Алюминий и его соединения.

Алюминий и его соединения

Положение в Периодической системе

• Алюминий располагается в 3 периоде, в главной подгруппе 3 группы.
• Порядковый номер элемента – 13
• Относительная атомная масса – 27
• Алюминий – металл, соединения которого обладают амфотерными свойствами.

Строение атома алюминия

• Заряд ядра атома алюминия +13
• В атоме 3 энергетических уровня
• Электронная оболочка атома алюминия содержит

s - и p -электроны

• На внешнем электронном уровне 3 электрона (2 – спаренных s- электрона и 1 – неспаренный p- электрон)

Нахождение в природе

• По распространенности в земной коре алюминий занимает 3-е место после кислорода и кремния среди всех атомов и 1-е место — среди металлов. Встречается только в составе соединений.

Получение алюминия

• Впервые алюминий был получен датским физиком Гансом Эрстедом в 1825 году действием амальгамы калия на хлорид алюминия с последующей отгонкой ртути. Название элемента образовано от лат.  aluminis  — квасцы.

AlCl 3 + 3K = 3KCl + Al

• В настоящее время алюминий получают электролизом оксида:

эл.ток

2 Al 2 O 3 = 4 Al + 3O 2 – 3352 кДж

Физические свойства

• плотность (при 20°С) 2698,9 кг/м3;
• t пл 660,24°С;
• t кип около 2500°С;

Алюминий сочетает весьма ценный комплекс свойств: малую плотность, высокие теплопровод-ность и электрическую проводимость, высокую пластичность и хорошую коррозионную стойкость, обладает высокой отражательной способностью, близкой к серебру (он отражает до 90% падающей световой энергии).

На воздухе алюминий покрывается тонкой, но очень прочной пленкой оксида Al 2 О 3 , защищающей металл от дальнейшего окисления и обусловливающей его высокие антикоррозионные свойства.

Химические свойства

• Окисляется на воздухе:

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

4 Al 0 - 3 ē → Al +3 окисление, восстановитель

3 O 2 0 + 4ē → 2O -2 восстановление, окислитель

• Вытесняет водород из воды

2Al + 6H 2 O = 2Al(OH) 3 + 3H 2 ↑

4 Al 0 - 3 ē → Al +3 окисление, восстановитель

3 2H +1 + 2ē → H 2 0 восстановление, окислитель

Химические свойства

• Взаимодействует с кислотами:

2Al + 6HCl = 2AlCl 3 + 3H 2 ↑

2Al + 6H + + 6 Cl - = 2Al 3+ + 6Cl - + 3H 2 ↑

2Al + 6H + = 2Al 3+ + 3H 2 ↑

• Взаимодействует со щелочами:

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

2Al + 2 H 2 O + 2Na + + 2OH - = 2Na + + 2AlO 2 - + 3H 2 ↑

2Al + 2 H 2 O + 2OH - = 2AlO 2 - + 3H 2 ↑

Химические свойства

• Вытесняет металлы из их оксидов

(алюминотермия):

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

8 Al 0 - 3 ē → Al +3 – окисление, восстановитель

3 24 Fe +2 + 2ē → Fe 0 – восстановление, ок-ль

3 2 Fe +3 + 6 ē → 2 Fe 0 – восстановление, ок-ль

Соединения алюминия. Оксид

• Очень твердый порошок белого цвета.
• Образуется:

а) при окислении или горении алюминия:

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

б) в реакции алюминотермии:

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

в) при термическом разложении гидроксида:

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

Химические свойства оксида алюминия

Al 2 O 3 по характеру амфотерный оксид.

Взаимодействует:

а) с кислотами:

Al 2 O 3 + 3H 2 SO 4 = Al 2 (SO 4 ) 3 + 3H 2 O

Al 2 O 3 + 6H + + 3SO 4 2- = 2Al 3+ + 3SO 4 2- + 3H 2 O

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

б) со щелочами:

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

Al 2 O 3 + 6Na + + 6OH - = 6Na + + 2AlO 3 3- + 3H 2 O

Al 2 O 3 + 6OH - = 2AlO 3 3- + 3H 2 O

Гидроксид алюминия

• Белый нерастворимый в воде порошок
• Проявляет амфотерные свойства.
• Взаимодействует:

а) с кислотами:

Al(OH) 3 + 3HNO 3 = Al(NO 3 ) 3 + 3H 2 O

Al(OH) 3 + 3H + + 3NO 3 - = Al 3+ + 3NO 3 - + 3H 2 O

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

б) со щелочами:

Al(OH) 3 + 3 KOH = K 3 AlO 3 + 3H 2 O

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

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