Алюминий – химический элемент 3 периода IIIA группы. Порядковый номер – 13. Металл. Алюминий относится к элементам p -семейства. Символ – Al.
Атомная масса – 27 а.е.м. Электронная конфигурация внешнего энергетического уровня – 3s 2 3p 1 . В своих соединениях алюминий проявляет степень окисления равную «+3».
Химические свойства алюминия
Алюминий в реакциях проявляет восстановительные свойства. Поскольку при пребывании на воздухе на его поверхности образуется оксидная пленка, устойчив к взаимодействию с другими веществами. Например, алюминий пассивируется в воде, концентрированной азотной кислоте и растворе дихромата калия. Однако, после удаления с его поверхности оксидной пленки способен взаимодействовать с простыми веществами. Большинство реакций протекает при нагревании:
2Al + 3F2 = 2AlF3 (t );
2Alpowder + 3Hal2 = 2AlHal3 (t = 25 C);
2Al + N2 = 2AlN (t );
2Al +3S = Al2S3 (t );
4Al + 3Cgraphite = Al4C3 (t );
4Al + P4 = 4AlP (t , в атмосфере Н2).
Элементы 13 (IIIA) группы и их соединения. Алюминий. 2 часть. 9 класс.
Также, алюминий после удаления с его поверхности оксидной пленки способен взаимодействовать с водой с образованием гидроксида:
Алюминий проявляет амфотерные свойства, поэтому он способен растворяться в разбавленных растворах кислот и щелочах:
Алюмиотермия – способ получения металлов из их оксидов, основанный на восстановлении этих металлов алюминием:
Физические свойства алюминия
Алюминий представляет собой серебристо-белого цвета. Основные физические свойства алюминия – легкость, высокая тепло- и электропроводность. В свободном состоянии при пребывании на воздухе алюминий покрывается прочной пленкой оксида Al2O3, которая делает его устойчивым к действию концентрированных кислот. Температура плавления – 660,37 С, кипения – 2500 С.
Получение и применение алюминия
Алюминий получают электролизом расплава оксида этого элемента:
Однако из-за небольшого выхода продукта, чаще используют способ получения алюминия электролизом смеси Na3[AlF6] и Al2O3. Реакция протекает при нагревании до 960 С и в присутствии катализаторов – фторидов (AlF3, CaF2 и др.), при этом на выделение алюминия происходит на катоде, а на аноде выделяется кислород.
Алюминий нашел широкое применение в промышленности, так, сплавы на основе алюминия – основные конструкционные материалы в самолето- и судостроении.
Примеры решения задач
| Задание | при взаимодействии алюминия с серной кислотой образовался сульфат алюминия массой 3,42 г. Определите массу и количество вещества алюминия, вступившего в реакцию. |
| Решение | Запишем уравнение реакции: |
Молярные массы алюминия и сульфата алюминия, рассчитанные с использованием таблицы химических элементов Д.И. Менделеева – 27 и 342 г/моль, соответственно. Тогда, количество вещества образовавшегося сульфата алюминия будет равно:
Согласно уравнению реакции n(Al2(SO4)3): n(Al) = 1:2, следовательно n(Al) = 2×n(Al2(SO4)3 ) = 0,02 моль. Тогда, масса алюминия будет равна:
Энергетические уровни. 8 класс.
m(Al) = 0,02×27 = 0,54 г.
| Задание | Какую массу алюминия необходимо взять для получения 15,2 г хрома из оксида хрома (III) алюмотермическим способом? |
| Решение | Запишем уравнение реакции получения хрома алюмотермическим способом из его оксида: |
Молярные массы алюминия и хрома, рассчитанные с использованием таблицы химических элементов Д.И. Менделеева – 27 и 52 г/моль, соответственно. Тогда, количество вещества образовавшегося хрома будет равно:
n(Cr) = 15,2 / 52 = 0,29 моль.
Согласно уравнению реакции n(Cr): n(Al) = 2:2, следовательно n(Al) = n(Cr) = 0,29 моль. Тогда, масса алюминия будет равна:
m(Al) = 0,29×27 = 7,83 г.
Источник: ru.solverbook.com
Алюминия Семейство
ПОДГРУППА IIIA. СЕМЕЙСТВО АЛЮМИНИЯБОР, АЛЮМИНИЙ, ГАЛЛИЙ, ИНДИЙ, ТАЛЛИЙВнешняя электронная конфигурация у всех элементов подгруппы s2p1, но наличие внутренней электронной структуры типа электронной конфигурации благородного газа у B и Al и отсутствие ее у Ga, In и Tl, имеющих по 18 электронов, приводит к различию свойств и делению семейства на две группы. У более легких B и Al отличие в поведении валентных s- и p-электронов незначительно, и они проявляют одну стабильную степень окисления III. С ростом атомного номера и соответственно размеров и массы увеличивается возможность проявления меньшей степени окисления (I и II) без использования в химической связи третьего электрона. Наиболее полно эта тенденция проявляется в химии последнего элемента подгруппы таллия, соединения которого со степенью окисления I более устойчивы, чем со степенью окисления III.
Отличительной особенностью подгруппы IIIA является практически полное отсутствие металлических свойств у бора и типичные металлические свойства у таллия. Элементы, стоящие между ними в подгруппе, проявляют промежуточные свойства, демонстрируя постепенный переход от неметаллических свойств к металлическим.Извлечение и применение.
Наиболее распространенным и важным в промышленном отношении элементом подгруппы является алюминий. Алюминий проявляет характерные свойства металла, такие, как отражательная способность, проводимость, прочность, деформируемость. Al образует ион в степени окисления III, размер и зарядовая плотность которого обусловливают прочную связь с кислородом гидроксид-иона OHили воды H2O. В последнем случае отщепляется протон H+.
Степень диссоциации образующегося Al(OH)3 небольшая, гидроксид проявляет свойства кислоты и основания. Это явление называется амфотерностью и выражается следующим равновесием:.
Значения в других словарях
Алюминиевая Промышленность
В 1854 А. Девиль изобрел первый практический способ промышленного производства алюминия. Рост производства был особенно быстрым во время и после Второй мировой войны. Производство первичного алюминия (без учета производства Советского Союза) составляло только 620 тыс. Т в 1939, но возросло до1,9 млн. Т в 1943. К 1956 во всем мире производилось 3,4 млн.
Т первичного алюминия. В 1965 мировое производство алюминия составило 5,4 млн. Т, в 1980 — 16,1 млн. Т, в 1990 — 18 млн. Т. Производство алюминия..
Al(от лат. Aluminium), химический элемент IIIA подгруппы периодической системы элементов (B, Al, Ga, In, Tl), наиболее распространенный металл в земной коре, встречается в большом количестве минералов, например в глине и граните. Основным сырьем для производства алюминия служат бокситы — руда, представляющая собой в основном гидратированный оксид алюминия Al2O3Ч2H2O. Мировым лидером по производству алюминия являются США, затем Россия, Канада и Австралия. Алюминий наиболее известен как сырье для ..
Алябьев Александр Александрович
(4.08.1787 — 22.02.1851), русский композитор. Происходил из старинного дворянского рода. Отец Алябьева — сенатор, президент Берг-коллегии и главноуправляющий межевой канцелярией — дал сыну хорошее домашнее образование, которое он закончил в Благородном пансионе Московского университета.Алябьев участвовал в Отечественной войне 1812 и заграничных походах русской армии в 1813-14 (в Ахтырском гусарском и Конноегерском полках). В 1823 вышел в отставку в чине подполковника. Жил в Москве и Петербурге, ..
(Amadeus I) (1845-1890), или Амадео Фердинандо Мария, король Испании. Родился 30 мая 1845, второй сын Виктора Эммануила II. Как итальянский принц носил титул герцога Аостского. 16 ноября 1870 был избран кортесами королем Испании. Амадей I не знал испанского языка и встретил предубежденное отношение как со стороны республиканцев, так и со стороны карлистов и церкви.
Последняя относилась к нему как к сыну короля, сделавшего папу «узником Ватикана». Его искренние попытки ввести в Испании конституци..
Источник: my-dict.ru
АЛЮМИНИЙ СВОЙСТВА НАХОЖДЕНИЕ В ПРИРОДЕ
Что такое алюминий — это элемент третьего периода. Заряд ядра атома +13. Электроны располагаются на трех энергетических уровнях: 2, 8, 3. Электронная конфигурация атома алюминия (1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3р 1 ):
Алюминий принадлежит к семейству р-элементов.
Валентные электроны алюминия располагаются на s-оболочке и р-оболочке внешнего электронного слоя. Этих электронов три, поэтому алюминий может образовывать три валентных связи, что для него наиболее типично.
Единственная степень окисления алюминия, которую он может проявлять, не считая нейтрального состояния, равна +3. Таким образом, в окислительно-восстановительных процессах алюминий ведет себя как восстановитель.
■ 73. Почему алюминий относится к р -элементам? (См. Ответ)
74. Какие степени окисления возможны для алюминия?
75. Начертите схему строения Аl +3 .
76. Каково поведение алюминия в окислительно-восстановительных реакциях?(См. Ответ)
Алюминий Al — это серебристо-белый металл. Его атомный вес 26,98. Плотность алюминия 2,7, температура плавления 660°, температура кипения 2060°. Алюминий принадлежит к группе легких металлов. Алюминий обладает высокой электропроводностью, равной 0,6 электропроводности меди, поэтому при большем сечении алюминиевых проводов электропроводность их равна медным, а вес гораздо меньше.
Впервые алюминий был получен в 1827 г. Велером и стоил весьма дорого, так как методы его получения еще не были разработаны и уровень развития электротехники был еще слишком низок для массового получения этого металла. В настоящее время это один из самых дешевых и широко распространенных металлов.
Химические свойства
По химическим свойствам алюминий принадлежит к числу весьма активных металлов, обладающих амфотерными свойствами. В ряду активности он занимает место за щелочноземельными металлами. Но в чистом виде как на воздухе, так и в воде он может храниться очень долго, так как его поверхность со временем покрывается тонким и очень прочным слоем окиси, которая предохраняет его от окисления.
Проверь хорошо ли Вы знаете науки
Ты получил <> снаружи >
Для того чтобы наблюдать окисление алюминия на воздухе, необходимо сначала освободиться от защитной пленки.
Для этого алюминий сначала протирают наждачной шкуркой, а затем кипятят в щелочи. Окись алюминия, как и сам металл, проявляет амфотерные свойства, а потому растворяется в щелочи. После этого алюминий опускают в раствор какой-либо соли ртути, например нитрата ртути Hg(NO3)2. Алюминий как более активный металл вытесняет ртуть из ее соли:
Ртуть отлагается на поверхности алюминия, образуя сплав алюминия с ртутью — алюминиевую «амальгаму» (сплавы ртути с металлами называются амальгамами). Такой сплав не способен образовывать защитную пленку окиси, а алюминий в амальгаме постепенно окисляется до окиси алюминия по уравнению:
Но поскольку амальгама покрывает алюминий неравномерно, окисление идет местами и окись алюминия заметна на поверхности металла в виде пушистой щетки (рис. 3).
Интересно взаимодействие алюминия с галогенами — с бромом и йодом. Для реакции используются порошкообразный алюминий и жидкий бром, а для реакции с йодом— смесь порошка йода с алюминием.
Во всех случаях алюминий ведет себя как восстановитель.
Рис. 3. Образование окиси алюминия на амальгированной поверхности металл.
При высокой температуре алюминий вытесняет некоторые металлы из их окислов. Это свойство нашло применение. Если смешать окись железа с алюминиевым порошком и поджечь с помощью магниевой вспышки, то произойдет реакция:
которая сопровождается выделением большого количества тепла. За счет этого тепла образующееся свободное железо плавится и может быть выпущено из тигля, в котором происходит реакция, через находящееся внизу отверстие. Такая выплавка металлов называется алюминотермией; в технике она применяется очень широко. Некоторые металлы можно получить только алюминотермическим путем. Этот процесс был впервые осуществлен Н. Н. Бекетовым.
Алюминий является амфотерным металлом. В различных условиях он ведет себя по-разному. В растворе щелочи алюминий вытесняет из воды водород, образуя соль алюминиевой кислоты — алюминат натрия (или калия), в котором он играет роль кислотообразующего элемента:
Из кислоты алюминий вытесняет водород:
2Аl + 6НСl = 2АlСl3 + 3H2↑
В этом случае он проявляет металлические свойства.
Концентрированные азотная и серная кислоты на алюминий не действуют, так как на его поверхности образуется защитная пленка, предохраняющая металл от дальнейшего окисления. В разбавленном виде азотная кислота на алюминий также не действует, а серная действует в слабой степени.
■ 77. Перечислите химические свойства алюминия и обоснуйте свой ответ уравнениями реакций. (См. Ответ)
78. Почему ртуть называют «алюминиевым ядом»?
79. Почему бытовые изделия из алюминия служат длительное время и не подвергаются окислению?
80. Что такое алюминотермия?
81. Сухая смесь состоит из порошков алюминий, железа и угля. При обработке 6 г этой смеси соляной кислотой выделилось 4,48 л водорода, а при обработке того же количества смеси раствором едкого кали — 3,36 л водорода. Определите состав смеси в граммах.
82. Имеется 200 г пиролюзита, содержащего 87% двуокиси марганца. Сколько алюминия потребуется для восстановления из него марганца алюминотермическим путем.
83. Как следует обработать алюминий, чтобы он окислялся на воздухе?
84. В трех пробирках находятся разбавленные кислоты — соляная, серная и азотная. Как, имея кусочки алюминия, определить, в какой пробирке какая кислота?
85. Сколько алюмината натрия получится при взаимодействии со щелочью 27 г алюминия? (См. Ответ)
Соединения алюминия Алюминий в природе
Окись и гидроокись алюминия являются ярко выраженными амфотерными соединениями. Они легко вступают во взаимодействие как со щелочами, так и с кислотами. Молекулу гидроокиси алюминия можно представить в двух формах — в форме основания Аl(ОН)3 и в форме кислоты Н3АlO3. В тех случаях, когда гидроокись алюминия попадает в кислоту, она ведет себя как основание:
Аl(ОН)3 + 3HCl = АlСl3 + 3Н2O
При взаимодействии с сильными щелочами гидроокись алюминия реагирует как кислота:
Н3АlO3 + 3NaOH = Na3AlO3 + 3Н2O
• Оба уравнения напишите в ионной форме
Получается соль трехосновной ортоалюминиевой кислоты, называемая ортоалюминатом натрия. Но такой состав у солей бывает редко. Чаще всего ортоалюминиевая кислота в щелочной среде распадается по уравнению:
Н3АlO3 = Н2O + НАlO2
образуя одноосновную метаалюминиевую кислоту НАlO3. Соли этой кислоты называются метаалюминатами, или просто алюминатами. Реакция между метаалюминиевой кислотой и щелочью выражается следующим уравнением:
НАlO2 + NaOH = NaAlO2 + Н2О
Совершенно так же ведет себя окись алюминия. В кислотах как основной окисел она образует соли алюминия:
Аl2O3 + 6НСl = 2АlСl3 + 3Н2O
в щелочах же — как кислотный окисел и образует алюминаты щелочных металлов:
Аl2O3 + 2NaOH = 2NaAlO2 + Н2O
Алюминат натрия, попадая в кислую среду, претерпевает немедленное превращение:
2NaAlO2 + H2SO4 = Na2SO4 + 2НАlO2
НАlO2 + Н2О = Аl(ОН)3
2Аl(ОН)3 + 3H2SO4 = Al2(SO4)3 + 6Н2O
Таким образом, в конечном итоге получаются следующие продукты:
2NaAlO2 + 4H2SO4 = Na2SO4 + Al2(SO4)3 + 4H2O
• Напишите приведенные уравнения реакций в ионной форме.
■ 86. Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить превращения:
Аl → АlСl3 → Аl(ОН)3 → NaAlO2 → Al2(SO4)3 (См. Ответ)
(все уравнения записывайте в полной и сокращенной ионной форме).
87 Имеются алюминий, соляная кислота, едкий натр. Как можно получить гидроокись алюминия?
88. Какова нормальность раствора едкого натра, если на растворение 39 г гидроокиси алюминия израсходовано 200 мл этого раствора?
89. Докажите при помощи уравнений реакций, что окись и гидроокись алюминия — амфотерные соединения.
90. Получится ли алюминат натрия, и если да, то в каком количестве, если на 15 г сульфата алюминия подействовать 50 г едкого натра? (См. Ответ)
Среди соединений алюминия выделяются лишь некоторые его соли. Особенно важен хлорид алюминия АlCl3, незаменимый в промышленности органического синтеза, где он играет роль катализатора во многих процессах. Сульфат алюминия Al(SO4)3 · 18Н2О применяется как коагулянт при очистке водопроводной воды, а также в производстве бумаги. Двойная соль алюминия и калия — алюмокалиевые квасцы KAl(SO4)2 · 12Н2O обладает высокими вяжущими свойствами и применяется при дублении кожи, а также в медицинской практике как кровоостанавливающее средство.
В природе алюминий встречается очень широко и по распространенности элементов стоит на третьем месте. Вследствие высокой химической активности алюминий в природе встречается только в виде соединений. Он входит в состав алюмосиликатов — глины, слюды, полевого шпата, каолина и др. Главной алюминиевой рудой является боксит АlO3 · nН2O, из которого получают алюминий при участии другого соединения алюминия — криолита AlF3 · 3NaF.
Твердая кристаллическая окись алюминия, окрашенная примесью окиси железа в желто-бурый цвет, называется корундом. Корунд обладает высокой твердостью, поэтому применяется для изготовления шлифовальных кругов, брусков и т. д. Прозрачные кристаллы корунда, окрашенные незначительными примесями, представляют собой драгоценные камни: рубин — красного, сапфир — синего цвета.
Производство и применение алюминия
Металлический алюминий получают электролизом раствора окиси алюминия, называемой глиноземом, в расплавленном криолите. Окись алюминия добывают из боксита путем длительной очистки, а криолит получают либо из природного минерала, либо искусственным путем, причем последний способ в настоящее время даже дешевле. Процесс ведут в электрических печах при температуре около 1000°, силе тока около 50 000 а и напряжении 4—5 в (рис. 81).
Применяется алюминий главным образом в виде сплавов с другими металлами, так как он слишком мягок. Наиболее распространенными сплавами являются силумин — сплав алюминия с кремнием, дюралюминий, в состав которого, помимо алюминия, входят небольшие количества магния, железа, меди, марганца, магналий — сплав алюминия с магнием. Все эти сплавы легкие и прочные. Силумин применяется главным образом для литья, дюралюминий и магналий — в самолетостроении, машиностроении, судостроении, для изготовления посуды.
Алюминием покрывают поверхность стальных и железных изделий, что предохраняет их от коррозии. Для этого стальное изделие выдерживают некоторое время в расплавленном алюминии или нагревают в порошке алюминия, который образует на поверхности сплав с металлом.
Такие изделия не окисляются даже при высокой температуре. Этот способ предохранения металлов от окисления называется алитированием.
Рис. 81. Схема промышленной установки для получения алюминия
электролизом.
1 — крепление для анода; 2— штырь для подключения к сети угольного анода; 3 —корка застывшего электролита; 4 — наружный кожух; 5 — кирпичные стенки; 6 —графитовая обкладка; 7, 8 —катод; 9 — расплавленный алюминий; 10 — расплавленный электролит.
Алюминий широко применяется для изготовления проводов в электротехнике и алюминиевых выпрямителей, алюминиевая пыль — как краска для имитации под серебро, алюминиевый порошок —при алюминотермической сварке металлов.
■ 91. Глинозем содержит 91,8% окиси алюминия. Сколько можно получить алюминия из 2 т глинозема, если выход алюминия составляет 80% теоретического?
92. Используя материал § 104 и 106, составьте и заполните таблицу. (См. Ответ)
Свойства аллюминия
Использование алюминия, с учетом его свойств
93. Используя материал § 105, составьте и заполните таблицу.
Источник: znaesh-kak.com