Периодтық жүйедегі р-элементтердің орны, олардың атом құрылысының ерекшеліктері. Алюминий және олардың қосылыстары. Химия, 10 сынып, қосымша материал 3.

Периодтық жүйеде p-элементтер 13-18 топтарда орналасқан. Атомдардың сыртқы энергетикалық деңгейінде ns2np1-ден ns2np6 дейін электрондар орналасуы мүмкін.

Алюминийден басқа p-элементтердің тотықсыздандырғыштық белсенділігі айтарлықтай нашар. Мысалы, 13 топ элементтері қосылыстарда +3 тотығу дәрежесін көрсетеді, бор –3 тотығу дәрежесіне ие бола алады.

13-18 топ элементтері табиғатта бос күйінде және қосылыс күйінде кездеседі. Жер атмосферасы, негізінде, азот және оттек – p-элементтерінің молекулаларынан тұрады. Жер қыртысында бор және галлий сирек кездеседі.

• р – элементтердің сыртқы электрондық қабатында бірден алтыға дейін электрон болады. Периодтық жүйеде 30р элемент бар.Сыртқы электрон қабаттарының құрылысы мынадай қатарда дамиды: ns2np1, ns2np2, ns2np3, ns2np4, ns2np5, ns2np6.
• Al және басқа р – элементтердің тотықсыздандырғыштық белсендігі айтарлықтай нашар. Керісінше ІІІА-дан VІІА топшаға біртіндеп ауысқанда, бейтарап атомдардың тотықтырғыштық белсендігі артатыны байқалады, себебі р – элементтердің электртерістігі артады.
• р– элемент атомдарында тек р – электрондары ғана емес, сыртқы деңгейдің s – электрондары да валентті болып табылады. р – элементтердің жоғары оң тотығу дәрежесі өздері орналасқан топ нөмеріне сәйкес келеді.
• Периодтық жүйенің ІІІА топшасында кең таралған элементтер – В, Al, Ga, In, Tl. Олардың атомдарының сыртқы деңгейінде 3е s2p1 болады. Қозбаған күйде р – электрон ғана жұптаспаған. Бірақ бұл эелементтердің тотығу дәрежесі +3 .д. көрсетеді, өйткені электронды s-тен р-күйге ауыстыру үшін аз энергия қажет. Тек талий көбінсе +1т.д. тән. Бұл топшаның барлық элементерінің Э2О3 типті оксидтер түзуі көп мөлшерде жылу бөлумен жүреді. Э(ОН)3 типті екідайлы қасиет көрсететін гидроксидтер сәйкес келеді.

В Al Ga In Tl

1.Оксидтер мен гидроксидтердің негіздік қасиеті күшейеді,ал қышқылдық қасиеті әлсірейді.

2.Радиус артады;

3.Иондану энергиясы кемиді;

4.Электртерістігі кемиді;

5.Тотықсыздану қабілеті, яғни электрон беру қабілеті артады.

Алюминий гидроксидінің екідайлық қасиеті күшті болып келеді.

Алюминий – екідайлы элемент. Ол сұйылтылған қышқылдармен және сілтілермен жақсы әрекетеседі:

2Al + 6HCl = 2AlCl₃ + 3H₂

2Al + 2NaOH + 6H₂O = 2Na[Al(OH)₄] + 3H₂

Концентрациялы, суық азот және күкірт қышқылдарымен әрекеттеспейді, пассивтенеді. Бұл жағдай осы қышқылдарды алюминийден жасалған ыдыстарда тасымалдауға қолданылады. Алюминий белсенді металл болғандықтан, көптеген металдарды олардың оксидтерінен тотықсыздандырады:

8Al + 3FeO*Fe₂O₃ =4Al₂O₃ +9Fe

Металл оксидтерін алюминиймен тотықсыздандыру АЛЮМОТЕРМИЯ деп аталады.

Маңызды қосылыстары. Al₂O₃- қиын балқитын, ақ түсті зат. Табиғатта корунд деген атпен кездеседі. Алюминий оксиді суда ерімейді, екідайлы қасиет көрсетеді:

Al₂O₃+6HCl = 2AlCl₃+3H₂O

Al₂O₃+2NaOH+3H₂O = 2Na[Al(OH)₄]

Алюминий гидроксидінің түр өзгерісі екі түрлі болуы мүмкін: кристалдық және аморфтық. Алюминий гидроксидін алюминий түздары ерітінділеріне сілтімен әсер ету арқылы алады:

AlCl₃ + 3NaOH = Al(OH)₃ + 3NaCl

Жаңа тұнған Al(OH) 3 ақ қоймалжың тұнба, суда мүлдем ерімейді және типтік екідайлы гидроксид болып табылады:

Al(OH)₃+3HCl = AlCl₃+3H₂O

Al(OH)₃+NaOH = Na[Al(OH)₄]

Алюминий екідайлы қасиет көрсетеді.

Қосымша

Табиғатта таралуы:

Алюминий – белсенді болғандықтан табиғатта бос күйінде кездеспейді, ал қосылыстар құрамында ең көп таралған металл.

Оның жер қыртысындағы үлесі 9%. Жер қыртысында алюминий көптеген минералдар түзеді. Алюминийдің маңызды өнеркәсіптік кендері: боксит (AI₂O₃*nH₂O), корунд (AI₂O₃), каолинит (AI₂O₃*2SiO₂*2H₂O), ортоклаз (KAISi₃O₁₀). Елімізде алюминий кендерінің үлкен қоры Арқалықта (Қостанай облысы) бар. Сол кенді пайдаланып Павлодар алюминий зауыты жұмыс істейді.

Корундтың мөлдір қоспаларымен боялған кристалда белгілі: қызыл-рубин және

көк- сапфир, бұлар бағалы тас ретінде пайдаланады.

Өнеркәсіпте алынуы:

Алюминийді электролиз әдіспен алуға болады. Алюминий өндірісінде, шикізат ретінде көбінесе боскситтер жиі қолданады. Қыздырғанда олар суын жоғалтып, алюминий оксидіне айналады. Алюминий оксидінің балқу температурасы жоғары (2045⁰С) және ол электр тоғын өткізбейді. Сондықтан AI₂O₃–ті фторидтерді қоса отырып (CaF₂, MgF₂ немесе AIF₃), балқытылған криолитте ерітеді. Бұл қоспа шамамен 1000⁰С температурада балқиды.

Электролиз кезінде катодта-алюминий, ал анодта –оттек бөлінеді. Электролиз реакциясының жалпы теңдеуі:

AI₂O₃ ^{электролиз}→ 2AI+1.5O₂

Физикалық қасиеттері:

Алюминий– жеңіл, күміс түстес ақ металл, оның тығыздығы – 2,7 г/см³. Балқу температурасы – 660,24⁰С, ал қайнау температурасы-2500⁰С. Алюминий иілгіштік қасиеті жоғары, оңай фольга болып жайылады және сым түрінде созылады.

Алюминийдің электрөткізгіштігі, жылуөткізгіштігі жоғары. Металдың беті жұқа және өте тығыз оксид қабықшасымен қапталған. Бұл қабықша оптикалық мөлдір және металдық шағылдырғыш қабілетін сақтайды.

Периодтық жүйедегі орны

1.Химиялық таңбасы-Al

2.Реттік нөмірі- 13

3.Ar(Al)- 27

4.Период нөмірі- ІІІ (кіші)

5.Топ нөмірі-ІІІ (негізгі)

Атом құрылысы:

1.Ядро заряды- +13

2.Электрон саны- 13

3.Протон саны- 13

4.Нейтрон саны -14

5.Энергетикалық деңгей саны -3

6.Валенттілік электрондары- 3

7. Электрондық конфигурациясы 1s² /2s²2P⁶/3s² 3p¹

І. Алынуы: AI₂O₃ ^{электролиз}→ 2AI+1.5O₂

AICI₃+3NaOH=AI(OH)₃↓+3NaCI

ІІ. Химиялық қасиеттері:

Қышқылмен: AI(OH)₃+3HNO₃=AI(NO₃)₃+3H₂O

Сілтімен: AI(OH)₃+NaOH =Na[AI(OH)₄]

Алюминий тұздарын сілтілермен сапалық реакция бойынша анықтауға болады. Бұл кезде алюминий гидроксидінің қоймалжың тұнбасы түзіледі. Тұнба сілтінің артық мөлшерінде ериді.

AICI₃+3NaOH=AI(OH)₃↓+3NaCI

• AI – құймалар алуда,электротехникада электр сымдарын жасау үшін, жарылғыш заттар алуда, химиялық аппаратураларды дайындауда, құрлыстар салуда, ыдыстар жасауда т.б қолданылады.
• AI₂O₃ – зергерлік істе, дәл аспаптарға (сағаттағы “тастар”) мойынтіректер мен тіректер, пластинка ойнағыштың басына дыбыс түсіргіш инелер жасайды.
• AICI₃–алюминий хлоридін органикалық синтезде өршіткі ретінде;
• AI₂(SO₄)₃ – алюминий сульфаты суды тазалауда және қағаз өндірісінде;

KAI(SO₄)₂*12H₂O – алюмокалий ашудасы тері, аяқкиім өнеркәсібінде теріні илеу үшін және маталарды бояғанда өңдеу үшін қолданады.