II. ОБЩАЯ ЧАСТЬ

2.1 Химические и физические свойства элемента - положение в периодической системе Д. И. Менделеева

В периодической системе алюминий находится в третьем периоде, в главной подгруппе третей группы.[16, с. 7] (рис. 1) Заряд ядра +13, атомный вес 26,97. по классификации Гольдшмидта отнесен к литофильным элементам, то есть слагающим земную кору и верхнюю мантию.

Схема атома алюминия

Рис. 1

В виде простого вещества алюминий - серебристо-белый металл, высокой частоты обладает синеватым оттенком. Довольно твердый металл, с плотностью 2,7 г/см3. ядро атома состоит из 13 протонов и 14 нейтронов. В результате некоторых реакций возможно образование искусственных радиоактивных атомов Al26 (период полураспада около миллиона лет) и Al28. Так же атом имеет один стабильный изотоп Al27.[15, с. 9] По электронному строению относится к p-элементам, наиболее близким к s-группе. Внешняя электронная оболочка атома Аl состоит из 3 электронов и имеет строение 3s23р. В обычных условиях Аl в соединениях 3-валентен, но при высоких температурах может быть одновалентным, образуя т. н. субсоединения. Характеризуется высокой тепло- и электропроводностью, а так же водостойкостью и высокой тягучестью. Средняя tплав=659,8 C, tкип=2500°С, теплоемкость (при 20°С) =0,220 кал/град, теплопроводность (при 20 С)=0,520 кал/см с град, удельное электрическое сопротивление=0,0286 Ом мм2/м. Электропроводность по отношению к меди (при 20°С) = 65,5%.

Алюминий является амфотерным элементом, то есть как катионогенным, так анионогенным (может образовывать как катион, так и анион). С катионогенностью и анионогенностью связана электроотрицательность атомов, т.е. их способность при вступлении в соединение притягивать электроны. По ряду основности Бородина, где основность Si он принял за единицу, алюминий получился с электроотрицательностью равной 3. В обычных условиях алюминий во всех своих хорошо изученных соединениях 3-х валентен. Основность Al3+ повышеннa в IV координации и понижена в VI. В тетраэдрической создает анион - алюмосиликатный тетраэдр [AlO4]5-, сходный с кремнекислородным [SiO4]4-, что приводит к образованию большого числа устойчивых алюмосиликатов. В октаэдрической координации является катионом Al3+-сульфаты; [SiO5]6- - силикаты, фториды и др.

Алюминий имеет большое сродство к кислороду и является восстановителем. Легкая окисляемость алюминия вызывает быстрое образование на его поверхности тонкой, но прочной пленки оксида Al2O3, которая защищает его от дальнейшего окисления.

Легко образует галогениды, взаимодействующие с водой. При повышенных температурах образуются Al2(SO4)3, AlP, AlN, сульфат, сульфид, нитрид, реагирующие с водой и CO и CO2. При некоторых условиях получался твердый субсульфид - AlS. Установлено так же существование галогенидов алюминия типа AlF, AlCl, но возможно, что они устойчивы лишь в газообразном состоянии. Типично алюминорганические соединения, неустойчивые на воздухе и многочисленные сплавы. Алюминий легко гидролизуется и относится к элементам гидролизаторам (Fe, Mn, Ti, Sc, TR и др.).

Алюминий имеет рH осаждения Al(OH)3=4,1-6,5 и большой диаметр гидратированного иона. При pH=7,8 Al(OH)3 начинает переходить в раствор, а при pH=10,8 полностью растворим. Алюминий создает комплексные соединения, в том числе с белками и другими биологическими и органическими соединениями. В гипергенезе типична его миграция в виде коллоидных растворов (pH=6,6). Большинство соединений растворимы и в этаноле; а Al(N03)3 реагирует с водой, а Al(OH)3 с горячей кислотой и щелочами.