Средняя общеобразовательная школа 2 г.Пошехонье Ярославской области Учитель химии и биологии Полетаев Олег Николаевич Алюминий Презентация по химии для 9 класса

План изучения элемента 1. Положение алюминия в Периодической системе и строение атома; 2. Простое вещество алюминий, его физические и химические свойства; 3. Оксид алюминия и его свойства. Природные минералы на основе оксида алюминия; 4. Гидроксид алюминия и его свойства. Природные минералы на основе гидроксида алюминия; 5.Алюмосиликаты, их роль в природе; 6. Производство алюминия; 7. Применение алюминия и его соединений; 8. Выводы по теме.

Алюминий в Периодической системе

Характеристика элемента Химический элемент алюминий Al – Aluminium, Химический элемент алюминий Al – Aluminium, находится в главной подгруппе III группы в 3 малом периоде. Порядковый номер 13, массовое число самого распространённого изотопа составляет 27 а.е.м. Отсюда следует, что ядро атома состоит из 27 нуклонов: 13 протонов и 14 нейтронов. Электронная оболочка атома представлена 13 электронами, расположенными на 3-х энергетических уровнях, причём на внешнем 3 уровне находится 3 валентных электрона. Атомный радиус равен 0,143 нм. Электронная формула элемента 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1. Электроотрицательность по Полингу составляет 1,47. Степень окисления +3. Электровалентность III. Элемент относится к числу активных металлов.

Простое вещество алюминий

Физические свойства 1 Цвет серебристо-белый 2 Плотность алюминия 2,7 г/см 3 3 Температура плавления С 4 Температура кипения С легкоплавкий лёгкий металл Алюминий легкоплавкий лёгкий металл

Почему алюминий кажется неактивным: Активный металл алюминий при обычных условиях кажется инертным, так как его поверхность покрыта прозрачной, но очень прочной плёнкой оксида Al 2 O 3, устойчивой к большинству химических реагентов. Концентрированные кислоты-окислители, например, азотная, делают эту плёнку ещё прочнее, поэтому HNO 3 (концентрированную) транспортируют в алюминиевых цистернах. Оксидная плёнка быстро разрушается щелочами, их растворами или солями, подверженными гидролизу по щелочному типу, такими как Na 2 CO 3. Разбавленные кислоты или соли, подверженные гидролизу по кислотному типу, также разрушают эту плёнку. И, наконец, если поверхность алюминия амальгамировать – покрыть тонким слоем ртути, то защитная плёнка оксида тоже не может образоваться.

Химические свойства алюминия 1 4Al + 3O 2 = 2Al 2 O 3 оксид 2 2Al + 3Cl 2 = 2AlCl 3 хлорид 3 2Al + 3S = Al 2 S 3 сульфид 4 4Al + 3C = Al 4 C 3 карбид реагирует Алюминий реагирует с простыми веществами: реагирует Алюминий реагирует с простыми веществами:

Химические свойства алюминия 1 2Al + 6H 2 O = 2Al(OH) 3 + 3H 2 2 2Al + 6HCl = 2AlCl 3 + 3H 2 3 2Al + 2NaOH = 2NaAlO 2 + H 2 4 2Al +3HgCl 2 = 2AlCl 3 + 3Hg (амальгамирование) реагирует Алюминий реагирует со сложными веществами: реагирует Алюминий реагирует со сложными веществами: 8Al + 3Fe 3 O 4 = 4Al 2 O 3 + 9Fe (алюминотермия) 5

Оксид алюминия: Al 2 O 3 Из-за своей высокой химической активности алюминий не существует в самородном состоянии. Основные природные соединения алюминия – это его оксид Al 2 O 3, алюмосиликаты и различные минералы на их основе. Чистый оксид алюминия, - белый мелкокристаллический порошок; природный оксид называется корунд, – это прозрачный минерал со стеклянным блеском, по твёрдости уступает только алмазу: 9,0 по шкале Мооса. Различные примеси окрашивают корунд почти во все цвета спектра. Наиболее известны красные корунды – рубины, и синие – сапфиры. В расплавленном виде корунд является электролитом. Твёрдый оксид алюминия имеет каркасное строение. Рубины и сапфиры высокой чистоты ценятся ювелирами так же высоко, как алмазы.

Кристалл корунда

Красный корунд: рубин

Синий корунд: сапфир

Химические свойства Al 2 O 3 1 Al 2 O 3 + 6HNO 3 = 2Al(NO 3 ) 3 + 3H 2 O 2 Al 2 O 3 + 3H 2 SO 4 = Al 2 (SO 4 ) 3 + 3H 2 O 3 Al 2 O 3 + 2NaOH твёрдый = 2NaAlO 2 + H 2 O 4 2Al + 2NaOH + 6H 2 O = 2Na[Al(OH) 4 ] + 3H 2 Оксид алюминия проявляет амфотерные свойства

Гидраргиллит: Al(OH) 3

Боксит: Al(OH) 3 mFe 2 O 3 nSiO 2

Гидроксид алюминия Al(OH) 3 1 Al(OH) 3 + 3HCl = AlCl 3 + 3H 2 O 2 2Al(OH) 3 + 3H 2 SO 4 = Al 2 (SO 4 ) 3 + 6H 2 O 3 Al(OH) 3 + NaOH = Na[Al(OH) 4 ] 4 2Al(OH) 3 нагревание Al 2 O 3 + 3H 2 O Гидроксид алюминия проявляет амфотерные свойства

Алюмосиликаты в литосфере Алюмосиликаты группа соединений, комплексные анионы которых содержат кремний и алюминий. Примеры комплексных анионов: [AlSiO 4 ], [AlSi 4 O 10 ], [Al 2 Si 3 O 10 ] 2. В качестве катионов выступают Na +, K +, Mg 2+, Ca 2+, а иногда Ba 2+, Li + и катионы других металлов. Алюмосиликаты являются наиболее распространенными минералами, на их долю приходится до 50 % массы земной коры. К ним относятся полевые шпаты (альбит, ортоклаз анортит), глинистые минералы и слюды. Алюмосиликаты не растворимы в воде. При сплавлении алюмосодержащих минералов с оксидами различных металлов, можно получать синтетические алюмосиликаты, к примеру, искусственные драгоценные камни.

Каолинит: Al 2 Si 2 O 5 (OH) 4

Нефелин: KNa 3 [AlSiO 4 ] 4

Алунит: KAl 3 [SO 4 (OH) 3 ] 2

Производство алюминия

Схема выплавки алюминия U = 4-5 V I = A 2Al 2 O 3 4Al + 3O 2

Применение алюминия и соединений

Подведём итоги: Итак, алюминий принадлежит к числу очень активных химических элементов. Инертность металлического алюминия связана с защитным природным «покрытием» в виде прозрачной оксидной плёнки. Оксидная плёнка постепенно разрушается в кислой и щелочной средах, а также не образуется на металле, покрытом слоем амальгамы. Алюминий, его оксид и гидроксид проявляют двойственные (амфотерные) химические свойства: могут реагировать как с кислотами, так и со щелочами. Алюминий – самый распространённый металл в земной коре – от 7,45 до 8,13%. Производство алюминия одно из самых энергоёмких, поэтому связано с источниками дешёвой электроэнергии, например ГЭС на Енисее и Ангаре.

Вопросы и задания: Охарактеризуйте положение алюминия в периодической системе Как устроен атом алюминия? Какие свойства алюминия доказывают его амфотерность? Почему в алюминиевой посуде не хранят ягоды, грибы, варенье? Почему этот самый распространённый в природе металл долгое время оставался недоступным для применения? Кем был изобретён промышленный способ производства алюминия? Почему крупные алюминиевые заводы расположены вблизи ГЭС? Какие свойства металлического алюминия обусловили его выход в хозяйственном использовании на II место после железа и его сплавов? Укажите алюминиевые ресурсы России

Используемые ресурсы: Энциклопедия для детей. Том 17 «Химия». М., htm Об алюминии htm Каталог минералов Агентство «Познай мир» ЗМИ Сиблента Факты об алюминии Сайт про алюминий Система элементов Российский общеобразовательный портал