АЛЮМИНИЙ

Название
Свое название алюминий получил от латинского слова «алюмен», что означает квасцы, с которых и началось изучение алюминия.

Открытие
Алюминий открыл
немецкий химик
Фридрих Вёлер
(1800-1882).

Открытие
Ф. Вёлер родился в Эшерсгейме, изучал медицину и химию, а в 23 года получил докторское звание в Гейдельбергском университете. В 1825 г. переехал в Берлин, работал преподавателем химии в Берлинской городской школе ремесел. Там осенью 1827 г. Вёлер восстановил безводный хлорид алюминия калием в фарфоровом тигеле. Так Вёлер получил порошкообразный алюминий. Выделить алюминий в виде чистого металла Вёлеру удалось только в 1845 г. Он получил шарики алюминия размером с булавочную головку.

Положение в периодической системе, строение атома
Алюминий. Порядковый номер 13.
Он расположен в 3-ем периоде,
3-ей группе, главной подгруппе:
+13Al 2e-,8e-,3e-;
Al 1s2,2s2,2p6,3s2,3p13d0.
Степень окисления +3.
Самое устойчивое состояние
алюминия- трехвалентное,
малоустойчивое- одновалентное.
Алюминий- переходный элемент.

Нахождение в природе
Алюминий –один из самых распространенных в земной коре металлов. Его содержание составляет 8,8% по массе. Он уступает только кислороду и кремнию. В свободном виде в природе не встречается. Входит в состав глин, полевых шпатов, слюд и других минералов.

Важнейшие алюминиевые руды:
Алунит K2SO4 AL2(SO4)3 2Al2O3 6H2O
Нефелин Na2O Al2O3 2SiO2
Алюмосиликаты:
Корунд K2O Al2O3 2SiO2
Глинозем Al2O3
Криолит Na3 ALF6

Получение
Алюминий в громадных количествах получают электролизом оксида алюминия Al2O3 в расплаве криолита. Процесс электролиза в общем виде сводится к разложению Al2O3 электрическим током:
2Al2O3Эл. ток 4Al+3O2
(950oC, Na3 ALF6 )

Физические свойства
Алюминий - серебристо-белый металл, легкий(p=2,7 г/см3), плавится при 660оС. Он очень пластичен, легко вытягивается в проволоку и прокатывается в листы и фольгу. По электрической проводимости алюминий уступает только серебру и меди.

Химические свойства
Алюминий химически активен, но на воздухе покрывается тончайшей оксидной пленкой, надежно защищающей металл от дальнельйшего окисления. Поэтому все реакции алюминия идут со скрытыми периодами, во время которых происходит разрушение оксидной пленки или диффузия
реагентов через нее.

Химические свойства
1)Реагирует с галогенами:
2Al+3Cl2 2AlCl3
(С йодом при нагревании)
2)Реагирует с кислородом:
2Al+3O2 2Al2O3
3) Нитрид алюминия образуется только при температуре 1000оС, используется как огнеупорный материал:
2Al+N2 2AlN(to )
4) Реагирует с углем, образуя карбид оранжевого цвета:
4Al+3C Al4C3(to=2000oC)
5) При взаимодействии с солями алюминий
вытесняет из них менее активные металлы:
Al+FeCl3 AlCl3+Fe(to)

Химические свойства
6) Реагирует с щелочами:
2Al+6NaOH+6H2O 3H2 +2Na3 Al(OH)6
7) Реагирует с солями ртути:
2Al+3HgCl2 2AlCl3+3Hg
Образуется сплав – амальгама алюминия.
8) На амальгамированной поверхности пленка не удерживается, алюминий легко взаимодействует с водой:
2Al+6H2O 2Al(OH)3 +3H2

Химические свойства
9) Реагирует с кислотами, кроме
азотной(конц.),т. к. она пассивирует Al:
2Al+6HCl 2AlCl3+3H2
10) Алюминий растворяется в сильно разбавленной азотной кислоте:
8Al+4O2+26HNO3 8Al(NO3)3+NH4NO3+11H2O

Применение алюминия:
Для производства различных сплавов:
дуралюмины (Al+Cu+Mq),
силумины (Al+Si),
магналий (Al+9,5-11,5 % Mq).
Основные достоинства всех сплавов алюминия:
-низкая плотность,
-высокая прочность,
-легкость,
-устойчивость к атмосферной
коррозии,

Применение
-сравнительная дешевизна,
-простота в получении и
обработке.
Упомянутые сплавы используют в: авиа-, авто-, судо- и приборостроении, в ракетной технике и в строительстве.
Сплавы алюминия в мировой промышленности занимают 2-ое место после сплавов железа.
Для изготовления электропроводов
Для изготовления различной химической аппаратуры

Применение
Для алитирования (т. е. насыщения поверхностей стальных и чугунных изделий алюминием с целью защиты их от коррозии).
На практике часто используют термит (смесь оксида Fe3O4 c порошком Al). Если эту смесь поджечь, происходит бурная реакция с выделением теплоты:
8Al+ 3Fe3O4 4Al2O3+9Fe

Применение
Этот процесс используют при термитной сварке, а также для получения некоторых металлов в свободном виде.
Для изготовления красок
В пищевой промышленности
Как добавку к взрывчатым веществам

Важнейшие соединения алюминия:
Оксид алюминия Al2O3-это белое очень тугоплавкое вещество(tпл.=2053оС, Tкип.>3000оС), встречающееся в природе. Оксид алюминия получают так:
1) Сжиганием порошка алюминия:
4Al+3O2 2Al2O3
2) Термическим разложением квасцов:
2NH4Al(SO4)2 Al2O3+2NH4 +4SO3 +H2O (to)
3)По такой схеме:
AlHCl или H2SO4 сольNaOH или KOH Al(OH)3 t Al2O3

Оксид алюминия
Al2O3-химически очень инертное вещество.
Оно не реагирует с растворами кислот и ще-лочей. При сплавлении с твердой щелочью
или карбонатом оксид алюминия образует
алюминаты:
Al2O3+2NaOH(недост.) 2NaAlO2+H2O(to)
Al2O3+K2CO3 2KAlO2+CO2 (to)
Обезвоживанием природного Al2O3 при 300оС его делают химически активным, так он реагирует с растворами кислот и щелочей:
Al2O3+6HCl 2AlCl3+3H2O;
Al2O3+2KOH KAlO2+H2O

Гидроксид алюминия Al(OH)3-это типич-
ное амфотерное вещество, белое, твердое,
не растворимое в воде.
Его получают при взаимодействии раствора щелочи с растворами солей алюминия:
AlCl3+3NaOH Al(OH)3 +NaCl
Гидроксид алюминия (как и его оксид) обладает амфотерными свойствами.
-При взаимодействии с раствором щелочи проявляет слабые кислотные свойства:
Al(OH)3+NaOH NaAlO2+2H2O

Гидроксид алюминия
-При взаимодействии с растворами кислот
Al(OH)3 проявляет слабоосновные свойства:
Al(OH)3+3HCl AlCl3+3H2O
-Под действием высокой температуры Al(OH)3 разлагается на Al2O3 и H2O:
2 Al(OH)3 Al2O3+H2O(to)