Tento lehký kov se stříbrně bílou barvou se v moderním životě nachází téměř všude. Fyzikální a chemické vlastnosti hliníku umožňují jeho široké použití v průmyslu. Nejznámější vklady jsou v Africe, Jižní Americe, v Karibiku. V Rusku existují uralská těžební místa. Předními světovými výrobci hliníku jsou Čína, Rusko, Kanada a USA.

Al těžba

V přírodě se tento stříbrný kov díky své vysoké chemické aktivitě vyskytuje pouze ve formě sloučenin. Nejznámějšími geologickými horninami obsahujícími hliník jsou bauxit, alumina, korund a živci. Bauxit a alumina jsou průmyslově důležité, právě ložiska těchto rud umožňují extrakci hliníku v jeho čisté formě.

Vlastnosti

Fyzikální vlastnosti hliníku usnadňují natahování polotovarů tohoto kovu do drátu a válcování do tenkých plechů. Tento kov není silný, aby se tento indikátor během tavení zvýšil, je legován různými přísadami: měď, křemík, hořčík, mangan, zinek. Pro průmyslové účely je důležitá další fyzikální vlastnost hliníkové látky - její schopnost rychle oxidovat ve vzduchu. Přirozený povrch hliníkového výrobku je obvykle potažen tenkým oxidovým filmem, který účinně chrání kov a zabraňuje jeho korozi. Po zničení tohoto filmu stříbrný kov rychle oxiduje, zatímco jeho teplota výrazně stoupá.

Vnitřní struktura hliníku

Fyzikální a chemické vlastnosti hliníku do značné míry závisí na jeho vnitřní struktuře. Krystalová mříž tohoto prvku je druhem kostky zaměřené na obličej.

Tento typ mříže je vlastní mnoha kovům, jako je měď, brom, stříbro, zlato, kobalt a další. Díky vysoké tepelné vodivosti a schopnosti vést elektřinu se tento kov stal jedním z nejpopulárnějších na světě. Zbývající fyzikální vlastnosti hliníku, jejichž tabulka je uvedena níže, plně odhalují jeho vlastnosti a ukazují rozsah jejich použití.

Legování hliníku

Fyzikální vlastnosti mědi a hliníku jsou takové, že když se do slitiny hliníku přidá určité množství mědi, její krystalová mříž se ohne a pevnost samotné slitiny se zvýší. Al legování lehkých slitin je založeno na této vlastnosti Al ke zvýšení jejich pevnosti a odolnosti vůči agresivním prostředím.

Vysvětlení procesu kalení spočívá v chování atomů mědi v mřížce z krystalu hliníku. Částice Cu mají tendenci se vysrážet z krystalové mřížky Al a jsou seskupeny do svých zvláštních oblastí.

V případě, že atomy mědi tvoří klastry, vytvoří se smíšený typ krystalové mřížky CuAl 2, ve které jsou částečky stříbrného kovu současně zahrnuty do celkové mřížky z hliníkového krystalu a ve smíšené mřížce CuAl 2. Vnitřní vazebné síly v deformované mřížce jsou mnohem větší než obvykle. To znamená, že pevnost nově vytvořené látky je mnohem vyšší.

Chemické vlastnosti

Interakce hliníku se zředěnou kyselinou sírovou a kyselinou chlorovodíkovou je známa. Při zahřátí se tento kov v nich snadno rozpustí. Studená koncentrovaná nebo vysoce zředěná kyselina dusičná tento prvek nerozpouští. Vodné roztoky alkálií aktivně ovlivňují látku a v průběhu reakce vytvářejí hlinitany - soli obsahující ionty hliníku. Například:

AI203 + 3H20 + 2NaOH \u003d 2Na

Výsledná sloučenina se nazývá tetrahydroxoaluminát sodný.

Tenký film na povrchu hliníkových výrobků chrání tento kov nejen před vzduchem, ale také před vodou. Pokud je tato tenká bariéra odstraněna, bude prvek prudce interagovat s vodou a uvolňovat z ní vodík.

2AL + 6H20 \u003d 2 AL (OH) 3 + 3H2

Výsledná látka se nazývá hydroxid hlinitý.

AL (OH) 3 reaguje s alkáliemi za vzniku krystalů hydroxyaluminátu:

Al (OH) 2 + NaOH \u003d 2Na

Pokud je tato chemická rovnice kombinována s předchozí, získáme vzorec pro rozpuštění prvku v alkalickém roztoku.

Al (OH) 3 + 2NaOH + 6H20 \u003d 2Na + 3H2

Hořící hliník

Fyzikální vlastnosti hliníku mu umožňují reagovat s kyslíkem. Pokud se prášek této kovové nebo hliníkové fólie zahřívá, pak bliká a hoří bílým oslnivým plamenem. Na konci reakce se vytvoří alumina Al203.

Alumina

Výsledná alumina má geologické jméno alumina. V přirozených podmínkách se vyskytuje ve formě korundu - pevné průhledné krystaly. Korund je známý svou vysokou tvrdostí, na stupnici pevných látek je jeho indikátor 9. Korund samotný je bezbarvý, ale různé nečistoty ho mohou zbarvit červeně a modře, takže se získají drahé kameny, které se v klenotech nazývají rubíny a safíry.

Fyzikální vlastnosti aluminy umožňují růst těchto drahých kamenů za umělých podmínek. Technické drahokamy se používají nejen pro šperky, ale také pro přesné přístroje, pro výrobu hodinek a další. Umělé rubínové krystaly se také široce používají v laserových zařízeních.

Jemnozrnná odrůda korundu s velkým množstvím nečistot uložených na zvláštním povrchu je každému známa jako smaragd. Fyzikální vlastnosti aluminy vysvětlují vysoké abrazivní vlastnosti korundu, jakož i jeho tvrdost a odolnost vůči tření.

Hydroxid hlinitý

Al 2 (OH) 3 je typický amfoterní hydroxid. V kombinaci s kyselinou vytváří tato látka sůl obsahující kladně nabité ionty hliníku, v zásadách tvoří hlinitany. Amfotericita látky se projevuje ve skutečnosti, že se může chovat jak jako kyselina, tak jako alkálie. Tato sloučenina může existovat jak ve formě želé, tak v pevné formě.

Prakticky se nerozpouští ve vodě, ale reaguje s nejaktivnějšími kyselinami a zásadami. Fyzikální vlastnosti hydroxidu hlinitého se používají v medicíně, jsou oblíbeným a bezpečným prostředkem snižování kyselosti v těle, používají se při gastritidě, duodenitidě, vředech. V průmyslu se jako adsorbent používá Al 2 (OH) 3, který dokonale čistí vodu a vylučuje škodlivé prvky v něm rozpuštěné.

Průmyslové použití

Hliník byl objeven v roce 1825. Nejprve byl tento kov oceněn nad zlato a stříbro. Bylo to kvůli složitosti jeho těžby z rudy. Fyzikální vlastnosti hliníku a jeho schopnost rychle vytvořit ochranný film na jeho povrchu ztěžovaly studium tohoto prvku. Teprve na konci 19. století byl objeven vhodný způsob tavení čistého prvku, vhodný pro použití v průmyslovém měřítku.

Odolnost vůči lehkosti a korozi jsou jedinečné fyzikální vlastnosti hliníku. Slitiny tohoto stříbrného kovu se používají v rocketrii, v automobilech, lodích, letadlech a nástrojích, při výrobě příborů a nádobí.

Jako čistý kov se Al používá při výrobě dílů pro chemická zařízení, elektrické dráty a kondenzátory. Fyzikální vlastnosti hliníku jsou takové, že jeho elektrická vodivost není tak vysoká jako vodivost mědi, ale tento nedostatek je kompenzován lehkostí daného kovu, což umožňuje zesílení hliníkových drátů. Takže se stejnou elektrickou vodivostí váží hliníkový drát polovinu hmotnosti mědi.

Stejně důležité je použití Al v procesu alitizace. Toto je název reakce nasycení povrchu litinového nebo ocelového výrobku hliníkem za účelem ochrany základního kovu před korozí při zahřátí.

Osvědčené zásoby hliníkových rud jsou v současné době poměrně srovnatelné s potřebami lidí v tomto stříbrném kovu. Fyzikální vlastnosti hliníku mohou svým vědcům přinést mnohem více překvapení a rozsah tohoto kovu je mnohem širší, než si dokážete představit.

Definice

Hliník  - Třináctý prvek periodické tabulky. Označení - Al z latinského „hliníku“. Nachází se ve třetím období, skupina IIIA. Týká se kovů. Základní poplatek je 13.

Hliník je nejběžnějším kovem v zemské kůře. Je součástí jílů, živců, slídy a mnoha dalších minerálů. Celkový obsah hliníku v zemské kůře je 8% (hmot.).

Hliník je stříbro-bílý (obr. 1) lehký kov. Snadno se zatáhne do drátu a navine se na tenké plechy.

Při pokojové teplotě se hliník nemění ve vzduchu, ale pouze proto, že jeho povrch je pokryt tenkou vrstvou oxidu, který má velmi silný ochranný účinek.

Obr. 1. Hliník. Vzhled

Atomová a molekulární hmotnost hliníku

Relativní molekulová hmotnost látky (M r)  je číslo, které ukazuje, kolikrát je hmotnost dané molekuly větší než 1/12 hmotnosti atomu uhlíku, a relativní atomová hmotnost prvku  (A r) - kolikrát je průměrná hmotnost atomů chemického prvku více než 1/12 hmotnosti atomu uhlíku.

Protože hliník ve volném stavu existuje ve formě monatomických molekul Al, jeho atomová a molekulová hmotnost se shodují. Jsou rovni 26,9815.

Izotopy hliníku

Je známo, že v přírodě může být hliník ve formě jednoho stabilního izotopu 27AI. Hmotnostní číslo je 27. Jádro atomu izotopu hliníku 27 Al obsahuje třináct protonů a čtrnáct neutronů.

Existují radioaktivní izotopy hliníku s hmotnostními čísly od 21. do 42., z nichž nejživotnější je izotop 26 Al, jehož poločas rozpadu je 720 tisíc let.

Hliníkové ionty

Na vnější energetické úrovni atomu hliníku jsou tři elektrony, které jsou valenční:

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1.

V důsledku chemické interakce se hliník vzdává svých valenčních elektronů, tj. je jejich dárcem a mění se v kladně nabitý ion:

Al 0 -3e → Al 3+.

Molekula a atom hliníku

Ve volném stavu existuje hliník ve formě monatomických molekul Al. Zde jsou některé vlastnosti, které charakterizují atom a molekulu hliníku:

Hliníkové slitiny

Hlavním použitím hliníku je výroba slitin na něm založených. Legovací přísady (například měď, křemík, hořčík, zinek, mangan) se zavádějí do hliníku hlavně pro zvýšení jeho pevnosti.

Duralum obsahující měď a hořčík, siluminy, ve kterých je hlavní přísadou křemík, magnalium (slitina hliníku s 9,5 - 11,5% hořčíku).

Hliník je jednou z nejčastějších přísad do slitin na bázi mědi, hořčíku, titanu, niklu, zinku a železa.

Příklady řešení problémů

PŘÍKLAD 1

Úkol	Pro svařování kolejnic metodou aluminotermie se používá směs hliníku a oxidu železitého Fe304. Pokud se při tvorbě železa o hmotnosti 1 kg (1 000 g) uvolní 6340 kJ tepla, vytvořte termochemickou rovnici pro reakci.
Řešení	Napíšeme rovnici pro reakci výroby železa aluminotermickou metodou: 8Al + 3Fe203 \u003d 9Fe + 4Al203. Najděte teoretickou hmotnost železa (vypočteno termochemickou rovnicí reakce): n (Fe) \u003d 9 mol; m (Fe) \u003d n (Fe) × M (Fe); m (Fe) \u003d 9 x 56 \u003d 504 g. Nechte během reakce uvolnit teplo x kJ. Skládáme poměr: 1000 g - 6340 kJ; 504 g - x kJ. Od této chvíle bude x rovno: x \u003d 540 × 6340/1000 \u003d 3195. To znamená, že během reakce výroby železa je aluminotermickou metodou uvolňováno 3195 kJ tepla. Termochemická reakční rovnice má tvar: 8Al + 3Fe203 \u003d 9Fe + 4Al203 + 3195 kJ.
Odpověď	Během reakce se uvolní 3195 kJ tepla.

PŘÍKLAD 2

Úkol	Na hliník se působilo 200 g 16% roztoku kyseliny dusičné a uvolnil se plyn. Určete hmotnost a objem uvolněného plynu.
Řešení	Napíšeme rovnici pro reakci rozpouštění hliníku v kyselině dusičné: 2Al + 6HNO3 \u003d 2Al (N03) 3 + 3H2-. Vypočítáme hmotnost rozpuštěné látky kyseliny dusičné: m (HNO 3) \u003d m roztok (HNO 3) x hm (HNO 3) / 100%; m (HN03) \u003d 20 x 96% / 100% \u003d 19,2 g. Najděte množství kyseliny dusičné: M (HN03) \u003d Ar (H) + Ar (N) + 3 x Ar (O) \u003d 1 + 14 + 3 x 16 \u003d 63 g / mol. n (HNO 3) \u003d m (HNO 3) / M (HNO 3); n (HN03) \u003d 19,2 / 63 \u003d 0,3 mol. Podle reakční rovnice n (HNO 3): n (H2) \u003d 6: 3, tj. n (H2) \u003d 3 x n (HN03) / 6 \u003d 1 x x n (HNO 3) \u003d 1 x 0,3 \u003d 0,15 mol. Potom se hmotnost a objem uvolněného vodíku rovná: M (H2) \u003d 2 x Ar (H) \u003d 2 x 1 \u003d 2 g / mol. m (H2) \u003d n (H2) x M (H2) \u003d 0,15 x 2 \u003d 0,3 g. V (H2) \u003d n (H2) × V m; V (H2) \u003d 0,15 × 22,4 \u003d 3,36 L.
Odpověď	Reakcí se získá vodík o hmotnosti 0,3 g a objemu 3,36 litru.

Přírodní hliník se skládá z jednoho 27Al nuklidu. Konfigurace vnější vrstvy elektronů 3s2p1. Téměř ve všech sloučeninách je oxidační stav hliníku +3 (valence III).

Poloměr neutrálního atomu hliníku je 0,143 nm, poloměr iontu Al3 + je 0,057 nm. Sekvenční ionizační energie neutrálního atomu hliníku jsou 5,984, 18,828, 28,44 a 120 eV. Na Paulingově stupnici je elektronová aktivita hliníku 1,5.

Jednoduchá látka je hliník - měkký, světle stříbrně bílý kov.

Vlastnosti

Hliník je typický kov, krystalová mřížka je orientována na kubický obličej, parametr a \u003d 0,40403 nm. Teplota tání čistého kovu je 660 ° C, teplota varu je přibližně 2450 ° C a hustota je 2,6989 g / cm3. Teplotní koeficient lineární expanze hliníku je asi 2,5 - 10-5 K-1. Standardní elektrodový potenciál Al 3 + / Al je 1666 V.

Chemicky je hliník docela aktivní kov. Ve vzduchu je jeho povrch okamžitě pokryt hustým filmem oxidu hlinitého, který brání dalšímu přístupu kyslíku (O) ke kovu a vede k ukončení reakce, což způsobuje vysoké antikorozní vlastnosti hliníku. Ochranný povrchový film na hliníku se také vytvoří, pokud je umístěn v koncentrované kyselině dusičné.

Hliník aktivně reaguje s jinými kyselinami:

6CHl + 2Al \u003d 2AlCl3 + 3H2,

3H2SO4 + 2Al \u003d AI2 (S04) 3 + 3H2.

Hliník reaguje s alkalickými roztoky. Nejprve se ochranný oxidový film rozpustí:

AI203 + 2NaOH + 3H20 \u003d 2Na.

Reakce pak pokračují:

2Al + 6H20 \u003d 2Al (OH) 3 + 3H2,

NaOH + Al (OH) 3 \u003d Na,

nebo celkem:

2Al + 6H20 + 2NaOH \u003d Na + 3H2,

a v důsledku toho vznikají hlinitany: Na - hlinitan sodný (Na) (tetrahydroxoaluminát sodný), K - hlinitan draselný (K) (terahydroxoaluminát draselný) nebo jiné, protože atom hliníku v těchto sloučeninách je charakterizován koordinačním číslem 6, ne 4 pak platné vzorce těchto tetrahydroxy sloučenin jsou následující:

Na a K.

Při zahřívání hliník reaguje s halogeny:

2Al + 3Cl2 \u003d 2AlCl3,

2Al + 3Br2 \u003d 2AlBr3.

Zajímavé je, že reakce mezi prášky hliníku a jodu (I) začíná při teplotě místnosti, pokud se k počáteční směsi přidá několik kapek vody, což v tomto případě hraje roli katalyzátoru:

2Al + 3I2 \u003d 2AlI3.

Interakce hliníku se sírou (S) při zahřátí vede k tvorbě sulfidu hlinitého:

2Al + 3S \u003d Al 2 S 3,

který se snadno rozloží vodou:

AI2S3 + 6H20 \u003d 2Al (OH) 3 + 3H2 S.

Hliník přímo neinteraguje s vodíkem (H), ale nepřímo, například za použití organohlinitých sloučenin, je možné syntetizovat pevný polymerní aluminiumhydrid (AlH3) x, nejsilnější redukční činidlo.

Ve formě prášku může být hliník spálen na vzduchu a je vytvořen bílý žáruvzdorný prášek oxidu hlinitého AI203.

Vysoká pevnost spoje v Al 2 Asi 3 určuje vysoké teplo jeho tvorby z jednoduchých látek a schopnost hliníku redukovat mnoho kovů z jejich oxidů, například:

3Fe304 + 8Al \u003d 4Al203 + 9Fe a sudé

3CaO + 2Al \u003d AI203 + 3Ca.

Tento způsob výroby kovů se nazývá aluminotermie.

Amfoterní oxid Al 2 O 3 odpovídá amfoternímu hydroxidu - amorfní polymerní sloučenině, která nemá konstantní složení. Složení hydroxidu hlinitého může být vyjádřeno vzorcem xAl203-yH20. Při studiu chemie ve škole je vzorec hydroxidu hlinitého nejčastěji označován jako Al (OH) 3.

V laboratoři může být hydroxid hlinitý získán jako želatinová sraženina výměnou reakcí:

AI2 (S04) 3 + 6NaOH \u003d 2Al (OH) 3 + 3Na2S04,

nebo přidáním sodovky do roztoku hlinité soli:

2AlCl3 + 3Na2C03 + 3H20 \u003d 2Al (OH) 3 + 6NaCl + 3CO2,

stejně jako přidání roztoku amoniaku do roztoku hlinité soli:

AlCl3 + 3NH3 · H20 \u003d AI (OH) 3 + 3H20 + 3NH4C1.

Název a historie objevu: Latinský hliník pochází z latinského alumenu, což znamená kamenec (hliník a síran draselný (K) KAl (SO 4) 2 · 12H 2 O), který se dlouho používá v kožených obvazech a jako adstringent. Vzhledem k vysoké chemické aktivitě objev a uvolňování čistého hliníku trval téměř 100 let. Závěr, že kamenec lze získat „zemi“ (žáruvzdorná látka, v moderní době - \u200b\u200boxid hlinitý), byl učiněn v roce 1754 německým chemikem A. Marggrafem. Později se ukázalo, že stejná „země“ může být získána z hlíny, a nazývala se to alumina. Teprve v roce 1825 byl dánský fyzik H.K. Oersted schopen získat kovový hliník. Působil amalgamem draselným (slitina draslíku (K) s rtutí (Hg)) chloridem hlinitým AlCl3, který mohl být získán z aluminy, a po destilaci rtuti (Hg) izoloval šedý hliníkový prášek.

Teprve po čtvrt století bylo možné tuto metodu mírně modernizovat. Francouzský chemik A. E. St. Clair Deville v roce 1854 navrhl použití kovového sodíku (Na) k výrobě hliníku a obdržel první ingoty nového kovu. Náklady na hliník byly tehdy velmi vysoké a šperky z toho byly vyrobeny.

Průmyslový způsob výroby hliníku elektrolýzou roztavených komplexních směsí, včetně oxidu hlinitého, fluoridu hlinitého a dalších látek, byl nezávisle vyvinut v roce 1886 P. Herou (Francie) a C. Hall (USA). Výroba hliníku je spojena s vysokou spotřebou energie, takže ve velkém měřítku se prodávala až ve 20. století. V Sovětském svazu byl první průmyslový hliník získán 14. května 1932 ve Volchovském hliníku, postaveném poblíž Volchovské vodní elektrárny.

Cíle lekce:zvážit rozdělení hliníku v přírodě, jeho fyzikální a chemické vlastnosti, jakož i vlastnosti jím vytvořených sloučenin.

Postup práce

2. Studium nového materiálu. Hliník

Hlavní podskupinou skupiny III periodického systému je bor (B), hliník (Al), gallium (Ga), indium (In) a thallium (Tl).

Jak je vidět z výše uvedených údajů, všechny tyto prvky byly objeveny ve století XIX.

Objev kovů hlavní podskupiny III   skupiny

1806 g	1825	1875	1863	1861
G. Lussac,	G.H. Oersted	L. de Bouabodran	F. Reich,	W. Crookes
L. Tenard	(Dánsko)	(Francie)	I. Richter	(Anglie)
(Francie)			(Německo)

Bor je nekov. Hliník je přechodný kov a gallium, indium a thallium jsou plné kovy. S rostoucími poloměry atomů prvků každé skupiny periodického systému se tak zvyšují kovové vlastnosti jednoduchých látek.

V této přednášce se podrobněji podíváme na vlastnosti hliníku.

Stáhnout:

Náhled:

OBECNÉ ROZPOČTOVÉ VZDĚLÁVACÍ INSTITUCE

VŠEOBECNÁ ŠKOLA č. 81

Hliník Pozice hliníku v periodickém systému a struktura jeho atomu. Být v přírodě. Fyzikální a chemické vlastnosti hliníku.

učitel chemie

MBOU OSH №81

2013

Téma lekce: Hliník. Pozice hliníku v periodickém systému a struktura jeho atomu. Být v přírodě. Fyzikální a chemické vlastnosti hliníku.

Cíle lekce: zvážit rozdělení hliníku v přírodě, jeho fyzikální a chemické vlastnosti, jakož i vlastnosti jím vytvořených sloučenin.

Postup práce

1. Organizační moment lekce.

2. Studium nového materiálu.Hliník

Hlavní podskupinou skupiny III periodického systému je bor (B),hliník   (Al), gallium (Ga), indium (In) a thallium (Tl).

Jak je vidět z výše uvedených údajů, všechny tyto prvky byly objeveny ve století XIX.

Objev kovů hlavní podskupiny skupiny III

1806 g	1825	1875	1863	1861
G. Lussac,	G.H. Oersted	L. de Bouabodran	F. Reich,	W. Crookes
L. Tenard	(Dánsko)	(Francie)	I. Richter	(Anglie)
(Francie)			(Německo)

Bor je nekov. Hliník je přechodný kov a gallium, indium a thallium jsou plné kovy. S rostoucími poloměry atomů prvků každé skupiny periodického systému se tak zvyšují kovové vlastnosti jednoduchých látek.

V této přednášce se podrobněji podíváme na vlastnosti hliníku.

1. Pozice hliníku v tabulce D. I. Mendeleeva. Struktura atomu, stupeň oxidace.

Hliníkový prvek je umístěn ve skupině III, hlavní podskupině „A“, periodě 3 periodického systému, sériové číslo 13, relativní atomová hmotnost Ar (Al) \u003d 27. Jeho soused na levé straně tabulky je hořčík - typický kov a křemík napravo - je již nekovový . Proto musí hliník vykazovat určité meziprodukty a jeho sloučeniny jsou amfoterní.

Al +13) 2) 8) 3, p je prvek,

Základní stav 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1
Vzrušený stav 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 3p 2

Hliník vykazuje oxidační stav +3 ve sloučeninách:

Al 0 - 3 e - → Al +3

2. Fyzikální vlastnosti

Volný hliník je stříbro-bílý kov s vysokou teplotou a elektrickou vodivostí. Teplota tání 650 ° Casi Hliník má nízkou hustotu (2,7 g / cm)3 ) je asi třikrát menší než u železa nebo mědi a zároveň je to silný kov.

3. Být v přírodě

Prevalence v přírodě trvá1. mezi kovy a 3. mezi prvkysekunda pouze na kyslík a křemík. Procento hliníku v zemské kůře podle různých vědců je od 7,45 do 8,14% z hmotnosti zemské kůry.

V přírodě se hliník vyskytuje pouze ve sloučeninách  (minerály).

Některé z nich:

Bauxity - Al 2 O 3 H 2 O (s nečistotami SiO 2, Fe 2 O 3, CaCO 3)

Nepheline - KNa 3 4

Alunity - KAl (S04) 2 2Al (OH) 3

Alumina (směs kaolinu se SiO pískem2, vápenec CaCO 3, magnezit MgCO 3)

Korund - AI203

Živec (ortoklas) - K2 O × Al 2 O 3 × 6SiO 2

Kaolinite - AI203 × 2SiO2 × 2H20

Alunit - (Na, K) 2SO 4 x AI 2 (S04) 3 x 4Al (OH) 3

Beryl - 3ВеО Al 2 О 3 6SiO 2

Bauxit
Al 2 O 3	Korund
	Ruby
	Sapphire

4. Chemické vlastnosti hliníku a jeho sloučenin

Hliník snadno reaguje s kyslíkem za normálních podmínek a je potažen oxidovým filmem (dává matný povrch).

Jeho tloušťka je 0,00001 mm, ale díky tomu hliník nekoroduje. Pro studium chemických vlastností hliníku se oxidový film odstraní. (Použití brusného papíru nebo chemicky: nejprve ponořením do alkalického roztoku k odstranění oxidového filmu a poté do roztoku solí rtuti za vytvoření slitiny hliníku amalgamu s rtutí).

I. Interakce s jednoduchými látkami

Již při pokojové teplotě hliník aktivně reaguje se všemi halogeny a vytváří halogenidy. Při zahřívání interaguje se sírou (200 ° C), dusíkem (800 ° C), fosforem (500 ° C) a uhlíkem (2000 ° C), s jodem v přítomnosti katalyzátoru - vody:

2Al + 3S \u003d AI2S3   (sulfid hlinitý),

2Al + N2   \u003d 2AlN (nitrid hliníku),

Al + P \u003d AlP (fosforečnan hlinitý),

4Al + 3C \u003d AI4C3   (karbid hliníku).

2 Al + 3 I 2 \u003d 2 AlI3   (jodid hlinitý)

Všechny tyto sloučeniny jsou zcela hydrolyzovány za vzniku hydroxidu hlinitého, a tedy sirovodíku, amoniaku, fosfinu a metanu:

AI2S3 + 6H20 \u003d 2Al (OH) 3 + 3H2S

Al4C3 + 12H20 \u003d 4Al (OH) 3 + 3CH4

Ve formě hoblin nebo prášku hoří jasně na vzduchu a uvolňuje velké množství tepla:

4Al + 3O2 \u003d 2Al203 + 1676 kJ.

II. Interakce s komplexními látkami

Interakce s vodou:

2AI + 6H20 \u003d 2AI (OH) 3 + 3 H2

žádný oxidový film

Interakce s oxidy kovů:

Hliník je dobrým redukčním činidlem, protože je jedním z aktivních kovů. Je to v řadě činností bezprostředně po kovech alkalických zemin. Protoobnovuje kovy z jejich oxidů. Taková reakce - aluminotermie - se používá k získání čistých vzácných kovů, například wolframu, vanadu atd.

3 Fe304 + 8AI \u003d 4AI203 + 9 Fe + Q

Termitová směs Fe3 O 4   a Al (prášek) - používá se také při svařování termitů.

Cr203 + 2Al \u003d 2 Cr + AI203

Kyselinová interakce:

S roztokem kyseliny sírové: 2 AI + 3 H2SO4 \u003d AI2 (S04) 3 + 3 H2

Při studené koncentraci síra a dusík nereagují (pasiváty). Kyselina dusičná se proto transportuje v hliníkových nádržích. Při zahřátí je hliník schopen tyto kyseliny obnovit bez vývoje vodíku:

2Al + 6H2SO4 (konc.) \u003d AI2 (S04) 3 + 3SO 2 + 6H20,

Al + 6HNO3 (konc.) \u003d Al (N03) 3 + 3NO 2 + 3H20.

Alkalická interakce.

2 Al + 2 NaOH + 6 H20 \u003d 2 NaAl (OH) 4 + 3 H2

Na [Al (OH) 4] - tetrahydroxoaluminát sodný

Na návrh chemika Gorbova byla v rusko-japonské válce tato reakce použita k výrobě vodíku pro balónky.

S solnými roztoky:

2Al + 3CuSO4 \u003d AI2 (S04) 3 + 3Cu

Pokud je povrch hliníku otřen solí rtuti, pak nastane reakce:

2Al + 3HgCl2 \u003d 2AlCl3 + 3Hg

Uvolněná rtuť rozpouští hliník a vytváří amalgám.

5. Použití hliníku a jeho sloučenin

Fyzikální a chemické vlastnosti hliníku vedly k jeho rozsáhlému použití v technologii.Hlavním spotřebitelem hliníku je letecký průmysl.: 2/3 letadlo sestává z hliníku a jeho slitin. Ocelové letadlo by bylo příliš těžké a mohlo by přepravovat mnohem méně cestujících.Proto se hliník nazývá okřídlený kov.Kabely a vodiče jsou vyrobeny z hliníku: se stejnou elektrickou vodivostí je jejich hmotnost dvakrát nižší než odpovídající měděné výrobky.

Vzhledem k odolnosti hliníku vůči korozivyrobit části přístrojů a nádob na kyselinu dusičnou. Hliníkový prášek je základem pro výrobu stříbrné barvy pro ochranu železných výrobků před korozí, jakož i pro odrážení tepelných paprsků, barva se používá v zařízeních na skladování oleje a hasicích oblecích.

Alumina se používá k výrobě hliníku a žáruvzdorného materiálu.

Hydroxid hlinitý je hlavní složkou známých léčiv maaloxu, almagelu, které snižují kyselost žaludeční šťávy.

Soli hliníku jsou vysoce hydrolyzovány. Tato vlastnost se používá v procesu čištění vody. Do čištěné vody se přidá síran hlinitý a malé množství haseného vápna, aby se neutralizovala vytvořená kyselina. V důsledku toho se uvolní objemná sraženina hydroxidu hlinitého, která se usazením usadí a suspenduje částice zákalu a bakterií.

Síran hlinitý je tedy koagulant.

6. Výroba hliníku

1) Moderní, nákladově efektivní způsob výroby hliníku vynalezl American Hall a French Eru v roce 1886. Spočívá v elektrolýze roztoku oxidu hlinitého v roztaveném kryolitu. Roztavený kryolit Na3 AlF6 rozpouští Al203,   jak voda rozpouští cukr. K elektrolýze „roztoku“ aluminy v roztaveném kryolitu dochází, jako by byl kryolit pouze rozpouštědlem a alumina byla elektrolyt.

2Al 2 O 3 elektrický proud → 4Al + 3O 2

V anglické encyklopedii pro chlapce a dívky začíná článek o hliníku následujícími slovy: „23. února 1886 se v dějinách civilizace začal nový kovový věk - věk hliníku. V ten den přišel do laboratoře svého prvního učitele Charles Hall, 22letý chemik, s tuctem malých kuliček stříbrně bílého hliníku v ruce a se zprávou, že našel způsob, jak tento kov levně a ve velkém množství vyrobit. “ Hall se tak stal zakladatelem amerického hliníkářského průmyslu a anglosaským národním hrdinou, jako muže, který z vědy udělal skvělý obchod.

2) 2Al203 + 3 C \u003d 4Al + 3C02

TENTO ZÁJEM:

• Hliníkový kov byl poprvé identifikován v roce 1825 dánským fyzikem Hansem Christianem Oerstedem. Tím, že prošel plynný chlor vrstvou horkého oxidu hlinitého smíchaného s uhlí, Oersted izoloval chlorid hlinitý bez stopy vlhkosti. Aby Oersted obnovil kovový hliník, potřeboval k léčbě chloridu hlinitého amalgámem draselným. Po dvou letech německý chemik Friedrich Wöller. Zlepšil tuto metodu nahrazením amalgamu draselného čistým draslíkem.
• V 18. až 19. století byl hliník hlavním kovovým šperkem. V roce 1889 dostal D.I. Mendeleev v Londýně cenný dárek za své zásluhy ve vývoji chemie - váhy vyrobené ze zlata a hliníku.
• V roce 1855 vyvinul francouzský vědec Saint-Clair Deville metodu výroby hliníkového kovu v technickém měřítku. Metoda však byla velmi drahá. Deville si užil zvláštní sponzorství Napoleona III, francouzského císaře. Jako znamení jeho oddanosti a vděčnosti, ďábel stvořil syna Napoleona, novorozeného prince, elegantně vyryto chrastítko - první „spotřební zboží“ vyrobené z hliníku. Napoleon dokonce zamýšlel vybavit své stráže hliníkovými cuirassy, \u200b\u200bale cena byla neúnosná. V té době měl 1 kg hliníku hodnotu 1 000 značek, tj. 5krát dražší než stříbro. Teprve po vynálezu elektrolytického procesu se hliník stal stejnou hodnotou jako běžné kovy.
• Věděli jste však, že hliník vstupující do lidského těla způsobuje poruchu nervového systému. S jeho přebytkem je metabolismus narušen. Ochranným činidlem je vitamin C, sloučenina vápníku, zinku.
• Při spalování hliníku v kyslíku a fluoru se uvolňuje velké množství tepla. Používá se proto jako přísada do raketového paliva. Raketa Saturn během letu spaluje 36 tun hliníkového prášku. Myšlenka používat kovy jako součást raketového paliva byla poprvé vyjádřena F. A. Zanderem.

3. Zajištění studovaného materiálu

Č. 1. Pro získání hliníku z chloridu hlinitého lze jako redukční činidlo použít kovový vápník. Vytvořte rovnici pro tuto chemickou reakci, charakterizujte tento proces pomocí elektronické váhy.
Přemýšlej! Proč nemůže být tato reakce prováděna ve vodném roztoku?

Č. 2. Dokončete chemickou rovnici:
Al + H2 SO 4   (řešení) -\u003e
Al + CuCl2 ->
Al + HNO 3 (konc.) - t -\u003e
Al + NaOH + H20 -\u003e

Číslo 3. Vyřešte problém:
Slitina hliníku a mědi byla při zahřívání ovlivněna přebytkem koncentrovaného roztoku hydroxidu sodného. Vystoupilo 2,24 litru plynu (n.o.). Vypočítejte procentuální složení slitiny, pokud její celková hmotnost byla 10 g?

4. Domácí úkolySnímek 2

AL Element III (A) skupiny tabulky D.I. Mendeleevův element s pořadovým číslem 13, jeho prvek 3. periody Třetí nejčastější název v zemské kůře je odvozen od lat. Aluminis - Alum

Dánský fyzik Hans Oersted (1777-1851) Hliník poprvé získal v roce 1825 působením amalgámu draselného na chlorid hlinitý a následně destilací rtuti.

Moderní výroba hliníku Moderní výrobní metoda byla vyvinuta nezávisle na sobě: American Charles Hall a Francouz Paul Herou v roce 1886. Spočívá v rozpuštění aluminy v kryolitové tavenině, následuje elektrolýza pomocí spotřebovatelných koksových nebo grafitových elektrod.

Jako student na Oberlin College se dozvěděl, že můžete zbohatnout a získat vděčnost lidstvu, pokud vymyslíte způsob výroby hliníku v průmyslovém měřítku. Jako posedlý člověk provedl experimenty na výrobu hliníku elektrolýzou taveniny kryolit-alumina. 23. února 1886, rok po dokončení vysoké školy, Charles dostal první hliník elektrolýzou. Hall Charles (1863 - 1914) americký chemický inženýr

Paul Heroux (1863-1914) - francouzský chemický inženýr V roce 1889 otevřel hliníkárnu ve francouzském Fronte a stal se jejím ředitelem, navrhl elektrickou obloukovou pec pro tavení oceli, pojmenovanou po něm; vyvinul také elektrolytickou metodu pro výrobu hliníkových slitin

8 Hliník 1. Z historie objevu Domů Další Během období objevu hliník - kov byl dražší než zlato. Britové chtěli ocenit bohatý dar velkého ruského chemika D.I. Mendeleeva, který mu dal chemické váhy, z nichž jeden byl vyroben ze zlata, druhý - z hliníku. Šálek hliníku je dražší než zlato. Výsledné „stříbro z hlíny“ se zajímalo nejen o vědce, ale také o průmyslníky a dokonce o francouzského císaře. Další

9 Hliník 7. Obsah hlavní zemské kůry Další

Bauxit je dnes v přírodě nejdůležitějším minerálem hliníku, hlavní chemickou složkou bauxitu je alumina (Al 2 O 3) (28 - 80%).

11 Hliník 4. Fyzikální vlastnosti Barva - stříbro-bílá t pl. \u003d 660 ° C t balík. 2450 ° C Elektricky vodivý, tepelně vodivý Lehký, hustota ρ \u003d 2,6989 g / cm 3 Měkký, tažný. Domů Další

12 Hliník 7. Nalezení v přírodě Bauxity - Al 2 O 3 Alumina - Al 2 O 3 hlavní Další

13 Hliníková hlavní Vložte chybějící slova Hliník - prvek skupiny III, hlavní podskupiny. Náboj jádra atomu hliníku je +13. V jádru atomu hliníku je 13 protonů. V jádru atomu hliníku je 14 neutronů. V atomu hliníku je 13 elektronů. Atom hliníku má 3 energetické úrovně. Elektronový obal má strukturu 2 e, 8e, 3e. Na vnější úrovni jsou v atomu 3 elektrony. Oxidační stav atomu ve sloučeninách je +3. Jednoduchá hmota hliník je kov. Oxid hlinitý a hydroxid jsou v přírodě amfoterní. Další

14 Hliník 3. Struktura jednoduché látky Metal Bond - kovová krystalová mříž - kov, kubická tvář soustředěná hlavní Next

15 Hliník 2. Elektronická struktura 27 A l +13 0 2e 8e 3e P + \u003d 13 n 0 \u003d 14 e - \u003d 13 1 s 2 2 s 2 2p 6 3s 2 3p 1 Krátký elektronický záznam 1 s 2 2 s 2 2p 6 3s 2 3p 1 Hlavní objednávka plnění Další

16 Hliník 6. Chemické vlastnosti 4A l + 3O 2 \u003d 2Al 2 O 3 t 2Al + 3S \u003d Al 2 S 3 Nekovový (s kyslíkem, sírou) 2 A l + 3Cl2 \u003d 2AlCl3 4Al + 3C \u003d Al4C3 C nekovy (s halogeny, uhlíkem) (Odstraňte oxidový film) 2 Al + 6 H20 \u003d 2Al (OH) 2 + H2C ve vodě 2 Al + 6 HCI \u003d 2AlCl3 + H2 2Al + 3H2SO4 \u003d Al2 (S04) 3 + H2C kyselina a 2 Al + 6NaOH + 6H20 \u003d 2Na3 [Al (OH) ) 6] + 3H2 2Al + 2NaOH + 2H20 \u003d 2NaAlO2 + 3H2 Obecně 8Al + 3Fe304 \u003d 4Al203 + 9Fe2Al + WO3 \u003d Al20 3 + WC o c i d a d m i m a t a l l o v main Další

17 Hliník 8. Získání 1825 H. Oersted: AlCl3 + 3K \u003d 3KCl + Al: Elektrolýza (tpl. \u003d 2050 ° C): 2Al203 \u003d 4 Al + 3O 2 Elektrolýza (v kryolitu Na3 AlF 6, tpl. ≈ 1000 ° С): 2Al203 \u003d 4 Al + 3O 2 hlavní Další

\u003e\u003e Chemie: Hliník

Struktura a vlastnosti atomů.   Hliník Al je prvkem hlavní podskupiny skupiny III periodické tabulky D. I. Mendeleeva. Atom hliník  obsahuje na vnější energetické úrovni tři elektrony, které snadno uvolní během chemických interakcí. V předku podskupiny a v horním sousedi hliníku, boru, je atomový poloměr menší (v boru se rovná 0,080 nm, v hliníku - 0,143 nm). Kromě toho se na atomu hliníku objevuje jedna mezilehlá osmielektronová vrstva (2–; 8–; 3–), která zabraňuje přitahování vnějších elektronů k jádru. Redukční vlastnosti atomů hliníku jsou proto mnohem výraznější než vlastnosti atomů boru, které vykazují nekovové vlastnosti.

Téměř ve všech svých sloučeninách má hliník oxidační stav +3.

Hliník - jednoduchá látka. Stříbrně bílý lehký kov. Teplota tání při 660 ° C Je velmi plastový, snadno vtažený do drátu a srolovaný do fólie o tloušťce 0,01 mm. Má velmi vysokou elektrickou vodivost a tepelnou vodivost. Vytváří lehké a silné slitiny s jinými kovy.

Jakou chemickou reakci vytvořil autor N. Nosov jako základ příběhu „Bengálské požáry“?

Jaké fyzikální a chemické vlastnosti se používají v technologii hliníku a jeho slitin?

Napište iontovou formu reakčních rovnic mezi roztoky síranu hlinitého a hydroxidu draselného s jejich nedostatkem a nadbytkem.

Napište reakční rovnice následujících transformací: Аl -\u003e АlСl3 -\u003e Аl (0Н) 3 -\u003e Аl2O3 -\u003e НаАl02 -\u003e Аl2 (SO4) 3 -\u003e Аl (ОН) 3 -\u003e АlСl3 -\u003e НаАlO2

Zapište reakce zahrnující elektrolyty v iontové formě. První reakci považujte za redoxní proces.

Obsah lekce   shrnutí lekce   podpora rámcové lekce prezentace metody akcelerace interaktivní technologie Praxe    úkoly a cvičení samokontrolní workshopy, školení, případy, úkoly domácí diskuse diskusní otázky rétorické otázky od studentů Kresba   audio, videoklipy a multimédia   fotografie, obrázky, grafy, tabulky, humor, vtipy, vtipy, komiksové podobenství, rčení, křížovky, citace Přírůstky   abstrakty   články čipy pro zvědavé podvádět listy učebnice základní a další glosář termínů jiné Zlepšení učebnic a lekcí  oprava chyb v učebnici   aktualizace fragmentu v učebních prvcích inovací v lekci nahrazení zastaralých znalostí novými Pouze pro učitele   perfektní lekce   roční rozvrh metodických doporučení diskusního programu Integrované lekce