Презентация на тему "Алюминий. Сплавы алюминия"

Содержание

• 
  Слайд 1

  Алюминий.Сплавы алюминия.

  Учитель: Белозерова Татьяна Анатольевна Ученица: Манжура Виктория Владимировна

• 
  Слайд 2

  Введение.

  В периодической системе алюминий находится в третьем периоде, в главной подгруппе третьей группы, его атомный номер13, заряд ядра +13,атомная масса 26,9815.Обозначается латинскими буквами AL (Aluminium). Электронное строение атома 1s22s22p63s23p1, наиболее характерная степени окисления +3 и 0. Отрицательные степени окисления проявляются очень редко. По электроотрицательности (1,47) одинаков с бериллием(Be), проявляет амфотерные (кислотные и основные) свойства. В соединениях может находиться в составе катионов и анионов. В природе- четвертый по химической распространенности элемент (первый среди металлов), находится в химически связанном состоянии. Входит в состав многих алюмосиликатных минералов, горных пород (граниты, порфиры, базальты, сланцы), различных глин (белая глина называется каолин), бокситов и глинозёма Аl2О3. Около 100 лет назад Николай Гаврилович Чернышевский, сказал об алюминии, что этому металлу суждено великое будущее, что алюминий – металл социализма. Он оказался провидцем, в XX в. алюминий стал основой многих конструкционных материалов

• 
  Слайд 3

  Историческая справка.

  В 1827впервые был получен алюминий, немецким химиком Вёлером, при нагревании хлорида алюминия AlCl3 со щелочными металлами калием (K) и натрием (Na) без доступа воздуха. AlCl3 +3K = 3KCl +Al В 1855 алюминий впервые был выставлен на Всемирной выставке в Париже. В 1855 г. французский химик Анри Этьенн Сент Клер Девиль разработал первый промышленный способ получения алюминия, основанный на вытеснении элемента №13 металлическим натрием из двойного хлорида натрия и алюминия NaCl · AlCl3. с 1855 по 1890 г., способом Сент-Клер Девиля было получено 200 т металлического алюминия. В 1865 г. известный русский химик Н.Н. Бекетов открыл метод восстановления металлов с помощью алюминия. В 1930 г. Мировая выплавка этого металла составила 300 тыс. т. В 1975 получено около 10 млн. т алюминия В 1825 г. алюминий стоил в 1500 раз дороже железа, в наши дни – лишь втрое. Сегодня алюминий дороже простой углеродистой стали, но дешевле нержавеющей.

• 
  Слайд 4

  Нахождение в природе.

  В свободном виде алюминия в природе нет! Но алюминий находится практически везде на земном шаре, так как его оксид (Al2O3) составляет основу глинозема. И хотя содержание его в земной коре 8,8% (для сравнения, например, железа в земной коре 4,65% - в два раза меньше), а по распространенности занимает третье место после кислорода (O) и кремния (Si). Алюминий в природе встречается в соединениях – его основные минералы: боксит - смесь минералов диаспора, бемита AlOOH, гидраргиллита Al(OH)3 и оксидов других металлов - алюминиевая руда 2. алунит- (Na,K)2SO4 * Al2(SO4)3 * 4Al(OH)3 ; 3. нефелин- (Na,K)2O * Al2O3 * 2SiO2 ; 4. корунд- Al2O3- прозрачные кристаллы; 5. полевой шпат (ортоклаз) - K2O * Al2O3 * 6SiO2 ; каолинит - Al2O3 * 2SiO2 * 2H2O - важнейшая составляющая часть глины и другие алюмосиликаты, входящие в состав глин.

• 
  Слайд 5

  Физические свойства.

  Физическими Свойствами (явлениями) Называются такие, при которых могут измениться размеры, форма тел или агрегатное состояние веществ, но состав их остается постоянным. Серебристо-белый, довольно твердый металл, блестящий, пластичный, легко вытягивается в проволоку и прокатывается в тонкие листы (фольгу, до 0,005мм). Электропроводность алюминия довольно высока и уступает только серебру (Ag) и меди (Cu) (в 2,3 раза больше чем у меди) , так же алюминий теплопроводен. На воздухе покрывается тончайшей (0,00001мм), но очень плотной матовой защитной пленкой оксида Аl2О3, весьма устойчивой, предохраняющей металл от дальнейшего окисления и придающий ему матовый вид. При обработке поверхности алюминия сильными окислителями (конц.HNO3,K2Cr2O7) или анодным окислением толщина защитной пленки возрастает. Устойчивость алюминия позволяет изготавливать из него химическую аппаратуру и емкости для хранения и транспортировки азотной кислоты. Физические константы: М, = 26,982 »27, р = 2,70 г/см3 t пл. =660,37 °С, tкип=2500°С

• 
  Слайд 6

  Химические свойства

  I.Взаимодействие алюминия с простыми веществами. Явления, в результате которых из одного вещества образуются другие, называются химическими явлениями (свойствами) или химическими реакциями. 1. При комнатной температуре алюминий легко соединяется с кислородом, при этом на поверхности алюминия образуется оксидная пленка (слой Аl2O3). 4Al + 3O2 = 2Al2O3 2. Взаимодействие с галогенами: 2Al + 3Cl2 = 2AlCl3 Хлорид алюминия 2Al + 3Br2 = 2AlBr3 Бромид алюминия 3. Взаимодействие с серой: 2Al + 3S=t° 2Al2S3 Сульфидалюминия 4. Взаимодействие с азотом: 2Al + N2=t° 2AlN Нитрид алюминия 5. Взаимодействие с углеродом: 4Al + 3C =t° Al4C3 Карбид алюминия

• 
  Слайд 7

  II.Взаимодействие алюминия со сложными веществами.

  1.Если удалить оксидную пленку он активно взаимодействует с водой: 2Al + 6H2O = 2Al(OH)3 + 3H2 ↑ 2. Алюминий реагирует с оксидами металлов: 2Al + Fe2O3=t°2 Fe + Al2O3 3. Взаимодействие с разбавленными кислотами (HCl, H2SO4): б) 2Al + 3H2SO4 = Al2(SO4)3 +3H2 ↑ 4. Взаимодействует с концентратной серной кислотой: 8Al + 15 H2SO4=t° 4Al2(SO4)3 + 3H2S↑ + 12H2O 5. С концентрированной азотной кислотой алюминий не реагирует. С разбавленной азотной кислотой алюминий реагирует: Al + 4HNO3 = Al(NO3)3 + NO↑ + 2H2O 6. Взаимодействие алюминия со щелочами: Al2O3 + 2NaOH = 2NaAlO2 + H2O

• 
  Слайд 8
  

  Белый аморфный порошок или очень твердые белые кристаллы. Физические константы: Мr = 101,96~102, р = 3,97 г/см3 tпл=2053°С, tкип=3000°С Кристаллический Аl2О3 химически пассивен, аморфный — более активен. Медленно реагирует с кислотами и щелочами в растворе, проявляя амфотерные свойства: Al2O3 + 6НСl(конц.) = 2АlСl3 + ЗН2О Al2O3 + 2NаОН(конц.) + ЗН2О = 2Na[Al(OH)4] (в расплаве щелочи образуетсяNaAlO2). Вторая реакция используется для «вскрытия» бокситов. Помимо сырья для производства алюминия, Аl2О3ввиде порошка служит компонентом огнеупорных, химически стойких и абразивных материалов. В виде кристаллов применяется для изготовления лазеров и синтетических драгоценных камней (рубины, сапфиры и др.), окрашенных примесями оксидов других металлов — Сr2О3 (красный цвет), Тi2О3 и Fe2О3(голубой цвет). Оксид алюминия Al2O3 Оксиды- это сложные вещества, состоящие из двух элементов, один из которых -кислород со степенью окисления -2

• 
  Слайд 9

  Гидроксид алюминия.

  Физические константы: Мr=78,00 р= 3,97 г/см3, t разл > 170 °С При нагревании ступенчато разлагается, образуя промежуточный продукт — метагидроксид AlO(OH): Проявляет амфотерные, равно выраженные кислотные и основные свойства: 1.Взаимодействие гидроксида алюминия с кислотами: Al(OH)3 + 3HCl = AlCl3 + 3H2O 2.Взаимодействие Al(OH)3 со щелочами: Al(OH)3+ NaOH = NaAlO2 + 2H2O Удобный способ получения Аl(ОН)3 — пропускание СО2 через раствор гидроксокомплекса: [Аl(ОН)4]- + СО2 = Аl(ОН)3+ НСО3-

• 
  Слайд 10

  Сплавы алюминия.

  1. Дуралюмины - от французского слова dur - твердый, трудный и aluminium - твердый алюминий. Дуралюмины - сплавы на основе алюминия, содержащие: 1,4-13% Cu, 0,4-2,8% Mg , 0,2-1,0% Mn , иногда 0,5-6,0% Si , 5-7% Zn , 0,8-1,8% Fe , 0,02-0,35% Ti и др. Дуралюмины - наиболее прочные и наименее коррозионно-стойкие из алюминиевых сплавов. Наибольшее применение нашли в авиастроении для изготовления некоторых деталей турбореактивных двигателей. Магналии - названы так из-за большого содержания в них магния (Mg), сплавы на основе алюминия, содержащие: 5-13% Mg , 0,2-1,6% Mn , иногда 3,5-4,5% Zn , 1,75-2,25% Ni , до 0,15% Be , до 0,2% Ti , до 0,2% Zrи др. Магналии отличаются высокой прочностью и устойчивостью к коррозии в пресной и даже морской воде. Магналии также хорошо устойчивы к воздействию азотной кислоты HNO3 , разбавленной серной кислоты H2SO4 , ортофосфорной кислоты H3PO4 , а также в средах, содержащих SO2 . Магналии применяются как конструкционный материал в: авиастроении; судостроении; 3. машиностроении (сварные баки, заклепки, бензопроводы, маслопроводы); 4. для изготовления арматуры строительных сооружений; 5. для изготовления деталей холодильных установок; 6. для изготовления декоративных бытовых предметов . Силумины - сплавы на основе алюминия с большим содержанием кремния (Si). В состав силуминов входят: 3-26% Si , 1-4% Cu , 0,2-1,3% Mg , 0,2-0,9% Mn , иногда 2-4% Zn , 0,8-2% Ni , 0,1-0,4% Cr , 0,05-0,3% Ti и др. Силумины обладают наилучшими из всех алюминиевых сплавов литейными свойствами. Они наиболее часто используются там, где необходимо изготовить тонкостенные или сложные по форме детали. Нашли свое основное применение в: авиастроении; вагоностроении; автомобилестроении и строительстве сельскохозяйственных машин для изготовления картеров, деталей колес, корпусов и деталей приборов. САП - сплавы, состоящие из Al и 20-22% Al2O3 . Получают спеканием окисленного алюминиевого порошка. После спекания частицы Al2O3 играют роль упрочнителя. Прочность данного соединения при комнатной температуре ниже, чем у дуралюминов и магналиев, но при температуре превышающей 200 °С превосходит их. При этом САП обладают повышенной стойкостью к окислению, поэтому они незаменимы там, где температура эксплуатации превышает 400 °С .

• 
  Слайд 11

  Применение.

  Алюминий обладает целым рядом свойств, которые выгодно отличают его от других металлов. Широкое применение получил так называемый термит - смесь оксида железа Fe3O4 с алюминием. 8Al + 3Fe3O4 = 4Al2O3 + 9Fe Данный процесс используют при сварке. Иногда для получения некоторых чистых металлов в свободном виде. В технике алюминий используют для насыщения поверхности стальных и чугунных изделий с целью защиты этих изделий от коррозии. Гидрооксид алюминия Al(OH)3 используется для крашения тканей, для изготовления керамики и как нейтрализующий агент. Алюминиевая фольга используется как упаковочный материал для продуктов питания (например шоколада), более толстая - для изготовления банок для напитков. Некоторые соли алюминия применяются в медицине для лечения кожных заболеваний: KAl(SO4)2 · 12 H2O- алюмокалиевые квасцы: (СН3СОО)3Al – ацетат алюминия. Хлорид алюминия AlCl3 применяется в качестве катализатора в органической химии. Сульфат алюминия Al2(SO4) 3· 18 H2O используется для очистки воды. В настоящее время алюминий и его сплавы используют практически во всех областях современной техники. Важнейшие потребители алюминия и его сплавов: авиационная и автомобильная отрасли промышленности, железнодорожный и водный транспорт, электротехническая промышленность и приборостроение, промышленное и гражданское строительство, химическая промышленность, производство предметов народного потребления. Из алюминия и его сплавов изготовляют авиоконструкции, моторы, блоки, головки цилиндров, картеры, коробки передач, насосы и другие детали. Алюминием и его сплавами отделывают железнодорожные вагоны, изготовляют корпуса и дымовые трубы судов, спасательные лодки, радарные мачты, трапы. Широко применяют алюминий и его сплавы в электротехнической промышленности для изготовления кабелей, шинопроводов, конденсаторов, выпрямителей переменного тока.

• 
  Слайд 12

  Тест

  Вариант I. 1.Какова электронная конфигурация атома алюминия? А. 1s22s22p1 Б. 1s22s22p3 B. 1s22s22p63s23p1 Г. 1s22s22p63s23p63d14s2 2.С каким из указанных веществ реагирует алюминий? А.CaO Б.HCl B.Cl2 Г. NaOH 3.С каким из указанных веществ реагирует гидроксид алюминия? А.N2Б. NaOH B.H2SO4 Г. H2O 4.Какие вещества образуются при взаимодействии Al(OH)3 и NaOH? А.Na2O Б. Al2O3 B.NaAlO2Г. H2O 5. Какие из указанных металлов являются более активными, чем алюминий? А.Na Б. Cu B.Сa Г. Fe 6.Растворы каких веществ имеют щелочную реакцию среды (pH>7)? А.AlCl3Б. Al(NO3) 3 B.NaAlO2Г. Al2 (SO4) 3 7.В чем растворяется Al2O3? А. H2O Б. Раствор NaOH B. раствор HCl Г. Раствор NaCl

• 
  Слайд 13
  

  Вариант II. 1.Какова электронная конфигурация иона Al+3? А. 1s2 Б. 1s22s22p6 B. 1s22s22p63s23p6 Г. 1s22s22p63s23p1 2.С каким из указанных веществ реагирует оксид алюминия ? А. H2O Б.N2 B. NaOH Г. H2SO4 3.С каким из указанных веществ реагирует алюминий? А. SO2Б.Br2 B. NaCl Г. KOH 4. Какие вещества образуются при взаимодействии Al2O3 с KOH? А. Al(OH) 3 Б.K2O B. H2O Г. KAlO2 5. Какие из указанных металлов являются менее активными, чем алюминий? А. Ag Б.Ba B. Hg Г. K 6. Растворы каких веществ имеют кислую реакцию среды (pH