Каков заряд ядра атома алюминия

Абросимова Елена Владимировна учитель химии и биологии

Алюминий. Строение атома алюминия. Физические и химические свойства простого вещества.

Элементы г лавной подгруппы III группы периодической системы:

бор (В),алюминий (А l ), галлий ( Ga ), индий ( In ) и таллий (Т l ).

Открытие металлов главной подгруппы III группы

Бор представляет собой неметалл. Алюминий — переходный металл, а галлий, индий и таллий — полноценные металлы. Таким образом, с ростом радиусов атомов элементов каждой группы периодической системы металлические свойства простых веществ усиливаются.

Рассмотрим подробнее свойства алюминия.

1. Положение алюминия в таблице Д. И. Менделеева. Строение атома, проявляемые степени окисления.

Элемент алюминий расположен в III группе, главной «А» подгруппе, 3 периоде периодической системы, порядковый номер №13, относительная атомная масса Ar ( Al ) = 27. Его соседом слева в таблице является магний – типичный металл, а справа – кремний – уже неметалл. Следовательно, алюминий должен проявлять свойства некоторого промежуточного характера и его соединения являются амфотерными.

Al 0 – 3 e — → Al +3 Алюминий проявляет в соединениях степень окисления +3:

2. Физические свойства алюминия

Алюминий в свободном виде — серебристо-белый металл, обладающий высокой тепло- и электропроводностью. Температура плавления 650 о С. Алюминий имеет невысокую плотность (2,7 г/см 3 ) — примерно втрое меньше, чем у железа или меди, и одновременно — это прочный металл.

3. Нахождение в природе

По распространённости в природе занимает 1-е среди металлов и 3-е место среди элементов, уступая только кислороду и кремнию. Процент содержания алюминия в земной коре по данным различных исследователей составляет от 7,45 до 8,14 % от массы земной коры.

В природе алюминий встречается только в соединениях (минералах).

Некоторые из них:

4. Химические свойства алюминия и его соединений

Алюминий легко взаимодействует с кислородом при обычных условиях и покрыт оксидной пленкой (она придает матовый вид).

Её толщина 0,00001 мм, но благодаря ней алюминий не коррозирует. Для изучения химических свойств алюминия оксидную пленку удаляют. (При помощи наждачной бумаги, или химически: сначала опуская в раствор щелочи для удаления оксидной пленки, а затем в раствор солей ртути для образования сплава алюминия со ртутью – амальгамы).

I . Взаимодействие с простыми веществами — неметаллами

Алюминий уже при комнатной температуре активно реагирует со всеми галогенами, образуя галогениды.
при нагревании он взаимодействует с серой (200 °С) 2А l + 3 S = А l ₂ S ₃ (сульфид алюминия),
азотом (800 °С) 2А l + N₂ = 2А lN (нитрид алюминия),
фосфором (500 °С) А l + Р = А l Р (фосфид алюминия)
углеродом (2000 °С) 4А l + 3С = А l 4С₃ (карбид алюминия)
с йодом в присутствии катализатора — воды (видео)2Аl + 3 I 2 = 2 A lI₃ (йодид алюминия)

Все эти соединения полностью гидролизуются с образованием гидроксида алюминия и, соответственно, сероводорода, аммиака, фосфина и метана:

В виде стружек или порошка он ярко горит на воздухе, выделяя большое количество теплоты:

II . Взаимодействие алюминия со сложными веществами

Взаимодействие с оксидами металлов:

Алюминий – хороший восстановитель, так как является одним из активных металлов. Стоит в ряду активности сразу после щелочно-земельных металлов. Поэтому восстанавливает металлы из их оксидов. Такая реакция – алюмотермия – используется для получения чистых редких металлов, например таких, как вольфрам, ваннадий и др.

Термитная смесь Fe₃O₄ и Al (порошок) –используется ещё и в термитной сварке.

Взаимодействие с кислотами, например с раствором серной кислоты с образованием соли и водорода:

2 Al + 3 H₂SO₄ = Al₂(SO₄)₃ + 3 H₂

С холодными концентрированными серной и азотной не реагирует (пассивирует). Поэтому азотную кислоту перевозят в алюминиевых цистернах. При нагревании алюминий способен восстанавливать эти кислоты без выделения водорода:

Взаимодействие алюминия с щелочами ( видео) .

2 Al + 2 NaOH + 6 H ₂ O = 2 Na [ Al ( OH )₄] + 3 H ₂

Na [А l (ОН)₄] – тетрагидроксоалюминат натрия

По предложению химика Горбова, в русско-японскую войну эту реакцию использовали для получения водорода для аэростатов.

Взаимодействие алюминия с растворами солей :

Если поверхность алюминия потереть солью ртути, то происходит реакция:

2 Al + 3 HgCl ₂ = 2 AlCl ₃ + 3 Hg

Выделившаяся ртуть растворяет алюминий, образуя амальгаму.

5. Применение алюминия и его соединений: РИСУНОК 1 и РИСУНОК 2

Физические и химические свойства алюминия обусловили его широкое применение в технике. Крупным потребителем алюминия является авиационная промышленность: самолет на 2/3 состоит из алюминия и его сплавов. Самолет из стали оказался бы слишком тяжелым и смог бы нести гораздо меньше пассажиров. Поэтому алюминий называют крылатым металлом. Из алюминия изготовляют кабели и провода: при одинаковой электрической проводимости их масса в 2 раза меньше, чем соответствующих изделий из меди.

Учитывая коррозионную устойчивость алюминия, из него изготовляют детали аппаратов и тару для азотной кислоты. Порошок алюминия является основой при изготовлении серебристой краски для защиты железных изделий от коррозии, а также для отражения тепловых лучей такой краской покрывают нефтехранилища, костюмы пожарных.

Оксид алюминия используется для получения алюминия, а также как огнеупорный материал.

Гидроксид алюминия – основной компонент всем известных лекарств маалокса, альмагеля, которые понижают кислотность желудочного сока.

Соли алюминия сильно гидролизуются. Данное свойство применяют в процессе очистки воды. В очищаемую воду вводят сульфат алюминия и небольшое количество гашеной извести для нейтрализации образующейся кислоты. В результате выделяется объемный осадок гидроксида алюминия, который, оседая, уносит с собой взвешенные частицы мути и бактерии.

Таким образом, сульфат алюминия является коагулянтом.

6. Получение алюминия

1) Современный рентабельный способ получения алюминия был изобретен американцем Холлом и французом Эру в 1886 году. Он заключается в электролизе раствора оксида алюминия в расплавленном криолите. Расплавленный криолит Na₃AlF₆ растворяет Al₂O_3, как вода растворяет сахар. Электролиз “раствора” оксида алюминия в расплавленном криолите происходит так, как если бы криолит был только растворителем, а оксид алюминия — электролитом.

В английской “Энциклопедии для мальчиков и девочек” статья об алюминии начинается следующими словами: “23 февраля 1886 года в истории цивилизации начался новый металлический век — век алюминия. В этот день Чарльз Холл, 22-летний химик, явился в лабораторию своего первого учителя с дюжиной маленьких шариков серебристо-белого алюминия в руке и с новостью, что он нашел способ изготовлять этот металл дешево и в больших количествах”. Так Холл сделался основоположником американской алюминиевой промышленности и англосаксонским национальным героем, как человек, сделавшим из науки великолепный бизнес.

Металлический алюминий первым выделил в 1825 году датский физик Ханс Кристиан Эрстед. Пропустив газообразный хлор через слой раскаленного оксида алюминия, смешанного с углем, Эрстед выделил хлорид алюминия без малейших следов влаги. Чтобы восстановить металлический алюминий, Эрстеду понадобилось обработать хлорид алюминия амальгамой калия. Через 2 года немецкий химик Фридрих Вёллер. Усовершенствовал метод, заменив амальгаму калия чистым калием.
В 18-19 веках алюминий был главным ювелирным металлом. В 1889 году Д.И.Менделеев в Лондоне за заслуги в развитии химии был награжден ценным подарком – весами, сделанными из золота и алюминия.
К 1855 году французский ученый Сен- Клер Девиль разработал способ получения металлического алюминия в технических масштабах. Но способ был очень дорогостоящий. Девиль пользовался особым покровительством Наполеона III, императора Франции. В знак своей преданности и благодарности Девиль изготовил для сына Наполеона, новорожденного принца, изящно гравированную погремушку – первое «изделие ширпотреба» из алюминия. Наполеон намеревался даже снарядить своих гвардейцев алюминиевыми кирасами, но цена оказалась непомерно высокой. В то время 1 кг алюминия стоил 1000 марок, т.е. в 5 раз дороже серебра. Только после изобретения электролитического процесса алюминий по своей стоимости сравнялся с обычными металлами.
А знаете ли вы, что алюминий, поступая в организм человека, вызывает расстройство нервной системы. При его избытке нарушается обмен веществ. А защитными средствами является витамин С, соединения кальция, цинка.
При сгорании алюминия в кислороде и фторе выделяется много тепла. Поэтому его используют как присадку к ракетному топливу. Ракета «Сатурн» сжигает за время полёта 36 тонн алюминиевого порошка. Идея использования металлов в качестве компонента ракетного топлива впервые высказал Ф. А. Цандер.

ЗАДАНИЯ ДЛЯ ЗАКРЕПЛЕНИЯ

№1. Для получения алюминия из хлорида алюминия в качестве восстановителя можно использовать металлический кальций. Составьте уравнение данной химической реакции, охарактеризуйте этот процесс при помощи электронного баланса.

Подумайте! Почему эту реакцию нельзя проводить в водном растворе?

№2. Закончите уравнения химических реакций :
Al + H₂SO₄ (раствор) →

Источник

А 1 Заряд ядра атома алюминия равен1) +2;2) +13;3) +12;4) +20;

А 1 Заряд ядра атома алюминия равен

4) +20; А 2 В ряду Ca(OH)2 AI(OH)3 H2SO4свойства гидроксидов меняются от

1) амфотерных к главным;

2) кислотных к основным;

3) кислотных к амфотерных;

4) главных к кислотным;

А 3. Химическая связь в оксиде фосфора (Y)

3) ковалентная неполярная;

4) ковалентная полярная

А 4 Валентность азота в соединениях NO2 и N2O5 соответственно одинаково

А 5. К амфотерным оксидам относится вещество, формула которого

А 6. В уравнении реакции меж магнием и серной кислотой коэффициент перед формулой

серной кислоты равен

А 7. Какое из указанных уравнений подходит реакции обмена

1) Mg O+HCI=MgCI2+H2O

3) 2AgNO3+Mg=2Ag+Mg (NO3)2

4) 2 Fe (OH) 3=Fe2O3+3H2O

А 8. Алюминий реагирует с

1) оксидом магния

2) гидроксидом калия

4) хлоридом калия

А 9. Из приведённого списка веществ: H2SO4, NaOH, CO2, H2О — с гидроксидом алюминия

А 10. Раствор серной кислоты реагирует с

1) оксидом углерода (IY)

2) оксидом кальция

4) хлоридом калия

А 11. Раствор гидроксида натрия реагирует с

1) оксидом серы(IY)

3) оксидом кальция

А 12. Верны ли последующие суждения о правилах работы в химической лаборатории

А Простое вещество нельзя получить в итоге реакции соединения.

Б При физических явлениях меняется агрегатное состояние и форма

1) правильно только. А

2) правильно только. Б

3) верны оба суждения

4) оба суждения не верны

А 13. В соединении Na2SO3 окисления серы

А 14. Меньший радиус у атома

А 15. Вещество H3PO4-это

А 16. Формула хлорида меди (I)-это

А 17. 2 моль кислорода (O2) занимают объём л (н.у)

А 18. Рассредотачивание электронов по слоям 2, 8, 8.1 имеет атом

А 19. 24,5г фосфорной кислоты сочиняют моль

А 20. Запись 2 H2 значит

1) молекулу водорода

2) две молекулы водорода

3) два атома водорода

4) молекулу воды

А 21. Ковалентная неполярная связь осуществляется в веществе

А 22. В веществе состава ЭO элемент Э это

А 23. Кислотные оксиды это

А 24. В уравнении реакции меж оксидом железа (III) и серной кислотой отношение

коэффициентов перед формулами реагирующих веществ соответственно равно

А 25. Число электронов во наружном электронном слое атома фосфора

А 26. В формуле сульфата алюминия индексы при знаке алюминия и кислотном остатке одинаковы соответственно

А 27.Магний реагирует с

1) серной кислотой

3) сульфатом натрия

4) оксидом углерода(IY)

А 28Ядро состоит из

1) протонов, нейтронов и электронов

2) протонов и электронов

3) нейтронов и электронов

4) протонов и нейтронов

А 29. Массовая кислорода в воде одинакова

А 30 Соли калия, имеющие формулы K3PO4, KNO3 , KCI, величаются

1) нитрит, хлорид, фосфид

2) нитрат, хлорат, фосфат

3) нитрид, хлорат, фосфид

4) фосфат, нитрат, хлорид,
СРООЧНОООООО

Источник

Алюминий, свойства атома, химические и физические свойства

Алюминий, свойства атома, химические и физические свойства.

26,9815386(8) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1

Алюминий — элемент периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева с атомным номером 13. Расположен в 13-й группе (по старой классификации — главной подгруппе третьей группы), третьем периоде периодической системы.

Физические свойства алюминия

Атом и молекула алюминия. Формула алюминия. Строение алюминия:

Алюминий (лат. Aluminium, от лат. alumen – «квасцы») – химический элемент периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева с обозначением Al и атомным номером 13. Расположен в 13-й группе (по старой классификации – главной подгруппе третьей группы), третьем периоде периодической системы.

Алюминий – амфотерный металл. Относится к группе лёгких, цветных металлов.

Алюминий обозначается символом Al.

Как простое вещество алюминий при нормальных условиях представляет собой лёгкий металл серебристо-белого цвета.

Молекула алюминия одноатомна.

Химическая формула алюминия Al.

Электронная конфигурация атома алюминия 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1 . Потенциал ионизации (первый электрон) атома алюминия равен 577,54 кДж/моль (5,985769(3) эВ). прием алюминия

Строение атома алюминия. Атом алюминия состоит из положительно заряженного ядра (+13), вокруг которого по трем оболочкам движутся 13 электронов. При этом 10 электронов находятся на внутреннем уровне, а 3 электрона – на внешнем. Поскольку алюминий расположен в третьем периоде, оболочек всего три. Первая – внутренняя оболочка представлена s-орбиталью. Вторая – внутренняя оболочка представлена s- и р-орбиталями. Третья – внешняя оболочка представлена s- и р-орбиталями. На внешнем энергетическом уровне атома алюминия находятся два спаренных – на s-орбитали и один неспаренный – на p-орбитали электроны. В свою очередь ядро атома алюминия состоит из 13 протонов и 14 нейтронов.

Радиус атома алюминия (вычисленный) составляет 118 пм.

Атомная масса атома алюминия составляет 26,9815386(8) а. е. м.

Алюминий – наиболее распространённый металл и третий по распространённости химический элемент в земной коре (после кислорода и кремния). Концентрация алюминия в земной коре составляет 8,1 %.

Изотопы и модификации алюминия:

Свойства алюминия (таблица): температура, плотность, давление и пр.:

100	Общие сведения
101	Название	Алюминий
102	Прежнее название
103	Латинское название	Aluminium
104	Английское название	Aluminium, Aluminum (в США и Канаде)
105	Символ	Al
106	Атомный номер (номер в таблице)	13
107	Тип	Металл
108	Группа	Амфотерный, лёгкий, цветной металл
109	Открыт	Ханс Кристиан Эрстед, Дания, 1825 г.
110	Год открытия	1825 г.
111	Внешний вид и пр.	Мягкий, лёгкий и пластичный металл серебристо-белого цвета
112	Происхождение	Природный материал
113	Модификации
114	Аллотропные модификации
115	Температура и иные условия перехода аллотропных модификаций друг в друга
116	Конденсат Бозе-Эйнштейна
117	Двумерные материалы
118	Содержание в атмосфере и воздухе (по массе)	0 %
119	Содержание в земной коре (по массе)	8,1 %
120	Содержание в морях и океанах (по массе)	5,0·10 -7 %
121	Содержание во Вселенной и космосе (по массе)	0,005 %
122	Содержание в Солнце (по массе)	0,006 %
123	Содержание в метеоритах (по массе)	0,91 %
124	Содержание в организме человека (по массе)	0,00009 %
200	Свойства атома
201	Атомная масса (молярная масса)	26,9815386(8) а. е. м. (г/моль)
202	Электронная конфигурация	1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1
203	Электронная оболочка	K2 L8 M3 N0 O0 P0 Q0 R0
204	Радиус атома (вычисленный)	118 пм
205	Эмпирический радиус атома*	125 пм
206	Ковалентный радиус*	121 пм
207	Радиус иона (кристаллический)	Al 3+ (в скобках указано координационное число – характеристика, которая определяет число ближайших частиц (ионов или атомов) в молекуле или кристалле)
208	Радиус Ван-дер-Ваальса	184 пм
209	Электроны, Протоны, Нейтроны	13 электронов, 13 протонов, 14 нейтронов
210	Семейство (блок)	элемент p-семейства
211	Период в периодической таблице	3
212	Группа в периодической таблице	13-ая группа (по старой классификации – главная подгруппа 3-ей группы)
213	Эмиссионный спектр излучения
300	Химические свойства
301	Степени окисления	0, +1, +2, +3
302	Валентность	III
303	Электроотрицательность	1,61 (шкала Полинга)
304	Энергия ионизации (первый электрон)	577,54 кДж/моль (5,985769(3) эВ)
305	Электродный потенциал	Al 3+ + 3e – → Al, E o = -1,663 В
306	Энергия сродства атома к электрону	41,762(5) кДж/моль (0,43283(5) эВ)
400	Физические свойства
401	Плотность*	2,70 г/см 3 (при 20 °C и иных стандартных условиях , состояние вещества – твердое тело), 2,375 г/см 3 (при температуре плавления 660,32 °C и иных стандартных условиях , состояние вещества – жидкость), 2,289 г/см 3 (при 1000 °C и иных стандартных условиях , состояние вещества –жидкость)
402	Температура плавления*	660,32 °C (933,47 K, 1220,58 °F)
403	Температура кипения*	2470 °C (2743 K, 4478 °F)
404	Температура сублимации
405	Температура разложения
406	Температура самовоспламенения смеси газа с воздухом
407	Удельная теплота плавления (энтальпия плавления ΔH_пл)*	10,71 кДж/моль
408	Удельная теплота испарения (энтальпия кипения ΔH_кип)*	284 кДж/моль
409	Удельная теплоемкость при постоянном давлении	0,903 Дж/г·K (при 25 °C)
410	Молярная теплоёмкость*	24,20 Дж/(K·моль)
411	Молярный объём	10,0 см³/моль
412	Теплопроводность	237 Вт/(м·К) (при стандартных условиях ), 237 Вт/(м·К) (при 300 K)
500	Кристаллическая решётка
511	Кристаллическая решётка #1
512	Структура решётки	Кубическая гранецентрированная
513	Параметры решётки	4,050 Å
514	Отношение c/a
515	Температура Дебая	394 К
516	Название пространственной группы симметрии	Fm_ 3m
517	Номер пространственной группы симметрии	225
900	Дополнительные сведения
901	Номер CAS	7429-90-5

205* Эмпирический радиус атома алюминия согласно [1] и [3] составляет 143 пм.

206* Ковалентный радиус алюминия согласно [1] и [3] составляет 121±4 пм.

401* Плотность алюминия согласно [3] и [4] составляет 2,6989 г/см 3 (при 0 °C и иных стандартных условиях , состояние вещества – твердое тело) и 2,699 г/см 3 (при 20 °C и иных стандартных условиях , состояние вещества – твердое тело).

402* Температура плавления алюминия согласно [3] составляет 660 °C (933,15 K, 1220 °F).

403* Температура кипения алюминия согласно [3] составляет 2518,82 °C ( 2792 K, 4565,88 °F).

407 * Удельная теплота плавления (энтальпия плавления ΔH_пл) алюминия согласно [3] и [4] составляет 10,75 кДж/моль и 10,8 кДж/моль соответственно.

408* Удельная теплота испарения (энтальпия кипения ΔH_кип) алюминия согласно [3] и [4] составляет 284,1 кДж/моль и 293 кДж/моль соответственно.

410* Молярная теплоёмкость алюминия согласно [3] составляет 24,20 Дж/(K·моль) и 24,35 Дж/(K·моль).

Источник

Задание	Определите число элементарных частиц в атомах калия, магния, железа, цинка и аргона.
Ответ	Калий : Z=19, M=39. В атоме калия 19 протонов и 19 электронов. Количество нейтронов равно Z-M =39-19 = 10.

Каков заряд ядра атома алюминия

Строение атома алюминия

Общие сведения о строении атома алюминия

Электронное строение атома алюминия

Примеры решения задач