Сьогодні відбувся
Кабінет психолога:
«
Здатність до саморегуляції – основа духовного розвитку. Нові інструменти й підходи
»
Взяти участь Всі події

Комбінований урок "Алюміній. Амфотерний характер його сполук"

Увага! Автор матеріалу забороняє відтворення, передрук або розповсюдження іншим способом цього матеріалу з сайту «ВСЕОСВІТА» (тексти, фото, відео тощо). Дозволяється лише гіперпосилання на сам матеріал.

Хімія

Для кого: Дорослі

08.11.2021

56

2

0

Опис документу:

У переліку найважливіших для діяльності людини металів є ще один – алюміній.

Він широко використовується у:

  • транспортному машинобудуванні для конструювання літаків, кораблів та автомобілів;

  • хімічній промисловості в якості відновника;

  • будівельній промисловості для виготовлення віконних рам і дверей;

  • харчовій промисловості – для виготовлення пакувальних матеріалів;

  • побуті в якості матеріалу для виготовлення кухонного посуду та у вигляді фольги для зберігання харчових продуктів.

Про що б ми не подумали, дуже важко охопити уявою ту роль, яку відіграє алюміній у сучасному житті.

Перегляд
матеріалу
Отримати код

Алюміній. Амфотерний характер його сполук

І. Організаційний етап


ІІ. Актуалізація опорних знань

Тестові завдання


ІІІ. Мотивація навчальної діяльності

У переліку найважливіших для діяльності людини металів є ще один – алюміній.

Він широко використовується у:

  • транспортному машинобудуванні для конструювання літаків, кораблів та автомобілів;

  • хімічній промисловості в якості відновника;

  • будівельній промисловості для виготовлення віконних рам і дверей;

  • харчовій промисловості – для виготовлення пакувальних матеріалів;

  • побуті в якості матеріалу для виготовлення кухонного посуду та у вигляді фольги для зберігання харчових продуктів.

Про що б ми не подумали, дуже важко охопити уявою ту роль, яку відіграє алюміній у сучасному житті.


ІV. Вивчення нового матеріалу

Загальна характеристика елементів ІІІА групи періодичної системи

До ІІІА групи, або головної підгрупи ІІІ групи входять елементи Бор B, Алюміній Al, Галій Ga, Індій In, Талій Tl.

Електронна конфігурація зовнішнього енергетичного рівня їх атомів - ns2np1 . Це – р-елементи. У складних речовинах вони виявляють ступінь окиснення +3 (Бор також –3, а Талій +1).


Зі збільшенням радіуса їх атомів металічні властивості посилюються: Бор – неметалічний елемент , Алюміній – металічний елемент , але не типовий (його оксид і гідроксид – амфотерні), а Талій вже типовий металічний елемент , близький за властивостями до лужних та лужноземельних металів. На відміну від них у елементів ІІІА групи нема тенденції до посилення реакційної здатності.

Формула оксидів цих елементів Е2О3 , гідроксидів - Е(ОН)3


Алюміній

Електронна конфігурація атома Алюмінію 1s22s22p63s23p1, це – р-елемент. На зовнішньому енергетичному рівні він має три валентні електрони та вільні р-орбіталі. Це означає, що атом Алюмінію може переходити у збуджений стан:

У збудженому стані атом Алюмінію може утворювати три ковалентні зв’язки або віддавати три валентні електрони, виявляючи ступінь окиснення +3. Отже, в окисно-відновних реакціях Алюміній поводить себе як відновник.


У природі Алюміній дуже поширений, трапляється тільки у вигляді алюмосилікатів. Це різні глини, слюда, польовий шпат, каолін тощо. Основною алюмінієвою рудою є

Фізичні властивості.

Алюміній – сріблясто-білий метал, доволі легкоплавкий tпл = 660oC, і дуже легкий ρ = 2,7 г/см3. Має високу електричну (поступається лише сріблу і міді) і теплову провідність, дуже пластичний.

Хімічні властивості.

Алюміній – активний метал. Його поверхня вкрита тонкою, щільною і дуже міцною оксидною плівкою Al2O3, яка захищає його від подальшого окиснення і зумовлює високу корозійну стійкість.

  1. Взаємодіє з киснем:

4Al + 3O2 = 2Al2O3


  1. Взаємодіє з водою. Якщо зняти оксидну плівку, алюміній енергійно реагує з водою:


  1. Взаємодіє з неметалами. Алюміній за стандартних умов взаємодіє з хлором і бромом:

А під час нагрівання – з багатьма неметалами:


  1. Взаємодіє з кислотами. За стандартних умов алюміній реагує з хлоридною і розбавленою сульфатною кислотою:

Концентровані сульфатна й нітратна кислоти пасивують алюміній: під дією цих кислот збільшується товщина оксидної плівки на металі, і він не взаємодіє з ними.


  1. Взаємодіє з лугами. Алюміній взаємодіє з лугами завдяки легкості розчинення в них оксидної плівки:


  1. Алюміній – добрий відновник багатьох оксидів металів:

Спосіб відновлення оксидів металів алюмінієм називають алюмінотермією (різновид металотермії).



Добування і застосування алюмінію.

Спочатку з бокситу добувають глинозем, а потім електролізом розчину алюміній оксиду у розплавленому криоліті Na3[AlF6] добувають металічний алюміній.

Алюміній за використанням у промисловості посідає друге місце після заліза. Основна маса його йде на виготовлення сплавів – дюраль, або дюралюміній. Це сплав алюмінію з міддю і невеликими кількостями магнію, мангану та інших компонентів. Використовується як

конструктивний матеріал в авіа- і машинобудуванні,

як розкисник (вилучає надлишковий кисень) під час виплавляння сталі,

для добування кальцію, барію, мангану, хрому алюмінотермічним способом,

для виготовлення фольги у виробництві конденсаторів,

у радіотехніці та для упакування шоколаду, чаю, інших продуктів і виготовлення алюмінієвого дроту, “срібної” фарби.

Зі сплавів алюмінію роблять різні предмети побуту.


Як ми вже знаємо, алюміній утворює оксидну плівку, яка захищає його від корозії. Ця плівка називається алюміній оксидом.

Мінерал такого складу – глинозем, який існує в природі, входить до складу глин і є сировиною для добування Аl. Разом із кремнеземом його використовують при виготовленні вогне- і жаростійких матеріалів, які застосовують для будування пічної кладки.

У природі Аl2О3 зустрічається у вигляді мінералів групи корундів.

Корунд – це дуже тверда форма алюміній оксиду. За твердістю він поступається лише алмазу. Великі та прозорі, нерідко забарвлені, кристали корунду цінуються як дорогоцінні камені.

Чистий корунд є безбарвним, але іноді в ньому спостерігається наявністю домішок оксидів d – елементів, що надає дорогоцінним корундам характерного забарвлення:

  • колір рубіну зумовлений наявністю в корунді йонів Хрому (ІІІ);

  • колір сапфірів – наявністю йонів Кобальту (ІІ), Феруму (ІІ) і Титану (ІV);

  • фіолетовий колір аметисту обумовлений наявністю в ньому домішок йонів Мангану.

Алюміній оксид

Алюміній оксид (глинозем) Al2O3 – біла тугоплавка (tпл=2044oC), нерозчинна у воді речовина.

Хімічний зв’язок Al – O ковалентний полярний, близький за полярністю до зв’язку О – Н. Тому алюміній оксид може виявляти як основні, так і кислотні властивості залежно від кислотно-основних властивостей речовини, з якою реагує. З кислотами він взаємодіє як основний оксид, а з основами (лугами) – як кислотний.

Тільки свіжодобутий алюміній оксид розчиняється в кислотах і лугах:

Під час сплавляння з лугами також утворюються алюмінати:



Добувають алюміній оксид у лабораторних умовах:

спалюючи метал:

прожарюючи алюміній гідроксид:

У природі існують модифікації алюміній оксиду у вигляді мінералу корунду, якому властива дуже висока твердість, і глинозему.


Застосування.

Забарвлені прозорі кристали корунду – коштовні камені: рубін – червоного кольору, сапфір – синього кольору. Вони використовуються у ювелірній справі. Рубіни (штучно добуті) використовують як опорні камені у точних механізмах і як робочі тіла лазерів. Непрозорі кристали корунду – наждак. З нього виробляють шліфувальні круги, бруски для полірування металів. З глинозему як тугоплавкого матеріалу виготовляють тиглі, цеглу для скловарних печей тощо.


Алюміній гідроксид

Алюміній гідроксид Al(OH)3 - біла тверда речовина нерозчинна у воді, виявляє амфотерні властивості.

Свіжоосаджений алюміній гідроксид взаємодіє і з кислотами, і з лугами (сухий не взаємодіє):

Залежно від молярного співвідношення речовин, що реагують, утворюються або тетра-, або гексагідроксиалюмінат.

Під час сплавляння утворюються або мета-, або ортоалюмінат:

У лабораторних умовах алюміній гідроксид добувають дією розчинів лугів на розчини солей Алюмінію:


Метали і сплави у сучасній техніці


Метали і сплави є важливими технічними матеріалами. Їх широко застосовують у найрізноманітніших галузях суспільного виробництва. Найуживанішими є сплави на основі заліза.


Чавуни і сталі – матеріали для виготовлення залізобетонних конструкцій і сільськогосподарської техніки, труб, рейок, автомобілів, інструментів і верстатів.


Алюмінієві сплави легкі, мають високі електро- і теплопровідність, корозійну стійкість, міцність. Їх застосовують як конструкційні матеріали в авіації, будівництві, машинобудуванні. З них виготовляють електротехнічні пристрої й матеріали.


Сплавам на основі магнію притаманні легкість, міцність, корозійна стійкість. Тому їх використовують в автомобілебудуванні, для виготовлення штампованих виробів складної форми, деталей зварних конструкцій.


Мідні сплави міцні, мають високу електропровідність, корозійну стійкість, пластичність. З них виготовляють труби, теплотехнічну апаратуру, підшипники, шестерні, втулки, пружини, деталі приладів точної механіки, термопари, фасонні деталі, декоративно-прикладні вироби та скульптури.


Титанові сплави є конструкційними матеріалами в авіації, ракетобудуванні. Їх застосовують для виготовлення хімічної апаратури, а також у медицині.

Застосування металів і сплавів для виготовлення імплантованих в організм матеріалів має давні традиції. Ще в 2500 році до нашої ери у Фінікії для лікування зубів використовували металеві конструкції. У Древньому Римі були поширені штучні металеві зуби, а металевий дріт застосовували для фіксації кісткових відламків. Аж до кінця 18-го століття переважно використовували чисті метали: золото, срібло, мідь. У 19-ому столітті у зв’язку з поліпшенням технології виплавки металів і сплавів стали поширеними імплантати з високоякісних сплавів.


Сплави на основі титану й нікелю виявляють ефекти пам’яті форми й наделастичності, істотно відрізняються від звичайних металів і сплавів. Конструкції, виготовлені з них, здатні змінювати свою форму при зміні температури, тому їх застосовують у різних галузях медицини.


У ХХІ столітті метали і сплави залишаються чи не найпоширенішими матеріалами, які застосовують у різних галузях.



V. Узагальнення й систематизація знань


Самостійна робота зі схемами

Скласти рівняння відповідних реакцій

  1. Аl → Аl2О3 → АlСl3 → Аl(ОН)3

  2. Аl → Аl2(SО4)3 → Аl(ОН)3 → Аl(NО3)3

  3. Аl → АlСl3 → Аl(ОН)3 → NаАlО2

  4. Аl → АlВr3 → Аl(ОН)3 → АlСl3


VІ. Домашнє завдання

  1. Вивчити конспект.


VІI. Підбиття підсумків уроку


Відображення документу є орієнтовним і призначене для ознайомлення із змістом, та може відрізнятися від вигляду завантаженого документу.

Увага! Автор матеріалу забороняє відтворення, передрук або розповсюдження іншим способом цього матеріалу з сайту «ВСЕОСВІТА» (тексти, фото, відео тощо). Дозволяється лише гіперпосилання на сам матеріал.

Нещодавно завантажили