Алюминий

Научиться объяснять свойства алюминия на основе его строения и положения в периодической таблице.

Алюминий — основа самолётостроения, электроники, упаковки и многих бытовых предметов. Понимание его химии помогает объяснить, почему алюминиевую посуду нельзя мыть в посудомоечной машине, почему алюминиевые банки не ржавеют и как получают этот металл из руды.

• Алюминий — химически активный металл, но на воздухе быстро покрывается прочной оксидной плёнкой, которая защищает его от дальнейшего окисления.
• Алюминий проявляет амфотерные свойства: реагирует и с кислотами, и с щелочами.
• Алюминий стоит в электрохимическом ряду напряжений левее водорода, поэтому вытесняет водород из разбавленных кислот.
• Алюминий — лёгкий металл (плотность 2,7 г/см³), что делает его незаменимым в авиации.
• Алюминий — сильный восстановитель, способный отнимать кислород у оксидов других металлов (алюмотермия).
• В промышленности алюминий получают электролизом раствора оксида алюминия в расплавленном криолите.

Амфотерность

Способность вещества проявлять и кислотные, и основные свойства в зависимости от условий реакции.

Оксидная плёнка

Тонкий слой оксида алюминия (Al₂O₃), который образуется на поверхности металла при контакте с кислородом воздуха и защищает его от коррозии.

Алюмотермия

Метод получения металлов из их оксидов с помощью алюминия, который выступает в роли восстановителя.

Электролиз

Процесс разложения вещества под действием электрического тока, используемый для получения алюминия из его соединений.

Коррозия

Разрушение металла под действием окружающей среды.

• Алюминий — самый распространённый металл в земной коре (около 8% по массе), уступает только кислороду и кремнию.
• Плотность алюминия — 2,7 г/см³, он почти в три раза легче железа.
• Алюминий реагирует с кислородом воздуха с образованием оксидной плёнки Al₂O₃, которая защищает металл от дальнейшего окисления.
• Алюминий реагирует с разбавленными кислотами (HCl, H₂SO₄) с выделением водорода: 2Al + 6HCl → 2AlCl₃ + 3H₂↑.
• С концентрированной азотной кислотой алюминий не реагирует на холоде (пассивируется), поэтому её можно хранить в алюминиевых цистернах.
• Алюминий реагирует с щелочами, например: 2Al + 2NaOH + 6H₂O → 2Na[Al(OH)₄] + 3H₂↑.
• Алюминий восстанавливает металлы из их оксидов, например: Fe₂O₃ + 2Al → 2Fe + Al₂O₃ (реакция алюмотермии).
• Промышленный способ получения алюминия — электролиз расплава Al₂O₃ в криолите при температуре около 950°C.

1. Пример 1случай
   • Алюминиевая банка из-под газировки не ржавеет даже после долгого пребывания на улице, потому что оксидная плёнка защищает металл
2. Пример 2случай
   • Алюминиевая посуда не разрушается при варке супа, но если в ней долго хранить кислую капусту или солёные огурцы, алюминий начнёт реагировать с кислотой, и блюдо испортится
3. Пример 3случай

   При сварке рельсов используется алюмотермия

   Пояснение

   • смесь алюминия и оксида железа поджигают, и выделяющееся тепло расплавляет металл, соединяя рельсы
4. Пример 4случай
   • Самолёты делают из алюминиевых сплавов, потому что они лёгкие и прочные, а оксидная плёнка защищает их от коррозии в атмосфере

• В 1850-х годах алюминий был дороже золота, и из него делали ювелирные украшения для императорских дворов.
• Алюминий — самый распространённый металл в земной коре, но в природе он не встречается в свободном виде, только в составе соединений (глина, бокситы).
• Алюминиевая фольга, которой мы пользуемся на кухне, — это чистый алюминий толщиной в несколько микрон, который легко сминается, но не ржавеет.

• Алюминиевая пудра (мелкий порошок) может взрываться в воздухе, поэтому с ней работают только в специальных условиях.
• При реакции алюминия с кислотами и щелочами выделяется водород, который горюч — нельзя работать рядом с открытым огнём.
• Алюмотермия — очень опасный процесс: выделяется огромное количество тепла, поэтому её проводят только в специальных тиглях и под наблюдением учителя.

• Металлы и их соединения
• Электрохимический ряд напряжений металлов
• Амфотерные оксиды и гидроксиды
• Электролиз расплавов и растворов