Алюміній як атом і хімічний елемент
Алюміній міститься у \(IIIA\) групі (головній підгрупі \(III\) групи) Періодичної системи хімічних елементів Д. І. Менделєєва.
Будова електронної оболонки атома алюмінію — . На зовнішньому електронному рівні атом містить \(3\) електрона. Тому у своїх сполуках алюміній завжди проявляє тільки одну ступінь окиснення, рівну \(+3\).
Зверни увагу!
За поширеністю у земній корі алюміній займає третє місце після кисню і силіцію, а серед металів — перше.
Основні природні мінерали алюмінію:
- боксит, склад якого можна приблизно виразити формулою ,
- нефелін ,
- каолініт .
Каолініт — зразок численних алюмосилікатів, що включають переважно атоми Силіцію і Оксигену, які дуже широко поширені в природі.
Фізичні властивості
У вільному стані алюміній — світлий блискучий метал, легкий (густина — \(2,7\)), відносно м'який, ковкий, легко витягується в дріт і фольгу, легкоплавкий ( \(660\) °С), має високу тепло- і електропровідність.Алюміній є хімічно активним металом, проте за звичайних умов він є стійким на повітрі і зберігає свій металічний блиск тривалий час. Це пояснюється тим, що поверхня алюмінію покрита тонкою, невидимою оку, прозорою, але щільною плівкою алюміній оксиду, яка перешкоджає взаємодії алюмінію з компонентами атмосфери (парами води і киснем).
Властивості алюмінію зумовили його широке застосування і необхідність отримання алюмінію в вільному вигляді.
Отримання
У лабораторних умовах невелику кількість алюмінію можна отримати шляхом відновлення алюміній хлориду калієм при високій температурі:
.
Таким чином алюміній був отриманий уперше.
У промислових умовах алюміній отримують з бокситів. При нагріванні бокситів утворюється алюміній оксид. Відновити алюміній з оксиду за допомогою традиційних відновників практично неможливо, тому його отримують методом електролізу.
При цьому на катоді відновлюється алюміній, а на аноді — окиснюється кисень. Сумарна реакція електролізу виражається рівнянням:
.