27.Метали головної підгрупи третьої групи. Алюміній, його властивості, добування, застосування. Амфотерність оксиду і гідроксиду Алюмінію.

До ІІІА групи, або головної підгрупи ІІІ групи входять елементи Бор B, Алюміній Al, Галій Ga, Індій In, Талій Tl.

Електронна конфігурація зовнішнього енергетичного рівня їх атомів - ns2np1 . Це – р-елементи. У складних речовинах вони виявляють ступінь окиснення +3 (Бор також –3, а Талій +1).

Зі збільшенням радіуса їх атомів металічні властивості посилюються: Бор – неметалічний елемент , Алюміній – металічний елемент , але не типовий (його оксид і гідроксид – амфотерні), а Талій вже типовий металічний елемент , близький за властивостями до лужних та лужноземельних металів. На відміну від них у елементів ІІІА групи нема тенденції до посилення реакційної здатності.

Формула оксидів цих елементів Е₂О₃ , гідроксидів - Е(ОН)_3.

Алюміній

Електронна конфігурація атома Алюмінію 1s22s22p63s23p1, це – р-елемент. На зовнішньому енергетичному рівні він має три валенті електрони та вільні р-орбіталі. Це означає, що атом Алюмінію може переходити у збуджений стан:

У збудженому стані атом Алюмінію може утворювати три ковалентні зв’язки або віддавати три валентні електрони, виявляючи ступінь окиснення +3. Отже, в окисно-відновних реакціях Алюміній поводить себе як відновник.

У природі Алюміній дуже поширений, трапляється тільки у вигляді алюмосилікатів. Це різні глини, слюда, польовий шпат, каолін тощо. Основною алюмінієвою рудою є

Фізичні властивості

Алюміній – сріблясто-білий метал, доволі легкоплавкий t_пл = 660^oC, і дуже легкий r = 2,7 г/см³. Має високу електричну і теплову провідність, дуже пластичний.

Хімічні властивості.

Алюміній – активний метал. Його поверхня вкрита тонкою, щільною і дуже міцною оксидною плівкою Al2O3, яка захищає його від подальшого окиснення і зумовлює високу корозійну стійкість:

4Al + 3O₂ = 2Al₂O₃

Якщо зняти оксидну плівку, алюміній енергійно реагує з водою:

Алюміній за стандартних умов взаємодіє з хлором і бромом:

А під час нагрівання – з багатьма неметалами:

За стандартних умов алюміній реагує з хлоридною і розбавленою сульфатною кислотою:

Концентровані сульфатна й нітратна кислоти пасивують алюміній: під дією цих кислот збільшується товщина оксидної плівки на металі, і він не взаємодіє з ними.

Алюміній взаємодіє з лугами завдяки легкості розчинення в них оксидної плівки:

Алюміній – добрий відновник багатьох оксидів металів:

Спосіб відновлення оксидів металів алюмінієм називають алюмінотермією (різновид металотермії).

Добування і застосування алюмінію.

Спочатку з бокситу добувають глинозем, а потім електролізом розчину алюміній оксиду у розплавленому криоліті Na₃[AlF₆] добувають металічний алюміній.

Алюміній за використанням у промисловості посідає друге місце після заліза. Основна маса його йде на виготовлення сплавів – дюраль, або дюралюміній. Це сплав алюмінію з міддю і невеликими кількостями магнію, мангану та інших компонентів. Використовується як конструктивний матеріал в авіа- і машинобудуванні, як розкисник (вилучає надлишковий кисень) під час виплавляння сталі, для добування кальцію, барію, мангану, хрому алюмінотермічним способом, для виготовлення фольги у виробництві конденсаторів, у радіотехніці та для упакування шоколаду, чаю, інших продуктів і виготовлення алюмінієвого дроту, “срібної” фарби. Зі сплавів алюмінію роблять різні предмети побуту.

Алюміній оксид: Алюміній оксид (глинозем) Al₂O₃- біла тугоплавка (tпл=2044^oC), нерозчинна у воді речовина. Хімічний зв’язок Al – O ковалентний полярний, близький за полярністю до зв’язку О – Н. Тому алюміній оксид може виявляти як основні, так і кислотні властивості залежно від кислотно-основних властивостей речовини, з якою реагує. З кислотами він взаємодіє як основний оксид, а з основами (лугами) – як кислотний.

Тільки свіжодобутий алюміній оксид розчиняється в кислотах і лугах:

Під час сплавляння з лугами також утворюються алюмінати:

Алюміній гідроксид: Алюміній гідроксид Al(OH)3 - біла тверда речовина нерозчинна у воді, виявляє амфотерні властивості. Свіжоосаджений алюміній гідроксид взаємодіє і з кислотами, і з лугами (сухий не взаємодіє):

Залежно від молярного співвідношення речовин, що реагують, утворюються або тетра-, або гексагідроксиалюмінат.

Під час сплавляння утворюються або мета-, або ортоалюмінат: