1

                                   გაკვეთილი N19

  საშინაო დავალების შემოწმება

  1. m(Na2CO3) = 212გ

  2. Ca + 2H2O → Ca(OH)2 + H2
     Ca(OH)2 + H2SO4 → CaSO4 + 2H2O
     CaSO4 + Na2CO3 → Na2SO4 + CaCO3↓
     Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2O

            9000
     CaCO3        CaO + CO2
     CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + H2O + CO2
     CaO + 2HCl → CaCl2 + H2O

     CaCO3 + H2O + CO2 → Ca(HCO3)2
                   700
      Ca(HCO3)2          CaCO3 + H2O + CO2

  3. t ≈ 1სთ და 20წთ 25 წამი
                                    ალუმინი
  ელემენტი ალუმინი მოთავსებულია ელემენტთა პერიოდული სისტემის III
პერიოდის III ჯგუფში. რიგობრივი ნომერია Z=13. Ar(Al)=27. ამ ელემენტის ატომის
აღნაგობა შეიძლება ასე გამოვსახოთ
           K L M
                                                      3d
                                       3p
                                         3s
      +13   2   8 3

                                              [1s2 2s2 2p6] 3s2 3p1
                                    +3
                         Al - 3e    Al

  ნაერთებში მუდმივად +3 დაჟანგულობის ხარისხს ავლენს.
  ბუნებაში ყველა მეტალზე უფრო ფართოდაა გავრცელებული. დედამიწის ქერქის
დაახლოებით 9% მოდის ალუმინზე. ის შედის მთის ქანების და თიხის
შემადგენლობაში ალუმოსილიკატის სახით.
  მათ გარდა გვხვდება Al2O3 – კორუნდი, ლალი, საფირონი.
  Al2O3 ⋅ nH2O – ბოქსიტი
  Na3AlF6 – კრიოლიტი

  მიღება
  მიუხედავად იმისა, რომ დედამიწის ქერქში ალუმინი ყველა მეტალზე მეტია, ამ
ელემენტის მიღება თავისუფალი სახით სულ ორი საუკუნის წინ განხორციელდა,
სხვა მეტალებს კი კაცობრიობა რამოდენიმე ათასწლეულია იყენებს. ამის მიზეზი ის
არის, რომ წმინდა ქიმიური გზით ალუმინის მიღება შეუძლებელია. ალუმინი
მხოლოდ Al2O3–ის (თიხამიწა) ნალღობის ელექტროლიზით მიიღება. Al2O3–ს ძალიან
2
მაღალი ლღობის ტემპერატურა აქვს (20450), ამიტომ მას ხსნიან გამლღვალ
კრიოლიტში დაახლოებით 10000C-ზე.
   რეაქციას ატარებენ ფოლადის ყუთში, რომლის კედლებზე დაფენილია გრაფიტი.
გრაფიტი კათოდის როლს ასრულებს. გამღვალ ნარევში (კრიოლიტი + Al2O3)
ჩაშვებულია ნახშირის ღეროები, რომლებიც ანოდის როლს ასრულებენ. ნალღობში
ატარებენ მუდმივ დენს, რომლის ძაბვაა 4-6ვოლტი, ხოლო დენის ძალა ≈ 60000ამპ.

                       +

                              -
                                             Al2O3 anu Al AlO3
                                                   ანუ                Al3+ + AlO33-
                           Al2O3 + Na3AlF6
                                             kaTodze   Al3+ + 3e      Al0
                                             anodze
                                             ანოდზე    2AlO33- - 6e      Al2O3 + 3O
                                                       3C + 3O        3CO


   გამოყოფილ ჟანგბადთან ურთიერთქმედებისას ნახშირის ანოდები თანდათან
იწვება და მათ ახლებით ცვლიან. კათოდზე წარმოქმნილი ალუმინი ლღვება და
ჩაედინება ჭურჭლის ფსკერზე, რომელსაც სპეციალური ხვრელიდან გადმოასხამენ.
ჭურჭელში უმატებენ ახალი ულუფა Al2O3-ს და პროცესი განუწყვეტლივ
მიმდინარეობს.
   ალუმინი მოვერცხლისფრო თეთრი ფერის მეტალია, მსუბუქია (ρ=2,7გ/სმ3) კარგად
ატარებს    ელექტრულ      დენს.    ელექტროსადენების  დაახლოებით      ნახევარი
ალუმინისგან მზადდება. ალუმინის შენადნობები ინარჩუნებენ სიმსუბუქეს და
იჩენენ საკმაო სიმაგრეს. ამის გამო ისინი ფართოდ გამოიყენებიან მშენებლობაში,
მანქანათმშენებლობაში. განსაკუთრებით კი ავიამშენებლობაში.
   ალუმინი რეაგირებს არამეტალებთან, წყალთან, მჟავებთან, ტუტეებთან, მეტალთა
ოქსიდებთან.
    1.
                  2Al + 3Cl2 → 2AlCl3
                  4Al + 3O2 → 2Al2O3
                  2Al + 3S → 2Al2S3
                  2Al + N2 → AlN
                  Al + P → AlP
                  4Al + 3C → Al4C3

  2.    ჰაერთან შეხებისთანავე ალუმინის ზედაპირი იფარება ძალიან მტკიცე თხელი
       ოქსიდური ფენით, რომელიც იცავს ალუმინს შემდეგი გარდაქმნისგან.
       ამიტომაა, რომ საყოფაცხოვრებო ჭურჭელი შეიძლება დამზადდეს
       ალუმინისგან. მასში ვადუღებთ წყალს და ამ დროს ალუმინსა და წყალს შორის
       არავითარი ქიმიური რეაქცია არ მიმდინარეობს. მაგრამ საკმარისია რაიმე
       მექანიკური საშუალებით ან ქიმიური რეაქციის შედეგად მოვაცილოთ
       ალუმინს ოქსიდური ფენა, რომ ის შედის რეაქციაში წყალთან

                  2Al + 6H2O → 2Al(OH)3 + 3H2
3
  3.   ჩვეულებრივი მჟავები (HCl, განზ H2SO4 და ა.შ. ადვილად ხსნიან ალუმინს

                  2Al + 3H2SO4 → Al2(SO4)3 + 3H2

       ცივი კონცენტრირებული აზოტმჟავა და გოგირდმჟავა კი “აპასიურებს”
       ალუმინს. თუმცა ეს რეაგენტები გაცხელებისა რეაგირებენ ალუმინთან. მაგ:
                                t0
                  2Al + 6H SO
                          2      4   Al (SO ) + 6H O + 3SO
                                        2   4 3      2          2
                        (konc)
                        (კონც)

  4. ტუტის ხსნარი ალუმინს შემოაცლის დამცავ ოქსიდურ ფენას, რადგან Al2O3
     ამფოტერული ოქსიდია და იხსნება ტუტეში. შემდეგ ალუმინი რეაგირებს
     წყალთან:

                  2Al + 6H2O → 2Al(OH)3 + 3H2

       წარმოქმნილი ალუმინის ჰიდროქსიდი რეაგირებს ტუტესთან.
                 2H3AlO3 + 2NaOH → 2NaAlO2 + 4H2O

       შევაჯამოთ ამ ორი რეაქციის ტოლობა:
            2
       2Al + 6H2O + 2Al(OH)3 + 2NaOH     2NaAlO2 + 4H2O + 2Al(OH)3 + 3H2
                  2Al + 2H2O + 2NaOH            2NaAlO2 + 3H2

       ნატრიუმის ალუმინატი NaAlO2 შეიძლება ჰიდრატირებული სახით ასეც
       ჩაიწეროს:
                 Na[Al(OH)4]

                  2Al + 2NaOH + 6H2O → 2Na[Al(OH)4]+3H2

  5. ალუმინოთერმიის გზით შეიძლება მათი ოქსიდებიდან მივიღოთ Ca, Cr, Fe და
     მრავალი სხვა მეტალი
                3CaO + 2Al → Al2O3 + 3Ca
                Cr2O3 + 2Al → Al2O3 + 2Cr  და ა.შ.

  Al2O3 – თეთრი ფერის ძნელადლღობადი ნივთიერებაა. ამფოტერული ბუნებისაა.
ბუნებაში გვხვდება მინერალ კორუნდის სახით. კორუნდი ძალიან მაგარია და
გამოიყენება სახეხი და სალესი ქვების დასამზადებლად.
  Al(OH)3 – თეთრი ნალექია. ამფოტერული ბუნებისაა. მიიღება ალუმინის
მარილებზე NH4OH-ის მოქმედებისას:

                         Al3+ + 3NH4OH → Al(OH)3 + 3NH4+

  შეიძლება NaOH ან KOH გამოყენებაც, მაგრამ ამ დროს სინჯარაში უნდა ავიღოთ
ალუმინის მარილი, ხოლო ზემოდან უნდა დავაწვეთოთ ტუტის ხსნარი. ტუტის
დაწვეთება უნდა შევწყვიტოთ ნალექის მაქსიმალური რაოდენობის დაფიქსირებისას:
                 3NaOH + AlCl3 → Al(OH)3↓ + 3NaCl
4
  თუ გავაგრძელებთ ტუტის დამატებას ალუმინის ჰიდროქსიდის ნალექი გაიხსნება.

                 NaOH + Al(OH)3 → Na[Al(OH)4] + 2H2O

   NaAlO2 შეიძლება ასეც ჩაიწეროს Na[Al(OH)4]
   როგორც ავღნიშნეთ Al2O3 და Al(OH)3 ამფოტერულებია, ე.ი. რეაგირებენ როგორც
მჟავებთან ისე ტუტეებთან:

                     Al2O3 + 6HCl       2AlCl3 + 3H2O
                     Al2O3 + 2KOH       2KAlO2 + H2O

                     Al(OH) 3 + 3HCl        AlCl3 + 3H2O
                     Al(OH) 3 + KOH         K[Al(OH) 4]

                                Al(OH) 3 + 3H+            Al3+ + 3H2O
                    ionurad
                    იონურად
                                Al(OH) 3 + OH-            [Al(OH)4] -


 საშინაო დავალება

  1. შეადგინეთ შემდეგ გარდაქმნათა შესაბამისი ტოლობები:

                Al2O3       NaAlO2

           Al       AlCl3

                Al(OH)3       Na[Al(OH)4]

  2. ალუმინის შემცველი 1,240გ მასალა დაამუშავეს ჭარბი ნატრიუმის ტუტის
     ხსნარით. გამოყოფილი წყალბადის მოცულობაა 1,344ლ (ნ.პ.). როგორია ამ
     ნიმუშში ალუმინის მასური წილი?
  3. სპილენძისა და ალუმინის 10გ შენადნობი დაამუშავეს ნატრიუმის ტუტით.
     გაუხსნელი ნივთიერება დაამუშავეს კონცენტრირებული აზოტმჟავათი.
     მიღებული ხსნარი ააორთქლეს. ნალექი გაავარვარეს და მიიღეს 8გ ნაშთი.
     გამოთვალეთ როგორი იყო საწყის ნარევში ალუმინის და სპილენძის მასური
     წილები და დაწერეთ ყველა გარდაქმნის შესაბამისი რეაქციის ტოლობა.
  4. ალუმინის და ქლორის ურთიერთქმედებისას 13,35გ ალუმინის ქლორიდი
     მიიღეს. რამდენი გრამი MnO2 და რამდენი მლ 36%-იანი მარილმჟავას (ρ=1,18)
     ხსნარია საჭირო იმისათვის, რომ მივიღოთ იმდენივე ქლორი, რომელიც
     საკმარისია შესაბამისი AlCl3-ის მისაღებად?

Ara 019

  • 1.
    1 გაკვეთილი N19 საშინაო დავალების შემოწმება 1. m(Na2CO3) = 212გ 2. Ca + 2H2O → Ca(OH)2 + H2 Ca(OH)2 + H2SO4 → CaSO4 + 2H2O CaSO4 + Na2CO3 → Na2SO4 + CaCO3↓ Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2O 9000 CaCO3 CaO + CO2 CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + H2O + CO2 CaO + 2HCl → CaCl2 + H2O CaCO3 + H2O + CO2 → Ca(HCO3)2 700 Ca(HCO3)2 CaCO3 + H2O + CO2 3. t ≈ 1სთ და 20წთ 25 წამი ალუმინი ელემენტი ალუმინი მოთავსებულია ელემენტთა პერიოდული სისტემის III პერიოდის III ჯგუფში. რიგობრივი ნომერია Z=13. Ar(Al)=27. ამ ელემენტის ატომის აღნაგობა შეიძლება ასე გამოვსახოთ K L M 3d 3p 3s +13 2 8 3 [1s2 2s2 2p6] 3s2 3p1 +3 Al - 3e Al ნაერთებში მუდმივად +3 დაჟანგულობის ხარისხს ავლენს. ბუნებაში ყველა მეტალზე უფრო ფართოდაა გავრცელებული. დედამიწის ქერქის დაახლოებით 9% მოდის ალუმინზე. ის შედის მთის ქანების და თიხის შემადგენლობაში ალუმოსილიკატის სახით. მათ გარდა გვხვდება Al2O3 – კორუნდი, ლალი, საფირონი. Al2O3 ⋅ nH2O – ბოქსიტი Na3AlF6 – კრიოლიტი მიღება მიუხედავად იმისა, რომ დედამიწის ქერქში ალუმინი ყველა მეტალზე მეტია, ამ ელემენტის მიღება თავისუფალი სახით სულ ორი საუკუნის წინ განხორციელდა, სხვა მეტალებს კი კაცობრიობა რამოდენიმე ათასწლეულია იყენებს. ამის მიზეზი ის არის, რომ წმინდა ქიმიური გზით ალუმინის მიღება შეუძლებელია. ალუმინი მხოლოდ Al2O3–ის (თიხამიწა) ნალღობის ელექტროლიზით მიიღება. Al2O3–ს ძალიან
  • 2.
    2 მაღალი ლღობის ტემპერატურააქვს (20450), ამიტომ მას ხსნიან გამლღვალ კრიოლიტში დაახლოებით 10000C-ზე. რეაქციას ატარებენ ფოლადის ყუთში, რომლის კედლებზე დაფენილია გრაფიტი. გრაფიტი კათოდის როლს ასრულებს. გამღვალ ნარევში (კრიოლიტი + Al2O3) ჩაშვებულია ნახშირის ღეროები, რომლებიც ანოდის როლს ასრულებენ. ნალღობში ატარებენ მუდმივ დენს, რომლის ძაბვაა 4-6ვოლტი, ხოლო დენის ძალა ≈ 60000ამპ. + - Al2O3 anu Al AlO3 ანუ Al3+ + AlO33- Al2O3 + Na3AlF6 kaTodze Al3+ + 3e Al0 anodze ანოდზე 2AlO33- - 6e Al2O3 + 3O 3C + 3O 3CO გამოყოფილ ჟანგბადთან ურთიერთქმედებისას ნახშირის ანოდები თანდათან იწვება და მათ ახლებით ცვლიან. კათოდზე წარმოქმნილი ალუმინი ლღვება და ჩაედინება ჭურჭლის ფსკერზე, რომელსაც სპეციალური ხვრელიდან გადმოასხამენ. ჭურჭელში უმატებენ ახალი ულუფა Al2O3-ს და პროცესი განუწყვეტლივ მიმდინარეობს. ალუმინი მოვერცხლისფრო თეთრი ფერის მეტალია, მსუბუქია (ρ=2,7გ/სმ3) კარგად ატარებს ელექტრულ დენს. ელექტროსადენების დაახლოებით ნახევარი ალუმინისგან მზადდება. ალუმინის შენადნობები ინარჩუნებენ სიმსუბუქეს და იჩენენ საკმაო სიმაგრეს. ამის გამო ისინი ფართოდ გამოიყენებიან მშენებლობაში, მანქანათმშენებლობაში. განსაკუთრებით კი ავიამშენებლობაში. ალუმინი რეაგირებს არამეტალებთან, წყალთან, მჟავებთან, ტუტეებთან, მეტალთა ოქსიდებთან. 1. 2Al + 3Cl2 → 2AlCl3 4Al + 3O2 → 2Al2O3 2Al + 3S → 2Al2S3 2Al + N2 → AlN Al + P → AlP 4Al + 3C → Al4C3 2. ჰაერთან შეხებისთანავე ალუმინის ზედაპირი იფარება ძალიან მტკიცე თხელი ოქსიდური ფენით, რომელიც იცავს ალუმინს შემდეგი გარდაქმნისგან. ამიტომაა, რომ საყოფაცხოვრებო ჭურჭელი შეიძლება დამზადდეს ალუმინისგან. მასში ვადუღებთ წყალს და ამ დროს ალუმინსა და წყალს შორის არავითარი ქიმიური რეაქცია არ მიმდინარეობს. მაგრამ საკმარისია რაიმე მექანიკური საშუალებით ან ქიმიური რეაქციის შედეგად მოვაცილოთ ალუმინს ოქსიდური ფენა, რომ ის შედის რეაქციაში წყალთან 2Al + 6H2O → 2Al(OH)3 + 3H2
  • 3.
    3 3. ჩვეულებრივი მჟავები (HCl, განზ H2SO4 და ა.შ. ადვილად ხსნიან ალუმინს 2Al + 3H2SO4 → Al2(SO4)3 + 3H2 ცივი კონცენტრირებული აზოტმჟავა და გოგირდმჟავა კი “აპასიურებს” ალუმინს. თუმცა ეს რეაგენტები გაცხელებისა რეაგირებენ ალუმინთან. მაგ: t0 2Al + 6H SO 2 4 Al (SO ) + 6H O + 3SO 2 4 3 2 2 (konc) (კონც) 4. ტუტის ხსნარი ალუმინს შემოაცლის დამცავ ოქსიდურ ფენას, რადგან Al2O3 ამფოტერული ოქსიდია და იხსნება ტუტეში. შემდეგ ალუმინი რეაგირებს წყალთან: 2Al + 6H2O → 2Al(OH)3 + 3H2 წარმოქმნილი ალუმინის ჰიდროქსიდი რეაგირებს ტუტესთან. 2H3AlO3 + 2NaOH → 2NaAlO2 + 4H2O შევაჯამოთ ამ ორი რეაქციის ტოლობა: 2 2Al + 6H2O + 2Al(OH)3 + 2NaOH 2NaAlO2 + 4H2O + 2Al(OH)3 + 3H2 2Al + 2H2O + 2NaOH 2NaAlO2 + 3H2 ნატრიუმის ალუმინატი NaAlO2 შეიძლება ჰიდრატირებული სახით ასეც ჩაიწეროს: Na[Al(OH)4] 2Al + 2NaOH + 6H2O → 2Na[Al(OH)4]+3H2 5. ალუმინოთერმიის გზით შეიძლება მათი ოქსიდებიდან მივიღოთ Ca, Cr, Fe და მრავალი სხვა მეტალი 3CaO + 2Al → Al2O3 + 3Ca Cr2O3 + 2Al → Al2O3 + 2Cr და ა.შ. Al2O3 – თეთრი ფერის ძნელადლღობადი ნივთიერებაა. ამფოტერული ბუნებისაა. ბუნებაში გვხვდება მინერალ კორუნდის სახით. კორუნდი ძალიან მაგარია და გამოიყენება სახეხი და სალესი ქვების დასამზადებლად. Al(OH)3 – თეთრი ნალექია. ამფოტერული ბუნებისაა. მიიღება ალუმინის მარილებზე NH4OH-ის მოქმედებისას: Al3+ + 3NH4OH → Al(OH)3 + 3NH4+ შეიძლება NaOH ან KOH გამოყენებაც, მაგრამ ამ დროს სინჯარაში უნდა ავიღოთ ალუმინის მარილი, ხოლო ზემოდან უნდა დავაწვეთოთ ტუტის ხსნარი. ტუტის დაწვეთება უნდა შევწყვიტოთ ნალექის მაქსიმალური რაოდენობის დაფიქსირებისას: 3NaOH + AlCl3 → Al(OH)3↓ + 3NaCl
  • 4.
    4 თუგავაგრძელებთ ტუტის დამატებას ალუმინის ჰიდროქსიდის ნალექი გაიხსნება. NaOH + Al(OH)3 → Na[Al(OH)4] + 2H2O NaAlO2 შეიძლება ასეც ჩაიწეროს Na[Al(OH)4] როგორც ავღნიშნეთ Al2O3 და Al(OH)3 ამფოტერულებია, ე.ი. რეაგირებენ როგორც მჟავებთან ისე ტუტეებთან: Al2O3 + 6HCl 2AlCl3 + 3H2O Al2O3 + 2KOH 2KAlO2 + H2O Al(OH) 3 + 3HCl AlCl3 + 3H2O Al(OH) 3 + KOH K[Al(OH) 4] Al(OH) 3 + 3H+ Al3+ + 3H2O ionurad იონურად Al(OH) 3 + OH- [Al(OH)4] - საშინაო დავალება 1. შეადგინეთ შემდეგ გარდაქმნათა შესაბამისი ტოლობები: Al2O3 NaAlO2 Al AlCl3 Al(OH)3 Na[Al(OH)4] 2. ალუმინის შემცველი 1,240გ მასალა დაამუშავეს ჭარბი ნატრიუმის ტუტის ხსნარით. გამოყოფილი წყალბადის მოცულობაა 1,344ლ (ნ.პ.). როგორია ამ ნიმუშში ალუმინის მასური წილი? 3. სპილენძისა და ალუმინის 10გ შენადნობი დაამუშავეს ნატრიუმის ტუტით. გაუხსნელი ნივთიერება დაამუშავეს კონცენტრირებული აზოტმჟავათი. მიღებული ხსნარი ააორთქლეს. ნალექი გაავარვარეს და მიიღეს 8გ ნაშთი. გამოთვალეთ როგორი იყო საწყის ნარევში ალუმინის და სპილენძის მასური წილები და დაწერეთ ყველა გარდაქმნის შესაბამისი რეაქციის ტოლობა. 4. ალუმინის და ქლორის ურთიერთქმედებისას 13,35გ ალუმინის ქლორიდი მიიღეს. რამდენი გრამი MnO2 და რამდენი მლ 36%-იანი მარილმჟავას (ρ=1,18) ხსნარია საჭირო იმისათვის, რომ მივიღოთ იმდენივე ქლორი, რომელიც საკმარისია შესაბამისი AlCl3-ის მისაღებად?