Aniks-lift.ru

Подъемное оборудование
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Алюминий, его физические и химические свойства. Химия. 9 класс. Конспект урока

1. Организационная часть урока

2. Актуализация знаний учащихся

Проверка домашнего задания: самопроверка и самооценка.

(На доске уравнения реакций.)

Написать уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:

2. Mg → MgO → MgCl2 → Mg(OH)2 → MgO

MgO + 2HCl = MgCl2 + H2O

III. Изучение нового материала

1. Учитель: Сегодня вы проведете независимое расследование в удивительном мире металлов. Мы с вами уже познакомились с 2 семействами металлов. И поведем разговор о простом веществе – металле, рассмотрим его с точки зрения разных наук. Ведь, как известно, химия – наука, в которой переплелись и биология, и история и физика. А о каком металле пойдет речь, вы скажете сами, прослушав стих-загадку.

В тринадцатой квартире
Живу, известный в мире
Как проводник прекрасный.
Пластичен, серебрист.
Еще по части сплавов завоевал я славу
И в этом деле я специалист.
Вот мчусь я, словно ветер,
В космической ракете.
Спускаюсь в бездну моря,
Там знают все меня.
По внешности я видный,
Хоть пленкою оксидной
Покрыт, она мне – прочная броня.
Я мягкий, легкий, ковкий
Сверкаю в упаковке.
Обернуты конфеты блестящею фольгой.
Для плиток шоколада
Меня немало надо,
А раньше был я очень дорогой.

О каком металле пойдет речь?

(На доске появляется словосочетание «Крылатый металл».)

2. Для получения достоверных и разнообразных сведений об алюминии, мы разделимся на оперативные группы: историков, физиков, биологов и геологов. Каждая группа получит инструкцию по проведению расследования и необходимую литературу: учебники, рефераты учащихся, энциклопедию по неорганической химии, журнал «Химия в школе».

У каждого из вас карта независимого расследования. Ваша задача: заполнить все 4 блока по мере поступления сведений об алюминии. Итак, запишем тему урока «Алюминий, его физические и химические свойства».

Историки получают инструкцию и заполняют 1 блок «ИСТОРИЯ», физики – 2 блок «ФИЗИКА», биологи – 3 блок «БИОЛОГИЯ», геологи — 4 блок «ГЕОЛОГИЯ», а за мной остается 5 блок «Химические свойства алюминия.

Каждая группа работает по инструкции в течение 5 минут, затем – устный отчет каждой группы.

Инструкция составления исторической справки группой историков

Цель: Подготовить историческую справку об открытии алюминия.

  1. Прочитайте текст.
  2. Внесите в блок «ИСТОРИЯ» своей карты расследования сведения об открытии алюминия.
  3. Подготовьте устный отчет.

Инструкция проведения «следственного эксперимента» группой физиков

Цель: Выявить физические свойства алюминия.

  1. Покажите на таблице кристаллическую решетку алюминия.
  2. Прочитайте текст.
  3. Внесите в блок «ФИЗИКА» своей карты расследования сведения о физических свойствах алюминия и подумайте, какое физическое свойство алюминия вы могли бы продемонстрировать сами.
  4. Подготовьте устный отчет.
Читайте так же:
Как настроить спутниковые каналы на телевизоре

Инструкция проведения «биохимического анализа» группой биологов.

Цель: Выявить содержание алюминия в живой природе.

  1. Прочитайте текст.
  2. В блок «БИОЛОГИЯ» своей карты расследования внесите сведения о содержании алюминия в живых организмах.
  3. Подготовьте устный отчет.

Инструкция проведения «дактилоскопического исследования » группой геологов.

Цель: Выявить области распространения алюминия.

  1. Прочитайте текст.
  2. В блоке «ГЕОЛОГИЯ» своей карты расследования обозначьте места распространения алюминия.
  3. В виде, каких соединений встречается алюминий в природе? Покажите образцы.
  4. Подготовьте устный отчет.

3. Учитель на доске заполняет такую же карту расследования по мере выступления участников расследования. (Приложение 1.)

4. Учитель: Настало время провести химическую экспертизу предложенных материалов.

– Какова особенность строения атома алюминия?

– Как это отразится на химических свойствах?

– С какими веществами взаимодействует алюминий?

Объяснение учителя с демонстрацией опытов.

1. С неметаллами Г2; S, C

формулы

2. С кислородом O2 (демонстрация опыта)

формула

3. C водой (при обычных условиях нет)
4. С растворами кислот: HCl, H2SO4 (лабораторный опыт)

А вот концентрированные серная и азотная кислоты пассивируют алюминий, образуя на поверхности металла плотную, прочную пленку, которая препятствует дальнейшему протеканию реакции.

Где можно использовать это свойство алюминия?

5. С растворами щелочей, образуя алюминаты

Вывод: Алюминий – переходный металл.

6. С растворами солей (лабораторный опыт)
7. С оксидами металлов (алюминотермия)

5. Итак, по результатам нашего расследования составьте досье на алюминий.

Алюминий – переходный металл, открытый сравнительно недавно. В химических реакциях – восстановитель с постоянной степенью окисления +3. Взаимодействует с простыми веществами: галогенами, серой, углеродом, кислородом. Также взаимодействует со сложными веществами: с водой, растворами кислот, щелочей. На его свойствах основано широкое применение алюминия в народном хозяйстве.

6. Выводы. Обобщение материала в форме игры «Логические цепочки».

Начало фразы «Алюминий – металл…». Далее ученик повторяет его и составляет предложения, характеризующие алюминий со словами

  • «потому что»
  • «следовательно»
  • «однако»

IV. Итог урока

V. Домашнее задание

§13. Проведите повторный физико-химический анализ – выучите материал по учебнику. Напишите «досье» на алюминий или сказку про алюминий.

Применение алюминия в медицине

Традиционная медицина

Роль алюминия в организме изучена не до конца. Известно, что его наличие стимулирует рост костной ткани, развитие эпителия и соединительных тканей. Под его влиянием возрастает активность пищеварительных ферментов. Алюминий имеет отношение к восстановительным и регенерационным процессам организма.

Алюминий считается токсичным элементом для человеческого иммунитета, но тем не менее, он входит в состав клеток. При этом имеет вид положительно заряженных ионов (Al3+), которые оказывают воздействие на околощитовидные железы. В разных видах клеток наблюдается разное количество алюминия, но точно известно, что клетки печени, мозга и костей накапливают его быстрее остальных.

Читайте так же:
Какой кабель использовать для точечных светильников

Лекарственные препараты с алюминием имеют обезболивающий и обволакивающий эффекты, антацидным и адсорбирующим действиями. Последнее означает, что при взаимодействии с соляной кислотой лекарства могут снизить кислотность желудочного сока. Алюминий назначают и для наружного применения: при лечении ран, трофических язв, острых конъюктивитов.

Токсичность алюминия проявляется в замещении им магния в активных центрах ряда ферметов. Так же играет роль его конкурентные отношения с фосфором, кальцием и железом.

При недостатке алюминия наблюдается слабость в конечностях. Но такое явление в современном мире почти исключено, так как металл поступает с водой, пищей и через загрязнённый воздух.

При избыточном содержании алюминия в организме начинаются изменения в лёгких, судороги, анемия, дезориентация в пространстве, апатия, потеря памяти.

Аюрведа

Считается, что алюминий ядовит, поэтому применять для лечения его не следует. Равно как не следует использовать алюминиевую посуду для приготовлений отваров или хранения трав.

Теплопроводность алюминия и меди различна – у первого она меньше, чем у второго, в 1,5 раза. У алюминия этот параметр составляет 202–236 Вт/(м*К) и является достаточно высоким по сравнению с другими металлами, но ниже, чем у золота, меди, серебра. Область применения алюминия и меди, где требуется высокая теплопроводность, зависит от ряда других свойств этих материалов.

Теплопроводность алюминия и меди – какой металл лучше?

Алюминий не уступает меди по антикоррозионным свойствам и превосходит в следующих показателях:

  • плотность (удельный вес) алюминия меньше в 3 раза;
  • стоимость – ниже в 3,5 раза.

Аналогичное изделие, но выполненное из алюминия, значительно легче, чем из меди. Так как по весу металла требуется меньше в 3 раза, а цена его ниже в 3,5 раза, то алюминиевая деталь может быть дешевле примерно в 10 раз. Благодаря этому и высокой теплопроводности алюминий нашел широкое применение при производстве посуды, пищевой фольги для духовок. Так как этот металл мягкий, то в чистом виде не используется – распространены в основном его сплавы (наиболее известный – дюралюминий).

В различных теплообменниках главное – это скорость отдачи избыточной энергии в окружающую среду. Эта задача решается интенсивным обдувом радиатора посредством вентилятора. При этом меньшая теплопроводность алюминия практически не отражается на качестве охлаждения, а оборудование, устройства получаются значительно легче и дешевле (к примеру, компьютерная и бытовая техника). В последнее время в производстве наметилась тенденция к замене в системах кондиционирования медных трубок на алюминиевые.

Теплопроводность алюминия и меди – какой металл лучше? фото

Медь практически незаменима в радиопромышленности, электронике в качестве токопроводящего материала. Благодаря высокой пластичности из нее можно вытягивать проволоку диаметром до 0,005 мм и делать другие очень тонкие токопроводящие соединения, используемые для электронных приборов. Более высокая, чем у алюминия, проводимость обеспечивает минимальные потери и меньший нагрев радиоэлементов. Теплопроводность позволяет эффективно отводить выделяемое при работе тепло на внешние элементы устройств – корпус, подводящие контакты (к примеру, микросхемы, современные микропроцессоры).

Читайте так же:
Алидада это в геодезии

Шаблоны из меди используют при сварке, когда необходимо на стальную деталь сделать наплавку нужной формы. Высока теплопроводность не позволит медному шаблону соединиться с приваренным металлом. Алюминий в таких случаях применять нельзя, так как велика вероятность его расплавления или прожига. Медь также используют при сварке угольной дугой – стержень из этого материала служит неплавящимся катодом.

Плотность

Теоретическая плотность алюминия при комнатной температуре (20 ºС), которая основана на размерах кристаллической решетки составляет 2698,72 кг/м 3 [1]. Экспериментальные данные находятся в интервале от 2996,6 до 2698,8 кг/м 3 .

Зависимость плотности алюминия от степени его чистоты и твердом и жидком состояниях показана на рисунке 2.

Рисунок 2 – Плотность алюминия в зависимости от степени его чистоты в твердом состоянии (20 градусов Цельсия) и жидком состоянии (1000 градусов Цельсия)

Плотность жидкого алюминия чистотой 99,996 % представлена в таблице 3.

Таблица 3 – Плотность жидкого алюминия чистотой 99,996 %

Свойства алюминия

В алюминии заложено редкое сочетание таких свойств, как:

  • небольшой вес;
  • пластика, электропроводность;
  • возможность образовывать сплавы с другими металлами.

Поверхность алюминия всегда покрыта тончайшей оксидной плёнкой, которая является очень прочной и не позволяет алюминию подвергаться коррозии. Этот материал и в горячем, и в холодном состоянии легко поддаётся обработке давлением. Такие методы обработки, как прокатка, штамповка, волочение часто производятся на предприятии при производстве тех или иных деталей.

Свойства и преимущества алюминия

Ещё одна ценность алюминия заключается в том, что он не токсичен, не подвержен горению и не нуждается в дополнительной окраске: это делает его применение в авто- и авиастроении незаменимым элементом. Ковкость алюминия удивляет: из него удалось изготовить лист и очень тонкую проволоку толщиной всего в 4 микрона, а толщины фольги — добиться в три раза тоньше волоса человека.

Благодаря возможности алюминия образовывать соединения с большой группой химических элементов появилась большая группа сплавов. Например, сочетание алюминия и цинка используется в создании корпусов различных видов планшетов и телефонов, алюминий в сочетании магния и кремния используется при производстве различных типов двигателей, в составе элементов шасси и всевозможных двигателей. Различные сплавы применяются и в электроэнергетике.

Читайте так же:
Как правильно держать стеклорез

Современная наука продолжает изучать и изобретать новейшие типы алюминиевых сплавов. Сегодня не существует ни одной отрасли промышленности, где бы не использовался алюминий. Можно с уверенностью сказать, что такие виды промышленности, как авиационная, космическая, энергетическая, автомобильная, пищевая, электронная получили своё современное развитие благодаря алюминию и его сплавам.

Нельзя не упомянуть о таком важном свойстве, как теплопроводность. Ведь именно это свойство металла требуется при производстве систем отопления, электропродукции, в авто- и авиастроении, при изготовлении тормозных систем и тому подобных. Теплоёмкость — это процесс переноса тепловой энергии в физических телах или их частицах от горячих объектов к холодным на основе закона Фурье. Конкурентом алюминия в данной области является медь.

Трубы из алюминия - особенности

Так какой же металл имеет большую теплопроводность? Это не совсем однозначный вопрос. Известно, что алюминий по теплопроводности уступает меди при средних температурах, но когда заходит речь о низких температурах, а именно при 50 К, тогда теплопроводность алюминия значительно возрастает, в то время как у меди теплопроводность становится ниже. Температура плавления алюминия составляет 933,61 К, это примерно 660 °C, в этот момент свойства Al, такие как теплопроводность и плотность, уменьшаются.

Плотность серебристого металла определяется его температурой и зависит от его состояния. Так, при температуре в 27 °C, плотность алюминия соответственно равна 2697 кг/м 3 , а при температуре плавления, равной 660 °C, его плотность равняется 2368 кг/м 3 . Снижение плотности метала в зависимости от температуры обуславливается его расширением при непосредственном нагревании.

Общая характеристика атома алюминия

Если характеризовать рассматриваемый элемент по положению в периодической системе, то можно выделить несколько пунктов.

  1. Порядковый номер – 13.
  2. Располагается в третьем малом периоде, третьей группе, главной подгруппе.
  3. Атомная масса – 26,98.
  4. Количество валентных электронов – 3.
  5. Конфигурация внешнего слоя выражается формулой 3s 2 3p 1 .
  6. Название элемента – алюминий.
  7. Металлические свойства выражены сильно.
  8. Изотопов в природе не имеет, существует только в одном виде, с массовым числом 27.
  9. Химический символ – AL, в формулах читается как «алюминий».
  10. Степень окисления одна, равна +3.

Химические свойства алюминия полностью подтверждаются электронным строением его атома, ведь имея большой атомный радиус и малое сродство к электрону, он способен выступать в роли сильного восстановителя, как и все активные металлы.

Гидроксид алюминия — вещество с интересными свойствами

Гидроксид алюминия — неорганическое вещество, щелочь алюминия, Гидроксид алюминия формула Al(OH)3. Встречается в природе, входит в состав бокситов.

Свойства

Существует в четырех кристаллических модификациях и в виде коллоидного раствора, гелеобразного вещества. Реактив почти не водорастворим. Не горит, не взрывается, не ядовит.

Читайте так же:
Деревообрабатывающие станки своими руками самоделки

В твердом виде — мелкокристаллический рыхлый порошок, белый или прозрачный, иногда с легким серым или розовым оттенком. Гелеобразный гидроксид тоже белый.

Химические свойства у твердой и гелеобразной модификации отличаются. Твердое вещество достаточно инертно, не вступает в реакции с кислотами, щелочами, другими элементами, но может образовывать метаалюминаты в результате сплавления с твердыми щелочами или карбонатами.

Гелеобразное вещество проявляет амфотерные свойства, то есть реагирует и с кислотами, и со щелочами. В реакции с кислотами образуются соли алюминия соответствующей кислоты, со щелочами — соли другого типа, алюминаты. Не вступает в реакции с раствором аммиака.

При нагревании гидроксид разлагается на оксид и воду.

Меры предосторожности

Гидроксид алюминия Реактив относится к четвертому классу опасности, считается пожаробезопасным и практически безопасным для человека и окружающей среды. Осторожность нужно проявлять только с аэрозольными частицами в воздухе: пыль оказывает раздражающее воздействие на органы дыхания, кожу, слизистые оболочки.

Поэтому на рабочих местах, где возможно образование большого количества пыли гидроксида алюминия, сотрудники должны использовать средства защиты для органов дыхания, глаз и кожи. Следует наладить контроль содержания в воздухе рабочей зоны вредных веществ по методике, утвержденной ГОСТом.

Помещение должно быть оборудовано приточно-вытяжной вентиляцией, а при необходимости — местными аспирационными отсосами.

Хранят твердую гидроокись алюминия в многослойных бумажных мешках или другой таре для сыпучих продуктов.

Применение

— В промышленности реактив используется для получения чистого алюминия и Гидроксид алюминияпроизводных алюминия, например, оксида алюминия, сернокислого и фтористого алюминия.
— Оксид алюминия, получаемый из гидроксида, применяется для получения искусственных рубинов для нужд лазерной техники, корундов — для сушки воздуха, очистки минеральных масел, для производства наждака.
— В медицине используется как обволакивающее средство и антацид длительного действия для нормализации кислотно-щелочного баланса ЖКТ человека, для лечения язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки, гастро-эзофагеального рефлюкса и некоторых других заболеваний.
— В фармакологии входит в состав вакцин для усиления иммунной реакции организма на воздействие введенной инфекции.
— В водоочистке — как адсорбент, помогающий удалять из воды различные загрязнения. Гидроксид активно вступает в реакции с веществами, которые нужно удалить, образуя нерастворимые соединения.
— В химпроме используется как экологичный антипирен для полимеров, силиконов, каучуков, лакокрасочных материалов — чтобы ухудшить их горючесть, способность к возгоранию, подавить выделение дыма и токсичных газов.
— В производстве зубной пасты, минеральных удобрений, бумаги, красителей, криолита.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector