Большая Энциклопедия Нефти и Газа. Заряд алюминия


Заряд ядра алюминия

Алюминий -серебристо-белый металл, тягучий — способен вытягиваться в тонкую проволоку, ковкий — вальцуется в очень тонкую фольгу. Может быть превращен в порошок. Порядковый номер 13. Это означает, что заряд ядра алюминия+ 13. Теплопроводность его только вдвое меньше теплопроводности меди, электропроводность — около 60% электропроводности меди со слабо выраженными магнитными свойствами; скрытаятеплота плавления в два с лишним раза больше теплоты плавления меди; теплоемкость 0,2227 (почти в 2,5 раза выше теплоемкости меди).По величине высокого отрицательного потенциала алюминий должен легко окисляться как кислородом, так и ионом водорода воды. Но на воздухе вследствие образования чрезвычайно тонкой пленки оксида или гидроксида, плотно пристающей к поверхности металла, он очень стоек даже при сравнительно высокой температуре (). Наоборот, чрезвычайно легко окисляется покрытый ртутью алюминий, так как он образует амальгаму, т. е. раствор алюминия в ртути, атомы же беспрепятственно окисляются кислородом и ионами водорода, так как слой ртути не дает пленке оксида плотно пристать к поверхности металла. Кислоты типа HHlg легко растворяют алюминий, окисляя его ионом водорода. Концентрированная азотная кислота при обыкновенной температуре пассивирует его, т. е. окисляет только с поверхности, образуя оксидную пленку. Серная кислота с алюминием дает основную соль, точно так же препятствующую его дальнейшему окислению. Разбавленные органические кислоты — уксусная и лимонная, почти не действуя на холоду, окисляют его при нагревании до . Особо нужно отметить взаимодействие алюминия с раствором щелочи, протекающее очень легко.

ru.solverbook.com

Алюминий — Мегаэнциклопедия Кирилла и Мефодия — статья

Радиус нейтрального атома алюминия 0, 143 нм, радиус иона Al3+ 0, 057 нм. Энергии последовательной ионизации нейтрального атома алюминия равны, соответственно, 5, 984, 18, 828, 28, 44 и 120 эВ. По шкале Полинга электроотрицательность алюминия 1, 5.

Простое вещество алюминий — мягкий легкий серебристо-белый металл.

Латинское aluminium происходит от латинского же alumen, означающего квасцы (сульфат алюминия и калия KAl(SO4)2·12h3O), которые издавна использовались при выделке кож и как вяжущее средство. Из-за высокой химической активности открытие и выделение чистого алюминия растянулось почти на 100 лет. Вывод о том, что из квасцов может быть получена «земля» (тугоплавкое вещество, по-современному — оксид алюминия) сделал еще в 1754 немецкий химик А. Маргграф. Позднее оказалось, что такая же «земля» может быть выделена из глины, и ее стали называть глиноземом. Получить металлический алюминий смог только в 1825 датский физик Х. К. Эрстед. Он обработал амальгамой калия (сплавом калия со ртутью) хлорид алюминия AlCl3, который можно было получить из глинозема, и после отгонки ртути выделил серый порошок алюминия.Только через четверть века этот способ удалось немного модернизировать. Французский химик А. Э. Сент-Клер Девиль в 1854 предложил использовать для получения алюминия металлический натрий, и получил первые слитки нового металла. Стоимость алюминия была тогда очень высока, и из него изготовляли ювелирные украшения.Промышленный способ производства алюминия путем электролиза расплава сложных смесей, включающих оксид, фторид алюминия и другие вещества, независимо друг от друга разработали в 1886 году П. Эру (Франция) и Ч. Холл (США). Производство алюминия связано с высоким расходом электроэнергии, поэтому в больших масштабах оно было реализовано только в 20 веке. В Советском Союзе первый промышленный алюминий был получен 14 мая 1932 года на Волховском алюминиевом комбинате, построенном рядом с Волховской гидроэлектростанцией.По распространенности в земной коре алюминий занимает первое место среди металлов и третье место среди всех элементов (после кислорода и кремния), на его долю приходится около 8, 8% массы земной коры. Алюминий входит в состав огромного числа минералов, главным образом, алюмосиликатов, и горных пород. Соединения алюминия содержат граниты, базальты, глины, полевые шпаты и др. Но вот парадокс: при огромном числе минералов и пород, содержащих алюминий, месторождения бокситов — главного сырья при промышленном получении алюминия, довольно редки. В России месторождения бокситов имеются в Сибири и на Урале. Промышленное значение имеют также алуниты и нефелины.

В качестве микроэлемента алюминий присутствует в тканях растений и животных. Существуют организмы-концентраторы, накапливающие алюминий в своих органах, — некоторые плауны, моллюски.

При промышленном производстве бокситы сначала подвергают химической переработке, удаляя из них примеси оксидов кремния и железа и других элементов. В результате такой переработки получают чистый оксид алюминия Al2O3 — основное сырье при производстве металла электролизом. Однако из-за того, что температура плавления Al2O3 очень высока (более 2000 °C), использовать его расплав для электролиза не удается.

Выход ученые и инженеры нашли в следующем. В электролизной ванне сначала расплавляют криолит Na3AlF6 (температура расплава немного ниже 1000 °C). Криолит можно получить, например, при переработке нефелинов Кольского полуострова. Далее в этот расплав добавляют немного Al2О3 (до 10 % по массе) и некоторые другие вещества, улучающие условия проведения последующего процесса. При электролизе этого расплава происходит разложение оксида алюминия, криолит остается в расплаве, а на катоде образуется расплавленный алюминий:

2Al2О3 = 4Al + 3О2.

Так как анодом при электролизе служит графит, то выделяющийся на аноде кислород реагирует с графитом и образуется углекислый газ СО2.

При электролизе получают металл с содержанием алюминия около 99, 7%. В технике применяют и значительно более чистый алюминий, в котором содержание этого элемента достигает 99, 999% и более.

Алюминий — типичный металл, кристаллическая решетка кубическая гранецентрированная, параметр а = 0, 40403 нм. Температура плавления чистого металла 660 °C, температура кипения около 2450 °C, плотность 2, 6989 г/см3. Температурный коэффициент линейного расширения алюминия около 2, 5·10-5 К-1. Стандартный электродный потенциал Al3+/Al –1, 663В.

Химически алюминий — довольно активный металл. На воздухе его поверхность мгновенно покрывается плотной пленкой оксида Al2О3, которая препятствует дальнейшему доступу кислорода к металлу и приводит к прекращению реакции, что обусловливает высокие антикоррозионные свойства алюминия. Защитная поверхностная пленка на алюминии образуется также, если его поместить в концентрированную азотную кислоту.

С остальными кислотами алюминий активно реагирует:

6НСl + 2Al = 2AlCl3 + 3h3,

3Н2SO4 + 2Al = Al2(SO4)3 + 3h3.

Алюминий реагирует с растворами щелочей. Сначала растворяется защитная оксидная пленка:

Al2О3 + 2NaOH + 3h3O = 2Na[Al(OH)4].

Затем протекают реакции:

2Al + 6h3O = 2Al(OH)3 + 3h3,

NaOH + Al(OH)3 = Na[Al(OH)4],

или суммарно:

2Al + 6h3O + 2NaOH = Na[Al(OH)4] + 3Н2,

и в результате образуются алюминаты: Na[Al(OH)4] — алюминат натрия (тетрагидроксоалюминат натрия), К[Al(OH)4] — алюминат калия (терагидроксоалюминат калия) или др. Так как для атома алюминия в этих соединениях характерно координационное число 6, а не 4, то действительные формулы указанных тетрагидроксосоединений следующие: Na[Al(OH)4(Н2О)2] и К[Al(OH)4(Н2О)2].

При нагревании алюминий реагирует с галогенами:

2Al + 3Cl2 = 2AlCl3,

2Al + 3 Br2 = 2AlBr3.

Интересно, что реакция между порошками алюминия и иода начинается при комнатной температуре, если в исходную смесь добавить несколько капель воды, которая в данном случае играет роль катализатора:

2Al + 3I2 = 2AlI3.

Взаимодействие алюминия с серой при нагревании приводит к образованию сульфида алюминия:

2Al + 3S = Al2S3,

который легко разлагается водой:

Al2S3 + 6Н2О = 2Al(ОН)3 + 3Н2S.

С водородом алюминий непосредственно не взаимодействует, однако косвенными путями, например, с использованием алюминийорганических соединений, можно синтезировать твердый полимерный гидрид алюминия (AlН3)х — сильнейший восстановитель.

В виде порошка алюминий можно сжечь на воздухе, причем образуется белый тугоплавкий порошок оксида алюминия Al2О3.

Высокая прочность связи в Al2О3 обусловливает большую теплоту его образования из простых веществ и способность алюминия восстанавливать многие металлы из их оксидов, например:

3Fe3O4 + 8Al = 4Al2O3 + 9Fe и даже

3СаО + 2Al = Al2О3 + 3Са.

Амфотерному оксиду Al2О3 соответствует амфотерный гидроксид — аморфное полимерное соединение, не имеющее постоянного состава. Состав гидроксида алюминия может быть передан формулой xAl2O3·yh3O, при изучении химии в школе формулу гидроксида алюминия чаще всего указывают как Аl(OH)3.

В лаборатории гидроксид алюминия можно получить в виде студенистого осадка обменными реакциями:

Al2(SO4)3 + 6NaOH = 2Al(OH)3 + 3Na2SO4,

или за счет добавления соды к раствору соли алюминия:

2AlCl3 + 3Na2CO3 + 3h3O = 2Al(OH)3↓ + 6NaCl + 3CO2­,

а также добавлением раствора аммиака к раствору соли алюминия:

AlCl3 + 3Nh4·h3O = Al(OH)3↓ + 3h3O + 3Nh5Cl.

По масштабам применения алюминий и его сплавы занимают второе место после железа и его сплавов. Широкое применение алюминия в различных областях техники и быта связано с совокупностью его физических, механических и химических свойств: малой плотностью, коррозионной стойкостью в атмосферном воздухе, высокой тепло- и электропроводностью, пластичностью и сравнительно высокой прочностью. Алюминий легко обрабатывается различными способами — ковкой, штамповкой, прокаткой и др. Чистый алюминий применяют для изготовления проволоки (электропроводность алюминия составляет 65, 5% от электропроводности меди, но алюминий более чем в три раза легче меди, поэтому алюминий часто заменяет медь в электротехнике) и фольги, используемой как упаковочный материал. Основная же часть выплавляемого алюминия расходуется на получение различных сплавов. Сплавы алюминия отличаются малой плотностью, повышенной (по сравнению с чистым алюминием) коррозионной стойкостью и высокими технологическими свойствами: высокой тепло- и электропроводностью, жаропрочностью, прочностью и пластичностью. На поверхности сплавов алюминия легко наносятся защитные и декоративные покрытия.

Разнообразие свойств алюминиевых сплавов обусловлено введением в алюминий различных добавок, образующих с ним твердые растворы или интерметаллические соединения. Основную массу алюминия используют для получения легких сплавов — дуралюмина (94% Al, 4% Cu, по 0, 5% Mg, Mn, Fe и Si), силумина (85-90% Al, 10-14% Si, 0, 1% Na) и др. В металлургии алюминий используется не только как основа для сплавов, но и как одна из широко применяемых легирующих добавок в сплавах на основе меди, магния, железа, никеля и др.

Сплавы алюминия находят широкое применение в быту, в строительстве и архитектуре, в автомобилестроении, в судостроении, авиационной и космической технике. В частности, из алюминиевого сплава был изготовлен первый искусственный спутник Земли. Сплав алюминия и циркония — циркалой — широко применяют в ядерном реакторостроении. Алюминий применяют в производстве взрывчатых веществ.

Особо следует отметить окрашенные пленки из оксида алюминия на поверхности металлического алюминия, получаемые электрохимическим путем. Покрытый такими пленками металлический алюминий называют анодированным алюминием. Из анодированного алюминия, по внешнему виду напоминающему золото, изготовляют различную бижутерию.

При обращении с алюминием в быту нужно иметь в виду, что нагревать и хранить в алюминиевой посуде можно только нейтральные (по кислотности) жидкости (например, кипятить воду). Если, например, в алюминиевой посуде варить кислые щи, то алюминий переходит в пищу и она приобретает неприятный «металлический» привкус. Поскольку в быту оксидную пленку очень легко повредить, то использование алюминиевой посуды все-таки нежелательно.

В организм человека алюминий ежедневно поступает с пищей (около 2-3 мг), но его биологическая роль не установлена. В среднем в организме человека (70 кг) в костях, мышцах содержится около 60 мг алюминия.

  • Беляев А. И. История алюминия, в сб. Труды Института истории естествознания и техники, т. 20, М., 1959.
  • Беляев А. И. Металлургия легких металлов. М., 1970.
  • Беляев А. И. Металлургия легких металлов. М., 1970.
  • Промышленные алюминиевые сплавы. М., 1984.

megabook.ru

Алюминий и его характеристики

Общая характеристика алюминия

Алюминий – самый распространенный в земной коре металл. Он входит в состав глин, полевых шпатов, слюд и многих других минералов. Общее содержание алюминия в земной коре составляет 8% (масс.).

Алюминий – серебристо-белый (рис. 1) легкий металл. Он легко вытягивается в проволоку и прокатывается в тонкие листы.

При комнатной температуре алюминий не изменяется на воздухе, но лишь потому, что его поверхность покрыта тонкой пленкой оксида, обладающего очень сильным защитным действием.

Рис. 1. Алюминий. Внешний вид.

Атомная и молекулярная масса алюминия

Относительной молекулярная масса вещества (Mr) – это число, показывающее, во сколько раз масса данной молекулы больше 1/12 массы атома углерода, а относительная атомная масса элемента (Ar) — во сколько раз средняя масса атомов химического элемента больше 1/12 массы атома углерода.

Поскольку в свободном состоянии алюминий существует в виде одноатомных молекул Al, значения его атомной и молекулярной масс совпадают. Они равны 26,9815.

Изотопы алюминия

Известно, что в природе алюминий может находиться в виде одного стабильного изотопа 27Al. Массовое число равно 27. Ядро атома изотопа алюминия 27Al содержит тринадцать протонов и четырнадцать нейтронов.

Существуют радиоактивные изотопы алюминия с массовыми числами от 21-го до 42-х, среди которых наиболее долгоживущим является изотоп 26Al, период полураспада которого составляет 720 тысяч лет.

Ионы алюминия

На внешнем энергетическом уровне атома алюминия имеется три электрона, которые являются валентными:

1s22s22p63s23р 1.

В результате химического взаимодействия алюминий отдает свои валентные электроны, т.е. является их донором, и превращается в положительно заряженный ион:

Al0-3e → Al3+.

Молекула и атом алюминия

В свободном состоянии алюминий существует в виде одноатомных молекул Al. Приведем некоторые свойства, характеризующие атом и молекулу алюминия:

Энергия ионизации атома, эВ

5,99

Относительная электроотрицательность

1,61

Радиус атома, нм

0,143

Стандартная энтальпия диссоциации молекул при 25oС, кДж/моль

329,1

Сплавы алюминия

Основное применение алюминия – производство сплавов на его основе. Легирующие добавки (например, медь, кремний, магний, цинк, марганец) вводят в алюминий главным образом для повышения его прочности.

Широкое применение имеют дуралюмины, содержащие медь и магний, силумины, в которых основной добавкой служит кремний, магналий (сплав алюминия с 9,5-11,5% магния).

Алюминий – одна из наиболее распространенных добавок в сплавах на основе меди, магния, титана, никеля, цинка и железа.

Примеры решения задач

ru.solverbook.com

Алюминий эффективный заряд ядра - Справочник химика 21

    Эффективный заряд атома, входящего в состав соединения, определяется как алгебраическая сумма его отрицательного электрон-мого заряда и положительного заряда ядра. В настоящее время известно более десятка экспериментальных методов определения значений эффективных зарядов в большинстве своем с точностью 0,1 — Д,3 е, что соизмеримо с точностью вычисления этих зарядов в квантовой химии и теории твердого тела. В табл. 10 приведены данные по эффективным зарядам атомов, которые получены рентгеноспектральным методом для ряда типичных неорганических веществ. Знако.м -Ь отмечены эффективные заряды на металлических элементах, знаком — на электроотрицательных атомах. К чисто ионным соединениям близки только галогениды щелочных металлов, хотя и для них эффективные заряды не достигают единицы. Все остальные соединения, в том числе галогениды, оксиды, сульфиды кальция и магния, являются только частично ионными. Кроме того, эффективные заряды на типических электроотрицательных атомах (кислород, сера) почти не превосходят 1, в то время как заряды металлических элементов (кальций, алюминий) могут быть заметно больше единицы. Это объясняется тем, что энергия присоединения двух электронов к кислороду и сере (сродство к электрону второго порядка) отрицательна. Расчеты показывают, что сродство к электрону второго порядка для кислорода равно —732, а для серы составляет —334 кДж/моль. Значит, ионы типа и 5 не существуют, и все оксиды, сульфиды, независимо от активности металлов, не относятся к ионным соединениям. Если двухзарядные анионы в действительности не -существуют, тем более нереальны многозарядные одноатомные отрицательные ионы. [c.84]     Эффективный заряд атома, входящего в состав соединения, определяется как алгебраическая сумма его отрицательного электронного заряда и положительного заряда ядра. В настоящее время известно более десятка экспериментальных методов определения значений эффективных зарядов в большинстве своем с точностью (0,1 — 0,3)е, что соизмеримо с точностью вычисления этих зарядов в квантовой химии и теории твердого тела. В табл. 9 приведены данные по эффективным зарядам атомов, которые получены рентгеноспектральным методом д.пя ряда типичных неорганических веществ. Знаком отмечены эффективные заряды на металлических элементах, знаком — на электроотрицательных атомах. К чисто ионным соединениям близки только галогениды щелочных металлов, хотя и для них эффективные заряды не достигают единицы. Все остальные соединения, в том числе галогениды, оксиды, сульфиды кальция и магния, являются только частично ионными. Кроме того, эффективные заряды на типических электроотрицательных атомах (кислород, сера) почти не превосходят 1, в то время как заряды металлических элементов (кальций, алюминий) могут быть заметно больше единицы. Это объясняется тем, что энергия присоединения двух электронов к кислороду и сере (сродство к электрону второго порядка) отрица- [c.63]

    Согласно ряду прочности связи металл — углерод, составленному Коттоном, прочность А1—С-связи занимает промежуточное положение среди всех непереходных металлов, связанных с органическими радикалами. Средняя степень ионности этой связи составляет примерно 22% [13]. С изменением структуры радикала величина электроотрицательности меняется, но незначительно [15]. При введении других электроотрицательных заместителей эффективный заряд атомного ядра алюминия увеличивается, а связь А1—С в результате равномерного распределения электронов между другими заместителями у атома алюминия становится более ковалентной [20]. [c.62]

    Важная особенность, позволяющая отнести элемент к категории металлов или неметаллов,— стремление образовать устойчивую внешнюю электронную конфигурацию у металлов — путем отдачи, а у неметаллов — за счет присоединения электронов другого атома. В группе при переходе к элементам больших периодов усиливается способность к отдаче электронов, а при движении вдоль периода — противоположная те тденция. Атомные радиусы закономерно изменяются по периоду. Самый большой атом — у щелочных металлов. Затем размер атома постепенно уменьшается. Возрастание заряда ядра при неизменности числа слоев электрон( в приводит к тому, что эффективный положительный заряд ядра, действующий на внешние электроны, возрастает и компенсируется электроном не полностью. Тогда у атома проявляется стремление к присоединению дополнительных электронов, так как в этом случае устойчивость отрицательного иона больше, чем атома. Особенно четко проявляется это в конце периода. Влияние противоположных тенденций приводит к сходству элементов по дпагоналн. Так, по мере все более полного и глубокого изучения свойств элементов явственней становится сходство химии лития и магния, бериллия и алюминия, бора и кремния и т. п. Такое сходство обусловлено тем, что увеличение энергии связи электронов с ядром при сдвиге вправо по периоду компенсируется ослаблением этой связи при переходе к нижерасположенному периоду. [c.173]

chem21.info

Положительно заряженный ион - алюминий

Положительно заряженный ион - алюминий

Cтраница 1

Положительно заряженные ионы алюминия и кремния расположены в глубине алюмосилнкатиого скелета.  [1]

Трехвалентный положительно заряженный ион алюминия открывают в растворе при помощи аналитических реакций, простейшей из которых является взаимодействие испытуемого раствора со щелочью.  [2]

При действии сернокислого алюминия на суспензию растительных волокон трехвалентные положительно заряженные ионы алюминия нейтрализуют отрицательный потенциал волокон. В изоэлектрической точке, в которой электрокинетический потенциал волокон близок к нулю, хлопьеобразование протекает наиболее интенсивно. Считается, что максимальное хлопьеобразование наблюдается при электрокинетическом потенциале в пределах от 3 до - 3 м ЕГ.  [3]

Учитывая это, мы не можем соединить в одну формулу, например, положительно заряженные ионы алюминия и водорода или отрицательно заряженные ионы кислорода и остатка серной кислоты, так как они, как одноименно заряженные, не соединяются, а, наоборот, будут отталкиваться.  [4]

При введении в бумажную массу сернокислого алюминия происходит понижение отрицательного электрического заряда наполнителя и волокна вследствие того, что положительно заряженные ионы алюминия нейтрализуют их отрицательный потенциал и при изоэлектрическом состоянии наступает совместная коагуляция волокна и частиц наполнителя. Однако при избытке сернокислого алюминия при рН 3 5 вновь начинается диспергирование частиц, так как в этом случае преобладает положительный заряд алюминия и возобновляется взаимное отталкивание частиц. Оптимальный расход сернокислого алюминия на удержание наполнителя составляет примерно 3 - 3 5 % от массы волокна. Эффективность сернокислого алюминия повышается, если его дают совместно с алюминатом натрия или со щелочью, так как в этом случае образуется гидроокись алюминия, которая является хорошим флокулянтом.  [5]

Гидратированные ионы [ А1 ( ОН2) 6 ] 3 проявляют свойства кислот, так как протоны координационно связанной воды испытывают сильное отталкивающее действие со стороны положительно заряженных ионов алюминия. Вследствие этого связь О - Н ослабляется и в растворе образуются ионы гидроксония и гидроксоак-вакомплексы алюминия.  [6]

Гидратированные ионы [ А1 ( ОН2) в ] 3 ГИДр проявляют свойства кислот, так как протоны координационно связанной воды испытывают сильное отталкивающее действие со стороны положительно заряженных ионов алюминия. Вследствие этого связь О - Н ослабляется и в раствор переходят ионы гидроксония и гидроксоаква-комплексы алюминия.  [7]

Для объяснения механизма осаждения частиц канифольного клея на волокнах целлюлозы получила распространение так называемая электростатическая теория проклейки, согласно которой отрицательно заряженные частицы канифольного клея можно в определенных условиях осадить на отрицательно заряженных в воде волокнах целлюлозы в результате перезарядки клеевого осадка действием положительно заряженных ионов алюминия из сульфата алюминия.  [9]

Для объяснения механизма осаждения частиц канифольного клея на волокнах целлюлозы получила распространение так называемая электростатическая теория проклейки, согласно которой отрицательно заряженные частицы канифольного клея можно в определенных условиях осадить на отрицательно заряженных в воде волокнах целлюлозы в результате перезарядки клеевого осадка действием положительно заряженных ионов алюминия из сульфата алюминия.  [11]

В последнее время стали применять синтетические и природные полимеры, которые соединяют мостиками соседние частицы и заставляют их оседать. Эта соль способствует уничтожению заряда благодаря наличию в растворе положительно заряженных ионов алюминия.  [12]

Ионная пара может быть адсорбирована или присоединена с образованием комплексов к высокодисперсным ( часто даже находящимся в коллоидном состоянии) частицам металла или его соединения. Наиболее яркими примерами таких систем являются катализаторы Циглера, в которых алкилы алюминия или другого металла комплексно связаны с поверхностью мелкодисперсного продукта реакции между четыреххлористым титаном и алкилом металла. Реакционноспособной ионной парой, вероятно, являются положительно заряженный ион алюминия и карбанион.  [13]

Значительное влияние на удержание наполнителей и мелких волокон в бумажном полотне оказывает величина рН среды, регулируемая дозировкой вводимого в бумажную массу сернокислого алюминия. Волокна в воде имеют отрицательный электростатический заряд и под действием одинаковых зарядов взаимно отталкиваются, находясь в водной среде в диспергированном состоянии. При введении сернокислого алюминия, являющегося электролитом, трехвалентные положительно заряженные ионы алюминия нейтрализуют отрицательный заряд волокон и частиц наполнителя и при изоэлектрической точке наступает коагуляция. Волокна в виде хлопьев и частицы наполнителя осаждаются на сетке бумагоделательной машины. Это способствует удержанию наполнителей и мелких волокон.  [14]

Пористая пленка растет в течение всего процесса. Поры, открывающиеся и постоянно расширяющиеся под действием электрического тока, заполняются электролитом, значительно увеличивая общую поверхность оксидной пленки. Под влиянием разности потенциалов, приложенной к краям пор, положительно заряженные ионы алюминия как бы выгоняются наружу, а отрицательно заряженные анионы вталкиваются во внутрь. Кроме того, капиллярное строение пор вызывает действие осмотических сил.  [15]

Страницы:      1    2

www.ngpedia.ru

Алюминий и его соединения. Свойства и применение алюминия

Урок химии 13 — Алюминий  и его соединения. Свойства и применение алюминия.

В периодической таблице алюминий находится в третьем периоде, в  главной подгруппе третьей группы. Заряд ядра +13. Электронное строение атома 1s22s22p63s23p1.

Наиболее характерная степень окисления атома алюминия +3. Отрицательная степень окисления проявляется редко. Во внешнем электронном слое атома существуют свободные d-подуровни. Благодаря этому его координационное число в соединениях может равняться не только 4 ([AlCl4]—, [Alh5]—, алюмосиликаты), но и 6 (Al2O3,[Al(Oh3)6]3+).

Алюминий — типичный амфотерный элемент. Для него характерны не только анионные, но и катионные комплексы. Так, в кислой среде существует катионный аквакомплекс [Al(Oh3)6]3+, а в щелочной — анионный гидроксокомплекс  [Al(OH)6]3-.

В виде простого вещества алюминий — серебристо-белый, довольно твердый металл с плотностью 2,7 г/см3 (т. пл. 660  оС, т. кип. ~2500 оС). Кристаллизуется в гранецентрированной кубической решетке. Характеризуется высокой тягучестью, теплопроводностью и электропроводностью (составляющей 0,6 электропроводности меди). С этим связано его использование в производстве электрических проводов. При одинаковой электрической проводимости алюминиевый провод весит вдвое меньше медного.

На воздухе алюминий покрывается тончайшей (0,00001 мм), но очень плотной пленкой оксида, предохраняющей металл от дальнейшего окисления и придающей ему матовый вид. При обработке поверхности алюминия сильными окислителями (конц. HNO3, K2Cr2O7) или анодным окислением толщина защитной пленки возрастает. Устойчивость алюминия позволяет изготавливать из него химическую аппаратуру и емкости для хранения и транспортировки азотной кислоты.

Алюминий легко вытягивается в проволоку и прокатывается в тонкие листы. Алюминиевая фольга (толщиной0,005 мм) применяется в пищевой и фармацевтической промышленности для упаковки продуктов и препаратов.

Основную массу алюминия используют для получения различных сплавов, наряду с хорошими механическими качествами характеризующихся своей легкостью. Важнейшие из них — дюралюминий (94% Al, 4% Cu, по 0,5% Mg, Mn, Fe и Si), силумин (85 — 90% Al, 10 — 14% Si, 0,1% Na) и др. Алюминиевые сплавы применяются в ракетной технике, в авиа-, авто-, судо- и приборостроении, в производстве посуды и во многих других отраслях промышленности. По объему применения сплавы алюминия занимают второе место после стали и чугуна.

Алюминий, кроме того, применяется как легирующая добавка ко многим сплавам для придания им жаростойкости.

Химические свойства.  Реагирует с неметаллами:

4Al + 3O2 → 2Al2O3 ;                      2Al + 3Br2 → 2AlBr3

c оксидами металлов:

2Al + Fe2O3 → Al2O3 + 2Fe (алюмотермия)

c водой (если удалить оксидную пленку):

2Al + 6h3O → 2Al(OH)3↓ + 3h3↑

c кислотами ( HCl и Н2SO4  пассивируется конц.  HNO3 ):

2Al + 3h3SO4 → Al2(SO4)3 + 3h3↑

c щелочами:

2Al + 2NaOH + 6h3О → 2Na [Al(OH)4] + 3h3↑

Соединения алюминия.

Оксид алюминия представляет собой белую, очень тугоплавкую (т. пл. 2050 оС) и нерастворимую в воде массу. Природный Al2O3 (минерал корунд), а также  полученный искусственно и затем сильно прокаленный отличается большой твердостью и нерастворимостью в кислотах. В растворимое состояние Al2O3 (т. н. глинозем) можно перевести сплавлением со щелочами.

Ввиду нерастворимости Al2O3 в воде, отвечающий этому оксиду гидроксид Al(OH)3 может быть получен лишь косвенным путем из солей. Получение гидроксида можно представить в виде следующей схемы. При действии щелочей ионами OH— постепенно замещаются в аквокомплексах [Al(Oh3)6]3+молекулы воды:

[Al(Oh3)6]3+ + OH— = [Al(OH)(Oh3)5]2+ + h3O

[Al(OH)(Oh3)5]2+ + OH— = [Al(OH)2(Oh3)4]+ + h3O

[Al(OH)2(Oh3)4]+ + OH— = [Al(OH)3(Oh3)3]0 + h3O

Al(OH)3 представляет собой объемистый студенистый осадок белого цвета, практически нерастворимый в воде, но легко растворяющийся в кислотах и сильных щелочах. Он имеет, следовательно, амфотерный характер. Однако и основные и особенно кислотные его свойства выражены довольно слабо. В избытке Nh5OH гидроксид алюминия нерастворим. Одна из форм дегидратированного гидроксида — алюмогель используется в технике в качестве адсорбента.

При взаимодействии с сильными щелочами образуются соответствующие алюминаты:

NaOH + Al(OH)3 = Na[Al(OH)4]

Алюминаты наиболее активных одновалентных металлов в воде хорошо растворимы, но ввиду сильного гидролиза растворы их устойчивы лишь при наличии достаточного избытка щелочи. Алюминаты, производящиеся от более слабых оснований, гидролизованы в растворе практически нацело и поэтому могут быть получены только сухим путем (сплавлением Al2O3 с оксидами соответствующих металлов).

С кислотами Al(OH)3 образует соли. Производные большинства сильных кислот хорошо растворимы в воде, но довольно значительно гидролизованы, и поэтому растворы их показывают кислую реакцию. Еще сильнее гидролизованы растворимые соли алюминия из слабых кислот. Вследствие гидролиза сульфид, карбонат, цианид и некоторые другие соли алюминия из водных растворов получить не удается.

Галогениды алюминия в обычных условиях — бесцветные кристаллические вещества. В ряду галогенидов алюминия AlF3 сильно отличается по свойствам от своих аналогов. Он тугоплавок, мало растворяется в воде, химически неактивен. Основной способ получения AlF3 основан на действии безводного HF на Al2O3 или Al:

Al2O3 + 6HF = 2AlF3 + 3h3O

Соединения алюминия с хлором, бромом и иодом легкоплавки, весьма реакционноспособны и хорошо растворимы не только в воде, но и во многих органических растворителях. Взаимодействие галогенидов алюминия с водой сопровождается значительным выделением теплоты. В водном растворе все они сильно гидролизованы, но в отличие от типичных кислотных галогенидов неметаллов их гидролиз неполный и обратимый. Будучи заметно летучими уже при обычных условиях, AlCl3, AlBr3 и AlI3 дымят во влажном воздухе (вследствие гидролиза). Они могут быть получены прямым взаимодействием простых веществ.

Сульфат алюминия Al2(SO4)3.18h3O получается при действии горячей серной кислоты на оксид алюминия или на каолин. Применяется для очистки воды, а также при приготовлении некоторых сортов бумаги.

Алюмокалиевые квасцы KAl(SO4)2.12h3O применяются в больших количествах для дубления кож, а также в красильном деле в качестве протравы для хлопчатобумажных тканей. В последнем случае действие квасцов основано на том, что образующиеся вследствие их гидролиза гидроксид алюминия отлагается в волокнах ткани в мелкодисперсном состоянии и, адсордбируя краситель, прочно удерживает его на волокне.

Из остальных производных алюминия следует упомянуть его ацетат (иначе — уксуснокислую соль) Al(Ch4COO)3, используемый при крашении тканей (в качестве протравы) и в медицине (примочки и компрессы). Нитрат алюминия легко растворим в воде. Фосфат алюминия нерастворим в воде и уксусной кислоте, но растворим в сильных кислотах и щелочах.

Это был урок химии 13 — Алюминий  и его соединения. Свойства и применение алюминия.

Расскажите об этой статье друзьям:

Friend me:

к нашему сайту.

sovety-tut.ru

Ядро - атом - алюминий

Ядро - атом - алюминий

Cтраница 2

Протон ( ядро атома водорода) движется со скоростью 7 7 108 см / сек. На какое наименьшее расстояние может приблизиться этот протон к ядру атома алюминия. Заряд ядер атомов алюминия q - Ze0, где Z - порядковый номер атома в таблице Менделеева и с0 - заряд протона, численно равный заряду электрона.  [16]

Протон ( ядро атома водорода) движется со скоростью и7 7 - 10 м / с. На какое наименьшее расстояние г может приблизиться протон к ядру атома алюминия. Заряд ядра атома алюминия q - - - Ze, где Z - порядковый номер атома в таблице Менделеева и е - заряд протона, равный по модулю заряду электрона.  [17]

Протон ( ядро атома водорода) движется со скоростью и7 7 105 м / с. На какое наименьшее расстояние г он может приблизиться к ядру атома алюминия. Заряд ядра атома алюминия q - Ze, где Z - порядковый номер атома в таблице Менделеева и е - аряд протона, равный по модулю заряду электрона.  [18]

Протон ( ядро атома водорода) движется со скоростью 7 7 - 108 см / сек. На какое наименьшее расстояние может приблизиться этот протон к ядру атома алюминия. Заряд ядер атомов алюминия q Ze0, где Z - порядковый номер атома в таблице Менделеева и е0 - заряд протона, численно равный заряду электрона.  [19]

Ранее уже отмечалось, что естественных радиоактивных изотопов немного, поэтому, располагая только ими, невозможно было широко применять метод меченых атомов. Попадая в ядра бомбардируемых атомов, эти снаряды выбивают из них нейтроны или альфа-частицы, что приводит к изменению атомного веса и более или менее быстрому распаду вновь образованного радиоактивного изотопа с выделением соответствующего излучения. Так, бомбардируя альфа-частицами ядра атомов алюминия, получают радиоактивный изотоп фосфора, который, в свою очередь, после излучения бета-частиц переходит в изотоп кремния. В настоящее время получены радиоактивные изотопы всех известных в природе химических элементов, причем на каждый элемент приходится по нескольку искусственных изотопов.  [20]

Это свидетельствует об освобождении энергии при такой ядерной реакции. Примером подобной реакции может служить превращение ядра атома алюминия при захвате а-частицы в ядро атома кремния с выбрасыванием протона высокой энергии.  [21]

Если мы рассмотрим строение электронных оболочек атома меди, изображенного на рис. 111.2, то поймем, почему медь является еще лучшим электрическим проводником, чем алюминий. Кроме того, электроны, вращающиеся вокруг ядра атома алюминия, расположены в пределах трех электронных оболочек, в то время как в атоме меди они распределены между четырьмя оболочками. Поэтому электрон внешней оболочки атома меди находится на большем удалении от центра атома, и в результате этого уменьшается сила притяжения между ним и положительно заряженными частицами ядра. Уменьшается также сила, под действием которой электрон был бы способен перемещаться в сторону другого атома.  [23]

Протон ( ядро атома водорода) движется со скоростью и7 7 - 10 м / с. На какое наименьшее расстояние г может приблизиться протон к ядру атома алюминия. Заряд ядра атома алюминия q - - - Ze, где Z - порядковый номер атома в таблице Менделеева и е - заряд протона, равный по модулю заряду электрона. Протон и ядро атома алюминия считать точечными зарядами.  [24]

Протон ( ядро атома водорода) движется со скоростью и7 7 105 м / с. На какое наименьшее расстояние г он может приблизиться к ядру атома алюминия. Заряд ядра атома алюминия q - Ze, где Z - порядковый номер атома в таблице Менделеева и е - аряд протона, равный по модулю заряду электрона. Протон и ядро атома алюминия считать точечными барядами.  [25]

Страницы:      1    2

www.ngpedia.ru