Общая характеристика р элементов алюминий: Общая характеристика. Свойства — HimHelp.ru

    Объясните, почему окислительное число +3 свойственно элементам IIIA группы  [c.202]

    Важнейший из оксидов элементов IIIA группы AI2O3 (глинозем), встречается в природе в виде минерала корунда (по твердости близок к алмазу). Драгоценные камни рубин и сапфир также представляют собой оксид алюминия, окрашенный примесями хрома, железа и др. [c.474]

    Степень окисления. Для всех элементов IIIA группы в их соединениях характерна общая степень окисления (+III), для таллия более устойчива и распространена степень окисления (+1).  [c.301]

    Данная закономерность обусловливает своеобразное изменение свойств соединений элементов третьей группы периодической системы зависимость свойств от порядкового номера элемента является плавной в ряду В — А1 — S — Y — La, а в подгруппе IIIA она претерпевает резкое изменение при переходе от А1 к Ga (рис. 3.98). [c.498]

    Элементы бор, алюминий, галлий, индий и таллий составляют IIIA группу периодической системы Д. И. Менделеева. На внешнем энергетическом уровне атомов этих элементов находится по 2s- и 1 р-электрону, что выражается формулой s p . В нормальном состоянии атомы этих элементов содержат только по одному непарному р-электрону, но так как при очень незначительной затрате энергии один из s-электронов возбуждается и переходит на энергетический подуровень р, то энергетическое состояние возбужденных атомов можно выразить формулой s p . В этом состоянии все три электрона наружного энергетического уровня являются непарными. Поэтому все эдементы И1А группы образуют соединения, в которых их степени окисления равны -fl и +3. Однако соединения элементов с окислительным числом +1 устойчивы только у таллия, а у всех остальных элементов группы И1А неустойчивы. [c.198]

    Вместе с углеродом и кремнием германий, олово и свинец составляют IVA группу периодической системы элементов. На наружном энергетическом уровне атомов этих элементов находится четыре электрона s p . Этим элементам свойственны обычно окислительные числа +2 и — -4, причем число +4 возникает вследствие перехода во время химических реакций одного из s-электронов на уровень р. Ввиду роста радиусов атомов и уменьшения энергии ионизации в группе IVA наблюдается усиление металлических свойств. Германий по электрическим свойствам явл яется полупроводником. Другие свойства металлов у него выражены очень слабо. В своих соединениях германий характеризуется ковалентным характером связей. Олово и свинец — металлы менее активные и типичные, чем металлы IA, ПА и IIIA групп. Это видно из преимущественно ковалентного характера связей в соединениях этих элементов, в которых их степень окисления +4. Также и во многих соединениях этих элементов, где их степень окисления +2, связи имеют смешанный характер. [c.208]

    VIIIA группы (благородные газы) и VIIA группы (галогены), элементы VIA группы (кроме полония), элементы азот, фосфор и мышьяк (VA группа) углерод, кремний (IVA группа) бор (IIIA группа), а также водород. Остальные элементы относят к металлам. [c.7]

    Большие (4-й, 5-й и 6-й) периоды включают между ПА и IIIA группами -элементы и имеют порядок групп  [c.151]

    При комбинировании атомных р-подуровней возможны два варианта для элементов IIIA, IVA, VA групп энергии ст-МО выше, чем энергия л-МО а для элементов VIA, VIIA групп—наоборот (см. рис. 10.3). Образование молекул Э,, например атомами элементов 2-го периода, приводит к различному порядку связи в них.  [c.167]

    Сульфиды различных металлов довольно сильно отличаются друг от друга по свойствам. Сульфиды наиболее активных — щелочных — металлов хорошо растворимы в воде и в растворах ведут себя как типичные соли сильных оснований и слабых кислот. С ними по свойствам сходны сульфиды щелочноземельных и некоторых других сравнительно активных металлов. Они хотя и не растворимы в воде, но легко разлагаются кислотами (некоторые даже под действием воды) с выделением сероводорода гидросульфиды этих металлов в воде растворимы. Сульфиды большинства металлов В-групп, а также низшие сульфиды металлических элементов IIIA- и IVA-rpynn не растворимы в воде, тугоплавки, не подвевгаются действию разбавленных кислот. [c.17]

    Химические свойства /7-элементов 1ПА-группы. Наиболее типичны для IIIA группы химические свойства бора и алюминия, а также свойства образующихся с их участием соединений. [c.419]

    Заместительная номенклатура используется при наименовании металлорганических соединений элементов IIIA, IVА, VA и VIA групп. Эти соединения называют по обычным правилам заместительной номенклатуры, используя название соответствующего родоначального гидрида (табл. 2) в качестве основы. [c.370]

    Графит Продукт окисления GaaOg (или элементы IIIA и IVA группы и их окислы) 700° С. Каталитическая активность элементов главных подгрупп периодической системы увеличивается сверху вниз, слева направо [8] [c.439]

    Еще более активно, чем ионы хлора, действуют на золото ионы N . В их присутствии золото окисляется даже кислородом воздуха. Этот процесс лежит в основе получения золота цианидным выщелачиванием из золотоносной руды. Со своими ближайшими аналогами — серебром и медью — золото образует непрерывные твердые растворы, аналогичный характер взаимодействия наблюдается при сплавлении золота с некоторыми элементами VIH группы — платиной и палладием. В системах золото— медь и золото — платина непрерывные твердые растворы существуют лишь при высоких температурах, при понижении температуры наблюдается их распад с образованием упорядоченных металлических соединений, так называемых фаз Курнакова, Золото образует ряд металлических соединений (ауридов) с электроположительными и переходными металлами ПА, ША, IVA, VIIA и VIIIA подгрупп. Ограниченные твердые растворы и металлические соединения золото образует со многими элементами, более электроотрицательными по сравнению с ним. Так, золото образует широкие области ограниченных твердых растворов с металлами ПА подгруппы (цинком, кадмием, ртутью), IIIA подгруппы (алюминием, галлием, индием), IVA подгруппы (германием, оловом, свинцом) и VA подгруппы (мышьяком, сурьмой). За пределами растворимости в этих системах образуются соединения, имеющие во многих случаях переменные составы. [c.84]

    Бор входит в состав IIIA группы периодической системы. Имея небольшой радиус (97 пм) и относительно большой заряд ядра, атом бора, удерживает свои наружные электроны сравнительно прочно. Поэтому для него характерны неметаллические свойства. Это единственный из неметаллов, наружный уровень атома которого состоит из трех электронов. По свойствам, как увидим, он более сходен с неметаллическими элементами IVA подгруппы, а именно с кремни-, ем, нежели чем с алюминием. Известен в двух аллотропных видоизменениях аморфный и кристаллический. [c.196]

    Можно показать взаимосвязь между стереохимией соединений отдельных элементов и их местом в периодической системе. Так, sp-гибридиза-ция наблюдается у металлов группы IB (Си, Ag, Au) в одновалентном состоянии ( ), у металлов группы ПВ (Zn, d, Hg) в двухвалентных соединениях (d ) и у элементов IIIA (In, Т1) в солях типа (алкил)2 Т1] х. Это распространяется на мономерные комплексные соединения, а также на 4-координационные соединения Аи+, К [Аи ( N JzJi ], где х — дипиридил или [c.16]

    Алкилы алюминия, содержащие разветвленные алкильные группы, являются эффективными катализаторами для получения высококристаллического поливинилхлорида [44]. Наиболее эффективным катализатором является триизопроиилалюминий, в то время как трипропил-алюминий не активен. Аналогичные результаты получены с металлоорганическими соединениями, производными IIIA группы элементов, т. е. галлия, индия и таллия [45]. [c.290]

    Гидролиз солей при pH жидкостей отделов кишечника, протекающий с образованием малорастворимых соединений, препятствует нормальному всасыванию ионов. Растворимые при значениях pH биосред соли щелочных и щелочноземельных металлов подвергаются электролитической диссоциации, в результате чего катионы металлов существуют в гидратированной форме. Растворимые соли элементов IIIA—VA групп Периодической системы элементов Д. И. Менделеега в зависимости от pH среды подвергаются гидролизу до нерастворимых гидроксидов или основных солей. Освобождающиеся при гидролизе ионы водорода понижают pH, что ведет к нарушению кислотно-основного равновесия во внутренней среде организма и вызывает ацидоз. Повышение pH в результате гидд)оли-за с участием анионов также приводит к нарушению кислотно-основного равновесия и называется алкалозом (о причинах данных патологических нарушений см. также главу 15). Гидролиз по катиону металла не происходит, если имеет место комплексообразование с биолигандами, например белками плазмы крови. При этом токсичность иона металла значительно снижается. В тех случаях, когда вследствие гидролиза образовались основные соли или гидроксиды, из-за низкой растворимости в воде такие соединения могут длительное время находиться в организме, что вызывает пролонгированное токсическое действие металла. [c.173]

Лекция по химии на тему «Алюминий его физические и химические свойства»

1.Общая характеристика алюминия.

Главную подгруппу III группы периодической системы составляют бор (В),алюминий (Аl), галлий (Ga), индий (In) и таллий (Тl).

Как видно из приведенных данных, все эти элементы были открыты в XIXстолетии.

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.

В данной лекции мы подробнее рассмотрим свойства алюминия.

2. 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 массаAr(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 +13 )₂)₈)₃, p –элемент,

Алюминий проявляет в соединениях степень окисления +3:

Al⁰– 3e^—→Al⁺³

3. Физические свойства, нахождение в природе

Алюминий в свободном виде — серебристо-белый металл, обладающий высокой тепло- и электро­проводностью. Температура плавления 650 ^оС. Алюминий имеет невысокую плотность (2,7 г/см³) — примерно втрое меньше, чем у железа или меди, и одновременно — это прочный металл.

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:

·Бокситы — Al₂O₃• H₂O (с примесями SiO₂, Fe₂O₃, CaCO₃)

·Нефелины — KNa₃[AlSiO₄]₄

·Алуниты — KAl(SO₄)₂• 2Al(OH)₃

·Глинозёмы (смеси каолинов с песком SiO₂, известняком CaCO₃, магнезитом MgCO₃)

·Корунд — Al₂O₃

·Полевой шпат (ортоклаз) — K₂O•Al₂O₃•6SiO₂

·Каолинит — Al₂O₃•2SiO₂• 2H₂O

·Алунит — (Na,K)₂SO₄•Al₂(SO₄)₃•4Al(OH)₃

·Берилл — 3ВеО • Al₂О₃• 6SiO₂

4. Химические свойства алюминия и его соединений

ДЕМОНСТРАЦИЯ ОКСИДНОЙ ПЛЁНКИ

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

Алюминий уже при комнатной температуре активно реагирует со всеми галогенами, образуя галогениды. При нагревании он взаимодействует с серой (200 °С), азотом (800 °С), фосфором (500 °С) и углеродом (2000 °С), с йодом в присутствии катализатора — воды:

2Аl + 3S→ Аl₂S₃ (сульфид алюминия),

2Аl + N₂→2АlN (нитрид алюминия),

Аl + Р → АlР (фосфид алюминия),

4Аl + 3С → Аl₄С₃ (карбид алюминия).

2 Аl + 3I₂→2 AlI₃ (йодид алюминия) ОПЫТ

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

Al₂S₃ + 6H₂O → 2Al(OH)₃ + 3H₂S

Al₄C₃ + 12H₂O → 4Al(OH)₃+ 3CH₄

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

4Аl+ 3O₂→ 2Аl₂О₃+ 1676 кДж.

ГОРЕНИЕ АЛЮМИНИЯ НА ВОЗДУХЕ

ОПЫТ

II. Взаимодействие со сложными веществами

Взаимодействие с водой: 

2 Al + 6 H₂O→2 Al (OH)₃+3 H₂

без оксидной пленки

ОПЫТ

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

3 Fe₃O₄+8 Al →4 Al₂O₃+ Fe +Q

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

Сr₂О₃ + 2Аl → 2Сr + Аl₂О₃

Взаимодействие с кислотами:

С раствором серной кислоты: 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:

2Аl + 6Н₂SО_4(конц) → Аl₂(SО₄)₃ + 3SО₂ + 6Н₂О,

Аl + 6НNO_3(конц) → Аl(NO₃)₃ + 3NO₂ + 3Н₂О.

Взаимодействие со щелочами.

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

ОПЫТ

Na[Аl(ОН)₄] – тетрагидроксоалюминат натрия

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

С растворами солей:

2Al + 3CuSO₄ → Al₂(SO₄)₃ + 3Cu

Если поверхность алюминия потереть солью ртути, то происходит реакция:

2Al + 3HgCl₂ → 2AlCl₃ + 3Hg

Выделившаяся ртуть растворяет алюминий, образуя амальгаму.

Обнаружение ионов алюминия в растворах: ОПЫТ

5. Применение алюминия и его соединений

Приложение 1

РИСУНОК 1

Приложение 2

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 сок.

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 Na₃AlF₆растворяет 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.

2Al₂O₃^эл.ток→4Al + 3O₂

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.

2) 2Al₂O₃ + 3 C →4 Al + 3 CO₂

7. Вопросы для самоконтроля

Ответьте на вопросы:

а) Чем отличается алюминий по химическим свойствам от других типичных металлов, ответ подтвердите уравнениями реакций.

б) Почему, алюминиевые изделия, используемые в быту, не вступают в химические реакции с кислотами, щелочами, не окисляются?

8. 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) →
Al + CuCl₂→
Al + HNO₃(конц) —^t→
Al + NaOH + H₂O →

№3. Осуществите превращения:
Al →AlCl₃ →Al → Al₂S₃→ Al(OH)₃^t→Al₂O₃→Al

№4. Решите задачу:
На сплав алюминия и меди подействовали избытком концентрированного раствора гидроксида натрия при нагревании. Выделилось 2,24 л газа (н.у.). Вычислите процентный состав сплава, если его общая масса была 10 г?

Список литературы

1. Программы для общеобразовательных учреждений, ХИМИЯ, 8 – 11 класс, Москва, Дрофа, 2001г.

2. Р.П.Суровцева и др., ХИМИЯ, методическое пособие 10 – 11 класс, Москва, Дрофа, 2000г.

3. Л.С.Гузей, Р.П.Суровцева, ХИМИЯ – учебники 9, 10 класс, Москва, Дрофа, 1998г.

4. Энциклопедический словарь юного химика, Москва, Педагогика, 1990г.

5. Школьная энциклопедия ХИМИЯ, Москва, Дрофа, 2000г.

6. Э.Т.Оганесян, Важнейшие понятия и термины в химии, Москва, Высшая школа, 1993г.

7. Э.Т.Оганесян, Руководство по химии поступающим в вузы, Москва, Высшая школа, 1991г.

8. С.И.Венецкий,Ю Рассказы о металлах, Москва, Металлургия, 1975г.

Приложение1

ЭТО ИНТЕРЕСНО:

• 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.

Алюминий — Информация об элементах, свойства и применение

Алюминий — (Al) — Химические свойства, воздействие на здоровье и окружающую среду

Название «алюминий» происходит от древнего названия квасцов (сульфат калия-алюминия), которое было alumen (латинское, что означает горькая соль).Алюминий — это оригинальное название, данное элементу Хамфри Дэви, но другие называли его алюминием, и это название стало общепринятым в Европе. Однако в США предпочтительным названием был алюминий, и когда Американское химическое общество обсуждало этот вопрос в 1925 году, оно решило остановиться на алюминии.
Алюминий — мягкий и легкий металл. Он имеет тускло-серебристый вид из-за тонкого слоя окисления, который быстро образуется при контакте с воздухом. Алюминий нетоксичен (как металл), немагнитен и искробезопасен.

Алюминий содержит только один изотоп природного происхождения, алюминий-27, который не является радиоактивным.

Применения

Серебристый и пластичный член группы бедных металлов, алюминий встречается в основном как рудный боксит и отличается стойкостью к окислению (на самом деле алюминий почти всегда уже окислен, но его можно использовать в этом форма в отличие от большинства металлов), его прочность и легкий вес. Алюминий используется во многих отраслях для производства миллионов различных продуктов и очень важен для мировой экономики.Конструкционные элементы из алюминия жизненно важны для аэрокосмической промышленности и очень важны в других областях транспорта и строительства, где необходимы легкий вес, долговечность и прочность.
Использование алюминия превышает использование любого другого металла, кроме железа. Чистый алюминий легко образует сплавы со многими элементами, такими как медь, цинк, магний, марганец и кремний.
Почти все современные зеркала сделаны с использованием тонкого отражающего покрытия из алюминия на задней поверхности листа флоат-стекла.Зеркала телескопов также покрыты тонким слоем алюминия.
Другие области применения — линии электропередачи и упаковка (банки, фольга и т. Д.).
Из-за своей высокой проводимости и относительно низкой цены по сравнению с медью, алюминий в значительной степени использовался для бытовой электропроводки в США в 1960-х годах. К сожалению, проблемы с функционированием были вызваны более высоким коэффициентом теплового расширения и склонностью к ползучести при постоянном постоянном давлении, что в конечном итоге привело к ослаблению соединения; гальваническая коррозия, увеличивающая электрическое сопротивление.
Самым последним достижением в технологии алюминия является производство алюминиевой пены путем добавления к расплавленному металлу соединения (металлического гибрида), которое выделяет газообразный водород. Перед этим расплавленный алюминий должен загустеть, и это достигается добавлением волокон оксида алюминия или карбида кремния. В результате получается твердая пена, которая используется в транспортных туннелях и в космических кораблях.

Алюминий в окружающей среде

Алюминий — элемент, который широко распространен в земной коре: считается, что он содержится в процентах от 7.От 5% до 8,1%. В свободном виде алюминий встречается очень редко. Алюминий в значительной степени влияет на свойства почвы, где он присутствует в основном в виде нерастворимого гидроксида алюминия.
Алюминий — это химически активный металл, и его трудно извлечь из руды, оксида алюминия (Al ₂ O ₃ ). Алюминий — один из самых сложных для очистки металлов на земле, причина в том, что алюминий очень быстро окисляется и его оксид является чрезвычайно стабильным соединением, которое, в отличие от ржавчины на железе, не отслаивается.Сама причина, по которой алюминий используется во многих областях, заключается в том, что его так сложно производить.
Несколько драгоценных камней сделаны из прозрачной кристаллической формы оксида алюминия, известной как корунд. Присутствие следов других металлов создает различные цвета: кобальт создает синие сапфиры, а хром — красные рубины. И то, и другое теперь легко и дешево производить искусственно. Топаз — силикат алюминия, окрашенный в желтый цвет со следами железа.
Восстановление этого металла из лома (путем вторичной переработки) стало важным компонентом алюминиевой промышленности.Промышленное производство нового металла во всем мире составляет около 20 миллионов тонн в год, и примерно столько же перерабатывается. Известные запасы руд составляют 6 млрд тонн.

Алюминий — один из наиболее широко используемых металлов, а также одно из наиболее часто встречающихся соединений в земной коре. Из-за этого алюминий широко известен как невинное соединение. Но все же, когда человек подвергается воздействию высоких концентраций, это может вызвать проблемы со здоровьем. Водорастворимая форма алюминия вызывает вредное воздействие, эти частицы называются ионами.Обычно они находятся в растворе алюминия в сочетании с другими ионами, например в виде хлора алюминия.

Поглощение алюминия может происходить через пищу, через дыхание и при контакте с кожей. Длительное поглощение алюминия в значительных концентрациях может привести к серьезным последствиям для здоровья, например:

— повреждение центральной нервной системы
— слабоумие
— потеря памяти
— вялость
— сильная дрожь

рабочие среды, такие как шахты, где он может быть найден в воде.Люди, которые работают на заводах, где алюминий применяется в производственных процессах, могут страдать от проблем с легкими, когда они вдыхают алюминиевую пыль. Алюминий может вызывать проблемы у пациентов с почками, когда он попадает в организм во время диализа почек.

Сообщается, что вдыхание мелкодисперсного алюминия и порошка оксида алюминия является причиной легочного фиброза и повреждения легких. Этот эффект, известный как болезнь Шейвера, осложняется присутствием во вдыхаемом воздухе кремнезема и оксидов железа.Также может быть причастен к болезни Альцгеймера.

Воздействие алюминия привлекло наше внимание, в основном из-за проблем с подкислением. Алюминий может накапливаться в растениях и вызывать проблемы со здоровьем у животных, потребляющих эти растения.

Наиболее высокие концентрации алюминия наблюдаются в подкисленных озерах. В этих озерах количество рыб и земноводных сокращается из-за реакции ионов алюминия с белками в жабрах рыб и эмбрионах лягушек.
Высокие концентрации алюминия оказывают воздействие не только на рыбу, но также на птиц и других животных, потребляющих зараженную рыбу и насекомых, а также на животных, которые вдыхают алюминий через воздух.Последствиями для птиц, потребляющих зараженную рыбу, являются истончение яичной скорлупы и появление цыплят с низкой массой тела при рождении. Последствиями для животных, которые вдыхают алюминий через воздух, могут быть проблемы с легкими, потеря веса и снижение активности.

Еще одно негативное воздействие алюминия на окружающую среду заключается в том, что его ионы могут вступать в реакцию с фосфатами, в результате чего фосфаты становятся менее доступными для водных организмов.

Высокие концентрации алюминия могут быть обнаружены не только в подкисленных озерах и воздухе, но и в грунтовых водах подкисленных почв.Есть веские основания полагать, что алюминий может повредить корни деревьев, когда он находится в грунтовых водах.

Мы расскажем вам больше о поведении алюминия в воде

Вернуться к периодической диаграмме

Алюминий — написано экспертами, удобная для пользователя информация об элементах

Химический элемент алюминий классифицируется как другой металл. Он был открыт в 1750-х годах Андреасом Маргграфом.

Зона данных

Луи де Морво полагал, что в оксиде алюминия можно обнаружить новый металл. Он был прав, но не смог изолировать это. Де Морво изобрел первый систематический метод присвоения имен химическим веществам, и, как мы видим, он был пионером в области воздухоплавания.

Периодическая таблица алюминия
Окрестности

Открытие алюминия

Доктор Дуг Стюарт

Люди использовали квасцы с древних времен для окрашивания, дубления и остановки кровотечений.Квасцы — это сульфат алюминия калия.

В 1750-х годах немецкий химик Андреас Маргграф обнаружил, что может использовать раствор щелочи для осаждения нового вещества из квасцов. Маргграф был первым человеком, выделившим цинк в 1746 году.

Вещество Маргграф, полученное из квасцов, было названо глиноземом французским химиком Луи де Морво в 1760 году. Теперь мы знаем, что глинозем — это оксид алюминия — химическая формула Al ₂ O ₃ .

Де Морво полагал, что оксид алюминия содержит новый металлический элемент, но, как и Маргграф, он не смог извлечь этот металл из его оксида. ^{(1), (2)}

В 1807 или 1808 годах английский химик Хамфри Дэви разложил глинозем в электрической дуге, чтобы получить металл. Металл был не чистым алюминием, а сплавом алюминия и железа.

Дэви назвал новый металл алюминием, а затем переименовал его в алюминий. ⁽³⁾

Алюминий был впервые выделен в 1825 году Гансом Кристианом Эрстедом (Эрстед) в Копенгагене, Дания, который сообщил, что «кусок металла, который по цвету и блеску несколько напоминает олово».

Эрстед производил алюминий путем восстановления хлорида алюминия с помощью калийно-ртутной амальгамы.Ртуть удаляли нагреванием, чтобы остался алюминий.

Немецкий химик Фридрих Велер (Велер) повторил эксперимент Эрстеда, но обнаружил, что он дал только металлический калий. Двумя годами позже Велер разработал этот метод, введя в реакцию улетучившийся трихлорид алюминия с калием с образованием небольших количеств алюминия. ⁽¹⁾

В 1856 г. Берцелиус заявил, что в 1827 г. преуспел Вёлер. Поэтому открытие обычно приписывают Вёлеру.

Совсем недавно Фог повторил первоначальные эксперименты и показал, что метод Эрстеда может дать удовлетворительные результаты.

Это укрепило приоритет оригинальной работы Орстеда и его позицию первооткрывателя алюминия. ⁽⁴⁾

В течение почти трех десятилетий алюминий оставался новинкой, дорогим в производстве и более ценным, чем золото, пока в 1854 году Анри Сен-Клер Девиль в Париже, Франция, не нашел способ заменить калий гораздо более дешевым натрием в реакции выделения алюминия. Затем алюминий стал более популярным, но, поскольку он все еще был довольно дорогим, использовался скорее в декоративных, чем в практических ситуациях.

Наконец, в 1886 году американский химик Чарльз Мартин Холл и французский химик Поль Эру независимо друг от друга изобрели процесс Холла-Эру, который недорого изолирует металлический алюминий от его оксида электролитическим способом.

Алюминий и сегодня производится по технологии Холла-Эру.

Интересные факты об алюминии

• Производство алюминия требует много энергии — 17,4 мегаватт-часов электроэнергии для производства одной метрической тонны алюминия; это в три раза больше энергии, чем требуется для производства метрической тонны стали. ⁽⁵⁾
• Алюминий — отличный металл для вторичной переработки. Переработка использует только 5% энергии, необходимой для производства алюминия из руды бокситов. ⁽⁶⁾
• Алюминий не прилипает к магнитам при нормальных условиях.
• В земной коре алюминия больше, чем любого другого металла. Приблизительно 8 процентов алюминия является третьим по распространенности элементом в коре нашей планеты после кислорода и кремния.
• Несмотря на его большое количество, в 1850-х годах алюминий был дороже золота.В 1852 году алюминий стоил 1200 долларов за кг, а золото — 664 доллара за кг.
• Цены на алюминий иллюстрируют опасность финансовых спекуляций: в 1854 году Сен-Клер Девиль нашел способ заменить калий гораздо более дешевым натрием в реакции выделения алюминия. К 1859 году алюминий стоил 37 долларов за кг; его цена упала на 97% всего за пять лет.
• Если предыдущий пункт подчеркивает опасность спекуляций, этот пункт подчеркивает один из триумфов химии: электролитический процесс Холла-Эру был открыт в 1886 году.К 1895 году цена на алюминий упала до 1,20 доллара за кг.
• Рубин представляет собой в основном оксид алюминия, в котором небольшое количество ионов алюминия заменено ионами хрома.
• Алюминий образуется при ядерном пожаре тяжелых звезд, когда протон присоединяется к магнию. (Магний сам образуется в звездах путем ядерного синтеза двух атомов углерода.) ⁽⁷⁾

Алюминий — самый распространенный металл в коре нашей планеты: больше только кислорода и кремния.Изображение предоставлено USGS.

Заливка расплавленного алюминия.

Внешний вид и характеристики

Вредное воздействие:

Нет подтвержденных проблем; проглатывание может вызвать болезнь Альцгеймера

Характеристики:

Алюминий — серебристо-белый металл.Он не прилипает к магнитам (он парамагнитен, поэтому его магнетизм в нормальных условиях очень и очень слабый). Это отличный электрический проводник. Он имеет низкую плотность и высокую пластичность. Он слишком реактивен, чтобы его можно было найти в качестве металла, хотя, очень редко, можно найти самородный металл. ⁽⁸⁾

Внешний вид алюминия тусклый, а его реакционная способность пассивируется пленкой оксида алюминия, которая естественным образом образуется на поверхности металла при нормальных условиях.Оксидная пленка дает материал, устойчивый к коррозии. Пленку можно утолщать с помощью электролиза или окислителей, и алюминий в этой форме будет противостоять воздействию разбавленных кислот, разбавленных щелочей и концентрированной азотной кислоты.

Алюминий находится достаточно далеко в правой части таблицы Менделеева, что показывает некоторые намеки на неметаллическое поведение, реагируя с горячими щелочами с образованием алюминатных ионов [Al (OH) ₄ ] ^—, а также на более типичную реакцию металлов. с кислотами для выделения газообразного водорода и образования положительно заряженного иона металла Al ³⁺ .т.е. алюминий амфотерный.

Чистый алюминий довольно мягкий и недостаточно прочный. Алюминий, используемый в коммерческих целях, содержит небольшое количество кремния и железа (менее 1%), что приводит к значительному повышению прочности и твердости.

Применение алюминия

Благодаря низкой плотности, низкой стоимости и коррозионной стойкости алюминий широко используется во всем мире.

Он используется в широком спектре продукции: от банок для напитков до оконных рам, от лодок до самолетов.Боинг 747-400 содержит 147 000 фунтов (66 150 кг) высокопрочного алюминия.

В отличие от некоторых металлов, алюминий не имеет запаха, поэтому его широко используют в упаковке пищевых продуктов и в кастрюлях для приготовления пищи.

Алюминий не так хорош, как серебро или медь, но является отличным проводником электричества. Кроме того, он значительно дешевле и легче этих металлов, поэтому широко используется в воздушных линиях электропередачи.

Из всех металлов только железо используется более широко, чем алюминий.

Численность и изотопы

Обилие земной коры: 8.23% по массе, 6,32% по моль

Изобилие солнечной системы: 56 частей на миллион по весу, 2,7 частей на миллион по молям

Стоимость, чистая: 15,72 доллара за 100 г

Стоимость, оптом: 0,20 $ за 100 г

Источник: Алюминий — самый распространенный металл в земной коре и третий по содержанию элемент в земной коре после кислорода и кремния. Алюминий слишком реактивен, чтобы его можно было считать чистым Бокситы (в основном оксид алюминия) — самая важная руда.

Изотопов: 15, период полураспада которых известен, массовые числа от 22 до 35.Из них только два встречаются в природе: ²⁷ Al, который является стабильным, и ²⁶ Al, который является радиоактивным с периодом полураспада 7,17 x 10 ⁵ лет. ²⁶ Al образуется при бомбардировке космическими лучами аргона в атмосфере Земли.

Список литературы

1. Ян Макнил, Энциклопедия истории технологии. (1996) стр.102. Рутледж
2. Дэвид Р. Лид, Справочник CRC по химии и физике. (2007) 4-3. CRC
3. Халвор Кванде, Двести лет алюминия… или это алюминий?, Журнал Общества минералов, металлов и материалов, (2008) том 60, номер 8: стр. 23-24.
4. http://www.nature.com/nature/journal/v135/n3417/abs/135638b0.html
5. Китайская алюминиевая фольга, Wall Street Journal
6. Паоло Вентура, Роберта Карини, Франческа Д’Антона, Глубокое понимание нуклеосинтеза Mg-Al в массивных AGBs и звездах SAGB., Mon. Нет. R. Astron. Soc., 2002.
.
7. Берроуз и др., Chemistry ³ , (2009) Oxford University Press, p1201.
8. Деков и др., American Mineralogist. (2009) 94: p1283-1286.

Цитируйте эту страницу

Для онлайн-ссылки скопируйте и вставьте одно из следующего:

  алюминий 
 

или

  Факты об алюминиевых элементах 
 

Чтобы процитировать эту страницу в академическом документе, используйте следующую ссылку, соответствующую требованиям MLA:

 «Алюминий». Chemicool Periodic Table. Chemicool.com. 26 июля 2014 г. Интернет.
. 

Общие характеристики семейства бора (группа 13) — химия

Непостижимая таблица Менделеева содержит несколько семейств и групп элементов, каждая из которых имеет свои особенности. Элементы группы бора включают любой из шести химических элементов, образующих группу 13 (IIIa) периодической таблицы. Элементами являются бор (B), алюминий (Al), галлий (Ga), индий (In), таллий (Tl), и элемент 113 (краткое название ununtrium [Uut]). Торговая марка группы состоит в том, что каждый из элементов имеет трех электронов в периферийной оболочке своей ядерной структуры. Бор , самый легкий из этих элементов , не является металлом, но альтернативные элементы из группы — это блестящие белые металлы.Эти элементы также упоминаются как икосагенов и триад .

Рис.1: Семейство бора

Бор — элемент, который практически не обнаружен. , скорее всего, в результате заграждения субатомных частиц, созданных из-за характерной радиоактивности, нарушает его ядра. Алюминий обычно встречается на всей планете и, несомненно, является третьим по численности элементом на Земле за пределами (8.3%). Галлий содержится в Земле с содержанием 13 частей на молекулу. Индий — это 61 ^-й -й самый богатый элемент в мире, а таллий в среднем встречается по всей планете. Унунтриум никогда не встречается в природе и поэтому был назван синтетическим элементом .

Рис.2: Относительная численность элементов группы 13

Рис. 3: Содержание элементов в земных корках

• Ядерный радиус Tl несколько больше, чем In , из-за сжатия лантаноидов.

• При движении вниз по группе степень окисления +1 оказывается более устойчивой, чем +3 состояния , из-за воздействия инертной пары.

• Высокая температура плавления бора обусловлена ​​его икосаэдрической структурой . В семействе бора галлий имеет самую низкую температуру плавления.

• Ожидаемая тенденция уменьшения значений при движении вниз по группе не соблюдается в случае энергий ионизации .

• Все элементы воспламеняются в кислороде при высоких температурах обрамление M ₂ O ₃ .Реакция алюминия с кислородом (известная как термитная реакция ) однозначно экзотермическая .

• Алюминий амфотерный . Он распадается в ослабленных минеральных кислотах и ​​в гидроксиде натрия (водном).

• Кислотная природа гидроксидов снижается при перемещении вниз по группе .

• Борная кислота — очень деликатная одноосновная кислота .Он не может высвободить частицу водорода, но распознает частицу гидроксила. При наличии цис-диола (маннита, глицерина или сахаров) борная кислота действует как сильная кислота и может быть титрована NaOH в пределах видимости индикатора фенолфталеина.

Диссоциация элементов 13 группы требует большого количества энергии , так как соединения элементов 13 группы с кислородом термодинамически инертны. Бор химически действует как неметалл , в то время как его более тяжелые родственные соединения проявляют металлическую проводимость. Большая часть неоднородностей, наблюдаемых в свойствах элементов группы 13, может быть прояснена расширением в Zeff , которое возникает из-за плохой защиты атомного заряда заполненными (n — 1) d10 и (n — 2) F14 субкорпус . Вместо того, чтобы формировать металлическую сетку с делокализованными валентными электронами, бор образует специальные агрегаты, которые состоят из многоцентровых связей, включая бориды металлов, в которых бор присоединен к другим йотам бора, образуя трехмерные системы или сгустки с согласованной геометрической структурой.

Каждое нейтральное соединение элементов группы 13 лишено электронов и действует как кислоты Льюиса. Трехвалентные галогениды более тяжелых элементов образуют галогенсвязанные димеры, которые состоят из электронных связок, в отличие от делокализованных электронных связей, типичных для диборана. Их оксидов распадаются в ослабленных кислотах , несмотря на то, что оксидов алюминия и галлия являются амфотерными . Ни один из элементов группы 13 не реагирует конкретно с водородом, и инертность гидридов, расположенных разными путями, уменьшается по мере продвижения вниз по группе .Вместо бора более тяжелых элементов группы 13 образуют значительное количество комплексов в +3 степени окисления .

Рис. 4: Кислотный и основной характер при движении вниз по группе

Примечание : Галогениды бора не образуют димеры на том основании, что размер бора настолько мал, что он не может организовать четыре частицы галогенида огромного размера.

тригалогенидов элементов группы 13 являются сильными кислотами Льюиса .Благодаря своей твердой кислоте Льюиса BF3 используется в качестве катализатора в нескольких современных технологиях. Безводный хлорид алюминия используется в качестве стимула в нескольких органических реакциях (реакция Фриделя-Крафт).

Рис. 5: Диагональные отношения в периодической таблице Менделеева

Бериллий и алюминий имеют много общего, и это известно как диагональное соотношение .Оба Be ₂₊ и Al ₃₊ в гидратированном состоянии доставляют [Be (H ₂ O) ₄ ] ₂ + и Al (H ₂ O) ₆₃ отдельно. В момент реакции с водой оба соединения создают частиц гидроксония , что делает их несколько кислыми . Другое сходство между алюминием и бериллием состоит в том, что они имеют амфотерный , а их гидроксиды являются исключительно основными . Оба металла дополнительно реагируют с кислородом с образованием оксидных покрытий, пригодных для защиты различных металлов от коррозии .Оба металла дополнительно реагируют с галогенидами, которые могут быть примерно кислот Льюиса.

• Обычно бор используется в стекловолокне . На рынке наблюдается быстрое развитие боросиликатного стекла ; Самым замечательным среди его необычных качеств является гораздо более высокая устойчивость к тепловому расширению, чем у обычного стекла.

• Еще одно коммерчески распространенное использование бора и его субстанций — керамика . Некоторые соединения бора, особенно оксиды, обладают исключительными и выгодными свойствами, которые побудили их заменить другие менее полезные материалы. Бор может быть найден в керамических ручках, кастрюлях, тарелках, вазах , благодаря его изоляционным свойствам .

• Алюминий часто используется в составе строительных материалов , электрических устройств, особенно в качестве передатчика в звеньях связи, а также в устройствах и сосудах для приготовления пищи и защиты пищевых продуктов. .Отсутствие реакционной способности алюминия с пищевыми продуктами делает его особенно полезным для консервирования .

• Алюминий входит в состав сплавов, используемых для изготовления легких корпусов летательного аппарата . В автомобилях иногда также используется сплав алюминия в своей структуре и корпусе, и его можно использовать для сравнения в военной технике и транспортных средствах.

• Арсенид галлия используется в составе полупроводников, усилителей, солнечных элементов (например, в спутниках) и проходных диодов для схем FM-передатчиков .

• Амальгамы галлия используются в основном в стоматологических целях. Хлорид аммония галлия используется для выводов транзисторов. Заслуживает внимания использование галлия в светодиодном освещении .

• Индий можно найти на покрытиях, люминофорах, подшипниках, дисплеях, теплых отражателях и атомных панелях управления . Оксид индия и олова нашел широкое применение, включая стеклянных покрытий, солнечных панелей, дорожного освещения, электрофоретических дисплеев (EPD), плазменных дисплеев (PDP), электролюминесцентных световых дисплеев (ELD), электрохимических дисплеев (EC), натриевых ламп. , автоэмиссионные дисплеи (ФЭД), лобовое стекло и электронно-лучевые трубки .

Посмотрите это видео, чтобы получить дополнительную информацию

Другие показания

Группа 13 элементов — Семейство бора

Элементы p-Block — Учебный материал для IIT JEE

Элементы, входящие в группу 13 (т.е. группа IIIA) в группу 17 (то есть группу VIIA) периодической таблицы вместе с группой 18 , то есть элементы нулевой группы вместе составляют p-блок периодической таблицы.

В элементах p-блока последний электрон попадает на самую дальнюю p-орбиталь. У них от 3 до 8 электронов на периферийной оболочке. Поскольку мы понимаем, что количество p-орбиталей равно трем и, следовательно, максимальное количество электронов, которое может быть обязано расположению p-орбиталей, равно шести.Следовательно, существует шесть групп элементов p-блока в периодической таблице с номерами от 13 до 18 .

Первая группа: группа IIIA называется Группа бора

Вторая группа: группа IVA, именуемая Углеродная группа .

Третья группа: группа VA, обозначаемая как Группа азота .

Четвертая группа: группа VIA называется Chalcogens .

Пятая группа: группа VIIA называется Галогены .

Шестая группа: нулевая группа или группа 18, называемая Инертный или Группа благородных газов .

В p-блоке доступны все три типа элементов, то есть Metals , Non-Metals и Metalloids . Перекрестная линия в p-блоке изолирует каждый из элементов, которые являются металлами. от неметаллов. Металлы находятся слева от линии, а неметаллы — справа. По ходу дела открываем металлоиды. Из-за близости большого количества элементов p-блок демонстрирует большое разнообразие свойств.

Рис.1: Положение блока P в периодической таблице

Элементы p-блока периодической таблицы содержат широкий спектр элементов, то есть металлы, неметаллы и металлоиды.

1. Алюминий

2. Галлий

3. Индий

4. Таллий

5. Олово

6. Свинец

7. висмут

1. Гелий

2. Углерод

3. Азот

4. Кислород

5. Фтор

6. Неон

7. фосфор

8. Сера

9. Хлор

10. Аргон

11. Селен

12. Бром

13. Криптон

14. Йод

15. Ксенон

16. Радон

1. Бор

2. Кремний

3. Германий

4. Мышьяк

5. Сурьма

6. Теллур

7. Полоний

8. Астатин
   

Общая электронная конструкция валентной оболочки элементов p-блока: ns 2 np ^1-6 (за исключением He).Внутреннее ядро ​​электронного устройства может хотя и контрастировать.

Общая электронная конфигурация элементов с 13 по 18 p-блока приведена ниже: —

Группа 13 (семейство бора) : — ns ² np ¹

Группа 14 (семейство углерода) : — ns ² np ²

Группа 15 (семейство азота) : — нс ² нс ³

Группа 16 (кислородное семейство) : — ns ² np ⁴

Группа 17 (семейство галогенов) : — ns ² np ⁵

Группа 18 (благородные газы) : — ns ² np ⁶ (кроме гелия)

Общая электронная конфигурация Гелия — 1с ² .Из-за своей особой электронной конфигурации элементы p-блока демонстрируют большое разнообразие свойств.

Как указывалось ранее, p-блок содержит широкий спектр элементов, то есть металлы, неметаллы и металлоиды. P-блок — это основная локаль периодической таблицы, в которой содержатся металлоиды. Неметаллический символ уменьшается вниз по группе, хотя в p-блоке наблюдается постепенное приращение неметаллического символа слева направо.Металлический символ имеет тенденцию увеличиваться в каждой группе, в то время как он уменьшается по мере продвижения слева направо в течение определенного периода. Фактически, самый тяжелый элемент в каждой группе p-блоков является наиболее металлическим по своей природе.

Рис. 2: На рисунке выше показаны металлы, неметаллы и металлоиды в P-блоке

Атомная плотность элементов в p-блоках увеличивается вниз по группе, это связано с увеличением размера атома вниз по группе.Хотя он уменьшается по мере того, как мы перемещаемся слева направо в течение периода, это происходит из-за уменьшения ядерных размеров всех элементов в p-блоке за период. Из значительного числа элементов алюминий имеет низкую плотность и обычно используется в качестве конструкционного материала.

Точки плавления и кипения медленно увеличиваются по группе в свете того факта, что атомная масса увеличивается по группе и, таким образом, межмолекулярные силы также увеличиваются.

Рис. 3: Структурные вариации приводят к нерегулярным тенденциям в группе 13-16 .

С другой стороны, температура плавления групп 17 и 18 увеличивается по мере уменьшения группы из-за более сильных межмолекулярных сил (ван-дер-ваальсово взаимодействие).

Элементы p-блока демонстрируют переменную степень окисления. Степень окисления увеличивается по мере того, как мы движемся слева направо в периодической таблице.Наибольшая степень окисления, проявляемая элементом p-блока, эквивалентна совокупному количеству валентных электронов. Как видно из этого, степени окисления, проявляемые различными группами, следующие:

Семейство боров (Группа 13): — + 3

Семейство углерода (группа 14): — + 4

Семейство азота (группа 15): — + 5

Кислородная семья (Группа 16): — + 6

Семейство галогенов (Группа 17): — + 7

Благородные газы (Группа 18): — + 8

В любом случае, несмотря на это, эти элементы p-блока могут аналогичным образом указывать на другие состояния окисления, которые обычно могут отличаться от совокупного количества валентных электронов на единицу два.Две другие единицы степени окисления не совсем соответствуют степени окисления группы, проявляемой разными группами, согласно следующему:

Семейство боров (Группа 13): — + 1

Семейство углерода (группа 14): — + 2, -4

Семейство азота (группа 15): — + 3, -3

Кислородное семейство (группа 16): — + 4, + 2, -2

Семейство галогенов (Группа 17): — + 5, + 3, + 1, -1

Благородные газы (группа 18): — + 6, + 4, + 2

В любом случае, относительная инертность этих двух степеней окисления i.е. степень окисления группы и другая степень окисления на две единицы меньше, чем степень окисления группы, могут переходить от группы к группе.

По мере того, как мы перемещаемся вниз по группе в p-блоке, в следующий элемент включается одна дополнительная оболочка, чем предыдущий элемент. Это, наконец, увеличивает ядерный и ионный радиус каждого следующего элемента вниз по группе, что, наконец, демонстрирует, что ядерный и ионный радиусы увеличиваются вниз по группе.Картина изменилась за период. По мере продвижения вправо в периоде атомные радиусы и ионные радиусы элементов p-блока уменьшаются. Атомный радиус сильно увеличивается от бора до алюминия. Это расширение происходит из-за более заметного экранирующего воздействия, создаваемого восемью электронами в предпоследней оболочке.

Рис.4: Атомный радиус блочных элементов p

Рис.5: Тенденция изменения атомного радиуса в элементах блока p

Фиг.6. Тенденции изменения ионного радиуса в элементах p-блока

Элементы p-блока в целом имеют положительный анодный потенциал. По большей части он уменьшается по группам.

Например, Рассмотрим анодные возможности группы галогенов:

Фтор = 2,87 В

Хлор = 1,36 В

Бром = 1,09 В

Йод = 0,53 В

Из приведенных выше научных данных мы можем утверждать, что анодный потенциал в p-блоке уменьшается по группам.

Р-блочные элементы обладают высокими возможностями ионизации. Энергии ионизации элементов p-блока увеличиваются вправо за период из-за эффективного расширения атомного заряда.

Как показано на общих схемах, значения энергии ионизации уменьшаются вниз по группе, но не уменьшаются плавно. Энергия ионизации у неметаллов выше, чем у металлов. Это наиболее экстремально для благородных газов, поскольку благородные газы имеют полностью заполненную конфигурацию.Некоторые элементы в основе группы, такие как свинец, олово, таллий, висмут и т. Д., Действуют почти как металл с низкой энергией ионизации.

Рис.7: Тенденции изменения энергии ионизации Ist

Элементы p-блока Радон, Астатин, Йод и Полоний по своей природе немагнитны. Только олово является парамагнитным, а все остальные элементы p-блока являются диамагнитными по своей природе.

Небольшой размер и более значительный заряд элементов различных групп p-блока дает им возможность иметь более выраженную склонность к образованию комплексов по сравнению с элементами s-блока.Эта тенденция к образованию комплекса ослабевает по группе по мере того, как размер атомов увеличивается по группе.

Химическая реакционная способность элементов в p-блоке увеличивается по мере продвижения вправо в периоде. Как бы то ни было, по мере того, как мы опускаемся в группе, химическая реакционная способность элементов снижается вниз по группе.

i) Реакционная способность благородных газов:

Все орбитали благородных газов полностью заполнены электронами, и чрезвычайно трудно каким-либо образом нарушить их стабильность, будь то удаление электронов или добавление электронов.Следовательно, благородные газы показывают низкую химическую активность соединений. Благородные газы из-за их низкой реакционной способности регулярно используются, когда требуется инертный климат, например, при сварке.

Перед семейством благородных газов есть две химически важные группы неметаллов. Это галогены (группа 17) и халькогены (группа 16). Эти две группы элементов имеют высокие энтальпии усиления электронов и могут сразу включать от одного до двух электронов, обрамляющих анион, для достижения устойчивой конфигурации благородного газа, что указывает на высокую химическую реактивность.

Дополнительная литература: элементы группы 18

ii) Реакционная способность галогенов:

а) Все галогены обычно находятся в комбинированной форме.

б) Фтор быстро реагирует с любыми веществами, взаимодействующими с ним.

c) Хлор, бром и йод динамически менее реакционноспособны, но в то же время являются соединениями с большинством различных элементов, особенно с металлами.

г) Все галогены — твердые окислители. Галогены окисляют различные вещества, но сами восстанавливаются.

e) Все галогены напрямую реагируют с натрием с образованием галогенидов натрия.

f) Все галогены реагируют с красным фосфором с образованием галогенидов фосфора.

г) Галогены быстро вступают в реакцию с солями щелочных металлов.

h) Присутствие хлора, брома и йода можно определить путем обработки подкисленного раствора нитрата серебра.

Дополнительная литература: элементы группы 17

iii) Реакционная способность элементов группы VIA (халогены):

а) Когда мы дойдем до правой части таблицы Менделеева, сходства между элементами внутри группы станут заметно более примечательными.Это справедливо для группы VIA, за исключением полония, который не рассматривается в каких-либо обсуждениях из-за его радиоактивности.

б) Все люди из группы VIA образуют частицы X ^2– при взаимодействии с чрезвычайно электроположительными металлами.

c) Склонность к снижению степени окисления -2 существенно уменьшается по мере того, как мы движемся вниз.

г) При нормальном давлении и температуре кислород является газом. Он существует в обеих аллотропных структурах: O ₂ , который составляет 21 процент воздуха в мире, или O ₃ (озон), который постепенно распадается до O ₂ .

e) Сам озон поглощает длинноволновое ультрафиолетовое излучение, удерживая эти вредные лучи от попадания на поверхность мира, что тем или иным образом увеличивает вероятность злокачественных новообразований кожи человека и может также вызывать другие проблемы, связанные с окружающей средой.

е) Соединения селена и теллура не имеют большого коммерческого значения, так как они опасны.

Дополнительная литература: элементы группы 16

iv) Реакционная способность металлоидов:

а) Синтетическая реакционная способность металлоидов зависит от вещества, с которым они реагируют.Например: — Бор действует как неметалл при взаимодействии с натрием, однако он действует как металл при взаимодействии с фтором.

б) Таким образом, из приведенной выше иллюстрации мы можем утверждать, что металлоиды демонстрируют переменные химические свойства.

c) Они действуют как неметаллы, когда вступают в реакцию с металлами, хотя они действуют как металлы, когда вступают в реакцию с неметаллами.

г) Из-за своей низкой электроотрицательности они обычно окисляются в реакциях. Оксиды металлоидов обычно амфотерные.

в) Реакционная способность группы ВА Элементы:

а) Все элементы группы VA при взаимодействии с водородом образуют тригидриды.

б) Реактивность уменьшается по группе.

c) Элементы группы VA при взаимодействии с кислородом образуют либо триоксиды, либо пентоксиды.

г) Кроме того, они образуют тригалогениды или пентагалогениды при взаимодействии с галогенами.

д) Все элементы группы VA реагируют с металлами с образованием бинарных соединений.

е) Наиболее жизненно важными соединениями элементов группы VA являются азот и фосфор.

г) Азот и фосфор обычно используются в качестве навоза.

Дополнительная литература: элементы группы 15

vi) Реакционная способность элементов группы IIIA:

a) В отличие от групп IA и IIA, ни один из элементов группы IIIA не реагирует специфически с водородом с образованием каркасных гидридов.

b) Кроме того, все элементы группы IIIA реагируют с галогенами с образованием тригалогенидов, а не по существу галогенидов, таких как элементы группы IA и IIA.

Дополнительная литература: элементы группы 13

vii) Реакционная способность элементов группы IVA:

a) Углерод обладает способностью образовывать прочные связи с другими молекулами углерода, и в соответствии с этим образует огромный ассортимент органических соединений

б) В степени окисления +4 свинец действует как твердый окислитель, увеличивая два электрона и после захвата электронов он восстанавливается до степени окисления +2.

c) Также в степени окисления +4 свинец образует ковалентные соединения и прочно связывается с углеродом.

г) Помимо самих металлов, некоторые смеси олова и свинца имеют коммерческое значение. Например, : — Фторид олова (II) (фторид двухвалентного олова) добавлен в некоторые зубные пасты для подавления стоматологических соображений.

e) Свинец также можно найти в двух основных бизнес-приложениях. Один из них — свинцово-кислотные аккумуляторные батареи, используемые для запуска автомобилей, а другой — в автомобильном топливе.

Дополнительная литература: элементы группы 14

Проводимость : — Электропроводность элементов в p-блоке увеличивается вниз по группе.Металлы, присутствующие в p-блоке, являются хорошими проводниками электричества и тепла, а неметаллы — плохими проводниками электричества и тепла. Электропроводность металлоидов находится посередине между металлами и неметаллами.

Цвет элементов группы IIIA:

Все элементы представляют собой твердые частицы серебристого цвета, кроме твердого бора коричневого цвета.

Цвет элементов группы IVA :

Карбон: черный цвет

Кремний и германий: красновато-коричневый или тускло-серый или черный цвет

Свинец: голубовато-белый цвет

Цвет элементов группы ВА :

Азот: бесцветный

Фосфор: белый и красный

Мышьяк: твердое вещество желто-серого цвета

Сурьма: аморфная серая форма

Висмут: серебристо-белый

Цвет группы 16 элементов :

Кислород: бесцветный газ

Сера: бледно-желтый

Теллур: серебристо-белый

Все галогены цветные. Имеют следующие цвета:

Фтор: — Бледно-желтый.

Хлор: — Зеленовато-желтый.

Бром: — Красновато-коричневый.

Йод: — Фиолетовый черный.

Благородные газы имеют следующие цвета :

Гелий: Красный

Neon: оранжевый

Криптон: фиолетовый

Ксенон: Белый

Радон: бесцветный

Не все, кроме пары элементов p-block, придает пламени характерный цвет.

Бор придает Ярко-зеленый цвет

Медь (I) придать синий цвет

Медь (II) (негалогенидная) придать зеленый цвет

Медь (II) (галогенид) придает Сине-зеленый цвет

Индий и селен придают синий цвет

Phosphorus impart Бледно-голубовато-зеленый цвет

Свинец impart Синий / Белый цвет

Сурьма и теллур придают бледно-зеленый цвет

Таллий придает чистый зеленый цвет

Фиг.8: Сводка тенденций в свойствах элементов p-блока

1 кв. Что общего у элементов в блоке P?

Сол. p-блок — это диапазон периодической таблицы, содержащий сегменты от 3A до раздела 8A (сегменты 13-18), исключая гелий. Имеется 35 элементов p-блока, все из которых имеют валентные электроны на p-орбитали. Элементы p-блока представляют собой исключительно различающуюся группу элементов с большим разнообразием свойств.

2 кв. Как называются элементы блока p?

Сол. Репрезентативные элементы.

Посмотрите это видео, чтобы получить дополнительную информацию

Другие показания

Элементы p-блока

7.6: Металлы, неметаллы и металлоиды

1. Последнее обновление

2. Сохранить как PDF

1. Металлы
   1. Физические свойства металлов
   2. Химические свойства металлов
2. Неметаллы
   1. Физические свойства неметаллов
   2. Химические свойства неметаллов
3. Металлоиды
4. Металлоиды и неметаллические свойства Атрибуция

Цели обучения

• Чтобы понять основные свойства, отделяющие металлы от неметаллов и металлоидов

Элемент — это простейшая форма материи, которую невозможно разделить на более простые вещества или построить из более простых веществ обычными химическими или физическими методами.Нам известно 118 элементов, из которых 92 встречаются в природе, а остальные были приготовлены искусственно. Элементы далее классифицируются на металлы, неметаллы и металлоиды на основе их свойств, которые коррелируют с их размещением в периодической таблице.

Металлы

За исключением водорода, все элементы, которые образуют положительные ионы, теряя электроны во время химических реакций, называются металлами.Таким образом, металлы являются электроположительными элементами с относительно низкой энергией ионизации. Они отличаются ярким блеском, твердостью, способностью резонировать со звуком и отлично проводят тепло и электричество. В нормальных условиях металлы являются твердыми телами, за исключением ртути.

Физические свойства металлов

Металлы блестящие, пластичные, пластичные, хорошо проводят тепло и электричество. Другие свойства включают:

• Состояние : Металлы представляют собой твердые вещества при комнатной температуре, за исключением ртути, которая находится в жидком состоянии при комнатной температуре (в жаркие дни галлий находится в жидком состоянии).
• Блеск : Металлы обладают свойством отражать свет от своей поверхности и могут быть отполированы, например, золотом, серебром и медью.
• Ковкость: Металлы обладают способностью противостоять ударам молотком и могут быть превращены в тонкие листы, известные как фольга. Например, кусок золота размером с кубик сахара можно растолочь в тонкий лист, которым будет покрываться футбольное поле.
• Пластичность: Металлы можно втянуть в проволоку. Например, из 100 г серебра можно натянуть тонкую проволоку длиной около 200 метров.
• Твердость: Все металлы твердые, кроме натрия и калия, которые мягкие и поддаются резке ножом.
• Валентность: Металлы обычно имеют от 1 до 3 электронов на внешней оболочке их атомов.
• Проводимость : Металлы являются хорошими проводниками, потому что у них есть свободные электроны. Серебро и медь — два лучших проводника тепла и электричества. Свинец — самый плохой проводник тепла. Висмут, ртуть и железо также являются плохими проводниками
• Плотность : Металлы имеют высокую плотность и очень тяжелые.Иридий и осмий имеют самую высокую плотность, тогда как литий имеет самую низкую плотность. {-}} \ label {1.{-}} \ label {1.3} \ nonumber \]

  Соединения металлов с неметаллами имеют тенденцию быть ионными по природе. Большинство оксидов металлов являются основными оксидами и растворяются в воде с образованием гидроксидов металлов :

  \ [\ ce {Na2O (s) + h3O (l) \ rightarrow 2NaOH (водн.)} \ Label {1.4} \ nonumber \]

  \ [\ ce {CaO (s) + h3O (l) \ rightarrow Ca (OH) 2 (водн.)} \ Label {1.5} \ nonumber \]

  Оксиды металлов проявляют свою основную химическую природу, реагируя с кислотами с образованием металлов солей и воды:

  \ [\ ce {MgO (s) + HCl (водн.) \ Rightarrow MgCl2 (водн.) + H3O (l)} \ label {1.{2 -} \), следовательно, \ (Al_2O_3 \).

  Пример \ (\ PageIndex {2} \)

  Вы ожидаете, что он будет твердым, жидким или газообразным при комнатной температуре?

  Решения

  Оксиды металлов обычно твердые при комнатной температуре

  Пример \ (\ PageIndex {3} \)

  Напишите вычисленное химическое уравнение реакции оксида алюминия с азотной кислотой:

  Решение

  Оксид металла + кислота -> соль + вода

  \ [\ ce {Al2O3 (s) + 6HNO3 (водн.) \ Rightarrow 2Al (NO3) 3 (водн.) + 3h3O (l)} \ nonumber \]

  Неметаллы

  Элементы, которые стремятся получить электроны с образованием анионов в ходе химических реакций, называются неметаллами.Это электроотрицательные элементы с высокими энергиями ионизации. Они не блестящие, хрупкие и плохо проводят тепло и электричество (кроме графита). Неметаллы могут быть газами, жидкостями или твердыми телами.

  Физические свойства неметаллов

  • Физическое состояние : Большинство неметаллов существует в двух из трех состояний вещества при комнатной температуре: газах (кислород) и твердых телах (углерод). Только бром существует в жидком виде при комнатной температуре.
  • Неэластичный и ковкий : Неметаллы очень хрупкие, их нельзя свернуть в проволоку или измельчить в листы.
  • Проводимость : Они плохо проводят тепло и электричество.
  • Блеск: Не имеют металлического блеска и не отражают свет.
  • Точки плавления и кипения : Точки плавления неметаллов на , как правило, на ниже, чем у металлов, но сильно варьируются.
  • Семь неметаллов существуют в стандартных условиях как двухатомных молекул : \ (\ ce {h3 (g)} \), \ (\ ce {N2 (g)} \), \ (\ ce {O2 (g) } \), \ (\ ce {F2 (g)} \), \ (\ ce {Cl2 (g)} \), \ (\ ce {Br2 (l)} \), \ (\ ce {I2 ( s)} \).

  Химические свойства неметаллов

  Неметаллы имеют тенденцию получать электроны или делиться электронами с другими атомами. Они имеют электроотрицательный характер. Неметаллы, вступая в реакцию с металлами, имеют тенденцию приобретать электроны (обычно , достигая электронной конфигурации благородного газа) и становятся анионами:

  \ [\ ce {3Br2 (l) + 2Al (s) \ rightarrow 2AlBr3 (s)} \ nonumber \]

  Соединения, полностью состоящие из неметаллов, являются ковалентными веществами.Обычно они образуют кислые или нейтральные оксиды с кислородом, которые растворяются в воде с образованием кислот:

  \ [\ ce {CO2 (г) + h3O (l)} \ rightarrow \ underset {\ text {углекислота}} {\ ce {h3CO3 (aq)}} \ nonumber \]

  Как вы, возможно, знаете, газированная вода имеет слабую кислотность (угольная кислота).

  Оксиды неметаллов могут соединяться с основаниями с образованием солей.

  \ [\ ce {CO2 (г) + 2NaOH (водн.) \ Rightarrow Na2CO3 (водн.) + H3O (l)} \ nonumber \]

  Металлоиды

  Металлоиды обладают промежуточными свойствами между металлами и неметаллами.Металлоиды используются в полупроводниковой промышленности. Все металлоиды твердые при комнатной температуре. Они могут образовывать сплавы с другими металлами. Некоторые металлоиды, такие как кремний и германий, при определенных условиях могут действовать как электрические проводники, поэтому их называют полупроводниками. Кремний, например, выглядит блестящим, но не является ни ковким, ни пластичным ( — хрупким, — характеристика некоторых неметаллов). Это гораздо более слабый проводник тепла и электричества, чем металлы.Физические свойства металлоидов, как правило, металлические, но их химические свойства, как правило, неметаллические. Степень окисления элемента этой группы может колебаться от +5 до -2, в зависимости от группы, в которой он находится.

  Таблица \ (\ PageIndex {2} \): элементы, разделенные на металлы, неметаллы и металлоиды.

  Металлы	Неметаллы	Металлоиды
  Золото	Кислород	Кремний
  Серебро	Карбон	Бор
  Медь	Водород	Мышьяк
  Утюг	Азот	Сурьма
  Меркурий	Сера	Германий
  цинк	фосфор

  Тенденции в металлических и неметаллических свойствах

  Металлический характер является наиболее сильным для элементов в самой левой части периодической таблицы и имеет тенденцию к уменьшению при движении вправо в любой период (неметаллический характер усиливается с увеличением значений электроотрицательности и энергии ионизации).Внутри любой группы элементов (столбцов) металлический характер увеличивается сверху вниз (значения электроотрицательности и энергии ионизации обычно уменьшаются по мере продвижения вниз по группе). Эта общая тенденция не обязательно наблюдается с переходными металлами.

  Авторы и авторство

  Общие характеристики элементов p-Block

  Элементы

  , в которых последний электрон входит в любую из трех p-орбиталей своих соответствующих крайних оболочек, называются блочными элементами p .

  p-подоболочка имеет три вырожденных p-орбитали, каждая из которых может вмещать 2 электрона, поэтому всего существует шесть групп элементов p-блока, то есть группы 13, 14, 15, 16, 17 и 18, каждая из которых содержит 6 элементы.

  Атомы элементов этих групп получают свой последний электрон на 2p, 3p, 4p, 5p, 6p и 7p орбиталях.

  Электронная конфигурация

  1) Бор, углерод, азот, кислород, фтор и неон возглавляют эти группы p-блочных элементов.Электронная конфигурация их валентной оболочки ns ² np ^1-6 , где n = 2-7.

  2) Максимальная степень окисления, показанная элементом p-блока, равна сумме валентных электронов или номеру группы минус 10. Это состояние называется степенью окисления группы . Помимо степени окисления группы, блочные элементы p показывают ряд других степеней окисления.

  3) В семействах бора, углерода и азота степень группового окисления является наиболее стабильной для более легких элементов в группе.Более низкая степень окисления, которая на 2 единицы меньше степени окисления группы, становится все более стабильной для более тяжелых элементов в каждой группе.

  4) Степень группового окисления элементов 13 группы +3, но степень окисления +1 наиболее стабильна для таллия. Степень окисления группы элементов 14 группы составляет +4, но степень окисления +2 наиболее стабильна для свинца.

  Тенденция появления степени окисления на две единицы меньше, чем степень окисления группы, называется эффектом инертной пары и становится более заметной по мере продвижения вниз по группе.

  Химическое поведение

  1) p-блок — единственный, который содержит металлы, неметаллы и металлоиды. Обычными металлами среди элементов p-блока являются: алюминий, галлий, индий и таллий (группа 13), олово и свинец (группа 14) и висмут (группа 15). Обычными металлоидами являются кремний, германий, мышьяк, сурьма и теллур, в то время как все остальных элементов являются неметаллами .

  2) Неметаллы имеют более высокие энтальпии ионизации и более высокую электроотрицательность, чем у металлов.Поэтому неметаллы легко образуют анионы.

  3) Соединения, образованные объединением высокореактивных металлов с неметаллами, обычно являются ионными из-за больших различий в их электроотрицательностях.

  Соединения, образованные объединением неметаллов сами по себе в значительной степени ковалентны по характеру из-за небольших различий в их электроотрицательности. Оксиды неметаллов бывают кислыми или нейтральными, оксиды металлов всегда имеют основную природу.

  Более электроположительный металл, чем более щелочной является его оксид, а электроотрицательнее — неметалл, более кислые его оксиды.Среди р-блочных элементов кислотный характер оксидов увеличивается или основной характер уменьшается с течением времени. Основной характер оксида увеличивается или кислотный характер уменьшается по группе.

  Первый член каждой группы из p блочных элементов отличается от его превышающих членов их соответствующей группы.

  Две основные причины различий:

  1) Размер и другие свойства, зависящие от размера.

  2) Отсутствие d-орбитали в валентной оболочке.

  Размер и другие свойства, зависящие от размера. : Из-за небольшого размера, высокой электроотрицательности и высокой энтальпии ионизации первый элемент каждой группы р-блочных элементов отличается от остальных членов соответствующих групп.

  Отсутствие d-орбитали: Отсутствие d-орбиталей в элементах 2-го периода и наличие d-орбитали в более тяжелых элементах.

  a) Максимальная ковалентность, равная четырем: первый член каждой группы имеет 4 орбитали в валентной оболочке для связывания и, следовательно, может вместить максимум 4 пары или 8 электронов.Эти элементы показывают максимальную ковалентность, равную четырем. Элементы 3-го периода элементов p-блока имеют свободные 3d-орбитали, лежащие между 3p и 4s уровнями энергии. Используя эти d-орбитали, элементы 3-го периода могут вместить больше электронов и, следовательно, могут расширить свою ковалентность за пределы 4.

  1) Бор образует только ион [BF ₄ ] ‾ или [BH ₄ ] ‾, в то время как Al дает ион [AlF ₆ ] ^3- .

  2) Углерод образует только тетрагалогениды, тогда как другие элементы образуют гексагалогениды, т.е.е. [SiF ₆ ] ^2–, [GeCl ₆ ] ^2–, [SnCl ₆ ] ^2–

  3) Азот образует только NF ₃ , в то время как фосфор образует как тригалогениды, то есть PF ₃ , PCl ₃ , так и пентагалогениды, то есть PF ₅ и PCl ₅ .

  4) Фтор не образует FCl ₃ , имеющий 10 валентных электронов, в то время как хлор образует ClF ₃ .

  б) Реактивность: из-за наличия d-орбитали элементы 3-го периода более реактивны, чем элементы 2-го периода, которые не содержат d-орбитали.

  Тетрагалогениды углерода не гидролизуются водой, тогда как тетрагалогениды других элементов 14 группы легко гидролизуются. Этот гидролиз включает нуклеофильную атаку со стороны молекул воды, и пара электронов, обеспечиваемая водой, размещается на вакантных d-орбиталях.