження в природі

Алюміній - найпоширеніший у земній корі метал. На його долю приходиться 5,5-6,6 мол. частки% або 8 мас.%. Головна маса його зосереджена в алюмосилікатах. Надзвичайно розповсюдженим продуктом розкладу утворених ним сполук є глина, основний склад якої відповідає формулі Al 2 O 3. 2SiO 2. 2H 2 O. З інших форм знаходження алюмінія найбільше значення має боксит Al 2 O 3. xH 2 O і мінерали корунд Al 2 O 3 і кріоліт AlF 3. 3NaF.

отримання

В даний час в промисловості алюміній отримують електролізом розчину глинозему Al 2 O 3 в ростопленому криоліті. Al 2 O 3 повинен бути достатньо чистим, тому що із виплавленого алюмінію домішки видаляються дуже тяжко. Температура плавлення Al 2 O 3 близько 2050 о С, а кріоліту - 1100 о С. Електролізу піддають розплавлену суміш кріоліту і Al 2 O 3, що вміщує близько 10 мас.% Al 2 O 3, та плавиться при 960 о С і має електричну провідність , щільністю і в'язкістю, найбільш придатними для проведення процесу. При додаванні AlF 3, CaF 2 та MgF 2 проведення електролізу виявляється можливим при 950 о С.

Електролізер для виплавки алюмінію являє собою залізний кожух, викладений зсередини вогнетривкою цеглою. Його дно (під), складене з блоків спресованого вугілля, що є катодом. Аноди розташовані зверху: це - алюмінієві каркаси, заповнені вугільними брикетами.

Al 2 O 3 \u003d Al 3+ + AlO 3 3

На катоді виділяється рідкий алюміній:

Al 3+ + 3е - \u003d Al

Алюміній збирається на дні печі, звідки періодично випускається. На аноді виділяється кисень:

4AlO 3 3 - 12е - \u003d 2Al 2 O 3 + 3O 2

Кисень окислює графіт до оксидів вуглецю. У міру згоряння вуглецю анод нарощують.

Алюміній, крім того, застосовується як легирующая добавка до багатьох сплавів для надання їм жаростійкості.

Фізичні властивості алюмінію. Алюміній поєднує дуже цінний комплекс властивостей: малу щільність, високі теплопровідність і електричну провідність, високу пластичність і гарну корозійну стійкість. Він легко піддається кування, прокатки, волочіння. Алюміній добре зварюється газової, контактної та інших видами зварювання. Решітка Алюмінію кубічна гранецентрированная з параметром а \u003d 4,0413 Å. Властивості Алюміній, як і всіх металів, в значить, ступені залежать від його чистоти. Властивості Алюмінію особливої \u200b\u200bчистоти (99,996%): щільність (при 20 ° С) 2698,9 кг / м 3; t пл 660,24 ° С; t кип близько 2500 ° С; коефіцієнт термічного розширення (від 20 ° до 100 ° С) 23,86 · 10 -6; теплопровідність (при 190 ° С) 343 Вт / м · К, питома теплоємність (при 100 ° С) 931,98 дж / кг · К. ; електропровідність по відношенню до міді (при 20 ° С) 65,5%. Алюміній володіє невисокою міцністю (межа міцності 50-60 Мн / м 2), твердістю (170 Мн / м 2 по Бринеллю) і високою пластичністю (до 50%). При холодної прокатки межа міцності Алюмінію зростає до 115 Мн / м 2, твердість - до 270 Мн / м 2, відносне подовження знижується до 5% (1 Мн / м 2 ~ і 0,1 кгс / мм 2). Алюміній добре полірується, анодируется і має високу відбивну здатність, близькою до сріблу (він відображає до 90% падаючої світлової енергії). Володіючи великим спорідненістю до кисню, Алюміній на повітрі покривається тонкою, але дуже міцною плівкою оксиду Al 2 О 3, що захищає метал від подальшого окислення і обумовлює його високі антикорозійні властивості. Міцність оксидної плівки і захисну дію її сильно зменшуються в присутності домішок ртуті, натрію, магнію, міді та ін. Алюміній стійкий до дії атмосферної корозії, морської і прісної води, практично не взаємодіє з концентрованою або сильно розведеною азотною кислотою, з органічних кислотами, харчовими продуктами.

Хімічні властивості

При прожарюванні мілко роздробленого алюмінія він енергійно згорає на повітрі. Аналогічно проходить його взаємодія з сіркою. З хлором і бромом сполучається вже при звичайній температурі, з йодом - при нагріванні. При дуже високих температурах алюміній безпосередньо з'єднується також з азотом та вуглецем. Проте з воднем взаємодіє дуже пасивно.

По відношенню до води алюміній досить стійкий. Але якщо механічним шляхом чи амальгамуванням зняти запобіжну дію оксидної плівки, то відбувається енергійна реакція:

Сильно розбавлені, а також дуже концентровані HNO3 і H2SO4 на алюміній майже не діють (на холоді), тоді як при середніх концентраціях в цих кислотах він поступово розчиняється. Чистий алюміній досить стійкий по відношенню до соляної кислоти, але звичайний технічний метал в ній розчиняється.

При дії на алюміній водних розчинів лугів шар оксиду розчиняється, при цьому утворюються алюмінати - солі, що містять алюміній в складі аніона:

Al 2 O 3 + 2NaOH + 3H 2 O \u003d 2Na

Алюміній, позбавлений захисної плівки, взаємодіє з водою, витісняючи з неї водень:

2Al + 6H 2 O \u003d 2Al (OH) 3 + 3H 2

Утворений гідроксид алюмінія реагує з надлишком лугу, утворюючи гідроксоалюмінат:

Al (OH) 3 + NaOH \u003d Na

Сумарне рівняння розчинення алюмінія в водному розчині лугу:

2Al + 2NaOH + 6H 2 O \u003d 2Na + 3H 2

Алюміній помітно розчинний в розчинах солей, що мають через їх гідроліз кислу або лужну реакцію, наприклад в розчині Na 2 CO 3.

В ряді напруг він розташований між Mg та Zn. У всіх своїх сполуках алюміній трьохвалентний.

З'єднання алюмінію з киснем супроводжується величезним виділенням тепла (1676 кДж / моль Al 2 O 3), значно більшим, ніж у багатьох інших металів. З огляду на це при прожарюванні суміші оксида відповідного метала з порошком алюмінія проходить бурхлива реакція, з виділенням метала із взятого оксида. Метод відновлення за допомогою Al (алюмотермія) часто використовується для отримання ряду елементів (Cr, Mn, V, W та ін.) У вільному стані.

Алюмотермією іноді користуються для зварки окремих стальних частин, наприклад трамвайних рейок. Застосовувана суміш ( «терміт") складається з дрібних порошків алюмінія та Fe 3 O 4. Підпалюється за допомогою запала з суміші Al та BaO 2. Основна реакція йде за рівнянням:

8Al + 3Fe 3 O 4 \u003d 4Al 2 O 3 + 9Fe + 3350 кДж

Причому досягається температура близько 3000 о С.

Оксид алюмінія являє собою білу, дуже тугоплавку (т. Пл. 2050 о С) і нерозчинну у воді масу. Природний Al 2 O 3 (мінерал корунд), а також отриманий штучним шляхом а потім дуже прожарений має високу стійкість та не розчиняється в кислотах. В розчинний стан Al 2 O 3 (т. Н. Глинозем) можна перевести сплавом з лугами.

Звичайно забруднений домішками оксида заліза природний корунд в міру своєї надзвичайної твердості застосовують для виготовлення шліфувальних кругів, брусків і т.д. В мілко роздробленому вигляді він під назвою наждаку служить для очищення металевих поверхонь та виробництва наждачного паперу. Для тих же цілей часто використовують Al 2 O 3, отриманий сплавом бокситу (технічна назва - алунд).

Прозорі та забарвлені кристали корунду - червоний рубін - домішка хрома - синій сапфір - домішка титана та заліза - дорогоцінні камені. Їх отримують також штучно та використовують для технічних цілей, наприклад, для виготовлення деталей точних приладів, каменів у годинниках і т.п. Кристали рубінів, що мають незначну домішку Cr 2 O 3, використовують в якості квантових генераторів - лазерів, що створюють напрямлений пучок монохроматичного випромінювання.

З огляду на нерозчинність Al 2 O 3 у воді відповідаючий цому оксиду гідроксид Al (OH) 3 може бути отриманим лише не прямим шляхом із солей. Отримання гідроксиду можна представити у вигляді такої схеми. При дії лугів іонами OH - поступово заміщають в аквокомплексах 3+ молекули води:

3+ + OH - \u003d 2 + + H 2 O

2+ + OH - \u003d + + H 2 O

OH - \u003d 0 + H 2 O

Al (OH) 3 являє собою желеподібний осад білого кольору, практично нерозчинний у воді, але легко розчиняється в кислотах і сильних лугах. Він має, отже, амфотерний характер. Проте основні та особливо кислотні його властивості виражені досить слабо. В надлишку NH 4 OH гидроксид алюмінія нерозчинний. Одна з форм дегидратированного гідроксиду - алюмогель використовується в техніці як адсорбенту.

При взаємодії з сильними лугами утворюються відповідні алюмінати:

NaOH + Al (OH) 3 \u003d Na

Алюмінати найбільш активних одновалентних металів у воді добре розчинні, але через сильний гідроліз їх розчини стійкі лише при наявності достатнього надлишку луги. Алюмінати, вироблені з більш слабких підстав, гідролізувати в розчині практично без остачі і тому можуть бути отримані тільки сухим шляхом (сплавом Al 2 O 3 з оксидами відповідних металів). Утворюються метаалюмінати, за своїм складом вироблені від метаалюминиевой кислоти HAlO 2. Більшість з них у воді нерозчинні.

З кислотами Al (OH) 3 утворює солі. Похідні більшості сильних кислот добре розчинні у воді, але досить значно гідролізувати, і тому розчини їх показують кислу реакцію. Ще сильніше гідроліз розчинні солі алюмінію і слабких кислот. Внаслідок гідролізу сульфід, карбонат, ціанід і деякі інші солі алюмінію з водних розчинів отримати не вдається.

У водному середовищі аніон Al 3+ безпосередньо оточений шістьма молекулами води. Такий гідратований іон дещо дисоційований по схемі:

3+ + H 2 O \u003d 2 + + OH 3 +

Константа його дисоціації рівна 1. 10 -5, тобто він є слабкою кислотою (близькою по силі до оцтової). Октаедричні оточення Al 3+ шістьма молекулами води зберігається і в кристалогідратів ряду солей алюмінію.

Алюмосилікати можна розглядати як силікати, в яких частина кремнієкисневих тетраєдрів SiO 4 4 - замінена на алюмокисневі тетраєдри AlO 4 5 З алюмосилікатів найбільш поширені польові шпати, на долю яких припадає більше половини маси земної кори. Головні їх представники - мінерали

ортоклаз K 2 Al 2 Si 6 O 16 або K 2 O. Al 2 O 3. 6SiO 2

альбіт Na 2 Al 2 Si 6 O 16 або Na 2 O. Al 2 O 3. 6SiO 2

анортит CaAl 2 Si 2 O 8 або CaO. Al 2 O 3. 2SiO 2

Дуже розповсюджені мінерали групи слюд, наприклад мусковіт Kal 2 (AlSi 3 O 10) (OH) 2. Велике практичне значення має мінерал нефелін (Na, K) 2, який використовується для отримання глинозему содових продуктів і цементу. Це виробництво складається з наступних операцій: a) нефелін та вапняк спекают в трубчастих печах при 1200 о С:

(Na, K) 2 + 2CaCO 3 \u003d 2CaSiO 3 + NaAlO 2 + KAlO 2 + 2CO 2

б) утворену масу витравлюють водою - утворюється розчин алюмінатів натрія і калія та шлам CaSiO 3:

NaAlO 2 + KAlO 2 + 4H 2 O \u003d Na + K

в) через розчин алюмінатів пропускають утворений при спіканні CO 2:

Na + K + 2CO 2 \u003d NaHCO 3 + KHCO 3 + 2Al (OH) 3

г) нагріванням Al (OH) 3 отримують глинозем:

2Al (OH) 3 \u003d Al 2 O 3 + 3H 2 O

д) випаровуваням розчину виділяють соду и поташ, а раніше отриманий шлам йде на виробництво цементу.

При виробництві 1 т Al 2 O 3 отримують 1 т содопродуктов і 7.5 т цементу.

Деякі алюмосилікати володіють крихкою структурою та здатні до іонного обміну. Такі силікати - природні та особливо штучні - застосовуються для водоумягченія. Крім того, завдяки своїй сильно розвиненою поверхні, вони використовуються в якості носіїв каталізаторів, тобто як матеріали, просочують каталізатором.

Галогеніди алюмінія в звичайних умовах - безбарвні кристалічні речовини. В ряді галогенідів алюмінію AlF 3 сильно відрізняється за властивостями від своїх аналогів. Він тугоплавкий, мало розчинний у воді, хімічно неактивний. Основний спосіб отримання AlF 3 оснований на дії безводного HF на Al 2 O 3 або Al:

Al 2 O 3 + 6HF \u003d 2AlF 3 + 3H 2 O

З'єднання алюмінію з хлором, бромом та йодом легкоплавкі, досить реакційноздатні та добре розчинні не лише у воді, але і в багатьох органічних розчинниках. Взаємодія галогенідів алюмінію з водою супроводжується значним виділенням теплоти. У водному розчині усі вони сильно гідроліз, але на відміну від типових кислотних галогенідів неметалів їх гідроліз неповний і зворотній. Будучи помітно летючими вже при звичайних умовах, AlCl 3, AlBr 3 і AlI 3 димлять на вологому повітрі (внаслідок гідролізу). Вони можуть бути отримані прямим взаємодією простих речовин.

Щільності парів AlCl 3, AlBr 3 і AlI 3 при порівняно невисоких температурах більш-менш точно відповідають подвоєним формулами - Al 2 Hal 6. Просторова структура цих молекул відповідає двом тетраедра із загальним ребром. Кожен атом алюмінію пов'язаний з чотирма атомами галогену, а кожен з центральних атомів галогену - з обома атомами алюмінію. З двох зв'язків центрального атома галогену одна є донорно-акцепторної, причому алюміній функціонує як акцептора.

З галогенідними солями ряду одновалентних металів нітрати алюмінію утворюють комплексні сполуки, головним чином типів M 3 і M (де Hal - хлор, бром або йод). Схильність до реакцій приєднання взагалі сильно виражена у розглянутих галогенідів. Саме з цим пов'язане найважливіше технічне застосування AlCl 3 в якості каталізатора (при переробці нафти і при органічного синтезу).

З фторалюминат найбільше застосування (для отримання Al, F 2, емалей, скла та ін.) Має кріоліт Na 3. Промислове виробництво штучного кріоліту засноване на обробці гідроксиду алюмінію плавиковою кислотою і содою:

2Al (OH) 3 + 12HF + 3Na 2 CO 3 \u003d 2Na 3 + 3CO 2 + 9H 2 O

Хлоро, бромо і іодоалюмінати виходять при сплавці тригалогенидов алюмінію з галогенідами відповідних металів.

Хоча з воднем алюміній хімічно не взаємодіє, гідрид алюмінію можна отримати непрямим шляхом. Він являє собою білу аморфну \u200b\u200bмасу складу (AlH 3) n. Розкладається при нагріванні вище 105 ° С з виділенням водню.

При взаємодії AlH 3 з основними гідридами в ефірному розчині утворюються гідроалюмінати:

LiH + AlH 3 \u003d Li

Гідрідоалюмінати - білі тверді речовини. Бурхливо розкладаються водою. Вони - сильні відновники. Застосовуються (особливо Li) в органічному синтезі.

Сульфат алюмінію Al 2 (SO 4) 3. 18H 2 O виходить при дії гарячої сірчаної кислоти на оксид алюмінію або на каолін. Застосовується для очищення води, а також при приготуванні деяких сортів паперу.

Алюмокалієві галун KAl (SO 4) 2. 12H 2 O застосовуються в великих кількостях для дублення шкір, а також в фарбувальній справі як протрави для бавовняних тканин. В останньому випадку дію квасцов грунтується на тому, що утворюються внаслідок їх гідролізу гідроксид алюмінію відкладається в волокнах тканини в дрібнодисперсному стані і, адсордбіруя барвник, міцно утримує його на волокні.

З інших похідних алюмінію слід згадати його ацетат (інакше - уксуснокислую сіль) Al (CH 3 COO) 3, який використовується при фарбуванні тканин (як протравлення) і в медицині (примочки і компреси). Нітрат алюмінію легко розчинний у воді. Фосфат алюмінію не розчиняється у воді і оцтової кислоти, але розчинний в сильних кислотах і лугах.

Алюміній в організмі. Алюміній входить до складу тканин тварин і рослин; в органах ссавців тварин виявлено від 10 -3 до 10 -5% Алюмінію (на сиру речовину). Алюміній накопичується в печінці, підшлунковій і щитовидній залозах. У рослинних продуктах вміст Алюмінію коливається від 4 мг на 1 кг сухої речовини (картопля) до 46 мг (жовта ріпа), в продуктах тваринного походження - від 4 мг (мед) до 72 мг на 1 кг сухої речовини (яловичина). У добовому раціоні людини вміст алюмінію досягає 35-40 мг. Відомі організми - концентратори алюмінію, наприклад, плавуни (Lycopodiaceae), що містять в золі до 5,3% алюмінію, молюски (Helix і Lithorina), в золі яких 0,2-0,8% алюмінію. Утворюючи нерозчинні сполуки з фосфатами, алюміній порушує живлення рослин (поглинання фосфатів корінням) і тварин (всмоктування фосфатів в кишечнику).

геохімія алюмінію. Геохімічні риси алюмінію визначаються його великим спорідненістю до кисню (в мінералах алюміній входить в кисневі октаедри і тетраедри), постійної валентністю (3), слабкою розчинністю більшості природних сполук. В ендогенних процесах при застиганні магми і формуванні вивержених порід алюміній входить в кристалічну решітку польового шпату, слюди і інших мінералів - алюмосилікатів. У біосфері алюміній - слабкий мігрант, його мало в організмах і гідросфері. У вологому кліматі, де розкладаються залишки рясної рослинності утворюють багато органічних кислот, алюміній мігрує в грунтах і водах у вигляді органо колоїдних сполук; алюміній адсорбується колоїдами і осідає в нижній частині грунтів. Зв'язок алюмінію з кремнієм частково порушується і місцями в тропіках утворюються мінерали - гідроксиду алюмінію - беміт, діаспор, гібсит. Більша ж частина алюмінію входить до складу алюмосилікатів - каолініту, бейделліта і інших глинистих мінералів. Слабка рухливість визначає залишкове накопичення алюмінію в корі вивітрювання вологих тропіків. В результаті утворюються елювіальний боксити. У минулі геологічні епохи боксити накопичувалися також в озерах і прибережній зоні морів тропічних областей (наприклад, осадові боксити Казахстану). В степах і пустелях, де живої речовини мало, а води нейтральні і лужні, алюміній майже не мігрує. Найбільш енергійна міграція алюмінію в вулканічних областях, де спостерігаються сильнокислі річкові та підземні води, багаті алюмінієм. У місцях зсуву кислих вод з лужними - морськими (в гирлах річок та інших), алюміній осідає з утворенням бокситових родовищ.

застосування Алюмінію. Поєднання фізичних, механічних і хімічних властивостей Алюмінію визначає його широке застосування практично у всіх областях техніки, особливо в вигляді його сплавів з інших металами. В електротехніці Алюміній успішно замінює мідь, особливо у виробництві масивних провідників, наприклад, в повітряних лініях, високовольтних кабелях, шинах розподільних пристроїв, трансформаторах (електрична провідність Алюмінію досягає 65,5% електричної провідності міді, і він більш ніж в три рази легше міді; при поперечному перерізі, що забезпечує одну і ту ж провідність, маса проводів з Алюміній вдвічі менше мідних). Надчистий Алюміній вживають у виробництві електричних конденсаторів і випрямлячів, дія яких заснована на здатності оксидної плівки Алюмінію пропускати електричний струм тільки в одному напрямку. Надчистий Алюміній, очищений зонної плавкою, застосовується для синтезу напівпровідникових сполук типу А III B V, застосовуваних для виробництва напівпровідникових приладів. Чистий Алюміній використовують у виробництві різного роду дзеркальних відбивачів. Алюміній високої чистоти застосовують для запобігання металевих поверхонь від дії атмосферної корозії (плакування, алюмінієва фарба). Володіючи відносно низьким перетином поглинання нейтронів, Алюміній застосовується як конструкційний матеріал в ядерних реакторах.

У алюмінієвих резервуарах великої місткості зберігають і транспортують рідкі гази (метан, кисень, водень і т.д.), азотну і оцтову кислоти, чисту воду, перекис водню і харчові олії. Алюміній широко застосовують в устаткуванні і апаратах харчової промисловості, для упаковки харчових продуктів (у вигляді фольги), для виробництва різного роду побутових виробів. Різко зросло споживання Алюміній для обробки будівель, архітектурних, транспортних і спортивних споруд.

У металургії Алюміній (крім сплавів на його основі) - одна з найпоширеніших легуючих добавок в сплавах на основі Сu, Mg, Ti, Ni, Zn і Fe. Застосовують Алюміній також для розкислення стали перед заливкою її в форму, а також в процесах отримання деяких металів методом алюминотермии. На основі Алюмінію методом порошкової металургії створено САП (спечений алюмінієвий порошок), що володіє при температурах вище 300 ° С великий жароміцністю.

Алюміній використовують у виробництві вибухових речовин (амонал, алюмотол). Широко застосовують різні сполуки Алюмінію.

Виробництво і споживання Алюмінію безперервно зростає, значно випереджаючи за темпами зростання виробництво сталі, міді, свинцю, цинку.

Список використаної літератури

1. В.А. Рабинович, З.Я. Хавін «Короткий хімічний довідник»

2. Л.С. Гузей «Лекції з загальної хімії»

3. Н.С. Ахметов «Загальна і неорганічна хімія»

4. Б.В. Некрасов «Підручник загальної хімії»

5. Н.Л. Глінка «Загальна хімія»

Природний алюміній складається з одного нукліда 27Al. Конфігурація зовнішнього електронного шару 3s2p1. Практично у всіх з'єднаннях ступінь окислення алюмінію +3 (валентність III).

Радіус нейтрального атома алюмінію 0,143 нм, радіус іона Al3 + 0,057 нм. Енергії послідовної іонізації нейтрального атома алюмінію рівні, відповідно, 5,984, 18,828, 28,44 і 120 еВ. За шкалою Полінга електронегативність алюмінію 1,5.

Проста речовина алюміній - м'який легкий сріблясто-білий метал.

властивості

Алюміній - типовий метал, кристалічна решітка кубічна гранецентрированная, параметр а \u003d 0,40403 нм. Температура плавлення чистого металу 660 ° C, температура кипіння близько 2450 ° C, щільність 2,6989 г / см3. Температурний коефіцієнт лінійного розширення алюмінію близько 2,5 · 10-5 К-1 Стандартний електродний потенціал Al 3 + / Al - 1,663В.

Хімічно алюміній - досить активний метал. На повітрі його поверхня миттєво покривається щільною плівкою оксиду Al 2 О 3, яка перешкоджає подальшому доступу кисню (O) до металу і призводить до припинення реакції, що обумовлює високі антикорозійні властивості алюмінію. Захисна поверхнева плівка на алюмінії утворюється також, якщо його помістити в концентровану азотну кислоту.

З іншими кислотами алюміній активно реагує:

6НСl + 2Al \u003d 2AlCl 3 + 3H 2,

3Н 2 SO 4 + 2Al \u003d Al 2 (SO 4) 3 + 3H 2.

Алюміній реагує з розчинами лугів. Спочатку розчиняється захисна оксидна плівка:

Al 2 О 3 + 2NaOH + 3H 2 O \u003d 2Na.

Потім протікають реакції:

2Al + 6H 2 O \u003d 2Al (OH) 3 + 3H 2,

NaOH + Al (OH) 3 \u003d Na,

або сумарно:

2Al + 6H 2 O + 2NaOH \u003d Na + 3Н 2,

і в результаті утворюються алюмінати: Na - алюмінат натрію (Na) (тетрагідроксоалюмінат натрію), К - алюмінат калію (K) (терагідроксоалюмінат калію) або ін. Так як для атома алюмінію в цих з'єднаннях характерно координаційне число 6, а не 4 , то дійсні формули зазначених тетрагідроксосоедіненій наступні:

Na і К.

При нагріванні алюміній реагує з галогенами:

2Al + 3Cl 2 \u003d 2AlCl 3,

2Al + 3 Br 2 \u003d 2AlBr 3.

Цікаво, що реакція між порошками алюмінію та йоду (I) починається при кімнатній температурі, якщо в вихідну суміш додати кілька крапель води, яка в даному випадку грає роль каталізатора:

2Al + 3I 2 \u003d 2AlI 3.

Взаємодія алюмінію з сіркою (S) при нагріванні приводить до утворення сульфіду алюмінію:

2Al + 3S \u003d Al 2 S 3,

який легко розкладається водою:

Al 2 S 3 + 6Н 2 О \u003d 2Al (OH) 3 + 3Н 2 S.

З воднем (H) алюміній безпосередньо не взаємодіє, однак непрямими шляхами, наприклад, з використанням алюмінійорганіческіх з'єднань, можна синтезувати твердий полімерний гідрид алюмінію (AlН 3) х - найсильніший відновник.

У вигляді порошку алюміній можна спалити на повітрі, причому утворюється білий тугоплавкий порошок оксиду алюмінію Al 2 О 3.

Висока міцність зв'язку в Al 2 О 3 обумовлює велику теплоту його освіти з простих речовин і здатність алюмінію відновлювати багато метали з їх оксидів, наприклад:

3Fe 3 O 4 + 8Al \u003d 4Al 2 O 3 + 9Fe і навіть

3СаО + 2Al \u003d Al 2 О 3 + 3Са.

Такий спосіб отримання металів називають алюминотермии.

Амфотерному оксиду Al 2 О 3 відповідає амфотерний гідроксид - аморфне полімерна сполука, яка не має постійного складу. Склад гідроксиду алюмінію може бути переданий формулою xAl 2 O 3 · yH 2 O, при вивченні хімії в школі формулу гідроксиду алюмінію найчастіше вказують як Аl (OH) 3.

У лабораторії гідроксид алюмінію можна отримати у вигляді драглистого осаду обмінними реакціями:

Al 2 (SO 4) 3 + 6NaOH \u003d 2Al (OH) 3 + 3Na 2 SO 4,

або за рахунок додавання соди до розчину солі алюмінію:

2AlCl 3 + 3Na 2 CO 3 + 3H 2 O \u003d 2Al (OH) 3 + 6NaCl + 3CO 2,

а також додаванням розчину аміаку до розчину солі алюмінію:

AlCl 3 + 3NH 3 · H2O \u003d Al (OH) 3 + 3H 2 O + 3NH 4 Cl.

Назва та історія відкриття: латинське aluminium походить від латинського ж alumen, що означає галун (сульфат алюмінію і калію (K) KAl (SO 4) 2 · 12H 2 O), які здавна використовувалися при виробленні шкір і як в'яжучий засіб. Через високу хімічної активності відкриття і виділення чистого алюмінію розтягнулося майже на 100 років. Висновок про те, що з квасцов може бути отримана «земля» (тугоплавка речовина, по-сучасному - оксид алюмінію) зробив ще в 1754 німецький хімік А. Маргграф. Пізніше виявилося, що така ж «земля» може бути виділена з глини, і її стали називати глиноземом. Отримати металевий алюміній зміг тільки в 1825 датський фізик Х. К. Ерстед. Він обробив амальгамою калію (сплавом калію (K) з ртуттю (Hg)) хлорид алюмінію AlCl 3, який можна було отримати з глинозему, і після відгону ртуті (Hg) виділив сірий порошок алюмінію.

Тільки через чверть століття цей спосіб вдалося трохи модернізувати. Французький хімік А. Е. Сент-Клер Девіль в 1854 році запропонував використовувати для отримання алюмінію металевий натрій (Na), і отримав перші злитки нового металу. Вартість алюмінію була тоді дуже висока, і з нього виготовляли ювелірні прикраси.

Промисловий спосіб виробництва алюмінію шляхом електролізу розплаву складних сумішей, що включають оксид, фторид алюмінію та інші речовини, незалежно один від одного розробили в 1886 році П. Еру (Франція) і Ч. Хол (США). Виробництво алюмінію пов'язано з високою витратою електроенергії, тому в великих масштабах воно було реалізовано тільки в 20-му столітті. У Радянському Союзі перший промисловий алюміній був отриманий 14 травня 1932 року на Волховському алюмінієвому комбінаті, збудованому поруч із Волховской гідроелектростанцією.

ВИЗНАЧЕННЯ

алюміній - тринадцятий елемент Періодичної таблиці. Позначення - Al від латинського «aluminium». Розташований в третьому періоді, IIIА групі. Відноситься до металів. Заряд ядра дорівнює 13.

Алюміній - найпоширеніший у земній корі метал. Він входить до складу глин, польового шпату, слюди і багатьох інших мінералів. Загальний вміст алюмінію в земній корі становить 8% (мас.).

Алюміній - сріблясто-білий (рис. 1) легкий метал. Він легко витягується в дріт і прокочується в тонкі листи.

При кімнатній температурі алюміній не змінюється на повітрі, але лише тому, що його поверхня покрита тонкою плівкою оксиду, що володіє дуже сильним захисним дією.

Мал. 1. Алюміній. Зовнішній вигляд.

Атомна і молекулярна маса алюмінію

Відносної молекулярна маса речовини (M r) - це число, яке показує, у скільки разів маса даної молекули більше 1/12 маси атома вуглецю, а відносна атомна маса елемента (A r) - у скільки разів середня маса атомів хімічного елемента більше 1/12 маси атома вуглецю.

Оскільки у вільному стані алюміній існує у вигляді одноатомних молекул Al, значення його атомної і молекулярної мас збігаються. Вони рівні 26,9815.

ізотопи алюмінію

Відомо, що в природі алюміній може перебувати у вигляді одного стабільного ізотопу 27 Al. Масове число дорівнює 27. Ядро атома ізотопу алюмінію 27 Al містить тринадцять протонів і чотирнадцять нейтронів.

Існують радіоактивні ізотопи алюмінію з масовими числами від 21-го до 42-х, серед яких найбільш довготривалим є ізотоп 26 Al, період напіврозпаду якого становить 720 тисяч років.

Іони алюмінію

На зовнішньому енергетичному рівні атома алюмінію є три електрона, які є валентними:

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3р 1.

В результаті хімічної взаємодії алюміній віддає свої валентні електрони, тобто є їх донором, і перетворюється в позитивно заряджений іон:

Al 0 -3e → Al 3+.

Молекула і атом алюмінію

У вільному стані алюміній існує у вигляді одноатомних молекул Al. Наведемо деякі властивості, що характеризують атом і молекулу алюмінію:

сплави алюмінію

Основне застосування алюмінію - виробництво сплавів на його основі. Легуючі добавки (наприклад, мідь, кремній, магній, цинк, марганець) вводять в алюміній головним чином для підвищення його міцності.

Широке застосування мають дуралюміни, що містять мідь і магній, силуміни, в яких основний добавкою служить кремній, Магналії (сплав алюмінію з 9,5-11,5% магнію).

Алюміній - одна з найбільш поширених добавок в сплавах на основі міді, магнію, титану, нікелю, цинку і заліза.

Приклади розв'язання задач

ПРИКЛАД 1

ПРИКЛАД 2

алюміній в чистому вигляді вперше виділений Фрідріхом Велером. Німецький хімік нагрів безводний хлорид елемента з металевим калієм. Сталося це в 2-ій половині 19-го століття. До 20-го століття кг алюмініюкоштував дорожче.

Новий метал дозволяли собі лише багатії і державні. Причина високої вартості - складність відділення алюмінію від інших речовин. Метод видобутку елемента в промислових масштабах запропонував Чарльз Холл.

У 1886-му році він розчинив оксид в розплаві кріоліту. Німець уклав суміш в гранітний посудину і підключив до нього електричний струм. На дно ємності осіли бляшки чистого металу.

Хімічні та фізичні властивості алюмінію

Який алюміній?Сріблясто-білий, блискучий. Тому, Фрідріх Велер порівнював отримані ним гранули металу с. Але, була обмовка, - алюміній значно легше.

Пластичність ж наближена до дорогоцінних і. Алюміній - речовина, Без проблем витягується в тонкий дріт і листи. Досить згадати фольгу. Вона робиться на основі 13-го елемента.

Алюміній легкий за рахунок невеликої щільності. Вона втричі менше, ніж у і заліза. При цьому в міцності 13-ий елемент майже не поступається.

Таке поєднання зробило сріблястий метал незамінним в промисловості, наприклад, виробництві деталей для автомобілів. Йдеться і про кустарному виробництві, адже зварювання алюмініюможлива навіть в домашніх умовах.

Формула алюмініюдозволяє активно відбивати світлові, але і теплові промені. Високою є також електропровідність елемента. Головне, надмірно не нагрівати його. При 660-ти градусах розплавиться. Піднімись температура трохи вище - згорить.

Метал зникне, залишиться лише оксид алюмінію. Він утворюється і в стандартних умовах, але лише у вигляді поверхневої плівки. Вона захищає метал. Тому, він непогано протистоїть корозії, адже доступ кисню блокований.

Оксидна плівка захищає метал і від води. Якщо видалити з поверхні алюмінію наліт, запуститься реакція з Н 2 О. Виділення газів водню відбудеться навіть при кімнатній температурі. Так що, алюмінієва човенчи не перетворюється в дим лише за рахунок оксидної плівки і захисної фарби, нанесеної на корпус судна.

найбільш активно взаємодія алюмініюз неметалами. Реакції з бромом і хлором проходять навіть при звичайні умовах. У підсумку, утворюються солі алюмінію. Солі водню виходять, якщо з'єднати 13-ий елемент з розчинами кислот. Реакція відбудеться і з лугами, але лише після видалення оксидної плівки. Виділиться чистий водень.

застосування алюмінію

Метал напилюють на дзеркала. Прігождаются високі показники відбиття світла. Процес проходить в умовах вакууму. Виготовляють не тільки стандартні дзеркала, але предмети з дзеркальними поверхнями. Такими стають: керамічна плитка, побутова техніка, світильники.

дует алюміній-мідь- основа дюралюміній. Попросту його називають дюраль. Як додають. Склад міцніше чистого алюмінію в 7 разів, тому, підходить для галузі машинобудування і авіаконструювання.

Мідь надає 13-му елементу міцність, але не тяжкість. Дюраль залишається в 3 рази легше заліза. Невелика маса алюмінію- запорука легкості авто, літаків, кораблів. Це спрощує перевезення, експлуатацію, знижує ціну продукції.

купити алюмінійавтопромисловці прагнуть ще й тому, що на його сплави легко наносяться захисні і декоративні склади. Фарба лягає швидше і рівніше, ніж на сталь, пластик.

При цьому, сплави податливі, просто обробляються. Це цінно, враховуючи масу вигинів і конструктивних переходів на сучасних моделях автомобілів.

13-ий елемент не тільки легко фарбується, а й сам може виступати в ролі барвника. У текстильній промисловості закуповується сульфат алюмінію. Він же пригождается в галузі друкарства, де потрібні нерозчинні пігменти.

Цікаво, що розчин сульфату алюмінію застосовують ще й для очищення води. У присутності «агента» шкідливі домішки випадають в осад, нейтралізуються.

Нейтралізує 13-ий елемент і кислоти. Особливо добре з цією роллю справляється гідроксид алюмінію. Його цінують в фармакології, медицині, додаючи в ліки від печії.

Виписують гідроксид і при виразках, запальних процесах кишкового тракту. Так що в аптечних препарату теж є алюміній. кислотав шлунку - привід дізнатися про такі ліки побільше.

В СРСР і бронзи з 11-відсотковою домішкою алюмінію чеканили. Гідність знаків - 1, 2 і 5 копійок. Почали випускати в 1926-му, закінчили в 1957-му році. А ось виробництво алюмінієвих банок для консервів не припинили.

Тушонку, сайру та інші сніданки туристів до сі пір упаковують в тару на основі 13-го елемента. Такі банки не вступають в реакцію з продуктами харчування, при цьому, легкі і дешеві.

Порошок алюмінію входить до складу багатьох вибухових сумішей, в тому числі і піротехніки. У промисловості застосовують підривні механізми на основі тринітротолуолу і подрібненого 13-го елемента. Потужна вибухівка виходить і при додаванні до алюмінію аміачної селітри.

У нафтовій галузі необхідний хлорид алюмінію. Він грає роль каталізатора при розкладанні органіки на фракції. У нафти є властивість виділяти газоподібні, легкі вуглеводні бензинового типу, взаємодіючи з хлоридом 13-го металу. Реагент повинен бути безводним. Після додавання хлориду, суміш прогрівають до 280-ти градусів Цельсія.

У будівництві нерідко змішую натрійі алюміній. Виходить присадка до бетону. Алюмінат натрію прискорює його затвердіння за рахунок прискорення гідратації.

Підвищується швидкість мікрокрісталлізаціі, значить, збільшується міцність і твердість бетону. До того ж, алюмінат натрію рятує арматуру, покладену в розчин, від корозії.

видобуток алюмінію

Метал замикає трійку найпоширеніших на землі. Це пояснює його доступність і широке застосування. Однак, в чистому вигляді природа елемент людині не дає. Алюміній доводиться виділяти з різних з'єднань. Найбільше 13-го елемента в боксити. Це гліноподобние породи, зосереджені, в основному, в тропічному поясі.

Боксити подрібнюють, потім сушать, знову подрібнюють і перемелюють в присутності невеликого обсягу води. Виходить густа маса. Її нагрівають паром. При цьому велика частина, яким боксити теж не бідні, випаровується. Залишається оксид 13-го металу.

Його поміщають в промислові ванни. У них уже знаходиться розплавлений кріоліт. Температура тримається на позначці 950 градусів Цельсія. Потрібен і електричний струм силою мінімум в 400 кА. Тобто, використовується електроліз, як і 200 років тому, коли елемент виділяв Чарльз Холл.

Проходячи через розпечений розчин, ток розриває зв'язки між металом і киснем. У підсумку, на дні ванн залишається чистий алюміній. реакціїзакінчені. Завершує процес відливання з осаду і їх відправка споживачеві, або ж, використання для формування різних сплавів.

Основні виробництва алюмінію знаходяться там же, де і поклади бокситів. У передовика - Гвінея. В її надрах приховано майже 8 000 000 тонн 13-го елемента. На 2-му місці Австралія з показником в 6 000 000. У Бразилії алюмінію вже в 2 рази менше. Загальносвітові ж запаси оцінюються в 29 000 000 тон.

Ціна алюмінію

За тонну алюмінію просять майже 1 500 доларів США. Такі дані бірж кольорових металів на 20 січня 2016- го. Вартість встановлюється, в основному, промисловцями. Точніше, на ціну алюмінію впливає їх попит на сировину. Впливає на запити постачальників і вартість електроенергії, адже виробництво 13-го елемента енергоємно.

Інші ціни встановлені на алюмінію. Він йде на переплавку. Вартість оголошується за кілограм, причому, має значення характер здається матеріалу.

Так, за електротехнічний метал дають приблизно 70 рублів. За харчовий алюміній можна отримати на 5-10 рублів менше. Стільки ж платять за моторний метал. Якщо здається разносортіца, її ціна - 50-55 рублів за кілограм.

Найдешевший вид брухту - стружка алюмінію. За неї вдається виручити лише 15-20 рублів. Трохи більше дадуть за з 13-го елемента. Мається на увазі тара з-під напоїв, консервів.

Невисоко цінують і алюмінієві радіатори. Ціна за кілограм брухту - близько 30-ти рублів. Це усереднені показники. У різних регіонах, на різних точках алюміній приймають дорожче, або дешевше. Нерідко вартість матеріалів залежить від що здаються обсягів.

• Найкраще шоу для танкістів - ЛРН: як відправити реплєї?
• Кращі моди для World of Tanks Blitz
• Трейнер тундра для відключення листя
• Модпак вотспік 0.9.20. Моди wotspeak для World Of Tanks. Установка модов від Вотспік
• Корисні моди для World of Tanks
• Які моди стоять у Джова
• Ось ис 7 як грати. Навички та вміння екіпажу
• Бонус-код багаторазовий в World of Tanks
• Як приймати запрошення взвод в бою ворлд
• Полегшений спосіб визначення рейтингу в танках

• Про танки: імби, ненависні танки і танки для підняття статистики
• World of Tanks не починається: огляд проблем та їх вирішення Ворлд оф Танкс проблеми
• Акції та конкурси Знижки на техніку в травні
• Вирощування винограду на балконі
• Як позбутися від голубів на балконі - корисні поради
• Ідеї \u200b\u200bоформлення лоджії і балкона в квартирі
• Шафрановий медовик. Шифоновий Медовик. Я випробувала чимало рецептів медових тортів, але цей - ідеальний для мене як на смак, так і за часом приготування. А починається все так само як в стандартному багатошаровому медовому торті, з водяної бані
• Зефір з бананів в домашніх умовах
• Млинці на півлітра рецепт
• Торт 5 ложок в мультиварці