Алюминий. Характеристика

 

Алюминий: строение атома, распространение в природе. Физические и химические свойства алюминия. Применение алюминия

Алюминий - металлический элемент главной подгруппы III группы 3 периода периодической системы химических элементов. Электронная конфигурация внешнего энергетического уровня его атома 3s23p1. При химических взаимодействиях в возбужденном состоянии он способен образовывать три ковалентных связи или полностью отдавать свои три электрона, проявляя в своих соединениях степень окисления +3. Итак, Алюминий является активным восстановителем.

Алюминий по распространенности занимает третье место среди других элементов. Массовая доля алюминия в земной коре составляет 8,5%. В природе он встречается только в виде соединений. Он входит в состав алюмосиликатов, к которым относятся: глины, слюды, полевые шпаты, в частности каолин. Промышленно важным алюминиевой рудой является боксит Al2O3 · nН2О. Алюминий входит в состав минерала корунда, который является кристаллическим алюминий оксидом Al2O3. Различные примеси способны оказывать корундовые разных цветов. зеленого, желтого, оранжевого, фиолетового и других цветов и оттенков. Его синяя разновидность называют сапфиром, а красный - рубином. И рубины, и сапфиры являются ценными камнями.

Простое вещество алюминий - блестящий серебристо-белый металл. Он обладает высокой способностью отражать световые и тепловые лучи, а также высокие тепло-и электропроводность. Температура плавления алюминия 660 ° С. Это достаточно легкий и пластичный металл. Из него можно производить тонкую проволоку и фольгу.

Химически алюминий очень активный. На воздухе он быстро окисляется и покрывается тонкой пленкой алюминия оксида. Оксидная пленка является достаточно прочной и предопределяет коррозионную стойкость алюминия. При нагревании на воздухе или в кислороде алюминий сгорает, образуя также алюминий оксид:

4Al + 3O2 = 2Al2O3.

Алюминий активно реагирует с другими неметаллами. При обычных условиях он взаимодействует с хлором и бромом, образуя соли, например, алюминий хлорид:


2Al + 3Сl2 = 2AlСl3.

Реакция алюминия с йодом происходит, если к смеси алюминиевого порошка с йодом добавить несколько капель воды, которая выполняет роль катализатора:

2Al + 3I2 = 2AlИ3.

При нагревании алюминий реагирует с серой, азотом, углеродом, например:

2Al + 3S = Al2S3.

В обычном состоянии алюминий покрыт защитной оксидной пленкой и устойчив к воздействию воды даже при нагревании. Если пленка алюминий оксида будет разрушена, то алюминий будет активно реагировать с водой с выделением газовать водорода:

2Al + 6Н2О = 2Al (OH)3 ↓ + 3Н2 ↑.

Алюминий реагирует с растворами кислот с образованием солей и водорода, например:

2Al + 6НСl = 2AlCl3 + 3Н2 ↑.

Концентрированные серная и нитратная кислоты пассивируют алюминий, то есть увеличивают прочность оксидной пленки. Таким образом, алюминий с ними не реагирует.

Оксидная пленка легко растворяется в щелочах и алюминий реагирует с растворами щелочей с выделением водорода:

2Al + 2NaOH +6Н2O = 2Na[Al(OH)4] + 3Н2 ↑.

Алюминий восстанавливает металлы из их оксидов при нагревании (Алюминотермия), например:

Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3.

Алюминий добывают путем электролиза глинозема растворенного в расплавленном криолите Na3 [AlF6].

Широкое применение алюминия обусловлено его свойствами. Сочетание легкости с достаточно высокой электропроводностью позволяет применять алюминий как проводник электрического тока. Алюминий и его сплавы используют практически во всех отраслях современной техники: в авиационной и автомобильной промышленности, железнодорожном и водном транспорте, машиностроении и т.д.. Благодаря высокой коррозионной стойкости алюминий широко применяют при изготовлении аппаратуры для производства пищевых продуктов и некоторых химических веществ. Из полированного алюминия изготовляют зеркала и поверхности нагревательных и осветительных рефлекторов. Алюминий используют как розкисник сталей и других сплавов. Им восстанавливают металлы из их оксидов.


Лекция добавлена 28.02.2014 в 13:00:12