Презентация "Алюминий"

Алюминий

13

Алюминий (лат. Aluminium )

3

8

2

26 , 9815

3s 2 3 p 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.

13

Алюминий (лат. Aluminium )

26 ,9815

3

8

2

3 s 2 3p 1

13

Алюминий (лат. Aluminium )

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

26,9815

3

8

2

3 s 2 3p 1

13

Алюминий (лат. Aluminium )

26,9815

3

8

2

Атомная масса элемента

3 s 2 3p 1

13

Алюминий (лат. Aluminium )

26,9815

3

8

2

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

3 s 2 3p 1

Число

протонов p + =1 3

нейтронов ē=1 3

электронов n 0 = 14

В природе представлен лишь один стабильный изотоп 27 Al . Искусственно получен ряд радиоактивных изотопов алюминия, наиболее долгоживущий 26 Al имеет период полураспада 720 тысяч лет.

Схема расположения электронов на энергетических подуровнях

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

3p

3s

2s

2p

1 s

в соединениях проявляет степень окисления + 3

Главные квантовые числа

• Главное квантовое число n = 3
• Орбитальное квантовое число l =1
• Магнитное квантовое число m l =-1
• Спиновое квантовое число m s =+½

Al – типичный металл

• Схема образования вещества

Al 0 - 3 ē  Al + 3

• Тип химической связи - металлическая
• Тип кристаллической решетки – кубическая гранецентрированная

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

t пл. =660 0 С

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

Алюминий реагирует:

1. 2 Al + 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. 4 Al + 3 С = Al 4 С 3 - при нагревании

5. Алюминотермия – получение металлов: Fe, Cr, Mn, Ti, W и другие, например:

3 Al + 3Fe 3 O 4 = 4Al 2 O 3 + 9Fe

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.

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 950 0 С в расплаве криолита: На катоде: Al 3+ + 3e = Al 0

На угольном аноде (расходуется в процессе электролиза):

O 2- - 2e = 0 0 ;

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

Основные свойства применения алюминия и его сплавов:

• Судостроение;
• Строительство;
• Самолетостроение;
• В химической технике;
• Автомобильная промышленность;
• Производство посуды;
• Производство алюминированных тканей;
• Изготовление аппаратуры для пищевой промышленности;
• Провода для линий электропередач;
• Получение металлов из их оксидов «алюминотермией»;
• Ракетостроение;
• Химическое машиностроение;
• Упаковочный материал;
• Производство пеноалюминия ρ = 0,19 г/ см 3

• Алюминий – самый распространенный металл земной коры. Его ресурсы практически неисчерпаемы.
• Обладает высокой коррозионной стойкостью и практически не нуждается в специальной защите.
• 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.
• 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) с кислотами Al 2 O 3 + 6H + = 2Al 3+ + 3H 2 O

б) со щелочами Al 2 O 3 + 2OH - = 2AlO - 2 + H 2 O

Образуется:

а) при окислении или горении алюминия на воздухе

4 Al + 3O 2 = 2Al 2 O 3

б) в реакции алюминотермии

2 Al + Fe 2 O 3 = Al 2 O 3 + 2Fe

в) при термическом разложении гидроксида алюминия 2 Al (OH) 3 = Al 2 O 3 + 3H 2 O

Гидроксид алюминия Al (ОН) 3 :

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 2 Al (OH) 3 = Al 2 O 3 + 3H 2 O

Образуется:

а) при взаимодействии растворов солей алюминия с растворами щелочей (без избытка)

Al 3+ + 3OH - = Al (OH) 3

б) при взаимодействии алюминатов с кислотами (без избытка)

AlO - 2 + H + + H 2 O = Al (OH) 3

Влияние соединений алюминия на загрязнение окружающей среды.

Почти все загрязняющие вещества, которые первоначально попали в атмосферу, в конечном итоге оказываются на поверхности суши и воды. Оседающие аэрозоли могут содержать ядовитые тяжелые металлы – свинец, кадмий, ртуть, медь, ванадий, кобальт, никель. Обычно они малоподвижны и накапливаются в почве. Но в почву попадают с дождями также кислоты. Соединяясь с ними, металлы могут переходить в растворимые соединения, доступные растениям. В растворимые формы переходят также вещества, постоянно присутствующие в почвах, что иногда приводит к гибели растений. Примером может служить весьма распространенный в почвах алюминий, растворимые соединения которого поглощаются корнями деревьев. Алюминиевая болезнь, при которой нарушается структура тканей растений, оказывается для деревьев смертельной.

Вывод: Обладая такими свойствами как лёгкость, прочность, коррозионноустойчивость, устойчивость к действию сильных химических реагентов - алюминий нашёл большое значение в авиационном и космическом транспорте, применение во многих отраслях народного хозяйства. Особое место занял алюминий и его сплавы в электротехнике, а за ними будущее нашей науки и техники.