Алюминий Al
Цинк Zn
Алюминий – элемент IIIA группы 3 периода ПСХЭ, проявляет степень окисления +3 в соединениях.
Простое вещество – лёгкий металл серебристо-белого цвета, обладающий типичными свойствами металлов (электропроводность, пластичность, металлический блеск). На воздухе быстро покрывается защитной оксидной плёнкой, защищающей металл от коррозии.
Часто встречается в природе в виде различных соединений, образующих минералы: рубин, сапфир, каолинит, боксит и др.
Алюминий получают электролизом раствора оксида алюминия в расплавенном криолите Na3[AlF6] для понижения температуры плавления. Электролиз проводят на графитовых электродах:
2Al2O3 → 4Al + 3O2
Химические свойства
1. Алюминий – сильный восстановитель, взаимодействующий со многими неметаллами:
Может взаимодействовать с кислородом при высокой температуре в виде порошка:
4Al + 3O2 → 2Al2O3
Взаимодействует с галогенами при нагревании (реакция с иодом протекает при комнатной температуре при катализе водой):
2Al + 3I2 → 2AlI3
При нагревании взаимодействует с серой с образованием сульфида:
2Al + 3S → Al2S3
С фосфором при нагревании образует фосфид, а с азотом – нитрид:
Al + P → AlP
2Al + N2 → 2AlN
При взаимодействии с углеродом при нагревании образует карбид:
4Al + 3C → Al4C3
2. Также реагирует с сложными веществами:
С водой при обычных условиях не взаимодействует из-за защитной оксидной плёнки, но может бурно реагировать при её удалении:
2Al + 6H2O → 2Al(OH)3 + 3H2↑
Может замещать водород из кислот до образования солей, а также замещает менее активные металлы из солей:
2Al + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2↑
3HgCl2 + 2Al → 2AlCl3 + 3Hg
Может взаимодействовать с кислотами-окислителями:
2Al + 6H2SO4(конц.) → Al2(SO4)3 + 3SO2↑ + 6H2O – только при нагревании из-за пассивации (образование оксидной плёнки препятствует реакции)
Al + 6HNO3 (конц.) → Al(NO3)3 + 3NO2↑ + 3H2O – только при нагревании из-за пассивации (образование оксидной плёнки препятствует реакции)
Al + 4HNO3 (разб.) → NO↑ + Al(NO3)3 + 2H2O – возможны и другие продукты с азотом
Может взаимодействовать с расплавом и раствором щёлочи:
2Al + 2NaOH + 6H2O → 2Na[Al(OH)4] + 3H2 ↑ – реакция с раствором протекает до образования комплекса тетрагидроксоалюмината
2Al + 6NaOH → 2NaAlO2 + 2Na2O + 3H2↑ – реакция с расплавом протекает до образования средней соли алюмината
При нагреве замещает менее активные металлы из оксидов – алюминотермия (алюмотермия):
2Al + Fe2O3 → 2Fe + Al2O3
Цинк – побочный элемент IIB группы 4 периода ПСХЭ, проявляет степень окисления +2 в соединениях.
Простое вещество – хрупкий металл голубовато-белого цвета, быстро тускнеющий на воздухе из-за покрытия слоем оксида. Обладает типичными свойствами металлов (электропроводность, пластичность, металлический блеск).
В природе встречается в виде соединений-минералов, основной источник цинка – цинковая обманка/сфалерит/вюрцит ZnS:
Получают цинк традиционным пирометаллургическим методом через обжиг руды с сульфидом цинка и дальнейшим восстановлением углеродом:
2ZnS + 3O2 → 2ZnO + 2SO2
ZnO + С → Zn + CO
Более современный способ получения цинка – электрометаллургический, который заключается в обработке руды серной кислотой до образования соли и дальнейший электролиз раствора.
Химические свойства:
1. Реакции с неметаллами обычно протекают при нагревании. Реагирует с кислородом, галогенами, серой, фосфором:
2Zn + O2 → 2ZnO
Zn + Hal2 → ZnHal2
3Zn + 2P → Zn3P2
Zn + S → ZnS
2. Реагирует с кислотами-неокислителями, замещает менее активные металлы из растворов солей:
Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2↑
Zn + Cu(NO3)2 → Zn(NO3)2 + Cu↓
3. С кислотами-окислителями может образовывать разные продукты
восстановления, зависит от условий (по контексту):
Zn + H2SO4(конц.) → ZnSO4 + H2S↑/S↓/SO2↑ + H2O
Zn + HNO3 → Zn(NO3)2 + NO2↑/NO↑/N2O↑/N2↑/NH4NO3 + H2O
4. Может реагировать с водой при нагревании:
Zn + H2O → ZnO + H2↑
5. Реагирует с щелочами при растворении и сплавлении:
Zn + 2NaOH + 2H2O → Na2[Zn(OH)4] + H2↑ – при растворении образует комплекс тетрагидроксоцинкат
Zn + 2NaOH → Na2ZnO2 + H2↑ – при сплавлении образует среднюю соль цинкат
6. Замещает менее активные металлы из оксидов при нагревании:
Zn + CuO → Cu + ZnO
7. Коррозия цинка на воздухе:
2Zn + H2O + CO2 + O2 → (ZnOH)2CO3 – образуется основный карбонат цинка