Файл: Алюминий ( Al ).docx

Министерство науки и высшего образованияРоссийской федерацииФПАОУ ВО УрФУ имени первого Президента России Б.Н.ЕльцинаПолитехнический институт (филиал)в г. Каменск-Уральский.Реферат на тему «Алюминий (Al)»Студент Валеев Н.Ф.Группа НМТ- 123203 КУПреподаватель Колмогорцева В.Д. г. Каменск-Уральский 2023г

Оглавление

Положение в периодической системе химических элементов

Алюминий расположен в главной подгруппе III группы (или в 13 группе в современной форме ПСХЭ) и в третьем периодепериодической системы химических элементов Д.И. Менделеева.Электронное строение алюминия и свойства Электронная конфигурация алюминия в основном состоянии:+13Al 1s22s22p63s23p1     1s     2s    2p     3s    3p 

---

Электронная конфигурация алюминия в возбужденном состоянии:+13Al* 1s22s22p63s13p2   1s     2s    2p     3s    3p Алюминий проявляет парамагнитные свойства. Алюминий на воздухе быстро образует прочные оксидные плёнки, защищающие поверхность от дальнейшего взаимодействия, поэтому устойчив к коррозии. 

Физические свойства

Алюминий – лёгкий металл серебристо-белого цвета, легко поддающийся формовке, литью, механической обработке. Обладает высокой тепло- и электропроводностью.Температура плавления 660оС, температура кипения 1450оС, плотность алюминия 2,7 г/см3.

Нахождение в природе

Алюминий — самый распространенный металл в природе, и 3-й по распространенности среди всех элементов (после кислорода и кремния). Содержание в земной коре — около 8%.В природе алюминий встречается в виде соединений:Бокситы Al2O3 · H2O (с примесями SiO2, Fe2O3, CaCO3) — гидрат оксида алюминия.

---

Способы получения

Алюминий образует прочную химическую связь с кислородом. Поэтому традиционные способы получения алюминия восстановлением из оксида протекают требуют больших затрат энергии. Для промышленного получения алюминия используют процесс Холла-Эру. Для понижения температуры плавления оксид алюминия растворяют в расплавленном криолите (при температуре 960-970оС) Na3AlF6, а затем подвергают электролизу с углеродными электродами. При растворении в расплаве криолита оксид алюминия распадается на ионы:Al2O3 → Al3+ + AlO₃^3-На катоде происходит восстановление ионов алюминия:Катод: Al3+ +3e → Al0На аноде происходит окисление алюминат-ионов:Анод: 4AlO₃^3- — 12e → 2Al2O3 + 3O2Суммарное уравнение электролиза расплава оксида алюминия:2Al2O3 → 4Al + 3O2Лабораторный способ получения алюминия заключается в восстановлении алюминия из безводного хлорида алюминия металлическим калием:AlCl3 + 3K → Al + 3KCl 

Химические свойства

1. Алюминий – сильный восстановитель. Поэтому он реагирует со многими неметаллами.1.1. Алюминий реагируют с галогенами с образованием галогенидов:2Al +  3I2  → 2AlI31.2. Алюминий реагирует с серой с образованием сульфидов:2Al +  3S  → Al2S31.3. Алюминий реагируют с фосфором. При этом образуются бинарные соединения — фосфиды:Al + P → AlP1.4. С азотом алюминий реагирует при нагревании до 1000оС с образованием нитрида:2Al + N₂ → 2AlN1.5. Алюминий реагирует с углеродом с образованием карбида алюминия:4Al + 3C → Al4C31.6. Алюминий взаимодействует с кислородом с образованием оксида:4Al + 3O2 → 2Al2O32. Алюминий взаимодействует со сложными веществами:

---

2.1. Реагирует ли алюминий с водой? Ответ на этот вопрос вы без труда найдете, если покопаетесь немного в своей памяти.  Наверняка хотя бы раз в жизни вы встречались с алюминиевыми кастрюлями или алюминиевыми столовыми приборами. Такой вопрос я любил задавать студентам на экзаменах. Что самое удивительное, ответы я получал разные — у кого-то алюминий таки реагировал с водой. И очень, очень многие сдавались после вопроса: «Может быть, алюминий реагирует с водой при нагревании?» При нагревании алюминий реагировал с водой уже у половины респондентов))Тем не менее, несложно понять, что алюминий все-таки с водой в обычных условиях (да и при нагревании) не взаимодействует. И мы уже упоминали, почему: из-за образования оксидной пленки. А вот если алюминий очистить от оксидной пленки (например, амальгамировать), то он будет взаимодействовать с водой очень активно с образованием гидроксида алюминия и водорода:2Al0 + 6H2+O → 2Al+3(OH)3 + 3H₂⁰

---

Способы получения оксида алюминия

1. Горением алюминия на воздухе: 4Al + 3O2 → 2Al2O32. Разложением гидроксида алюминия при нагревании:2Al (OH)3 → Al2O3 + 3H2O 3. Оксид алюминия можно получить разложением нитрата алюминия:4Al (NO3)3 → 2Al2O3 + 12NO2 + 3O2 Оксид алюминия — типичный амфотерный оксид. Взаимодействует с кислотными и основными оксидами, кислотами, щелочами.1. При взаимодействии оксида алюминия с основными оксидами образуются соли-алюминаты.Например, оксид алюминия взаимодействует с оксидом натрия:Na2O + Al2O3 → 2NaAlO22. Оксид алюминия взаимодействует с растворимыми основаниями (щелочами). При этом в расплаве образуются соли—алюминаты, а врастворе – комплексные соли. При этом оксид алюминия проявляет кислотные свойства.Например, оксид алюминия взаимодействует с гидроксидом натрия в расплаве с образованием алюмината натрия и воды:2NaOH + Al2O3 → 2NaAlO2 + H2OОксид алюминия растворяется в избытке щелочи с образованием тетрагидроксоалюмината:Al2O3  +  2NaOH +  3H2O →  2Na[Al(OH)4]3. Оксид алюминия не взаимодействует с водой.4. Оксид алюминия взаимодействует с кислотными оксидами (сильных кислот). При этом образуются соли алюминия. При этом оксид алюминия проявляет основные свойства.Например, оксид алюминия взаимодействует с оксидом серы (VI) с образованием сульфата алюминия: 

---