Р-элементтерге жалпы сипаттама. Алюминий және оның қосылыстары. Общие характеристики р-элементов. Алюминий и его соединения. General characteristics of p-elements. Aluminum and its compounds.

Р-элементтерге жалпы сипаттама. Алюминий және оның қосылыстары.

Общие характеристики р-элементов. Алюминий и его соединения.

General characteristics of p-elements. Aluminum and its compounds.

Сабақтың мақсаты: p – элементтерінің жалпы сипаттама: период және топ бойынша кейбір физикалық және химиялық қасиеттерінің өзгеру заңдылықтарымен таныстыру және олардың элемент атомдары құрылысымен таныстыру.

Міндеттері:

Білімділік: Оқушыларға жаңа тарау туралы толық мағлұмат беріп, осындағы элементтердің табиғатта таралуымен алыну жолдарын көрсетіп, білімдерін арттыру.

Дамытушылық: Оқушылардың жан – жақты ойлауын, түйсігін, сөйлеу қабілетін дамыту, пәнге қызығушылығын арттыру.

Тәрбиелік: Оқушыларды ұйымдастырушылыққа баулу, өз бетінше ізденіс, білім алуға дағдыландыру және тәрбиелеу.

Сабақтың типі: Жаңа тақырыпты өз беттерімен меңгерту.

Сабақтың түрі: Аралас.

Көрнекіліктер: Д.И. Менделеев периодтық жүйесі, интерактивті тақта.

р – элементердің сыртқы электрондық қабатында бірден алтыға дейін электрон болатыны белгілі. Периодтық жүйеде 30р элемент бар. Бұл р – элементтер немесе олардың ұқсастары ІІІА, ІVА, VА, VІа, VІІА, және VІІІА топшаларын құрайды. Сыртқы электрон қабаттарының құрылысы мынадай қатарда дамиды: ns²np¹, ns²np², ns²np³, ns²np⁴, ns²np⁵, ns²np⁶.

Al 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 гидроксидткр сәйкес келеді.

В      Al    Ga    In    Tl

Оксидтер мен гидроксидтердің негіздік қасиеті күшейеді, қышқылдық қасиеті әлсірейді.

Радиус артады; иондану энергиясы кемиді; электртерістігі кемиді; тотықсыздану қабілеті, яғни электрон беру қабілеті артады.

ІІІА топша элементтерінің металдық қаситеттерінің бір қалыпта өзгерісі байқалмайды. В-дан Al-ге өткенде металдық қасиет күрт күшейеді, Ga-де аздап әлсірейді де, қайтадан Tl өткенде біртіндеп өсе бастайды. Мұның себебі: Ga, In және Tl атомдарында (В және Al атомдарынан ерекшелігі) сырттан санағанда екінші деңгейде 18 электроннан болады.

Периодтық жүйедегі орны мен атом құрылысы. Алюминий – периодтық жүйенің ІІІ периодының ІІІ А топшасында орналасқан екідайлы элемент. Оның электрондық конфигурациясы:
+13Al )₂)₈)₃

1s² 2s² 2p6 3s² 3p¹
Табиғатта Ar(Al)=27 болатын тұрақты бір ғана изотобы бар. Оның сыртқы деңгейінде d - орбиталь бос және атом радиусы кішілеу болғандықтан комплекс түзуші бола алады. Координатциялық саны - 4 және 6.
Табиғатта таралуы. Алюминий – табиғатта кең тараған элемент. Таралуы жағынан ол - металдар арасында бірінші, ал жалпы үшінші орындағы элемент. Алюминий белсенді элемент болғандықтан табиғғатта тек қосылыс түрінде кездеседі. Оның маңызды кендеріне – Al₂O₃ (корунд, рубин, сапфир) KAlSi₃ O ₁₀ортоклаз, NaAlSi₃O₁₀ альбит, Ca(AlSiO₄)² aнортит, KNaAlSiO₄ нефелин, Na₃AlF₆ криолит, Al₂O₃*xH₂O боксит жатады. Алюминий кендері Хибин тауларында, Оралда, Сібірде, Қазқстанда Торғайда коптеп кездеседі.
Алынуы. Бұрын алу өте қиын болғандықтан, алюминий аса бағалы металдар қатарында болған. Қазір алюминийді глинозем мен бокситтен элекролиздеп алады. Глинозем мен бокситте алюминий оксид түрінде Al2O3 болады. Оның балқу темпуратурасы ≈2050°С. Балқу температурасын төмендеті, электролиз жақсы жүру үшін боксид пен криолит Na₃[AlF₆] қоспасына кальций фторидіy CaF2 қосып қыздырады. Сонда ғана қоспаның балқу температурасы ≈960°C - қа төмендейді.
Al₂O₃ □(→┴электролиз ) 2Al + 1. 5O₃
Физикалық қасиеттері. Борға қарағанда алюминийдің металдық қасиеті жоғары. Таза алюминий – күмістей ақ, қатты, иілімді металл, ол оңай фольга болып жайылады және сым түрінде созылады. Алюминий жеңіл, электр және жылу өткізгіштігі жоғары металл. Осы қасиеттеріне байланысты электрөткізгіш құралдар жасауға кең қолданылады. Балқу температурасы - 660, 24°С, ρ=2. 7г/см³
Химиялық қасиеттері. Алюминий өте белсенді металл, оттекпен оңай әрекеттеседі. Сондықтан ауада алюминий бетін оксид қабығы жауып, оны әрі қарай бұзылудан сақтап тұрады. Ол жұқа болғанымен, өте берік, металдық жылтырын бәсендетеді. Осы оксит қабыршағынан тазаласа, алюминий атомы өзінің сыртындағы 3 электронын жылдам беріп, тотықсыздандырғыш қасиет көрсетеді. Оксид қабыршағын алып тастау үшін оны сынапқа батырады, ол алюминиймен амальгама деп аталатын құйма түзеді. Бұл құймада алюминий өзінің белсенділік қасиетін сақтап, барлық заттармен шабытты әрекеттеседі.
Жай заттармен әрекеттесу. Алюминий кәдімгі жағдайда галогендермен галогенидтер, қыздырғанда азотпен нитрид, күкіртпен сульфид, көміртекпен карбид түзеді, ал катализатор ретінде су қатысқанда иодпен әрекеттеседі:
4Al +3O₂ = 2Al₂O₃
2Al + 3Cl₂ = 2AlCl₃
2Al + N₂ = 2AlN

Күрделі заттармен әрекеттесу. Сыртындағы оксид қабығынан тазартылған алюминий сумен жақсы әрекеттеседі:
2Al + 6H₂O = 2Al(OH)₃ + 3H₂

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]
Қолданылуы. Алюминий техникада және тұрмыста кең қолданылады. Жеңіл және бағалы қасиеттері бар құймалар алынатындықтан, оның авиациялық өнеркәсіпте, автокөлікте, электротехникада электр сымдарын жасау үшін, сонымен қатар жарылғыш заттарды алуда, химиялық аппаратураларды дайындауда, ғимараттарды салуда, жиһаздарды, ыдыстарды және т. б. жасауда маңызы зор. Таза металл түрінде алюминийді химиялық аппаратураларда электр сымдарын дайындауда пайдаланады. Алюминий жұқа фольга конденсаторлар жасау үшін қолданылады, кабель қаңылтыр және айна өндірісінде пайдаланады.
Алюминийдің қолданылатын маңызды аймағы – оның негізіндегі жеңіл құймалар өндірісі. Металдық алюминийді мыс, магний, титан, никель, мырыш, темір негізінде құймаларды легирлейтін қоспа ретінде кең қолданады. Құймалардың жемірілуге тұрақтылығы төмен. Кең таралған құймлар силумин – алюминийдің кремниймен құймасы, дуралюмин – құрамына алюминиймен бірге магний, темір, мыс және марганец кіреді, магналий – алюминийдің магниймен құймасы. Бұл құймалардың барлығы жеңіл және берік.