р-элементтерге жалпы сипаттама. Алюминий

«Теміртау кәсіптік техникалық колледжі» КММ
химия пәні оқытушысы Бухарбекова Ботакөз Тауекеловна

Оқытушы: Б. Т. Бухарбекова.   

Сабақтың тақырыбы: р-элементтерге жалпы сипаттама. Алюминий.

Сабақтың мақсаты: p – элементтерінің жалпы сипаттама бере отырып студенттерге алюминийдің периодтық жүйеде орналасуы мен қасиеттеріне оның қосылыстарына сипаттама беру, техника мен тұрмыста қолданылуын түсіндіру;

Міндеттері:                                                                                                                                                         

Білімділік: Студенттерге жаңа тақырып туралы толық мағлұмат беріп, алюминийдің табиғатта таралуымен алыну жолдарын көрсетіп, білімдерін арттыру.

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

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

Пәнаралық байланыс: күнделікті өмірмен, қазақ тілі және мамандықпен баланыстыру.

Негізгі ұғымдар: Алюминий, р-элемент, глинозем, боксит, элекролиз, екідайлы, фольга, дюралюмин.

Кешендік оқу-әдістемелік жабдықтар: тест сұрақтары (сұрақ - жауап), химиялық диктант, сурет, периодтық жүйе, үлестірме, оқулық.
Сабақ барысы

1. Ұйымдастыру кезеңі:   

1.1. Журнал бойынша түгелдеу.

2. Тірек білімдерінің өзектілігі                                                                                                                             

1. Металдардың жемірілуі дегеніміз не?

2. Жемірілумен күресу жолдары.

3. Мыс. Мырыш.

4. Темір. Хром.

3. Жаңа білімдерді меңгеру:

3.1. Сабақтың тақырыбың және мақсатын айту 

3.2. Жаңа материалды түсіндіру   

Жоспары:
р-элементтерге жалпы сипаттама

Алюминийдің периодтық жүйедегі орны мен атом құрылысы
Табиғатта таралуы
Алынуы. Физикалық қасиеттері. Химиялық қасиеттері. Қолданылуы

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.

негіздік қасиеті күшейеді, қышқылдық қасиеті әлсірейді. Радиус артады; иондану энергиясы кемиді; электртерістігі кемиді; тотықсыздану қабілеті, яғни электрон беру қабілеті артады.

Алюминий гидроксидінің екідайлық қаситеттері күшті, ал галий гидроксидінің екідайлық қаситеттері әлсіз, индий гидроксиді сілті ерітіндісінде өте қиын ериді, талий гидроксиді екідайлық қасите көрсетпейді. ЭХ₃ типті қосылыстарда байланыс көрші 3 атоммен үш гибридтік орбитальдардың sp² бүркесуі есеьінен жүзеге асырылады және мұндай молекулалар жазық үшбұрышты құрылыста болады.

ІІІ А 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

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.

4. Білімді пысықтау

Химиялық диктант. 8- жаттығу.

Бекіту сұрақтары

1. Алюминийді тұрмыста және техникада қандай қасиеттеріне байланысты пайдаланады?

2.Алюминидің физикалық қасиеттері

3. Алюминийдің қолданылуы

4.1.Білімді жинақтау және жүйелеу

5. Білімді бағалау

6. Рефлексия

7. Үй тапсырмасы: р-элементтерге жалпы сипаттама. Алюминий.

---