Самостійна робота № 5

Тема: Алюміній, його сполуки, застосування. Ферум, як представник металічних елементів побічних груп, його сполуки.

Алюміній

Електронна формула алюмінію у не збудженому стані 1s²2s²2p⁶3s²3p¹. У порівнянні з бором атомний радіус алюмінію більший, а енергія іонізації менша, тому металічні властивості з переходом до алюмінію зростають. На відміну від неметалу бору алюміній є амфотерним елементом. Так, металічний алюміній, його оксид та гідроксид розчиняються як у кислотах, так і лугах.

Алюміній – один з найпоширеніших елементів. Він займає перше місце серед металів і третє місце після оксисену і силіцію. У зв’язку з високою хімічно. Активністю алюміній у вільному стані в природі не зустрічається. Найбільш доступні поклади гідратів оксиду алюмінію типу бокситів АІ₂О₃ ∙ nН₂О, а також поклади кріоліту Na₃AIF₆. Проте більша частина алюмінію міститься в алюмосилікатах, з яких в основному сформована земна кора. Їм відповідають такі мінерали, як каоліт АІ₂О₃ ∙ 2SiO₂ ∙ 2H₂O.

Фізичні та хімічні властивості алюмінію

Алюміній – сріблясто-білий метал, відносно легкий. Завдяки високій пластичності, легко піддається прокату, штампуванною і волочінню. При виробництві готових лікарських засобів широко використовують алюмінієву фольгу як пакувальний матеріал.

На повітрі алюміній вкривається дуже міцною тонкою плівкою АІ₂О₃ (приблизно

10^-6 см). Це пояснює його стійкість за звичайних умов до дії кисень, води і багатьох інших реагентів. При прожарюванні дрібнодисперсного порошкоподібного алюмінію він енергійно згоряє на повітрі:

4АІ + 3О₂ = 2АІ₂О₃

З галогенами, за винятком йоду, алюміній взаємодіє при кімнатній температурі. При змочуванні водою ( каталізатор) суміші подрібнених алюмінію та йоду відбувається бурхлива реакція:

2АІ + 3І₂ 2АІІ₃

За звичайних умов алюміній не взаємодіє з водою. Внаслідок втрати захисної плівки алюміній активно взаємодіє з водою з утворенням гідроксиду алюмінію та виділенням бульбашок води:

2АІ + 6Н₂О = 2АІ(ОН)₃ + 3Н₂↑.

У зв’язку з тим, що алюміній має амфотерні властивості, він легко розчиняється у розчинних кислотах:

2АІ + 6НСІ + 12Н₂О = 2АІ(ОН₂)₆СІ₃ + 3Н₂↑

У розчинах лугів алюміній розчиняється з утворенням гексагідроксокомплексів:

2AI + 6NaOH + 6H₂O = 2Na₃AI(OH)₆ + 3H₂↑

Нагріванням алюмінію з вуглецем в електричній печі ( ≈ 2000^о) одержують карбід АІ₄С₃, який взаємодіє з водою з утворенням гідроксиду алюмінію і метану:

АІ₄С₃ + 12Н₂О = 4АІ(ОН)₃ + 3СН₄

Найважливіші сполуки алюмінію

Оксид алюмінію АІ₂О₃. При нагріванні алюміній енергійно взаємодіє з киснем:

4АІ + 3О₂ = 2АІ₂О₃

Внаслідок амфотерності оксид алюмінію розчиняється у кислотах і розчинах лугів:

АІ₂О₃ + 6НСІ + 9Н₂О = 2АІ(ОН₂)₆ СІ₃

Гідроксид алюмінію АІ(ОН)₃. Оксид алюмінію – це білий драглистий осад не розчиняється у воді, але розчиняється у кислотах

АІ(ОН)₃ + 3НСІ = АІСІ₃ + 3Н₂О

так і розчинах лугів, що дозволяє говорити про його амфотерність

АІ(ОН)₃ + 3NaOH = Na₃AI(OH)₆

У гідроксиді алюмінію основні та кислотні властивості виражені приблизно однаково.

Галогеніди алюмінію АІІ₃. за звичайних умов – безбарвні кристалічні речовини. На відміну від інших галогенідів алюмінію, його флуориди у воді практично нерозчинний. Хлорид, бромід та йодид алюмінію добре розчиняється у воді, а внаслідок гідролізу димлять на повітрі.

Флорид алюмінію одержують синтезом з елементів:

2АІ + 3F₂ = 2AIF₃

Безводний АІСІ₃ можна одержати нагріванням алюмінію в струмі хлору чи газоподібного НСІ:

2АІ + 3СІ₂ = 2АІСІ₃

Бромід і йодид алюмінію синтезують із елементів при нагріванні.