АЛЮМИНИЙ
Учитель химии
Дзенис А.В.,
Москва
2013 г.
«Здание, … громадное здание... Какая легкая архитектура …! Из чего эти двери и рамы окон? Что это такое? серебро? платина? Да и мебель почти вся такая же…Эта металлическая мебель легче нашей ореховой. Но что ж это за металл?... Рано или поздно, алюминий заменит собою дерево, может быть, и камень … Везде алюминий и алюминий …»
Почти 150 лет назад в своем романе Н.Г.Чернышевский предсказал алюминию великое будущее. И он оказался прав: элемент № 13 – основа многих современных конструкционных материалов.
Н.Г.Чернышевский
«Что делать?»
Немного истории …
1825 год
.
Конец 19-го века . Чарльз Холл
и Поль Эру разработали дешевый способ производства алюминия электролизом расплавленного в криолите оксида алюминия.
Почему же алюминий за столь короткий срок с момента его открытия стал одним из важнейших металлов?
1911 год . Альфред Вильм открыл «дюралюминий» (прочный сплав алюминия с медью, магнием и марганцем) , а в 1919 году из него был сделан первый самолет.
В чем особенность этого металла? Чтобы ответить на этот вопрос, обратимся к характеристике элемента № 13 и свойствам образуемого им простого вещества…
С тех пор началось массовое производство алюминия.
3
Химический элемент алюминий
Задание 1 : охарактеризуйте положение алюминия в периодической системе и строение его атома по плану :
I. Положение элемента в Периодической системе
а) порядковый номер, Аr;
б) номер периода;
в) номер группы, подгруппа.
II. Состав атома
а) Z ядра, общее число электронов
б) состав ядра атома
III. Строение атома элемента
а) схема строения атома
б) электронная конфигурация атома; валентные
электроны,
в) R атома (сравнение с соседями по периоду и
главной подгруппе)
Вспомните: а) каков физический смысл порядкового номера элемента, номера периода, номера группы?
б) как меняется радиус атомов элементов в периоде и в главной подгруппе?
3
R атома ( Al ) R атома ( Si ) R атома ( B ) 3 " width="640"
Проверьте себя:
Задание 1: характеристика элемента алюминия по
положению в периодической системе:
I. Положение элемента в Периодической системе
а) порядковый номер = 13 ; Аr(Al)= 27
б) период: 3
в) группа III , подгруппа главная
II. Состав атома
а) Заряд ядра атома = + 13,
общее число электронов в атоме = 13 ;
б) состав ядра атома: 13 протонов, 14 нейтронов
III. Строение атома элемента
а) схема строения атома : 2, 8, 3
б) электронная конфигурация атома: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1
в) R атома ( Mg ) R атома ( Al ) R атома ( Si )
R атома ( B )
3
Физические свойства алюминия
Задание 2: пользуясь учебником или
другой справочной
литературой, выпишите (в столбик)
важнейшие физические свойства
простого вещества алюминия.
Подумайте, как применяются эти
свойства алюминия?
Внешний вид алюминия
Задание 3: рядом с записанными
свойствами укажите, как
они могут быть использованы.
Проверьте себя:
Задание 3:
Задание 2:
Физические свойства
алюминия:
Применение:
- легкий создание сплавов для судостроения
и авиастроения, строительство
- высокая электропроводность электротехника,
- очень пластичный фольга и проволока
- высокая теплопроводность, изготовление посуды
- его поверхность прекрасно изготовление
отражает свет зеркал
- серебристо-белый металл,
- температура плавления 660°C,
Химические свойства алюминия
Алюминий — достаточно активный металл, но на воздухе
мгновенно покрывается плотной пленкой оксида . Благодаря этому алюминий практически не подвержен коррозии .
1) Алюминий реагирует с простыми веществами :
а) с кислородом,
б) с галогенами,
в) с серой (при нагревании),
г) с углеродом (при нагревании).
Задание 4: напишите уравнения реакций алюминия с серой,
с бромом, с углеродом, горения алюминия, укажите
окислитель и восстановитель.
Проверьте себя:
Задание 4:
a) 2 + 3 =
ВОССТАНОВИТЕЛЬ ОКИСЛИТЕЛЬ
б) 4 + 3 =
ВОССТАНОВИТЕЛЬ ОКИСЛИТЕЛЬ
в)
4
+ 3
= 2
ВОССТАНОВИТЕЛЬ ОКИСЛИТЕЛЬ
+ 3
= 2
г)
2
ВОССТАНОВИТЕЛЬ ОКИСЛИТЕЛЬ
2) Алюминий взаимодействует со сложными веществами :
А ) с водой (после удаления защитной пленки, например, амальгамированием или действием раствора щелочи):
Al + H 2 O → Al(OH) 3 + H 2
Б) со щелочами :
Al + NaOH + H 2 O → Na[Al(OH) 4 ] + H 2
Тетрагидроксоалюминат
натрия
В) с некоторыми оксидами металлов :
Сr 2 O 3 + Al → Al 2 O 3 + Cr
Задание 5: расставьте коэффициенты в приведенных
выше схемах реакций
Проверьте себя:
Задание 5:
2) Алюминий взаимодействует со сложными веществами :
А ) с водой (после удаления защитной пленки, например, амальгамированием или действием раствора щелочи):
2 Al + 6 H 2 O → 2 Al(OH) 3 + 3 H 2
Б) со щелочами :
2 Al + 2 NaOH + 6 H 2 O → 2 Na[Al(OH) 4 ] + 3 H 2
Тетрагидроксоалюминат
натрия
В) с некоторыми оксидами металлов :
Сr 2 O 3 + 2 Al → Al 2 O 3 + 2 Cr
Г) Взаимодействие с кислотами :
а) Алюминий реагирует с соляной и разбавленной серной
кислотами
Задание 6: напишите молекулярное, полное и краткое
ионные уравнения реакций взаимодействия
алюминия с соляной кислотой.
б) В концентрированной азотной кислоте алюминий
пассивируется
Д) Отношение алюминия к растворам солей:
Вспомните: а) какие вещества образуются при взаимодействии металлов с
растворами кислот?
б) общее правило взаимодействия металлов с растворами солей.
Задание 7: напишите молекулярные, полные и краткие
ионные уравнения возможных реакций
а) Al + Na₂SO₄ → ….
б) Al + Hg(NO₃)₂ → …
12
Проверьте себя:
Задание 6:
2 Аl + 6 HCl → 2 AlCl₃ + 3 H 2 ↑
2 Al ⁰ + 6 H ⁺ + 6 Cl ¯ → 2 Al ³⁺ + 6 Cl ¯ + 3 ↑
2 Al ⁰ + 6 H ⁺ → 2 Al ³⁺ + 3 ↑
Задание 7:
а) Al + Na₂SO₄ → реакция невозможна
б) 2 Al + 3 Hg(NO₃)₂ → 2 Al(NO₃)₃ + 3 Hg
2 Al ⁰ + 3 Hg ⁺² + 6 → 2 Al ⁺³ + 6 + 3 Hg ⁰
2 Al ⁰ + 3 Hg ⁺² → 2 Al ⁺³ + 3 Hg ⁰
Нахождение в природе
По распространённости в природе алюминий занимает 1-е место среди металлов .
В связи с высокой химической активностью встречается в виде соединений
Боксит (Al 2 O 3 • H 2 O
с примесями)
Нефелин KNa 3 [AlSiO 4 ] 4
Ортоклаз (полевой шпат)
K 2 O • Al 2 O 3 • 6SiO 2
Берилл
(3ВеО • Al 2 О 3 • 6SiO 2
Корунд ( Al 2 O 3 )
Получение алюминия
В промышленности алюминий получают электролизом раствора чистого Аl 2 О 3 в расплавленном криолите Na 3 AlF 6 при 960°С.
Графитовые блоки в основании ванны служат катодом , а анодом - угольные стержни.
При прохождении тока на катоде выделяется расплавленный алюминий , а на аноде — кислород , образующий с угольным анодом CO и CO 2 .
Суммарное уравнение : 2 Al 2 O 3 электролиз 4 Al (катод) + 3 О 2 ↑ (анод)
14
Применение алюминия
в электротехнике
в производстве зеркал оптических телескопов
для термической сварки
для производства сплавов (дюралюмин, силумин) в самолёто- и автомобилестроении
в строительной промышленности
для изготовления контейнеров, фольги
для получения редких металлов в свободном виде
для алитирования чугунных и стальных изделий с целью повышения их коррозионной стойкости
14
Применение сплавов алюминия
Нефтехимическая промышленность
строительство
Легкие, прочные и
в быту
транспорт
Сплавы алюминия и транспорт
Судостроение
Авиация
Железнодорожный
Автотранспорт
Автотранспорт – бамперы, радиаторы охлаждения, каркас и обшивка кузова автомобиля.
Железнодорожный - изготовление кузовов и рам вагонов.
Судостроение – корпусы судов, судовое оборудование (снижение массы судна – повышение его грузопеодъемности, улучшение маневренности и скорости).
Авиация - фюзеляж, крыло, киль.
18
Сплавы алюминия и строительство
Внедрение алюминиевых сплавов в строительство:
- уменьшает металлоемкость;
- повышает долговечность и надежность конструкций при эксплуатации в
экстремальных условиях.
Оконные
рамы
Фасады высотных зданий
Каркасы торговых павильонов
Алюминий и его сплавы в быту
Из сплавов алюминия сделаны:
А) корпус редуктора; Б) лестница; В) посуда; Г) пищевая фольга; Д) рама велосипеда
18
Интересные факты
При сгорании алюминия в кислороде и фторе выделяется много тепла. Поэтому его используют как присадку к ракетному топливу .
Алюминий и «умная» ткань. Если на окне висят занавески, выполненные из ткани, покрытой тонким слоем алюминия, они будут отражать тепловые лучи в жаркие дни, но пропустят свет. Поэтому в комнате будет прохладно и светло. Зимой занавески можно перевернуть металлической стороной в комнату, что позволит вернуть тепло в помещение.
Упаковка из алюминия защищает от света, влаги, бактерий и неприятных запахов, сохраняет вкус и удобна в транспортировке
На основе алюминия производят наиболее эффективные антациды . Гидроксид алюминия, хорошо нейтрализующий кислоту, нужен для лечения язвенных болезней, диспепсии, раздражения желудка.
1кг алюминия в автомобиле экономит более 10 л бензина на каждые 2 тысячи километров
И в заключение …
Постепенно из редкой диковинки, некогда ценившейся наравне с драгоценными металлами, алюминий превратился в незаменимый материал строителей, архитекторов, конструкторов, дизайнеров, позволив осуществить многие мечты и замыслы.
Источники информации
- http://www.akfaaluminium.com/fakti_alum.html
- http://www.xumuk.ru/encyklopedia/176.html
- http://www.aluminiumleader.com/
- http://www.catalogmineralov.ru/mineral/52.html
- http://www.catalogmineralov.ru/mineral/19.html
- http://www.aluminiumleader.com/around/transport/
- http://webelements.narod.ru/elements/Al.htm
- http://files.school-collection.edu.ru/dlrstore/07badc10-f4db-e6f2-35a2-a246771b3834/index.htm
- http://files.school-collection.edu.ru/dlrstore/09d13ff7-a289-4962-c5f8-3aa8ab34c231/index.htm
- http://files.school-collection.edu.ru/dlrstore/0aba7819-4185-11db-b0de-0800200c9a66/01.JPG