Алюминий — элемент главной подгруппы третьей группы третьего периода периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева, с атомным номером 13. Обозначается символом Al . На внешнем электронном слое у атома алюминия находится 3 электрона. В химических реакциях он выступает в качестве восстановителя. Характерная степень окисления алюминия +3, заряд иона - 3+.

Рис. 1. Графическая схема атома алюминия

Алюминий относится к группе лёгких металлов. Наиболее распространённый металл и третий по распространённости (после кислорода и кремния) химический элемент в земной коре.

В природе алюминий в связи с высокой химической активностью встречается почти исключительно в виде соединений. Наиболее распространены алюмосиликаты и бокситы. Оксид алюминия входит в состав ряда самоцветов (рубин, сапфир).

Простое вещество алюминий — лёгкий, парамагнитный металл серебристо-белого цвета, легко поддающийся формовке, литью, механической обработке. Алюминий обладает высокой тепло- и электропроводностью, стойкостью к коррозии за счёт быстрого образования прочных оксидных плёнок, защищающих поверхность от дальнейшего взаимодействия. Температура плавления алюминия 660°С.

Алюминий образует сплавы почти со всеми металлами. Наиболее известны сплавы с медью и магнием (дюралюминий) и кремнием (силумин).

Алюминий - активный металл. Но при нормальных условиях алюминий покрыт тонкой и прочной оксидной плёнкой и потому не реагирует с классическими окислителями: с H2O (t°);O2, HNO3 (без нагревания). Благодаря этому алюминий практически не подвержен коррозии. Однако при разрушении оксидной плёнки алюминий выступает как активный металл-восстановитель.

Легко реагирует с простыми веществами:

С кислородом:

4Al + 3O2 = 2Al2O3

С галогенами:

2Al + 3Br2 = 2AlBr3

С другими неметаллами реагирует при нагревании:

а) с серой, образуя сульфид алюминия:

2Al + 3S = Al2S3

б) с азотом, образуя нитрид алюминия:

в) с углеродом, образуя карбид алюминия:

4Al + 3С = Al4С3

Алюминий реагирует со сложными веществами:

С водой (после удаления защитной оксидной пленки, например, амальгамированием или растворами горячей щёлочи):

2Al + 6H2O = 2Al(OH)3 + 3H2

Со щелочами (с образованием тетрагидроксоалюминатов и других алюминатов):

2Al + 2NaOH + 6H2O = 2Na + 3H2

Легко растворяется в соляной и разбавленной серной кислотах:

2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2

2Al + 3H2SO4(разб) = Al2(SO4)3 + 3H2

При нагревании растворяется в кислотах — окислителях, образующих растворимые соли алюминия:

2Al + 6H2SO4(конц) = Al2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O

Al + 6HNO3(конц) = Al(NO3)3 + 3NO2+ 3H2O

Восстанавливает металлы из их оксидов (этот метод получения простых веществ металлов называется алюминотермией):

8Al + 3Fe3O4 = 4Al2O3 + 9Fe

2Al + Cr2O3 = Al2O3 + 2Cr

Оксид и гидроксид алюминия обладают амфотерными свойствами, т.е. взаимодействуют как с кислотами, так и со щелочами.

Гидроксид алюминия разлагается при нагревании, в результате чего образуются оксид алюминия и вода:

2Al(OH)3 = Al2O3 + 3H2O

«Производство алюминия» - Источник: Brook Hunt, оценка РУСАЛа. Мировые алюминиевые потоки (2005). Объединение РУСАЛа, СУАЛа и алюминиевых активов Glencore. Капитализация. Сделка по созданию объединенной компании. Доступ к мировым ресурсам бокситов. Мировое производство и потребление алюминия. Этапы дальнейшего развития объединенной компании.

«Химия Алюминий» - Впервые получил алюминий промышленным способом (1855г.). Относится к группе лёгких металлов. Получение алюминия (электролитический способ). Химические свойства. Я алюминий. Знаете ли ВЫ? Выполнила: учитель химии Евстегнеева Алевтина Васильевна. Соли алюминия применяются при окрашивании тканей и осветления воды.

«Свойства алюминия» - Почему алюминий так нужен человеку? Тест по теме:”Алюминий”. Ar= 27. Рассмотрите диаграмму. Алюмосиликаты составляют основную массу земной коры. Металлические. Алюминий как химический элемент: а) положение в периодической системе и строение атома; Алюминий в природе встречается в виде алюмосиликатов, боксита, корунда и криолита.

«Образцы слайдов» - Примеры изменений, которые можно внести в образец слайдов. Использование образца слайдов для настройки презентации Microsoft Power Point. Добавьте дату презентации в угол слайдов. Выберите шаблон оформления, иначе образец слайдов будет недоступен. Советы: Щелкните на эскизе образа слайдов вверху левой панели окна.

«Образец оформления» - Среднее Поволжье История, культура, экология. Общие требования к издательской аннотации. Каталогизация. Основные элементы. На обороте титульного листа в качестве выходных ведений приводят: Образец оформления сведений, поясняющих заглавие: Образец оформления порядкового номера переиздания: Утверждено Министерством путей сообщения Российской Федерации 16.03.03.

«Электронный дневник» - Для учителей. Библиотека художественной литературы, медиатека, словари, энциклопедии. Класс. Выдача и получение домашних заданий. Расписание звонков. Словари. Нормативно-правовое обеспечение. Конкурс "Цифровой ветер". Страничка ученика. Библиотека. Ученику. Статистика оценок. Учителю. Для школы.

I. Организационный момент

а) Приветствие.

б) Объявление темы урока, запись в тетрадь.

в) Основные учебные, воспитательные задачи урока.

– Итак, ребята, ва трудовой учебный день продолжается уроком химии, на котором вы познакомитесь с основными соединениями алюминия и их применением.
Основные задачи урока: усвоить основные соединения алюминия, познакомиться с их свойствами, закрепить понятие «амфотерность», практические навыки при выполнении лабораторной работы, повторить правила по технике безопасности при работе с растворами кислот, щелочей, прививать экономное расходование реактивов.

II. Опрос пройденного материала в форме «деловой игры»

а) Группа «Поиск» (3 человека)

Задание: используя имеющуюся в классе литературу, подготовить краткое сообщение о применении алюминия.

б) Группа «Экспериментатор» (2 человека)

Задание: из имеющихся реактивов получить гидроксид алюминия. Составить схему превращений, написать уравнения химических реакций с пояснениями, т. е. в ОВР или ТЭД.

в) Группа «Экономист-расчетчик» (2 человека)

К вам на предприятие поступил хлорид алюминия, из которого получают алюминий. Химики-лаборанты установили, что данная партия содержит 0,2 массовых долей примесей. Составить задачу и рассчитать, сколько данного сырья необходимо взять для получения 30 кг алюминия? Указать способ получения алюминия».

г) Ответ у доск-схемы

д) Ответ по схеме «опорный сигнал»

е) Задание всему классу, а один ученик выполняет у доски-раскладушки, а затем сверяют: алюминий ––>соль алюминия ––>алюминий ––> гидроксид алюминия ––> оксид алюминия. Используя формулы указанных соединений, а также условия протекания предложенных реакций.

Ответы учащихся.

Ответ группы «Экономист-расчетчик» (Приложение 1 , слайд 5)

Один из учащихся зачитывает задание, затем условие составленной задачи и объясняет ход решения, способ получения алюминия из данного сырья.
Задача должна иметь примерно такое содержание: «Сколько хлорида алюминия, содержащего 0,2 массовых долей примесей, необходимо взять для получения 30 кг алюминия?».
Алюминий из хлорида алюминия можно получить электролизом расплава этого сырья, предварительно очистив его от примеси.

Ответ группы «Экспериментатор» . (Приложение 1 , слайд 6)

Читают задание, называют схему превращений:

Отвечает ученик из класса (а ученик у доски, открыв её) проверяет правильность выполнения.

Al 2 O 3 + 6HCl = 2AlCl 3 + 3H 2 O
Al 2 O 3 + 6H + + 6Сl – = 2Al 3+ + 6Сl – + 3H 2 O
Al 2 O 3 + 6H + = 2Al 3+ + 3H 2 O – проявляет свойства основного оксида
Al 2 O 3 + 2NaOH = 2NaAlO 2 + 3H 2 O – проявляет свойства кислотного оксида, если реакция идёт при t o образуется соль метаалюминевой кислоты, а в присутствии воды реакция протекает иначе; образуется соединение, в котором метаалюминат присоединяет к себе воду и называется тетрагидроксоалюминат («тетра» – четыре гидроксогруппы OH –)

Al 2 O 3 + 2NaOH + 3H 2 O = .

Взаимодействуя и с кислотой и со щёлочью, оксид алюминия проявляет амфотерные свойства.

Следующее соединение – гидроксид алюминия Al(OH) 2

Это белое рыхлое вещество, в воде не растворимое. Для выяснения свойств данного вещества просмотрим «виртуальную лабораторию», в котором обратите внимание на получение гидроксида алюминия и его свойства, а затем учащиеся самостоятельно выполняют лабораторный опыт. Записали в тетрадь Приложение 3 . Для слабых учащихся раздаю карточки: получение гидроксида алюминия и изучение его свойств.

Опыт №1

Вывод: Как можно получить гидроксид Al

Опыт №2

Al(OH) 3 + NaOH ––> ? + H 2 O
Al(OH) 3 + H + ––> Al 3+ + 3H 2 O

Вывод:

Опыт №3

Al(OH) 3 + ?HCl ––>
Al(OH) 3 + OH – ––> Al(OH) 4 –

Вывод: Какие свойства проявляет гидроксид алюминия в данной реакции?

Общий вывод: гидроксид алюминияа – мфотерный оксид. За счёт чего образуется анион тетрагидроксидалюминат, если рассмотрим электронную схему образования гидроксида алюминия, она выглядит так:

Из этой схемы видно, что у алюминия всего три пары электронов. Три из них даёт алюминий, а три атомы кислорода из гидроксогрупп. А как вы знаете повышенной устойчивостью внешний слой обладает когда на нём находится восемь электронов, поэтому при взаимодействии со щелочами гидроксид ион с тремя неподеленными парами переходит к алюминию и за счёт (какого вида связи?) донорно-акцепторного вида связи образуется заряженный ион Al(OH) 4 – – тетрагидроксоалюминат.

AOH – – ион гидроксогруппы – донор, атом алюминия – акцептор. Так образуются алюминаты при взаимодействии со щелочами.

Соли алюминия – AlCl 2 ; Al 2 (SO 4) 2 ; Al(NO 3) 3 растворимы в воде, обладают свойствами всех солей:

А) взаимодействуют с кислотами;
Б) взаимодействуют со щелочами;
В) взаимодействуют с растворами других солей;
Г) подвергаются гидролизу, среда всегда кислая. Почему?

Уравнения реакций написать дома.

IV. Закрепление

Используя уравнения реакций, написанные на доске ещё раз закрепить, что все соединения алюминия (Al 2 O 3 ; Al(OH) 2) – амфотерные соединения.

V. Домашнее задание

Группе «Поиск» задание: выяснить состав алюмосиликата, применяемого на стекольном заводе, на котором мы были на экскурсии, а группе «Экономист-расчетчик» составить задачу и на одном из уроков предложить классу.

VI. Подведение итога урока.

Железа, а также его расположение в таблице Менделеева. Выявим основные физические и химические свойства данного элемента, области использования.

Положение в ПС

Железо является д-элементом 8 группы (побочной подгруппы). Имеет 26 порядковый номер, относительную атомную массу - 56, в его атоме содержится 26 протонов, 26 электронов, а также 30 нейтронов. Данный металл имеет среднюю химическую активность, проявляет восстановительные свойства. Характерные степени окисления: +2, +3.

Особенности строения атома

Что собой представляет электронная железа? Если рассматривать распределение электронов по энергетическим уровням, получим следующий вариант:

2е; 8е; 14 е; 2е. Такое строение электронной оболочки атома железа свидетельствует о его расположении в побочной подгруппе, подтверждает принадлежность к д-семейству элементов.

Нахождение в природе

Железо является одним из наиболее распространенных в природе химических элементов. В земной коре его процентное содержание составляет около 5,1%. В большем количестве в недрах нашей планеты присутствует только три элемента: кремний, алюминий, кислород.

Железные руды встречаются в разных регионах Земли. Алхимиками были обнаружены соединения данного металла в почвах. При производстве железа выбирают руды, в которых его содержание превышает 30 процентов.

В магнитном железняке содержится около семидесяти двух процентов металла. Основные месторождения магнетита располагаются в Курской магнитной аномалии, а также на Южном Урале. В кровавике процентное количество железа достигает 65 процентов. Гематит был обнаружен в Криворожском районе.

Значение для растений и животных

Какую роль в живых организмах выполняет железо? Строение атома поясняет его восстановительные свойства. Данный химический элемент входит в состав гемоглобина, придавая ему характерную красную окраску. Около трех граммов чистого железа, большая часть которого включена в гемоглобин, обнаружена в организме взрослого человека. Основным предназначением является перенос к тканям из легких активного кислорода, а также вывод образующегося углекислого газа.

Необходим этот металл и растениям. Входя в состав цитоплазмы, он принимает активное участие в процессах фотосинтеза. Если в растении недостаточно железа, его листья имеют белую окраску. При минимальных подкормках солями железа листья растений приобретают зеленый цвет.

Физические свойства

Мы рассмотрели строение атома железа. Схема подтверждает наличие у данного элемента металлического блеска (есть валентные электроны). У серебристо-белого металла довольно высокая температура плавления (1539 градусов по Цельсию). Благодаря хорошей пластичности данный металл легко поддается прокатке, штамповке, ковке.

Способность к намагничиванию и размагничиванию, характерная для железа, сделала его отличным материалом для производства сердечников мощных электромагнитов в разных аппаратах и электрических машинах.

Насколько активно железо? Строение атома показывает наличие на внешнем уровне двух электронов, которые будут отданы в ходе химической реакции. Для увеличения его твердости и прочности осуществляют дополнительную прокатку и закалку металла. Такие процессы не сопровождаются изменением строения атома.

Разновидности железа

Электронное строение атома железа, схема которого была рассмотрена выше, объясняет его химические характеристики. В технически чистом металле, являющемся низкоуглеродистой сталью, основным компонентом является железо. В качестве примесей выявлено около 0,04 процента углерода, также присутствуют фосфор, азот, сера.

Химически чистое железо по своим внешним параметрам аналогично платине. Оно обладает повышенной стойкостью к процессам коррозии, устойчиво к действию кислот. При малейшем введении примесей в чистый металл его уникальные характеристики исчезают.

Варианты получения

Строение атомов алюминия и железа свидетельствуют о принадлежности амфотерного алюминия к главной подгруппе, возможности использования его в процессе выделения железа из его оксидов. Алюмотермия, осуществляемая при повышенной температуре, позволяет выделять чистый металл из природных руд. Кроме алюминия в качестве сильных восстановителей выбирают углерода (2), уголь.

Особенности химических свойств

Какие химические свойства имеет железо? Строение атома поясняет его восстановительную активность. Для железа характерно образование двух рядов соединений, имеющих степени окисления +2, +3.

Во влажном воздухе происходит процесс ржавления (коррозии) металла, в результате образуется гидроксид железа (3). С кислородом нагретая железная проволока реагирует с появлением черного порошка оксида железа (2,3), называемого железной окалиной.

При высокой температуре металл способен взаимодействовать с парами воды, образуя при этом смешанный оксид. Процесс сопровождается выделением водорода.

Реакция с неметаллами происходит только при предварительном нагревании исходных компонентов.

Железо можно растворить в разбавленной серной или соляной кислотах без предварительного подогрева смеси. Концентрированные серная и соляная кислоты пассивируют этот металл.

Какими еще химическими свойствами обладает железо? Строение атома данного элемента свидетельствует о его средней активности. Это подтверждается расположением железа до водорода (Н2) в ряду напряжений. Следовательно, оно может вытеснять из солей все металлы, располагающиеся правее в ряду Бекетова. Так, в реакции с хлоридом меди (2), осуществляемой при нагревании, происходит выделение чистой меди и получение раствора хлорида железа (2).

Области применения

Основную часть всего железа используют в производстве чугуна и стали. В чугуне процентное содержание углерода составляет 3-4 процента, в стали - не больше 1,4 процентов. Этот неметалл выполняет функцию элемента, повышающего прочность соединения. Кроме того, он позитивно воздействует на коррозионные свойства сплавов, повышает устойчивость материала к повышенной температуре.

Добавки ванадия необходимы для повышения механической прочности стали. Хром увеличивает стойкость к действию агрессивных химических веществ.

Ферромагнитные свойства этого химического элемента сделали его востребованным в промышленных установках, включающих в состав электромагниты. Кроме того, железо нашло свое использование и в сувенирной промышленности. На его основе изготавливают различные сувениры, например красочные магнитики на холодильник.

Прочность и ковкость позволяют применять металл для создания брони, различных видов оружия.

Хлорид железа (3) применяют для очистки воды от примесей. В медицине 26 элемент применяют при лечении такого заболевания, как анемия. В случае недостатка красных кровяных телец возникает быстрая утомляемость, кожа приобретает неестественный бледный цвет. Препараты железа помогают устранять подобную проблему, возвращать организм к полноценной деятельности. Особое значение железо имеет для деятельности щитовидной железы, печени. Чтобы в организме человека не возникало серьезных проблем, достаточно употреблять в день около 20 мг этого металла.

Онлайн калькуляторы