Алюминий и основные его соединения

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Государственное общеобразовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Мичуринский государственный педагогический институт»

Факультет биологии

Кафедра химии

Студент 12 группы

Попов Дмитрий Иванович

Алюминий и основные его соединения

Реферат

 

 

 

Руководитель: Околелов О.С.

МИЧУРИНСК

2009

Оглавление

 

Введение

Глава I. Свойства алюминия

1.1. Получение

1.2. Химические свойства

1.3. Нахождение в природе и применение

Глава II. Основные соединения

2.1. Оксиды алюминия

2.2. Гидроксиды алюминия

2.3. Алюминаты. Алюминатные растворы

Заключение

Список литературы

 

Введение

Алюминий был открыт Х. Эрстедом в 1825 году. Этот элемент относится к p-элементам главной подгруппы III группы Периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева.

Радиус атома равен 0,143 нм. Запишем это. Почти во всех соединениях алюминий трёхвалентен и имеет окисление +3. Это тоже запишите.

Рассмотрим строение атома алюминия:

 

1s²2s²2p⁶3s²3p¹3d⁰

В простом виде алюминий – металл серебристо-белого цвета. Он относится к лёгким и легкоплавким, обладает большой электрической проводимостью и теплопроводимостью. На воздухе изделия из алюминия покрываются тонкой оксидной плёнкой. Температура плавления у этого металла 659°С, а плотность 2,7 г/см³.

Алюминий один из самых активных металлов, т.е. он является сильным восстановителем.

Глава I. Свойства алюминия

 

1.1. Получение

Впервые этот металл получили восстановлением его хлорида металлическим калием или натрием без доступа воздуха:

AlCl₃ + 3Na = Al + 3NaCl.

В промышленности алюминий получают электролизом раствора глинозёма (техн. Al₂O₃) в расплаве криолита Na₃AlF₆ с добавкой CaF₂. Криолит используется как растворитель оксида алюминия, а добавка фторида кальция позволяет поддерживать температуру плавления в электролитической ванне не выше 1000°С.

1.2. Химические свойства

1. Алюминий легко окисляется кислородом воздуха, покрываясь прочной защитной плёнкой оксида алюминия Al₂O₃. Подобная реакция протекает при горении раскалённого алюминия в чистом кислороде:

4Al + 3O₂ 2Al₂O₃.

Данную реакцию мы можем наблюдать при горении бенгальских огней.

2. Если плёнку оксида алюминия разрушить, то этот металл будет активно взаимодействовать с водой при обычной температуре:

2Al + 6H₂O = 2Al(OH)₂ + H₂↑.

3. Лишённый оксидной плёнки алюминий легко растворяется в щелочах с образованием алюминатов:

2Al + 2NaOH + 2H₂O = 2NaAlO₂ + 3H₂↑.

4. Лишённый оксидной плёнки алюминий легко растворяется в разбавленных кислотах с выделением водорода:

2Al + 6HCl _(разб.) = 2AlCl₃ + 3H₂↑,

2Al + 3H₂SO_{4 (разб.)} = Al₂(SO₄)₃ + 3H₂↑.

5. Сильно разбавленная и концентрированная азотная кислота пассивирует алюминий, поэтому для хранения и перевозки азотной кислоты используются алюминиевые ёмкости. Но при нагревании алюминий растворяется в азотной кислоте:

Al + 6HNO_{3 (конц.)} = Al(NO₃)₃ + 3NO₂↑ + 3H₂O.

6. Алюминий взаимодействует с галогенами:

2Al + 3Br₂ 2AlBr₃.

7. При высоких температурах алюминий взаимодействует с другими неметаллами (серой, азотом, углеродом):

2Al + 3S  Al₂S₃ (сульфид алюминия),

2Al + N₂ 2AlN (нитрид алюминия),

4Al + 3C  Al₄C₃ (карбид алюминия).

Реакции протекают с выделением большого количества тепла.

8. Для алюминия характерны реакции алюминотермии – восстановления металлов из их оксидов алюминием.

Алюминотермия используется для получения редких металлов, образующих прочную связь с кислородом: ниобия Nb, тантала Та, молибдена Мо, вольфрама W и др.

2Al + 3WO₃ 3W + Al₂O₃.

Смесь мелкого порошка Al и магнитного железняка Fe₃O₄ называется термитом, при поджоге которого выделяется большое количество тепла, и температура смеси повышается до 3500°С. Этот процесс используется при термитной сварке:

8Al + 3Fe₃O₄ 9Fe + 4Al₂O₃.