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:

1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ¹ 3d ⁰

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. Al₂ O₃ ) в расплаве криолита Na₃ AlF₆ 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 Al₂ O₃ . Подобная реакция протекает при горении раскалённого алюминия в чистом кислороде:

4Al + 3O₂ 2Al₂ O₃ .

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 + 6H₂ O = 2Al(OH)₂ + H₂ ↑.

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

2Al + 2NaOH + 2H₂ O = 2NaAlO₂ + 3H₂ ↑.

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

2Al + 6HCl_(разб.) = 2AlCl₃ + 3H₂ ↑,

2Al + 3H₂ SO_{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 ↑ + 3H₂ O.

6. Алюминий взаимодействует с галогенами:

2Al + 3Br₂ 2AlBr₃ .

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

2Al + 3S Al₂ S₃ (сульфидалюминия),

2Al + N₂ 2AlN (нитридалюминия),

4Al + 3CAl₄ C₃ (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 + Al₂ O₃ .

Смесь мелкого порошка Al и магнитного железняка Fe₃ O₄ называется термитом, при поджоге которого выделяется большое количество тепла, и температура смеси повышается до 3500°С. Этот процесс используется при термитной сварке:

8Al + 3Fe₃ O₄ 9Fe + 4Al₂ O₃ .

1.3. Нахождение в природе и применение

Алюминий – третий по распространённости элемент после кислорода и кремния в земной коре. В природе встречается в основном в виде:

1) алюмосиликатов;