Загальна характеристика алюмінію
Алюміній - тринадцятий елемент Періодичної таблиці. Позначення - Al від латинського «aluminium». Розташований в третьому періоді, IIIА групі. Відноситься до металів. Заряд ядра дорівнює 13.
Алюміній - сріблясто-білий (рис. 1) легкий метал. Він легко витягується в дріт і прокочується в тонкі листи.
При кімнатній температурі алюміній не змінюється на повітрі, але лише тому, що його поверхня покрита тонкою плівкою оксиду, що володіє дуже сильним захисним дією.
Мал. 1. Алюміній. Зовнішній вигляд.
Атомна і молекулярна маса алюмінію
Відносної молекулярна маса речовини (Mr) - це число, яке показує, у скільки разів маса даної молекули більше 1/12 маси атома вуглецю, а відносна атомна маса елемента (Ar) - у скільки разів середня маса атомів хімічного елемента більше 1/12 маси атома вуглецю.
Оскільки у вільному стані алюміній існує у вигляді одноатомних молекул Al, значення його атомної і молекулярної мас збігаються. Вони рівні 26,9815.
ізотопи алюмінію
Відомо, що в природі алюміній може перебувати у вигляді одного стабільного ізотопу 27 Al. Масове число дорівнює 27. Ядро атома ізотопу алюмінію 27 Al містить тринадцять протонів і чотирнадцять нейтронів.
Існують радіоактивні ізотопи алюмінію з масовими числами від 21-го до 42-х, серед яких найбільш довготривалим є ізотоп 26 Al, період напіврозпаду якого становить 720 тисяч років.
Іони алюмінію
На зовнішньому енергетичному рівні атома алюмінію є три електрона, які є валентними:
1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3р 1.
В результаті хімічної взаємодії алюміній віддає свої валентні електрони, тобто є їх донором, і перетворюється в позитивно заряджений іон:
Al 0 -3e → Al 3+.
Молекула і атом алюмінію
У вільному стані алюміній існує у вигляді одноатомних молекул Al. Наведемо деякі властивості, що характеризують атом і молекулу алюмінію:
сплави алюмінію
Основне застосування алюмінію - виробництво сплавів на його основі. Легуючі добавки (наприклад, мідь, кремній, магній, цинк, марганець) вводять в алюміній головним чином для підвищення його міцності.
Широке застосування мають дуралюміни, що містять мідь і магній, силуміни, в яких основний добавкою служить кремній, Магналії (сплав алюмінію з 9,5-11,5% магнію).
Алюміній - одна з найбільш поширених добавок в сплавах на основі міді, магнію, титану, нікелю, цинку і заліза.
Приклади розв'язання задач
Для зварювання рейок за методом алюмотермії використовують суміш алюмінію і оксиду заліза Fe3 O4. Складіть термохімічне рівняння реакції, якщо при утворенні заліза масою 1 кг (1000 г) виділяється 6340 кДж тепла.
Запишемо рівняння реакції отримання заліза алюмотерміческого методом:
Знайдемо теоретичну масу заліза (розрахована за термохімічне рівняння реакції):
m (Fe) = n (Fe) × M (Fe);
m (Fe) = 9 × 56 = 504 м
Нехай в ході реакції виділиться х кДж теплоти. Складемо пропорцію:
1000 г - 6340 кДж;
504 г - х кДж.
Звідси х буде дорівнює:
х = 540 × 6340/1000 = 3195.
Значить в ході реакції отримання заліза алюмотерміческого методом виділяється 3195 кДж теплоти. Термохімічне рівняння реакції має вигляд: