1 о ри Пе ды Группы элементов

1

о ри Пе ды Группы элементов ды Ря I II IV V VI VIII 1 1 Н 1, 008 1 Водород 2 4 5 6 7 8 9 3 Li 3 2 Литий 6, 941 Be 9. 012 В 10, 811 С 12, 011 N 14. 0067 О 15, 999 F 18. 998 Ne 20. 179 Бериллий Вор Углерод Азот Кислород Фтор Неон 3 4 5 6 7 3 2 Не 4, 003 Гелий 11 12 Na 22, 9898 Mg 24. 305 Al Натрий Литий 13 26. 981 Алюминий Si 14 28, 086 Кремний P 15 30. 974 Фосфор S Сера 16 32, 064 Cl Хлор 17 35, 453 Ar Аргон 18 s p d 39. 948 26 27 28 22 23 19 Ca 20 21 24 25 40. 078 4 К 39, 098 Кальций Sc 44, 956 Ti 47. 90 V 50, 942 Cr 51, 996 Mn 54, 938 Fe 55, 847 Co 58. 933 Ni 58. 71 Железо Кобальт Никель Титан Ванадий Калий Скандий Хром Марганец 29 32 34 30 31 33 5 Cu 63, 546 Zn 65, 37 Ga 69, 72 Ge 72. 61 As 74. 922 Se 78. 96 Br Медб Германий Селен Цинк Галлий Мышьяк Бром 35 79, 904 Kr 36 83. 80 Криптон 45 37 39 43 38 40 41 42 Rb 85, 47 Sr 87, 62 Y 83, 906 Zr 91. 22 Nb 92. 906 Mo 95, 94 Te 97. 9064 Ru 44 Rh 102. 91 Pd 46 106. 4 101, 07 6 Рубидий Стронций Иттрий Рутений Родий Палладий Технеций Цирконий Ниобий Молибден 47 48 In 51 49 50 52 7 Ag 107. 87 Cd 112. 41 Индий 114. 82 Sn 116. 71 Sb 121. 75 Te 127. 60 I Серебро Кадмий Сурьма Олово Теллур Йод 56 57 55 72 8 Cs 132, 91 Ba 137. 33 138. 905 *La 178. 49 Hf Барий Цезий Лантан 9 79 196, 99 Au Золото 80 200, 59 Hg Tl Ртуть 87 88 Fr 223. 02 10 Франций Ra 226, 03 Радий Таллий 89 227. 03 81 204, 37 Гафний Pb 180. 95 Тантал 82 Bi 207. 2 Свинец Ta 73 83 208. 98 Висмут *Ac 104 Rf 105 Db 261, 11 262. 11 Актиний Резерфордий Дубний W 74 183. 85 Вольфрам Po 84 208. 99 Понийт 106 263. 12 Sg Сиборгий 75 186. 207 53 126. 90 Астат 107 262. 12 Ксенон 76 Re Os 190, 2 Ir Рений At 54 Xe 131. 30 85 209. 99 Осмий 77 192, 22 Иридий Pt 78 195, 09 Платина 86 Rn (222) Радон 108 109 Bh Hs Mt 266, 14 265, 132 Борий Хассий Мейтнерий 2

о ри Пе ды ды Ря 1 3 II IV V VI VIII 2 3 I 1 2 Группы элементов 4 5 6 7 Аl 27 +13 0 Открытие элемента Содержание в земной коре (масс. ) Важнейшие минералы 8 9 Радиус атома, нм 1825 год Х. Эрстед 1827 год Ф. Велер 8, 8% Алюмосиликаты Боксит Корунд Глинозем 0, 143 10 3

1. Из истории открытия 2. Положение в ПСХЭ. Строение атома 3. Нахождение в природе 4. Простое вещество. Физические свойства 5. Химические свойства 6. Получение 7. Применение 8. Проверь свои знания 9. Использованные источники 4

Из истории открытия Впервые Al был получен датским физиком Эрстедом Х. в 1825 г. Название элемента происходит от лат. алюмен, так в древности называли квасцы, которые использовали для крашения тканей (KAl(SO 4)2 • 12 H 2 O). Позже в 1827 г. немецкий химик Фридрих Велер получил алюминий следующим способом: Al. Cl 3+3 K t 3 KCl + Al 5

Из истории открытия В период открытия алюминия - металл был дороже золота. Англичане хотели почтить богатым подарком великого русского химика Д. И Менделеева, подарили ему химические весы, в которых одна чашка была изготовлена из золота, другая - из алюминия. Чашка из алюминия стала дороже золотой. Полученное «серебро из глины» заинтересовало не только учёных, но и промышленников и даже императора Франции. 6

Вставьте пропущенные слова 1. Алюминий - элемент III группы, главной подгруппы. 2. Заряд ядра атома алюминия равен +13. 3. В ядре атома алюминия 13 протонов. 4. В ядре атома алюминия 14 нейтронов. 5. В атоме алюминия 13 электронов. 6. Атом алюминия имеет 3 энергетических уровня. 7. Электронная оболочка имеет строение 2 е, 8 е, 3 е. 8. На внешнем уровне в атоме 3 электронов. 9. Степень окисления атома в соединениях равна +3. 10. Простое вещество алюминий является металлом. 11. Оксид и гидроксид алюминия имеют амфотерный характер 7

Электронное строение Аl 27 +13 0 P+ = 13 e- = 13 n 0 = 14 2 e 8 e 3 e 3 s 2 2 s 2 Порядок заполнения 3 p 1 2 p 6 1 s 2 Краткая электронная запись 8

Свойства атома + 13 2. 1 Степень окисления 9

Свойства атома Группы элементов ы д ио р Пе I II IV V VI VIII 1 B 2 3 4 Na Mg Al 2. 2 Восстановительные Ga Электрохимический ряд напряжений металлов Li, K, Ca, Na, Mg, Al, Cr, Zn, Fe, Co, Pb, H 2, Cu, Hg, Ag 5 Ослабление восстановительных свойств 10

Содержание в земной коре Кислород - 49% Кремний - 26% Алюминий - 7% Al Железо - 5% Кальций - 4% Натрий - 2% Калий - 2% Магний - 2% Водород - 1% Остальные - 2% 11

В природе алюминий встречается только в соединениях. Глина Бокситы Каолинит Алюминий Полевой шпат (ортоклаз) Корунд Нефелин 12

Бокситы (от названия местности Ле. Бо, Lex Baux, на юге Франции, где впервые обнаружены их залежи) — алюминиевая руда - смесь основного оксида Al. O(OH) и гидроксида Al(OH)3, оксидов и гидроксидов железа и глинистых минералов. Цвет бокситов зависит от содержания железа обычно красный различных оттенков или серый. В России крупные месторождения бокситов находятся на Урале, в Башкирии и Сибири. 13

Известно более 250 минералов, в состав которых входит алюминий, большинство из них алюмосиликаты, из которых и образована в основном земная кора. При их выветривании образуется глина, основу которой составляет минерал каолинит Al 2 O 3 • 2 Si. O 2 • 2 H 2 O. Примеси железа обычно окрашивают глину в бурый цвет, но встречается и белая глина – каолин, которую используют для изготовления фарфоровых и фаянсовых изделий 14

Каолинит Al 2 O 3 • 2 Si. O 2 • 2 H 2 O – минерал подкласса слоистых силикатов, главная составная часть белой, огнеупорной и фарфоровой глины. Обычно является продуктом выветривания. Имеет две полиморфные модификации – диккит и накрит. Каолинит сильно гигроскопичен. 15

Изредка встречается твердый (уступает лишь алмазу) минерал корунд – кристаллический оксид Al 2 O 3 , часто окрашенный примесями в разные цвета. Его синяя разновидность (примесь титана и железа) называется сапфиром, красная (примесь хрома) – рубином. Разные примеси также могут окрашивать так называемый благородный корунд в желтый, оранжевый, фиолетовый и другие цвета и оттенки. 16

Na 2 O • Al 2 O 3 • 2 Si. O 2 Минералы – серые, красноватые и другие кристаллы с характерным жирным блеском. Главный минерал щелочных изверженных пород. Используется как сырье для добычи алюминия с попутным получением соды. 17

К 2 O • Al 2 O 3 • 6 Si. O 2 Калиевый полевой шпат. Белый, серый, розовый и т. д. одна из главных составных частей гранитов , гнейсов и других изверженных и метаморфических пород. Сырье стекольной и керамической промышленности 18

Строение простого вещества Металл Связь - металлическая Кристаллическая решетка металлическая, кубическая гранецентрированная 19

Физические свойства Цвет – серебристо-белый t пл. = 660°C t кип. ≈ 2450°C электропроводный, теплопроводный легкий, плотность ρ = 2, 6989 г/см 3 мягкий, пластичный Видео плеер химических экспериментов 20

С неметаллами С водой С кислотами С солями Химические свойства алюминия С оксидами металлов Со щелочами В обычных условиях поверхность алюминия покрыта очень тонкой (10 -5 мм), но очень прочной оксидной пленкой, которая в значительной мере понижает истинную химическую активность алюминия. Активность его повышается при увеличении температуры, а также действии реагентов, которые способствуют разрушению оксидной пленки. 21

Взаимодействие с неметаллами Из неметаллов алюминий легче всего реагирует с кислородом и галогенами. 4 Аl +3 O 2→ 2 Al 2 O 3 Аl + O → 2 Аl + Br 2 → 2 Аl +3 Br 2→ 2 Al. Br 3 Видео плеер химических экспериментов 22

Взаимодействие с неметаллами C галогенами бромом и йодом реагирует в присутствии небольшого количества воды 2 Аl +3 I 2→ 2 Al. I 3 Аl + I 2 → 2 Al+3 S→Al 2 S 3 Al + S → Видео плеер химических экспериментов 4 Al+3 C→Al 4 C 3 Al + C → 1500 -17000 С 23

Взаимодействие с водой В особых условиях алюминий (очищенный от оксидной пленки в инертной атмосфере) реагирует с водой Al + H 2 O → Видео плеер химических экспериментов 2 Al+6 H 2 O → 2 Al(OH)3 + 3 H 2↑ 24

Взаимодействие с кислотами Алюминий достаточно легко реагирует с кислотами. Al + HCl → Al+H 2 SO 4→ Но! Видео плеер химических экспериментов Но! Не реагирует при обычных условиях с очень разбавленной и концентрированной азотной кислотой 2 4 (пассивируется) 2 3 3 4 2 2 Al+3 H SO → Al (SO )+ + 3 H ↑ 2 Al+6 HCl → 2 Al. Cl 3 H ↑ 25

Взаимодействие с солями Li K Ba Sr Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Cd Co Ni Sn Pb (H 2) Cu Hg Ag Pt Au Алюминий может реагировать с водными растворами отдельных солей. 2 Al + 3 Cu. Cl 2 →+ 2 Al. Cl 3 Al + → 3 Cu 2 Al + Fe 2(SO 4)3 + 2 Fe Al + Fe → Al )3 → 26

Взаимодействие с оксидами металлов Алюминий – сильный восстановитель. Его применяют для получения из оксидов многих металлов: Cr, Mo, Mn, W, Ta, Nb Al+Fe 2 O 3→ t Al+WO 2→ t Видео плеер химических экспериментов 4 Al +Fe 3+2 O → 2 Al 00+3 WO 2 3 → Al 3+2 O 3 + 3 W 00 3 Fe 27

Амфотерность Взаимодействует с расплавами и растворами щелочей В расплаве 2 Al + 2 Na. OH + 2 H 2 O 2 Na. Al. O 2 + 3 H 2 В расплаве щелочи 2 Al + 2 Na. OH + 6 HOН 2 Na[Al(OН)4] + 3 H 2 28

Взаимодействие со щелочами Алюминий активно взаимодействует со щелочами. Защитная пленка амфотерного оксида Al 2 O 3 неустойчива по отношению к щелочам и легко растворяется, образуя в водных растворах гидроксоалюминаты Al+Na. OH→ Видео плеер химических экспериментов 2 Al+2 Na. OH+4 H 2 O→ 2 Na[Al(OH)4]+3 H 2↑ 29

Дробильная установка Бокситы Автоклав Фильтр Бокситовый остаток Отстойник Обжиговая печь Глинозем При промышленном производстве бокситы сначала подвергают химической переработке, удаляя из них примеси оксидов кремния, железа и других элементов и получают чистый оксид алюминия Al 2 O 3. В электролизной ванне сначала расплавляют криолит Na 3 Al. F 6, он понижает температуру плавления боксита с 2044°C до 950°C. Далее в этот расплав добавляют немного Al 2 О 3 (до 10% по массе). 30

Электролиз (в распл. криолите Na 3 Al. F 6, tпл. ≈1000°С) : Катод: 2 Al 2 O 3 = 4 Al +3 O 2 Анод (графит) : С + О 2 = СО 2 31

Искусственные рубины В машиностроении Упаковка Алюминий Термитные и взрвчатые смеси Дизайн Изготовление зеркал Строительство Электротехника 32

Амфотерность Al 2 O 3 + 2 Na. OH + 3 HOH 2 Na[Al(OH)4] си ы от ок сл ки Al 2 O 3 + 6 HCl 2 Al. Cl 3 + 3 H 2 O Al 2 O 3 ды основания Al 2 O 3 + Ca. O Ca(Al. O 2)2 33

Амфотерность Al(OH)3 основания Al(OH)3 + Na. OH кислоты Al(OH)3 + 3 HCl при нагревании 2 Al(OH)3 5000 C Na[Al(OH)4] Al. Cl 3 + 3 H 2 O Al 2 O 3 + 3 H 2 O 34

Закрепление 2 Na[Al(OH)4] Al 2 O 3 1 7 4 Al 8 5 Al. Cl 3 3 Al(OH)3 35