Неорганическая химия

 Главная   Общая  Неорганическая  Органическая  Физическая  Поиск реакции 

АЛЮМИНИЙ

Общая характеристика

Алюминий – элемент главной подгруппы III группы Периодической системы. В природе один стабильный изотоп алюминия – 27Al. Электронное строение атома 1s22s22p63s23p1. Степени окисления в соединениях +1 (очень редко) и +3.

Алюминий – самый распространенный в земной коре металл, массовая доля 8%. Встречается только в виде соединений. Он входит в состав глин, полевых шпатов, слюд и многих других минералов.

Физические свойства

Алюминий — серебристо-белый легкий металл. Он легко прокатывается в тонкие листы. Плотность 2,7 г/см3, температура плавления 660oС, кипения 2520oС. Алюминий обладает высокой тепло- и электропроводностью.

Получение алюминия

Впервые алюминий был получен Велером в 1827 г. действием металлического калия на хлорид алюминия.

В настоящее время алюминий получают электролизом раствора оксида алюминия в расплавленном криолите Na3AlF6 при температуре 970oС. Корпус электролизера – катод - изготовлен из железа, аноды – графитовые. В расплаве оксид алюминия диссоциирует:

Al2O3 = Al3+ + AlO33+

На катоде восстанавливается алюминий:

Al3+ + 3e = Al

На аноде – окисляется кислород, который сразу связывается в угарный газ:

2AlO33+ + 3C - 6e = Al2O3 + 3CO

Алюминий, обладающий большей плотностью, чем расплав, собирается на дне электролизера.

Применение

1. Получение сплавов на основе алюминия. Легирующие добавки (например, медь, кремний, магний, цинк, марганец) повышают механическую прочность алюминия.

2. В виде чистого металла алюминий используется для изготовления химической аппаратуры и в электротехнике. Хотя электрическая проводимость алюминия меньше, чем меди (около 60 % электрической проводимости меди), нo алюминий имеет почти в три раза меньшую плотность: при одинаковой электрической проводимости алюминиевый провод вдвое легче медного.

3. Вакуумное напыление металлического алюминия на поверхность стекла используется в производстве зеркал.

Химические свойства

При комнатной температуре алюминий не изменяется на воздухе потому, что его поверхность покрыта тонкой пленкой оксида, обладающей очень сильным защитным действием. При сильном нагревании порошка алюминия в кислороде он воспламеняется и сгорает ослепительным белым пламенем, образуя оксид алюминия:

4Al + 3O2 = 2Al2O3

Алюминий реагирует с хлором и бромом при комнатной температуре:

2Al + 3Cl2 = 2AlCl3
2Al + 3Br2 = 2AlBr3

С серой при 700oС:

2Al + 3S = Al2S3

С азотом при 800oС:

2Al + N2 = 3AlN

С углеродом – при 2000o С:

4Al + 3C = Al4C3

С водородом алюминий непосредственно не взаимодействует.

Алюминий активно реагирует с оксидами металлов при предварительном поджигании, восстанавливая металл оксида, например:

Fe2O3 + 2Al = Al2O3 + 2Fe

Реакция сопровождается выделением большого количества теплоты, так что железо получается в расплавленном состоянии.

Если разрушить оксидную пленку на поверхности алюминия (механически или действием ртути – амальгамированием), он активно взаимодействует с водой:

2Al + 6H2O = 2Al(OH)3 + 3H2

Алюминий – амфотерный металл, взаимодействует как с кислотами, так и со щелочами.Разбавленные соляная и серная кислоты легко растворяют алюминий.

2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2
2Al + 3H2SO4 = Al2(SO4)3 + 3H2

Разбавленная и холодная концентрированная азотная кислота и концентрированная серная алюминий не растворяет.

При действии на алюминий щелочей в водных растворах образуются аквакомплексы, в которых алюминий входит в состав аниона:

2Al + 2NaOH +10H2O = 2Na[Al(OH)4(H2O)2] + 3H2

С водными растворами аммиака алюминий не взаимодействует.



    © Короленко М.В., 2009-2016                      *7665*18*51*

          Индекс цитирования          Эта страница помогла? Покажите ее друзьям!