Алюминий

ПРИРОДНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ АЛЮМИНИЯ

АЛЮМОСИЛИКАТЫ КОРУНД Al2O3 – прозрачные кристаллы

Алюминий

(лат. Aluminium )

26,9815

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,

Порядковый номер. Химический элемент III группы главной подгруппы 3-го периода.

13

3 8 2 3s

2

3p

1

Электронная конфигурация элемента +13 Al 2е 8ē 3ē

Число протонов

p + =13

нейтронов

ē=13

электронов

n 0 =14

Схема расположения электронов на энергетических подуровнях

+13 Al 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1 3s 3p 2s 2p 1s

в соединениях проявляет степень окисления +3

Al – типичный металл

   Схема образования вещества

Al

0

- 3ē



Al

+3 Тип химической связи -

металлическая

Тип кристаллической решетки – кубическая гранецентрированная

Физические свойства вещества



Al

сплавы.

– серебристо-белый металл, пластичный, легкий, хорошо проводит тепло и электрический ток, обладает хорошей ковкостью, легко поддаётся обработке, образует лёгкие и прочные

=2,7 г/см 3 t пл.

=660 0 С

Физические свойства металла алюминия:

Агрегатное состояние Цвет. Блеск.

твердый серебристо-белый с металлическим блеском нет Запах Пластичность, хрупкость, эластичность Растворимость в воде пластичен не растворяется Температура плавления Плотность Теплопроводность, электропроводность 660 ° С 2,7 г/см 3 есть

Химические свойства вещества

Al

активный металл восстанавливает все элементы, находящиеся справа от него в электрохимическом металлов, неметаллы.

алюминий водорода металлов.

O 3 и простые Из ряду вещества сложных напряжения соединений восстанавливает ионы Однако менее при покрыта защитной оксидной плёнкой Al – ионы активных комнатной температуре на воздухе алюминий не изменяется, поскольку его поверхность 2

 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:

О 2 С L 2 N 2 S H 2 O HCl NaOH+H 2 O

Fe 2 O 3

2Al +3O

2

+3Cl

2

+3S +6HCl +3CuSO

4

Al

2

O

3

2AlCl

3

Al

2

S

3

2AlCl

3

+ 3H

2

Al

2

(SO

4

)

3

+ 3Cu

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

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 4HNO 3 = Al(NO 3 ) 3 и 3 H 3 PO 4 , быстрее – с раствором HCl, растворяется в растворах щелочей: Al + + 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.

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: На катоде:

Al Al 3+ 2 O 3 при 950 0 С в расплаве криолита: + 3e = Al 0

На угольном аноде

электролиза): O 2 - 2e = 0 0 ; (расходуется в процессе C + O = CO; 2CO + O 2 = 2CO 2;

 Алюминий получают разложением электрическим током раствора его оксида в расплавленном криолите (Na 3 AIF 6 ) : ( эл.ток)   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.

Применение Al

Ряд факторов применения алюминия:

     Алюминий – самый распространенный металл земной коры. Его ресурсы практически неисчерпаемы.

Обладает высокой коррозионной стойкостью практически не нуждается в специальной защите.

и Высокая химическая активность алюминия используется в алюминотермии.

Малая плотность в сочетании с высокой прочностью и пластичностью его сплавов делает алюминий незаменимым самолетостроений строительстве.

конструкционным материалом в и способствует расширению его применения в наземном и водном транспорте, а также в 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 - 2050 0 С. Не растворяется в воде.

Амфотерный оксид, взаимодействует: а) б)

с кислотами со щелочами

Al 2 O 3 + 6H + Al 2 O 3 + 2OH = 2Al 3+ = 2AlO + 3H 2 + H 2 2 O 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

Гидроксид алюминия Al(ОН)

3

:

Белый нерастворимый в воде порошок.

Проявляет амфотерные свойства, взаимодействует

:

а) б)

с кислотами со щелочами

Al (OH) 3 + 3HCl = AlCl 3 Al (OH) 3 + 3H 2 O + Na OH = NaAlO 2 Разлагается при нагревании 2Al (OH) 3 Образуется: = Al 2 O 3 + 2H 2 O + 3H 2 O а) при взаимодействии растворов солей алюминия с растворами щелочей (без избытка) избытка) Al 3+ + 3OH = Al (OH) 3 б) при взаимодействии алюминатов с кислотами (без AlO 2 + H + + H 2 O = Al (OH) 3