Периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева презентация

Периодическая система химических элементов Д.И.Менделеева
Группы элементов

Периодическая система химических элементов Д.И.Менделеева
Характеристика

Алюминий

Из истории открытия
Впервые Al был получен датским физиком
Эрстедом Х. в 1825 г. Название элемента
происходит от лат. алюмен, так в древности
называли квасцы, которые использовали
для крашения тканей (KAl(SO4)2 • 12H2O).
Позже в 1827 г. немецкий химик
Фридрих Велер получил алюминий
следующим способом:
Алюминий

В период открытия алюминия - металл был дороже золота. Англичане хотели почтить богатым подарком великого русского химика Д.И Менделеева, подарили ему химические весы, в которых одна чашка была изготовлена из золота, другая - из алюминия. Чашка из алюминия стала дороже золотой. Полученное «серебро из глины» заинтересовало не только учёных, но и промышленников и даже императора Франции.
Из истории открытия
Алюминий

Алюминий - элемент III группы, главной подгруппы.
Заряд ядра атома алюминия равен +13.
В ядре атома алюминия 13 протонов.
В ядре атома алюминия 14 нейтронов.
В атоме алюминия 13 электронов.
Атом алюминия имеет 3 энергетических уровня.
Электронная оболочка имеет строение 2е, 8е, 3е.
На внешнем уровне в атоме 3 электронов.
Степень окисления атома в соединениях равна +3 .
Простое вещество алюминий является металлом.
Оксид и гидроксид алюминия имеют амфотерный характер.
Алюминий
Вставьте пропущенные слова

Электронное строение
27
Аl
+13
0
2e
8e
3e
1s2
2s2
2p6
3s2
3p1
Краткая электронная запись
1s2
2s2
2p6
3s2
3p1
Порядок заполнения
Алюминий

Свойства атома
2.1 Степень окисления
Al
+3
Алюминий

Свойства атома
2.2 Восстановительные
Электрохимический ряд напряжений металлов
Li, K, Ca, Na, Mg, Al, Cr, Zn, Fe, Co, Pb,H2,Cu,Hg,Ag
Ослабление восстановительных свойств
Алюминий

Содержание в земной коре
Нахождение в природе

Нахождение в природе
В природе алюминий встречается только в соединениях.

Бокситы
Бокситы (от названия местности Ле-Бо, Lex Baux, на юге Франции, где впервые обнаружены их залежи) — алюминиевая руда - смесь основного оксида AlO(OH) и гидроксида Al(OH)3, оксидов и гидроксидов железа и глинистых минералов. Цвет бокситов зависит от содержания железа обычно красный различных оттенков или серый. В России крупные месторождения бокситов находятся на Урале, в Башкирии и Сибири.

Глина
Известно более 250 минералов, в состав которых входит алюминий, большинство из них алюмосиликаты, из которых и образована в основном земная кора. При их выветривании образуется глина, основу которой составляет минерал каолинит Al2O3•2SiO2•2H2O. Примеси железа обычно окрашивают глину в бурый цвет, но встречается и белая глина – каолин, которую используют для изготовления фарфоровых и фаянсовых изделий

Каолинит
Каолинит Al2O3•2SiO2•2H2O – минерал подкласса слоистых силикатов, главная составная часть белой, огнеупорной и фарфоровой глины. Обычно является продуктом выветривания. Имеет две полиморфные модификации – диккит и накрит. Каолинит сильно гигроскопичен.

Корунд
Изредка встречается твердый (уступает лишь алмазу) минерал корунд – кристаллический оксид Al2O3 , часто окрашенный примесями в разные цвета. Его синяя разновидность (примесь титана и железа) называется сапфиром, красная (примесь хрома) – рубином. Разные примеси также могут окрашивать так называемый благородный корунд в желтый, оранжевый, фиолетовый и другие цвета и оттенки.

Нефелин
Na2O • Al2O3 • 2SiO2
Минералы – серые, красноватые и другие кристаллы с характерным жирным блеском. Главный минерал щелочных изверженных пород. Используется как сырье для добычи алюминия с попутным получением соды.

Полевой шпат (ортоклаз)
К2O • Al2O3 • 6SiO2
Калиевый полевой шпат. Белый, серый, розовый и т.д. одна из главных составных частей гранитов , гнейсов и других изверженных и метаморфических пород. Сырье стекольной и керамической промышленности

Строение простого вещества
Металл
Связь - металлическая
Кристаллическая решетка - металлическая,
кубическая
гранецентрированная
Алюминий

Физические свойства
Цвет – серебристо-белый
t пл. = 660°C
t кип. ≈ 2450°C
электропроводный,
теплопроводный
легкий,
плотность ρ = 2,6989 г/см3
мягкий, пластичный
Алюминий

Алюминий
В обычных условиях поверхность алюминия покрыта очень тонкой (10-5мм), но очень прочной оксидной пленкой, которая в значительной мере понижает истинную химическую активность алюминия. Активность его повышается при увеличении температуры, а также действии реагентов, которые способствуют разрушению оксидной пленки.

Взаимодействие с неметаллами
Химические свойства
4Аl +3O2→2Al2O3
Аl + O2 →
Из неметаллов алюминий легче всего реагирует с кислородом и галогенами.
2Аl +3Br2→2AlBr3
Аl + Br2 →

Взаимодействие с неметаллами
Химические свойства
C галогенами бромом и йодом реагирует в присутствии небольшого количества воды
2Аl +3I2→2AlI3
Аl + I2 →
4Al+3C→Al4C3
2Al+3S→Al2S3
Al + S →

Взаимодействие с водой
Химические свойства
В особых условиях алюминий (очищенный от оксидной пленки в инертной атмосфере) реагирует с водой
2Al+6H2O → 2Al(OH)3 + 3H2↑
Al + H2O →

Взаимодействие с кислотами
Химические свойства
Алюминий достаточно легко реагирует с кислотами.
Al + HCl →
Al+H2SO4→
Но!
2Al+6HCl → 2AlCl3 + 3H2↑
Al+3H2SO4→ Al2(SO4)3 + 3H2↑
Но! Не реагирует при обычных условиях с очень разбавленной и концентрированной азотной кислотой (пассивируется)

2Al + Fe2(SO4)3 → Al2(SO4)3 + 2Fe
2Al + 3CuCl2 → 3Cu + 2AlCl3
Взаимодействие с солями
Химические свойства
Алюминий может реагировать с водными растворами отдельных солей.
Al + CuCl2 →
Li K Ba Sr Ca Na
Mg Al Mn Zn Cr Fe Cd Co Ni Sn Pb
(H2)
Cu Hg Ag Pt Au
Al
Al + Fe2(SO4)3 →

Взаимодействие с оксидами металлов
Химические свойства
Алюминий – сильный восстановитель.
Его применяют для получения из оксидов многих металлов: Cr, Mo, Mn, W, Ta, Nb
2Al0+Fe3+2O3 → Al3+2O3 + 3Fe0
4Al0+3WO2 → 2Al3+2O3 + 3W0

Амфотерность
В расплаве щелочи
2Al + 2NaOH + 6HOН 2Na[Al(OН)4] + 3H2
В расплаве
2Al + 2NaOH + 2H2O 2NaAlO2 + 3H2
Взаимодействует
с расплавами и
растворами щелочей

Взаимодействие со щелочами
Химические свойства
Алюминий активно взаимодействует со щелочами. Защитная пленка амфотерного оксида Al2O3 неустойчива по отношению к щелочам и легко растворяется, образуя в водных растворах гидроксоалюминаты
Al+NaOH→
2Al+2NaOH+4H2O→2Na[Al(OH)4]+3H2↑

Получение алюминия
При промышленном производстве
бокситы сначала подвергают
химической переработке, удаляя
из них примеси оксидов кремния,
железа и других элементов и
получают чистый оксид алюминия
Al2O3 .
В электролизной ванне сначала расплавляют криолит Na3AlF6, он
понижает температуру плавления
боксита с 2044°C до 950°C.
Далее в этот расплав добавляют
немного Al2О3 (до 10% по массе).

Получение алюминия
Электролиз (в распл. криолите Na3AlF6, tпл.≈1000°С) :
Катод: 2Al2O3 = 4Al +3O2
Анод (графит) : С + О2 = СО2

Применение алюминия

Амфотерность Al2O3
Al2O3
оксиды
кислоты
основания
Al2O3 + CaO Ca(AlO2)2

Al(OH)3
основания
кислоты
при нагревании
2Al(OH)3 Al2O3 + 3H2O
5000C
Амфотерность Al(OH)3