Wzór chemiczny aluminium. Właściwości chemiczne i fizyczne aluminium

O właściwościach chemicznych aluminium decyduje jego położenie w układzie okresowym pierwiastków chemicznych.

Poniżej przedstawiono główne reakcje chemiczne aluminium z innymi pierwiastkami chemicznymi. Reakcje te determinują podstawowe właściwości chemiczne aluminium.

Z czym reaguje aluminium?

Proste substancje:

• halogeny (fluor, chlor, brom i jod)
• fosfor
• węgiel
• tlen (spalanie)

Substancje złożone:

• kwasy mineralne (chlorowodorowy, fosforowy)
• Kwas Siarkowy
• Kwas azotowy
• alkalia
• utleniacze
• tlenki metali mniej aktywnych (aluminotermia)

Z czym aluminium nie reaguje?

Aluminium nie reaguje:

• z wodorem
• w normalnych warunkach - stężonym kwasem siarkowym (w wyniku pasywacji - powstawanie gęstej warstwy tlenkowej)
• w normalnych warunkach - stężonym kwasem azotowym (również na skutek pasywacji)

Aluminium i powietrze

Zazwyczaj powierzchnia aluminium jest zawsze pokryta cienką warstwą tlenku glinu, która chroni ją przed działaniem powietrza, a dokładniej tlenu. Dlatego uważa się, że aluminium nie reaguje z powietrzem. Jeśli ta warstwa tlenku zostanie uszkodzona lub usunięta, świeża powierzchnia aluminium reaguje z tlenem z powietrza. Aluminium może palić się w tlenie oślepiającym białym płomieniem, tworząc tlenek glinu Al2O3.

Reakcja aluminium z tlenem:

• 4Al + 3O 2 -> 2Al 2 O 3

Aluminium i woda

Aluminium reaguje z wodą w następujących reakcjach:

• 2Al + 6H 2 O = 2Al(OH) 3 + 3H 2 (1)
• 2Al + 4H 2 O = 2AlO(OH) + 3H 2 (2)
• 2Al + 3H 2O = Al 2O 3 + 3H 2 (3)

W wyniku tych reakcji powstają odpowiednio:

• modyfikacja bajerytu wodorotlenku glinu i wodoru (1)
• modyfikacja bohemitu wodorotlenku glinu i wodoru (2)
• tlenek glinu i wodór (3)

Nawiasem mówiąc, reakcje te cieszą się dużym zainteresowaniem w rozwoju kompaktowych instalacji do produkcji wodoru do pojazdów napędzanych wodorem.

Wszystkie te reakcje są termodynamicznie możliwe w temperaturach od temperatury pokojowej do temperatury topnienia aluminium 660 ºС. Wszystkie są również egzotermiczne, to znaczy występują wraz z wydzielaniem ciepła:

• W temperaturach od temperatury pokojowej do 280 ºС najbardziej stabilnym produktem reakcji jest Al(OH) 3.
• W temperaturach od 280 do 480°C najbardziej stabilnym produktem reakcji jest AlO(OH).
• W temperaturach powyżej 480 ºС najbardziej stabilnym produktem reakcji jest Al 2 O 3.

Zatem tlenek glinu Al 2 O 3 staje się termodynamicznie bardziej stabilny niż Al(OH) 3 w podwyższonych temperaturach. Produktem reakcji aluminium z wodą w temperaturze pokojowej będzie wodorotlenek glinu Al(OH) 3.

Reakcja (1) pokazuje, że aluminium powinno samorzutnie reagować z wodą o temperaturze pokojowej. Jednak w praktyce kawałek aluminium zanurzony w wodzie nie reaguje z wodą o temperaturze pokojowej ani nawet z wrzącą wodą. Faktem jest, że aluminium ma na swojej powierzchni cienką, spójną warstwę tlenku glinu Al 2 O 3. Ta warstwa tlenku mocno przylega do powierzchni aluminium i zapobiega jego reakcji z wodą. Dlatego, aby rozpocząć i utrzymać reakcję aluminium z wodą w temperaturze pokojowej, konieczne jest ciągłe usuwanie lub niszczenie tej warstwy tlenku.

Aluminium i halogeny

Aluminium reaguje gwałtownie ze wszystkimi halogenami - są to:

• fluor F
• chlor kl
• brom Br i
• jod (jod) I,

z wykształceniem odpowiednio:

• fluorek AlF 3
• Chlorek AlCl3
• bromek Al 2 Br 6 i
• Jodek Al 2Br 6.

Reakcje wodoru z fluorem, chlorem, bromem i jodem:

• 2Al + 3F 2 → 2AlF 3
• 2Al + 3Cl2 → 2AlCl3
• 2Al + 3Br 2 → Al 2 Br 6
• 2Al + 3l 2 → Al 2 I 6

Aluminium i kwasy

Aluminium aktywnie reaguje z rozcieńczonymi kwasami: siarkowym, solnym i azotowym, tworząc odpowiednie sole: siarczan glinu Al 2 SO 4, chlorek glinu AlCl 3 i azotan glinu Al(NO 3) 3.

Reakcje aluminium z rozcieńczonymi kwasami:

• 2Al + 3H 2 SO 4 -> Al 2 (SO 4) 3 + 3H 2
• 2Al + 6HCl -> 2AlCl3 + 3H2
• 2Al + 6HNO 3 -> 2Al(NO 3) 3 + 3H2

W temperaturze pokojowej nie wchodzi w interakcję ze stężonymi kwasami siarkowym i solnym, po podgrzaniu reaguje tworząc sole, tlenki i wodę.

Aluminium i zasady

Glin w wodnym roztworze zasady – wodorotlenek sodu – reaguje tworząc glinian sodu.

Reakcja glinu z wodorotlenkiem sodu ma postać:

• 2Al + 2NaOH + 10H 2O -> 2Na + 3H 2

Źródła:

1. Pierwiastki chemiczne. Pierwsze 118 elementów w kolejności alfabetycznej / wyd. Wikipedyści - 2018

2. Reakcja aluminium z wodą, w wyniku której powstaje wodór /John Petrovic i George Thomas, U.S. Departament Energii, 2008

Tlenek glinu(tlenek glinu) A1 2 O 3, bezbarwny. kryształy; poseł. 2044°C; t. bela 3530°C. Jedyny stabilny krystaliczny do 2044°C. modyfikacja tlenku glinu-A1 2 O 3 (korund): sieć romboedryczna, a = 0,512 nm, = 55,25° (dla instalacji sześciokątnej a = 0,475 nm, c = 1,299 nm, grupa przestrzenna D 6 3d, z = 2); gęsty 3,99 g/cm 3 ;N° pl 111,4 kJ/mol; poziom zależności temperaturowej: pojemność cieplna C° p = = 114,4 + 12,9*10 -3 T - 34,3*10 5 T 2 JDmol*K) (298T 1800 K), prężność pary Igp (Pa) = -54800/7+1,68 (do ~3500 K); współczynnik temperatury rozszerzalność liniowa (7,2-8,6)*10 -6 K -1 (300T1200 K); przewodność cieplna próbka spiekana w 730°C 0,35 W/(mol*K); Twardość Mohsa 9; współczynnik załamania dla promienia zwykłego wynosi n 0 1,765, dla promienia niezwykłego n 0 1,759.

Tlenek glinu (Al2O3) posiada wyjątkowy zestaw właściwości, takich jak:

• Wysoka twardość
• Dobra przewodność cieplna
• Doskonała odporność na korozję
• Niska gęstość
• Zachowuje wytrzymałość w szerokim zakresie temperatur
• Właściwości elektroizolacyjne
• Niski koszt w porównaniu do innych materiałów ceramicznych

Wszystkie te kombinacje sprawiają, że materiał ten jest niezastąpiony w produkcji produktów odpornych na korozję, zużycie, izolację elektryczną i żaroodporne dla szerokiej gamy gałęzi przemysłu.

Główne zastosowania:

• Wykładziny młynów, hydrocyklonów, betoniarek, wytłaczarek, przenośników, rur i innego sprzętu użytkowego
• Mechaniczne pierścienie uszczelniające
• Matryce, druty, prowadnice
• Łożyska ślizgowe, wały i okładziny mokrych części pomp chemicznych
• Media mielące
• Części urządzeń papierniczych
• Palniki
• Dysze wytłaczarki (rdzenie)
• Tygle
• Elementy zaworów i zaworów odcinających
• Dysze do spawarek argonowych
• Izolatory elektryczne

Istnieje kilka modyfikacji tlenku glinu w zależności od zawartości fazy głównej i zanieczyszczeń, które wyróżniają się wytrzymałością i odpornością chemiczną

Wodorotlenek glinu

Wodorotlenek glinu Al(OH) 3 jest bezbarwną substancją stałą, nierozpuszczalną w wodzie, występującą w wielu boksytach. Występuje w czterech modyfikacjach polimorficznych. Na zimno powstaje α-Al(OH) 3 – bajeryt, a po wytrąceniu z gorącego roztworu γ-Al(OH) 3 – gibbsyt (hydrargylit), oba krystalizują w układzie jednoskośnym, mają budowę warstwową, warstwy składają się z ośmiościanów, pomiędzy warstwami znajduje się wiązanie wodorowe. Występuje także trójskośny gibbsyt γ’-Al(OH) 3 , trójskośny Nordstrandite β-Al(OH) 3 oraz dwie modyfikacje oksowodorotlenku AlOOH – rombowy boehmit i diaspory. Amorficzny wodorotlenek glinu ma zmienny skład Al 2 O 3 · nH 2 O. Rozkłada się po podgrzaniu powyżej 180°C.

Właściwości chemiczne

Wodorotlenek glinu jest typowym związkiem amfoterycznym, świeżo otrzymany wodorotlenek rozpuszcza się w kwasach i zasadach:

2Al(OH)3 + 6HCl = 2AlCl3 + 6H2O

Al(OH)3 + NaOH + 2H2O = Na.

Po podgrzaniu rozkłada się, proces odwadniania jest dość złożony i można go schematycznie przedstawić w następujący sposób:

Al(OH)3 = AlOOH + H2O;

2AlOOH = Al 2 O 3 + H 2 O.

Wodorotlenek glinu to substancja chemiczna będąca związkiem tlenku glinu z wodą. Może występować w stanie ciekłym i stałym. Wodorotlenek ciekły jest galaretowatą przezroczystą substancją, bardzo słabo rozpuszczalną w wodzie. Stały wodorotlenek jest białą, krystaliczną substancją, która ma pasywne właściwości chemiczne i nie reaguje z praktycznie żadnym innym pierwiastkiem lub związkiem.

Chlorek glinu

Pod normalnym ciśnieniem sublimuje w temperaturze 183°C (pod ciśnieniem topi się w temperaturze 192,6°C). Bardzo dobrze rozpuszczalny w wodzie (44,38 g w 100 g H2O w temperaturze 25 ° C); W wyniku hydrolizy dymi w wilgotnym powietrzu, wydzielając HCl. Kryształowy hydrat AlCl 3 · 6H 2 O wytrąca się z roztworów wodnych - żółtawo-białe rozprzestrzeniające się kryształy. Dobrze rozpuszczalny w wielu związkach organicznych (w etanolu – 100 g na 100 g alkoholu w temperaturze 25°C, w acetonie, dichloroetanie, glikolu etylenowym, nitrobenzenie, tetrachlorek węgla itd.); jednakże jest praktycznie nierozpuszczalny w benzenie i toluenie.

Siarczan glinu

Siarczan glinu jest białą solą o szarym, niebieskim lub różowym zabarwieniu, w normalnych warunkach występuje w postaci krystalicznego hydratu Al 2 (SO 4) 3 ·18H 2 O - bezbarwnych kryształów. Po podgrzaniu traci wodę bez topienia, po podgrzaniu rozkłada się na Al 2 O 3 oraz SO 3 i O 2. Dobrze rozpuszcza się w wodzie. Techniczny siarczan glinu można otrzymać przez działanie boksytu lub gliny kwasem siarkowym, a czysty produkt można otrzymać przez rozpuszczenie Al(OH) 3 w gorącym stężonym H 2 SO 4.

Siarczan glinu stosowany jest jako koagulant do oczyszczania wody do celów domowych, pitnych i przemysłowych oraz do stosowania w przemyśle papierniczym, tekstylnym, skórzanym i innych.

Stosowany jako dodatek do żywności E-520

Węglik aluminium

Węglik glinu powstaje w wyniku bezpośredniej reakcji aluminium z węglem w piecu łukowym.

Żelazo z aluminium

Alni- grupa twardych, magnetycznych (wysoko koercyjnych) stopów żelaza (Fe) - niklu (Ni) - aluminium (Al).

Stopowanie stopów aluminium poprawia ich właściwości magnetyczne, stosuje się stopy z miedzią (na przykład stop 24% niklu, 4% miedzi, 13% aluminium i 59% żelaza), kobaltem (stopy alnico i magnico). Domieszka węgla zmniejsza właściwości magnetyczne stopu, jego zawartość nie powinna przekraczać 0,03%.

Stopy Alni charakteryzują się dużą twardością i kruchością, dlatego do produkcji z nich magnesów trwałych stosuje się odlewy.

Glinian sodu

Glinian sodu- związek nieorganiczny, złożony tlenek sodu i glinu o wzorze NaAlO 2, biała substancja amorficzna, reagująca z wodą.

Kwas ortoglinowy

tlenek glinu” ty, sole kwasów glinowych: ortoglinowy H3 AlO3, metaglinowy HAlO2 itp. W przyrodzie najczęściej spotykane są gliniany o wzorze ogólnym R, gdzie R oznacza Mg, Ca, Be, Zn itp. Należą do nich: 1) odmiany oktaedryczne, tak zwany. spinele - Mg (spinel szlachetny), Zn (spinel ganitowy lub cynkowy) itp. oraz 2) odmiany rombowe - Be (chryzoberyl) itp. (we wzorach minerały atomy tworzące grupę strukturalną są zwykle ujęte w nawiasy kwadratowe).

Gliniany metali alkalicznych otrzymuje się w reakcji Al lub Al(OH)3 z zasadami żrącymi: Al(OH)3 + KOH = KAlO2 + 2H2 O. W tym gliniany sodu NaAlO2 powstające podczas zasadowego procesu produkcji tlenku glinu , stosowany w produkcji tekstyliów jako zaprawa. Gliniany metali ziem alkalicznych otrzymuje się przez stopienie ich tlenków z Al2O3; Spośród nich gliniany wapnia CaAl2 O4 służą jako główny składnik szybko twardniejącego cementu glinowego.

Gliniany pierwiastków ziem rzadkich nabrały praktycznego znaczenia. Otrzymuje się je poprzez wspólne rozpuszczenie tlenków pierwiastków ziem rzadkich R2 03 i Al(NO3 )3 w kwasie azotowym, odparowanie powstałego roztworu aż do krystalizacji soli i kalcynację w temperaturze 1000-1100°C. Tworzenie się glinianów jest kontrolowane za pomocą dyfrakcji promieni rentgenowskich oraz analizy fazy chemicznej. To ostatnie opiera się na różnej rozpuszczalności wyjściowych tlenków i powstałego związku (na przykład A. są trwałe w kwasie octowym, podczas gdy tlenki pierwiastków ziem rzadkich są w nim dobrze rozpuszczalne). Gliniany ziem rzadkich mają dużą odporność chemiczną, w zależności od temperatur przed wypalaniem; stabilny w wodzie w wysokich temperaturach (do 350°C) pod ciśnieniem. Najlepszym rozpuszczalnikiem glinianów metali ziem rzadkich jest kwas solny. Gliniany pierwiastków ziem rzadkich charakteryzują się wysoką ogniotrwałością i charakterystyczną barwą. Ich gęstość waha się od 6500 do 7500 kg /m3.

Aluminium jest metalem amfoterycznym. Konfiguracja elektronowa atomu glinu to 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1. Zatem ma trzy elektrony walencyjne na swojej zewnętrznej warstwie elektronowej: 2 na poziomie 3s i 1 na podpoziomie 3p. Ze względu na tę strukturę charakteryzuje się reakcjami, w wyniku których atom glinu traci trzy elektrony z poziomu zewnętrznego i uzyskuje stopień utlenienia +3. Aluminium jest metalem wysoce reaktywnym i wykazuje bardzo silne właściwości redukujące.

Oddziaływanie aluminium z substancjami prostymi

z tlenem

Kiedy absolutnie czyste aluminium wchodzi w kontakt z powietrzem, atomy aluminium znajdujące się w warstwie powierzchniowej natychmiast wchodzą w interakcję z tlenem zawartym w powietrzu i tworzą cienką, kilkudziesięciowarstwową, trwałą warstwę tlenkową o składzie Al 2 O 3, która chroni aluminium przed dalsze utlenianie. Niemożliwe jest również utlenianie dużych próbek aluminium nawet w bardzo wysokich temperaturach. Jednakże drobny proszek aluminiowy pali się dość łatwo w płomieniu palnika:

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

z halogenami

Aluminium reaguje bardzo energicznie ze wszystkimi halogenami. Zatem reakcja pomiędzy zmieszanymi proszkami glinu i jodu zachodzi już w temperaturze pokojowej po dodaniu kropli wody jako katalizatora. Równanie interakcji jodu z aluminium:

2Al + 3I 2 = 2AlI 3

Aluminium reaguje również z bromem, który jest ciemnobrązową cieczą, bez ogrzewania. Wystarczy dodać próbkę aluminium do ciekłego bromu: natychmiast rozpoczyna się gwałtowna reakcja, uwalniając dużą ilość ciepła i światła:

2Al + 3Br 2 = 2AlBr 3

Reakcja pomiędzy aluminium i chlorem zachodzi, gdy do kolby wypełnionej chlorem dodaje się podgrzaną folię aluminiową lub drobny proszek aluminiowy. Aluminium spala się skutecznie w chlorze zgodnie z równaniem:

2Al + 3Cl2 = 2AlCl3

z siarką

Po podgrzaniu do 150-200 o C lub po spaleniu mieszaniny sproszkowanego aluminium i siarki rozpoczyna się między nimi intensywna reakcja egzotermiczna z wyzwoleniem światła:

— siarczek aluminium

z azotem

Kiedy aluminium reaguje z azotem w temperaturze około 800 o C, powstaje azotek glinu:

z węglem

W temperaturze około 2000 o C aluminium reaguje z węglem tworząc węglik glinu (metanowiec), zawierający węgiel na stopniu utlenienia -4, podobnie jak metan.

Oddziaływanie aluminium z substancjami złożonymi

z wodą

Jak wspomniano powyżej, stabilna i trwała warstwa tlenku Al 2 O 3 zapobiega utlenianiu aluminium w powietrzu. Ta sama ochronna warstwa tlenku sprawia, że ​​aluminium jest obojętne na wodę. Podczas usuwania ochronnej warstwy tlenku z powierzchni metodami takimi jak obróbka wodnymi roztworami zasad, chlorku amonu lub soli rtęci (amalgiacja), aluminium zaczyna energicznie reagować z wodą, tworząc wodorotlenek glinu i gazowy wodór:

z tlenkami metali

Po zapaleniu mieszaniny aluminium z tlenkami metali mniej aktywnych (na prawo od aluminium w szeregu aktywności) rozpoczyna się niezwykle gwałtowna, silnie egzotermiczna reakcja. Tak więc w przypadku oddziaływania aluminium z tlenkiem żelaza (III) rozwija się temperatura 2500-3000 o C. W wyniku tej reakcji powstaje stopione żelazo o wysokiej czystości:

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

Ta metoda otrzymywania metali z ich tlenków poprzez redukcję aluminium nazywa się aluminotermia Lub aluminotermia.

z kwasami nieutleniającymi

Oddziaływanie aluminium z kwasami nieutleniającymi, tj. z prawie wszystkimi kwasami, z wyjątkiem stężonych kwasów siarkowych i azotowych, prowadzi do powstania soli glinowej odpowiedniego kwasu i wodoru:

a) 2Al + 3H 2 SO 4 (rozcieńczony) = Al 2 (SO 4) 3 + 3H 2

2Al 0 + 6H + = 2Al 3+ + 3H 2 0 ;

b) 2AI + 6HCl = 2AICl3 + 3H2

z kwasami utleniającymi

-stężony kwas siarkowy

Oddziaływanie aluminium ze stężonym kwasem siarkowym w normalnych warunkach i w niskich temperaturach nie zachodzi ze względu na efekt zwany pasywacją. Po podgrzaniu reakcja jest możliwa i prowadzi do powstania siarczanu glinu, wody i siarkowodoru, który powstaje w wyniku redukcji siarki, która jest częścią kwasu siarkowego:

Tak głęboka redukcja siarki ze stopnia utlenienia +6 (w H 2 SO 4) do stopnia utlenienia -2 (w H 2 S) następuje dzięki bardzo dużej zdolności redukcyjnej aluminium.

- stężony kwas azotowy

W normalnych warunkach stężony kwas azotowy pasywuje także aluminium, co umożliwia jego przechowywanie w aluminiowych pojemnikach. Podobnie jak w przypadku stężonego kwasu siarkowego, oddziaływanie glinu ze stężonym kwasem azotowym staje się możliwe przy silnym ogrzewaniu i zachodzi głównie reakcja:

- rozcieńczony kwas azotowy

Oddziaływanie glinu z rozcieńczonym kwasem azotowym w porównaniu ze stężonym kwasem azotowym prowadzi do produktów głębszej redukcji azotu. Zamiast NO, w zależności od stopnia rozcieńczenia, mogą powstać N 2 O i NH 4 NO 3:

8Al + 30HNO 3(rozcieńcz.) = 8Al(NO 3) 3 +3N 2O + 15H2O

8Al + 30HNO 3(czysty rozcieńczony) = 8Al(NO 3) 3 + 3NH 4NO 3 + 9H 2 O

z alkaliami

Aluminium reaguje zarówno z wodnymi roztworami zasad:

2Al + 2NaOH + 6H 2O = 2Na + 3H 2

oraz z czystymi zasadami podczas stapiania:

W obu przypadkach reakcja rozpoczyna się od rozpuszczenia warstwy ochronnej tlenku glinu:

Al2O3 + 2NaOH + 3H2O = 2Na

Al 2 O 3 + 2 NaOH = 2 NaAlO 2 + H 2 O

W przypadku roztworu wodnego aluminium oczyszczone z ochronnej warstwy tlenkowej zaczyna reagować z wodą zgodnie z równaniem:

2Al + 6H 2O = 2Al(OH) 3 + 3H 2

Powstały wodorotlenek glinu, jako amfoteryczny, reaguje z wodnym roztworem wodorotlenku sodu, tworząc rozpuszczalny tetrahydroksoglinian sodu:

Al(OH)3 + NaOH = Na

Metale są jednymi z najwygodniejszych materiałów w obróbce. Mają też swoich przywódców. Na przykład podstawowe właściwości aluminium są ludziom znane od dawna. Są na tyle odpowiednie do codziennego użytku, że metal ten stał się bardzo popularny. Czym jest zarówno prosta substancja, jak i atom, rozważymy w tym artykule.

Historia odkrycia aluminium

Związek tego metalu był znany człowiekowi od dawna – stosowano go jako środek pęczniejący i wiążący składniki mieszaniny, było to również niezbędne przy wytwarzaniu wyrobów skórzanych. O istnieniu tlenku glinu w czystej postaci dowiedziano się już w XVIII wieku, w jego drugiej połowie. Jednak nie został on odebrany.

Naukowiec H. K. Ørsted jako pierwszy wyizolował metal z jego chlorku. To on potraktował sól amalgamatem potasowym i wydzielił z mieszaniny szary proszek, którym było aluminium w czystej postaci.

Wtedy stało się jasne, że właściwości chemiczne aluminium przejawiają się w jego wysokiej aktywności i silnych zdolnościach redukujących. Dlatego nikt inny nie współpracował z nim przez długi czas.

Jednak w 1854 roku Francuzowi Deville udało się uzyskać wlewki metalowe poprzez elektrolizę stopu. Ta metoda jest nadal aktualna. Szczególnie masowa produkcja cennych materiałów rozpoczęła się w XX wieku, kiedy rozwiązano problemy wytwarzania dużych ilości energii elektrycznej w przedsiębiorstwach.

Dziś metal ten jest jednym z najpopularniejszych i stosowanych w budownictwie i gospodarstwie domowym.

Ogólna charakterystyka atomu glinu

Jeśli scharakteryzujemy dany pierwiastek poprzez jego położenie w układzie okresowym, wówczas można wyróżnić kilka punktów.

1. Numer seryjny - 13.
2. Znajduje się w trzecim małym okresie, trzeciej grupie, głównej podgrupie.
3. Masa atomowa - 26,98.
4. Liczba elektronów walencyjnych wynosi 3.
5. Konfigurację warstwy zewnętrznej wyraża wzór 3s 2 3p 1.
6. Nazwa elementu to aluminium.
7. mocno wyrażone.
8. Nie ma w przyrodzie izotopów, istnieje tylko w jednej formie, o liczbie masowej 27.
9. Symbol chemiczny to AL, we wzorach czytany jako „aluminium”.
10. Stopień utlenienia wynosi jeden, równy +3.

Właściwości chemiczne aluminium w pełni potwierdza budowa elektronowa jego atomu, ponieważ mając duży promień atomowy i niskie powinowactwo elektronowe, może działać jako silny reduktor, podobnie jak wszystkie aktywne metale.

Aluminium jako substancja prosta: właściwości fizyczne

Jeśli mówimy o aluminium jako o prostej substancji, to jest to srebrzystobiały błyszczący metal. Na powietrzu szybko się utlenia i pokrywa gęstym filmem tlenkowym. To samo dzieje się pod wpływem stężonych kwasów.

Obecność takiej cechy sprawia, że ​​produkty wykonane z tego metalu są odporne na korozję, co oczywiście jest bardzo wygodne dla ludzi. Dlatego aluminium jest tak szeroko stosowane w budownictwie. Są ciekawe również dlatego, że metal ten jest bardzo lekki, a jednocześnie trwały i miękki. Kombinacja takich cech nie jest dostępna dla każdej substancji.

Aluminium ma kilka podstawowych właściwości fizycznych.

1. Wysoki stopień plastyczności i ciągliwości. Z tego metalu wytwarzana jest lekka, mocna i bardzo cienka folia, a także zwijana na drut.
2. Temperatura topnienia - 660 0 C.
3. Temperatura wrzenia - 2450 0 C.
4. Gęstość - 2,7 g/cm3.
5. Siatka krystaliczna jest wolumetryczna, wycentrowana na powierzchni, metalowa.
6. Rodzaj połączenia - metal.

Właściwości fizyczne i chemiczne aluminium determinują obszary jego zastosowań i zastosowań. Jeśli mówimy o aspektach codziennych, dużą rolę odgrywają cechy, które już omówiliśmy powyżej. Jako lekki, trwały i antykorozyjny metal aluminium jest stosowane w przemyśle lotniczym i stoczniowym. Dlatego znajomość tych właściwości jest bardzo ważna.

Właściwości chemiczne aluminium

Z chemicznego punktu widzenia metal, o którym mowa, jest silnym środkiem redukującym, który będąc czystą substancją może wykazywać wysoką aktywność chemiczną. Najważniejsze jest usunięcie filmu tlenkowego. W tym przypadku aktywność gwałtownie wzrasta.

O właściwościach chemicznych aluminium jako substancji prostej decyduje jego zdolność do reagowania z:

• kwasy;
• zasady;
• halogeny;
• siarka.

W normalnych warunkach nie wchodzi w interakcję z wodą. W tym przypadku z halogenów, bez ogrzewania, reaguje on tylko z jodem. Inne reakcje wymagają temperatury.

Można podać przykłady ilustrujące właściwości chemiczne aluminium. Równania reakcji oddziaływania z:

• kwasy- AL + HCL = AlCL3 + H2;
• alkalia- 2Al + 6H2O + 2NaOH = Na + 3H2;
• halogeny- AL + Hal = ALHal3;
• szary- 2AL + 3S = AL 2 S 3.

Ogólnie rzecz biorąc, najważniejszą właściwością danej substancji jest jej wysoka zdolność do przywracania innych pierwiastków z ich związków.

Zdolność regeneracyjna

Właściwości redukujące aluminium są wyraźnie widoczne w reakcjach interakcji z tlenkami innych metali. Z łatwością wydobywa je ze składu substancji i pozwala zaistnieć w prostej formie. Na przykład: Cr 2 O 3 + AL = AL 2 O 3 + Cr.

W metalurgii istnieje cała metoda wytwarzania substancji oparta na podobnych reakcjach. Nazywa się to aluminotermią. Dlatego w przemyśle chemicznym pierwiastek ten jest wykorzystywany specjalnie do produkcji innych metali.

Dystrybucja w przyrodzie

Pod względem rozpowszechnienia wśród innych elementów metalowych na pierwszym miejscu znajduje się aluminium. Zawarty jest w skorupie ziemskiej w 8,8%. Jeśli porównamy go z niemetalami, wówczas jego miejsce zajmie trzecie miejsce, po tlenie i krzemie.

Ze względu na dużą aktywność chemiczną nie występuje w czystej postaci, a jedynie jako część różnych związków. Na przykład istnieje wiele znanych rud, minerałów i skał zawierających aluminium. Pozyskuje się go jednak wyłącznie z boksytu, którego zawartość w przyrodzie nie jest zbyt wysoka.

Najpopularniejsze substancje zawierające dany metal:

• skalenie;
• boksyt;
• granity;
• krzemionka;
• glinokrzemiany;
• bazalty i inne.

W małych ilościach aluminium koniecznie znajduje się w komórkach organizmów żywych. Niektóre gatunki mchów klubowych i mieszkańców mórz są w stanie gromadzić ten pierwiastek w swoich ciałach przez całe życie.

Paragon

Właściwości fizyczne i chemiczne aluminium umożliwiają jego otrzymanie tylko w jeden sposób: poprzez elektrolizę stopu odpowiedniego tlenku. Proces ten jest jednak skomplikowany technologicznie. Temperatura topnienia AL 2 O 3 przekracza 2000 0 C. Z tego powodu nie można go bezpośrednio poddawać elektrolizie. Dlatego postępuj w następujący sposób.

Wydajność produktu wynosi 99,7%. Można jednak uzyskać jeszcze czystszy metal, który wykorzystuje się do celów technicznych.

Aplikacja

Właściwości mechaniczne aluminium nie są na tyle dobre, aby można było go stosować w czystej postaci. Dlatego najczęściej stosuje się stopy na bazie tej substancji. Jest ich wiele, można wymienić te najbardziej podstawowe.

1. Duraluminium.
2. Aluminium-mangan.
3. Aluminium-magnez.
4. Aluminium-miedź.
5. Siluminy.
6. Avial.

Ich główną różnicą są oczywiście dodatki innych firm. Wszystkie bazują na aluminium. Inne metale sprawiają, że materiał jest trwalszy, odporny na korozję, odporny na zużycie i łatwy w obróbce.

Istnieje kilka głównych obszarów zastosowań aluminium, zarówno w czystej postaci, jak i w postaci jego związków (stopów).

Obok żelaza i jego stopów najważniejszym metalem jest aluminium. To właśnie ci dwaj przedstawiciele układu okresowego znaleźli w ludzkich rękach najszersze zastosowanie przemysłowe.

Właściwości wodorotlenku glinu

Wodorotlenek jest najpowszechniejszym związkiem, jaki tworzy aluminium. Jego właściwości chemiczne są takie same jak samego metalu – jest amfoteryczny. Oznacza to, że może wykazywać dwoistą naturę, reagując zarówno z kwasami, jak i zasadami.

Sam wodorotlenek glinu jest białym galaretowatym osadem. Można go łatwo otrzymać w reakcji soli glinu z zasadą lub w reakcji z kwasami, wodorotlenek ten daje zwykle odpowiednią sól i wodę. Jeśli reakcja zachodzi z zasadą, powstają hydroksykompleksy glinu, w których liczba koordynacyjna wynosi 4. Przykład: Na - tetrahydroksoglinian sodu.

Aluminium i jego związki

Główną podgrupą III grupy układu okresowego są bor (B), glin (Al), gal (Ga), ind (In) i tal (Tl).

Jak wynika z powyższych danych, wszystkie te pierwiastki odkryto w XIX wieku.

Bor jest niemetalem. Aluminium jest metalem przejściowym, natomiast gal, ind i tal są metalami pełnoprawnymi. Zatem wraz ze wzrostem promieni atomów pierwiastków każdej grupy układu okresowego zwiększają się właściwości metaliczne prostych substancji.

Pozycja aluminium w tabeli D. I. Mendelejewa. Budowa atomu, stany utlenienia

Pierwiastek aluminium znajduje się w grupie III, głównej podgrupie „A”, okresie 3 układu okresowego, numer seryjny nr 13, względna masa atomowa Ar(Al) = 27. Jego sąsiadem po lewej stronie w tabeli jest magnez - typowy metal, a po prawej - krzem - już niemetalowy. W związku z tym aluminium musi wykazywać właściwości o charakterze pośrednim, a jego związki są amfoteryczne.

Al +13) 2) 8) 3, p – pierwiastek,

Aluminium wykazuje stopień utlenienia +3 w związkach:

Al 0 – 3 e - → Al +3

Właściwości fizyczne

Aluminium w postaci wolnej jest srebrzystobiałym metalem o wysokiej przewodności cieplnej i elektrycznej. Temperatura topnienia wynosi 650 o C. Aluminium ma niską gęstość (2,7 g/cm 3) - około trzykrotnie mniejszą niż żelazo czy miedź, a jednocześnie jest metalem trwałym.

Będąc w naturze

Pod względem rozpowszechnienia w przyrodzie plasuje się na pierwszym miejscu 1. miejsce wśród metali i 3. wśród pierwiastków ustępując jedynie tlenowi i krzemowi. Według różnych badaczy zawartość glinu w skorupie ziemskiej waha się od 7,45 do 8,14% masy skorupy ziemskiej.

W naturze aluminium występuje tylko w związkach(minerały).

Niektórzy z nich:

· Boksyt - Al 2 O 3 H 2 O (z zanieczyszczeniami SiO 2, Fe 2 O 3, CaCO 3)

· Nefeliny – KNa 3 4

Alunity - KAl(SO 4) 2 2Al(OH) 3

· Tlenek glinu (mieszaniny kaolinów z piaskiem SiO 2, wapieniem CaCO 3, magnezytem MgCO 3)

Korund - Al 2 O 3 (rubin, szafir)

· Skaleń (ortoklaz) - K 2 O×Al 2 O 3 ×6SiO 2

Kaolinit - Al 2 O 3 × 2SiO 2 × 2H 2 O

Alunit - (Na,K) 2 SO 4 ×Al 2 (SO 4) 3 ×4Al(OH) 3

· Beryl - 3BeO Al 2 O 3 6SiO 2

Właściwości chemiczne aluminium i jego związków

Aluminium w normalnych warunkach łatwo reaguje z tlenem i jest pokryte warstwą tlenku (co nadaje mu matowy wygląd).

Jego grubość wynosi 0,00001 mm, ale dzięki temu aluminium nie ulega korozji. Aby zbadać właściwości chemiczne aluminium, usuwa się warstwę tlenku. (Za pomocą papieru ściernego lub chemicznie: najpierw zanurzając go w roztworze alkalicznym w celu usunięcia warstwy tlenkowej, a następnie w roztworze soli rtęci, aby utworzyć stop aluminium z rtęcią - amalgamat).