Вводные уроки по химии. Учебное пособие

температýра кипéния +2250°С. Алюмúний отличáется высóкой элéктро- и тéплопроводимостью. По элéктропроводимости он уступáет тóлько серебрý, мéди и зóлоту.

Алюмúний – химúчески актúвный метáлл. Он образýет многочúсленные соединéния. Алюмúний обладáет высóкой коррозиóнной стóйкостью, т.е. дáже при обычных услóвиях егó повéрхность покрывáется тóнкой (0,00001 мм), но óчень прóчной оксúдной плёнкой, котóрая защищáет егó от дальнéйшего окислéния. Алюмúний горúт в кислорóде тóлько при высóкой температýре и тóлько в вúде порошкá. Тáк же происхóдит его взаимодéйствие с сéрой. Алюмúний взаимодéйствует с галогéнами: с хлóром и бóром он реагúрует при обычной температýре, а с йóдом – при нагревáнии или в присýтствии воды как катализáтора. При повышенной температýре алюмúний реагúрует со мнóгими неметáллами и слóжными веществáми. При сúльном нагревáнии он реагúрует с азóтом (800°С) и углерóдом (2000°С). С водорóдом непосрéдственно не реагúрует.

Алюмúний обладáет спосóбностью актúвно восстанáвливать мнóгие метáллы из оксúдов. При этом реáкция обычно сопровождáется выделéнием большóго колúчества теплá и повышéнием температýры до 1200-3000°С. Благодаря высóкой химúческой (восстановúтельной) актúвности алюмúний применяется для произвóдства мнóгих метáллов, напримéр мáрганца, хрóма, ванáдия, вольфрáма и другúх.

Алюмúний растворяется в раствóрах щелочéй и нéкоторых кислóт. Напримéр, разбáвленные соля ная и сéрная кислóты легкó растворяют алюмúний, осóбенно при нагревáнии. С концентрúрованными азóтной и сéрной кислóтами алюмúний не взаимодéйствует.

Чúстый алюмúний обладáет мáлой прóчностью и твёрдостью, поэтому он в основнóм идёт на получéние сплáвов. Сплáвы на оснóве алюмúния обладáют высóкими механúческими и технологúческими свóйствами. Глáвные преимýщества сплáвов алюмúния – мáлая плóтность (2,5 – 2,8 г/см3), до-

41

стáточная стóйкость прóтив атмосферной коррóзии, простотá получéния и обрабóтки.

Задание 1. Ответьте на вопросы письменно.

1.К какóй подгрýппе и грýппе периодúческой систéмы отнóсится алюмúний?

2.Каковы оснóвные физúческие свóйства алюмúния (цвéт, плóтность, температýра плавлéния и кипéния, элéктропроводимость и тéплопроводимость)?

3.Как характеризýется алюмúний по егó химúческой актúвности?

Каковá коррозиóнная стóйкость алюмúния?

При какúх услóвия алюмúний горúт в кислорóде? При какúх услóвиях он взаимодéйствует с сéрой?

С какúми ещё веществáми взаимодéйствует алюмúний и при какúх услóвиях?

4.Обладáет ли алюмúний спосóбностью востанавливать метáллы из их оксúдов?

Какóе значéние в металлургúи имéет эта спосóбность алюмúния?

5.Как взаимодéйствует алюмúний с раствóрами щелочéй

инéкоторыми кислóтами?

Сразбáвленными соля ной и сéрной кислóтами?

Сконцентрúрованными азóтной и сéрной кислóтами?

6. Какúми механúческими и технологúческими свóйствами обладает алюмúний?

Каковы глáвные преимýщества сплáвов алюмúния?

Задание 2. Назовите основные физические свойства алюминия.

Задание 3. Дайте характеристику алюминию по химической активности.

Задание 4. Назовите главные преимущества сплавов алюминия.

42

ТЕКСТЫ ДЛЯ АУДИРОВАНИЯ

1. Символы и формулы↓

Символы ^ обозначают ↑ химические элементы ↓. Например, N ↑- символ азота, H – символ водорода ↓.

Формулы ^ обозначают | молекулы вещества ↓. Например ^, H2 | - формула молекулы водорода ↓, N2 | - формула молекулы азота ↓. H2O | - формула молекулы воды ↓.

Формула показывает, | какие элементы | и сколько атомов элемента | содержится в молекуле вещества ↓.

2. Состав вещества↓

Химия ^ изучает | состав веществ ↓. Любое вещество | состоит из молекул ↓. Молекулы состоят из атомов ↓.

Простые вещества | состоят из атомов ^ одного элемента ↓. Например, водород | – это ^ простое вещество ↓. Молекула водорода ↑| состоит из атомов одного элемента ↓– водорода

(H2) ↓.

Молекулы сложного вещества состоят из атомов ^ разных элементов ↓. Например, мел ↓ – сложное вещество↓. Молекула мела | состоит из атомов кальция |, углерода | и кислорода (CaCo3) ↓.

3. Что ^ изучает ^ химия

Химия изучает ^ свойства веществ ↓. Каждое вещество имеет свои физические ^ и химические свойства ↓. Цвет ^, запах ^, вкус ^, плотность | – это некоторые ^ физические свойства веществ ↓.

Так, сера ↓ – твёрдое вещество |, имеет жёлтый цвет ↓. Сера не имеет запаха ↓. Плотность серы – 2,1 г/см3. Сера имеет и другие физические свойства.

Когда мы изучаем ^химические реакции |, мы изучаем | химические свойства вещества ↓.

43

4. Алюминий ↓

Алюминий | очень активный элемент ↓. Он соединяется | со многими элементами ↓. Алюминий | легко соединяется с кислородом ↓. Когда алюминий | соединяется с кислородом |, образуется ^ оксид алюминия | (Al2O3) ↓. Молекула оксида алюминия | состоит из двух атомов алюминия | и трёх атомов кислорода ↓.

Алюминий ^ реагирует с другими неметаллами: с серой ^, бромом и так далее ↓. В результате реакции алюминия с бромом образуется бромид алюминия | (AlBr3) ↓. Молекула бромида алюминия | состоит из одного атома алюминия | и трёх атомов брома ↓.

В результате реакции алюминия с серой | образуется сульфид алюминия | (Al2S3) ↓. Молекула сульфида алюминия | состоит из двух атомов алюминия | и трёх атомов серы ↓.

5. Строение атома

Атом | – это частица элемента |, которая входит ^ в состав молекулы ↓. Атом имеет сложную структуру. В центре атома | находится ядро ↓. В ядре атома | находятся протоны и нейтроны ↓. Протоны | – это элементарные частицы ↓. Они имеют | положительный заряд ↓. Нейтроны | – это тоже элементарные частицы ↓. Нейтроны ^ не имеют заряда ↓. Ядро атома | имеет положительный заряд |, который равен | числу протонов ↓.

Вокруг ядра атома располагаются электроны ↓. Электроны | – это элементарные частицы |, которые имеют ^ отрицательный заряд ↓. Число электронов в атоме | равно числу протонов |, поэтому атом | не имеет заряда↓.

6. Изменение ^ агрегатного состояния вещества

В природе | вещества находятся ^ в трёх агрегатных состояниях |: в твёрдом ^, в жидком ^ и в газообразном ^.

44

Например, ^ при обычных условиях | все металлы (за исключением ртути) | находятся в твёрдом состоянии |, нефть |– это жидкость |, а кислород ^ является газом ↓. Кроме того, ^ существует особое четвёртое состояние вещества ^ – плазма ↓. Подробнее о нём мы поговорим на одном из уроков ↓.

Агрегатное состояние веществ | зависит от условий | (от температуры и давления) ↓. При определённых условиях | происходит переход веществ ^ из одного состояния в другое: ^ при температуре 0°С ^ вода становится твёрдым веществом ^, то есть ^ переходит из жидкого состояния в твёрдое ↓. А при температуре 100°С | вода кипит |, переходит из жидкого состояния в газообразное ↓.

Существует несколько переходов веществ ^ из одного состояния в другое |: плавление ^, кипение ^, испарение ^, отвердевание ^ (кристаллизация)^, конденсация ^ и другие ↓.

Плавление | – это переходит веществ ↑| из твёрдого состояния в жидкое ↓. Если нагревать свинец, |то ^ по мере нагревания ^ его температура сначала увеличивается, | достигает определённого значения | (327°С), |и свинец ^ начинает плавиться ↓. Во время плавления | температура свинца ^ не меняется ↓. Когда весь свинец ^ становится жидким |, его температура снова растет ↓.

При плавлении ^наблюдается ^ изменение объёма веществ ↓. Большинство веществ | при плавлении расширяется: | их объём ^увеличивается |(исключение составляют: лёд ^, чугун) ↓.

7. Зависимость температуры кипения жидкости ^ от давления ↓

Существует связь | между температурой кипения жидкости ^ и давлением ↓. Известно, ^ что вода кипит ^ при температуре 100°С ^ только при нормальном давлении ^ – 760 мм рт. ст., или 1 атм ↓. С изменением давления ^ меняется ^ и

45

температура кипения жидкости ↓. На вершине горы Эльбрус ^ (высотой 5642 м) | давление равно 0,5 атм ↓. Этому давлению ^ соответствует ^ температура кипения 82°С ↓. Значит, чем ниже давление, тем ниже температура кипения ↓.

С повышением давления | температура кипения ^ возрастает ↓. Так, ^ при давлении пятнадцать атмосфер | температура кипения воды ^ равна 200°С ^, а при давлении 80 атм | вода кипит | при температуре 300°С ↓.

Так, мы видим, ^ что с уменьшением давления | температура кипения ^ понижается |, а с увеличением | – повышается ↓. Отсюда следует |, что в горах | вода должна кипеть ^ при температуре ниже 100°С |, а в глубоких шахтах | – выше

100°С ↓.

8. Кислород ^ в природе ↓

Кислород ^ является ^ самым распространённым элементом ^ земной коры ↓. Свободный кислород ^ содержится ^ в атмосферном воздухе ↓. В связанном виде ^ кислород ^ входит в состав воды ^, минералов ^ и горных пород ↓.

Кроме того, ^ в виде соединений ^ кислород содержится ^ во всех животных и растительных организмах ↓.

Общее количество кислорода ^ в земной коре | составляет 47% от её массы ↓.

9. Азот в природе

Большая часть азота ^ находится в природе ^ в свободном состоянии ↓. Свободный азот ^ является ^ главной составной частью воздуха ^, который содержит 75,5% азота по массе ↓.

Меньшая часть азота ^ встречается в виде органических ^ и неорганических соединений ↓. Неорганические соединения азота ^ не встречаются в природе ^ в больших количествах, если не считать натриевую селитру ^ (богатейшее месторож-

46

дение натриевой селитры имеется в Чили) ↓. Почва содержит ^ незначительное количество азота ^, главным образом ^ в виде солей азотной кислоты ↓.

Но в виде сложных органических соединений | – белков |

– азот входит в состав ^ всех живых организмов ↓. Без белка ^ нет жизни ↓. А так как азот ^ является обязательной ^ составной частью белка |, то понятно |, какую важную роль ^ играет этот элемент ^ в живой природе ↓.

Общее содержание азота ^ в земной коре ^ (включая гидросферу и атмосферу) | составляет 0,0004% по массе ↓.

10. Свойства металлов

Все металлы ^ обладают общими физическими свойствами ↓. Так, ^ при нормальных условиях ^ все металлы ^, кроме ртути ^, являются твёрдыми веществами ↓. Твёрдость | – это важное свойство металлов ↓. Все металлы ^ имеют характерный ^ металлический блеск ↓. Они обладают ^ хорошей электропроводимостью ^ и теплопроводимостью ↓. Все металлы ^ являются непрозрачными ^ пластичными веществами ↓. Только немногие из них ^ отличаются хрупкостью ^, например марганец ↓.

Кроме общих свойств |, каждый металл ^ характеризуется своими ^ специфическими свойствами ↓. К таким свойствам ^ относятся, например, ^ плотность и температура плавления ↓.

11. Несколько слов о свойствах молекулы

По определению ^, молекула ^ – наименьшая частица вещества |, обладающая его химическими свойствами ↓. Нередко возникает вопрос |: почему молекула данного вещества ^ не обладает его физическими свойствами? Чтобы лучше понять ответ на этот вопрос |, рассмотрим несколько физических

47

свойств веществ |, например | температуру плавления и кипения |, механическую прочность ^, твёрдость ^, плотность ↓.

Такие свойства, как температура плавления и кипения ^, механическая прочность ^, твёрдость ^, плотность | определяются прочностью связи между молекулами в данном веществе | при данном агрегатном состоянии |, поэтому отдельная молекула | не обладает этими свойствами ↓.

Плотность | – это свойство |, которым обладает отдельная молекула | и которое можно вычислить ↓. Однако плотность молекулы | всегда больше плотности вещества |, потому что в любом веществе | между молекулами всегда имеется некоторое свободное пространство ↓.

Таким образом |, некоторыми физическими свойствами ^ обладают только вещества в целом ^, отдельная молекула их не имеет ↓. Другими свойствами | обладает как вещество в целом |, так и отдельная молекула |, но по своей величине ^ эти свойства ^ отличаются ^ от свойств отдельной молекулы ↓.

48

Содержание

49

Учебное издание

Антибас Ирина Александровна Егорова Ольга Анатольевна Михеева Татьяна Борисовна

ВВОДНЫЕ УРОКИ ПО ХИМИИ

Редактор А.А. Литвинова Компьютерная обработка: И.В. Кикичева

________________________________________________________

В печать 19.12.2018 г.

Формат 60×84/16.Объём 3,1 усл. п.л.

Тираж 100 экз. Заказ № 1832. Цена свободная

________________________________________________________

Издательский центр ДГТУ Адрес университета и полиграфического предприятия:

344000, г. Ростов-на-Дону, пл. Гагарина,1.

50