Алюміній

 


ІІІ група, головна підгрупа

 

 

                            неметал

           B                                               

           Al     }                } амфотерні                                         

     Ga                метали     властивості сполук

     In

     Tl                                 } переважають

                         Основні властивості

 

 

Фізичні властивості

Сріблясто – білий метал; пластичний; легкий (р = 27г/ см 3 ); добре проводить тепло і електричний струм; t◦ (Al) = 660◦C.

Поширеність у природі

Вміст у земній корі 8,8% (перше місце серед металів). Алюмосилікати – більшість гірських порід (глини, слюда, польовий шпат, каолін тощо) Каолініт – Al2O3· 2SiO2 · 2H2O. Боксит - Al2O3 · nH2O.      

Корунд – Al2O3.

Хімічні властивості

Активний метал, має амфотерні властивості, відновник. Утворення щільної оксидної плівки на поверхні металу захищає його від подальшого окиснення.

 

+О2

4Al + 3O2 → 2Al2O3 + Q (дуже велика)                     оксид

+галоген (на холоді)                                        

2Al + 3Cl2 → 2AlCl3                                                     галогеніди

+ інші неметали (при нагріванні)

 

2Al + 3SAl2S3 (сульфід)

2Al + N2 → 2AlN (нітрид)

4Al + 3CAl4C3 (карбід)                                  (з воднем безпосередньо

+ H2O (після руйнування оксидної плівки)           не реагує, гідрид AlH3

                                                                                     добувають інакше)

2Al + 6H2O → 2Al (OH)3 + 3H2↑                           гідроксид + H2↑                  

+ сіль менш активного металу у розчині  

 

                                                                                 сіль + метал (нові)                  

2Al + 3CuSO4 → Al2(SO4)3 + 3Cu

+ луг (тому не можна зберігати луги у посуді з алюмінію)

 

                                                                                  сіль + H2↑

2Al + 2NaOH + 6H2O → 2Na (Al (OH)4) + 3H2

+ Кислота (розведені розчині)

                                                                                 сіль + H2↑

2Al + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2↑

З концентрованими HNO3 i H2SO4 на холоді

не взаємодіє (пасивація). При нагріванні взаємодіє.

 

   2Al + 6H2SO4 (конц.) → Al2(SO4)3 + 3SO2↑ + 6H2O

   Al + 6HNO3 (конц.) → Al (NO3)3 + 3NO2 ↑ + 3H2O

   + Оксиди металів (алюмотермія)                                       так добувають

                                                                                                 Ca; Fe; Cr; Mn; Ti; W.

8Al + 3Fe3O4 → 4Al2O3 + 9Fe

    

Добування

Електролізом розплаву суміші бокситової руди (10 Al2O3) і кріоліту Na3AlF6. Така суміш має невелику температуру плавлення (962°С) і добре проводить електричний струм (для порівняння t°пл. (Al2O3) = 2050°C).

(Al2O3) AlAlO3 → Al3+   + AlO3-3

Катод: Al3+   + Зе → Al0

Анод: 4AlO3- - 12e → 2Al2O3 + 3O2 ­

Сполуки алюмінію

Оксид Al2 O3 – корнуд. Має велику твердість.

1.Рубін – червоний

2.Сапфір – синій       } Опорні камені

3.Наждак – абразивний матеріал

Al2O3 – галинозем, білий порошок, дуже тугоплавкий.

1)виготовляють тиглі, цеглу;

2)добувають алюміній.

Al2O3 – амфотерний оксид

Al2O3 + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2O

Al2O3 + 2NaOH + 3H2O → 2Na [ Al(OH)4]

                         у розчині

Al2O3 + 2NaOH → 2NaAlO2 + H2O

                   при сплавленні

Гідроксид Al(OH)3 – біла тверда речовина, нерозчинна у воді.

Добування: осадження з розчинів солей

AlCl3 + 3NaOHAl(OH)3 ¯ + 3NaCl

Має атмосферні властивості

Al(OH)3 + 3HCl → AlCl3 + 3H2 O

Al(OH)3 + NaOH → Na[Al(OH)4]

                     у розчині

               Al(OH)3 + NaOH → NaAlO2 + 2H2 O

             При сплавленні (метаалюмінат)

             Якісна реакція: дія лугіввипадає драглистий осад, який

             Розчиняється у надлишку лугу : Al3+ + 3OH- → Al(OH)3 ¯

 

Застосування алюмінію

1)Сплави: дюралю міни (Al; Cu; Mg; Mn) – легкі і міцні

2)Електричні дроти.

3)Добування металів.

4)Термітна зварка.

5)Фольга – у харчовій промисловості.

6)«Срібна» фарба.

7)Посуд і предмети побуту.

Тренувальні вправи.       Тема. Алюміній

 

Складність І (до 7 балів)

 

1.Скласти електронні формули атомів алюмінію у збудженому і не збудженому станах. Пояснити ступінь окиснення алюмінію.

 

2.Як добути алюміній хлорид чотирма способами? Написати рівняння реакцій у молекулярній і іонній формах.

 

3.Здійснити перетворення:

                                     Al2 O3

                           ¤                     \

a)Al → AlCl3 → Al(OH)3

 

b)Al → Al2 (SO4)3 → Al(OH)3 → Al2 O3

 

4.Суміш ошурок міді та алюмінію масою 10 г піддали дії розведеної сульфатної кислоти. При цьому виділилось 6,72 л газу. Визначити масові частки металів у суміші.

 

Складність ІІ (до 9 балів)

 

1.Як довести хімічний склад: а) алюміній хлориду;б) алюміній сульфату?

 

2.Написати рівняння реакцій між алюмінієм і такими речовинами: а) бромом б) сіркою в) водою г) розведеною сульфатною кислотою д) натрій гідроксидом.

 

3.Здійснити перетворення:

a)Al → AlCl3 → Al(NO3)3 → Al2 O3 → NaAlO2

   б) Al → Al2 (SO4)3→ AlCl3 → Al(NO3)3 → Na[Al(OH)4]

 

4.Скласти рівняння реакцій, в якій алюміній відновлює іони купрум (ІІ) у водному розчині. Зазначити перехід електронів.

 

5.Який об`єм газу утворюється при взаємодії надлишку розчину хлоридною кислоти з 28,128 г сплаву алюмінію з міддю (масова частка міді дорівнює 4%)?

 

 

6. Амальгаму алюмінію (сплав алюмінію з ртуттю) масою 0,7 г обробили надлишком розведеної сульфатної кислоти добули  

3,42 г солі. Визначити масові частки компонентів сплаву.

 

Складність ІІІ (до 12 балів)

 

1.На основі електронної будови атомів, користуючись періодичною системою, пояснити, як змінюються властивості елементів у ряду : Na Mg Al.

 

2.Скласти рівняння реакцій, у яких алюміній відновлює:

а) галогени б) залізо в) іони гідрогену г) сульфур.

 

             3. До розчину алюміній сульфату потроху доливали розчин

               лугу (до надлишку). Що спостерігали?

               Скласти рівняння відповідних реакцій,

 

3.Здійснити перетворення :

а) Al2(SO4)3 A. Б Al

б) Al0 Al3+ → Al(NO3)3 → Al3+

в) амфотерний гідроксид → амфотерний оксид