Хөнгөн цагаан нэмэх тэгшитгэл. Хөнгөн цагааны зэврэлт

Хөнгөн цагаан бол серийн дугаар 13, харьцангуй атомын масс - 26.98154 элемент юм. III үе, III бүлэг, үндсэн дэд бүлэгт байрладаг. Цахим тохиргоо: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1 3d 0 . Хөнгөн цагааны тогтвортой исэлдэлтийн төлөв нь "+3". Үүссэн катион нь сайн хийн бүрхүүлтэй бөгөөд энэ нь түүний тогтвортой байдалд хувь нэмэр оруулдаг боловч цэнэгийн радиусын харьцаа, өөрөөр хэлбэл цэнэгийн концентраци нь нэлээд өндөр байдаг нь катионы энергийг нэмэгдүүлдэг. Энэ шинж чанар нь хөнгөн цагаан нь ионы нэгдлүүдийн хамт олон тооны ковалент нэгдлүүдийг үүсгэдэг бөгөөд түүний катион нь уусмал дахь ихээхэн гидролизэд ордог.

Хөнгөн цагаан нь зөвхөн 1500 ° C-аас дээш температурт I валентыг харуулж чадна. Al 2 O болон AlCl нь мэдэгдэж байна.

Физик шинж чанарын хувьд хөнгөн цагаан нь ердийн металл бөгөөд дулаан, цахилгаан дамжуулалт өндөртэй, мөнгө, зэсийн дараа хоёрдугаарт ордог. Хөнгөн цагааны иончлох чадвар нь тийм ч өндөр биш тул түүнээс химийн өндөр идэвхжил хүлээх боловч гадаргуу дээр хүчтэй оксидын хальс үүссэний улмаас метал агаарт идэвхгүйждэг тул энэ нь мэдэгдэхүйц буурдаг. Хэрэв метал идэвхжсэн бол: а) хальсыг механик аргаар зайлуулах, б) амальмат (мөнгөн устай урвалд орох), в) нунтаг хэрэглэвэл ийм металл нь маш идэвхтэй болж, агаар дахь чийг, хүчилтөрөгчтэй харилцан үйлчилж, тэдгээрийн дагуу нурж унах болно. үйл явц:

4(Al,Hg) +3O 2 + 6H 2 O = 4Al(OH) 3 + (Hg)

Энгийн бодисуудтай харилцах.

1. Нунтаг хөнгөн цагаан нь хүчтэй халах үед урвалд ордог хүчилтөрөгчтэй.Эдгээр нөхцлүүд нь идэвхгүй байдлын улмаас зайлшгүй шаардлагатай бөгөөд хөнгөн цагаан исэл үүсэх урвал нь өөрөө маш экзотермик шинж чанартай байдаг - 1676 кЖ / моль дулаан ялгардаг.

2. Хлор ба бромтойстандарт нөхцөлд хариу үйлдэл үзүүлж, хүрээлэн буй орчинд ч гал авалцаж болно. Зөвхөн хариу өгөхгүй байна фторын хамт,учир нь Хөнгөн цагаан фтор нь исэл шиг металл гадаргуу дээр хамгаалалтын давсны хальс үүсгэдэг. Иодтой хамтхалах үед болон катализаторын хувьд устай үед урвалд ордог.

3. Хүхэртэйхайлуулах үед урвалд орж, Al 2 S 3 найрлагатай хөнгөн цагаан сульфидыг өгдөг.

4. Мөн халах үед фосфортой урвалд орж фосфид: AlP үүснэ.

5. Шууд устөрөгчтэйхөнгөн цагаан нь хариу үйлдэл үзүүлэхгүй.

6. Азоттой 800 ° C-т урвалд орж, хөнгөн цагаан нитрид (AlN) үүсгэдэг. Агаар дахь хөнгөн цагааны шаталт нь ойролцоогоор ижил температурт явагддаг тул шаталтын бүтээгдэхүүн (агаарын найрлагыг харгалзан үзэх) нь исэл ба нитрид хоёулаа байдаг гэж хэлэх хэрэгтэй.

7. Нүүрстөрөгчтэйхөнгөн цагаан нь бүр өндөр температурт харилцан үйлчилдэг: 2000 o C. Al 4 C 3 найрлагатай хөнгөн цагаан карбид нь метанидын бүлэгт хамаарах бөгөөд энэ нь С-С холбоогүй бөгөөд гидролизийн явцад метан ялгардаг: Al 4 C 3 + 12H 2 O = 4Al (OH ) 3 + 3CH 4

Нарийн төвөгтэй бодисуудтай харилцан үйлчлэх

1. Устайидэвхжүүлсэн (хамгаалалтын хальсгүй) хөнгөн цагаан нь устөрөгч ялгарахтай идэвхтэй харилцан үйлчилдэг: 2Al (үйлдэл) + 6H 2 O = 2Al(OH) 3 + 3H 2 Хөнгөн цагааны гидроксидыг цагаан сул нунтаг хэлбэрээр олж авдаг; байхгүй кино нь урвалыг дуусгахад саад болохгүй.

2. Хүчилтэй харилцан үйлчлэл: a) Хөнгөн цагаан нь исэлддэггүй хүчлүүдтэй дараах тэгшитгэлийн дагуу идэвхтэй харилцан үйлчилдэг: 2Al + 6H 3 O + + 6H 2 O = 2 3+ + 3H 2,

б) Исэлдүүлэгч хүчлүүдтэй харилцан үйлчлэлцэх нь дараах шинж чанартай байдаг. Төвлөрсөн азотын болон хүхрийн хүчил, түүнчлэн маш шингэрүүлсэн азотын хүчил, хөнгөн цагааныг идэвхгүй болгодог (гадаргуугийн хурдан исэлдэлт нь оксидын хальс үүсэхэд хүргэдэг). Халах үед хальс тасарч, урвал явагддаг боловч халаах үед төвлөрсөн хүчлүүдээс зөвхөн тэдгээрийн хамгийн бага бууралтын бүтээгдэхүүнүүд ялгардаг: 2Al + 6H 2 SO 4 (conc) = Al 2 (SO 4) 3 + 3SO 2 6H. 2 O Al + 6HNO 3 ( conc) = Al(NO 3) 3 + 3NO 2 + 3H 2 O Дунд зэргийн шингэрүүлсэн азотын хүчлээр урвалын нөхцлөөс хамааран та NO, N 2 O, N 2, NH 4 + авч болно. .

3. Шүлттэй харилцан үйлчлэл.Хөнгөн цагаан нь амфотер элемент (химийн шинж чанарын хувьд), учир нь металлын хувьд харьцангуй өндөр цахилгаан сөрөг нөлөөтэй - 1.61. Тиймээс энэ нь гидроксо цогцолбор, устөрөгч үүсэх замаар шүлтийн уусмалд амархан уусдаг. Гидроксо цогцолборын найрлага нь урвалжуудын харьцаанаас хамаарна: 2Al + 2NaOH + 6H 2 O = 2Na + 3H 2 2Al + 6NaOH + 6H 2 O = 2Na 3 + 3H 2 Хөнгөн цагаан ба устөрөгчийн харьцааг электроноор тодорхойлно. Тэдний хооронд үүсэх исэлдэлтийн урвалын тэнцвэр ба урвалжуудын харьцаанаас хамаардаггүй.

4. Хүчилтөрөгчийн иончлолын потенциал бага, хүчилтөрөгчтэй өндөр наалдац (ислийн өндөр тогтвортой байдал) нь хөнгөн цагаантай идэвхтэй харилцан үйлчлэлцдэг. олон металлын исэл,тэдгээрийг сэргээх. Урвалууд нь дулааныг цаашид ялгаруулах эхний халаалтанд явагддаг бөгөөд ингэснээр температур нь 1200 o - 3000 o C хүртэл нэмэгддэг. 75% хөнгөн цагаан нунтаг ба 25% (жингээр) Fe 3 O 4 хольцыг "термит" гэж нэрлэдэг. Өмнө нь энэ хольцын шаталтын урвалыг төмөр замыг гагнахад ашигладаг байсан. Хөнгөн цагааны тусламжтайгаар металыг исэлдүүлэхийг алюминотерми гэж нэрлэдэг бөгөөд үйлдвэрлэлд манган, хром, ванадий, вольфрам, феррохайлш зэрэг металлыг үйлдвэрлэх арга болгон ашигладаг.

5. Давсны уусмалаархөнгөн цагаан нь хоёр өөр аргаар урвалд ордог. 1. Хэрэв гидролизийн үр дүнд давсны уусмал нь хүчиллэг эсвэл шүлтлэг орчинтой бол устөрөгч ялгардаг (хүчиллэг уусмалуудтай бол урвал нь зөвхөн их хэмжээний халаалттай байдаг, учир нь хамгаалалтын ислийн хальс нь шүлтлэгээс илүү сайн уусдаг). 2Al + 6KHSO 4 + (H 2 O) = Al 2 (SO 4) 3 + 3K 2 SO 4 + 3H 2 2Al + 2K 2 CO 3 + 8H 2 O = 2K + 2KHCO 3 + 3H 2. 2. Хөнгөн цагаан нь давсны найрлагаас түүний баруун талд байгаа хүчдэлийн цуваа дахь металуудыг нүүлгэж болно, өөрөөр хэлбэл. үнэндээ эдгээр металлын катионуудаар исэлдэх болно. Оксидын хальснаас болж энэ урвал үргэлж явагддаггүй. Жишээлбэл, хлоридын анионууд нь хальсыг тасалдуулж, 2Al + 3FeCl 2 = 2AlCl 3 + 3Fe урвал явагдах боловч өрөөний температурт сульфаттай ижил төстэй урвал ажиллахгүй. Идэвхжүүлсэн хөнгөн цагааны хувьд ерөнхий дүрэмтэй зөрчилдөхгүй аливаа харилцан үйлчлэл ажиллах болно.

Хөнгөн цагааны холболт.

1. Оксид (Al 2 O 3).Хэд хэдэн өөрчлөлтийн хэлбэрээр мэдэгдэж байгаа бөгөөд тэдгээрийн ихэнх нь маш бат бөх, химийн хувьд идэвхгүй байдаг. α-Al 2 O 3-ийн өөрчлөлт нь байгальд корунд эрдэс хэлбэрээр тохиолддог. Энэ нэгдлийн болор торонд хөнгөн цагааны катионууд заримдаа бусад металлын катионуудаар хэсэгчлэн солигддог бөгөөд энэ нь эрдэст өнгө өгдөг. Cr (III) хольц нь улаан өнгө өгдөг, ийм корунд нь аль хэдийн бадмаараг эрдэнийн чулуу юм. Ti(III) ба Fe(III)-ийн хольц нь цэнхэр индранил үүсгэдэг. Аморф өөрчлөлт нь химийн идэвхтэй байдаг. Хөнгөн цагааны исэл нь ердийн амфотерийн исэл бөгөөд хүчил ба хүчиллэг исэл, шүлт ба үндсэн ислүүдтэй урвалд ордог бөгөөд шүлтийг илүүд үздэг. Уусмал дахь болон хайлуулах явцад хатуу фазын урвалын бүтээгдэхүүнүүд өөр өөр байдаг: Na 2 O + Al 2 O 3 = 2NaAlO 2 ( хайлуулах) - натрийн метаалюминат, 6NaOH + Al 2 O 3 = 2Na 3 AlO 3 + 3H 2 O ( хайлуулах) ) - ортоалюминат натри, Al 2 O 3 + 3CrO 3 = Al 2 (CrO 4) 3 ( хайлуулах) - хөнгөн цагаан хромат. Хөнгөн цагаан нь исэл ба хатуу шүлтүүдээс гадна хайлуулах явцад дэгдэмхий хүчлийн ислээс үүссэн давстай урвалд орж, давсны найрлагаас солигдоно: K 2 CO 3 + Al 2 O 3 = 2KAlO 2 + CO 2 Уусмал дахь урвал: Al 2 O 3 + 6HCl = 2 3+ + 6Cl 1- + 3H 2 O Al 2 O 3 +2 NaOH + 3H 2 O =2 Na – натрийн тетрагидроксиалюминат. Тетрахидроксоалюминат анион нь үнэндээ 1-тетрагидроксодиакваанион юм, учир нь Хөнгөн цагааны хувьд зохицуулалтын дугаар 6 нь илүү тохиромжтой. Илүүдэл шүлтийн үед гексагидроксоалюминат үүсдэг: Al 2 O 3 + 6NaOH + 3H 2 O = 2Na 3. Хүчил ба шүлтээс гадна хүчиллэг давстай урвалд орно: 6KHSO 4 + Al 2 O 3 = 3K 2 SO 4 + Al 2 (SO 4) 3 + 3H 2 O.

3. Хөнгөн цагааны гидроксид. Метагидроксид -AlO(OH) ба ортогидроксид - Al(OH) 3 гэсэн хоёр хөнгөн цагаан гидроксид байдаг. Эдгээр нь хоёулаа усанд уусдаггүй боловч амфотер шинж чанартай тул хүчил ба шүлтийн уусмал, түүнчлэн гидролизийн үр дүнд хүчиллэг эсвэл шүлтлэг орчинтой давсанд уусдаг. Ууссан үед гидроксид нь оксидтэй адил урвалд ордог. Бүх уусдаггүй суурийн нэгэн адил хөнгөн цагааны гидроксид нь халах үед задардаг: 2Al(OH) 3 = Al 2 O 3 + 3H 2 O. Шүлтлэг уусмалд уусдаг хөнгөн цагааны гидроксид нь усан аммиакт уусдаггүй тул уусдаг бодисоос аммиакаар тунадасж болно. давс: Al(NO 3) 3 + 3NH 3 + 2H 2 O = AlO(OH)↓ + 3NH 4 NO 3, энэ урвал нь метагидроксидыг үүсгэдэг. Учир нь шүлтийн үйлчлэлээр гидроксидыг тунадасжуулахад хэцүү байдаг үүссэн тунадас амархан уусдаг бөгөөд нийт урвал нь дараах хэлбэртэй байна: AlCl 3 + 4 NaOH = Na + 3NaCl

4. Хөнгөн цагааны давс.Бараг бүх хөнгөн цагааны давс нь усанд маш сайн уусдаг. AlPO 4 фосфат ба AlF 3 фтор нь уусдаггүй. Учир нь хөнгөн цагааны катион нь өндөр цэнэгийн концентрацитай, түүний усан цогцолбор нь катион хүчлийн шинж чанарыг олж авдаг: 3+ + H 2 O = H 3 O + + 2+, өөрөөр хэлбэл. хөнгөн цагааны давс нь хүчтэй катион гидролизд ордог. Сул хүчлийн давсны хувьд катион ба анион дахь гидролизийг харилцан сайжруулснаар гидролиз нь эргэлт буцалтгүй болдог. Уусмал дахь хөнгөн цагаан карбонат, сульфит, сульфид, силикат нь усаар бүрэн задардаг эсвэл солилцооны урвалаар олж авах боломжгүй: Al 2 S 3 + 6H 2 O = 2Al(OH) 3 ↓ + 3H 2 S 2Al(NO 3) 3 + 3K 2 CO 3 + 3H 2 O = 2Al(OH) 3 ↓ + 3CO 2 + 6KNO 3. Зарим давсны хувьд гидролиз нь халах үед эргэлт буцалтгүй болдог. Халаахад нойтон хөнгөн цагаан ацетат нь тэгшитгэлийн дагуу задардаг: 2Al(OOCCH 3) 3 + 3H 2 O = Al 2 O 3 + 6CH 3 COOH Хөнгөн цагааны галидын хувьд давсны задралыг хөнгөвчилдөг. халаах үед хийн галоген устөрөгчийн уусах чадвар: AlCl 3 + 3H 2 O = Al(OH) 3 ↓ + 3HCl. Хөнгөн цагааны галидын дотроос зөвхөн фтор нь ионы нэгдэл, үлдсэн галогенууд нь ковалент нэгдлүүд бөгөөд хайлах цэгүүд нь фторидынхоос хамаагүй бага, хөнгөн цагаан хлорид нь сублимация хийх чадвартай. Маш өндөр температурт уур нь төв атомын атомын орбиталуудын sp 2 эрлийзжсэний улмаас хавтгай гурвалжин бүтэцтэй хөнгөн цагаан галидын нэг молекулыг агуулдаг. Уур болон зарим органик уусгагч дахь эдгээр нэгдлүүдийн үндсэн төлөв нь димер, жишээлбэл, Al 2 Cl 6 юм. Хөнгөн цагаан галид нь хүчтэй Льюисийн хүчил учраас хоосон атомын тойрог замтай байна. Тиймээс их хэмжээний дулаан ялгарах үед усанд уусдаг. Хөнгөн цагааны нэгдлүүдийн сонирхолтой ангилал (мөн бусад гурван валент металлууд) нь хөнгөн цагаан юм - 12 усан давхар сульфат M I M III (SO 4) 2 бөгөөд эдгээр нь бүх давхар давстай адил ууссан үед харгалзах катион ба анионуудын хольцыг өгдөг.

5. Нарийн төвөгтэй холболтууд.Хөнгөн цагааны гидроксо цогцолборыг авч үзье. Эдгээр нь нийлмэл хэсгүүд нь анион байдаг давс юм. Бүх давс нь уусдаг. Хүчилтэй харилцан үйлчлэх үед тэдгээр нь устдаг. Энэ тохиолдолд хүчтэй хүчил нь үүссэн ортогидроксидыг уусгаж, сул буюу харгалзах хүчиллэг исэлүүд (H 2 S, CO 2, SO 2) тунадас үүсгэдэг: K + 4HCl = KCl + AlCl 3 + 4H 2 O K + CO 2 = Al(OH) ) 3 ↓ + KHCO 3

Шохойжсон үед гидроксоалюминатууд нь орто- эсвэл мета-алюминат болон хувирч, ус алддаг.

Төмөр

Атомын дугаар 26, харьцангуй атомын масс нь 55.847 элемент. Элементүүдийн 3d гэр бүлд багтдаг, электрон тохиргоотой: 3d 6 4s 2 бөгөөд үелэх системд IV үе, VIII бүлэг, хоёрдогч дэд бүлэгт багтдаг. Нэгдлүүдийн хувьд төмөр нь исэлдэлтийн төлөвийг +2 ба +3 голчлон харуулдаг. Fe 3+ ион нь хагас дүүрсэн d-электрон бүрхүүлтэй 3d 5 бөгөөд энэ нь нэмэлт тогтвортой байдлыг өгдөг. +4, +6, +8 исэлдэлтийн төлөвт хүрэх нь илүү хэцүү байдаг.

Физик шинж чанараараа төмөр нь мөнгөлөг цагаан, гялалзсан, харьцангуй зөөлөн, уян хатан, амархан соронздог, соронзгүй болдог металл юм. Хайлах цэг 1539 o C. Энэ нь болор торны төрлөөр ялгаатай хэд хэдэн аллотроп өөрчлөлттэй.

Энгийн бодисын шинж чанар.

1. Агаарт шатаахад холимог исэл Fe 3 O 4, цэвэр хүчилтөрөгчтэй харилцан үйлчлэхэд - Fe 2 O 3 үүснэ. Нунтаг төмөр нь пирофор юм - агаарт аяндаа гал авалцдаг.

2. Фтор, хлор, бром нь төмөртэй амархан урвалд орж, Fe 3+ болтол исэлдүүлдэг. Гурвалсан төмрийн катион нь иодидын анионыг исэлдүүлдэг тул FeJ 3 нэгдэл байхгүй тул иодтой хамт FeJ 2 үүсдэг.

3. Үүнтэй төстэй шалтгаанаар Fe 2 S 3 нэгдэл байхгүй бөгөөд хүхрийн хайлах цэгт төмөр, хүхрийн харилцан үйлчлэл нь FeS нэгдэлд хүргэдэг. Илүүдэл хүхэртэй бол пиритийг олж авдаг - төмрийн (II) дисульфид - FeS 2. Мөн стехиометрийн бус нэгдлүүд үүсдэг.

4. Төмөр нь хүчтэй халалтын үед бусад металл бус металлуудтай урвалд орж, хатуу уусмал эсвэл металл төстэй нэгдлүүд үүсгэдэг. Та 500 o C-д тохиолддог урвалыг өгч болно: 3Fe + C = Fe 3 C. Энэ төмөр ба нүүрстөрөгчийн нэгдлийг цементит гэж нэрлэдэг.

5. Төмөр нь олон металлтай хайлш үүсгэдэг.

6. Өрөөний температурт агаарт төмөр нь ислийн хальсаар хучигдсан байдаг тул устай харьцдаггүй. Хэт халсан ууртай харилцан үйлчлэлцэх нь дараахь бүтээгдэхүүнийг өгдөг: 3Fe + 4H 2 O (уур) = Fe 3 O 4 + 4H 2. Хүчилтөрөгч байгаа үед төмөр нь агаарын чийгтэй харилцан үйлчилдэг: 4Fe + 3O 2 + 6H 2 O = 4Fe (OH) 3. Дээрх тэгшитгэл нь жилд металлын бүтээгдэхүүний 10 хүртэлх хувь нь зэврэх процессыг тусгасан болно.

7. Төмөр нь устөрөгчийн өмнө хүчдэлийн цуваа байдаг тул исэлддэггүй хүчлүүдтэй амархан урвалд ордог боловч зөвхөн Fe 2+ хүртэл исэлддэг.

8. Баяжуулсан азот болон хүхрийн хүчил нь төмрийг идэвхгүй болгодог боловч халах үед урвал үүсдэг. Шингэрүүлсэн азотын хүчил нь өрөөний температурт мөн урвалд ордог. Бүх исэлдүүлэгч хүчлүүдийн хувьд төмөр нь төмрийн (III) давс үүсгэдэг (зарим мэдээллээр шингэрүүлсэн азотын хүчлээр төмрийн (II) нитрат үүсэх боломжтой), HNO 3 (шингэрүүлсэн) -ийг NO, N 2 O, N 2 болгон бууруулдаг. , NH 4 + нөхцлөөс хамаарч, HNO 3 (конц.) - урвал үүсэхэд шаардлагатай халаалтаас болж NO 2 хүртэл.

9. Төмөр нь халаахад төвлөрсөн (50%) шүлттэй урвалд орох чадвартай: Fe + 2KOH + 2H 2 O = K 2 + H 2

10. Идэвх нь багатай металлын давсны уусмалуудтай урвалд ороход төмөр нь эдгээр металуудыг давсны найрлагаас гаргаж, хоёр валент катион болж хувирдаг: CuCl 2 + Fe = FeCl 2 + Cu.

Төмрийн нэгдлүүдийн шинж чанар.

Fe 2+Энэ катионын цэнэг ба радиусын харьцаа нь Mg 2+-ийнхтэй ойролцоо байдаг тул төмрийн исэл, гидроксид, давсны химийн шинж чанар нь харгалзах магнийн нэгдлүүдийн үйл ажиллагаатай төстэй юм. Усан уусмалд хоёр валент төмрийн катион нь цайвар ногоон өнгөтэй 2+ усан цогцолбор үүсгэдэг. Энэ катион нь агаар мандлын хүчилтөрөгчөөр шууд уусмалд ч амархан исэлддэг. FeCl 2 уусмал нь нарийн төвөгтэй тоосонцор 0 агуулдаг. Ийм катионуудын цэнэгийн концентраци бага байдаг тул давсны гидролиз нь дунд зэрэг байдаг.

1. FeO - үндсэн исэл, хар өнгөтэй, усанд уусдаггүй. Хүчилд амархан уусдаг. 500 0 С-ээс дээш халах үед энэ нь пропорциональ биш: 4FeO = Fe + Fe 3 O 4. Үүнийг харгалзах гидроксид, карбонат, оксалатыг сайтар шохойж, бусад Fe 2+ давсны дулааны задрал нь төмрийн исэл үүсэхэд хүргэдэг: FeC 2 O 4 = FeO + CO + CO 2, харин 2 FeSO 4 = Fe 2 O 3 + SO 2 + SO 3 4Fe(NO 3) 2 = 2Fe 2 O 3 + 8NO 2 + O 2 Төмрийн (II) исэл нь өөрөө исэлдүүлэгчийн үүрэг гүйцэтгэдэг, жишээлбэл, халах үед дараах урвал явагдана. 3FeO + 2NH 3 = 3Fe + N 2 +3H 2 O

2. Fe(OH) 2 – төмрийн (II) гидроксид – уусдаггүй суурь. Хүчилтэй урвалд ордог. Исэлдүүлэгч хүчлүүдийн хувьд хүчил шүлтийн харилцан үйлчлэл ба төмрийн исэлдэлт нэгэн зэрэг явагдана: 2Fe(OH) 2 + 4H 2 SO 4 (conc) = Fe 2 (SO 4) 3 + SO 2 + 4H 2 O. Үүнийг дараах байдлаар олж авч болно. уусдаг давсны солилцооны урвал. Энэ нь агаарын чийгтэй харилцан үйлчилснээр агаарт эхлээд ногоон болж, дараа нь агаарын хүчилтөрөгчөөр исэлдэж бор өнгөтэй болдог цагаан нэгдэл: 4Fe(OH) 2 + 2H 2 O + O 2 = 4Fe(OH) 3.

3. Давс. Өмнө дурьдсанчлан, ихэнх Fe (II) давс нь агаарт эсвэл уусмалд удаан исэлддэг. Исэлдэлтэнд хамгийн тэсвэртэй нь Морын давс - давхар төмөр (II) ба аммонийн сульфат: (NH 4) 2 Fe(SO 4) 2. 6H 2 O. Fe 2+ катион нь Fe 3+ болж амархан исэлддэг тул ихэнх исэлдүүлэгч бодисууд, ялангуяа исэлдүүлэгч хүчлүүд нь төмрийн давсыг исэлдүүлдэг. Төмрийн сульфид ба дисульфидыг шатаах үед төмрийн (III) исэл ба хүхрийн (IV) исэл үүснэ: 4FeS 2 + 11O 2 = 2Fe 2 O 3 + 8SO 2 Төмөр (II) сульфид нь хүчтэй хүчилд уусдаг: FeS + 2HCl = FeCl 2 + 2H 2 S Төмрийн (II) карбонат нь уусдаггүй, харин бикарбонат нь усанд уусдаг.

Fe 3+Цэнэглэх радиусын харьцаа энэ катион нь хөнгөн цагааны катионтой тохирч байна , тиймээс төмрийн (III) катионы нэгдлүүдийн шинж чанар нь харгалзах хөнгөн цагааны нэгдлүүдтэй төстэй байдаг.

Fe 2 O 3 нь үндсэн шинж чанар нь давамгайлдаг амфотерийн исэл болох гематит юм. Амфотер чанар нь хатуу шүлт ба шүлтлэг металлын карбонатуудтай нэгдэх боломжоор илэрдэг: Fe 2 O 3 + 2NaOH = H 2 O + 2NaFeO 2 - шар эсвэл улаан, Fe 2 O 3 + Na 2 CO 3 = 2NaFeO 2 + CO 2. Ферратууд (II) усаар задарч, Fe 2 O 3-ыг ялгаруулдаг. nH2O.

Fe3O4- магнетит, холимог исэл гэж үзэж болох хар бодис - FeO. Fe 2 O 3, эсвэл төмрийн (II) оксометаферрат (III) хэлбэрээр: Fe (FeO 2) 2. Хүчилтэй харьцахдаа давсны хольцыг өгдөг: Fe 3 O 4 + 8HCl = FeCl 2 + 2FeCl 3 + 4H 2 O.

Fe (OH) 3 эсвэл FeO (OH) нь улаан хүрэн желатин тунадас, амфотерийн гидроксид юм. Хүчилтэй харилцан үйлчлэхээс гадна халуун төвлөрсөн шүлтийн уусмалаар урвалд орж хатуу шүлт ба карбонатуудтай нийлдэг: Fe(OH) 3 + 3KOH = K 3 .

Давс.Ихэнх төмрийн давс нь уусдаг. Хөнгөн цагааны давсны нэгэн адил тэдгээр нь катион дээр хүчтэй гидролизд ордог бөгөөд энэ нь сул ба тогтворгүй эсвэл уусдаггүй хүчлүүдийн анионуудын үед эргэлт буцалтгүй болдог: 2FeCl 3 + 3Na 2 CO 3 + 3H 2 O = 2Fe(OH) 3 + 3CO 2 + 6NaCl. Төмрийн (III) хлоридын уусмалыг буцалгаснаар гидролизийг эргэлт буцалтгүй болгож болно, учир нь Устөрөгчийн хлоридын уусах чадвар нь аливаа хий шиг халах үед буурч, урвалын бөмбөрцөгөөс гардаг: FeCl 3 + 3H 2 O = Fe (OH) 3 + 3HCl (халаах үед).

Энэ катионы исэлдүүлэх чадвар маш өндөр, ялангуяа Fe 2+ катион болгон хувиргахтай холбоотой: Fe 3+ + ē = Fe 2+ φ o = 0.77v. Үүний үр дүнд:

а) төмрийн давсны уусмал нь бүх металлыг зэс хүртэл исэлдүүлдэг: 2Fe(NO 3) 3 + Cu = 2Fe(NO 3) 2 + Cu(NO 3) 2,

б) амархан исэлддэг анион агуулсан давстай солилцох урвал нь тэдгээрийн исэлдэлттэй зэрэг явагдана: 2FeCl 3 + 2KJ = FeCl 2 + J 2 + 2KCl 2FeCl 3 + 3Na 2 S = 2FeS + S + 6NaCl

Бусад гурван валент катионуудын нэгэн адил төмөр (III) нь шүлтлэг металл эсвэл аммонийн катионуудтай хөнгөн цагаан давхар сульфат үүсгэх чадвартай, жишээлбэл: NH 4 Fe (SO 4) 2. 12H2O.

Нарийн төвөгтэй холболтууд.Төмрийн катионууд хоёулаа анионы цогцолбор, ялангуяа төмөр (III) үүсгэх хандлагатай байдаг. FeCl 3 + KCl = K, FeCl 3 + Cl 2 = Cl + -. Сүүлчийн урвал нь төмрийн (III) хлоридын электрофил хлоржуулалтын катализаторын үйлдлийг илэрхийлдэг. Цианидын цогцолборууд нь сонирхолтой байдаг: 6KCN + FeSO 4 = K 4 - калийн гексацианоферрат (II), цусны шар давс. 2K 4 + Cl 2 = 2K 3 + 2KCl – калийн гексацианоферрат (III), цусны улаан давс. Төмрийн төмрийн цогцолбор нь урвалжуудын харьцаанаас хамааран төмрийн давстай цэнхэр тунадас эсвэл уусмалыг өгдөг. Цусны улаан давс ба төмрийн давсны хооронд ижил урвал явагддаг. Эхний тохиолдолд тунадасыг Пруссын хөх, хоёрдугаарт - Тернбулл цэнхэр гэж нэрлэдэг. Хожим нь уусмалууд нь ижил найрлагатай болох нь тогтоогдсон: K - калийн төмөр (II, III) гексацианоферрат. Тайлбарласан урвалууд нь уусмал дахь харгалзах төмрийн катионуудын чанарын үзүүлэлт юм. Төмрийн катион байгаа эсэхэд үзүүлэх чанарын хариу үйлдэл нь калийн тиоцианат (роданид) -тай харилцан үйлчлэхэд цусны улаан өнгө гарч ирэх явдал юм: 2FeCl 3 + 6KCNS = 6KCl + Fe.

Fe +6. Төмрийн исэлдэлтийн төлөв +6 тогтворгүй байна. Зөвхөн рН>7-9-д байдаг, гэхдээ хүчтэй исэлдүүлэгч бодис болох FeO 4 2- анионыг л авах боломжтой.

Fe 2 O 3 + 4KOH + 3KNO 3 = 2K 2 FeO 4 + 3KNO 2 + 2H 2 O

Fe (үртсэн) + H 2 O + KOH + KNO 3 = K 2 FeO 4 + KNO 2 + H 2

2Fe(OH) 3 + 3Cl 2 + 10KOH = 2K 2 FeO 4 + 6KCl + 6H 2 O

Fe 2 O 3 + KClO 3 + 4KOH = 2K 2 FeO 4 + KCl + 2H 2 O

4K 2 FeO 4 + 6H 2 O = 4FeO(OH)↓ + 8KOH + 3O 2

4BaFeO 4 (халаалт) = 4BaO + 2Fe 2 O 3 + 3O 2

2K 2 FeO 4 + 2CrCl 3 + 2HCl = FeCl 3 + K 2 Cr 2 O 7 + 2KCl + H 2 O

Аж үйлдвэрт төмөр авах:

A) домайн процесс: Fe 2 O 3 + C = 2FeO + CO

FeO + C = Fe + CO

FeO + CO = Fe + CO 2

B) aluminothermy: Fe 2 O 3 + Al = Al 2 O 3 + Fe

CROMIUM – атомын дугаар 24, харьцангуй атомын масс 51.996 элемент. Энэ нь 3d гэр бүлийн элементүүдэд хамаарах, 3d 5 4s 1 гэсэн электрон тохиргоотой бөгөөд үелэх системийн хоёрдогч дэд бүлэг, VI бүлэгт багтдаг. Боломжит исэлдэлтийн төлөв: +1, +2, +3, +4, +5, +6. Эдгээрээс хамгийн тогтвортой нь +2, +3, +6, +3 нь хамгийн бага энергитэй байдаг.

Физик шинж чанараараа бол хром нь 1890 оС хайлах температуртай саарал цагаан, гялалзсан, хатуу металл юм. Түүний болор торны бат бөх байдал нь хэсэгчилсэн ковалент холболт хийх чадвартай хосгүй таван d-электронтой холбоотой юм.

Энгийн бодисын химийн шинж чанар.

Бага температурт хром нь оксидын хальстай тул идэвхгүй бөгөөд ус, агаартай харьцдаггүй.

1. Энэ нь 600 o С-ээс дээш температурт хүчилтөрөгчтэй харилцан үйлчилнэ. Энэ тохиолдолд хромын (III) исэл - Cr 2 O 3 - үүсдэг.

2. Галогентэй харилцан үйлчлэх нь янз бүрийн аргаар явагддаг: Cr + 2F 2 = CrF 4 (өрөөний температурт), 2Cr + 3Cl 2 (Br 2) = 2CrCl 3 (Br 3), Cr + J 2 = CrJ 2 (их хэмжээний халаалттай). ). Хром (III) иодид нь байж болох бөгөөд CrJ 3 талст гидрат хэлбэрээр солилцооны урвалаар олж авдаг гэж хэлэх хэрэгтэй. 9H 2 O, гэхдээ дулааны тогтвортой байдал нь бага бөгөөд халах үед CrJ 2 ба J 2 болж задардаг.

3. 120 o С-ээс дээш температурт хром нь хайлсан хүхэртэй урвалд орж, хром (II) сульфид - CrS (хар) үүснэ.

4. 1000 o С-ээс дээш температурт хром нь азот, нүүрстөрөгчтэй урвалд орж, стехиометрийн бус, химийн идэвхгүй нэгдлүүдийг үүсгэдэг. Тэдгээрийн дотроос бид хатуулагаараа алмазтай ойролцоо CrC-ийн найрлагатай карбидыг тэмдэглэж болно.

5. Хром нь устөрөгчтэй урвалд ордоггүй.

6. Усны ууртай урвал нь дараах байдалтай байна: 2Cr + 3H 2 O = Cr 2 O 3 + 3H 2

7. Исэлдүүлэхгүй хүчлүүдтэй урвалд орох нь маш амархан явагддаг бөгөөд үүний үр дүнд тэнгэрийн хөх өнгөтэй 2+ усан цогцолбор үүсдэг бөгөөд энэ нь зөвхөн агааргүй эсвэл устөрөгчийн агаар мандалд тогтвортой байдаг. Хүчилтөрөгч байгаа тохиолдолд урвал өөрөөр явагдана: 4Cr + 12HCl + 3O 2 = 4CrCl 3 + 6H 2 O. Хүчилтөрөгчөөр ханасан шингэлсэн хүчил нь гадаргуу дээр хүчтэй исэлдүүлсэн хальс үүссэнээс хромыг ч идэвхгүй болгодог.

8. Исэлдүүлэгч хүчлүүд: ямар ч концентрацитай азотын хүчил,төвлөрсөн хүхрийн хүчил ба перхлорын хүчил нь хромыг идэвхгүйжүүлж, гадаргууг эдгээр хүчлээр боловсруулсны дараа бусад хүчилтэй урвалд орохоо болино. Халах үед идэвхгүй байдал арилдаг. Энэ нь хромын (III) давс, хүхэр эсвэл азотын давхар исэл (хлоридын хүчлийн хлорид) үүсгэдэг. Хром нь фосфорын хүчилтэй урвалд ороход давсны хальс үүссэний улмаас идэвхгүй байдал үүсдэг.

9. Хром нь шүлттэй шууд урвалд ордоггүй, харин шүлтлэг хайлмалтай исэлдүүлэгч бодис нэмснээр урвалд ордог: 2Cr + 2Na 2 CO 3 (l) + 3O 2 = 2Na 2 CrO 4 + 2CO 2

10. Хром нь давсны уусмалтай урвалд орж, давсны найрлагаас идэвхи багатай металуудыг (хүчдэлийн цувааны баруун талд байгаа) нүүлгэн шилжүүлэх чадвартай. Хром өөрөө Cr 2+ катион болж хувирдаг.

Хөнгөн цагааныг зөвхөн 19-р зууны эхээр үйлдвэрлэж эхэлсэн. Үүнийг физикч Ханс Эрстед хийсэн. Тэрээр туршилтаа калийн амальгам, хөнгөн цагаан хлорид болон.

Дашрамд хэлэхэд, энэ мөнгөн материалын нэр нь Латин "alum" гэсэн үгнээс гаралтай, учир нь энэ элементийг тэднээс олборлодог.

Alum

Alum нь хүхрийн хүчлийн давсыг найрлагандаа нэгтгэсэн байгалийн металл дээр суурилсан эрдэс юм.

Өмнө нь энэ нь үнэт металл гэж тооцогддог байсан бөгөөд алтнаас хамаагүй үнэтэй байв. Энэ нь металыг хольцоос салгахад нэлээд хэцүү байсантай холбон тайлбарлав. Тиймээс зөвхөн баян, нөлөө бүхий хүмүүс хөнгөн цагаан үнэт эдлэл худалдаж авах боломжтой байв.

Японы хөнгөн цагаан чимэглэл

Гэвч 1886 онд Чарльз Холл хөнгөн цагааныг үйлдвэрлэлийн хэмжээнд гаргаж авах аргыг санаачилсан нь энэ металлын өртөгийг эрс бууруулж, металлургийн үйлдвэрлэлд ашиглах боломжтой болгосон. Аж үйлдвэрийн арга нь хөнгөн цагаан ислийг уусгасан хайлсан криолитыг электролиз болгон ашигладаг.

Хөнгөн цагаан бол хүмүүсийн өдөр тутмын амьдралдаа хэрэглэдэг олон зүйлийг түүгээр хийдэг тул маш алдартай металл юм.

Хөнгөн цагааны хэрэглээ

Хөнгөн цагаан нь уян хатан, хөнгөн, зэврэлтэнд тэсвэртэй тул орчин үеийн үйлдвэрлэлийн үнэ цэнэтэй металл юм. Хөнгөн цагаанаар зөвхөн гал тогооны хэрэгсэл хийдэггүй - энэ нь автомашин, нисэх онгоцны үйлдвэрлэлд өргөн хэрэглэгддэг.

Хөнгөн цагаан нь мөн л лааз гэх мэт хэрэгцээгүй хөнгөн цагаан зүйлсийг хайлуулах замаар эцэс төгсгөлгүй ашиглах боломжтой тул хамгийн хямд, хэмнэлттэй материалын нэг юм.

Хөнгөн цагаан лааз

Хөнгөн цагаан металл нь аюулгүй боловч түүний нэгдлүүд нь хүн, амьтанд (ялангуяа хөнгөн цагаан хлорид, ацетат, сульфат) хортой байдаг.

Хөнгөн цагааны физик шинж чанар

Хөнгөн цагаан бол ихэнх металл, ялангуяа зэс, цахиуртай хайлш үүсгэж чаддаг нэлээд хөнгөн, мөнгөлөг өнгөтэй металл юм. Энэ нь маш хуванцар бөгөөд үүнийг нимгэн хавтан эсвэл тугалган цаас болгон хувиргахад хялбар байдаг. Хөнгөн цагааны хайлах цэг = 660 ° C, буцлах цэг нь 2470 ° C байна.

Хөнгөн цагааны химийн шинж чанар

Өрөөний температурт металыг зэврэлтээс хамгаалдаг хөнгөн цагаан ислийн Al₂O₃ бат бөх хальсаар бүрсэн байдаг.

Хөнгөн цагаан нь түүнийг хамгаалдаг оксидын хальстай тул исэлдүүлэгч бодисуудтай бараг урвалд ордоггүй. Гэсэн хэдий ч метал нь идэвхтэй нөхөн сэргээх шинж чанарыг харуулдаг тул амархан устгаж болно. Хөнгөн цагааны ислийн хальсыг шүлт, хүчил, мөнгөн усны хлоридын уусмал эсвэл хайлмалаар устгаж болно.

Багасгах шинж чанараараа хөнгөн цагаан нь бусад металлын үйлдвэрлэлд үйлдвэрлэлд хэрэглэгдэх болсон. Энэ процессыг алюминотерми гэж нэрлэдэг. Хөнгөн цагааны энэ онцлог нь бусад металлын ислүүдтэй харилцан үйлчлэлцэх явдал юм.

Төмрийн (III) оксидыг агуулсан хөнгөнцагаан дулааны урвал

Жишээлбэл, хромын исэлтэй урвалыг авч үзье.

Cr₂O₃ + Al = Al₂O₃ + Cr.

Хөнгөн цагаан нь энгийн бодисуудтай сайн урвалд ордог. Жишээлбэл, галоген (фтороос бусад) хөнгөн цагаан нь хөнгөн цагаан иодид, хлорид эсвэл бромид үүсгэж болно.

2Al + 3Cl₂ → 2AlCl₃

Фтор, хүхэр, азот, нүүрстөрөгч гэх мэт бусад металл бус металлуудтай. хөнгөн цагаан нь зөвхөн халах үед л урвалд ордог.

Мөнгөн металл нь нарийн төвөгтэй химийн бодисуудтай урвалд ордог. Жишээлбэл, шүлттэй хамт энэ нь алюминатыг үүсгэдэг, өөрөөр хэлбэл цаас, нэхмэлийн үйлдвэрт идэвхтэй ашиглагддаг нарийн төвөгтэй нэгдлүүдийг үүсгэдэг. Түүнээс гадна энэ нь хөнгөн цагааны гидроксид хэлбэрээр урвалд ордог

Al(OH)₃ + NaOH = Na),

ба металл хөнгөн цагаан эсвэл хөнгөн цагаан исэл:

2Al + 2NaOH + 6Н₂О = 2Na + ЗН₂.

Al₂O₃ + 2NaOH + 3H₂O = 2Na

Хөнгөн цагаан нь түрэмгий хүчлүүдтэй (жишээлбэл, хүхрийн болон давсны хүчил) маш тайван урвалд ордог.

Хэрэв та нэг хэсгийг давсны хүчилд дүрвэл урвал удаан явагдах болно - оксидын хальс эхлээд уусна - гэхдээ дараа нь хурдасна. Хөнгөн цагааныг давсны хүчилд уусгаж мөнгөн усыг хоёр минутын турш суллаж, дараа нь сайтар зайлж угаана. Үүний үр дүнд мөнгөн ус, хөнгөн цагааны хайлш болох амальгам үүсдэг.

3HgCI₂ + 2Al = 2AlCI₃ + 3Hg

Түүнээс гадна энэ нь металл гадаргуу дээр наалддаггүй. Одоо цэвэршүүлсэн металыг усанд дүрж, устөрөгч ялгарах, хөнгөн цагааны гидроксид үүсэх зэрэг удаан урвалыг ажиглаж болно.

2Al + 6H₂O = 2Al(OH)₃ + 3H₂.

Хөнгөн цагаан - хүрээлэн буй орчны нөлөөн дор металыг устгах.

Al 3+ +3e → Al урвалын хувьд хөнгөн цагааны электродын стандарт потенциал нь -1.66 В байна.

Хөнгөн цагааны хайлах цэг нь 660 ° C байна.

Хөнгөн цагааны нягт нь 2.6989 г / см 3 (хэвийн нөхцөлд).

Хөнгөн цагаан хэдийгээр идэвхтэй металл боловч зэврэлтээс хамгаалах шинж чанартай байдаг. Үүнийг олон түрэмгий орчинд идэвхгүй болгох чадвараар тайлбарлаж болно.

Хөнгөн цагааны зэврэлтэнд тэсвэртэй байдал нь олон хүчин зүйлээс хамаардаг: металлын цэвэр байдал, идэмхий орчин, хүрээлэн буй орчин дахь түрэмгий хольцын концентраци, температур гэх мэт. Уусмалын рН нь хүчтэй нөлөө үзүүлдэг. Хөнгөн цагаан исэл нь зөвхөн рН 3-аас 9-ийн хооронд металлын гадаргуу дээр үүсдэг!

Al-ийн зэврэлтэнд тэсвэртэй байдал нь түүний цэвэршилтээс ихээхэн хамаардаг. Химийн нэгж, тоног төхөөрөмжийг үйлдвэрлэхэд зөвхөн өндөр цэвэршилттэй металл (хорт хольцгүй), жишээлбэл, AB1 ба AB2 хөнгөн цагааныг ашигладаг.

Хөнгөн цагааны зэврэлт нь зөвхөн металлын гадаргуу дээр хамгаалалтын ислийн хальс үүссэн орчинд ажиглагддаггүй.

Халах үед хөнгөн цагаан нь зарим металл бус бодисуудтай урвалд орж болно:

2Al + N 2 → 2AlN – хөнгөн цагаан, азотын харилцан үйлчлэл, хөнгөн цагаан нитрид үүсэх;

4Al + 3C → Al 4 C 3 - хөнгөн цагаан карбид үүсгэхийн тулд нүүрстөрөгчтэй хөнгөн цагааны урвал;

2Al + 3S → Al 2 S 3 – хөнгөн цагаан ба хүхрийн харилцан үйлчлэл, хөнгөн цагаан сульфид үүсэх.

Агаар дахь хөнгөн цагааны зэврэлт (хөнгөн цагааны атмосферийн зэврэлт)

Хөнгөн цагаан нь агаартай харьцахдаа идэвхгүй болдог. Цэвэр металл агаарт хүрэхэд хөнгөн цагааны гадаргуу дээр хөнгөн цагаан оксидын нимгэн хамгаалалтын хальс шууд гарч ирдэг. Цаашлаад киноны өсөлт удааширдаг. Хөнгөн цагааны ислийн томъёо нь Al 2 O 3 эсвэл Al 2 O 3 H 2 O юм.

Хөнгөн цагааны хүчилтөрөгчтэй урвал:

4Al + 3O 2 → 2Al 2 O 3.

Энэхүү оксидын хальсны зузаан нь 5-100 нм (үйл ажиллагааны нөхцлөөс хамаарч) хооронд хэлбэлздэг. Хөнгөн цагааны исэл нь гадаргуу дээр сайн наалддаг бөгөөд ислийн хальсны тасралтгүй байдлын нөхцлийг хангадаг. Агуулахад хадгалахад металл гадаргуу дээрх хөнгөн цагаан ислийн зузаан нь ойролцоогоор 0.01 - 0.02 микрон байна. Хуурай хүчилтөрөгчтэй харьцахдаа - 0.02 - 0.04 микрон. Хөнгөн цагааныг дулаанаар боловсруулах үед оксидын хальсны зузаан нь 0.1 микрон хүрч болно.

Хөнгөн цагаан нь хөдөөгийн цэвэр агаар, үйлдвэрлэлийн орчинд (хүхрийн уур, хүхэрт устөрөгч, аммиакийн хий, хуурай устөрөгчийн хлорид гэх мэт) нэлээд тэсвэртэй байдаг. Учир нь хүхрийн нэгдлүүд нь хийн орчинд хөнгөн цагааны зэврэлтэнд нөлөөлдөггүй - энэ нь исгэлэн түүхий тос боловсруулах үйлдвэр, резинэн вулканжуулах төхөөрөмж үйлдвэрлэхэд ашиглагддаг.

Усан дахь хөнгөн цагааны зэврэлт

Цэвэр, цэвэр, нэрмэл устай харьцах үед хөнгөн цагааны зэврэлт бараг ажиглагддаггүй. Температурыг 180 ° C хүртэл нэмэгдүүлэх нь онцгой нөлөө үзүүлэхгүй. Мөн халуун усны уур нь хөнгөн цагааны зэврэлтэнд ямар ч нөлөө үзүүлэхгүй. Хэрэв та өрөөний температурт ч гэсэн усанд бага зэрэг шүлт нэмбэл ийм орчинд хөнгөн цагааны зэврэлт бага зэрэг нэмэгдэх болно.

Цэвэр хөнгөн цагаан (оксидын хальсаар хучигдаагүй) устай харилцан үйлчлэлийг урвалын тэгшитгэлийг ашиглан тодорхойлж болно.

2Al + 6H 2 O = 2Al(OH) 3 + 3H 2.

Далайн устай харьцахдаа цэвэр хөнгөн цагаан зэвэрч эхэлдэг, учир нь... ууссан давсанд мэдрэмтгий. Далайн усанд хөнгөн цагаан хэрэглэхийн тулд түүний найрлагад бага хэмжээний магни, цахиур нэмнэ. Далайн усанд өртөх үед хөнгөн цагаан ба түүний хайлшийн зэврэлтэнд тэсвэртэй байдал нь метал зэс агуулсан тохиолдолд мэдэгдэхүйц буурдаг.

Хүчил дэх хөнгөн цагааны зэврэлт

Хөнгөн цагааны цэвэршилт нэмэгдэхийн хэрээр хүчилд тэсвэртэй байдал нэмэгддэг.

Хүхрийн хүчил дэх хөнгөн цагааны зэврэлт

Дунд зэргийн концентрацитай хүхрийн хүчил (исэлдүүлэх шинж чанартай) нь хөнгөн цагаан болон түүний хайлшийн хувьд маш аюултай. Шингэрүүлсэн хүхрийн хүчилтэй урвалыг тэгшитгэлээр тодорхойлно.

2Al + 3H 2 SO 4 (dil) → Al 2 (SO 4) 3 + 3H 2.

Төвлөрсөн хүйтэн хүхрийн хүчил нь ямар ч нөлөө үзүүлэхгүй. Мөн халах үед хөнгөн цагаан зэвэрдэг:

2Al + 6H 2 SO 4 (conc) → Al 2 (SO 4) 3 + 3SO 2 + 6H 2 O.

Энэ тохиолдолд уусдаг давс үүсдэг - хөнгөн цагаан сульфат.

Al нь 200 ° C хүртэл температурт oleum (утаатай хүхрийн хүчил) -д тогтвортой байдаг. Үүний улмаас хлоросульфоны хүчил (HSO 3 Cl) болон олеум үйлдвэрлэхэд ашигладаг.

Давсны хүчил дэх хөнгөн цагааны зэврэлт

Хөнгөн цагаан эсвэл түүний хайлш нь давсны хүчилд хурдан уусдаг (ялангуяа температур нэмэгдэхэд). Зэврэлтийн тэгшитгэл:

2Al + 6HCl → 2AlCl 3 + 3H 2.

Гидробромик (HBr) ба гидрофторын (HF) хүчлүүдийн уусмал ижил төстэй үйл ажиллагаа явуулдаг.

Азотын хүчил дэх хөнгөн цагааны зэврэлт

Азотын хүчлийн төвлөрсөн уусмал нь өндөр исэлдүүлэх шинж чанартай байдаг. Хэвийн температурт азотын хүчил дэх хөнгөн цагаан нь маш тэсвэртэй (эсэргүүцэл нь 12Х18Н9 зэвэрдэггүй гангаас өндөр байдаг). Тэр ч байтугай шууд нийлэгжилтээр төвлөрсөн азотын хүчил үйлдвэрлэхэд ашигладаг.

Халах үед азотын хүчил дэх хөнгөн цагааны зэврэлт дараах урвалын дагуу явагдана.

Al + 6HNO 3 (conc) → Al(NO 3) 3 + 3NO 2 + 3H 2 O.

Цууны хүчил дэх хөнгөн цагааны зэврэлт

Хөнгөн цагаан нь ямар ч концентрацийн цууны хүчилд нэлээд тэсвэртэй боловч температур нь 65 ° C-аас хэтрэхгүй тохиолдолд л хангалттай. Энэ нь формальдегид ба цууны хүчил үйлдвэрлэхэд ашиглагддаг. Илүү өндөр температурт хөнгөн цагаан уусдаг (хүчиллэг 98 - 99.8% -ийг эс тооцвол).

Хөнгөн цагаан нь тасалгааны температурт хром (10% хүртэл), фосфорын (1% хүртэл) хүчлүүдийн бромик ба сул уусмалд тогтвортой байдаг.

Нимбэгийн, бутирик, алим, дарс, пропионы хүчил, дарс, жимсний шүүс нь хөнгөн цагаан болон түүний хайлшуудад сул нөлөө үзүүлдэг.

Оксалик, формамик, хлорорганик хүчил нь металыг устгадаг.

Хөнгөн цагааны зэврэлтэнд тэсвэртэй байдалд уур, шингэн мөнгөн ус ихээхэн нөлөөлдөг. Богино хугацаанд хүрэлцсэний дараа метал болон түүний хайлш нь эрчимтэй зэвэрч, амальгам үүсгэдэг.

Шүлт дэх хөнгөн цагааны зэврэлт

Шүлтүүд нь хөнгөн цагааны гадаргуу дээрх хамгаалалтын ислийн хальсыг амархан уусгаж, устай урвалд орж эхэлдэг бөгөөд үүний үр дүнд метал нь устөрөгч ялгаруулж уусдаг (устөрөгчийн деполяризаци бүхий хөнгөн цагаан зэврэлт).

2Al + 2NaOH + 6H 2 O → 2Na + 3H 2;

2(NaOHH 2 O) + 2Al → 2NaAlO 2 + 3H 2.

Алюминатууд үүсдэг.

Мөн оксидын хальс нь мөнгөн ус, зэс, хлорын ионуудаар устдаг.

Дэлхий дээрх хамгийн түгээмэл элементүүдийн нэг бол хөнгөн цагаан юм. Хөнгөн цагааны физик, химийн шинж чанарыг үйлдвэрлэлд ашигладаг. Та энэ металлын талаар мэдэх хэрэгтэй бүх зүйлийг манай нийтлэлээс олох болно.

Атомын бүтэц

Хөнгөн цагаан бол үелэх системийн 13 дахь элемент юм. Гуравдугаар үе буюу III бүлэг, үндсэн дэд бүлэгт байна.

Хөнгөн цагааны шинж чанар, хэрэглээ нь түүний электрон бүтэцтэй холбоотой байдаг. Хөнгөн цагааны атом нь эерэг цэнэгтэй цөм (+13) ба 13 сөрөг цэнэгтэй электронтой бөгөөд энергийн гурван түвшинд байрладаг. Атомын электрон тохиргоо нь 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1 байна.

Гадаад энергийн түвшин нь III-ийн тогтмол валентыг тодорхойлдог гурван электроныг агуулдаг. Бодистой урвалд ороход хөнгөн цагаан нь өдөөгдсөн төлөвт орж, бүх гурван электроныг орхиж, ковалент холбоо үүсгэдэг. Бусад идэвхтэй металлын нэгэн адил хөнгөн цагаан нь хүчтэй бууруулагч бодис юм.

Цагаан будаа. 1. Хөнгөн цагааны атомын бүтэц.

Хөнгөн цагаан нь амфотерийн исэл ба гидроксидыг үүсгэдэг амфотер металл юм. Нөхцөл байдлаас хамааран нэгдлүүд нь хүчиллэг эсвэл үндсэн шинж чанарыг харуулдаг.

Физик тодорхойлолт

Хөнгөн цагаан нь:

• хөнгөн (нягт 2.7 г / см 3);
• мөнгөлөг саарал өнгө;
• өндөр цахилгаан дамжуулах чадвар;
• уян хатан чанар;
• уян хатан чанар;
• хайлах цэг - 658 ° C;
• буцлах цэг - 2518.8 ° C.

Цагаан тугалган сав, тугалган цаас, утас, хайлш зэргийг металлаар хийдэг. Хөнгөн цагааныг микро схем, толь, нийлмэл материал үйлдвэрлэхэд ашигладаг.

Цагаан будаа. 2. Цагаан тугалгатай сав.

Хөнгөн цагаан нь парамагнит шинж чанартай. Металл зөвхөн соронзон орон байгаа тохиолдолд л соронзонд татагддаг.

Химийн шинж чанар

Агаарт хөнгөн цагаан нь хурдан исэлдэж, оксидын хальсаар бүрхэгдсэн байдаг. Энэ нь металыг зэврэлтээс хамгаалж, төвлөрсөн хүчил (азот, хүхэр) -тэй харилцан үйлчлэхээс сэргийлдэг. Тиймээс хүчлийг хөнгөн цагаан саванд хадгалж, тээвэрлэдэг.

Хэвийн нөхцөлд оксидын хальсыг арилгасны дараа л хөнгөн цагаантай урвалд орох боломжтой. Ихэнх урвалууд өндөр температурт явагддаг.

Элементийн үндсэн химийн шинж чанарыг хүснэгтэд тайлбарласан болно.

Урвал	Тодорхойлолт	Тэгшитгэл
Хүчилтөрөгчөөр	Өндөр температурт шатаж, дулаан ялгаруулдаг	4Al + 3O 2 → 2Al 2 O 3
Металл бусаар	200°С-аас дээш температурт хүхэртэй, 500°С-т фосфортой, 800°С-д азоттой, 2000°С-т нүүрстөрөгчтэй урвалд ордог.	2Al + 3S → Al 2 S 3; Al + P → AlP; 2Al + N 2 → 2AlN; 4Al + 3C → Al 4 C 3
Галогентэй	Хэвийн нөхцөлд, иодтой урвалд ордог - катализатор (ус) -ын дэргэд халаахад.	2Al + 3Cl 2 → 2AlCl 3; 2Al + 3I 2 → 2AlI 3 ; 2Al + 3Br 2 → 2AlBr 3
Хүчиллэгүүдтэй	Хэвийн нөхцөлд шингэрүүлсэн хүчилтэй, халах үед төвлөрсөн хүчилтэй урвалд ордог	2Al + 3H 2 SO 4 (шингэрүүлсэн) → Al 2 (SO 4) 3 + 3H 2; Al + 6HNO 3 (конц.) → Al(NO 3) 3 + 3NO 2 + 3H 2 O
Шүлтлэгтэй	Шүлтлэгийн усан уусмал болон хайлуулах урвалд ордог	2Al + 2NaOH + 10H 2 O → 2Na + 3H 2; 2Al + 6KOH → 2KAlO 2 + 2K 2 O + 3H 2
Оксидуудтай	Бага идэвхтэй металлуудыг нүүлгэн шилжүүлдэг	2Al + Fe 2 O 3 → 2Fe + Al 2 O 3

Хөнгөн цагаан нь устөрөгчтэй шууд урвалд ордоггүй. Оксидын хальсыг арилгасны дараа устай урвалд орох боломжтой.

Цагаан будаа. 3. Хөнгөн цагааны устай урвал.

Бид юу сурсан бэ?

Хөнгөн цагаан нь тогтмол валенттай амфотер идэвхтэй металл юм. Энэ нь нягтрал багатай, цахилгаан дамжуулах чанар өндөр, хуванцар шинж чанартай байдаг. Зөвхөн соронзон орон байгаа үед л соронз татагдана. Хөнгөн цагаан нь хүчилтөрөгчтэй урвалд орж, ус, төвлөрсөн азот, хүхрийн хүчилтэй урвалд орохоос сэргийлдэг хамгаалалтын хальс үүсгэдэг. Халах үед энэ нь металл бус ба төвлөрсөн хүчилтэй, хэвийн нөхцөлд галоген ба шингэрүүлсэн хүчилтэй харилцан үйлчилдэг. Оксидын хувьд энэ нь бага идэвхтэй металлуудыг нүүлгэн шилжүүлдэг. Устөрөгчтэй урвалд ордоггүй.

Сэдвийн тест

Тайлангийн үнэлгээ

Дундаж үнэлгээ: 4.3. Хүлээн авсан нийт үнэлгээ: 73.

ТОДОРХОЙЛОЛТ

Хөнгөн цагаан– IIIА бүлгийн 3-р үеийн химийн элемент. Серийн дугаар – 13. Металл. Хөнгөн цагаан нь p-гэр бүлийн элементүүдэд хамаардаг. Тэмдэглэгээ - Ал.

Атомын масс - 27 ам. Гадаад энергийн түвшний цахим тохиргоо нь 3s 2 3p 1 байна. Түүний нэгдлүүдэд хөнгөн цагаан нь "+3" исэлдэлтийн төлөвийг харуулдаг.

Хөнгөн цагааны химийн шинж чанар

Хөнгөн цагаан нь урвалыг багасгах шинж чанарыг харуулдаг. Агаарт өртөх үед гадаргуу дээр оксидын хальс үүсдэг тул бусад бодисуудтай харилцан үйлчлэхэд тэсвэртэй байдаг. Жишээлбэл, хөнгөн цагааныг ус, концентрацитай азотын хүчил, калийн бихромат уусмалд идэвхгүйжүүлдэг. Гэсэн хэдий ч оксидын хальсыг гадаргуугаас нь салгасны дараа энгийн бодисуудтай харьцах чадвартай байдаг. Ихэнх урвалууд нь халах үед тохиолддог:

2Al нунтаг +3/2O 2 = Al 2 O 3;

2Al + 3F 2 = 2AlF 3 (t);

2Al нунтаг + 3Hal 2 = 2AlHal 3 (t = 25C);

2Al + N 2 = 2AlN (t);

2Al +3S = Al 2 S 3 (t);

4Al + 3C бал чулуу = Al 4 C 3 (t);

4Al + P 4 = 4AlP (t, H 2 агаар мандалд).

Түүнчлэн, оксидын хальсыг гадаргуугаас нь арилгасны дараа хөнгөн цагаан нь устай харилцан үйлчилж, гидроксид үүсгэдэг.

2Al + 6H 2 O = 2Al(OH) 3 + 3H 2.

Хөнгөн цагаан нь амфотер шинж чанартай тул хүчил ба шүлтийн шингэрүүлсэн уусмалд уусдаг.

2Al + 3H 2 SO 4 (шингэрүүлсэн) = Al 2 (SO 4) 3 + 3H 2;

2Al + 6HCl шингэрүүлсэн = 2AlCl 3 + 3 H 2;

8Al + 30HNO 3 (шингэрүүлсэн) = 8Al(NO 3) 3 + 3N 2 O + 15H 2 O;

2Al +2NaOH +3H 2 O = 2Na + 3H 2;

2Al + 2(NaOH×H 2 O) = 2NaAlO 2 + 3 H 2.

Алюминотерми нь эдгээр металлыг хөнгөн цагаанаар ангижруулахад үндэслэсэн ислээс метал гаргаж авах арга юм.

8Al + 3Fe 3 O 4 = 4Al 2 O 3 + 9Fe;

2Al + Cr 2 O 3 = Al 2 O 3 + 2Cr.

Хөнгөн цагааны физик шинж чанар

Хөнгөн цагаан бол мөнгөлөг цагаан өнгөтэй. Хөнгөн цагааны үндсэн физик шинж чанар нь хөнгөн, өндөр дулаан, цахилгаан дамжуулалт юм. Чөлөөт төлөвт, агаарт өртөх үед хөнгөн цагаан нь Al 2 O 3 оксидын бат бөх хальсаар хучигдсан байдаг бөгөөд энэ нь түүнийг төвлөрсөн хүчлийн нөлөөнд тэсвэртэй болгодог. Хайлах цэг – 660.37С, буцлах цэг – 2500С.

Хөнгөн цагааны үйлдвэрлэл, ашиглалт

Хөнгөн цагааныг энэ элементийн хайлсан ислийн электролизээр гаргаж авдаг.

2Al 2 O 3 = 4Al + 3O 2

Гэсэн хэдий ч бүтээгдэхүүний гарц багатай тул Na 3 ба Al 2 O 3 хольцыг электролизээр хөнгөн цагаан үйлдвэрлэх аргыг ихэвчлэн ашигладаг. Урвал нь 960С хүртэл халааж, катализатор - фторидууд (AlF 3, CaF 2 гэх мэт) байх үед үүсдэг бол хөнгөн цагаан ялгаралт катодод, хүчилтөрөгч нь анод дээр гардаг.

Хөнгөн цагаан нь үйлдвэрлэлд өргөн хэрэглэгддэг бөгөөд хөнгөн цагаан дээр суурилсан хайлш нь нисэх онгоц, хөлөг онгоцны үйлдвэрлэлийн гол бүтцийн материал юм.

Асуудлыг шийдвэрлэх жишээ

ЖИШЭЭ 1

Дасгал хийх	Хөнгөн цагааныг хүхрийн хүчилтэй урвалд ороход 3.42 г жинтэй хөнгөн цагааны сульфат үүсэв.Увалжсан хөнгөн цагааны бодисын масс ба хэмжээг тодорхойл.
Шийдэл	Урвалын тэгшитгэлийг бичье. 2Al + 3H 2 SO 4 = Al 2 (SO 4) 3 + 3H 2. D.I-ийн химийн элементүүдийн хүснэгтийг ашиглан тооцоолсон хөнгөн цагаан ба хөнгөн цагаан сульфатын молийн масс. Менделеев – 27 ба 342 г/моль тус тус. Дараа нь үүссэн хөнгөн цагаан сульфатын бодисын хэмжээ дараахь хэмжээтэй тэнцүү байна. n(Al 2 (SO 4) 3) = m (Al 2 (SO 4) 3) / M (Al 2 (SO 4) 3); n(Al 2 (SO 4) 3) = 3.42 / 342 = 0.01 моль. Урвалын тэгшитгэлийн дагуу n(Al 2 (SO 4) 3): n(Al) = 1:2, тиймээс n(Al) = 2×n(Al 2 (SO 4) 3) = 0.02 моль. Дараа нь хөнгөн цагааны масс нь дараахь хэмжээтэй тэнцүү байна. m(Al) = n(Al)×M(Al); m(Al) = 0.02×27 = 0.54 гр.
Хариулт	Хөнгөн цагааны бодисын хэмжээ 0.02 моль; хөнгөн цагаан масс - 0.54 гр.