تاریخچه ی:
عناصر گروه IIIA (قسمت دوم)
تفاوت با نگارش: 1
| | ||V{maketoc}|| | | ||V{maketoc}|| |
| | ||__~~navy:@#13::: این مطلب از بخش آموزش وب‌سایت المپیاد شیمی رشد،انتخاب شده که با فرمت pdf نیز در [http://olympiad.roshd.ir|وب‌سایت المپیاد رشد]موجود می‌باشد. برای مشاهده این موضوعات در وب‌سایت المپیاد، به آدرس [http://olympiad.roshd.irchemistrycontentlist.html|فهرست مطالب شیمی] مراجعه کنید. همچنین می‌توانید با کلیک ((مطالب علمی سایت المپیاد رشد|اینجا)) ، با ویژگی‌های بخش آموزش این وب‌سایت آشنا شوید.:: #@~~__|| | | ||__~~navy:@#13::: این مطلب از بخش آموزش وب‌سایت المپیاد شیمی رشد،انتخاب شده که با فرمت pdf نیز در [http://olympiad.roshd.ir|وب‌سایت المپیاد رشد]موجود می‌باشد. برای مشاهده این موضوعات در وب‌سایت المپیاد، به آدرس [http://olympiad.roshd.irchemistrycontentlist.html|فهرست مطالب شیمی] مراجعه کنید. همچنین می‌توانید با کلیک ((مطالب علمی سایت المپیاد رشد|اینجا)) ، با ویژگی‌های بخش آموزش این وب‌سایت آشنا شوید.:: #@~~__|| |
| | ^@#16: | | ^@#16: |
| | !عنصرهای گروه IIIA | | !عنصرهای گروه IIIA |
| | !!آلومینیم | | !!آلومینیم |
| | {*آلومینیم- دومین عضو این گروه- فلزی است که در کشور ما تولید می‌شود و در میان عنصرهای فلزی هم‌گروه خود بیشترین اهمیت را دارد. آلومینیم به حالت آزاد در طبیعت یافت نمی‌شود، اما ترکیبهای آن فراوان است. آلومینیم بعد از اکسیژن و سیلیسیم فراوانترین عنصر در پوسته زمین است. از این رو، به پاره‌ای از خواص و کاربردهای آلومینیم می‌پردازیم.*} | | {*آلومینیم- دومین عضو این گروه- فلزی است که در کشور ما تولید می‌شود و در میان عنصرهای فلزی هم‌گروه خود بیشترین اهمیت را دارد. آلومینیم به حالت آزاد در طبیعت یافت نمی‌شود، اما ترکیبهای آن فراوان است. آلومینیم بعد از اکسیژن و سیلیسیم فراوانترین عنصر در پوسته زمین است. از این رو، به پاره‌ای از خواص و کاربردهای آلومینیم می‌پردازیم.*} |
| | --- | | --- |
| | !!!پیوند در ترکیبهای آلومینیم | | !!!پیوند در ترکیبهای آلومینیم |
| | {*مهمترین کانی آلومینیم، بوکسیت است که آلومینیم اکسید آبپوشیده،{TEX()} {Al_2O_3.2H_2O} {TEX}، می‌باشد و برای تهیه فلز از این کانی استفاده می‌شود. چگالی بار (نسبت بار به شعاع) برای یون{TEX()} {Al^{3+}} {TEX} به علت داشتن بار زیاد و کوچک بودن شعاع آن زیاد است. چگالی بار تعدادی از کاتیونها در جدول زیر داده شده است.*} | | {*مهمترین کانی آلومینیم، بوکسیت است که آلومینیم اکسید آبپوشیده،{TEX()} {Al_2O_3.2H_2O} {TEX}، می‌باشد و برای تهیه فلز از این کانی استفاده می‌شود. چگالی بار (نسبت بار به شعاع) برای یون{TEX()} {Al^{3+}} {TEX} به علت داشتن بار زیاد و کوچک بودن شعاع آن زیاد است. چگالی بار تعدادی از کاتیونها در جدول زیر داده شده است.*} |
| | ::|| مقادیر بار، شعاع یونی و نسبت بار به شعاع (چگالی بار) چند کاتیون متداول:: | | ::|| مقادیر بار، شعاع یونی و نسبت بار به شعاع (چگالی بار) چند کاتیون متداول:: |
| | ::کاتیون| بار یون| شعاع یونی{TEX()} {(A^\circ )} {TEX}| نسبت بار به شعاع:: | | ::کاتیون| بار یون| شعاع یونی{TEX()} {(A^\circ )} {TEX}| نسبت بار به شعاع:: |
| | ::{TEX()} {Na^+} {TEX}|+1|0.95|1.05:: | | ::{TEX()} {Na^+} {TEX}|+1|0.95|1.05:: |
| | ::{TEX()} {Mg^{2+}} {TEX}|+2 | 0.70| 2.86:: | | ::{TEX()} {Mg^{2+}} {TEX}|+2 | 0.70| 2.86:: |
| | ::{TEX()} {Al^{3+}} {TEX} |+3 | 0.50 |6.00:: | | ::{TEX()} {Al^{3+}} {TEX} |+3 | 0.50 |6.00:: |
| | ::{TEX()} {Zn^{2+}} {TEX}| +2| 0.74 |2.70||:: | | ::{TEX()} {Zn^{2+}} {TEX}| +2| 0.74 |2.70||:: |
| | {*آنیونها و کاتیونها را به صورت گویهای کروی در نظر می‌گیریم بطوریکه می‌دانید الکترونها اعم از اینکه پیوندی باشند یا به صورت زوج تنها، پیوسته در فضایی که در اختیار دارند در حرکتند و اغلب، الکترونها را به صورت ابری با بار منفی مجسم می‌کنیم. این ابر بار می‌تواند به وسیله یک میدان الکتریکی که در مجاورت آن قرار دارد، از حالت کروی خارج شده، به سمت یک بار مثبت کشیده یا به وسیله یک بار منفی رانده شود. درجه سهولت واپیچش ابر الکترونی یک ذره را قطبش‌پذیری آن می‌نامند. قطبش‌پذیری اتمها یا یونهای کوچکتر کمتر از اتمها یا یونهای بزرگتر است، زیرا در اتمها یا یونهای کوچکتر، الکترونها به هسته نزدیکترند و اتصال آنها با هسته محکمتر است. در یک گروه از جدول تناوبی از بالا به پایین، با افزایش اندازه اتمها یا یونها و زیاد شدن قابلیت واپیچش ابر الکترونی در آنها، قطبش‌پذیری افزایش می‌یابد. در طول یک دوره، به علت افزایش بار مؤثر هسته، قطبش‌پذیری اتمها از چپ به راست کاهش می‌یابد. در میان یونها، قطبش‌پذیری کاتیونها کمتر از اتمهای مربوط است، در حالی که قطبش‌پذیری آنیونها بیشتر است. مثلاً، قطبش‌پذیری{TEX()} {Na^+} {TEX} کمتر از اتم {TEX()} {Na} {TEX}است، ولی قطبش‌پذیری{TEX()} {Cl^-} {TEX} بیشتر از اتم {TEX()} {Cl} {TEX}است. در بین کاتیونها، یونی که اندازه آن از همه کوچکتر و بار آن بیشتر است، یا به عبارتی، چگالی بار زیادتری دارد، بهتر از همه موجب قطبش آنیون می‌شود و در بین آنیونها، یونی که اندازه آن از همه بزرگتر و بار منفی آن بیشتر است، قطبش‌پذیری بیشتری دارد. | | {*آنیونها و کاتیونها را به صورت گویهای کروی در نظر می‌گیریم بطوریکه می‌دانید الکترونها اعم از اینکه پیوندی باشند یا به صورت زوج تنها، پیوسته در فضایی که در اختیار دارند در حرکتند و اغلب، الکترونها را به صورت ابری با بار منفی مجسم می‌کنیم. این ابر بار می‌تواند به وسیله یک میدان الکتریکی که در مجاورت آن قرار دارد، از حالت کروی خارج شده، به سمت یک بار مثبت کشیده یا به وسیله یک بار منفی رانده شود. درجه سهولت واپیچش ابر الکترونی یک ذره را قطبش‌پذیری آن می‌نامند. قطبش‌پذیری اتمها یا یونهای کوچکتر کمتر از اتمها یا یونهای بزرگتر است، زیرا در اتمها یا یونهای کوچکتر، الکترونها به هسته نزدیکترند و اتصال آنها با هسته محکمتر است. در یک گروه از جدول تناوبی از بالا به پایین، با افزایش اندازه اتمها یا یونها و زیاد شدن قابلیت واپیچش ابر الکترونی در آنها، قطبش‌پذیری افزایش می‌یابد. در طول یک دوره، به علت افزایش بار مؤثر هسته، قطبش‌پذیری اتمها از چپ به راست کاهش می‌یابد. در میان یونها، قطبش‌پذیری کاتیونها کمتر از اتمهای مربوط است، در حالی که قطبش‌پذیری آنیونها بیشتر است. مثلاً، قطبش‌پذیری{TEX()} {Na^+} {TEX} کمتر از اتم {TEX()} {Na} {TEX}است، ولی قطبش‌پذیری{TEX()} {Cl^-} {TEX} بیشتر از اتم {TEX()} {Cl} {TEX}است. در بین کاتیونها، یونی که اندازه آن از همه کوچکتر و بار آن بیشتر است، یا به عبارتی، چگالی بار زیادتری دارد، بهتر از همه موجب قطبش آنیون می‌شود و در بین آنیونها، یونی که اندازه آن از همه بزرگتر و بار منفی آن بیشتر است، قطبش‌پذیری بیشتری دارد. |
| | بور در ترکیبهای خود عدد اکسایش 3+ ندارد و ترکیبهای آن کوالانسی هستند. آلومینیم و دیگر عنصرهای گروه {TEX()} {IIIA} {TEX}در ترکیبهای خود با از دست دادن هر سه الکترون ظرفیت عدد اکسایش 3+ بدست می‌آورند، اما یون{TEX()} {Al^{3+}} {TEX} با توجه به اندازه کوچک و بار زیادی که دارد، می‌تواند به راحتی موجب قطبش ابر بار هر آنیونی که با آن در تماس است، شود و آن آنیون را به سمت خود بکشد. در صورت بالا بودن قطبش‌پذیری آنیون، در فضای بین یون آلومینیم و آنیون، ابر الکترونی قابل ملاحظه‌ای پدید میآید که نشانه‌ای از پیدایش خصلت کوالانسی در پیوند است. به این ترتیب، پیوند آلومینیم با آنیونهایی نظیر{TEX()} {I^-,Br^-} {TEX} که قطبش‌پذیری آنها بیشتر است، به صورت کوالانسی توصیف می‌شود. | | بور در ترکیبهای خود عدد اکسایش 3+ ندارد و ترکیبهای آن کوالانسی هستند. آلومینیم و دیگر عنصرهای گروه {TEX()} {IIIA} {TEX}در ترکیبهای خود با از دست دادن هر سه الکترون ظرفیت عدد اکسایش 3+ بدست می‌آورند، اما یون{TEX()} {Al^{3+}} {TEX} با توجه به اندازه کوچک و بار زیادی که دارد، می‌تواند به راحتی موجب قطبش ابر بار هر آنیونی که با آن در تماس است، شود و آن آنیون را به سمت خود بکشد. در صورت بالا بودن قطبش‌پذیری آنیون، در فضای بین یون آلومینیم و آنیون، ابر الکترونی قابل ملاحظه‌ای پدید میآید که نشانه‌ای از پیدایش خصلت کوالانسی در پیوند است. به این ترتیب، پیوند آلومینیم با آنیونهایی نظیر{TEX()} {I^-,Br^-} {TEX} که قطبش‌پذیری آنها بیشتر است، به صورت کوالانسی توصیف می‌شود. |
| | تمرین. قطبش‌پذیری کدام هالید از همه کمتر است؟*} | | تمرین. قطبش‌پذیری کدام هالید از همه کمتر است؟*} |
| | + | #@ |
| | + | @#16: |
| | --- | | --- |
| - | !!!هالیدهای آلومینیم |
+ | !!!هالیدهای آلومینیم |
| - | {*پیوند در آلومینیم فلوئورید به علت کوچک بودن اندازه یون{TEX()} {F^-} {TEX} که قطبش‌پذیری اندکی دارد، به صورت یونی است. در ساختار {TEX()} {AlF_3} {TEX}، هر یون{TEX()} {Al^{3+}} {TEX}عدد کوئوردیناسیون شش دارد و به طور هشت وجهی توسط شش یون{TEX()} {F^-} {TEX} احاطه شده است (شکل{TEX()} {G} {TEX}). در ساختار سلول واحد{TEX()} {AlF_3} {TEX} که در شکل (الف) نشان داده شده است، هر یون{TEX()} {Al^{3+}} {TEX} در گوشه‌های مکعب بین هشت مکعب مشترک است و بنابراین، سهم هر مکعب یک {TEX()} {8\times \frac{1}{8}} {TEX} یون {TEX()} {Al^{3+}} {TEX} است. یونهای{TEX()} {F^-} {TEX} در وسط لبه‌های مکعب هر کدام بین چهار مکعب مشترک است و سهم سلول واحد از یونهای{TEX()} {F^-} {TEX} سه {TEX()} {12\times \frac{1}{4}} {TEX} یون است که همان نسبت استوکیومتری {TEX()} {AlF_3} {TEX} را بدست می‌دهد. آلومینیم فلوئورید در دمای {TEX()} {1265^\circ C} {TEX} ذوب می‌شود. |
+ | {*پیوند در آلومینیم فلوئورید به علت کوچک بودن اندازه یون{TEX()} {F^-} {TEX} که قطبش‌پذیری اندکی دارد، به صورت یونی است. در ساختار {TEX()} {AlF_3} {TEX}، هر یون{TEX()} {Al^{3+}} {TEX}عدد کوئوردیناسیون شش دارد و به طور هشت وجهی توسط شش یون{TEX()} {F^-} {TEX} احاطه شده است (شکل{TEX()} {G} {TEX}). در ساختار سلول واحد{TEX()} {AlF_3} {TEX} که در شکل (الف) نشان داده شده است، هر یون{TEX()} {Al^{3+}} {TEX} در گوشه‌های مکعب بین هشت مکعب مشترک است و بنابراین، سهم هر مکعب یک {TEX()} {8\times \frac{1}{8}} {TEX} یون {TEX()} {Al^{3+}} {TEX} است. یونهای{TEX()} {F^-} {TEX} در وسط لبه‌های مکعب هر کدام بین چهار مکعب مشترک است و سهم سلول واحد از یونهای{TEX()} {F^-} {TEX} سه {TEX()} {12\times \frac{1}{4}} {TEX} یون است که همان نسبت استوکیومتری {TEX()} {AlF_3} {TEX} را بدست می‌دهد. آلومینیم فلوئورید در دمای {TEX()} {1265^\circ C} {TEX} ذوب می‌شود.*} |
| | ::{picture=img/daneshnameh_up/6/62/mch0127n.jpg}:: | | ::{picture=img/daneshnameh_up/6/62/mch0127n.jpg}:: |
| - | چون اندازه یون کلرید حد واسط یونهای{TEX()} {Br^-,F^-} {TEX} است و قطبش‌پذیری متوسطی دارد، خصلت پیوند در آلومینیم کلرید بینابین یونی و کوالانسی است. آلومینیم کلرید خصلت کوالانسی جزئی دارد و در حالت جامد به صورت شبکه لایه‌ای است. عدد کوئوردیناسیون آلومینیم در این شبکه شش است{TEX()} {(d=2.44 \ g/cm^3)} {TEX} ، اما در دمای ذوب{TEX()} {192.4 ^\circ C} {TEX} ] آلومینیم کلرید در شرایط عادی در دمای{TEX()} {180^\circ C} {TEX} تصعید می‌شود[ به صورت مولکولهای دیمر {TEX()} {Al_2Cl_6} {TEX} در میآید که فرار است و در دماهای زیادتر به مولکولهای {TEX()} {AlCl_3} {TEX} تفکیک می‌شود. مولکول دیمر{TEX()} {Al_2Cl_6} {TEX} که از دو واحد{TEX()} {AlCl_3} {TEX} تشکیل شده، یک ترکیب کوالانسی است و ساختاری مانند مولکولهای{TEX()} {Al_2I_6,Al_2Br_6} {TEX} دارد (شکل{TEX()} {G} {TEX} (ب)). مولکول دیمر{TEX()} {Al_2Br_6} {TEX} در دمای{TEX()} {97^\circ C} {TEX} ذوب می‌شود. در مولکولهای{TEX()} {Al_2I_6,Al_2Br_6,Al_2Cl_6} {TEX} ، لایه ظرفیت هر یک از اتمهای Al به وسیله یک پیوند کوالانسی کوئوردینانسی (داتیو) از اتم هالوژن کامل می‌شود. به طوری که ملاحظه می‌شود، عدد کوئوردیناسیون یون آلومینیم با یون کوچک فلوئورید، شش و با هالیدهای بزرگتر چهار است.
آلومینیم کلرید از جمله هالیدهای آلومینیم است که از واکنش مستقیم فلز و گاز کلر بدست میآید. گرمای واکنش در حدی است که فلز آلومینیم به حالت مذاب در آمده، واکنش آن با کلر ادامه می‌یابد |
+ | {*چون اندازه یون کلرید حد واسط یونهای{TEX()} {Br^-,F^-} {TEX} است و قطبش‌پذیری متوسطی دارد، خصلت پیوند در آلومینیم کلرید بینابین یونی و کوالانسی است. آلومینیم کلرید خصلت کوالانسی جزئی دارد و در حالت جامد به صورت شبکه لایه‌ای است. عدد کوئوردیناسیون آلومینیم در این شبکه شش است{TEX()} {(d=2.44 \ g/cm^3)} {TEX} ، اما در دمای ذوب{TEX()} {192.4 ^\circ C} {TEX}-آلومینیم کلرید در شرایط عادی در دمای{TEX()} {180^\circ C} {TEX} تصعید می‌شود-به صورت مولکولهای دیمر {TEX()} {Al_2Cl_6} {TEX} در میآید که فرار است و در دماهای زیادتر به مولکولهای {TEX()} {AlCl_3} {TEX} تفکیک می‌شود. مولکول دیمر{TEX()} {Al_2Cl_6} {TEX} که از دو واحد{TEX()} {AlCl_3} {TEX} تشکیل شده، یک ترکیب کوالانسی است و ساختاری مانند مولکولهای{TEX()} {Al_2I_6,Al_2Br_6} {TEX} دارد (شکل{TEX()} {G} {TEX} (ب)). مولکول دیمر{TEX()} {Al_2Br_6} {TEX} در دمای{TEX()} {97^\circ C} {TEX} ذوب می‌شود. در مولکولهای{TEX()} {Al_2I_6,Al_2Br_6,Al_2Cl_6} {TEX} ، لایه ظرفیت هر یک از اتمهای Al به وسیله یک پیوند کوالانسی کوئوردینانسی (داتیو) از اتم هالوژن کامل می‌شود. به طوری که ملاحظه می‌شود، عدد کوئوردیناسیون یون آلومینیم با یون کوچک فلوئورید، شش و با هالیدهای بزرگتر چهار است.
آلومینیم کلرید از جمله هالیدهای آلومینیم است که از واکنش مستقیم فلز و گاز کلر بدست میآید. گرمای واکنش در حدی است که فلز آلومینیم به حالت مذاب در آمده، واکنش آن با کلر ادامه می‌یابد*} |
| | @@{TEX()} {2Al_{(s)}+3Cl_2 _{(g)} \longrightarrow 2AlCl_3 _{(s)} +1408kJ} {TEX}@@ | | @@{TEX()} {2Al_{(s)}+3Cl_2 _{(g)} \longrightarrow 2AlCl_3 _{(s)} +1408kJ} {TEX}@@ |
| - | برای تهیه آلومینیم یدید می‌توان حجمهای مساوی از گرد آلومینیم و گرد ید را در یک ظرف خشک مخلوط کرد. سپس آن را به صورت یک توده مخروطی در آورد. با ایجاد فرورفتگی کوچک در نوک این مخروط و ریختن یک قطره آب در آن، این مخلوط فوراً مشتعل می‌شود و آلومینیم یدید، {TEX()} {Al_2I_6} {TEX}، به وجود میآید. در این واکنش، آب کاتالیزگر واکنش است. توجه: این آزمایش به هیچ وجه نباید توسط دانش‌آموز انجام گیرد.*} |
+ | {*برای تهیه آلومینیم یدید می‌توان حجمهای مساوی از گرد آلومینیم و گرد ید را در یک ظرف خشک مخلوط کرد. سپس آن را به صورت یک توده مخروطی در آورد. با ایجاد فرورفتگی کوچک در نوک این مخروط و ریختن یک قطره آب در آن، این مخلوط فوراً مشتعل می‌شود و آلومینیم یدید، {TEX()} {Al_2I_6} {TEX}، به وجود میآید. در این واکنش، آب کاتالیزگر واکنش است. توجه: این آزمایش به هیچ وجه نباید توسط دانش‌آموز انجام گیرد.*} |
| | --- | | --- |
| | !!!آلومینیم اکسید | | !!!آلومینیم اکسید |
| | {*آلومینیم اکسید را معمولاً یک ترکیب یونی در نظر می‌گیریم اما به علت قطبش‌پذیری یونهای اکسید به وسیله یونهای{TEX()} {Al^{3+}} {TEX}، پیوند آلومینیم - اکسیژن تا حدودی خصلت کوالانسی دارد. برهمکنش الکتروستاتیک بین یونهای کوچک{TEX()} {O^{2-},Al^{3+}} {TEX} از یک طرف و پیدایش خصلت کوالانسی از طرف دیگر سبب شده که پیوند بین این یونها در آلومینیم اکسید بسیار قوی باشد. این اکسید در دمای{TEX()} {2050^\circ C} {TEX} ذوب می‌شود و در آب نامحلول است بطوریکه می‌دانید اکسیدهای اسیدی مانند{TEX()} {P_2O_5} {TEX} و {TEX()} {SO_3} {TEX} کوالانسی و اکسیدهای بازی مانند{TEX()} {CaO,JK_2O} {TEX} یونی هستند. از این‌رو، آلومینیم اکسید که در آن پیوند{TEX()} {Al-O} {TEX}هم دارای خصلت یونی و هم دارای خصلت کوالانسی است، خصلت آمفوتری از خود نشان می‌دهد؛ یعنی، در مقابل اسیدها نقش باز و در مقابل بازها نقش اسید را ایفا می‌کند. | | {*آلومینیم اکسید را معمولاً یک ترکیب یونی در نظر می‌گیریم اما به علت قطبش‌پذیری یونهای اکسید به وسیله یونهای{TEX()} {Al^{3+}} {TEX}، پیوند آلومینیم - اکسیژن تا حدودی خصلت کوالانسی دارد. برهمکنش الکتروستاتیک بین یونهای کوچک{TEX()} {O^{2-},Al^{3+}} {TEX} از یک طرف و پیدایش خصلت کوالانسی از طرف دیگر سبب شده که پیوند بین این یونها در آلومینیم اکسید بسیار قوی باشد. این اکسید در دمای{TEX()} {2050^\circ C} {TEX} ذوب می‌شود و در آب نامحلول است بطوریکه می‌دانید اکسیدهای اسیدی مانند{TEX()} {P_2O_5} {TEX} و {TEX()} {SO_3} {TEX} کوالانسی و اکسیدهای بازی مانند{TEX()} {CaO,JK_2O} {TEX} یونی هستند. از این‌رو، آلومینیم اکسید که در آن پیوند{TEX()} {Al-O} {TEX}هم دارای خصلت یونی و هم دارای خصلت کوالانسی است، خصلت آمفوتری از خود نشان می‌دهد؛ یعنی، در مقابل اسیدها نقش باز و در مقابل بازها نقش اسید را ایفا می‌کند. |
| | + | #@ |
| | + | @#16: |
| | @@{TEX()} {6H_{(aq)}^+ +Al_2O_3 _{(s)} \longrightarrow 2Al_{(aq)}^{3+} +3H_2O} {TEX}اسید@@ | | @@{TEX()} {6H_{(aq)}^+ +Al_2O_3 _{(s)} \longrightarrow 2Al_{(aq)}^{3+} +3H_2O} {TEX}اسید@@ |
| | @@یون تتراهیدروکسو آلومینات {TEX()} {(III)} {TEX}{TEX()} {2OH^-_{(aq)}+Al_2O_3 _{(s)}+3H_2O \longrightarrow 2Al(OH)_4^- _{(aq)}} {TEX}باز@@ | | @@یون تتراهیدروکسو آلومینات {TEX()} {(III)} {TEX}{TEX()} {2OH^-_{(aq)}+Al_2O_3 _{(s)}+3H_2O \longrightarrow 2Al(OH)_4^- _{(aq)}} {TEX}باز@@ |
| | آلومینیم اکسید را می‌توان از راه حرارت داد گرد آلومینیم در اکسیژن یا با حرارت دادن آلومینیم هیدروکسید بدست آورد | | آلومینیم اکسید را می‌توان از راه حرارت داد گرد آلومینیم در اکسیژن یا با حرارت دادن آلومینیم هیدروکسید بدست آورد |
| | @@{picture=img/daneshnameh_up/4/4c/mch0127o.jpg}@@ | | @@{picture=img/daneshnameh_up/4/4c/mch0127o.jpg}@@ |
| | آلومینیم اکسید در طبیعت به دو صورت آبپوشیده و بی‌آب یافت می‌شود. شکل آبپوشیده آن بوکسیت نام دارد. سنگ سنباده و کوراندم شکل بی‌آب آن است. کوراندم جسمی سخت و متبلور است و با جایگزین شدن مقدار کمی از یونهای فلزهای واسطه به جای یونهای آلومینیم در این بلور، سنگهای قیمتی مانند یاقوت قرمز یا یاقوت کبود بدست میآید. یاقوت قرمز که در لیزر هم از آن استفاده می‌شود، شامل مقدار جزئی{TEX()} {Cr^{3+}} {TEX} و یاقوت کبود شامل{TEX()} {Ti(IV),Fe^{2+}} {TEX} است. رنگ این سنگها ناشی از وجود این یونهای فلزهای واسطه است. از{TEX()} {Al_2O_3} {TEX} به خاطر داشتن ساختاری پایدار و فوق‌العاده سخت در تهیه سیمان، آجرهای دیرگداز کوره‌ها و سطح بی‌اثر کاتالیزگر در کراکینگ برشهای نفتی استفاده می‌شود.*} | | آلومینیم اکسید در طبیعت به دو صورت آبپوشیده و بی‌آب یافت می‌شود. شکل آبپوشیده آن بوکسیت نام دارد. سنگ سنباده و کوراندم شکل بی‌آب آن است. کوراندم جسمی سخت و متبلور است و با جایگزین شدن مقدار کمی از یونهای فلزهای واسطه به جای یونهای آلومینیم در این بلور، سنگهای قیمتی مانند یاقوت قرمز یا یاقوت کبود بدست میآید. یاقوت قرمز که در لیزر هم از آن استفاده می‌شود، شامل مقدار جزئی{TEX()} {Cr^{3+}} {TEX} و یاقوت کبود شامل{TEX()} {Ti(IV),Fe^{2+}} {TEX} است. رنگ این سنگها ناشی از وجود این یونهای فلزهای واسطه است. از{TEX()} {Al_2O_3} {TEX} به خاطر داشتن ساختاری پایدار و فوق‌العاده سخت در تهیه سیمان، آجرهای دیرگداز کوره‌ها و سطح بی‌اثر کاتالیزگر در کراکینگ برشهای نفتی استفاده می‌شود.*} |
| | --- | | --- |
| | !!!استخراج آلومینیم | | !!!استخراج آلومینیم |
| | {*آلومینیم در صنعت به وسیله الکترولیز آلومینیم اکسید مذاب تهیه می‌شود. آلومینیم اکسید از بوکسیت که آلومینیم اکسید آبپوشیده و ناخالص است، بدست میآید. ناخالصیهای بوکسیت به طور عمده{TEX()} {Fe_2O_3} {TEX}و{TEX()} {SiO_2} {TEX} است. برای جداسازی آلومینیم با توجه به خصلت بازی آهن{TEX()} {(III)} {TEX} اکسید، خصلت اسیدی سیلیسیم{TEX()} {(IV)} {TEX}اکسید و خصلت آمفوتری آلومینیم اکسید، از سود سوزآور استفاده می‌کنند. {TEX()} {SiO_2,Al_2O_3} {TEX} در محلول غلیظ سود حل می‌شوند. | | {*آلومینیم در صنعت به وسیله الکترولیز آلومینیم اکسید مذاب تهیه می‌شود. آلومینیم اکسید از بوکسیت که آلومینیم اکسید آبپوشیده و ناخالص است، بدست میآید. ناخالصیهای بوکسیت به طور عمده{TEX()} {Fe_2O_3} {TEX}و{TEX()} {SiO_2} {TEX} است. برای جداسازی آلومینیم با توجه به خصلت بازی آهن{TEX()} {(III)} {TEX} اکسید، خصلت اسیدی سیلیسیم{TEX()} {(IV)} {TEX}اکسید و خصلت آمفوتری آلومینیم اکسید، از سود سوزآور استفاده می‌کنند. {TEX()} {SiO_2,Al_2O_3} {TEX} در محلول غلیظ سود حل می‌شوند. |
| | @@{picture=img/daneshnameh_up/2/24/mch0127p.jpg}@@ | | @@{picture=img/daneshnameh_up/2/24/mch0127p.jpg}@@ |
| | آهن {TEX()} {(III)} {TEX} اکسید را به وسیله صافی جدا می‌کنند، سپس کربن دی‌اکسید را از محلول عبور می‌دهند. کربن دی‌اکسید با آب، اسید ضعیف{TEX()} {H_2CO_3} {TEX} را تشکیل می‌دهد. بدین ترتیب، آلومینیم اکسید رسوب می‌کند و یون سیلیکات در محلول باقی می‌ماند. | | آهن {TEX()} {(III)} {TEX} اکسید را به وسیله صافی جدا می‌کنند، سپس کربن دی‌اکسید را از محلول عبور می‌دهند. کربن دی‌اکسید با آب، اسید ضعیف{TEX()} {H_2CO_3} {TEX} را تشکیل می‌دهد. بدین ترتیب، آلومینیم اکسید رسوب می‌کند و یون سیلیکات در محلول باقی می‌ماند. |
| | @@{TEX()} {H_2CO_3 _{(aq)}+2NaAl(OH)_4 _{(aq)} \longrightarrow Na_2CO_3 _{(aq)} +Al_2O_3 _{(s)}+5H_2O} {TEX}@@ | | @@{TEX()} {H_2CO_3 _{(aq)}+2NaAl(OH)_4 _{(aq)} \longrightarrow Na_2CO_3 _{(aq)} +Al_2O_3 _{(s)}+5H_2O} {TEX}@@ |
| | که{TEX()} {H_2CO_3} {TEX}اسید و {TEX()} {NaAl(OH)_4} {TEX}باز میباشند | | که{TEX()} {H_2CO_3} {TEX}اسید و {TEX()} {NaAl(OH)_4} {TEX}باز میباشند |
| | آلومینیم اکسید را در کریولیت مذاب،{TEX()} {Na_3AlF_6} {TEX}، که دمای ذوب آن از آلومینیم اکسید کمتر است، حل می‌کنند. دمای الکترولیت مذاب حدود{TEX()} {850^\circ C} {TEX} است. یون{TEX()} {Al^{3+}} {TEX} در کاتد سلول الکترولیز که از جنس گرافیت است، کاهش یافته، به صورت آلومینیم مذاب در ته سلول جمع می‌شود. در آند نیز اکسیژن آزاد می‌شود. آند نیز از جنس گرافیت است. اکسیژن در دمای زیاد با کربن ترکیب شده، اکسیدهای کربن تشکیل می‌دهد. از این‌رو، آند به تدریج می‌سوزد و هر چند مدت یکبار آن را تعویض می‌کنند.*} | | آلومینیم اکسید را در کریولیت مذاب،{TEX()} {Na_3AlF_6} {TEX}، که دمای ذوب آن از آلومینیم اکسید کمتر است، حل می‌کنند. دمای الکترولیت مذاب حدود{TEX()} {850^\circ C} {TEX} است. یون{TEX()} {Al^{3+}} {TEX} در کاتد سلول الکترولیز که از جنس گرافیت است، کاهش یافته، به صورت آلومینیم مذاب در ته سلول جمع می‌شود. در آند نیز اکسیژن آزاد می‌شود. آند نیز از جنس گرافیت است. اکسیژن در دمای زیاد با کربن ترکیب شده، اکسیدهای کربن تشکیل می‌دهد. از این‌رو، آند به تدریج می‌سوزد و هر چند مدت یکبار آن را تعویض می‌کنند.*} |
| | @@واکنش کاتد {TEX()} {Al^{3+}+3e^- \longrightarrow Al} {TEX}@@ | | @@واکنش کاتد {TEX()} {Al^{3+}+3e^- \longrightarrow Al} {TEX}@@ |
| | @@واکنش آند {TEX()} {2O^{2-}\longrightarrow O_2+4e^-} {TEX}@@ | | @@واکنش آند {TEX()} {2O^{2-}\longrightarrow O_2+4e^-} {TEX}@@ |
| | --- | | --- |
| | !!!! تمرین | | !!!! تمرین |
| | {* در صورتی که واکنش موازنه نشده تهیه کریولیت به صورت زیر باشد، برای تهیه یک تن کریولیت چه مقدار {TEX()} {Al_2O_3} {TEX} لازم است؟ | | {* در صورتی که واکنش موازنه نشده تهیه کریولیت به صورت زیر باشد، برای تهیه یک تن کریولیت چه مقدار {TEX()} {Al_2O_3} {TEX} لازم است؟ |
| | @@{TEX()} {Al_2O_3 _{(s)}+HF_{(aq)}+NaOH_{(aq)} \longrightarrow Na_3AlF_6 _{(s)}+H_2O} {TEX}@@ | | @@{TEX()} {Al_2O_3 _{(s)}+HF_{(aq)}+NaOH_{(aq)} \longrightarrow Na_3AlF_6 _{(s)}+H_2O} {TEX}@@ |
| | آلومینیم یکی از فلزهای ساختمانی است و آن را با فلزهای مختلف به صورت آلیاژ در می‌آورند و در صنایع هواپیماسازی، موتور اتومبیل و ساخت در و پنجره بکار می‌برند. همچنین، آلومینیم برای ساخت قوطیهای نوشابه مورد استفاده قرار می‌گیرد. منابع آلومینیم در طبیعت از منابع تجدید ناپذیر به شمار می‌آیند. به این معنا که طبیعت راهی برای تولید مجدد این منبع ندارد. از طرف دیگر، تولید آلومینیم به مصرف انرژی الکتریکی زیادی نیاز دارد. با توجه به اینکه آلومینیم مصرفی سرانجام به صورت زباله به طبیعت راه پیدا می‌کند، مسئله بازگردانی آلومینیم از نظر حفظ محیط زیست حائز اهمیت و از نظر اقتصادی نیز مقرون به صرفه است. مثلاً، هزینه لازم برای جمع‌آوری قوطیهای نوشابه، انرژی الکتریکی مصرفی برای ذوب این قوطیها و ساخت مجدد آنها حدود 5 درصد هزینه استخراج آلومینیم از بوکسیت است. انجام این کار به حفظ طولانی‌تر منابع بوکسیت، به حفظ منابع سوختهای فسیلی که باید برای تولید انرژی الکتریکی مورد نیاز کارخانه‌های تولید آلومینیم بکار رود، به کاهش مواد آلاینده‌ای که در نتیجه احتراق سوختهای فسیلی در فضا پراکنده می‌شوند و نهایتاً به حفظ محیط زیست کمک می‌کند. بازگردانی آلومینیم امروزه در بسیاری از کشورهای صنعتی که مصرف آلومینیم در آنها، به خصوص به صورت قوطیهای نوشابه، زیاد است، انجام می‌گیرد.*} | | آلومینیم یکی از فلزهای ساختمانی است و آن را با فلزهای مختلف به صورت آلیاژ در می‌آورند و در صنایع هواپیماسازی، موتور اتومبیل و ساخت در و پنجره بکار می‌برند. همچنین، آلومینیم برای ساخت قوطیهای نوشابه مورد استفاده قرار می‌گیرد. منابع آلومینیم در طبیعت از منابع تجدید ناپذیر به شمار می‌آیند. به این معنا که طبیعت راهی برای تولید مجدد این منبع ندارد. از طرف دیگر، تولید آلومینیم به مصرف انرژی الکتریکی زیادی نیاز دارد. با توجه به اینکه آلومینیم مصرفی سرانجام به صورت زباله به طبیعت راه پیدا می‌کند، مسئله بازگردانی آلومینیم از نظر حفظ محیط زیست حائز اهمیت و از نظر اقتصادی نیز مقرون به صرفه است. مثلاً، هزینه لازم برای جمع‌آوری قوطیهای نوشابه، انرژی الکتریکی مصرفی برای ذوب این قوطیها و ساخت مجدد آنها حدود 5 درصد هزینه استخراج آلومینیم از بوکسیت است. انجام این کار به حفظ طولانی‌تر منابع بوکسیت، به حفظ منابع سوختهای فسیلی که باید برای تولید انرژی الکتریکی مورد نیاز کارخانه‌های تولید آلومینیم بکار رود، به کاهش مواد آلاینده‌ای که در نتیجه احتراق سوختهای فسیلی در فضا پراکنده می‌شوند و نهایتاً به حفظ محیط زیست کمک می‌کند. بازگردانی آلومینیم امروزه در بسیاری از کشورهای صنعتی که مصرف آلومینیم در آنها، به خصوص به صورت قوطیهای نوشابه، زیاد است، انجام می‌گیرد.*} |
| | --- | | --- |
| | !!!خواص و کاربردهای آلومینیم | | !!!خواص و کاربردهای آلومینیم |
| | {*مکان آلومینیم در سری الکتروشیمیایی و پتانسیل الکترودی کاهش آن{TEX()} {(E^0=-1.67 V)} {TEX} نشان می‌دهد که این فلز باید به آسانی با اکسیژن وارد واکنش شود، در اسیدهای رقیق حل گردد و هیدروژن آزاد سازد. اما تشکیل سریع لایه نازک و شفافی از آلومینیم اکسید که ضخامت آن به{TEX()} {10^{-6}cm} {TEX} هم نمی‌رسد، مانع از حمله بیشتر اکسیژن به فلز می‌شود. این لایه اکسید، واکنش آلومینیم را با اسیدهای رقیق به تأخیر می‌اندازد و در برابر آب نیز غیرقابل نفوذ است. به این ترتیب، آلومینیم را در برابر تأثیر عوامل خوردگی محافظت می‌کند. این وضع درست نقطه مقابل فلز آهن است. آهن{TEX()} {(III)} {TEX} اکسید متخلخل است و در نتیجه، با نفوذ آب در این لایه فرایند خوردگی در زیر این لایه ادامه می‌یابد. | | {*مکان آلومینیم در سری الکتروشیمیایی و پتانسیل الکترودی کاهش آن{TEX()} {(E^0=-1.67 V)} {TEX} نشان می‌دهد که این فلز باید به آسانی با اکسیژن وارد واکنش شود، در اسیدهای رقیق حل گردد و هیدروژن آزاد سازد. اما تشکیل سریع لایه نازک و شفافی از آلومینیم اکسید که ضخامت آن به{TEX()} {10^{-6}cm} {TEX} هم نمی‌رسد، مانع از حمله بیشتر اکسیژن به فلز می‌شود. این لایه اکسید، واکنش آلومینیم را با اسیدهای رقیق به تأخیر می‌اندازد و در برابر آب نیز غیرقابل نفوذ است. به این ترتیب، آلومینیم را در برابر تأثیر عوامل خوردگی محافظت می‌کند. این وضع درست نقطه مقابل فلز آهن است. آهن{TEX()} {(III)} {TEX} اکسید متخلخل است و در نتیجه، با نفوذ آب در این لایه فرایند خوردگی در زیر این لایه ادامه می‌یابد. |
| | بیشتر کاربردهای آلومینیم برای مثال در ظرفهای آشپزخانه، در صنایع هواپیماسازی، در ساختن در و پنجره به دلیل تشکیل لایه محافظ آلومینیم اکسید است. برای محافظت بیشتر فلز آلومینیم می‌توان ضخامت لایه اکسید را توسط فرآیندی به نام آندی‌کردن، به حدود{TEX()} {10^{-3}cm} {TEX} رساند. در این فرآیند، آلومینیم را به هنگام الکترولیز سولفوریک اسید به عنوان آند قرار می‌دهند؛ در نتیجه، اکسیژن آزاد شده در آند با آلومینیم واکنش می‌دهد و بر ضخامت لایه اکسید افزوده می‌شود. چنانچه فرآیند آندی‌کردن در مجاورت رنگینه‌هایی انجام گیرد که توسط لایه اکسید قابل جذب باشند، جسم آندی شده را می‌توان رنگ‌آمیزی کرد.*} | | بیشتر کاربردهای آلومینیم برای مثال در ظرفهای آشپزخانه، در صنایع هواپیماسازی، در ساختن در و پنجره به دلیل تشکیل لایه محافظ آلومینیم اکسید است. برای محافظت بیشتر فلز آلومینیم می‌توان ضخامت لایه اکسید را توسط فرآیندی به نام آندی‌کردن، به حدود{TEX()} {10^{-3}cm} {TEX} رساند. در این فرآیند، آلومینیم را به هنگام الکترولیز سولفوریک اسید به عنوان آند قرار می‌دهند؛ در نتیجه، اکسیژن آزاد شده در آند با آلومینیم واکنش می‌دهد و بر ضخامت لایه اکسید افزوده می‌شود. چنانچه فرآیند آندی‌کردن در مجاورت رنگینه‌هایی انجام گیرد که توسط لایه اکسید قابل جذب باشند، جسم آندی شده را می‌توان رنگ‌آمیزی کرد.*} |
| | --- | | --- |
| | !!!!تمرین | | !!!!تمرین |
| - | |
+ | #@
@#16: |
| | {* چه خواصی از آلومینیم (غیر از مقاومت در برابر خوردگی) این فلز را برای کاربردهای زیر مناسب می‌سازد؟ | | {* چه خواصی از آلومینیم (غیر از مقاومت در برابر خوردگی) این فلز را برای کاربردهای زیر مناسب می‌سازد؟ |
| | __الف.__ در بطری شیر __ ب.__ ورقه آلومینیمی برای پختن شیرینی __ج. __در بدنه هواپیما __ د.__ به عنوان کابل برق | | __الف.__ در بطری شیر __ ب.__ ورقه آلومینیمی برای پختن شیرینی __ج. __در بدنه هواپیما __ د.__ به عنوان کابل برق |
| | چنانچه آلومینیم را در هوا به شدت حرارت دهیم، می‌سوزد و آلومینیم اکسید و مقدار کمی آلومینیم نیترید می‌دهد. | | چنانچه آلومینیم را در هوا به شدت حرارت دهیم، می‌سوزد و آلومینیم اکسید و مقدار کمی آلومینیم نیترید می‌دهد. |
| | @@{TEX()} {2Al_{(s)}+\frac{3}{2} O_2 _{(g)} \longrightarrow Al_2O_3 _{(s)}} {TEX}@@ | | @@{TEX()} {2Al_{(s)}+\frac{3}{2} O_2 _{(g)} \longrightarrow Al_2O_3 _{(s)}} {TEX}@@ |
| | @@{TEX()} {2Al_{(s)}+N_2 _{(g)}\longrightarrow 2AlN_{(s)}} {TEX}@@ | | @@{TEX()} {2Al_{(s)}+N_2 _{(g)}\longrightarrow 2AlN_{(s)}} {TEX}@@ |
| | آلومینیم در هیدروکلریک اسید رقیق و گرم و همچنین، سولفوریک اسید رقیق و گرم حل می‌شود و هیدروژن آزاد می‌کند. | | آلومینیم در هیدروکلریک اسید رقیق و گرم و همچنین، سولفوریک اسید رقیق و گرم حل می‌شود و هیدروژن آزاد می‌کند. |
| | @@{TEX()} {Al_(s)+3H^+ _{(aq)} \longrightarrow Al^{3+} _{(aq)} +\frac{3}{2} H_2 _{(g)}} {TEX}@@ | | @@{TEX()} {Al_(s)+3H^+ _{(aq)} \longrightarrow Al^{3+} _{(aq)} +\frac{3}{2} H_2 _{(g)}} {TEX}@@ |
| | سولفوریک اسید غلیظ و همچنین، نیتریک اسید غلیظ و رقیق بر آلومینیم بی‌اثر است، زیرا این اسیدها قدرت اکسیدکنندگی دارند و لایه‌ای از آلومینیم اکسید بی‌اثر و نفوذناپذیر روی فلز تشکیل می‌شود. | | سولفوریک اسید غلیظ و همچنین، نیتریک اسید غلیظ و رقیق بر آلومینیم بی‌اثر است، زیرا این اسیدها قدرت اکسیدکنندگی دارند و لایه‌ای از آلومینیم اکسید بی‌اثر و نفوذناپذیر روی فلز تشکیل می‌شود. |
| | آلومینیم در محلول سدیم هیدروکسید حل می‌شود و گاز هیدروژن و سدیم تترا هیدروکسو آلومینات {TEX()} {(III)} {TEX} تشکیل می‌شود. | | آلومینیم در محلول سدیم هیدروکسید حل می‌شود و گاز هیدروژن و سدیم تترا هیدروکسو آلومینات {TEX()} {(III)} {TEX} تشکیل می‌شود. |
| | @@{TEX()} {Al_{(s)}+OH^-_{(aq)}+3H_2O \longrightarrow Al(OH)_4^- _{(aq)} +\frac{3}{2} H_2 _{(g)}} {TEX}@@ | | @@{TEX()} {Al_{(s)}+OH^-_{(aq)}+3H_2O \longrightarrow Al(OH)_4^- _{(aq)} +\frac{3}{2} H_2 _{(g)}} {TEX}@@ |
| | به علت واکنش فلز آلومینیم با باز باید از شستشوی ظرفهای خوراک‌پزی آلومینیمی با محلول بازی خودداری کرد.*} | | به علت واکنش فلز آلومینیم با باز باید از شستشوی ظرفهای خوراک‌پزی آلومینیمی با محلول بازی خودداری کرد.*} |
| | --- | | --- |
| | !!!واکنشهای یون{TEX()} {Al^{3+}} {TEX} در محلول آبی | | !!!واکنشهای یون{TEX()} {Al^{3+}} {TEX} در محلول آبی |
| | {*از حل کردن نمکهای آلومینیم مانند آلومینیم کلرید در آب، یون{TEX()} {Al^{3+}} {TEX} سر منفی مولکول دوقطبی آب را جذب می‌کند و با تشکیل یون هگزا آکوا آلومینیم{TEX()} {(III)} {TEX}،{TEX()} {[Al(H_2O)_6]^{3+}} {TEX}، که غالباً آن را به صورت{TEX()} {Al_{(aq)}^{3+}} {TEX} نشان می‌دهند، گرمای قابل ملاحظه‌ای آزاد می‌شود در این یون آبپوشیده به علت بار زیاد یون{TEX()} {Al^{3+}} {TEX}، ابر الکترونی پیوند{TEX()} {O-H} {TEX}به سمت این یون کشیده می‌شود و در نتیجه، مولکول آب متصل به یون{TEX()} {Al^{3+}} {TEX} به مولکول آب حلال که به صورت باز عمل می‌کند، یک پروتون می‌دهد و تعادل زیر برقرار می‌شود. | | {*از حل کردن نمکهای آلومینیم مانند آلومینیم کلرید در آب، یون{TEX()} {Al^{3+}} {TEX} سر منفی مولکول دوقطبی آب را جذب می‌کند و با تشکیل یون هگزا آکوا آلومینیم{TEX()} {(III)} {TEX}،{TEX()} {[Al(H_2O)_6]^{3+}} {TEX}، که غالباً آن را به صورت{TEX()} {Al_{(aq)}^{3+}} {TEX} نشان می‌دهند، گرمای قابل ملاحظه‌ای آزاد می‌شود در این یون آبپوشیده به علت بار زیاد یون{TEX()} {Al^{3+}} {TEX}، ابر الکترونی پیوند{TEX()} {O-H} {TEX}به سمت این یون کشیده می‌شود و در نتیجه، مولکول آب متصل به یون{TEX()} {Al^{3+}} {TEX} به مولکول آب حلال که به صورت باز عمل می‌کند، یک پروتون می‌دهد و تعادل زیر برقرار می‌شود. |
| | @@{picture=img/daneshnameh_up/d/d9/mch0127q.jpg}@@ | | @@{picture=img/daneshnameh_up/d/d9/mch0127q.jpg}@@ |
| | از این رو، محلول نمکهای آلومینیم اسیدی است. وقتی بازهایی قویتر از آب، مانند یونهای {TEX()} {CO_3^{2-},S^{2-}} {TEX} را به محلول آبی نمکهای آلومینیم می‌افزاییم، تعداد پروتونهای بیشتری از{TEX()} {[Al(H_2O)_6]^{3+}} {TEX} جدا می‌شود و آلومینیم هیدروکسید رسوب می‌کند. | | از این رو، محلول نمکهای آلومینیم اسیدی است. وقتی بازهایی قویتر از آب، مانند یونهای {TEX()} {CO_3^{2-},S^{2-}} {TEX} را به محلول آبی نمکهای آلومینیم می‌افزاییم، تعداد پروتونهای بیشتری از{TEX()} {[Al(H_2O)_6]^{3+}} {TEX} جدا می‌شود و آلومینیم هیدروکسید رسوب می‌کند. |
| | @@{TEX()} {2[Al(H_2O)_6]_{(aq)}^{3+} +3S_{aq)}^{2-} \longrightarrow 2[Al(H_2O)_3(OH)_3]_{(s)}+3H_2S_{(g)}} {TEX}@@ | | @@{TEX()} {2[Al(H_2O)_6]_{(aq)}^{3+} +3S_{aq)}^{2-} \longrightarrow 2[Al(H_2O)_3(OH)_3]_{(s)}+3H_2S_{(g)}} {TEX}@@ |
| | با اضافه کردن باز قویتری مانند{TEX()} {NaOH_{(aq)}} {TEX}به محلول آبی نمکهای آلومینیم، واکنش مشابهی انجام می‌شود و آلومینیم هیدروکسید رسوب می‌کند، اما در مجاورت مقدار اضافی{TEX()} {NaOH_{(aq)}} {TEX} ، از این رسوب پروتون دیگری حذف می‌شود و آنیون آلومینات که در آب انحلالپذیر است، بوجود میآید | | با اضافه کردن باز قویتری مانند{TEX()} {NaOH_{(aq)}} {TEX}به محلول آبی نمکهای آلومینیم، واکنش مشابهی انجام می‌شود و آلومینیم هیدروکسید رسوب می‌کند، اما در مجاورت مقدار اضافی{TEX()} {NaOH_{(aq)}} {TEX} ، از این رسوب پروتون دیگری حذف می‌شود و آنیون آلومینات که در آب انحلالپذیر است، بوجود میآید |
| | @@محلول بیرنگ{TEX()} {[Al(H_2O)_3(OH)_3]_{(s)}+OH_{(aq)}^- \longrightarrow H_2O+[Al(H_2O_)_2(OH)_4]^-} {TEX}رسوب سفید@@ | | @@محلول بیرنگ{TEX()} {[Al(H_2O)_3(OH)_3]_{(s)}+OH_{(aq)}^- \longrightarrow H_2O+[Al(H_2O_)_2(OH)_4]^-} {TEX}رسوب سفید@@ |
| | آلومینیم هیدروکسید مانند آلومینیم اکسید آمفوتر است و همان‌طور که اشاره شد در باز حل می‌شود و محلول یون آلومینات و در اسیدها نیز نمک اسید مربوط به آلومینیم را می‌دهد.*} | | آلومینیم هیدروکسید مانند آلومینیم اکسید آمفوتر است و همان‌طور که اشاره شد در باز حل می‌شود و محلول یون آلومینات و در اسیدها نیز نمک اسید مربوط به آلومینیم را می‌دهد.*} |
| | --- | | --- |
| | !!!!تمرین | | !!!!تمرین |
| - | |
+ | #@
@#16: |
| | {* واکنش آلومینیم هیدروکسید با هیدروکلریک اسید را بنویسید. | | {* واکنش آلومینیم هیدروکسید با هیدروکلریک اسید را بنویسید. |
| | آلومینیم هیدروکسید تازه تهیه شده مقداری آب جذب می‌کند و این رسوب حالت ژله‌ای دارد. از این‌رو، از آلومینیم هیدروکسید در رنگرزی به عنوان دندانه استفاده می‌شود. به این ترتیب که آلومینیم هیدروکسید را روی الیاف پارچه رسوب می‌دهند و ماهیت ژلاتینی این رسوب سبب می‌شود که رنگینه به راحتی جذب پارچه شود و به یونهای{TEX()} {Al^{3+}} {TEX} بچسبد. | | آلومینیم هیدروکسید تازه تهیه شده مقداری آب جذب می‌کند و این رسوب حالت ژله‌ای دارد. از این‌رو، از آلومینیم هیدروکسید در رنگرزی به عنوان دندانه استفاده می‌شود. به این ترتیب که آلومینیم هیدروکسید را روی الیاف پارچه رسوب می‌دهند و ماهیت ژلاتینی این رسوب سبب می‌شود که رنگینه به راحتی جذب پارچه شود و به یونهای{TEX()} {Al^{3+}} {TEX} بچسبد. |
| | برای رسوب دادن آلومینیم هیدروکسید روی الیاف پارچه، آن را به طور مستقیم به پارچه اضافه نمی‌کنند، بلکه ابتدا پارچه را در محلول آلومینیم سولفات خیس می‌کنند و سپس باز می‌افزایند. علت آن است که آلومینیم سولفات به طور یکنواخت در الیاف پارچه نفوذ می‌کند و در صورت افزودن باز، آلومینیم هیدروکسید که نقش دندانه را دارد، بطور یکنواخت در تمام سطح پارچه تشکیل می‌شود. در آن صورت، جذب رنگینه یکنواخت و تمیز از کار در میآید. در حالی که توزیع یکنواخت آلومینیم هیدروکسید که رسوبی ژله‌ای شکل است، امکان ندارد. | | برای رسوب دادن آلومینیم هیدروکسید روی الیاف پارچه، آن را به طور مستقیم به پارچه اضافه نمی‌کنند، بلکه ابتدا پارچه را در محلول آلومینیم سولفات خیس می‌کنند و سپس باز می‌افزایند. علت آن است که آلومینیم سولفات به طور یکنواخت در الیاف پارچه نفوذ می‌کند و در صورت افزودن باز، آلومینیم هیدروکسید که نقش دندانه را دارد، بطور یکنواخت در تمام سطح پارچه تشکیل می‌شود. در آن صورت، جذب رنگینه یکنواخت و تمیز از کار در میآید. در حالی که توزیع یکنواخت آلومینیم هیدروکسید که رسوبی ژله‌ای شکل است، امکان ندارد. |
| | آلومینیم سولفات،{TEX()} {Al_2(SO_4)_3.18H_2O} {TEX}، در صنعت کاغذسازی و برای تصفیه آب شهری به کار می‌رود. مرحله اولیه در تصفیه آب، تشکیل رسوب آلومینیم هیدروکسید به وسیله آهک است | | آلومینیم سولفات،{TEX()} {Al_2(SO_4)_3.18H_2O} {TEX}، در صنعت کاغذسازی و برای تصفیه آب شهری به کار می‌رود. مرحله اولیه در تصفیه آب، تشکیل رسوب آلومینیم هیدروکسید به وسیله آهک است |
| | @@{TEX()} {Al_2(SO_4)_3 _{(aq)}+3Ca(OH)_2 _{(aq)} \longrightarrow 2Al(OH)_3 _{(s)}+3CaSO_4 _{(s)}} {TEX}@@ | | @@{TEX()} {Al_2(SO_4)_3 _{(aq)}+3Ca(OH)_2 _{(aq)} \longrightarrow 2Al(OH)_3 _{(s)}+3CaSO_4 _{(s)}} {TEX}@@ |
| | آلومینیم هیدروکسید که یک ماده ژلاتینی است، ذرات معلق و کلوئیدی موجود در آب، از جمله باکتریها را جذب می‌کند و به دام می‌اندازد. پس از ته‌نشین شدن این رسوب، آب زلال را از صافی شنی عبور می‌دهند تا بقیه ذرات معلق موجود در آن گرفته شود. | | آلومینیم هیدروکسید که یک ماده ژلاتینی است، ذرات معلق و کلوئیدی موجود در آب، از جمله باکتریها را جذب می‌کند و به دام می‌اندازد. پس از ته‌نشین شدن این رسوب، آب زلال را از صافی شنی عبور می‌دهند تا بقیه ذرات معلق موجود در آن گرفته شود. |
| | چنانچه محلولی را که دارای مقدارهای مولی یکسان از آلومینیم سولفات و پتاسیم سولفات است، تبخیر کنیم، زاج آلومینیم،{TEX()} {Kal(SO_4)_2.12H_2O} {TEX}، متبلور می‌شود. این سولفات دوگانه از دسته ترکیبهایی به فرمول عمومی{TEX()} {M^{1+}M^{3+}(SO_4)_2.12H_2O} {TEX} است که به نام زاج مشهورند. یون{TEX()} {M^{1+}} {TEX} یکی از یونهای{TEX()} {NH_4^+,K^+,Na^+} {TEX} و یون{TEX()} {M^{3+}} {TEX} هم یونهایی مانند{TEX()} {Fe^{3+},Cr^{3+},Al^{3+}} {TEX}است.*} | | چنانچه محلولی را که دارای مقدارهای مولی یکسان از آلومینیم سولفات و پتاسیم سولفات است، تبخیر کنیم، زاج آلومینیم،{TEX()} {Kal(SO_4)_2.12H_2O} {TEX}، متبلور می‌شود. این سولفات دوگانه از دسته ترکیبهایی به فرمول عمومی{TEX()} {M^{1+}M^{3+}(SO_4)_2.12H_2O} {TEX} است که به نام زاج مشهورند. یون{TEX()} {M^{1+}} {TEX} یکی از یونهای{TEX()} {NH_4^+,K^+,Na^+} {TEX} و یون{TEX()} {M^{3+}} {TEX} هم یونهایی مانند{TEX()} {Fe^{3+},Cr^{3+},Al^{3+}} {TEX}است.*} |
| | --- | | --- |
| | !!گالیم، ایندیم و تالیم | | !!گالیم، ایندیم و تالیم |
| | {*این فلزها در طبیعت پخش و نسبتاً کمیابند و بیشتر به صورت ناخالصی (کمتر از 1 درصد) در ترکیبهای آلومینیم و روی در طبیعت یافت می‌شوند آنها را معمولاً از جمع‌آوری غبار حاصل ضمن استخراج این دو فلز و انجام واکنشهای لازم به صورت نمک محلول (کلرید یا سولفات) در می‌آورند و سپس الکترولیز می‌کنند. | | {*این فلزها در طبیعت پخش و نسبتاً کمیابند و بیشتر به صورت ناخالصی (کمتر از 1 درصد) در ترکیبهای آلومینیم و روی در طبیعت یافت می‌شوند آنها را معمولاً از جمع‌آوری غبار حاصل ضمن استخراج این دو فلز و انجام واکنشهای لازم به صورت نمک محلول (کلرید یا سولفات) در می‌آورند و سپس الکترولیز می‌کنند. |
| | مصرف عمده این سه فلز در تهیه آلیاژهای زودگداز است. البته از ایندیم به دلیل درخشندگی زیادی که دارد، در تهیه آینه نیز استفاده می‌شود.*} | | مصرف عمده این سه فلز در تهیه آلیاژهای زودگداز است. البته از ایندیم به دلیل درخشندگی زیادی که دارد، در تهیه آینه نیز استفاده می‌شود.*} |
| | --- | | --- |
| | ! پیوند های خارجی | | ! پیوند های خارجی |
| | [http://Olympiad.roshd.ir/chemistry/content/pdf/0201.pdf] | | [http://Olympiad.roshd.ir/chemistry/content/pdf/0201.pdf] |
| | #@^ | | #@^ |
