Alüminium və onun birləşmələri
Kəşfi. Alüminiumu ilk dəfə təmiz halda 1827-ci ildə alman alimi Völer alümi-
nium-xloridin havasız mühitdə kaliumla reduksiya edilməsi ilə almışdır.
Dövri sistemdə mövqeyi və atomunun quruluşu. Alüminium 3-cü dövr, III qrupun
əsas yarımqrup elementidir. Onun atomu 1s
2
2s
2
2p
6
3s
2
3p
1
elektron formuluna malikdir.
Təbiətdə yayılması. Təbiətdə yayılmasına görə alüminium elementlər arasında
3-cü, metallar arasında isə 1-ci yeri tutur. Təbiətdə yalnız birləşmələr şəklində rast
gəlinir. Ən mühüm birləşmələri alümosilikatlar, boksit Al
2
O
3
·nH
2
O, korund Al
2
O
3
və kriolitdir Na
3
[AlF
6
].
7
– Alüminium ərintilərinin raket, təyyarə və avtomobil sənayesində geniş isti-
fadə olunması nə ilə əlaqədardır?
Təchizat: kiçik alüminium parçaları, 2 sınaq şüşəsi, xlorid turşusu, qatı NaOH məhlulu.
İşin gedişi: hər birində 2–3 kiçik alüminium parçası olan iki sınaq şüşəsindən birinə asta-
asta 5–6 ml xlorid turşusu, digərinə bir o qədər qatı NaOH məhlulu əlavə edin və baş verən
dəyişiklikləri müşahidə edin.
Nəticəni müzakirə edin:
– Hər iki reaksiyada
kimyəvi reaksiyaların hansı əlamətlərini müşahidə etdiniz?
– Turşu və qələvi ilə reaksiyaya daxil olan maddələr necə adlanır?
– Sizcə, alüminiumun oksid və hidroksidi də turşu və qələvi ilə reaksiyaya daxil olurmu?
– Alüminiumun belə xassələrə malik olmasını onun dövri sistemdə yerləşməsi ilə necə
əlaqələndirə bilərsiniz?
Fəaliyyət
Alüminiumun turşu və qələvilərə qarşılıqlı təsiri
Bilik qutusu
•
Alümosilikatlar – alüminium, silisium, qələvi və qələvi-torpaq metal-
larının oksidlərindən əmələ gəlmiş duzlardır; məsələn, nefelin Na
2
O·Al
2
O
3
·2SiO
2
, çöl-
şpatı K
2
O·Al
2
O
3
·6SiO
2
.
35
• II fəsil •
Əsas yarımqrup metalları
•
1
Alınması. Sənayedə Al metalı alüminium-oksidin (boksitin) ərintisinin elek-
trolizindən alınır (
a
). Elektroliz prosesini nisbətən aşağı temperaturda aparmaq məqsə-
dilə elektrolizə Al
2
O
3
-ün ərintisi [t
ər.
(Al
2
O
3
) = 2050°C] deyil, onun əridilmiş kriolitdə
(Na
3
[AlF
6
]) məhlulu uğradılır. Bu halda proses 950°C-də aparılır və sxematik olaraq
belə təsvir edilir:
Respublikamızda alüminium metalı Gəncə şəhərində də bu üsulla alınır.
Fiziki xassələri. Alüminium – gümüşü-ağ rəngli, yüngül (
= 2,7 q/sm
3
), plastik,
asanəriyən (660°C) metaldır. Elektrik keçiriciliyinə görə alüminium yalnız gümüş,
mis və qızıldan geri qalır. 600°C-də kövrəkləşir və onu toz halına salmaq olur.
Kimyəvi xassələri. Alüminium güclü reduksiyaedicidir. O, havada dərhal oksid-
ləşərək səthi oksid təbəqəsi ilə örtülür. Səthi oksid təbəqəsi ilə örtülmüş alüminium
su ilə reaksiyaya girmir. Belə metalın səthini civə duzları (HgCl
2
) ilə sürtməklə oksid
təbəqəsi dağıdılır və səthi təmizlənmiş Al civənin duzundan civəni çıxardır. Əmələ
gələn civə alüminiumla amalqama (Al
amalq.
)
əmələ gətirir. Alüminiumun amalqaması
adi şəraitdə su ilə reaksiyaya girir:
2Al
amalq
+ 6H
2
O
2Al(OH)
3
+ 3H
2
Qızdırıldıqda alüminium halogenlərlə, kükürdlə, azotla, karbonla qarşılıqlı
təsirdə olur:
4Al + 3O
2
t
2Al
2
O
3
2Al + 3S
t
Al
2
S
3
2Al + 3Cl
2
t
2AlCl
3
2Al + N
2
t
2AlN 4Al + 3C
t
Al
4
C
3
alüminium-nitrid alüminium-karbid
Alüminium metalı hidrogenlə bilavasitə reaksiyaya girmir.
Bilik qutusu
•
Azərbaycanda alüminium
alunit
mineralının (K
2
SO
4
·Al
2
(SO
4
)
3
·2Al
2
O
3
·
6H
2
O) tərkibində (Daşkəsən rayonu ərazisindəki Zəylik
yatağı) rast gəlinir.
ərinmiş
alüminium
elektrolitik
(polad)
vanna
ayrılan oksigen
qabarcıqları
ərinmiş elektrolit
(əsasən boksit)
ərinmiş
alüminium
(a)
Alüminiumun elektroliz üsulu ilə alınması
2Al
2
O
3
4Al + 3O
2
qrafit
anod
qrafit
katod
prosesin
sadələşdirilmiş sxemi
36
Adi şəraitdə alüminium qatı nitrat və qatı sulfat turşuları ilə reaksiyaya girmir; o
bu mühitdə passivləşir. Xlorid və duru sulfat turşularında alüminium hidrogeni
çıxarmaqla həll olur:
2Al + 6HCl
2AlCl
3
+ 3H
2
2Al + 3H
2
SO
4
(d)
Al
2
(SO
4
)
3
+ 3H
2
Alüminium bir çox metalları (Fe, Mn, Cr, V, W) onların oksidlərindən ekzoter-
mik reaksiya üzrə reduksiya edir.
2Al +
Cr
2
O
3
t
2Cr +
Al
2
O
3
+ Q
• Oksidlərindən metalların alüminiumla reduksiyası alüminotermiya adlanır.
Alüminium tozu ilə dəmir yanığının (Fe
3
O
4
) 8:3 mol nisbətində götürülmüş qarışı-
ğına termit, onlar arasında baş verən prosesə isə termit qaynağı deyilir:
8Al
+ 3Fe
3
O
4
termit
t
9Fe
+ 4Al
2
O
3
+
Q
İkili xassəli element kimi alüminium qələvilərlə də qarşılıqlı təsirdə olur:
2Al + 2NaOH + 6H
2
O
2Na[Al(OH)
4
] + 3H
2
natrium-tetrahidroksoalüminat
2Al + 2NaOH + 2H
2
O
t
2NaAlO
2
+ 3H
2
natrium-metaalüminat
Təyini. Məhlulda Al
3+
ionunu təyin etmək üçün alüminium duzunun məhluluna
qələvi məhlulu əlavə edilir. Bu zaman alüminium-hidroksidin ağ həlməşiyəbənzər
çöküntüsü əmələ gəlir. Qələvini artıqlaması ilə əlavə etdikdə çöküntü həll olur (həll-
olan alüminatlar əmələ gəlir):
Al
3+
+ 3OH
–
Al(OH)
3
NaOH
Na[Al(OH)
4
]
Termit qaynağı zamanı ayrılan istiliyın hesabına dəmir əriyir və bu proses-
dən relslərin qaynaq edilməsində istifadə edilir.
Bu maraqlıdır
(b)
–
Alüminotermiya üsulu ilə relslərin qaynaq edilməsi;
(c)
– qaynaq edilmiş rels.
b
c
37
• II fəsil •
Əsas yarımqrup metalları
•
1
Alüminium-oksid Al
2
O
3
– ağ rəngli, yüksək temperaturda əriyən (2050°C) çox
bərk maddədir. Təbiətdə korund və onun törəmələri şəklində rast gəlir.
Laboratoriyada alüminium-oksidi alüminium tozunu oksigendə yandırmaqla və ya
alüminium-hidroksidi
parçalamaqla almaq olar:
4Al + 3O
2
t
2Al
2
O
3
2Al(OH)
3
t
Al
2
O
3
+ 3H
2
O
Sənayedə alüminium-oksid boksitdən alınır.
Alüminium-oksid suda həll olmur və su ilə reaksiyaya girmir. O, amfoter oksid
kimi həm turşularla, həm də qələvilərlə qarşılıqlı təsirdə olur:
6HCl + Al
2
O
3
2AlCl
3
+ 3H
2
O 2NaOH + Al
2
O
3
ə
ə
2NaAlO
2
+ H
2
O
2NaOH + Al
2
O
3
+ 3H
2
O
2Na[Al(OH)
4
] (məhlulda)
Alüminium-hidroksid Al(OH)
3
– suda həll olmayan, ağ rəngli bərk maddədir.
O, alüminiumun suda həllolan duzlarına qələvi məhlulları ilə təsir etməklə alınr:
AlCl
3
+ 3NaOH
Al(OH)
3
+ 3NaCl
Bilik qutusu
• Korundun şəffaf göy rəngli kristalları sapfir, qırmızı rənglisi isə yaqut
(rubin) adlanır (
d
). Bunlardan daş-qaş kimi, rubindən isə həm də saatlarda, elektro-
texnikada lazerlərin hazırlanmasında istifadə edilir. Korunddan həmçinin sumbata
kağızı və itiləyici daşlar hazırlanır.
boksit
korund
rubin
sapfir
(d)
Alüminium-oksidin təbii mineralları
Alüminiumun iştirakı ilə hidrogenin alınması
5,4 q alüminiumun xlorid turşusu ilə reaksiyasından neçə litr (n.ş.) hidrogen ayrılar?
A
r
(Al) = 27.
Həlli:
Reaksiyanın tənliyinə əsasən ayrılan hidrogenin həcmini hesablayaq:
5,4
q
2Al
2·27
q
+ 6HCl
2AlCl +
x
l
3H
2
67,2
l
x =
5,4 q∙67,2 l
54 q
= 6,72 l
Məsələ. 10 q (Cu + Al) qarışığını artıqlaması ilə götürülmüş qatı KOH məhlulu ilə işlə-
dikdə 4,48 l (n.ş.) H
2
ayrılmışdır. İlkin qarışıqda alüminiumun kütlə payını (%)
hesablayın.
nü
mu
nə
38
Alüminium-hidroksid amfoter hidroksid kimi həm turşularla, həm də qələvilərlə
qarşılıqlı təsirdə olur:
3HCl + Al(OH)
3
AlCl
3
+ 3H
2
O NaOH + Al(OH)
3
Na[Al(OH)
4
]
Tətbiqi. Alüminium naqil və məftillərin, mətbəx qab-qacaqlarının, yeyinti məh-
sullarını qablaşdırmaq üçün folqa kimi, həmçinin kondensatorların, partlayıcı maddə
olan ammonalın (Al + NH
4
NO
3
), silumin (Al + Si) ərintisinin alınmasında tətbiq
edilir. Alüminiumun düralüminium ərintisi təyyarəqayırmada geniş istifadə olunur.
Alüminiumdan metal oksidlərini reduksiya etmək üçün istifadə edilir. Alüminium
həmçinin polad və çuqun məmulatlarını korroziyadan qorumaq üçün, onların
alitir-
ləşməsində də tətbiq olunur. Alitirləşmə – səthlərin yüksək temperaturda alüminium
tozu ilə doydurulması (örtülməsi) prosesidir.
1. Alüminium (
13
Al) haqqında səhv ifadəni müəyyən edin.
A) yüngül metaldır
B) asanəriyən metaldır
C) s-elementidir
D) ionu qələvi məhlulu ilə təyin edilir
E) amfoter xassəli oksid və hidroksid əmələ gətirir
2. X, Y və Z maddələrini müəyyən edin.
Al(amalq.) + H
2
O
X + H
2
Al + NaOH + H
2
O
t
Y + H
2
Al + NaOH + H
2
O
Z
+ H
2
1. Al(OH)
3
2. NaAlO
2
3.
Na[Al(OH)
4
] 4. Al
2
O
3
3. Sxemləri tamamlayın və alüminotermiya üsulunu əks etdirən tənlikləri qeyd edin.
1. AlCl
3
+ K
t
2. Al + Cr
2
O
3
t
3. Al + Fe
3
O
4
t
4. Mümkün olan reaksiyaların sxemlərini tamamlayın.
1. Al + N
2
t
2. Al + C
t
3. Al + S
t
4. Al + Cl
2
t
5. Al + H
2
t
5. Alüminium-nitrid və alüminium-karbidin formullarını yazın. Bu birləşmələrdə azotla
karbonun oksidləşmə dərəcəsini təyin edin.
6. Alüminium və onun ərintilərinin texnikada tətbiqi onların hansı xassələrinə əsaslanır?
7. 1,2 ton boksitin tam elektrolizindən 0,54 ton Al alındığını nəzərə alaraq götürülmüş
boksitdə Al
2
O
3
-ün kütlə payını (%-lə) hesablayın.
M
r
(Al
2
O
3
) = 102.
8. Çevrilmələrin tənliklərini tərtib edin.
Al
1
AlCl
3
2
Al(OH)
3
3
Al
2
O
3
4
Na[Al(OH)
4
]
9. “Metallar texnikada” adlı referat hazırlayın.
• boksit • korund • alüminotermiya • termit qaynağı • termit •
Açar sözlər
Öyrəndiklərinizi tətbiq edin və yoxlayın
39
• II fəsil •
Əsas yarımqrup metalları
•
1
1. Səhv ifadəni müəyyən edin.
A) silvinit iki qələvi metalın duzudur
B) NaCl və KCl ərintilərinin elektrolizi ilə müvafiq metal alınır
C) NaH qeyri-molekulyar quruluşa malikdir
D) kalium-hidriddə hidrogenin oksidləşmə dərəcəsi –1-dir
E) qələvi ərintisinin elektrolizi ilə qələvi metal alınmır
2. Be, Mg, Ca, Sr, Ba ardıcıllığında metalların hansı xassəsi artır?
1. ionlaşma enerjisi 2. metallıq xassəsi
3. reduksiyaedicilik xassəsi 4. elektromənfilik
A) 1,2,3,4 B) 1,2,3 C) 2,3 D) 1,4 E) 1,3
3. Reaksiya sxemlərini dəftərinizə köçürün və tamamlayın.
1. Al + Fe
3
O
4
t
2. 3C + CaO
t
3. Ca + P
t
4. Li + O
2
t
5. Na + O
2
t
6. LiH + H
2
O
4. Hansı ifadə kalsiuma və ya onun ionuna aid deyil?
A) gümüşü-ağ rəngli metaldır B) asanəriyən metaldır C) ağır metaldır
D) kalsium bariumdan az fəaldır E) qanın laxtalanmasında iştirak edir
5. Hansı ionlar suda müvəqqəti codluq yaradır?
А) Mg
2+
, Ca
2+
,
3
HCO
B) Mg
2+
, Ca
2+
,
2
3
CO
C) Mg
2+
, Ca
2+
,
2
4
SO
D) K
+
, Ca
2+
,
3
HCO
Е) Na
+
, Ca
2+
,
2
3
CO
6. Reaksiya sxemlərini dəftərinizə köçürün və tamamlayın.
1. Al + NaOH + H
2
O
t
2. Al
2
O
3
+ NaOH + H
2
O
3. Ca(HCO
3
)
2
+ Ca(OH)
2
4. Ca(HCO
3
)
2
+ Na
2
CO
3
5. MgSO
4
+ Na
3
PO
4
6. CO
2
+ H
2
O + CaCO
3
7. Suyun codluğuna aid hansı ifadə səhvdir?
A) karbonatlı və qeyri-karbonatlı olur
B) müvəqqəti və daimi olur
C) sodanın təsiri ilə aradan qaldırılır
D) suyu distillə etməklə tam aradan qaldırılır
E) məişət üçün yararlı olan suyun codluğu 7 mmol/ l-dən çox olmalıdır
8. Doğru ifadələri müəyyən edin. Alüminium ...
1. adi şəraitdə qatı sulfat turşusu ilə passivləşir
2. adi şəraitdə qatı nitrat turşusu ilə passivləşir
3. civə ilə amalqama əmələ gətirir
4. havada oksid təbəqəsi ilə örtülür
5. ionu məhlulda qələvi məhlulu ilə təyin olunmur
A) 1,2,3,4,5
B) 2,3,4,5
C) 1,2,3,4
D) 1,3,4,5
E) 3,4
9. 69 q natriumun su ilə qarşılıqlı təsirindən alınan həcmdə hidrogen almaq üçün neçə
qram litium su ilə qarşılıqlı təsirdə olmalıdır? A
r
(Li) =7, A
r
(Na) = 23.
10. Eyni kütlədə götürülmüş Mg, Ca və Ba metallarından hansının xlorid turşusu ilə
qarşılıqlı təsirindən daha çox həcmdə hidrogen alınar?
Ü m u m i l ə ş d i r i c i t a p ş ı r ı q l a r
40
Ə
LAVƏ YARIMQRUP METALLARININ QISA İCMALI.
DƏMİR. DƏMİRİN OKSİD VƏ HİDROKSİDLƏRİ
Əlavə yarımqrup elementlərinin ümumi xarakteristikası
Böyük (4–7-ci) dövrlərin əlavə yarımqruplarının elementləri keçid elementləri
adlanır. Bu elementlər hər bir dövrdə s-elementlərlə p-elementləri arasında yerləş-
mişdir. Onların atomlarının xarici energetik səviyyəsində, adətən, bir və ya iki s-
elektronu yerləşir, daxili energetik səviyyələrinin d- və f-yarımsəviyyələri isə qismən
dolmuş olur. Ona görə onları bəzən d- və f-elementləri kimi də adlandırırlar. [Mis,
gümüş, qızıl atomlarında d-yarımsəviyyəsi elektronlarla tam dolmuşdur (d
10
)].
Adətən, d-elementlərində həm s-, həm də d-elektronları valent elektronlarıdır.
Keçid elementlər bəzi xarakter xüsusiyyətlərə malikdir:
1. Hamısı metaldır.
2. Əksəriyyəti dəyişkən oksidləşmə dərəcəsi göstərir.
3. İonları və birləşmələri çox vaxt rəngli olur.
Əlavə yarımqrup metallarından böyük praktik əhəmiyyətə malik olan dəmir, mis,
sink və xromun alınması, xassələri və tətbiqi ilə tanış olaq.
Dəmir. Dəmirin oksid və hidroksidləri
Kəşfi. Dəmir qədim zamanlardan məlumdur.
Birləşmələrində dəmir, əsasən, +2 və +3 oksidləşmə dərəcəsi göstərir.
Dövri sistemdə mövqeyi və atomunun quruluşu. Dəmir 4-cü dövrdə, VIII qru-
pun əlavə yarımqrupunda yerləşir. Atomu aşağıdakı elektron quruluşuna malikdir:
1s
2
2s
2
2p
6
3s
2
3p
6
3d
6
4s
2
, yəni dəmir d-elementidir. Birləşmələrində dəmir atomu 4s
2
Fəsil
ƏLAVƏ YARIMQRUP METALLARI
3
8
– Texnikada ən çox hansı metaldan istifadə olunur? Nə üçün?
Təchizat: dəmir yonqarları, xlorid turşusu, duru və qatı sulfat turşusu, qatı nitrat turşusu,
4 sınaq şüşəsi, spirt lampası.
İşin gedişi: 4 sınaq şüşəsinin hər birinə 0,5 q dəmir yonqarları töküb birincisinə xlorid
turşusu, ikinci və üçüncüsünə duru və qatı sulfat turşusu, dördüncüsünə isə qatı nitrat
turşusu əlavə edib müşahidə aparın. Bir qədər sonra qatı turşular əlavə edilən sınaq şüşə-
lərini zəif qızdırın.
Nəticəni müzakirə edin:
– Adi şəraitdə hansı sınaq şüşələrində kimyəvi reaksiyanın əlamətlərini müşahidə etdiniz?
– Qatı turşular əlavə olunan sınaq şüşələrini qızdırdıqda nə müşahidə etdiniz?
– Sizcə, reaksiya məhsullarında dəmirin oksidləşmə dərəcəsi eynidirmi? Nə üçün?
Fəaliyyət
Dəmirin turşularla reaksiyası
41
• III fəsil •
Əlavə yarımqrup metalları
•
1
elektronlarını itirdikdə +2 oksidləşmə dərəcəsi, əlavə olaraq 3d-yarımsəviyyəsindən
bir d-elektronunu da itirdikdə +3 oksidləşmə dərəcəsi göstərir.
Təbiətdə yayılması. Dəmir alüminiumdan sonra təbiətdə ən geniş yayılmış me-
taldır (5,1%). Əsasən, oksigenli və kükürdlü birləşmələr şəklində rast gəlinir. Bun-
lardan ən əhəmiyyətliləri maqnetit Fe
3
O
4
(maqnitli dəmirdaşı), hematit Fe
2
O
3
(qırmızı dəmirdaşı), limonit Fe
2
O
3
·nH
2
O (qonur dəmirdaşı), pirit FeS
2
(kükürd və ya
dəmir kolçedanı) və siderit FeCO
3
(dəmir şpatı) minerallarıdır. Dəmir ionu bir çox
mineral suların və qandakı hemoqlobinin tərkibinə daxildir.
Azərbaycanda dəmirin birləşmələrinə Daşkəsən dəmir və Filizçay polimetal
yataqlarında rast gəlinir.
Dostları ilə paylaş: |