Реферат: Свойства алюминия - текст реферата. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Реферат

Свойства алюминия

Банк рефератов / Химия

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Реферат
Язык реферата: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Microsoft Word, 199 kb, скачать бесплатно
Заказать
Узнать стоимость написания уникального реферата

Узнайте стоимость написания уникальной работы

Курсовая работа по химии Алюминий - самый распостраненный в земно й коре металл . На его долю приходи тся 5,5-6,6 мол . доли % или 8 масс . %. Главная масса его сосредоточена в алюмосиликатах . Чрезвыча йно распространенным продуктом разрушения образо ванных ими горных пород является глина , ос новной состав которой отвечает фор м уле Al 2 O 3 . 2SiO 2 . 2H 2 O. Из других п риродных форм нахождения алюминия наибольшее значение имеют боксит Al 2 O 3 . xH 2 O и минералы корунд Al 2 O 3 и криолит AlF 3 . 3NaF. Впервые алюминий был получен Велером в 1827 году действием металлического калия на хлорид алюминия . Однако , несмотря на ш ирокую распространенность в природе , алюминий до конца XIX века принадлежал к числу редких металлов. В настоящее время в промышленности ал юминий получают электролизом раствора глинозема Al 2 O 3 в расплавленнном криолите . Al 2 O 3 должен быт ь достаточно чистым , поскольку из выплавленно го алюминия примеси удаляются с большим т рудом . Температура плавления Al 2 O 3 около 2050 о С , а криолита - 1100 о С . Электролизу подвергают расплавленн ую смесь криолита и Al 2 O 3 , содержащую около 10 масс .% Al 2 O 3 , котор ая плавится при 960 о С и обладает э лектрической проводимостью , плотностью и вязкость ю , наиболее благоприятствующими проведению процес са . При добавлении AlF 3 , CaF 2 и MgF 2 проведение электролиза оказывается возможным при 950 о С. Электролизер для выплавки алюми ния представляет собой железный кожух , выложенный изнутри огнеупорным кирпичом . Его дно (по д ), собранное из блоков спрессованного угля , служит катодом . Аноды располагаются сверху : это - алюминиевые каркасы , заполненные угольными брикетами. Al 2 O 3 = Al 3+ + AlO 3 3- На катоде в ыделяется жидкий алюминий : Al 3+ + 3 е - = Al Алюминий собира ется на дне печи , откуда периодически выпу скается . На аноде выделяется кислород : 4AlO 3 3- - 12 е - = 2Al 2 O 3 + 3O 2 Кислород окисля ет графит до оксидов углерода . По мере сгорания угл ерода анод наращивают. В периодическ ой системе алюминий находится в третьем п ериоде , в главной подгруппе третьей группы . Заряд ядра +13. Электронное строение атома 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1 . Металлический а томный радиус 0,143 нм , ковалентный - 0,126 нм , условный ра диус иона Al 3+ - 0,057 нм . Энергия ионизации Al - Al + 5,99 эВ. Наиболее характ ерная степень окисления атома алюминия +3.Отриц ательная степень окисления проявляется редко . Во внешнем электронном слое атома существуют свободные d -п одуровни . Благодаря этому е го координацио нное число в соединениях может равняться не только 4 (AlCl 4- , AlH 4- , алюмосиликаты ), но и 6 (Al 2 O 3 ,[Al(OH 2 ) 6 ] 3+ ). Алюминий - типичный амфотерный элемент . Для него характерны не только анионные , но и катионные комплексы . Так , в кислой сре де су ществует катионный аквакомплекс [Al(OH 2 ) 6 ] 3+ , а в щелочной - анионный гидроко мплекс и [Al(OH) 6 ] 3- . В виде простого вещества алюминий - се ребристо-белый , довольно твердый металл с плот ностью 2,7 г /см 3 (т.пл . 660 о С , т . кип . ~2500 о С ). Кристаллизуется в гране центри рованной кубической решетке . Характеризуется высо кой тягучестью , теплопроводностью и электропровод ностью (составляющей 0,6 электропроводности меди ). С этим связано его использование в произво дстве электрических проводов . При одинаковой электрической проводимости алюминмевый пр овод весит вдвое меньше медного. На воздухе алюминий покрывается тончайшей (0,00001 мм ), но очень плотной пленкой оксида , предохраняющей металл от дальнейшего окисления и придающей ему матовый вид . При обра ботке поверхности алюми ния сильными окисл ителями (конц . HNO 3 , K 2 Cr 2 O 7 ) или анодным окислением толщи на защитной пленки возрастает . Устойчивость а люминмя позволяет изготавливать из него химич ескую аппаратуру и емкости для хранения и транспортировки азотной кислоты. Алюминий легко вытягивается в прово локу и прокатывается в тонкие листы . Алюми ниевая фольга (толщиной 0,005 мм ) применяется в пищевой и фармацевтической промышленности для упаковки продуктов и препаратов. Основную массу алюминия используют для получения различных сплавов, наряду с хорошими механическими качествами характеризующихся своей легкостью . Важнейшие из них - дуралю миний (94% Al, 4% Cu, по 0,5% Mg, Mn, Fe и Si), силумин (85 - 90% Al, 10 - 14% Sk, 0,1% Na) и др . Алюминиевые сплавы применяются в ракетной технике , в а виа -, авто -, судо - и приборостроении , в производстве посуды и во многих других отраслях промышленности . По широте применения сплавы алюминия занимают второе место после стали и чугуна . Алюминий , кроме того , применяется как легирующая добавка ко многим спл авам для придания им жаростойкости. При накаливании мелко раздробленного алюм иния он энергично сгорает на воздухе . Анал огично протекает и взаимодействие его с с ерой . С хлором и бромом соединение происхо дит уже при обычной температуре , с иодом - при нагрева нии . При очень высоких температурах алюминий непосредственно соединяется также с азотом и углеродом . Напротив , с водородом он не взаимодействует. По отношению к воде алюминий вполне устойчив . Но если механическим путем или амальгамированием снять предохран яющее дей ствие оксидной пленки , то происходит энергичн ая реакция : 2Al + 6H 2 O = 2Al(OH) 3 + 3H 2 Сильно разбавле нные , а также очень концентрированные HNO3 и H2SO4 на алюминий почти не действуют (на холод у ), тогда как при средних концентрациях этих кислот он постепенно растворяется . Ч истый алюминий довольно устойчив и по отн ошению к соляной кислоте , но обычный техни ческий металл в ней растворяется . При действии на алюминий водных раств оров щелочей слой оксида растворяется , причем образуются алюминаты - соли , содержащие алюминий в составе аниона : Al 2 O 3 + 2NaOH + 3H 2 O = 2Na[Al(OH) 4 ] Алюминий , лишенн ый защитной пленки , взаимодействует с водой , вытесняя из нее водород : 2Al + 6H 2 O = 2Al(OH) 3 + 3H 2 Образу ющийс я гидроксид алюминия реагирует с избытком щелочи , образуя гидроксоалюминат : Al(OH) 3 + NaOH = Na[Al(OH) 4 ] Суммарное уравн ение растворения алюминия в водном растворе щелочи : 2Al + 2NaOH + 6H 2 O = 2Na[Al(OH) 4 ] + 3H 2 Алюминий з аметно растворяется в растворах солей , имеющи х вследствие их гидролиза кислую или щело чную реакцию , например , в растворе Na 2 CO 3 . В ряду напряжений он располагается ме жду Mg и Zn. Во всех своих устойчивых соединен иях алюминий трехвалентен. Соединение алюм иния с кислородом сопровождается громадным выделением тепла (1676 кДж /моль Al 2 O 3 ), значительно больш им , чем у многих других металлов . В вид у этого при накаливании смеси оксида соот ветствующего металла с порошком алюминия прои сходит бурная реакция , ведущая к выделен ию из взятого оксида свободного металла . М етод восстановления при помощи Al (алюмотермия ) часто применяют для получения ряда элементов (Cr, Mn, V, W и др .) в свободном состоянии. Алюмотермией иногда пользуются для сварки отдельных стальных частей, в часности стыков трамвайных рельсов . Применяемая смесь (“термит” ) состоит обычно из тонких порошков алюминия и Fe 3 O 4 . Поджига ется она при помощи запала из смеси Al и BaO 2 . Основная реакция идет по уравнению : 8Al + 3Fe 3 O 4 = 4Al 2 O 3 + 9Fe + 3350 кДж Причем раз вивается температура около 3000 о С. Оксид алюминия представляет собой белую , очень тугоплавкую (т . пл . 2050 о С ) и нерастворимую в воде массу . Природный Al 2 O 3 (минерал корунд ), а также полученный искусственно и затем си льно прокаленный отличается большой твердос тью и нерастворимостью в кислотах . В раств оримое состояние Al 2 O 3 (т . н . глинозем ) можно перевести сплавлением со щелочами. Обычно загрязне нный оксидом железа природный корунд вследств ие своей чрезвычайной твердости применяется д ля изготовления шлифо вальных кругов , брус ков и т.д . В мелко раздробленном виде о н под названием наждака служит для очистк и металлических поверхностей и изготовления н аждачной бумаги . Для тех же целей часто пользуются Al 2 O 3 , получаемым с плавлением боксита (техническое название - алунд ). Прозрачные окрашеннные кристаллы корунда - красный рубин - примесь хрома - и синий сап фир - примесь титана и железа - драгоценные камни . Их получают так же искусственно и используют для технических целей , например , для изготовления деталей точных приборов , камней в часах и т.п . Кристаллы рубин ов , содержащих малую примесь Cr 2 O 3 , применяют в качестве квантовых ге нераторов - лазеров , создающих направленный пучок монохроматического излучения. Ввиду нерастворимости Al 2 O 3 в воде отвечающий этому оксиду гидроксид Al(OH) 3 может быть получен лишь косвенным путем из солей . Получение гидроксида можно представить в виде следующей схемы . При действии щелочей ионами OH - постепенно замещаются в аквокомплекса х [Al(OH 2 ) 6 ] 3+ молекулы воды : [Al(OH 2 ) 6 ] 3+ + OH - = [Al(O H)(OH 2 ) 5 ] 2+ + H 2 O [Al(OH)(OH 2 ) 5 ] 2+ + OH - = [Al(OH) 2 (OH 2 ) 4 ] + + H 2 O [Al(OH) 2 (OH 2 ) 4 ] + + OH - = [Al(OH) 3 (OH 2 ) 3 ] 0 + H 2 O Al(OH) 3 представляет собой объе мистый студенистый осадок белого цвета , практ ически нерастворимый в воде , но легко раст воряющийся в кислотах и сильных щелочах . Он имеет , следовательно , амфотерный характер . Однако и основные и особенно кислотные его свойства выражены довольно слабо . В избытке NH 4 OH гидроксид алюминия нерастворим . Одна из форм дегидратированного гидроксида - алюмогель использ уется в технике в качестве адсорбента. При взаимодействии с сильными щелочами образуются соответствующие алюминаты : NaOH + Al(OH) 3 = Na[Al(OH) 4 ] Алюминаты наибо лее активных одновалентных металлов в воде хорошо растворимы , но ввиду сильного гидрол иза растворы их устойчивы лишь при наличии достаточного избытка щелочи . Алюминаты , производящиеся от более слабых оснований , г идролизованы в растворе практически нацело и поэтому могут быть получены только сухим путем (сплавлением Al 2 O 3 с оксидами соответствующих металлов ). Образую тся метаалюминаты , по своему составу производ ящиеся от метаалюминиевой кислоты HAlO 2 . Большинство из них в воде нерастворимо. С кислотами Al(OH) 3 образует соли . Производные большинств а сильных кислот хорошо растворимы в воде , но довольно значител ьно гидролизованы , и поэтому растворы их показывают кислую реакцию . Еще сильнее гидролизованы растворимые соли алюминия и слабых кислот . Вследствие гидролиза сульфид , карбонат , цианид и нек оторые другие соли алюминия из водных рас творов получить не удаетс я. В водной среде анион Al 3+ непосредственно окружен шестью молекулами воды . Такой гидратированный ион несколько диссоциирован по схеме : [Al(OH 2 ) 6 ] 3+ + H 2 O = [Al(OH)(OH 2 ) 5 ] 2+ + OH 3 + Константа его диссоциации равна 1 . 10 -5 ,т.е . о н является слабой кислотой (бл изкой по силе к уксусной ). Октаэдрическое окружение Al 3+ шестью моле кулами воды сохраняется и в кристаллогидратах ряда солей алюминия. Алюмосиликаты можно рассматривать как сил икаты , в которых часть кремниекислородных тет раэдров SiO 4 4- заменена на алюмокис лородны е тетраэдры AlO 4 5- . Из алюмосиликатов наибо лее распространены полевые шпаты , на долю которых приходится более половины массы земно й коры . Главные их представители - минералы ортоклаз K 2 Al 2 Si 6 O 16 или K 2 O . Al 2 O 3 . 6SiO 2 альбит Na 2 Al 2 Si 6 O 16 или Na 2 O . Al 2 O 3 . 6SiO 2 анортит CaAl 2 Si 2 O 8 или CaO . Al 2 O 3 . 2SiO 2 Очень распростр анены минералы группы слюд , например мусковит Kal 2 (AlSi 3 O 10 )(OH) 2 . Большое практическое значение имеет ми нерал нефелин (Na,K) 2 [Al 2 Si 2 O 8 ], который используется для по лучения глинозема содовых про дуктов и цемента . Это производство складывается из с ледующих операций : a) нефелин и известняк спекаю т в трубчатых печах при 1200 о С : (Na,K) 2 [Al 2 Si 2 O 8 ] + 2CaCO 3 = 2CaSiO 3 + NaAlO 2 + KAlO 2 + 2CO 2 б ) образовавшую ся массу выщелачи вают водой - образуется раствор алюминатов натрия и калия и шл ам CaSiO 3 : NaAlO 2 + KAlO 2 + 4H 2 O = Na[Al(OH) 4 ] + K[Al(OH) 4 ] в ) через ра створ алюминатов пропускают образовавшийся при спекании CO 2 : Na[Al(OH) 4 ] + K[Al(OH) 4 ] + 2CO 2 = NaHCO 3 + KHCO 3 + 2Al(OH) 3 г ) нагрев анием Al(OH) 3 получа ют глинозем : 2Al(OH) 3 = Al 2 O 3 + 3H 2 O д ) выпариванием маточного раствора выделяют соду и потаж , а ранее получе нный шлам идет на производство цемента. При производстве 1 т Al 2 O 3 получают 1 т содопродуктов и 7.5 т цемента. Некоторы е алюмосиликаты обладают рыхлой структурой и способны к ионному обмену . Такие силикаты - природные и особенно искусственные - применяю тся для водоумягчения . Кроме того , благодаря своей сильно развитой поверхности , они испо льзуются в качестве носителей кат а лизаторов , т.е . как материалы , пропитываемые катализатором. Галогениды алюм иния в обычных условиях - бесцветные кристалли ческие вещества . В ряду галогенидов алюминия AlF 3 сильно о тличается по свойствам от своих аналогов . Он тугоплавок , мало растворяется в воде , химически неактивен . Основной способ получен ия AlF 3 основан на действии безводного HF на Al 2 O 3 или Al: Al 2 O 3 + 6HF = 2AlF 3 + 3H 2 O Соединения алюм иния с хлором , бромом и иодом легкоплавки , весьма реакционноспособны и хорошо раствори мы не только в воде , но и во многих органических растворителях . Взаимодействие галогенидов алюминия с водой сопровождается значительным выделением теплоты . В водном р астворе все они сильно гидролизованы , но в отличие от типичных кислотных галогенидов неметаллов их гидролиз н еполный и обратимый . Будучи заметно летучими уже пр и обычных условиях , AlCl 3 , AlBr 3 и AlI 3 дымят во влажном воздухе (вследствие гидролиза ). Они могут быть получены прямым взаимодействием простых веществ. Плотности паров AlCl 3 , AlBr 3 и AlI 3 при срав нительно невысоких температурах более или менее точно соответствуют удвоенным формулам - Al 2 Hal 6 . Пространственная структура этих молекул отвечает двум тетраэдрам с общим ребром . Каждый атом алюминия связан с четырьмя атомами галогена , а каждый из центральных атом ов галогена - с о боими атомами алюминия . Из двух связей цен трального атома галогена одна является донорн о-акцепторной , причем алюминий функционирует в качестве акцептора. С галогенидными солями ряда одновалентных металлов галогениды алюминия образуют компл ексные соединения , главным образом типов M 3 [AlF 6 ] и M[AlHal 4 ] (где Hal - хлор , бром или иод ). Склонность к реакциям присоединения вообще сильно выражена у рассматриваемых гал огенидов . Именно с этим связано важнейшее техническое применение AlCl 3 в качестве катализатора (при переработке нефти и при органических синте зах ). Из фторалюминатов наибольшее применение ( для получения Al, F 2 , эмалей , стекла и пр .) имеет криолит Na 3 [AlF 6 ]. Промышленное произво дство искусственного криолита основано на обр аботке гидрокси да алюминия плавиковой кис лотой и содой : 2Al(OH) 3 + 12HF + 3Na 2 CO 3 = 2Na 3 [AlF 6 ] + 3CO 2 + 9H 2 O Хлоро -, бромо - и иодоалюминаты получаются при сплавлении тригалогенидов алюминия с галогенидами соответст вующих металлов. Хотя с водородом алюминий химически н е в заимодействует , гидрид алюминия можно получить косвенным путем . Он представляет собой белую аморфную массу состава (AlH 3 ) n . Разлагается при нагревании в ыше 105 о С с выделением водорода. При взаимодействии AlH 3 с основными гидридами в эфирно м растворе образу ются гидроалюминаты : LiH + AlH 3 = Li[AlH 4 ] Гидридоалюминаты - белые твердые вещества . Бурно разлагаются водой . Они - сильные восстановители . Применяются (в особенности Li[AlH 4 ]) в органическом синтезе. Сульфат алюминия Al 2 (SO 4 ) 3 . 18H 2 O получается при действ ии горячей серной кислоты на оксид алюминия или на каолин . Применяется для очистки воды , а также при приготовл ении некоторых сортов бумаги. Алюмокалиевые квасцы KAl(SO 4 ) 2 . 12H 2 O применяются в больших количествах для дубления кож , а также в красильном де ле в качестве протравы для хлопчатобума жных тканей . В последнем случае действие к васцов основано на том , что образующиеся в следствие их гидролиза гидроксид алюминия отл агается в волокнах ткани в мелкодисперсном состоянии и , адсордбируя краситель , прочно у держ и вает его на волокне. Из остальных производных алюминия следует упомянуть его ацетат (иначе - уксуснокислую соль ) Al(CH 3 COO) 3 , используемый при крашении тканей (в качестве протравы ) и в медицине (примочки и компрессы ). Нитрат алюминия легко растворим в воде . Фосф ат алюминия нерастворим в воде и уксусной кислоте , но растворим в сильных кислотах и щелочах. Несмотря на наличие громадных количеств алюминия в почках , растениях , как правило , содержат мало этого элемента . Еще значит ельно меньше его содержание в жив отны х организмах . У человека оно составляет ли шь десятитысячные доли процента по массе . Биологическая роль алюминия не выяснена . Токс ичностью соединения его не обладают. Реакции , пр оведенные на практикуме 1. 2Al + 2NaOH + 6H 2 O = 2Na[Al(OH) 4 ] + 3H 2 На пластинке алюминия начал выделяться водород , постепенно пластинка растаяла. 2. 2Al + 3H 2 SO 4 = Al 2 (SO 4 ) 3 + 3H 2 Алюминий постепенно растворяется в разбав ленной кислоте . При кипячении скорость раство ре ния увеличивается. 3. 2Al + 6CH 3 COOH = 2Al(CH 3 COO) 3 + 3H 2 Алюминий постепенно растворяется в разбав ленной кислоте при кипячении. 4. 4Al + 3O 2 = 2Al 2 O 3 При сгорании алюминий превращается в белый порошок. 5. Al 2 O 3 + 2NaOH + 3H 2 O = 2Na[Al(OH) 4 ] Полученный оксид алюминия растворяется в щелочи. 6. 2Al + 3I 2 = 2AlI 3 В ступку со смесью алюминия и иод а добавили каплю воды в качестве катализа тора . Реакция прошла быстро , выделились пары иода фиолетового цвета. 7. 3CuCl 2 + 2Al = 3Cu + 2AlCl 3 Раствор постепенно стал прозрачным , на дно пробирки выпал осадок меди в виде бурых камешков. 8. Al 2 (SO 4 ) 3 + 6NH 4 OH = 2Al(OH) 3 + 3(NH 4 ) 2 SO 4 Образовался осадок , похожий на белый ж идкий кисель. 9. Al(OH) 3 + NaOH = Na[Al(OH) 4 ] Осадок растворился в щелочи. 10. 2Al(OH) 3 + 3H 2 SO 4 = Al 2 (SO 4 ) 3 + 6H 2 O Осадок растворился в кислоте. Термодинамиче ский расчет 2Al + 6H 2 O = 2Al(OH) 3 + 3H 2 H обр о ,кДж /м оль 0 -285,83 . 6 -1315 . 2 0 S о ,Дж /К 28,35 . 2 70,08 . 6 70,1 . 2 130,52 . 3 H = -915,02 ; S = 54,58 G = H - T S = -915020 - 54,58 . 298,15 = -931293,027 Дж /моль СПИСОК ИСПОЛ ЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ : 1. В.А.Рабинович , З.Я.Хавин “Краткий химический справочник” 2. Л.С.Гузей “Лекции по общей химии” 3. Н.С.Ахметов “Общая и неорганическая хим и я” 4. Б.В.Некрасов “Учебник общей химии” 5. Н.Л.Глинка “Общая химия”
1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
Зашла в ювелирный — одна мелочь кругом. Корон в продаже нет…
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2016
Рейтинг@Mail.ru