Алюминий - химический элемент III группы Периодической системы элементов Д.И. Менделеева. Вследствие высокой химической активности алюминий в природе находится только в связанном виде. По содержанию в земной коре он (в форме его соединений) занимает первое место среди металлов - 8,13% и третье место после кислорода и кремния. По данным акад. А.Е. Ферсмана, насчитывается более 250 минералов алюминия , которые преимущественно сосредоточены вблизи поверхности земли, и более 40 % из них относится к алюмосиликатам.
Практически единственным методом получения металлического алюминия является электролиз криолитоглиноземного расплава. Основное сырье для этого процесса - глинозем (А1 2 О 3) получают различными гидрохимическими методами путем переработки минералов, содержащих соединения алюминия.

Строение атома и кристаллическая решетка

В Периодической системе Д.И. Менделеева порядковый номер алюминия 13, его атомная масса составляет 26,9815 (по углероду 12 С) и 26,98974 (по кислороду 16 O).

Основным изотопом является 27 А1, который устойчив и состоит из 14 нейтронов и 13 протонов. Кроме одного изотопа 26 А1, период полураспада которого равен 10 6 лет, установлено существование еще шести изотопов с массовыми числами 23, 24, 25, 26, 28 и 29 и с малыми периодами полураспада (от 0,13 до 396с), а также пренебрежимо малой распространенностью в природе (от 2×10 -5 до 1,5×10 -4 %).

Алюминий трехвалентен, и 13 его электронов распределены на электронных оболочках ls 2 , 2s 2 , 2р 6 , 3s 2 , 3р 1 . На внешнем электронном слое М находятся три валентных электрона: два на Зs -орбите с потенциалами ионизации 1800 и 2300 кДж/моль и один на 3p -орбите с потенциалом 574,5 кДж/моль, и поэтому в химических соединениях алюминий обычно трехвалентен (А1 3+). Так как электрон на p -орбите с ядром атома связан слабее, чем два спаренных электрона на s-орбите, то при определенных условиях, теряя р-электрон, атом алюминия становится одновалентным ионом (А1 +), образуя соединения низшей валентности (субсоединения), и еще реже - А1 2+ .

Кристаллическая решетка алюминия - гранецентрированный куб, которая устойчива при температуре от 4°К до точки плавления. В алюминии нет аллотропических превращений, т.е. его строение постоянно. Элементарная ячейка состоит из четырех атомов размером 4,049596×10 -10 м; при 25 °С атомный диаметр (кратчайшее расстояние между атомами в решетке) составляет 2,86×10 -10 м, а атомный объем 9,999×10 -6 м 3 /г-атом . Примеси в алюминии незначительно влияют на величину параметра решетки.

Алюминий обладает большой химической активностью , энергия образования его соединений с кислородом, серой и углеродом весьма велика. В ряду напряжений он находится среди наиболее электроотрицательных элементов, и его нормальный электродный потенциал равен -1,67 В. В обычных условиях, взаимодействуя с кислородом воздуха, алюминий покрыт тонкой (2-10 -5 см), но прочной пленкой оксида алюминия А1 2 0 3 , которая защищает от дальнейшего окисления, что обусловливает его высокую коррозионную стойкость. Однако при наличии в алюминии или окружающей среде Hg, Na, Mg, Ca, Si, Си и некоторых других элементов прочность оксидной пленки и ее защитные свойства резко снижаются.

Расплавленный алюминий активно реагирует с оксидом и диоксидом углерода и парами воды. Наибольший интерес представляет растворимость водорода в алюминии, так как присутствие водорода в металле негативно влияет на механические свойства алюминия и его сплавов. Водород в алюминии в количествах, превосходящих растворимость в твердом состоянии, рассматривается как вредная примесь.

Алюминий обладает амфотерными свойствами , т.е. реагируя с кислотами, образует соответствующие соли, а при взаимодействии с щелочами — алюминаты. Эта особенность существенно расширяет возможности извлечения алюминия из руд различного состава. Алюминий растворяется в серной и соляной кислотах, а также в щелочах, но концентрированная азотная и органическая кислоты на алюминий не действуют.

Конспект урока по теме

«Алюминий»

Цели:

n Дать представление о строении атома алюминия на основании его положения в ПСХЭ, о физических и химических свойствах простого вещества алюминия и его нахождении в природе

n Обобщить знания учащихся о применении алюминия, его соединений и сплавов в народном хозяйстве

n Обсудить значение алюминия в организме человека

7) Применение алюминия и его соединений (обобщение знаний, проверка записей конспекта)

Игра: выберите предметы, сделанные из алюминия и объясните какие свойства использовал человек при их изготовлении

конструкционный материал (лёгкость, податливость штамповке, коррозионная стойкость); производство кухонной посуды, алюминиевой фольги (нетоксичен, высокая теплопроводность);

· изготовление проводов (лёгкость, электропроводность). Электропроводность алюминия всего в 1,7 раза меньше, чем у меди, при этом алюминий приблизительно в 2 раза дешевле. Правда, у алюминия как электротехнического материала есть неприятное свойство - из-за прочной оксидной плёнки его тяжело паять;

изготовления зеркал (высокий коэффициент отражения в сочетании с дешевизной и лёгкостью напыления); ювелирные изделия (когда алюминий был очень дорог, из него делали разнообразные ювелирные изделия. Мода на них сразу прошла, когда появились новые технологии его получения, во много раз снизившие себестоимость. Сейчас алюминий иногда используют в производстве бижутерии); алюминий зарегистрирован в качестве пищевой добавки Е173 (группа красителей); высокоэффективное ракетное горючее; краска «серебрянка» (блеск в порошке); восстанавливает металлы из их оксидов (алюминотермия); хлорид алюминия AlCl3 применяют в качестве катализатора (?) в производстве очень многих органических веществ

8) Алюминий в организме человека

В организм человека ежесуточно поступает от 5 до 50 мг алюминия

При горячей обработке пищевых продуктов за счёт использования алюминиевой посуды, происходит загрязнение пищи этим металлом

Алюминий также поступает в организм с пищей, питьевой водой , через лёгкие, с лекарственными препаратами, дезодорантами

Депонируется в костях, печени, лёгких и сером веществе головного мозга

С возрастом содержание алюминия в лёгких и головном мозге увеличивается

Внимание! Опасность! В больших концентрациях алюминий отрицательно действует на нервную систему и может вызвать судороги, снижение или потерю памяти, способствует развитию старческого атеросклероза , у детей замедляется развитие, поражается желудок, кишечник. В этом случае помогут крапива, хвощ полевой, препараты, содержащие янтарную кислоту.

Раздатка для родителей: «Алюминий является постоянной составной частью клеток. В небольших количествах он необходим человеку, но в случае избытка этот металл может представлять серьёзную опасность для здоровья. Алюминий попадает в организм с пищей, водой, дезодорантами, из алюминиевой посуды. Поэтому хранить и готовить в такой посуде молочные блюда, щи, компоты, солёную рыбу, маринованные овощи и грибы, квашеную капусту нельзя, так как в кислой среде алюминий постепенно растворяется и частично переходит в продукты».

4. Закрепление полученных знаний

1) Тест с взаимопроверкой «Какие утверждения верны?»

1. Алюминий встречается в природе только в виде соединений (+)

2. Силумин – сплав алюминия с серой (-)

3. Атомы алюминия проявляют восстановительные свойства (+)

4. Алюминий плохо проводит электричество (-)

5. Алюминий может реагировать как с кислотами, так и со щелочами (+)

6. В случае избытка алюминий может представлять серьёзную опасность для здоровья (+)

7. Мировое производство алюминия постоянно уменьшается (-)

2) Отгадайте ребус:

5. Домашнее задание

Обязательное: § 13 стр. 68-74, ? 1, 4 стр. 75, закончите конспект урока

Дополнительное: 1) Запишите уравнения химических реакций взаимодействия алюминия с бромом, серой и углеродом. Рассмотрите их с точки зрения ОВР. 2) ? 5 стр.75

Творческое: написал в 1959 году стихотворение «Осень», в котором использовал алюминий в качестве художественного образа:…А за окошком в юном инее лежат поля из алюминия… Объясните, какие свойства алюминия подразумевал поэт. Придумайте красивые образные выражения с использованием свойств алюминия, которые можно использовать при написании сочинений.

6. Окончание урока

7. Рефлексия

Источники информации:

1. Габриелян, . 9 класс: учеб. Для общеобразоват. учреждений / . – М.: Дрофа, 2008. – 270 с.

2. Акопян, В. Не всё хорошо, что блестит (статья) / В. Акопян // Вестник ЗОЖ. – 2004. - №1.

3. http://ru. wikipedia. org/wiki/ - алюминий, природные соединения и сплавы алюминия и их применение

4. http://**/naz_factory. aspx - Надвоицкий алюминиевый завод

«Металл алюминий» - Соли алюминия (алюминаты). Физические свойства. Взаимодействие с водой. При взаимодействии с разбавленными кислотами алюминий образует соли. Впервые был получен датским физиком Эрстедем в 1925 году. Взаимодействие с неметаллами. Взаимодействие со щелочами. Взаимодействие с кислородом. С галогенами реагирует при нормальных условиях.

«Алюминий металл» - Физические свойства. Ответить на вопрос: « Почему алюминий называют металлом будущего?». Химические свойства. Чашка из алюминия стала дороже золотой. Впервые получил алюминий промышленным способом (1855г.). Al. Алюминий – металл будущего. Изучить свойства металлов 3 А группы на примере алюминия. «Серебро из глины».

«Атом и его строение» - Пример: Атом полония имеет массовое число 210. Состав атомного ядра.", отработать практические навыки решения задач. Обучающая: повторить, обобщить и систематизировать теоретические знания по темам: "Строение атомов. Отсюда должно следовать, что атомы не являются стабильными образованьями.

«Строение электронной оболочки» - - Энергетический уровень состоит из орбиталей. 3. Масса атома складывается из числа протонов и нейтронов. Фосфор. D – орбиталь. Строение электронной оболочки. Группа. Повторение. Проверка знаний. Номер группы совпадает с числом электронов на последнем энергетическом уровне. Вернуться к теме урока. 3d0.

Физические свойства :

Общие химические свойства

Встречаемость в природе

Применение

Закрепление и проверка знаний Контрольные вопросы

Перечислите щелочные металлы. Почему они так называются?

Каковы особенности строения атомов щелочных металлов?

Какова степень окисления щелочного металла в соединении? Почему?

Каковы физические свойства щелочных металлов?

Какой из щелочных металлов наиболее активен и почему?

Какие реакции характерны для щелочных металлов?

Какие оксиды и пероксиды получаются при окислении щелочных металлов?

Как окрашивают пламя атомы и ионы щелочных металлов?

Какие химические связи образуют щелочные металлы с неметаллами?

Как можно получить щелочные металлы?

Где применяются щелочные металлы?

Какие элементы образуют щелочноземельных металлов?

Где в периодической системе расположены эти элементы?

Каковы особенности строения атомов этих металлов?

Какая степень окисления характерна щелочно-емельных элементов в соединениях?

Каковы физические свойства кальция, магния?

Как нужно хранить эти металлы?

Как можно получить эти металлы?

Перечислите реакции, характерные для этих металлов.

Каково строение атома алюминия?

Какова степень окисления алюминия в соединениях? Почему?

Назовите важнейшие природные соединения алюминия.

Каковы физические свойства алюминия?

Как ведет себя алюминий в химических реакциях? Почему?

С какими кислотами алюминий не взаимодействует?

Как алюминий взаимодействует с щелочами?

Какие металлы алюминий может восстановить из солей или оксидов?

Какие реакции доказывают амфотерность оксида и гидроксида алюминия?

Что происходит с гидроксидом алюминия при нагревании?