Алюминий: Определение, Характеристика, Свойства и Соединения

Определение: Алюминий (Al) – это химический элемент, металл, расположенный в 13-й группе (ранее III группе) 3-го периода периодической системы элементов Д.И. Менделеева.

Характеристика алюминия на основании положения в Периодической системе и строения атома

• Положение в периодической системе: Алюминий находится в 3-м периоде, 13-й группе. Это означает, что у него 3 электронных слоя и 3 валентных электрона.
• Строение атома: Атомный номер алюминия – 13. Его электронная конфигурация: 1s²2s²2p⁶3s²3p¹. Алюминий легко отдает 3 валентных электрона, образуя ион Al³⁺.

Получение алюминия

Алюминий получают электролизом оксида алюминия (Al₂O₃), растворенного в расплавленном криолите (Na₃AlF₆). Этот процесс называется процессом Холла-Эру.

$$Al_2O_3 (расплав) \rightarrow 2Al^{3+} + 3O^{2-}$$ $$2Al_2O_3 + 3C \rightarrow 4Al + 3CO_2$$

Физические и химические свойства алюминия

• Физические свойства:
  • Легкий металл (плотность 2,7 г/см³)
  • Серебристо-белый цвет
  • Хорошо проводит тепло и электричество
  • Пластичный и ковкий
• Химические свойства:
  • Активно реагирует с кислородом, образуя оксидную пленку (Al₂O₃), которая защищает металл от дальнейшей коррозии.
  • Реагирует с кислотами и щелочами: $$2Al + 6HCl \rightarrow 2AlCl_3 + 3H_2$$ $$2Al + 2NaOH + 6H_2O \rightarrow 2Na[Al(OH)_4] + 3H_2$$
  • Восстанавливает металлы из их оксидов (алюминотермия): $$Fe_2O_3 + 2Al \rightarrow Al_2O_3 + 2Fe$$

Важнейшие соединения алюминия, их свойства, значение и применение

• Оксид алюминия (Al₂O₃):
  • Амфотерный оксид
  • Используется в качестве абразивного материала (корунд), а также для получения алюминия.
• Гидроксид алюминия (Al(OH)₃):
  • Амфотерный гидроксид
  • Применяется в медицине (как антацид), в качестве адсорбента и для очистки воды.
• Алюмокалиевые квасцы (KAl(SO₄)₂·12H₂O):
  • Используются в текстильной промышленности, медицине и для дубления кожи.

Природные соединения алюминия

• Бокситы: Основная руда для получения алюминия (содержит Al₂O₃).
• Нефелин: Алюмосиликат натрия и калия (Na,K)AlSiO₄.
• Полевые шпаты: Алюмосиликаты калия, натрия и кальция (KAlSi₃O₈, NaAlSi₃O₈, CaAl₂Si₂O₈).
• Глина: Содержит Al₂O₃·2SiO₂·2H₂O.