Химические свойства. Положение в периодической системе, особенности строения атома

Алюминий

Положение в периодической системе, особенности строения атома

Алюминий А1 — элемент 3-го периода и IIIА-группы периодичес­кой системы, порядковый номер 13.

Z = + 13

ē = 13

p = 13

n = 27-14 = 13

Распределение электронов по энергетическим уровням 2 ē; 8 ē; 3 ē

Электронная формула атома 1s²2s²2p⁶3s²3p¹

Степени окисления +3 и 0.

Нахождение в природе

В природе — четвертый по химической распространенности элемент (первый среди металлов), находится в химически связанном состоянии. Входит в состав многих алюмосиликатных мине­ралов, горных пород (граниты, порфиры, базальты, гнейсы, слан­цы), различных глин (белая глина называется каолин), бокситов и глинозёма.

К₂О • Al₂O₃ • 6 SiO₂ - полевой шпат, ортоклаз

Al₂O₃ • 2 SiO₂ • 2 H₂O – белая глина, каолин

Al₂O₃ - оксид алюминия, корунд, глинозем

Al₂O₃ • n H₂O – полигидрат оксида алюминия, боксит

Na₃ [AlF₆] – криолит, слюда

Na₂О • Al₂O₃ • 2 SiO₂ ┐

K₂О • Al₂O₃ • 2 SiO₂ I - нефелины

┘

Алюминий открыт в 1825 г. датским физиком Х.-К. Эрстедом при восстановлении А1С1₃ амальгамой калия. Промышленным способом (электролиз расплава) алюминий впервые получен в 1854—1856 гг. французским инженером А.-Э. Сент-Клер-Де-I виллем.

Физические свойства

Алюминий А1 - серебристо-белый, блестящий, легкий и пластичный металл. Температура плавления 660°С; температура кипения 2520 °С. После серебра и меди – лучший проводник теплоты и электричества.

Химические свойства

На воздухе покрывается матовой защитной пленкой А1₂0₃, весьма устойчивой и защищающей металл от коррозии; пассивируется в воде и концентрированных HN0₃ и H₂SO₄(образование той же оксидной пленки). Проявляет амфотерные (кислотные и основные) свойства. В соедине­ниях может находиться в составе катионов и анионов.

1/ Взаимодействие с простыми веществами

а) реакционноспособный, сгорает на воздухе:

4А1(порошок) + 3О₂(воздух) = 2А1₂О₃

б) при комнатной температуре реагирует с галогенами С1₂, Вг₂ и I₂, при нагрева­нии — со фтором F₂:

2А1(порошок) + ЗCl₂ = 2А1Cl₃

2А1(порошок) + ЗBr₂ = 2А1Br₃

2А1(порошок) + ЗI₂ = 2А1I₃

2А1 + 3F₂ = 2A1F₃ (600 °С)

в) реагирует при нагрева­нии с серой, азотом, фосфором и графитом:

2A1 + 3S = A1₂S₃ (150-200 °C)

сульфид алюминия

A1₂S₃ + 6 Н₂О = 2 Al(ОН)₃ + 3 Н₂S ↑

2А1(порошок) + N₂ = 2A1N (800-1200 °C)

нитрид алюминия

Al + P = A1P (500-800 °C)

фосфид алюминия

4A1 + ЗС(графит) = A1₄C₃ (1500-1700 °C)

карбид алюминия

A1₄C₃ + 12 Н₂О = 4 Al(ОН)₃ + 3 СН₄ ↑

2/ Со сложными веществами:

а) Алюминий восстанавливает другие металлы из их оксидов (промышленно важный метод — алюминотермия):

2А1 + Сг₂О₃ = А1₂О₃ + 2Сг (800 °С) _:

10А1 + 3V₂О₅ = 5А1₂О₃ + 6V (900-1100 °С)

8А1 + 3(Fe^IIFe^III)О₄ = 4А1₂О₃ + 9Fe (>2000 °С)

термитная смесь

Выделяющейся в этой реакции кислоты достаточно для расплавления получающегося железа, поэтому этот процесс используется для сварки и резки металлов.

б) Амальгамированный алюминий, т. е. очищенный от оксидной пленки, энергично и с большим экзо-эффектом реагирует с водой:

2А1 + 6Н₂О= 2А1(ОН)₃ + ЗН₂ + 836 кДж

в) Алюминий — сильный (типичный) восстановитель, в ряду напряжений стоит значительно левее водорода; вытесняет водород из разбавленных кислот НС1 и H₂S0₄:

2А1 + 6Н+ = 2А1³⁺ + ЗН₂

2А1 + 6НCl = 2А1Cl₃ + ЗН₂

и, проявляя амфотерность, из концентрированного раствора ще­лочей (окислитель — вода):

2А1 + 2NaOH + 6Н₂O = 2Na[Al(OH)₄] + ЗН₂ (80 °С)

г) С кислотами:

- Взаимодействует с разбавленной азотной кислотой:

Al + 4HNО₃(pas6.) = A1(NО₃)₃ + NO + 2Н₂О

и восстанавливает N⁺⁵ до N^-3 в реакциях сочень разбавлен­ной азотной кислотой и ее солями:

8А1 + 30 HNО_{3(оч. разб.)} = 8Al(NO₃)₃ + 3NH₄NО₃ + 9Н₂О

8А1 + 18Н₂О + 5КОН + 3KNО₃ = 8К[А1(ОН)₄] + 3NH₃ (кипячение)

д) Реагирует со щелочами в расплаве (также демонстрируя амфотерные свойства):

2А1 + 6NaOH_(T) = 2NaA1О₂ + ЗН₂ + 2 Na₂О (450 °С)

Катион А1³⁺ в растворе — бесцветный аквакомплекс [А1(Н₂О)₆]³⁺, подвергается гидролизу.

Дата добавления: 2015-07-24