3. Застосування алюмінію

Використовується для отримання легких сплавів – дюралюмінію (94% Al, решта Cu, Mg, Mn, Fe, Si), силумину (85-90% Al, 10-14% Si, решта Na) та інших. Алюміній застосовується і як легуюча добавка до сплавів для надання їм термостійкості. Алюміній та його сплави займають одне з провідних місць в ракетобудуванні, машинобудуванні, суднобудуванні як конструкційні матеріали (корозійна стійкість алюмінію значно перевищує корозійну стійкість сталі). З d-елементами алюміній утворює хімічні сполуки – інтерметаліди (алюмініди): NіAl, Nі₃Al, СоAl та інші, які використовуються як термостійкі матеріали.

1.4. Загальна характеристика р-елементів іv групи

До ІV групи головної підгрупи періодичної системи входять р-елементи: Карбон С, Силіцій Si, Германій Gе, Станум Sn, Плюмбум Рb. В підгрупі зі збільшенням зарядів ядер атомів С → Si → Gе → Sn → Рb радіуси атомів збільшуються, тому здатність до приєднання електронів і неметалеві властивості послаблюються, здатність же віддавати електрони і металеві властивості посилюються. На відміну від Карбону та Силіцію у Германія проявляються вже металеві властивості, а у Стануму та Плюмбуму вони перебільшують неметалеві властивості. Останні два хімічних елементи утворюють прості речовини метали – олово та свинець.

Валентними електронами атомів р-елементів ІV групи є чотири електрони зовнішнього енергетичного рівня s²p² як в стаціонарному, так і в збудженому стані. Складіть електронну та електронно-графічну формули Стануму або Плюмбуму в стаціонарному та в збудженому стані. Позначте валентні електрони атомів.

З причини наявності чотирьох валентних електронів атоми Карбону та Силіцію в сполуках проявляють ступені окиснення +4 та –4. Для Германія найбільш характерні сполуки зі ступенем окиснення +4, а для Плюмбуму +2. Станум займає проміжне положення: в сполуках атоми Стануму мають ступені окиснення +2, +4. Від’ємний ступінь окиснення –4 Плюмбум та Станум проявляють з менш електронегативними елементами.

1.5. Фізичні та хімічні властивості олова

Олово Sn є одним з металів, найбільш відомих людині з давніх давен. В літосфері його вміст складає 2,5∙10^-3 %. Це сріблясто-білий метал, дуже м’який. Може знаходитись у двох алотропних модифікаціях: біле та сіре олово. Біле олово плавиться при 231,85⁰С і кипить при 2270⁰С. Сіре олово стійке при температурах, нижчих за 13,2⁰С, а біле – при температурах, вищих за 13,2⁰С. При низьких температурах змінюється кристалічна структура олова. При перекристалізації на морозі (–39⁰С) біле олово змінюється в об’ємі, відбувається щось подібне до мікровибуху, речовина поступово перетворюється в сірий порошок – відбувається перехід білого олова в сіре, біле олово руйнується. За наявності контакту білого олова з сірим процес переходу однієї модифікації в іншу прискорюється, тобто біле олово начебто «заряджається» сірим. Це явище отримало назву «олов’яна чума». Характерні хімічні властивості олова проявляються у його взаємодії:

1) з окисниками-неметалами.

За нормальних умов олово не окислюється киснем повітря – його захищає оксидна плівка. За високих температур олово взаємодіє з киснем, галогенами, сіркою.

Sn + О₂ = SnО₂ (станум (ІV) оксид);

Sn + 2Cl₂ = SnCl₄ (станум (ІV) хлорид);

Sn + 2S = SnS₂ (станум (ІV) сульфід).

2) з відновниками-неметалами.

Олово взаємодіє з активними металами, утворюючи солі станіди:

2Са + Sn = Са₂Sn (кальцій станід).

З воднем олово безпосередньо не реагує, але непрямим шляхом можна утворити речовину станан – нестійкий, дуже отруйний газ SnН₄:

Са₂Sn + 4НСl = 2СаСl₂ + SnН₄↑.

3) з кислотами

В кислотах олово розчиняється дуже повільно:

Sn + 2НCl = SnCl₂ + Н₂↑.

Значно енергійніше протікає процес, якщо через розчин продувати повітря або кисень:

Sn + 4НCl + О₂ = SnCl₄ + 2Н₂О.

При взаємодії олова з концентрованою нітратною кислотою, воно виступає в ролі неметалу, утворюючи метастанатну кислоту Н₂SnО₃:

Sn + 4НNO₃ = Н₂SnО₃ + 4NO₂ + Н₂О,

але з розбавленою нітратною кислотою олово реагує як метал:

3Sn + 8НNO₃ = 3Sn(NО₃)₂ + 2NO + 4Н₂О.

4. з розчинами луг олово реагує при нагріванні:

Sn + 2NaOH + 2H₂О = Na₂[Sn(OH)₄] + H₂↑.