Курсова робота з хімії
Алюміній - самий розповсюджений в земній корі метал. На його долю приходиться 5,5-6,6 мол. частки% або 8 мас. %. Головна маса його зосереджена в алюмосилікатах. Надзвичайно поширеним продуктом розкладу утворених ним сполук є глина, основний склад якої відповідає формулі Al 2 O 3 . 2SiO 2 . 2H 2 O. З інших форм знаходження алюмінія найбільше значення має боксит Al 2 O 3 . xH 2 O і мінерали корунд Al 2 O < sub> 3 і кріоліт AlF 3 . 3NaF.
Вперше алюміній був отриманий Велером в 1827 році дією металічного калія на хлорид алюмінію. Однак, незважаючи на широку поширеність в природі, алюміній до кінця XIX століття належав до числа рідкісних металів.
В даний час в промисловості алюміній отримують електролізом розчину глинозему Al 2 O 3 у ростопленому криоліті. Al 2 O 3 повинен бути достатньо чистим, оскільки із виплавленого алюмінію домішки видаляються дуже тяжко. Температура плавлення Al 2 O 3 близько 2050 про С, а кріоліту - 1100 про С. Електролізу піддають розплавлену суміш кріоліту і Al 2 O 3 , що вміщує близько 10 мас.% Al 2 O 3 , яка плавиться при 960 про С і має електричну провідність, щільністю і в'язкістю, найбільш придатними для проведення процесу. При додаванні AlF 3 , CaF 2 і MgF 2 проведення електролізу виявляється можливим при 950 про С.
Електролізер для виплавки алюмінію являє собою залізний кожух, викладений зсередини вогнетривкою цеглою. Його дно (під), складене з блоків спресованого вугілля, що є катодом. Аноди розташовуються зверху: це - алюмінієві каркаси, заповнені вугільними брикетами.
Al 2 O 3 = Al 3 + + AlO 3 3 -
На катоді виділяється рідкий алюміній:
Al 3 + + 3 е - = Al
Алюміній збирається на дні печі, звідки періодично випускається. На аноді виділяється кисень:
4AlO 3 3 - - 12 е - = 2Al 2 O 3 + 3O 2
Кисень окислює графіт до оксидів вуглецю. По мірі згорання вуглецю анод нарощують. p> У періодичній системі алюміній знаходиться в третьому періоді, в головній підгрупі третьої групи. Заряд ядра +13. Електронна будова атома 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1 . Металевий атомний радіус 0,143 нм, ковалентний - 0,126 нм, умовний радіус іона Al 3 + - 0,057 нм. Енергія іонізації Al - Al + 5,99 еВ. p> Найбільш характерна ступінь окислення атома алюмінію +3. Негативна ступінь окислення проявляється рідко. У зовнішньому електронному шарі атома існують вільні d -підрівні. Завдяки цьому його координаційне число в сполуках може бути рівним не тільки 4 (AlCl 4 - , AlH 4 - , алюмосилікати), але й 6 (Al 2 O 3 , [Al (OH 2 ) 6 ] 3 + ).
Алюміній - типовий амфотерний елемент. Для нього характерні не тільки аніонні, а й катіонні комплекси. Так, в кислому середовищі існує катіонний аквакомплекс [Al (OH 2 ) 6 ] 3 + , а в лужному - аніонний гідрокомплекс і [Al (OH) 6 ] 3 - .
У вигляді простої речовини алюміній - сріблясто-білий, досить твердий метал з густиною 2,7 г/см 3 (Т.пл. 660 про С, т. кип. ~ 2500 про С). Кристалізується в гранецентрированной кубічної решітці. Характеризується високою в'язкістю, теплопровідністю і електропровідністю (що складає 0,6 електропровідності міді). З цим пов'язано його використання при виробництві електричних проводів. При однаковою електричної провідності алюміневий дріт важить вдвічі менше мідного.
На повітрі алюміній покривається найтоншої (0,00001 мм), але дуже щільною плівкою оксида, що запобігає від подальшого окислення і надає йому матовий вигляд. При обробці поверхні алюмінію сильними окислювачами (конц. HNO 3 , K 2 Cr 2 O 7 ) або анодним окисленням товщина захисної плівки зростає. Стійкість алюмінія дозволяє виготовляти з нього хімічну апаратуру та ємкості для зберігання і транспортування азотної кислоти.
Алюміній легко витягується в дріт і прокочується в тонкі листи. Алюмінієва фольга (товщиною 0,005 мм) застосовується в харчовій і фармацевтичній промисловості для упаковки продуктів і препаратів.
Основну масу алюмінію використовують д...
