Алюминий - поразительный металл, который широко используется в промышленности и быту благодаря уникальному строению его атома и электронной формуле. Давайте разберемся, как устроен этот замечательный химический элемент.
Электронная формула и строение атома алюминия
В Периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева алюминий находится в III группе, 3 периоде, его порядковый номер 13. Это означает, что в нейтральном атоме алюминия 13 протонов в ядре и 13 электронов в электронной оболочке.
Алюминий образует прочную химическую связь с кислородом
Распределение электронов по электронным уровням и подуровням описывается формулой 1s2 2s2 2p6 3s2 3p1. Это значит, что:
- на первом уровне 2 электрона
- на втором уровне 8 электронов
- на третьем уровне 3 электрона
Последний 3p подуровень не завершен, поэтому алюминий относится к металлам.
| Валентность Al | III, I |
Незавершенный 3p подуровень с валентным электроном и определяет валентность алюминия, равную 3. Это оказывает большое влияние на его свойства.
Применение алюминия и его сплавов
Благодаря особенностям строения, алюминий и его сплавы очень востребованы в промышленности и быту.
В промышленности алюминий широко используется в:
- авиастроении
- производстве автомобилей
- электротехнике
Например, алюминий применяют для изготовления кузовов автомобилей, так как он прочный, легкий и устойчив к коррозии.
В быту из алюминия производят:
- кастрюли и сковороды
- алюминиевую фольгу
- детали для электроприборов
Из алюминия делают спирали в электронагревательных приборах
Преимущества алюминия - хорошая теплопроводность, небольшой вес, пластичность - позволяют использовать его в самых разных областях промышленности и быта.
Влияние электронной формулы на свойства алюминия
Электронная формула алюминия 1s2 2s2 2p6 3s2 3p1 определяет многие его уникальные свойства.
Незавершенный 3p подуровень обуславливает высокую химическую активность алюминия. Из-за наличия неспаренного электрона атомы алюминия легко отдают его, чтобы образовать прочную ковалентную связь, например с кислородом.
При взаимодействии с воздухом алюминий мгновенно покрывается тонкой и прочной оксидной пленкой Al2O3, защищающей металл от дальнейшего окисления. Это обеспечивает высокую коррозионную стойкость алюминия.
Сплавы на основе алюминия
Благодаря валентности III алюминий хорошо образует сплавы с другими металлами, деля с ними общие электроны.
Наиболее распространены сплавы алюминия с медью, магнием, кремнием. Они обладают повышенной прочностью по сравнению с чистым алюминием.
Самые известные сплавы:
- дюралюминий (Al, Mg, Cu)
- силумин (Al, Si)
Применение сплавов алюминия
Благодаря прекрасному сочетанию легкости, прочности, пластичности сплавы на основе алюминия незаменимы в областях, где важно снизить вес конструкций.
В частности, дюралюминий и другие сплавы широко используются:
- В авиастроении
- Для изготовления автомобильных деталей
- В судостроении
Применение алюминия в быту
Несмотря на широкое использование сплавов, чистый алюминий также находит много применений в быту.
Из чистого алюминия производят посуду, фольгу для упаковки и хранения пищи.
