Алюминий, положение в периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева. Химические свойства и применение в современной технике.

Алюминий ₁₃Al расположен в главной подгруппе 3 группы, в III периоде. Относится к p-элементам, так как последний электрон поступает на p-подуровень внешнего уровня.

		↑	↑	↑	3p^6
		⇅	3s^2
		⇅	⇅	⇅	2p^6
⇅	2s^2
⇅	1s^2

 

 

₁₃Fe +13 1s²2s²2p⁶3s²3p¹

 

Алюминий – серебристо-белый металл, с плотностью 2,7 г/см³ (лёгкий металл), t_плавл = 650º.

Алюминий достаточно активный металл, в химических реакциях проявляет свойства восстановителя.

Al⁰ – 3 ē → Al⁺³

 

Химические свойства:

1) c водой (если удалить оксидную плёнку Al₂O₃):

2Al + 6H₂O → 2Al(OH)₃ + 3H₂↑

2) c кислотами (кроме азотной):

2Al + 6HCl → 2AlCl₃ + 3H₂↑

2Al + 6H⁺ + 6Cl^– → 2Al³⁺ + 6Cl^– + 3H₂↑

2Al + 6H⁺ → 2Al³⁺ + 3H₂↑

3) со щелочами:

2Al + 2NaOH + 2H₂O 2NaAlO₂ + 3H₂↑

4) при нагревании:

2Al + 3Cl₂ 2AlCl₃ и 2Al + 3S Al₂S₃

 

Оксид и гидроксид алюминия (Al₂O₃ и Al(OH)₃) обладают амфотерными свойствами, то есть реагируют и с кислотами и со щёлочью.

 

Алюминий, благодаря своей коррозионной стойкостью, широко используется:

1) в быту (также малый удельный вес и высокая теплопроводность);

2) в самолётостроении;

3) в электротехнике;

4) в качестве восстановителя в алюминотермии 2Al + 3MnO 3Mn + Al₂O₃;

5) при изготовлении защитной серебристой краски;

6) в составе зажигательных ракет и бенгальских огней;

 

Билет №17 (2)

Анилин – представитель аминов, строения и свойства;

Получение и значение в развитии органического синтеза.

Амины – производные аммиака, в молекулах которого один, два или атома водорода замещены углеводородными радикалами.

Гомологический ряд:

CH₃NH₂ – метиламин (C₂H₅)₂NH – диэтиламин – анилин

 

Наибольшее практическое значение имеет анилин – фениламин или аминобензол.

 

Строение:

В результате взаимного влияния NH₂-группы и фенильного радикала основные свойства аминогруппы выражены слабее, чем в NH₃ (неподелённая электронная пара от атома азота смещена к циклу). В то же время под влиянием аминогруппы электронная плотность в положении 2,4,6 повышена, что усиливает подвижность атома водорода в реакциях замещения, например, с бромом.

Анилин – бесцветная маслянистая ядовитая жидкость, малорастворимая в воде. Затвердевает при −6^оС и кипит при 174 ^оС.

 

Химические свойства:

1) Как основание реагирует с кислотами:

C₆H₅−NH₂ + HCl → C₆H₅NH₃Cl

^{хлорид фениламмония}

2) Как ароматическое соединение участвует в реакциях замещения:

 

2,4,6-триброманилин

Получение:

В промышленности – восстановление нитробензола водородом

C₆H₅−NO₂ + 6H → C₆H₅−NH₂ + 2H₂O (реакция Зинина)

^{нитробензол анилин}

«Если бы Зинин не сделал ничего, кроме реакции получения анилина, то его имя было бы вписано в историю химии золотыми буквами».

Водород получают: Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂. Одновременное протекание в единой реакционной среде.

 

Применение:

1) анилиновые красители;

2) лекарства;

3) взрывчатые вещества;

4) пласмассы;

Билет №18 (1)

Железо, положение в периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева. Роль железа в современной технике.

Железо ₂₆Fe расположено в побочной подгруппе VIII группы, в 4 периоде и относится к d-элементам, то есть тем, у которых последним заполняется d-подуровень предыдущего уровня.

	⇅	4s^2
	⇅	↑	↑	↑	↑	3d^6
Ar

 

₂₆Fe +26 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²

 

 

Особенности d- элементов – в образовании связей могут участвовать не только s-, но и d- элементы, следовательно, железо может проявлять степень окисления +2 (s- элементы) и +3 (s- + d- элементы).

Fe⁰ – n ē → Fe⁺ⁿ, n=2; 3

Железо широко распространено на Земле, второе место после алюминия.

Железо – металл средней активности (см. ряд напряжений).

Железо получают металлургическим, путём восстановления углеродом в виде вещества кокса.

Железо – твёрдый металл серого цвета, температура плавления 1539℃, ρ=7,87 г/см³.

 

Химические свойства:

1) c кислородом и галогенами:

а) 3Fe⁰ + 2O₂⁰ → Fe₂⁺³O₃∙Fe⁺²O (Fe₃^+8/3O₄^-2)

^{в-ль ок-ль}

б) 2Fe + 3Cl₂ → 2FeCl₃

^{в-ль ок-ль}

2) c кислотами:

Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂

3) с солями:

Fe + CuSO₄ → Cu + FeSO₄

 

Сплавы – системы, состоящие из двух и более металлов, а также металлов и неметаллов.

Свойства самые разнообразные. Химическая связь – металлическая. Сплавы железа – чугун и сталь; получаются при металлургических процессах.

Чугун – сплав железа с углеродом (до 4%), S, P, Si, Mn.

Сталь – сплав железа с пониженным содержанием углерода (до 1,7%).

Легированные стали – железные сплавы содержащие в различных сочетаниях и количествах добавки металлов Cr, Ni, Mn, Co, W, V, Mo, которые придают этим материалам улучшенные свойства (твёрдость, коррозионную стойкость, пластичность, устойчивость к трению и ударам и др. свойства).

 

Билет №18 (2)