uabooks.top

E téma tananyaga segít nektek:

ismeretet szerezni az alumínium természetben való előfordulásáról;

bővíteni ismereteiteket az alumínium és ve-gyületeinek tulaj donságairól; kideríteni az alumínium, az alumínium-oxid és az alumínium-sók alkalmazási területeit.

Az alumínium. Az alumínium¹ mint kémiai elem a periódusos rendszer harmadik periódusában, a III. főcsoportban helyezkedik el.

Előfordulása. Az alumínium a leggyakoribb fémes elem a földkéregben: atomi aránya 6,4%. Az oxigén, a szilícium és az alumínium együtt alkotja a szervetlen (ásványi) világ alapját. A természetben elemi állapotban nem fordul elő, csak

vegyületeiben. A legfontosabb alumíniumtartalmú kőzetek: bauxit, ami az Al(OH)₃ és az Al₂O₃^H₃O keveréke; az Al₂0₃«2Si0₂«2H₂0 képletű kaolin (az agyag alkotórésze); néha található korund - Al₂O₃ (63. ábra).

63. ábra

Alumínium-

ásványok

Az alumíniumnak a földkéregben való jelentős előfordulása ellenére a hidroszférában elenyésző mennyiség található belőle, a növényekben és az élő szervezetekben pedig gyakorlatilag nincs.

Az atom és az ion elektronszerkezete. Az almníniumatom külső elektronhéján 3 elektron van:

Az alumínium könnyen leadja vegyértékelektronjait és háromszoros töltésű kationná válik:

Az alumínium vegyületeiben mindig +3 oxidációs fokú.

írjátok fel az alumínium-ion elektronszerkezetét, valamint elektron-képletét.

Az alumínium mint egyszerű anyag. A fémalumínium mindenki számára ismert. A világon évente több tízmillió tonnát olvasztanak az elektrolizáló kemencékben. Csak vasat gyártanak ennél nagyobb mennyiségben.

Fizikai tulajdonság. Az alumínium ezüstfehér, 660 °C-nál olvadó fém. Könnyű (sűrűsége

2,70g/cm³), jól alakítható, hengerelhető anyag, huzallá, lemezzé, fóliává alakítható. A hót és az elektromosságot jól vezeti, fémekkel ötvözetet alkot. Ezek közül a legfontosabbak: a dúralumí-nium (alumínium, magnézium és réz), a szilu-min (alumínium és szilícium), a magnálium (alumínium és magnézium), az aviál (alumínium, szilícium és magnézium).

Kémiai tulajdonságai. Az alumínium nagyon aktív fém, az elemek elektrokémiai feszültségsorában a magnézium után áll.

Reakciója nemfémekkel. A nemfémek többségével hő hatására megy végbe a reakció, a klórral és a brómmal már közönséges körülmények között is. A száraz jód és alumíniumpor keverékének reakcióját néhány csepp víz indítja be. A víz itt a katalizátor szerepet tölt be (64. ábra).

64. ábra

Alumínium és jód reakciója

írjátok fel az alumínium és a jód reakcióegyenletét.

Az alumínium az oxigénnel szobahőmérsékleten reagál, felületén összefüggő oxidréteg Al₂O₃ alakul ki. Ez az oxidréteg megvédi a további oxidációtól, illetve a környezeti hatásoktól.

Reakciója a vízzel. Az összefüggő oxidréteg-nek köszönhetően az alumínium nem reagál még a forrásban lévő vízzel sem. Ha ezt a védőréteget megbontjuk (higany-sóval megdörzsöl-

ve a fémet), akkor az alumínium hidrogénfejlődés közben reagál a vízzel:

Reakciója a savakkal. Az alumínium a savak többségével reagál, kivéve a gyenge savakat (hidrogénszulfid-sav, szénsav, kovasav). A savak vizes oldatával való reakcióját hidrogénfejlődés kíséri. Tömény kénsavval és salétromsavval közönséges körülmények között nem reagál: a kialakuló védőréteg passziválja a fémet. Hő hatására azonban ezek a savak reagálnak az oxidréteggel, ezután pedig az alumíniummal:

Állítsátok össze az oxidáció és a redukció sémáját, és az elektronegyensúly módszerével rendezzétek az egyenleteket.

Reakciója a lúgokkal. Az alumínium a fémek aktivitási sorában a hidrogén előtt áll, oxidja és hidroxidja pedig amfoter vegyület. Ezek a tényezők lehetővé teszik az alumínium reakcióját a lúgokkal:

A só képletében a savmaradék az amfoter hid-roxid Al(OH)₃ savként felírt formájának felel meg - H₃AlO₃.

A fenti egyenlet az alumínium szilárd lúgokkal való reakcióját írja le hő hatására, azaz víz nélkül. Ha a fém a lúg vizes oldatával lép kölcsönhatásba (65. ábra), akkor vízben oldódó alu-minátok Na₃LAl(OH)₆] vagy NatAl(OH)₄] keletkeznek:

Ezeknek a sóknak a képletei levezethetők úgy is, hogy az összes oxigénatomot a Na₃AlO₃ és a NaAlO₂ képletben behelyettesítjük két hidroxil-csoporttal¹.

Hasonlóképpen mennek végbe a reakciók cinkátok Na₂ZnO₂ és Na₂IZn(OH)₄] (vagy egyéb ilyen típusú vegyületek) keletkezésével, ahol a só anionja az amfoter-hidroxid savmaradékja-ként képződik.

Reakciója a sókkal. Az alumínium reagál a sók oldataival, kiszorítva a kevésbé aktív fémet (66. ábra):

66. ábra

Alumínium-granulátumok a reakció előtt és után

Alkalmazása. Korrózióállóságának, alacsony sűrűségének, keménységének köszönhetően az alumíniumot, de leginkább ötvözeteit használják a repülőgép-, a gépkocsi- és a hajógyártásban, az épí-

tőiparban (szerkezeti elemek) és a mindennapi életben (háztartási eszközök, ablakkeretek).

Az alumínium sok fémoxid redukáló szere - ezt a tulajdonságát alkalmazzák a fémkohászatban króm, mangán, kalcium, vanádium előállítására.

Ahmuhiumból különböző csomagolóanyagokat állítanak elő (alufólia, üdítős dobozok), fedőfestékként megfelelő kötőanyaghoz keverve (metál festékek).

Bár az alumínium vezetőképessége a réznél kisebb, de sokkal könnyebb és olcsóbb, ezért elekig romos huzalokat is gyártanak belőle.

Az alumínium oxidja és hidroxidja. Az alu-mínium-oxid (Al₂O₃) fehér, magas olvadáspontú, vízben nem oldódó és vele nem reagáló anyag. Vékony, átlátszó, tömör, kemény réteg vonja be az alumínium felületét.

A tiszta alumínium-oxid a korund, amelynek egyes színezett fajtái drágakövek: rubin (króm(III)-oxid szennyeződés van benne) és zafír (vas-, titán- és kobalt-oxid szennyeződéseket tartalmaz) (67. ábra).

67. ábra

A korund színezett változatai

Az alumínium-oxid (Al₂O₃) amfoter vegyület. Kémiai viselkedése a másik reagens jellegétől függ. Az alumínium-oxid reakcióba lép (hő hatására) savképző és bázisképző oxidokkal, erős savakkal és lúgokkal.

írjatok fel olyan kémiai egyenletet, melyben az alumínium-oxid a) bázisos tulajdonsággal; b) savas tulajdonsággal rendelkezik.

Az alumínium-hidroxid (Al(OH)₃) fehér, vízben nem oldódó kristályos anyag. Jellegzetesen amfoter hidroxid. Alumínium-só és lúgoldat (vagy ammóniaoldat) sztöchiometriai mennyiségének reakciójával állítják elő. Az alumínium-hidroxid feloldódik savakkal való reakciójával, valamint lúgokkal való reakciójánál is vízben oldható só keletkezik.

Hőmérséklet hatására oxidra és vízre bomlik.

írjátok fel az alumínium-hidroxid termikus bomlását.

A sók. Az alumínium két típusú sót alkot. Az AlCl₃, AlPO₄, Al₂(SO₄)₃ képletű vegyületekben az alumínium kationként van jelen, a NaAlO₂, Ca₃(AlO₃)₂ képletű sókban a savmaradék anion egyik összetevője.

Az alumínium-klorid -szulfát vagy -nitrát sóinak telített oldatát lehűtve vagy a víz elpárolgása által kristályhidrátok - A1C1₃-6H₂0, Al₂(SO₄)₃-18H₂0 és A1(N0₃)₃-9H₂0 - színtelen kristályai válnak ki.

Az alumínium sói savasan hidrolizálnak

(12. §).

Milyen jellege van az alumínium-klorid vizes oldatának? Válaszotokat támasszátok alá reakcióegyenlettel.

Az alumíniumvegyületek alkalmazása.

A kristályos alumínium-oxidot (korund) nagy keménysége miatt csiszoló anyagként használják. Por formájában a hőálló kerámia összetevője. Az alumínium-kloridot (AlCl₃) szerves reakciók katalizátoraként alkalmazzék, az ahmiínium-szulfátot (Al₂(SO₄)₃) nagy mennyiségben használják ivóvíztisztításra, mert alkalmazásával csökkenthető a vízben oldott vegyületek által okozott opálosság.

Nagy gyakorlati jelentősége van a kalcium-aluminátoknak. A kalcium-szilikátokkal együtt a cement alkotórésze (29. §).

Érdekes

tudnivaló

Az amorf alumínium-oxidot adszorbensként alkalmazzák az orvostudományban; a gyógyszert alumogél-nek nevezik.

A cementet a

mészkő CaCO₃ és az agyag Al₂0₃»2Si0₂*2H₂0 kiégetésével állítják elő 1500 °С hőmérsékleten. A lejátszódó kémiai folyamatok:

ÖSSZEFOGLALÁS

Az alumínium a földkéreg leggyakoribb fémes eleme.

Az alumínium jól alakítható könnyűfém, a hőt és az elektromosságot jól vezeti. Reagál a nemfémekkel, a savakkal, a lúgokkal, a sók vizes oldatával.

Az alumínium oxidja és hidroxidja fehér, vízben nem oldódó anyag. Ezek amfoter vegyüle-tek, vagyis reagálnak savképző és bázisképző oxidokkal, savakkal és lúgokkal.

Az alumínium két típusú sót alkot: az egyikben kationként van jelen, a másikban a só anionjának (a savmaradéknak) egyik alkotó eleme.

Az alumíniumot és ötvözeteit a gépgyártásban, az építőiparban, a háztartásban és a mindennapi életben használják. Az alumínium-oxi-dot csiszoló anyagként alkalmazzák, valamint a hőálló kerámia egyik összetevőjeként. Az alumí-niumvegyületeket a vegyiparban, az építőiparban, víztisztításnál alkalmazzák.

182. Jellemezzétek az alumíniumatom Al-27 nuklidját.

183. Nevezzétek meg az alumíniumnak azt a tulajdonságát, aminek köszönhetően különböző területeken alkalmazzák.

184. írjátok fel az alumíniumnak az oxigénnel, a brómmal, a nitrogénnel végbemenő reakciójának egyenleteit.

185. Fejezzétek be a reakciósémákat és alakítsátok át kémiai egyenletté:

186. írjátok fel az alumínium és a nagyon híg salétromsav-oldat reakcióegyenletét. Vegyétek figyelembe, hogy az oxidálószer maximálisan redukálódik.

187. írjátok fel azokat a reakcióegyenleteket, melyek segítségével el lehet végezni az átalakítási vázlatokat:

188. Ha összeöntjük az alumínium-klorid és a nátrium-karbonát oldatait, csapadékképződést (ez az alumínium-hidroxid) és gázkiválást észlelünk. Magyarázzátok meg a kísérlet eredményét és írjátok fel a lejátszódó reakcióegyenleteket.

189. Határozzátok meg az alumínium tömegrész-arányát az AlO(OH) képletű böhmit nevű ásványban.

190. Számítsátok ki az alumínium tömegét 48,3 g AlCl₃*6Н₂0 kris-tályhidrátban.

191. Milyen térfogatú vízben kell feloldani 7,5 g A1(N0₃)₃«9H₂0 képletű kristályhidrátot, hogy 7,1%-os sóoldatot kapjunk?

192. Az alumínium és a magnézium keverékét sósavval reagáltatva 8,96 liter gáz kiválását észlelhetjük. Ha ugyanilyen mennyiségű keverékre lúgoldattal hatunk, 3,36 liter ugyanilyen gáz válik ki. Számítsátok ki a fémek tömegrész-arányát a kiinduló keverékben, ha a gázok térfogatát normál körülmények között mértük.

 

 

Ez a tankönyv anyaga Kémia a 11. osztály számára Pavlo Popéi