Aluminium adalah logam transisi. perusahaan daerah

Pelajaran video 1: kimia anorganik. Logam: alkali, alkali tanah, aluminium

Pelajaran video 2: logam transisi

Kuliah: Sifat kimia karakteristik dan produksi zat sederhana - logam: alkali, alkali tanah, aluminium; unsur transisi (tembaga, seng, kromium, besi)

Sifat kimia logam

Semua logam dalam reaksi kimia memanifestasikan dirinya sebagai agen pereduksi. Mereka dengan mudah berpisah dengan elektron valensi, teroksidasi pada saat yang sama. Ingatlah bahwa semakin ke kiri suatu logam terletak dalam deret tegangan elektrokimia, semakin kuat zat pereduksinya. Oleh karena itu, yang terkuat adalah lithium, yang terlemah adalah emas dan sebaliknya, emas adalah oksidator terkuat, dan lithium adalah yang terlemah.

Li→Rb→K→Ba→Sr→Ca→Na→Mg→Al→Mn→Cr→Zn→Fe→Cd→Co→Ni→Sn→Pb→H→Sb→Bi→Cu→Hg→Ag→Pd→ Pt→Au

Semua logam menggantikan logam lain dari larutan garam, mis. memulihkan mereka. Semua kecuali alkali dan alkali tanah saat mereka berinteraksi dengan air. Logam yang terletak sebelum H menggantikannya dari larutan asam encer, dan mereka sendiri larut di dalamnya.

Pertimbangkan beberapa sifat kimia umum logam:

Interaksi logam dengan oksigen membentuk oksida basa (CaO, Na 2 O, 2Li 2 O, dll.) atau amfoter (ZnO, Cr 2 O 3, Fe 2 O 3, dll.).
Interaksi logam dengan halogen (subkelompok utama kelompok VII) membentuk asam hidrohalat (HF - hidrogen fluorida, HCl - hidrogen klorida, dll.).
Interaksi logam dengan non-logam membentuk garam (klorida, sulfida, nitrida, dll.).
Interaksi logam dengan logam membentuk senyawa intermetalik (MgB 2 , NaSn, Fe 3 Ni, dll).
Interaksi logam aktif dengan hidrogen membentuk hidrida (NaH, CaH 2, KH, dll).
Interaksi logam alkali dan alkali tanah dengan air membentuk basa (NaOH, Ca(OH)2, Cu(OH)2, dll).
Interaksi logam (hanya yang berdiri dalam deret elektrokimia hingga H) dengan asam membentuk garam (sulfat, nitrit, fosfat, dll.). Harus diingat bahwa logam bereaksi dengan asam dengan agak enggan, sementara mereka hampir selalu berinteraksi dengan basa dan garam. Agar reaksi logam dengan asam berlangsung, logam harus aktif dan asam kuat.

Sifat kimia logam alkali

Kelompok logam alkali mencakup unsur-unsur kimia berikut: litium (Li), natrium (Na), kalium (K), rubidium (Rb), sesium (Cs), fransium (Fr). Saat mereka bergerak dari atas ke bawah dalam Golongan I dari Tabel Periodik, jari-jari atomnya meningkat, yang berarti bahwa sifat logam dan sifat pereduksinya meningkat.

Pertimbangkan sifat kimia logam alkali:

Mereka tidak memiliki tanda-tanda amfoterisitas, karena mereka memiliki nilai potensial elektroda negatif.
Agen pereduksi terkuat di antara semua logam.
Dalam senyawa, mereka hanya menunjukkan keadaan oksidasi +1.
Memberikan elektron valensi tunggal, atom-atom unsur kimia ini diubah menjadi kation.
Mereka membentuk banyak senyawa ionik.
Hampir semuanya larut dalam air.

Interaksi logam alkali dengan unsur lain:

1. Dengan oksigen, membentuk senyawa individu, sehingga oksida hanya membentuk litium (Li 2 O), natrium membentuk peroksida (Na 2 O 2), dan kalium, rubidium, dan cesium membentuk superoksida (KO 2, RbO 2, CsO 2).

2. Dengan air, membentuk alkali dan hidrogen. Ingat, reaksi ini bersifat eksplosif. Tanpa ledakan, hanya lithium yang bereaksi dengan air:

2Li + 2H 2 O → 2LiO H + H 2.

3. Dengan halogen, membentuk halida (NaCl - natrium klorida, NaBr - natrium bromida, NaI - natrium iodida, dll.).

4. Dengan hidrogen ketika dipanaskan, membentuk hidrida (LiH, NaH, dll.)

5. Dengan belerang bila dipanaskan, membentuk sulfida (Na 2 S, K 2 S, dll). Mereka tidak berwarna dan sangat larut dalam air.

6. Dengan fosfor ketika dipanaskan, membentuk fosfida (Na 3 P, Li 3 P, dll.), Mereka sangat sensitif terhadap kelembaban dan udara.

7. Dengan karbon, bila dipanaskan, karbida hanya membentuk litium dan natrium (Li 2 CO 3, Na 2 CO 3), sedangkan kalium, rubidium, dan sesium tidak membentuk karbida, mereka membentuk senyawa biner dengan grafit (C 8 Rb, C 8 Cs, dll) .

8. Dalam kondisi normal, hanya litium yang bereaksi dengan nitrogen, membentuk Li 3 N nitrida, dengan logam alkali lainnya, reaksi hanya mungkin terjadi jika dipanaskan.

9. Mereka bereaksi secara eksplosif dengan asam, jadi melakukan reaksi seperti itu sangat berbahaya. Reaksi-reaksi ini ambigu, karena logam alkali aktif bereaksi dengan air, membentuk alkali, yang kemudian dinetralkan oleh asam. Ini menciptakan persaingan antara alkali dan asam.

10. Dengan amonia, membentuk amida - analog hidroksida, tetapi basa yang lebih kuat (NaNH 2 - natrium amida, KNH 2 - kalium amida, dll.).

11. Dengan alkohol, membentuk alkoholat.

Fransium adalah logam alkali radioaktif, salah satu unsur radioaktif yang paling langka dan paling tidak stabil. Sifat kimianya tidak dipahami dengan baik.

Mendapatkan logam alkali:

Untuk mendapatkan logam alkali, mereka terutama menggunakan elektrolisis lelehan halida mereka, paling sering klorida, yang membentuk mineral alami:

NaCl → 2Na + Cl2 .

Ada cara lain untuk mendapatkan logam alkali:
Natrium juga dapat diperoleh dengan mengkalsinasi soda dengan batubara dalam cawan lebur tertutup:

Na 2 CO 3 + 2C → 2Na + 3CO.

Metode yang dikenal untuk memproduksi litium dari oksidanya dalam ruang hampa pada 300 °C:

2Li 2 O + Si + 2CaO → 4Li + Ca 2 SiO 4 .

Kalium diperoleh dengan melewatkan uap natrium melalui lelehan kalium klorida pada 800 ° C, memancarkan uap kalium mengembun:

KCl + Na → K + NaCl.

Sifat kimia logam alkali tanah

Logam alkali tanah termasuk unsur-unsur dari subkelompok utama kelompok II: kalsium (Ca), strontium (Sr), barium (Ba), radium (Ra). Aktivitas kimia unsur-unsur ini tumbuh dengan cara yang sama seperti logam alkali, yaitu. meningkat ke bawah subkelompok.

Sifat kimia logam alkali tanah:

Struktur kulit valensi atom unsur-unsur ini ns 2 .

Memberikan dua elektron valensi, atom-atom unsur kimia ini diubah menjadi kation.
Senyawa menunjukkan keadaan oksidasi +2.
Muatan inti atom lebih besar satu daripada muatan unsur basa pada periode yang sama, yang menyebabkan penurunan jari-jari atom dan peningkatan potensi ionisasi.

Interaksi logam alkali tanah dengan unsur lain:

1. Dengan oksigen, semua logam alkali tanah, kecuali barium, membentuk oksida, barium membentuk peroksida BaO 2. Dari logam-logam ini, berilium dan magnesium, yang dilapisi dengan lapisan tipis oksida pelindung, berinteraksi dengan oksigen hanya pada t yang sangat tinggi. Oksida dasar logam alkali tanah bereaksi dengan air, dengan pengecualian berilium oksida BeO, yang memiliki sifat amfoter. Reaksi kalsium oksida dan air disebut reaksi slaking kapur. Jika reagennya adalah CaO, kapur tohor terbentuk, jika Ca(OH) 2, dihaluskan. Juga, oksida basa bereaksi dengan oksida asam dan asam. Sebagai contoh:

3CaO + P 2 O 5 → Ca 3 (PO 4) 2 .

2. Dengan air, logam alkali tanah dan oksidanya membentuk hidroksida - zat kristal putih, yang, dibandingkan dengan hidroksida logam alkali, kurang larut dalam air. Hidroksida logam alkali tanah adalah alkali, kecuali untuk Be(OH .) amfoter ) 2 dan basa lemah Mg(OH)2. Karena berilium tidak bereaksi dengan air, Be (OH ) 2 dapat diperoleh dengan cara lain, misalnya, dengan hidrolisis nitrida:

Jadilah 3 N 2+ 6H 2 O → 3 Menjadi (OH)2+ 2N N 3.

3. Dalam kondisi normal, semuanya bereaksi dengan halogen, kecuali berilium. Yang terakhir bereaksi hanya pada t tinggi. Halida terbentuk (MgI 2 - magnesium iodida, CaI 2 - kalsium iodida, CaBr 2 - kalsium bromida, dll.).

4. Semua logam alkali tanah, kecuali berilium, bereaksi dengan hidrogen saat dipanaskan. Hidrida terbentuk (BaH 2 , CaH 2 , dll.). Untuk reaksi magnesium dengan hidrogen, selain t tinggi, peningkatan tekanan hidrogen juga diperlukan.

5. Sulfur membentuk sulfida. Sebagai contoh:

Ca + S → CaS.

Sulfida digunakan untuk mendapatkan asam sulfat dan logam yang sesuai.

6. Mereka membentuk nitrida dengan nitrogen. Sebagai contoh:

3Menjadi + N 2 → Jadilah 3 N 2.

7. Dengan asam, membentuk garam dari asam dan hidrogen yang sesuai. Sebagai contoh:

Be + H 2 SO 4 (razb.) → BeSO 4 + H 2.

Reaksi-reaksi ini berlangsung dengan cara yang sama seperti dalam kasus logam alkali.

Mendapatkan logam alkali tanah:

Berilium diperoleh dengan reduksi fluorida:

BeF 2 + Mg –t o → Be + MgF 2

Barium diperoleh dengan reduksi oksida:

3BaO + 2Al –t o → 3Ba + Al 2 O 3

Logam yang tersisa diperoleh dengan elektrolisis lelehan klorida:

CaCl 2 → Ca + Cl 2

Sifat kimia aluminium

Aluminium adalah logam ringan yang aktif, nomor 13 dalam tabel. Di alam, yang paling umum dari semua logam. Dan dari unsur kimia, menempati posisi ketiga dalam hal distribusi. Panas tinggi dan konduktor listrik. Tahan terhadap korosi, karena ditutupi dengan film oksida. Titik lelehnya adalah 660 0 .

Pertimbangkan sifat kimia dan interaksi aluminium dengan elemen lain:

1. Dalam semua senyawa, aluminium berada dalam keadaan oksidasi +3.

2. Ini menunjukkan sifat pereduksi di hampir semua reaksi.

3. Logam amfoter menunjukkan sifat asam dan basa.

4. Mengembalikan banyak logam dari oksida. Metode memperoleh logam ini disebut aluminotermi. Contoh mendapatkan krom:

2Al + Cr2O3 → Al 2 O 3 + 2Cr.

5. Bereaksi dengan semua asam encer untuk membentuk garam dan melepaskan hidrogen. Sebagai contoh:

2Al + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2;

2Al + 3H2SO4 → Al 2 (SO 4) 3 + 3H 2.

Dalam HNO3 pekat dan H2SO4 aluminium dipasifkan. Berkat ini, dimungkinkan untuk menyimpan dan mengangkut asam ini dalam wadah yang terbuat dari aluminium.

6. Berinteraksi dengan alkali, karena mereka melarutkan film oksida.

7. Bereaksi dengan semua non-logam kecuali hidrogen. Untuk melakukan reaksi dengan oksigen, diperlukan aluminium yang terbagi halus. Reaksi hanya mungkin pada t tinggi:

4Al + 3O2 → 2Al2O 3 .

Menurut efek termalnya, reaksi ini eksotermik. Interaksi dengan belerang membentuk aluminium sulfida Al 2 S 3 , dengan fosfor fosfida AlP, dengan nitrogen nitrida AlN, dengan karbon karbida Al 4 C 3 .

8. Ini berinteraksi dengan logam lain, membentuk aluminida (FeAl 3 CuAl 2, CrAl 7, dll.).

Menerima aluminium:

Logam aluminium diperoleh dengan elektrolisis larutan alumina Al 2 O 3 dalam kriolit cair Na 2 AlF 6 pada 960–970°C.

2Al2O3 → 4Al + 3O 2 .

Sifat kimia unsur transisi

Unsur-unsur transisi termasuk unsur-unsur subkelompok sekunder dari Tabel Periodik. Pertimbangkan sifat kimia tembaga, seng, kromium dan besi.

Sifat kimia tembaga

1. Pada deret elektrokimia terletak di sebelah kanan H, sehingga logam ini tidak aktif.

2. Peredam lemah.

3. Dalam senyawa, ia menunjukkan bilangan oksidasi +1 dan +2.

4. Bereaksi dengan oksigen ketika dipanaskan untuk membentuk:

tembaga oksida (I) 2Cu + O 2 → 2CuO(pada t 400 0 C)
atau tembaga(II) oksida: 4Cu + O2 → 2Cu2O(pada t 200 0 C).

Oksida memiliki sifat dasar. Ketika dipanaskan dalam atmosfer inert, Cu 2 O tidak proporsional: Cu2O → CuO + Cu. Tembaga (II) oksida CuO membentuk kurat dalam reaksi dengan basa, contoh: CuO + 2NaOH → Na 2 CuO 2 + H 2 O.

5. Tembaga hidroksida Cu (OH) 2 bersifat amfoter, sifat utama berlaku di dalamnya. Mudah larut dalam asam:

Cu(OH)2 + 2HNO3 → Cu(NO 3) 2 + 2H 2 O,

dan dalam larutan alkali pekat dengan kesulitan:

u(OH)2 + 2NaOH → Na2.

6. Interaksi tembaga dengan belerang dalam berbagai kondisi suhu juga membentuk dua sulfida. Ketika dipanaskan hingga 300-400 0 C dalam ruang hampa, tembaga (I) sulfida terbentuk:

2Cu+S → Cu2S.

Pada suhu kamar, dengan melarutkan belerang dalam hidrogen sulfida, tembaga (II) sulfida dapat diperoleh:

Cu+S → CuS.

7. Dari halogen, ia berinteraksi dengan fluor, klor dan bromin, membentuk halida (CuF 2 , CuCl 2 , CuBr 2), yodium, membentuk tembaga (I) iodida CuI; tidak berinteraksi dengan hidrogen, nitrogen, karbon, silikon.

8. Itu tidak bereaksi dengan asam - agen non-pengoksidasi, karena mereka hanya mengoksidasi logam yang terletak di hidrogen dalam seri elektrokimia. Unsur kimia ini bereaksi dengan asam pengoksidasi: nitrat encer dan pekat dan sulfat pekat:

3Cu + 8HNO 3 (diff) → 3Cu(NO 3) 2 + 2NO + 4H 2 O;

Cu + 4HNO3 (conc) → Cu(NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O;

Cu + 2H 2 SO 4 (conc) → CuSO 4 + SO 2 + 2H 2 O.

9. Berinteraksi dengan garam, tembaga menggantikan logam yang terletak di sebelah kanannya dalam deret elektrokimia dari komposisinya. Sebagai contoh,

2FeCl 3 + Cu → CuCl 2 + 2FeCl 2 .

Di sini kita melihat bahwa tembaga masuk ke dalam larutan, dan besi (III) direduksi menjadi besi (II). Reaksi ini sangat penting secara praktis dan digunakan untuk menghilangkan tembaga yang terdeposit pada plastik.

Sifat kimia seng

1. Yang paling aktif setelah logam alkali tanah.

2. Ini telah diucapkan mengurangi sifat dan sifat amfoter.

3. Dalam senyawa, ia menunjukkan keadaan oksidasi +2.

4. Di udara, itu ditutupi dengan film oksida ZnO.

5. Interaksi dengan air dimungkinkan pada suhu panas merah. Akibatnya, seng oksida dan hidrogen terbentuk:

Zn + H 2 O → ZnO + H 2.

6. Berinteraksi dengan halogen, membentuk halida (ZnF 2 - seng fluorida, ZnBr 2 - seng bromida, ZnI 2 - seng iodida, ZnCl 2 - seng klorida).

7. Dengan fosfor membentuk fosfida Zn 3 P 2 dan ZnP 2 .

8. Dengan sulfur chalcogenide ZnS.

9. Tidak langsung bereaksi dengan hidrogen, nitrogen, karbon, silikon dan boron.

10. Ini berinteraksi dengan asam non-pengoksidasi, membentuk garam dan menggantikan hidrogen. Sebagai contoh:

H 2 SO 4 + Zn → ZnSO 4 + H 2
Zn + 2HCl → ZnCl 2 + H 2 .

Ia juga bereaksi dengan asam - zat pengoksidasi: dengan konsentrasi. asam sulfat membentuk seng sulfat dan sulfur dioksida:

Zn + 2H 2 SO 4 → ZnSO 4 + SO 2 + 2H 2 O.

11. Ini aktif bereaksi dengan alkali, karena seng adalah logam amfoter. Dengan larutan alkali, ia membentuk tetrahydroxozincates dan melepaskan hidrogen:

Zn + 2NaOH + 2H 2 O → Na 2 + H 2 .

Gelembung gas muncul pada butiran seng setelah reaksi. Dengan alkali anhidrat, ketika menyatu, ia membentuk sengat dan melepaskan hidrogen:

Zn+ 2NaOH → Na 2 ZnO 2 + H 2.

Sifat kimia kromium

1. Dalam kondisi normal, ia inert, tetapi aktif saat dipanaskan.

3. Membentuk senyawa berwarna.

4. Dalam senyawa, ia menunjukkan bilangan oksidasi +2 (oksida dasar CrO hitam), +3 (oksida amfoter Cr 2 O 3 dan hidroksida Cr (OH) 3 hijau) dan +6 (asam kromium oksida (VI) CrO 3 dan asam: kromat H 2 CrO 4 dan dua krom H 2 Cr 2 O 7, dll.).

5. Ini berinteraksi dengan fluor pada t 350-400 0 C, membentuk kromium (IV) fluorida:

Cr+2F 2 → CrF 4 .

6. Dengan oksigen, nitrogen, boron, silikon, belerang, fosfor, dan halogen pada t 600 0 C:

koneksi dengan oksigen membentuk kromium oksida (VI) CrO 3 (kristal merah tua),
senyawa nitrogen - kromium nitrida CrN (kristal hitam),
senyawa dengan boron - kromium borida CrB (kristal kuning),
senyawa dengan silikon - kromium silisida CrSi,
hubungan dengan karbon-kromium karbida Cr 3 C 2 .

7. Bereaksi dengan uap air, berada dalam keadaan panas, membentuk kromium (III) oksida dan hidrogen:

2Cr + 3H 2 O → Cr 2 O 3 + 3H 2 .

8. Itu tidak bereaksi dengan larutan alkali, tetapi perlahan bereaksi dengan lelehannya, membentuk kromat:

2Cr + 6KOH → 2KCrO 2 + 2K 2 O + 3H 2 .

9. Ini larut dalam asam kuat encer untuk membentuk garam. Jika reaksi berlangsung di udara, akan terbentuk garam Cr3+, misalnya:

2Cr + 6HCl + O 2 → 2CrCl 3 + 2H 2 O + H 2 .

Cr + 2HCl → CrCl 2 + H 2 .

10. Dengan asam sulfat dan nitrat pekat, serta dengan aqua regia, ia hanya bereaksi ketika dipanaskan, karena. pada suhu rendah, asam ini mempasifkan kromium. Reaksi dengan asam ketika dipanaskan terlihat seperti ini:

2Cr + 6H 2 SO 4 (conc) → Cr 2 (SO 4) 3 + 3SO 2 + 6H 2 O

Cr + 6HNO 3 (conc) → Cr(NO 3) 3 + 3NO 2 + 3H 2 O

Kromium(II) oksida CrO- padat hitam atau merah, tidak larut dalam air.

Sifat kimia:

Ini memiliki sifat dasar dan restoratif.
Ketika dipanaskan hingga 100 0 C di udara, ia teroksidasi menjadi Cr 2 O 3 - krom (III) oksida.
Dimungkinkan untuk memulihkan kromium dengan hidrogen dari oksida ini: CrO + H 2 → Cr + H 2 O atau kokas: CrO + C → Cr + CO.
Bereaksi dengan asam klorida, sambil melepaskan hidrogen: 2CrO + 6HCl → 2CrCl 3 + H 2 + 2H 2 O.
Tidak bereaksi dengan basa, asam sulfat encer dan asam nitrat.

Kromium oksida (III) Cr 2 O 3- zat tahan api, berwarna hijau tua, tidak larut dalam air.

Sifat kimia:

Ini memiliki sifat amfoter.
Bagaimana oksida basa berinteraksi dengan asam: Cr 2 O 3 + 6HCl → CrCl 3 + 3H 2 O.
Bagaimana oksida asam berinteraksi dengan basa: Cr 2 O 3 + 2KOH → 2KCrO 3 + H 2 O.
Oksidator kuat mengoksidasi Cr 2 O 3 menjadi kromat H 2 CrO 4 .
Agen pereduksi yang kuat memulihkankeluar Cr2O3.

Kromium(II) hidroksida Cr(OH) 2 - Warna kuning atau coklat padat, sukar larut dalam air.

Sifat kimia:

Basa lemah, menunjukkan sifat dasar.
Dengan adanya uap air di udara, ia teroksidasi menjadi Cr(OH) 3 - kromium (III) hidroksida.
Bereaksi dengan asam pekat untuk membentuk garam kromium (II) biru: Cr(OH) 2 + H 2 SO 4 → CrSO 4 + 2H 2 O.
Tidak bereaksi dengan basa dan asam encer.

Kromium (III) hidroksida Cr(OH) 3 - zat abu-abu-hijau, tidak larut dalam air.

Sifat kimia:

Ini memiliki sifat amfoter.
Bagaimana basa hidroksida berinteraksi dengan asam: Cr(OH) 3 + 3HCl → CrCl 3 + 3H 2 O.
Bagaimana asam hidroksida berinteraksi dengan basa: Cr(OH) 3 + 3NaOH → Na 3 [Cr(OH)6].

Sifat kimia besi

1. Logam aktif dengan reaktivitas tinggi.

2. Ini memiliki sifat restoratif, serta sifat magnetik yang diucapkan.

3. Dalam senyawa, ia menunjukkan bilangan oksidasi utama +2 (dengan oksidator lemah: S, I, HCl, larutan garam), +3 (dengan oksidator kuat: Br dan Cl) dan kurang karakteristik +6 (dengan O dan H2 HAI). Dalam oksidator lemah, besi mengambil keadaan oksidasi +2, dalam yang lebih kuat +3. +2 keadaan oksidasi sesuai dengan oksida hitam FeO dan hidroksida hijau Fe (OH) 2, yang memiliki sifat dasar. +3 keadaan oksidasi sesuai dengan oksida merah-coklat Fe 2 O 3 dan hidroksida coklat Fe (OH) 3, yang memiliki sifat amfoter yang diucapkan dengan lemah. Fe (+2) adalah reduktor lemah, dan Fe (+3) sering merupakan oksidator lemah. Ketika kondisi redoks berubah, keadaan oksidasi besi dapat berubah satu sama lain.

4. Di udara pada t 200 0 C, itu ditutupi dengan film oksida. Dalam kondisi atmosfer normal, mudah terkorosi. P Ketika oksigen dilewatkan melalui peleburan besi, FeO oksida terbentuk. Ketika besi dibakar di udara, oksida Fe 2 O 3 terbentuk. Ketika dibakar dalam oksigen murni, oksida terbentuk - skala besi:

3Fe + 2O 2 → Fe 3 O 4.

5. Bereaksi dengan halogen ketika dipanaskan:

hubungan dengan klorin membentuk besi (III) klorida FeCl 3,
senyawa dengan brom - besi (III) bromida FeBr 3,
senyawa dengan yodium - besi (II,III) iodida Fe 3 I 8,
senyawa dengan fluor - besi (II) fluorida FeF 2, besi (III) fluorida FeF 3.

6. Itu juga bereaksi dengan belerang, nitrogen, fosfor, silikon dan karbon ketika dipanaskan:

hubungan dengan belerang membentuk besi(II) sulfida FeS,
koneksi dengan nitrogen - besi nitrida Fe 3 N,
senyawa dengan fosfor - fosfida FeP, Fe 2 P dan Fe 3 P,
senyawa dengan silikon - besi silisida FeSi,
senyawa dengan karbon - besi karbida Fe 3 C.

2Fe + 4H 2 SO 4 → Fe 2 (SO 4) 3 + SO 2 + 4H 2 O

9. Itu tidak bereaksi dengan larutan alkali, tetapi perlahan bereaksi dengan lelehan alkali, yang merupakan oksidator kuat:

Fe + KClO 3 + 2KOH → K 2 FeO 4 + KCl + H 2 O.

10. Mengembalikan logam yang terletak di baris elektrokimia ke kanan:

Fe + SnCl 2 → FeCl 2 + Sn.

Mendapatkan zat besi: Dalam industri, besi diperoleh dari bijih besi, terutama dari hematit (Fe 2 O 3) dan magnetit (FeO·Fe 2 O 3).

3Fe2O3 + CO → CO 2 + 2Fe 3 O 4,
Fe 3 O 4 + CO → CO2 + 3FeO,
FeO + CO → CO2 + Fe.

Besi(II) oksida FeO - zat kristal hitam (wustite) yang tidak larut dalam air.

Sifat kimia:

Memiliki sifat dasar.
Bereaksi dengan asam klorida encer: FeO + 2HCl → FeCl 2 + H 2 O.
Bereaksi dengan asam nitrat pekat:FeO + 4HNO 3 → Fe(NO 3) 3 + NO 2 + 2H 2 O.
Tidak bereaksi dengan air dan garam.
Dengan hidrogen pada t 350 0 C direduksi menjadi logam murni: FeO + H 2 → Fe + H 2 O.
Itu juga direduksi menjadi logam murni ketika dikombinasikan dengan kokas: FeO + C → Fe + CO.
Oksida ini dapat diperoleh dengan berbagai cara, salah satunya dengan memanaskan Fe pada tekanan rendah O: 2Fe + O 2 → 2FeO.

Besi(III) oksidaFe2O3- bubuk coklat (hematit), zat yang tidak larut dalam air. Nama lain: oksida besi, minium besi, pewarna makanan E172, dll.

Sifat kimia:

Fe 2 O 3 + 6HCl → 2 FeCl 3 + 3H 2 O.
Itu tidak bereaksi dengan larutan alkali, ia bereaksi dengan lelehannya, membentuk ferit: Fe 2 O 3 + 2NaOH → 2NaFeO 2 + H 2 O.
Ketika dipanaskan dengan hidrogen, ia menunjukkan sifat pengoksidasi:Fe 2 O 3 + H 2 → 2FeO + H 2 O.
Fe 2 O 3 + 3KNO 3 + 4KOH → 2K 2 FeO 4 + 3KNO 2 + 2H 2 O.

Oksida besi (II, III) Fe 3 O 4 atau Fe O Fe 2 O 3 - padatan hitam keabu-abuan (magnetit, bijih besi magnetik), zat yang tidak larut dalam air.

Sifat kimia:

Terurai bila dipanaskan di atas 1500 0 : 2Fe 3 O 4 → 6FeO + O 2.
Bereaksi dengan asam encer: Fe 3 O 4 + 8HCl → FeCl 2 + 2FeCl 3 + 4H 2 O.
Tidak bereaksi dengan larutan alkali, bereaksi dengan lelehannya: Fe 3 O 4 + 14NaOH → Na 3 FeO 3 + 2Na 5 FeO 4 + 7H 2 O.
Ketika bereaksi dengan oksigen, ia mengoksidasi: 4Fe 3 O 4 + O 2 → 6Fe 2 O 3.
Dengan hidrogen, ketika dipanaskan, itu dipulihkan:Fe 3 O 4 + 4H 2 → 3Fe + 4H 2 O.
Itu juga berkurang bila dikombinasikan dengan karbon monoksida: Fe 3 O 4 + 4CO → 3Fe + 4CO 2.

Besi(II) hidroksida Fe(OH) 2 - zat kristal putih, jarang kehijauan, tidak larut dalam air.

Sifat kimia:

Ini memiliki sifat amfoter dengan dominasi yang dasar.
Ini masuk ke dalam reaksi netralisasi asam non-pengoksidasi, menunjukkan sifat-sifat utama: Fe(OH) 2 + 2HCl → FeCl 2 + 2H 2 O.
Saat berinteraksi dengan asam nitrat atau asam sulfat pekat, ia menunjukkan sifat pereduksi, membentuk garam besi (III): 2Fe(OH) 2 + 4H 2 SO 4 → Fe 2 (SO 4) 3 + SO 2 + 6H 2 O.
Ketika dipanaskan, ia bereaksi dengan larutan alkali pekat: Fe (OH) 2 + 2NaOH → Na2.

Besi hidroksida (I Saya I) Fe (OH) 3- zat kristal atau amorf coklat, tidak larut dalam air.

Sifat kimia:

Ini memiliki sifat amfoter ringan dengan dominasi yang dasar.
Mudah berinteraksi dengan asam: Fe(OH) 3 + 3HCl → FeCl 3 + 3H 2 O.
Dengan larutan alkali pekat membentuk hexahydroxoferrates (III): Fe(OH)3 + 3NaOH → Na3.
Ini membentuk ferrates dengan lelehan alkali:2Fe(OH) 3 + Na 2 CO 3 → 2NaFeO 2 + CO 2 + 3H 2 O.
Dalam lingkungan basa dengan zat pengoksidasi kuat, ia menunjukkan sifat pereduksi: 2Fe(OH) 3 + 3Br 2 + 10KOH → 2K 2 FeO 4 + 6NaBr + 8H 2 O.

Punya pertanyaan tentang topik? Tanya guru kimiamu

Tujuan Pelajaran: mempertimbangkan distribusi aluminium di alam, sifat fisik dan kimianya, serta sifat-sifat senyawa yang dibentuknya.

Proses kerja

2. Mempelajari materi baru. Aluminium

Subkelompok utama dari kelompok III dari sistem periodik adalah boron (B), aluminium (Al), galium (Ga), indium (In) dan talium (Tl).

Seperti dapat dilihat dari data di atas, semua elemen ini ditemukan pada abad ke-19.

Penemuan logam dari subkelompok utama AKU AKU AKU kelompok


1806	1825	1875	1863	1861
G. Lussac,	G.H. Oersted	L. de Boisbaudran	F.Reich,	W. Crooks
L. Tenard	(Denmark)	(Perancis)	I. Richter	(Inggris)
(Perancis)			(Jerman)

Boron adalah bukan logam. Aluminium adalah logam transisi, sedangkan galium, indium, dan talium adalah logam penuh. Jadi, dengan peningkatan jari-jari atom unsur-unsur dari setiap kelompok sistem periodik, sifat logam zat sederhana meningkat.

Dalam kuliah ini, kita akan melihat lebih dekat sifat-sifat aluminium.

Unduh:

Pratinjau:

LEMBAGA PENDIDIKAN ANGGARAN KOTA

PENDIDIKAN UMUM 81

Aluminium. Posisi aluminium dalam sistem periodik dan struktur atomnya. Menemukan di alam. Sifat fisika dan kimia aluminium.

guru kimia

sekolah menengah MBOU 81

2013

Topik pelajaran: Aluminium. Posisi aluminium dalam sistem periodik dan struktur atomnya. Menemukan di alam. Sifat fisika dan kimia aluminium.

Tujuan Pelajaran: mempertimbangkan distribusi aluminium di alam, sifat fisik dan kimianya, serta sifat-sifat senyawa yang dibentuknya.

Proses kerja

1. Momen pengorganisasian pelajaran.

2. Mempelajari materi baru. Aluminium

Subkelompok utama kelompok III dari sistem periodik adalah boron (B),aluminium (Al), galium (Ga), indium (In) dan talium (Tl).

Seperti dapat dilihat dari data di atas, semua elemen ini ditemukan pada abad ke-19.

Penemuan logam dari subkelompok utama kelompok III


1806	1825	1875	1863	1861
G. Lussac,	G.H. Oersted	L. de Boisbaudran	F.Reich,	W. Crooks
L. Tenard	(Denmark)	(Perancis)	I. Richter	(Inggris)
(Perancis)			(Jerman)

Dalam kuliah ini, kita akan melihat lebih dekat sifat-sifat aluminium.

1. Posisi aluminium dalam tabel D. I. Mendeleev. Struktur atom, keadaan oksidasi ditunjukkan.

Unsur aluminium terletak di grup III, subkelompok "A" utama, periode ke-3 dari sistem periodik, nomor seri No. 13, massa atom relatif Ar (Al) \u003d 27. Tetangganya di sebelah kiri dalam tabel adalah magnesium - logam khas, dan di sebelah kanan - silikon - sudah bukan logam . Oleh karena itu, aluminium harus menunjukkan sifat dari beberapa sifat antara dan senyawanya bersifat amfoter.

Al +13) 2 ) 8 ) 3 , p adalah elemen,

Keadaan dasar

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1

keadaan tereksitasi

1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 3p 2

Aluminium menunjukkan keadaan oksidasi +3 dalam senyawa:

Al 0 - 3 e - → Al +3

2. Sifat fisik

Aluminium bentuk bebas adalah logam putih keperakan dengan konduktivitas termal dan listrik yang tinggi. Titik leleh 650 tentang C. Aluminium memiliki densitas rendah (2,7 g/cm 3 ) - sekitar tiga kali lebih sedikit dari besi atau tembaga, dan pada saat yang sama itu adalah logam yang tahan lama.

3. Berada di alam

Dalam hal prevalensi di alam, ia menempati1 di antara logam dan 3 di antara elemenkedua setelah oksigen dan silikon. Persentase kandungan aluminium dalam kerak bumi menurut berbagai peneliti berkisar antara 7,45 hingga 8,14% massa kerak bumi.

Di alam, aluminium hanya terdapat dalam senyawa(mineral).

Beberapa dari mereka:

Bauksit - Al 2 O 3 H 2 O (dengan pengotor SiO 2, Fe 2 O 3, CaCO 3)

Nephelines - KNa 3 4

Alunit - KAl(SO 4 ) 2 2Al(OH) 3

Alumina (campuran kaolin dengan pasir SiO 2 , batu kapur CaCO 3 , magnesit MgCO 3 )

Korundum - Al 2 O 3

Feldspar (ortoklas) - K 2 O × Al 2 O 3 × 6 SiO 2

Kaolinit - Al 2 O 3 × 2SiO 2 × 2H 2 O

Alunit - (Na,K) 2 SO 4 × Al 2 (SO 4 ) 3 × 4Al (OH) 3

Beril - 3BeO Al 2 O 3 6SiO 2

Bauksit
Al2O3	Korundum
	Rubi
	Safir

4. Sifat kimia aluminium dan senyawanya

Aluminium mudah berinteraksi dengan oksigen dalam kondisi normal dan ditutupi dengan film oksida (memberikan tampilan matte).

Ketebalannya 0,00001 mm, tetapi berkat itu, aluminium tidak menimbulkan korosi. Untuk mempelajari sifat kimia aluminium, film oksida dihilangkan. (Menggunakan amplas, atau secara kimiawi: pertama dengan mencelupkan ke dalam larutan alkali untuk menghilangkan lapisan oksida, dan kemudian ke dalam larutan garam merkuri untuk membentuk paduan aluminium-merkuri - sebuah amalgam).

I. Interaksi dengan zat sederhana

Aluminium yang sudah pada suhu kamar secara aktif bereaksi dengan semua halogen, membentuk halida. Ketika dipanaskan, ia berinteraksi dengan belerang (200 °C), nitrogen (800 °C), fosfor (500 °C) dan karbon (2000 °C), dengan yodium dengan adanya katalis - air:

2Al + 3S \u003d Al 2 S 3 (aluminium sulfida),

2Al + N2 = 2AlN (aluminium nitrida),

Al + P = AlP (aluminium fosfida),

4Al + 3C \u003d Al 4 C 3 (aluminium karbida).

2 Al + 3 I 2 = 2 Ali 3 (aluminium iodida)

Semua senyawa ini sepenuhnya dihidrolisis dengan pembentukan aluminium hidroksida dan, karenanya, hidrogen sulfida, amonia, fosfin, dan metana:

Al 2 S 3 + 6H 2 O \u003d 2Al (OH) 3 + 3H 2 S

Al 4 C 3 + 12H 2 O \u003d 4Al (OH) 3 + 3CH 4

Dalam bentuk serutan atau bubuk, ia menyala terang di udara, melepaskan sejumlah besar panas:

4Al + 3O 2 = 2Al 2 O 3 + 1676 kJ.

II. Interaksi dengan zat kompleks

Interaksi dengan air:

2 Al + 6 H 2 O \u003d 2 Al (OH) 3 + 3 H 2

tanpa film oksida

Interaksi dengan oksida logam:

Aluminium adalah agen pereduksi yang baik, karena merupakan salah satu logam aktif. Itu ada dalam rangkaian aktivitas tepat setelah logam alkali tanah. Jadimengembalikan logam dari oksidanya. Reaksi semacam itu - aluminotermi - digunakan untuk mendapatkan logam langka murni, seperti tungsten, vanadium, dll.

3 Fe 3 O 4 + 8 Al \u003d 4 Al 2 O 3 + 9 Fe + Q

Campuran termit Fe 3 O 4 dan Al (bubuk) - juga digunakan dalam pengelasan termit.

Cr 2 O 3 + 2Al \u003d 2Cr + Al 2 O 3

Interaksi dengan asam:

Dengan larutan asam sulfat: 2 Al + 3 H 2 SO 4 \u003d Al 2 (SO 4) 3 + 3 H 2

Itu tidak bereaksi dengan sulfat pekat dingin dan nitrogen (pasif). Oleh karena itu, asam nitrat diangkut dalam tangki aluminium. Ketika dipanaskan, aluminium mampu mereduksi asam-asam ini tanpa melepaskan hidrogen:

2Al + 6H 2 SO 4 (conc) \u003d Al 2 (SO 4) 3 + 3SO 2 + 6H 2 O,

Al + 6HNO 3 (conc) \u003d Al (NO 3) 3 + 3NO 2 + 3H 2 O.

Interaksi dengan alkali.

2 Al + 2 NaOH + 6 H 2 O \u003d 2 NaAl (OH) 4 + 3 H 2

Na [Al (OH) 4] - natrium tetrahidroksoaluminat

Atas saran ahli kimia Gorbov, selama Perang Rusia-Jepang, reaksi ini digunakan untuk menghasilkan hidrogen untuk balon.

Dengan larutan garam:

2Al + 3CuSO 4 \u003d Al 2 (SO 4) 3 + 3Cu

Jika permukaan aluminium digosok dengan garam merkuri, maka terjadi reaksi sebagai berikut:

2Al + 3HgCl2 = 2AlCl3 + 3Hg

Merkuri yang dilepaskan melarutkan aluminium, membentuk amalgam.

5. Aplikasi aluminium dan senyawanya

Sifat fisik dan kimia aluminium telah menyebabkan penggunaannya secara luas dalam teknologi.Industri penerbangan adalah konsumen utama aluminium.: 2/3 pesawat terbuat dari aluminium dan paduannya. Sebuah pesawat yang terbuat dari baja akan terlalu berat dan bisa membawa penumpang jauh lebih sedikit.Oleh karena itu, aluminium disebut sebagai logam bersayap.Kabel dan kabel terbuat dari aluminium: dengan konduktivitas listrik yang sama, massanya 2 kali lebih kecil dari produk tembaga yang sesuai.

Mempertimbangkan ketahanan korosi aluminium, itupembuatan bagian dari peralatan dan wadah untuk asam nitrat. Bubuk aluminium merupakan dasar pembuatan cat perak untuk melindungi produk besi dari korosi, serta untuk memantulkan sinar panas, cat tersebut digunakan untuk menutupi fasilitas penyimpanan minyak dan pakaian pemadam kebakaran.

Aluminium oksida digunakan untuk memproduksi aluminium dan juga sebagai bahan tahan api.

Aluminium hidroksida adalah komponen utama dari obat terkenal Maalox, Almagel, yang menurunkan keasaman jus lambung.

Garam aluminium sangat terhidrolisis. Properti ini digunakan dalam proses pemurnian air. Aluminium sulfat dan sedikit kapur mati ditambahkan ke air untuk dimurnikan untuk menetralkan asam yang dihasilkan. Akibatnya, endapan volumetrik aluminium hidroksida dilepaskan, yang, mengendap, membawa serta partikel kekeruhan dan bakteri yang tersuspensi.

Dengan demikian, aluminium sulfat adalah koagulan.

6. Mendapatkan aluminium

1) Metode hemat biaya modern untuk memproduksi aluminium ditemukan oleh American Hall dan orang Prancis Héroux pada tahun 1886. Ini terdiri dari elektrolisis larutan aluminium oksida dalam kriolit cair. Kriolit cair Na 3 AlF 6 melarutkan Al 2 O 3, bagaimana air melarutkan gula. Elektrolisis "larutan" aluminium oksida dalam kriolit cair berlangsung seolah-olah kriolit hanyalah pelarut, dan aluminium oksida adalah elektrolit.

2Al 2 O 3 arus listrik → 4Al + 3O 2

Dalam Ensiklopedia Bahasa Inggris untuk Anak Laki-laki dan Perempuan, sebuah artikel tentang aluminium dimulai dengan kata-kata berikut: “Pada 23 Februari 1886, zaman logam baru dimulai dalam sejarah peradaban - zaman aluminium. Pada hari ini, Charles Hall, seorang ahli kimia berusia 22 tahun, muncul di laboratorium guru pertamanya dengan selusin bola kecil aluminium putih keperakan di tangannya, dan dengan berita bahwa dia telah menemukan cara untuk membuat logam ini. murah dan dalam jumlah banyak. Jadi Hall menjadi pendiri industri aluminium Amerika dan pahlawan nasional Anglo-Saxon, sebagai orang yang membuat bisnis besar dari ilmu pengetahuan.

2) 2Al 2 O 3 + 3 C \u003d 4 Al + 3 CO 2

INI MENARIK:

Logam aluminium pertama kali diisolasi pada tahun 1825 oleh fisikawan Denmark Hans Christian Oersted. Dengan melewatkan gas klorin melalui lapisan alumina panas yang dicampur dengan batu bara, Oersted mengisolasi aluminium klorida tanpa sedikit pun uap air. Untuk mengembalikan logam aluminium, Oersted perlu mengolah aluminium klorida dengan amalgam kalium. Setelah 2 tahun, ahli kimia Jerman Friedrich Wöller. Dia memperbaiki metodenya dengan mengganti kalium amalgam dengan kalium murni.
Pada abad ke-18 dan ke-19, aluminium adalah logam perhiasan utama. Pada tahun 1889, di London, D.I. Mendeleev dianugerahi hadiah berharga atas jasanya dalam pengembangan kimia - timbangan yang terbuat dari emas dan aluminium.
Pada tahun 1855, ilmuwan Prancis Saint-Clair Deville telah mengembangkan proses untuk memproduksi logam aluminium dalam skala industri. Tetapi metode itu sangat mahal. Deville menikmati perlindungan khusus dari Napoleon III, Kaisar Prancis. Sebagai tanda pengabdian dan rasa terima kasihnya, Deville membuat untuk putra Napoleon, pangeran yang baru lahir, mainan kerincingan yang diukir dengan elegan - "produk konsumen" pertama yang terbuat dari aluminium. Napoleon bahkan bermaksud untuk melengkapi pengawalnya dengan kuiras aluminium, tetapi harganya mahal. Pada saat itu, 1 kg aluminium berharga 1000 mark, mis. 5 kali lebih mahal dari perak. Tidak sampai penemuan proses elektrolitik, aluminium menjadi sama berharganya dengan logam konvensional.
Tahukah Anda bahwa aluminium yang masuk ke dalam tubuh manusia menyebabkan gangguan pada sistem saraf. Dengan kelebihannya, metabolisme terganggu. Dan agen pelindung adalah vitamin C, kalsium, senyawa seng.
Ketika aluminium terbakar dalam oksigen dan fluor, banyak panas dilepaskan. Oleh karena itu, digunakan sebagai aditif untuk bahan bakar roket. Roket Saturnus membakar 36 ton bubuk aluminium selama penerbangannya. Ide penggunaan logam sebagai komponen bahan bakar roket pertama kali dikemukakan oleh F.A. Zander.

3. Konsolidasi materi yang dipelajari

nomor 1. Untuk memperoleh aluminium dari aluminium klorida, logam kalsium dapat digunakan sebagai reduktor. Buatlah persamaan untuk reaksi kimia ini, cirikan proses ini dengan menggunakan keseimbangan elektronik.
Memikirkan! Mengapa reaksi ini tidak dapat dilakukan dalam larutan berair?

2. Lengkapi persamaan reaksi kimia:
Al+H 2 SO 4 (solusi) ->
Al + CuCl 2 ->
Al + HNO 3 (konk) - t ->
Al + NaOH + H2O ->

Nomor 3. Menyelesaikan masalah:
Paduan aluminium-tembaga terkena kelebihan larutan natrium hidroksida pekat saat dipanaskan. 2,24 liter gas (nos) dilepaskan. Hitung persentase komposisi paduan jika massa totalnya 10 g?

4. Pekerjaan rumah geser 2

AL Elemen III (A) dari tabel grup D.I. Mendeleev Elemen dengan nomor urut 13, Elemennya dari periode ke-3 Yang ketiga paling umum di kerak bumi, namanya berasal dari lat. "Aluminis" - tawas

Fisikawan Denmark Hans Oersted (1777-1851) Untuk pertama kalinya, aluminium diperoleh olehnya pada tahun 1825 melalui aksi amalgam kalium pada aluminium klorida, diikuti dengan distilasi merkuri.

Produksi aluminium modern Metode produksi modern dikembangkan secara independen oleh American Charles Hall dan orang Prancis Paul Héroux pada tahun 1886. Ini terdiri dari melarutkan alumina dalam lelehan kriolit diikuti dengan elektrolisis menggunakan elektroda coke atau grafit yang dapat dikonsumsi.

Sebagai mahasiswa di Oberlin College, dia belajar bahwa Anda bisa menjadi kaya dan menerima rasa terima kasih umat manusia jika Anda menemukan metode untuk memproduksi aluminium dalam skala industri. Seperti orang kesurupan, Charles melakukan eksperimen produksi aluminium dengan elektrolisis lelehan kriolit-alumina. Pada 23 Februari 1886, setahun setelah lulus kuliah, Charles memproduksi aluminium pertama dengan elektrolisis. Hall Charles (1863 - 1914) insinyur kimia Amerika

Paul Héroux (1863-1914) - insinyur kimia Prancis Pada tahun 1889 ia membuka pabrik aluminium di Fron (Prancis), menjadi direkturnya, ia merancang tungku busur listrik untuk peleburan baja, dinamai menurut namanya; ia juga mengembangkan metode elektrolitik untuk memproduksi paduan aluminium

8 Aluminium 1. Dari Sejarah Penemuan Utama Selanjutnya Selama penemuan aluminium, harga logam lebih mahal dari emas. Inggris ingin menghormati ahli kimia besar Rusia D.I. Mendeleev dengan hadiah yang kaya, mereka memberinya keseimbangan kimia, di mana satu cangkir terbuat dari emas, yang lain - dari aluminium. Cangkir yang terbuat dari aluminium menjadi lebih mahal daripada emas. "Perak dari tanah liat" yang dihasilkan tidak hanya menarik minat para ilmuwan, tetapi juga industrialis dan bahkan kaisar Prancis. Lebih jauh

9 Aluminium 7. Kandungan utama kerak bumi Next

Menemukan di alam Mineral aluminium yang paling penting saat ini adalah bauksit.Komponen kimia utama bauksit adalah alumina (Al 2 O 3) (28 - 80%).

11 Aluminium 4. Sifat fisik Warna - putih-perak t pl. = 660 °C. t b.p. 2450 °C. Konduktif elektrik, konduktif termal Ringan, densitas = 2,6989 g/cm 3 Lunak, ulet. rumah selanjutnya

12 Aluminium 7. Ditemukan di alam Bauksit – Al 2 O 3 Alumina – Al 2 O 3 utama Berikutnya

13 Aluminium utama Sisipkan kata-kata yang hilang Aluminium adalah elemen dari grup III, subgrup utama. Muatan inti atom aluminium adalah +13. Ada 13 proton dalam inti atom aluminium. Ada 14 neutron dalam inti atom aluminium. Ada 13 elektron dalam atom aluminium. Atom aluminium memiliki 3 tingkat energi. Kulit elektron memiliki struktur 2e, 8e, 3e. Pada tingkat terluar, ada 3 elektron dalam sebuah atom. Bilangan oksidasi atom dalam senyawa adalah +3. Zat sederhana aluminium adalah logam. Aluminium oksida dan hidroksida bersifat amfoter. Lebih jauh

14 Aluminium 3 . Struktur zat sederhana Ikatan Logam - logam Kisi kristal - logam, bagian tengah muka kubik utama Lainnya

15 Aluminium 2. Struktur elektronik 27 A l +13 0 2e 8e 3e P + = 13 n 0 = 14 e - = 13 1 s 2 2 s 2 2p 6 3s 2 3p 1 Catatan elektronik pendek 1 s 2 2 s 2 2p 6 3s 2 3p 1 Mengisi urutan utama Berikutnya

Aluminium \u003d 2AlCl 3 4Al + 3C \u003d Al 4 C 3 C non-logam (dengan halogen, dengan karbon) (Lepaskan film oksida) 2 Al + 6 H 2 O \u003d 2Al (OH) 2 + H 2 C dengan air 2 Al + 6 HCl \u003d 2AlCl 3 + H 2 2Al + 3H 2 SO 4 \u003d Al 2 (SO 4) 3 + H 2 C asam dan 2 Al + 6NaOH + 6H 2 O \u003d 2Na 3 [Al (OH ) 6] + 3H 2 2Al + 2NaOH + 2H 2 O \u003d 2NaAlO 2 + 3H 2 C dengan alkali dan 8Al + 3Fe 3 O 4 \u003d 4Al 2 O 3 + 9Fe 2Al + WO 3 \u003d Al 2 O 3 + W C oksi d a m e t a l l

17 Aluminium 8. Didapatkan 1825 H. Oersted : AlCl 3 + 3K = 3KCl + Al : Elektrolisis (t pl. = 2050 ° C): 2Al 2 O 3 = 4 Al + 3O 2 Elektrolisis (pada peleburan kriolit Na 3 AlF 6, t pl 1000 ° ): 2Al 2 O 3 \u003d 4 Al + 3O 2 utama Berikutnya

Pada akhir tahun 90-an, Peraturan Instalasi Listrik (PUE) edisi ke-7 mulai berlaku di Rusia, yang menurutnya instalasi listrik jaringan internal bangunan dari kabel aluminium dan kabel dengan penampang kurang dari 16 mm2 dilarang, dan disyariatkan untuk melakukannya dari kawat tembaga. Alasan perubahan persyaratan peraturan adalah beberapa sifat aluminium.

aluminium sebagai konduktor listrik

Kabel dan kabel aluminium telah lama digunakan baik untuk pemasangan kabel jaringan daya internal di gedung untuk berbagai keperluan, dan untuk meletakkan saluran listrik luar ruangan. Ini karena sifat-sifat aluminium berikut:

berat jenis rendah, yang tiga kali lebih ringan dari tembaga;
kemudahan pemrosesan;
biaya bahan rendah;
konduktivitas listrik yang baik, per satuan massa;
ketahanan korosi yang tinggi.

Namun, fitur lain dari aluminium adalah: fluiditas tinggi, yang tidak memberikan kualitas kontak yang cukup untuk waktu yang lama; kekuatan rendah di bawah dampak mekanis pada fraktur; ketahanan panas yang rendah, yang mengarah pada peningkatan kerapuhan selama panas berlebih - menyebabkan diberlakukannya larangan pemasangan listrik kabel aluminium penampang kecil untuk jaringan catu daya internal.

Salah satu alasan utama yang mempengaruhi perubahan persyaratan PUE adalah bahwa selama operasi lapisan tipis oksida terbentuk pada permukaan kabel aluminium, yang memiliki konduktivitas listrik yang jauh lebih buruk daripada logam dasar. Akibatnya, resistansi kontak yang lebih tinggi terbentuk di persimpangan kabel, yang secara signifikan meningkatkan kemungkinan memanaskan kontak, risiko kehancuran dan kebakarannya.

Tembaga yang digunakan sebagai bahan untuk kabel dan kabel listrik, meskipun biayanya lebih tinggi, tidak memiliki kelemahan aluminium yang terdaftar dan memiliki sejumlah keunggulan: konduktivitas yang lebih tinggi; tidak membentuk film oksida di permukaan; fleksibilitas yang lebih tinggi, ini memungkinkan produksi kabel dengan penampang yang sangat kecil hingga 0,3 mm2, yang tidak dapat dibuat dari aluminium.

Koneksi kabel aluminium dan tembaga

Karena di banyak bangunan gedung lama jaringan listrik yang terbuat dari kabel aluminium dipertahankan, selama perbaikan sering kali diperlukan untuk menghubungkan kabel dari bahan yang berbeda - tembaga dan aluminium. Menurut Aturan Instalasi Listrik yang sama, penyambungan kabel aluminium dan tembaga dapat dilakukan dengan beberapa cara:

dengan bantuan koneksi tipe "mur", yang terdiri dari tiga pelat, di antaranya kabel dijepit dengan baut;
melalui klem WAGO. Ujung kabel yang akan dihubungkan dilucuti 10-15 mm, dimasukkan ke dalam lubang blok terminal yang berbeda, kemudian dijepit dengan blok penurun;
menggunakan blok terminal, yaitu batang dengan dua lubang. Ujung kabel yang terhubung dimasukkan ke dalam lubang dari ujung yang berbeda dan dijepit dengan sekrup
menggunakan koneksi baut sederhana, ketika kabel dijepit dengan mur dengan mesin cuci logam diletakkan di antara mereka. Metode ini dianggap sementara, karena tidak cocok untuk ruangan dengan kelembaban tinggi dan tidak digunakan untuk koneksi luar ruangan.

Artikel disiapkan berdasarkan bahan dari situs http://energy-systems.ru/

Karakteristik umum.

Konsep elemen transisi biasanya digunakan untuk merujuk pada elemen apa pun dengan elektron valensi d- atau f. Unsur-unsur ini menempati posisi transisi dalam tabel periodik antara unsur-s elektropositif dan unsur-p elektronegatif (lihat 2, 3).

d-Elements disebut elemen transisi utama. Atom mereka dicirikan oleh pembentukan internal subkulit d. Faktanya adalah bahwa orbital s dari kulit terluarnya biasanya sudah terisi sebelum pengisian orbital d di kulit elektron sebelumnya dimulai. Ini berarti bahwa setiap elektron baru yang ditambahkan ke kulit elektron unsur d berikutnya, sesuai dengan prinsip pengisian (lihat 2), tidak jatuh pada kulit terluar, tetapi pada subkulit dalam yang mendahuluinya. Sifat kimia unsur-unsur ini ditentukan oleh partisipasi elektron dalam reaksi kedua kulit ini.

d-Elements membentuk tiga deret transisi - masing-masing pada periode ke-4, ke-5 dan ke-6. Deret transisi pertama mencakup 10 elemen, dari skandium ke seng. Hal ini ditandai dengan pengembangan internal -orbital (Tabel 15.1). Orbital terisi lebih awal dari orbital karena energinya lebih kecil (lihat aturan Klechkovsky, 2).

Namun, dua anomali harus dicatat. Kromium dan tembaga masing-masing hanya memiliki satu elektron dalam orbital -nya. Ini karena subkulit yang terisi setengah atau terisi lebih stabil daripada subkulit yang terisi sebagian.

Dalam atom kromium, masing-masing dari lima orbital yang membentuk subkulit -memiliki satu elektron. Subkulit seperti itu setengah terisi. Dalam atom tembaga, masing-masing dari lima orbital memiliki sepasang elektron. Anomali serupa diamati pada perak.

(A l ), galium (Ga ), indium (Dalam ) dan talium (T l ).

Seperti yang dapat dilihat dari data yang diberikan, semua elemen ini dibuka di abad XIX.

Penemuan logam dari subkelompok utama AKU AKU AKU kelompok

PADA	Al	ga	Di	Tl
1806	1825	1875	1863	1861
G. Lussac,	G.H. Oersted	L. de Boisbaudran	F.Reich,	W. Crooks
L. Tenard	(Denmark)	(Perancis)	I. Richter	(Inggris)
(Perancis)			(Jerman)

Dalam kuliah ini, kita akan melihat lebih dekat sifat-sifat aluminium.

1. Posisi aluminium dalam tabel D. I. Mendeleev. Struktur atom, keadaan oksidasi ditunjukkan.

Elemen aluminium terletak di AKU AKU AKU grup, subgrup "A" utama, periode ke-3 dari sistem periodik, nomor seri No. 13, massa atom relatif Ar (Al ) = 27. Tetangganya di sebelah kiri dalam tabel adalah magnesium, logam biasa, dan di sebelah kanan, silikon, yang bukan lagi logam. Oleh karena itu, aluminium harus menunjukkan sifat-sifat antara dan senyawanya bersifat amfoter.

Al +13) 2) 8) 3 , p adalah elemen,

Keadaan dasar

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1

keadaan tereksitasi

1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 3p 2

Aluminium menunjukkan keadaan oksidasi +3 dalam senyawa:

Al 0 - 3 e - → Al +3

2. Sifat fisik

Aluminium bentuk bebas adalah logam putih keperakan dengan konduktivitas termal dan listrik yang tinggi.Suhu lelehnya adalah 650 ° C. Aluminium memiliki kerapatan rendah (2,7 g / cm 3) - sekitar tiga kali lebih kecil dari besi atau tembaga, dan pada saat yang sama merupakan logam yang tahan lama.

3. Berada di alam

Dalam hal prevalensi di alam, ia menempati 1 di antara logam dan 3 di antara elemen kedua setelah oksigen dan silikon. Persentase kandungan aluminium di kerak bumi menurut berbagai peneliti berkisar antara 7,45 hingga 8,14% massa kerak bumi.

Di alam, aluminium hanya terdapat dalam senyawa (mineral).

Beberapa dari mereka:

· Bauksit - Al 2 O 3 H 2 O (dengan pengotor SiO 2, Fe 2 O 3, CaCO 3)

· Nephelines - KNa 3 4

· Alunit - KAl(SO 4) 2 2Al(OH) 3

· Alumina (campuran kaolin dengan pasir SiO 2, kapur CaCO 3, magnesit MgCO 3)

· Korundum - Al 2 O 3

· Feldspar (ortoklas) - K 2 O × Al 2 O 3 × 6SiO 2

· Kaolinit - Al 2 O 3 × 2SiO 2 × 2H 2 O

· Alunit - (Na,K) 2 SO 4 × Al 2 (SO 4) 3 × 4Al (OH) 3

· Beril - 3BeO Al 2 O 3 6SiO 2

Bauksit
Al2O3	Korundum
	Rubi
	Safir

4. Sifat kimia aluminium dan senyawanya

Aluminium mudah berinteraksi dengan oksigen dalam kondisi normal dan ditutupi dengan film oksida (memberikan tampilan matte).

DEMONSTRASI FILM OKSIDA

Ketebalannya 0,00001 mm, tetapi berkat itu, aluminium tidak menimbulkan korosi. Untuk mempelajari sifat kimia aluminium, film oksida dihilangkan. (Menggunakan amplas, atau secara kimiawi: pertama dengan menurunkan ke dalam larutan alkali untuk menghilangkan lapisan oksida, dan kemudian ke dalam larutan garam merkuri untuk membentuk paduan aluminium-merkuri - sebuah amalgam).

Saya. Interaksi dengan zat sederhana

2A l + 3 S \u003d A l 2 S 3 (aluminium sulfida),

2A l + N 2 \u003d 2A lN (aluminium nitrida),

A l + P = A l P (aluminium fosfida),

4A l + 3C \u003d A l 4 C3 (aluminium karbida).

2 Al +3 I 2 \u003d 2 A l I3 (aluminium iodida) PENGALAMAN

Semua senyawa ini sepenuhnya dihidrolisis dengan pembentukan aluminium hidroksida dan, karenanya, hidrogen sulfida, amonia, fosfin, dan metana:

Al 2 S 3 + 6H 2 O \u003d 2Al (OH) 3 + 3H 2 S

Al 4 C 3 + 12H 2 O \u003d 4Al (OH) 3 + 3CH 4

Dalam bentuk serutan atau bubuk, ia menyala terang di udara, melepaskan sejumlah besar panas:

4A l + 3 O 2 \u003d 2A l 2 O 3 + 1676 kJ.

PEMBAKARAN ALUMINIUM DI UDARA

PENGALAMAN

II. Interaksi dengan zat kompleks

Interaksi dengan air :

2 Al + 6 H 2 O \u003d 2 Al (OH) 3 +3 H 2

tanpa film oksida

PENGALAMAN

Interaksi dengan oksida logam:

Aluminium adalah agen pereduksi yang baik, karena merupakan salah satu logam aktif. Itu ada dalam rangkaian aktivitas tepat setelah logam alkali tanah. Jadi mengembalikan logam dari oksidanya . Reaksi semacam itu - aluminotermi - digunakan untuk mendapatkan logam langka murni, seperti tungsten, vanadium, dll.

3 Fe 3 O 4 +8 Al \u003d 4 Al 2 O 3 +9 Fe + Q

Campuran termit Fe 3 O 4 dan Al (bubuk) juga digunakan dalam pengelasan termit.

C r 2 O 3 + 2A l \u003d 2C r + A l 2 O 3

Interaksi dengan asam :

Dengan larutan asam sulfat: 2 Al + 3 H 2 SO 4 \u003d Al 2 (SO 4) 3 +3 H 2

2A l + 6H 2 S O 4 (conc) \u003d A l 2 (S O 4) 3 + 3 S O 2 + 6H 2 O,

A l + 6H NO 3 (conc) \u003d A l (NO 3) 3 + 3 NO 2 + 3H 2 O.

Interaksi dengan alkali .

2 Al + 2 NaOH + 6 H 2 O \u003d 2 Na [ Al(OH)4 ] +3H2

PENGALAMAN

tidak[TETAPIaku(OH)4] – natrium tetrahidroksoaluminat

Atas saran ahli kimia Gorbov, selama Perang Rusia-Jepang, reaksi ini digunakan untuk menghasilkan hidrogen untuk balon.

Dengan larutan garam:

2 Al + 3 CuSO 4 \u003d Al 2 (SO 4) 3 + 3 Cu

Jika permukaan aluminium digosok dengan garam merkuri, maka terjadi reaksi sebagai berikut:

2 Al + 3 HgCl 2 = 2 AlCl 3 + 3 HG

Merkuri yang dilepaskan melarutkan aluminium, membentuk amalgam .

Deteksi ion aluminium dalam larutan : PENGALAMAN

5. Aplikasi aluminium dan senyawanya

Sifat fisik dan kimia aluminium telah menyebabkan penggunaannya secara luas dalam teknologi. Industri penerbangan adalah konsumen utama aluminium.: 2/3 pesawat terbuat dari aluminium dan paduannya. Sebuah pesawat yang terbuat dari baja akan terlalu berat dan bisa membawa penumpang jauh lebih sedikit. Oleh karena itu, aluminium disebut sebagai logam bersayap. Kabel dan kabel terbuat dari aluminium: dengan konduktivitas listrik yang sama, massanya 2 kali lebih kecil dari produk tembaga yang sesuai.

Mempertimbangkan ketahanan korosi aluminium, itu pembuatan bagian dari peralatan dan wadah untuk asam nitrat. Bubuk aluminium adalah dasar pembuatan cat perak untuk melindungi produk besi dari korosi, serta untuk memantulkan sinar termal, cat tersebut digunakan untuk menutupi fasilitas penyimpanan minyak dan pakaian pemadam kebakaran.

Aluminium oksida digunakan untuk memproduksi aluminium dan juga sebagai bahan tahan api.

Aluminium hidroksida adalah komponen utama dari obat terkenal Maalox, Almagel, yang menurunkan keasaman jus lambung.

Garam aluminium terhidrolisis kuat. Properti ini digunakan dalam proses pemurnian air. Aluminium sulfat dan sedikit kapur mati ditambahkan ke air untuk dimurnikan untuk menetralkan asam yang dihasilkan. Akibatnya, endapan volumetrik aluminium hidroksida dilepaskan, yang, mengendap, membawa serta partikel kekeruhan dan bakteri yang tersuspensi.

Dengan demikian, aluminium sulfat adalah koagulan.

6. Mendapatkan aluminium

1) Metode hemat biaya modern untuk memproduksi aluminium ditemukan oleh American Hall dan orang Prancis Héroux pada tahun 1886. Ini terdiri dari elektrolisis larutan aluminium oksida dalam kriolit cair. Kriolit cair Na 3 AlF 6 melarutkan Al 2 O 3 seperti air melarutkan gula. Elektrolisis "larutan" aluminium oksida dalam kriolit cair berlangsung seolah-olah kriolit hanyalah pelarut, dan aluminium oksida adalah elektrolit.

2Al 2 O 3 arus listrik → 4Al + 3O 2

2) 2Al 2 O 3 +3 C \u003d 4 Al + 3 CO 2

INI MENARIK:

Logam aluminium pertama kali diisolasi pada tahun 1825 oleh fisikawan Denmark Hans Christian Oersted. Dengan melewatkan gas klorin melalui lapisan alumina panas yang dicampur dengan batu bara, Oersted mengisolasi aluminium klorida tanpa sedikit pun uap air. Untuk mengembalikan logam aluminium, Oersted perlu mengolah aluminium klorida dengan amalgam kalium. Setelah 2 tahun, ahli kimia Jerman Friedrich Wöller. Dia memperbaiki metodenya dengan mengganti kalium amalgam dengan kalium murni.
Pada abad ke-18 dan ke-19, aluminium adalah logam perhiasan utama. Pada tahun 1889, di London, D.I. Mendeleev dianugerahi hadiah berharga atas jasanya dalam pengembangan kimia - timbangan yang terbuat dari emas dan aluminium.
Pada tahun 1855, ilmuwan Prancis Saint-Clair Deville telah mengembangkan proses untuk memproduksi logam aluminium dalam skala industri. Tetapi metode itu sangat mahal. Deville menikmati perlindungan khusus dari Napoleon III, Kaisar Prancis. Sebagai tanda pengabdian dan rasa terima kasihnya, Deville membuat untuk putra Napoleon, pangeran yang baru lahir, mainan kerincingan yang diukir dengan elegan - "produk konsumen" pertama yang terbuat dari aluminium. Napoleon bahkan bermaksud untuk melengkapi pengawalnya dengan kuiras aluminium, tetapi harganya mahal. Pada saat itu, 1 kg aluminium berharga 1000 mark, mis. 5 kali lebih mahal dari perak. Tidak sampai penemuan proses elektrolitik, aluminium menjadi sama berharganya dengan logam konvensional.
Tahukah Anda bahwa aluminium yang masuk ke dalam tubuh manusia menyebabkan gangguan pada sistem saraf, jika berlebihan maka metabolisme pun terganggu. Dan agen pelindung adalah vitamin C, kalsium, senyawa seng.
Ketika aluminium terbakar dalam oksigen dan fluor, banyak panas dilepaskan. Oleh karena itu, digunakan sebagai aditif untuk bahan bakar roket. Roket Saturnus membakar 36 ton bubuk aluminium selama penerbangannya. Ide penggunaan logam sebagai komponen bahan bakar roket pertama kali dikemukakan oleh F.A. Zander.

SIMULATOR

Simulator No. 1 - Karakteristik aluminium menurut posisinya dalam sistem periodik elemen D. I. Mendeleev

Simulator No. 2 - Persamaan reaksi aluminium dengan zat sederhana dan kompleks

Simulator No. 3 - Sifat kimia aluminium

TUGAS UNTUK PENGUATAN

nomor 1. Untuk memperoleh aluminium dari aluminium klorida, logam kalsium dapat digunakan sebagai reduktor. Buatlah persamaan untuk reaksi kimia ini, cirikan proses ini dengan menggunakan keseimbangan elektronik.
Memikirkan! Mengapa reaksi ini tidak dapat dilakukan dalam larutan berair?

2. Selesaikan persamaan reaksi kimia:
Al + H 2 SO 4 (larutan ) ->
Al + CuCl2 ->
Al + HNO3 ( konsentrasi )-t ->
Al + NaOH + H2O ->

Nomor 3. Lakukan transformasi:
Al -> AlCl 3 -> Al -> Al 2 S 3 -> Al(OH) 3 - t -> Al 2 O 3 -> Al

4. Menyelesaikan masalah:
Paduan aluminium-tembaga terkena kelebihan larutan natrium hidroksida pekat saat dipanaskan. 2,24 liter gas (nos) dilepaskan. Hitung persentase komposisi paduan jika massa totalnya 10 g?

Portal untuk siswa. Latihan mandiri

Unduh:

Pratinjau:

aluminium sebagai konduktor listrik

Koneksi kabel aluminium dan tembaga

Karakteristik umum.

ARTIKEL TERKAIT