Shaoyi Metal Technology dalyvaus EQUIP'AUTO Prancūzija parodoje – užsukite ir išsamesnės informacijos apie inovatyvius automobilių metalo sprendimus!
EN
Aliuminio joninė kaina: numatyti ir subalansuoti formules per sekundes
Aliuminio joninė kaina iš karto
Trumpas atsakymas: kokią kainą sudaro aliuminis?
Jei ieškote trumpos versijos, štai ji: aliuminis beveik visada sudaro joną su +3 kaina. Chemiškai tai rašoma kaip Al 3+ tai yra dažniausiai pasitaikanti ir stabiliausia aliuminio jonų rūšis, su kuria susiduriama kasdieninėse medžiagose ir pramonės taikymuose.
Tipiška aliuminio joninė kaina yra +3 (Al 3+ ).
Kodėl taip yra? Paslaptis slypi aliuminio vietoje periodinėje lentelėje ir jo atomo struktūroje. Aliai (Al) randamas 13 grupėje, kur kiekvienas neutralus atomas turi tris valentinius elektronus. Reaguodamas aliuminis praranda tris išorinius elektronus, todėl atsiranda +3 teigiama krūvio kaina. Šis procesas apibendrinamas vienoje pusės reakcijoje:
Al → Al 3+ + 3e −
Taigi, kai matote frazę aliuminio joninio krūvio arba svarstote koks yra aliuminio krūvis , iš tikrųjų klausi, kiek elektronų aliuminis praranda, kad taptų stabilus. Atsakymas: tris. Todėl aliuminio jono krūvis druskuose ir tirpaluose beveik visada yra +3.
- Sujungia anijonus, kurie iš viso sudaro −3: Asis 3+ sujungia su neigiamais jonais, kad sulygintų jo krūvį, kaip, pavyzdžiui, du Al 3+ trims O 2− al 2O 3.
- Numatomi formulės: Junginiai, tokie kaip Al 2O 3(aliuminio oksidas) ir AlCl 3(aliuminio chloridas), atspindi šį +3 krūvį.
- Stipri gardelės formavimasis: +3 krūvis sukelia stiprius joninius gardelius, kurie suteikia aliuminio junginiams stabilumą ir naudingumą medžiagose.
Svarbu pažymėti, kad „joninis krūvis“ konkrečiai nurodo grynąjį krūvį po to, kai aliuminis praranda elektronus – nereikia painioti su terminais kaip oksidacijos skaičius ar valentingumas (juos paaiškinsime vėliau). Kol kas tiesiog prisiminkite: jei jūsų klausiama apie aliuminio jono krūvis , atsakymas yra +3.
Pasiruošę pamatyti, kaip galima numatyti šį krūvį bet kuriai medžiagai, o ne tik aliuminiui? Kitoje dalyje gausite žingsnis po žingsnio vadovą, kaip skaityti periodinę lentelę, suprasti, kodėl Al 3+ yra toks patikimas, ir pritaikyti šią žinias rašant subalansuotas chemines formules. Taip pat išanalizuosime energetinį „kodėl“, palyginsime susijusius terminus ir pateiksime praktinių užduočių su sprendimais. Pradėkime!
Tiksliai numatyti joninį krūvį
Kaip nustatyti elemento krūvį naudojant periodines tendencijas
Ar kada pagalvojote, kad galbūt yra trumpesnis kelias, kaip nuspėti atomo joninį krūvį tik pažvelgus į periodinę lentelę? Geros naujienos: jis egzistuoja! Periodinė lentelė yra daugiau nei elementų sąrašas – tai galingas įrankis, padedantis išmokti kaip nustatyti elemento krūvį ir prognozuoti elementų krūvius jų labiausiai paplitusiose joninėse formose. Štai kaip galite ją panaudoti savo naudai, arba dirbdami su aliuminiu, magniu, deguonimi ar kitais elementais.
- Raskite elemento grupės numerį. Grupė (vertikalė eilutė) dažnai rodo, kiek valentinių elektronų turi elementas. Pagrindinėms grupėms elementams svarbus yra grupės numeris.
- Nuspręskite, ar elementas yra metalas ar nemetalas. Metaliai (kairėje periodinės lentelės pusėje) linkę prarasti elektronus ir formuoti teigiamus jonus (kationus). Nemetaliai (dešinėje pusėje) paprastai prisideda elektronus, kad taptų neigiamais jonais (anionais).
-
Taikykite pagrindinę taisyklę:
- Metalam: joninis krūvis paprastai yra lygus grupės numeriui (tačiau teigiamas).
- Nemetalams: joninė kaina yra grupės numeris minus aštuoni (gaunamas neigiamas krūvis).
- Pakartotinai patikrinkite naudodami įprastus junginius ir stabilumo tendencijas. Daugiausiai paplitęs elemento krūvis atitinka formules jo stabiliais junginiais.
Periodinė užuomina: Kairėje pusėje esantys metalai → kationai; dešinėje pusėje esantys nemetalai → anionai. Pernai metalai (centrinis blokas) yra labiau kintami, tačiau pagrindinės grupės elementai šių modelių laikosi kruopščiai.
Taikykite taisykles: aliuminis, magnis ir deguonis
- Aliuminis (Al): 13 grupės metalas. Praranda tris elektronus, kad susidarytų Al 3+ . Tai klasikinis aliuminio joninio krūvio variantas.
- Magnis (Mg): 2 grupės metalas. Praranda du elektronus, kad susidarytų Mg 2+ —standartinis magnio jonų krūvis.
- Deguonis (O): 16 grupės nemetalas. Priima du elektronus, kad susidarytų O 2− , dažnas anionas.
Panagrinėkime šias prognozes praktikoje naudodami greitus pavyzdžius:
- Aliuminis (Al): 13 grupė → praranda 3 elektronus → Al 3+ (aliuminio jonas)
- Magnis (Mg): 2 grupė → praranda 2 elektronus → Mg 2+
- Deguonis (O): 16 grupė → priima 2 elektronus → O 2−
Patikrinkite savo prognozę pagal periodinę lentelę
Nežinote, ar jūsų atsakymas teisingas? Palyginkite savo prognozę su periodinę lentelę su krūviais arba su krūviai periodinėje lentelėje patvirtinimui. Pastebėsite, kad aliuminio +3, magnio +2 ir deguonies -2 krūviai atitinka dažniausiai šiuose skaičiuose nurodytus jonus [Nuoroda] . Ta pati metodė padeda rasti cinko jono krūvį (Zn 2+ ) ir daug kitų.
Pasiruošę patikrinti save? Pabandykite numatyti joninį natrio, sieros arba chloro krūvį naudodami aukščiau pateiktus veiksmus. Kuo daugiau praktikuositės, tuo natūralesnis taps periodinės lentelės krūvių skaitymas - ir tuo lengviau bus rašyti teisingas formules bet kokiam joniniam junginiui.
Toliau nagrinėsime, kodėl aliuminis sako prarasti būtent tris elektronus - ir kas daro +3 būseną tokia stabilia, lyginant su kitomis galimybėmis.
Kodėl aliuminis sustoja ties +3
Paskesni jonizacijos energijos ir Al 3+ Rezultatas
Atrodo sudėtinga? Paanalizuokime. Kai žiūrite į periodinę lentelę ir svarstote, „Koks yra Al krūvis?“ arba „Kokį krūvį turi aliuminis?“, atsakymas beveik visada yra +3. Bet kodėl? Paslaptis slypi aliuminio atomų elektronų praradimo būde ir kodėl +3 būsena yra tokia stabilioji lyginant su +1 arba +2.
Įsivaizduokite, kad lupate svogūno sluoksnis. Pirmi trys aliuminio prarasti elektronai yra išoriniai – tai valentinių elektronų sluoksnis. Jų atsikratyti yra gana paprasta tokiam metalui kaip aliuminis, kuris yra 13 grupėje. Kai šie trys elektronai dingsta, atomas pasiekia stabilų, į inertinio dujinio sluoksnį primenantį branduolį. Todėl aliuminio elektronų praradimas arba įgūdis įgyti elektronų beveik visada yra trijų elektronų praradimas.
Aliuminis sustoja ties +3, nes kitas elektronas būtų pašalintas iš kur kas stipriau surišto vidinio sluoksnio.
Kodėl ketvirto elektrono pašalinimas yra nepalankus
Štai pagrindinis dalykas: kai aliuminis praranda tris savo valentines elektronus, kitas prieinamas elektronas yra giliai slypintis vidiniame sluoksnio, arti branduolio ir apsaugotas nuo išorinių poveikių. Bandyti pašalinti ketvirtą elektroną reikėtų prasiskverbti į šį stabilų, tvirtai surištą sluoksnį – procesą, kuris energijos požiūriu yra labai nepalankus. Todėl įprastoje chemijoje niekada nesutinkamas +4 aliuminio jonas.
- Pirmieji trys elektronai: Lengvai prarandami, ištuštinant 3s ir 3p orbitales.
- Ketvirtas elektronas: Būtų gaunamas iš 2p apvalkalo, kuris yra daug stabiliau ir daug sunkiau pašalinti.
Tai klasikinis pavyzdys periodinės lentelės tendencijos: metalai praranda savo išorinius elektronus, kol pasiekia stabilų branduolį, po to sustoja. Aliuminio jonizacija puikiai atitinka šį modelį [Nuoroda] .
Metalų stabilumas per elektronų praradimą
Taigi, ar aliuminis turi pastovią įkrovą? Praktiškai taip: aliuminio jono įkrova beveik visada yra +3. Nors egzistuoja retų junginių, kuriuose aliuminis gali atrodyti kaip +1 arba +2, tai yra išimtys, o ne taisyklė realioje chemijoje. Todėl kai klausiate „kokia yra aliuminio įkrova daugelyje junginių?“, atsakymas yra patikimai +3.
Kiek elektronų aliuminis gauna ar praranda? Jis atsijungia trys—niekada negauna—nes tai yra metalas, o metalai linkę atsikratyti elektronų, kad pasiektų stabilų būseną. Todėl aliuminio joninė įkrova yra prognozuojama viskame, nuo aliuminio oksido (Al 2O 3) iki aliuminio chlorido (AlCl 3).
- +3 yra standartinė, stabilioji aliuminio įkrova joniniuose junginiuose.
- Praradus tris elektronus atitinka jo metalinę prigimtį ir 13 grupės poziciją.
- Asis 3+ randamas beveik visuose paprastuose aliuminio druskuose ir koordinaciniuose kompleksuose.
Apibendrinant, koks yra Al krūvis? Jis yra +3 - nes po trijų elektronų praradimo atomas tampa stabilus, o chemija „sustoja“ ties šiuo tašku. Tokia energetinė logika paaiškina, kodėl aliuminio joninio krūvio vertė yra patikima, ir kodėl visur gamtoje ir pramonėje pasitaiko +3 krūvio jono.
Toliau pamatysite, kaip šis pastovus krūvis atsispindi realybėje, o taip pat kaip sudaryti formules, kad gauti stabilias junginių su aliuminio jonais formules.
Krūvių balansavimas aliuminio junginių formulėms sudaryti
Iš Al 3+ junginių formulių sudarymas: joninių junginių pavadinimų praktikoje panaudojimas
Kai išgirstate apie aliuminio joninį krūvį, ką tai reiškia realiems cheminiams junginiams? Išanalizuokime tai naudodami praktiškai pavyzdžius ir paprastą formulės sudarymo metodą, kad visos formulės būtų subalansuotos ir teisingos. Įsivaizduokite, kad jums pateikiamas Al 3+ ionus ir liepė poruoti juos su dažniausiai pasitaikančiais anionais – kaip žinoti, kokia turėtų būti galutinė formulė? Atsakymas yra subalansuoti joninius krūvius, kad bendras teigiamas būtų lygus bendram neigiamam. Pažiūrėkime, kaip tai veikia, žingsnis po žingsnio.
Užrašykite Aliuminio pusreakciją
Pradėkite nuo pagrindinio proceso: aliuminis praranda tris elektronus, kad susidarytų jo jonas.
Al → Al 3+ + 3e −
Šis +3 krūvis yra tas, kurį naudosite poruodami aliuminį su kitais jonais, formuodami joninių junginių formules. Svarbiausia – užtikrinti, kad visų krūvių suma junginyje būtų lygi nuliui – gamta visada teisiasi į neutralumą!
Subalansuokite krūvius, kad sudarytumėte stabilias druskas
Einame per keturis klasikinius pavyzdžius, naudodami aliuminio +3 krūvį su keliais svarbiais anionais. Kiekvienam iš jų pamatysime, kaip derinti jonus, kad pasiektume neutralią formulę, remiantis joninių junginių formulėmis ir standartinėmis mokymo praktikomis:
| Katijonas | Anionas | Krūviai | Subalansuota formulė | Pastabos |
|---|---|---|---|---|
| Asis 3+ | O 2− | +3, −2 | Asis 2O 3 | 2 Al 3+ (2 × +3 = +6), 3 O 2− (3 × −2 = −6) |
| Asis 3+ | Cl − | +3, −1 | AlCl 3 | 3 Cl − reikalingas krūvio balansui |
| Asis 3+ | Ne 3− | +3, −1 | Al(NO 3)3 | 3 nitratų jonai (ne 3jono krūvis yra −1) neutralumui |
| Asis 3+ | Taigi 42− | +3, −2 | Asis 2(SO 4)3 | 2 Al 3+ (+6), 3 sulfato jonai (sulfato jono krūvis yra −2, iš viso −6) |
Panagrinėkime šių formulių logiką:
- Asis 2O 3:Du Al 3+ jonai (+6) ir trys O 2− ionai (−6) puikiai balansuoja.
- AlCl 3:Norint neutralizuoti vieną Al reikia trijų chlorido jonų (chlorido krūvis yra −1) 3+ .
- Al(NO 3)3:Norint subalansuoti vieną Al reikia tris nitrato jonus (nitrato krūvis yra −1) 3+ ; skliaustai rodo tris visus nitrato grupes.
- Asis 2(SO 4)3:Du Al 3+ (+6) ir trys sulfato jonai (sulfato jono krūvis yra −2, iš viso −6) neutralumui.
Patarimai dėl jonų krūvių balansavimo
- Visada suderinkite visą teigiamą krūvį su visu neigiamu krūviu.
- Naudokite mažiausią visų skaičių santykį kiekvienam jonui (sumažinkite indeksus, jei įmanoma).
- Daugiaatomiams jonus (tokius kaip nitrato ar sulfato) naudokite skliaustus, jei jų reikia daugiau nei vieną: Al(NO 3)3, Al(OH) 3.
- Patikrinkite savo darbą: formulėje visų jonų krūvių suma turi būti lygi nuliui.
Norite pabandyti daugiau? Pratinkite su kitais poliatominiais jonais iš standartinių lentelių – pavyzdžiui, poruodami Al 3+ su OH − (hidroksido krūvis yra −1, todėl gaunama Al(OH) 3arba su PO 43− (fosfato jono krūvis yra −3, todėl gaunama AlPO 4). Kiekvienais atveju metodas lieka toks pat: subalansuokite jonų krūvius, tada užrašykite paprasčiausią formulę.
Dabar, kai jūs matėte, kaip sudaryti ir balansuoti šias formules, jūs pasiruošę atskirti panašiai skambančius terminus, tokiais kaip joninis krūvis, oksidacijos laipsnis ir formalusis krūvis. Kitame skyriuje paaiškinsime šiuos dažnus painiojimus.
Venkite dažnų krūvio sąvokų painiojimo
Joninis krūvis vs. Oksidacijos laipsnis vs. Formalusis krūvis
Kai mokotės apie aliuminio joninį krūvį, lengva susipainioti dėl panašių terminų – ypač kai vadovėliuose ir mokytojų kalboje pasitaiko tokių frazių kaip oksidacijos laipsnis ir formalusis krūvis. Atrodo sudėtingai? Paaiškinsime kiekvieną sąvoką paprasta kalba ir parodysime, kaip atskirti skirtumus, naudodami aliuminį kaip savo gidas.
| Konceptas | Ką matuoja | Kaip priskiriama | Pavyzdys su Al | Kada naudoti |
|---|---|---|---|---|
| Joninis krūvis | Faktinis atomų elektros krūvis, praradus ar įgūžus elektronus | Skaičiuojami prarasti (teigiami) arba įgūžti (neigiami) elektronai lyginant su neutraliu atomu | Asis 3+ alCl 3turi joninį krūvį +3 | Kai kalbama apie druskų ar tirpalų jonus; svarbu rašant formules ir balansuojant krūvius |
| Oksidacijos skaičius | Formalės apskaitos įrankis, skirtas stebėti elektronų poslinkius junginiuose | Priskirkite visus jungiamuosius elektronus elektrogydesniam atomui; paprastiems jonams atitinka joninį krūvį | Al in AlCl 3turi +3 oksidacijos laipsnį (toks pats kaip ir joninė krūvis) Al in Al 2O 3taip pat yra +3 |
Naudojamas redoksinių reakcijų, pavadinimų ir elektronų apskaitoje |
| Formalinis krūvis | Hipotetinis krūvis, jei jungiamieji elektronai yra lygiai pasidalinti | Padalinkite visas jungtis perpus, tada palyginkite su valentinių elektronų skaičiumi laisvame atome | Retai taikomas paprastiems joniniams junginiams, tokiems kaip AlCl 3; svarbesnis kovalentiniuose molekulose arba poliatominiuose jonuose | Naudojamas braižant Lewio struktūras, kad būtų nustatyta stabiliausia išdėstymo forma |
Paprasti pavyzdžiai naudojant aliuminį
- AlCl 3:Aliuminio joninė kaina yra +3, kuri atitinka jo oksidacijos laipsnį. Chlorido jonai kiekvienas turi kainą ir oksidacijos laipsnį -1.
- Al 2O 3:Kiekvienas aliuminio atomas turi joninę kainą +3 ir oksidacijos laipsnį +3. Kiekvienas deguonis yra -2 abiem atvejais.
- Formalioji kaina: Šiems joniniams junginiams formalioji kaina paprastai neaptariama. Ji svarbesnė kovalentinėms struktūroms arba poliatominiams jonams, tokiais kaip sulfatas arba nitratas, kur elektronų dalijimasis nėra toks aiškus.
Kada kiekviena sąvoka yra svarbi
Įsivaizduokite, kad jūsų prašo paaiškinti, kaip rasti aliuminio oksidacijos skaičių junginyje. Paprastiems jonams oksidacijos skaičius ir joninė kaina yra vienodi. Tačiau kovalentiniuose arba kompleksiniuose jonuose šie skaičiai gali skirtis. Tuo tarpu formali kaina yra įrankis, kurį chemikai naudoja braižydami Lewis struktūras, kad nuspręstų, kuri struktūra yra labiausiai tikėtina, remiantis „vienodo pasidalinimo“ elektronų idėja.
Štai kaip šios idėjos susijusios naudojant elementų joninių kainų lentelę arba a periodinė lentelė su kationais ir anionais :
- Joninė krovos: Naudokite formulėms rašyti, prognozuoti junginių santykius ir reakcijų balansavimą. Peržiūrėkite periodinę kainų lentelę greitam atsaukimui.
- Oksidacijos skaičius: Naudokite redoks reakcijoms, sistemingam pavadinimui ir elektronų perkėlimo supratimui.
- Formalioji kaina: Naudokite lyginant galimas Lewis struktūras, ypač poliatominiams jonams ir kovalentiniams molekulėms.
Populiarios klaidos, kurias reikia išvengti
- Nepainiokite formalios kainos su tikra jonine kaina joniniuose junginiuose – jos gali nesutapti.
- Atminkite: oksidacijos skaičius yra formalumas, o ne tikra krūvis, išskyrus paprastus jonus.
- Visada patikrinkite oksidacijos skaičių sumą junginyje: ji turi būti lygi molekulės ar jono bendram krūviui ( šaltinis ).
Dabar, kai mokate skirti šiuos krūvių sąvokas, esate pasirengę pamatyti, kaip aliuminio krūvis pasireiškia realybėje ir pramonės medžiagose. Tolesniame etape panagrinėkime, kaip Al 3+ pasirodo viskame, nuo vandens valymo iki gamybos, ir kodėl šių skirtumų pažinimas yra svarbus aktyvios chemijos atveju.
Aliuminio joninio krūvio realaus pasaulio panaudojimai
Nuo jonų iki medžiagų: kur Al 3+ Pasirodo
Supratus aliuminio joninį krūvį, pradedate matyti jo pėdsakus visur – nuo vandens, kurį geriate, iki automobilio, kuriuo važiuojate. Tačiau kaip šis +3 krūvis iš tikrųjų formuoja aliuminio elgesį realybėje? Panagrinėkime pagrindinius būdus, kaip ši chemija virsta kasdieniniais panaudojimais, ir kodėl skirtumas tarp aliumo ir aliuminio svarbus tiek mokslui, tiek pramonei.
- Shaoyi Metal Parts Supplier Automobilių aliuminio išperkamosios dalys: Gaminant, +3 joninis krūvis yra pagrindas, dėl kurio aliuminis yra atsparus korozijai ir tinkamas anoduoti. "Shaoyi" ekspertinė patirtis naudoja šį principą, kad gamintų aukštos kokybės, tiksliai suprojektuotas automobilių dalis, kuriose kontroliuojamas paviršiaus apdorojimas ir lydinių pasirinkimas priklauso nuo gilaus Al 3+ chemiją.
- Stikliniai, kurių sudėtyje esantis polietileno kiekis sudaro ne mažiau kaip 5% masės Ar kada susimąstėte, ar aliuminis rustuoja? Skirtingai nuo geležies, aliuminis nerūdi tradiciškai. Vietoj to, kai jis susiduria su oru ar vandeniu, jis iš karto formuoja ploną, stabilią aliuminio oksido (Al 2O 3) ant jo paviršiaus. Šis pasivacijos sluoksnis yra tiesiogiai susijęs su aliuminio jonus +3 krūvioAl 3+ stipriai jungiasi su deguonies, sukuriant barjerą, apsaugančią pagrindinį metalą nuo tolesnės korozijos. Štai kodėl aliuminio konstrukcijos išlieka taip ilgai net ir šiurkštose aplinkoje.
- Vandens apdorojimas ir flokuliravimas: Municipaliniuose vandentiekio įrenginiuose, siekiant pašalinti priemaišas, pridedami aliuminio druskos, tokios kaip aliuminio sulfatas. Al 3+ jonai veikia kaip stiprūs koaguliantai, jungdamiesi su pakibusiomis dalelėmis ir verčiant juos nusėsti – taip vanduo tampa švaresnis ir saugesnis gerti. Dažnai galite sutikti terminą „aliuminio bokštas“, naudojamą šiems koaguliantams apibrėžti. Svarbu atskirti aliuminį nuo aliuminio: „aliuminis“ reiškia tam tikrą aliuminį turinčių junginių klasę, o „aliuminis“ yra grynas metalas arba jo paprasti jonai [Nuoroda] .
- Medžiagos pasirinkimas ir paviršiaus apdorojimas: Pramonės sektoriuose, nuo aviacijos iki elektronikos, žinios apie aliuminio jonus daro įtaką lydinių, dengiančių sluoksnių ir apdorojimo metodų pasirinkimui. Pvz., anodinė oksidacija – elektrocheminis procesas – padaro storesnį natūralų oksido sluoksnį, padidinant atsparumą ir pagerinant išvaizdą. Tai priklauso nuo aliuminio jonų reakcingumo ir +3 krūvio paviršiuje.
- Aliuminio oksido tankis ir pažengusios medžiagos: Aliuminio oksido tankis ir struktūra (Al 2O 3)—keraminis, pagamintas iš aliuminio jonų—yra kritiškai svarbus pjūklų įrankių, katalizatorių, o netgi mikroelektronikos pagrinduose. +3 krūvis sukelia tankiai supakuotus, stabilius joninius gardelius, suteikiančius aliuminui kietumą ir terminę stabilumą.
Aptrūdijimo atsparumas: kodėl aliuminis pasyvuojamas, o ne rūdija
Įsivaizduokite, kad palyginate plieną ir aliuminį lauke. Plienas suformuoja trapia rūdą, kuri praryja metalą, tačiau aliuminis vysto tvirtą, nematomą oksido sluoksnį. Tai vyksta, nes Al 3+ paviršiaus jonai užfiksuoja deguonies atomus, užrakindami juos tankiame, apsauginiame sluoksnyje. Rezultatas: aliuminio atsparumas korozijai yra viena iš jo didžiausių privalumų, todėl jis taip plačiai naudojamas nuo gėrimų skardinių iki dangoraižių apdailos.
Gamybos implikacijos: nuo ekstruzijos iki kasdienių objektų
Gaminant, aliuminio joninė kryptis nėra tik akademinis klausimas – ji formuoja tikras sprendimus dėl medžiagų ir procesų. Pavyzdžiui, automobilių inžinieriai pasikliauja tokiais parametrais kaip aliuminio oksido tankis ir aliuminio jonų elgesys, kad pasirinktų lydinius, kurie svertų stiprumą, svorį ir atsparumą korozijai. Paviršiaus apdorojimo būdai, tokie kaip anodavimas ar dažymas, yra sukurti tam, kad pagerintų ar modifikuotų natūralų oksido sluoksnį, viską dėka aliuminio jonų numatomoji chemijai 3+ .
Todėl kitą kartą, kai pamatysite aliuminio profilio ekstruziją, vandens valymo įrenginį ar net paprastą aliuminio druskos gabalą, prisiminkite: pagrindinė +3 aliuminio jonų kryptis yra pagrindinė jo savybių priežastis. Ar jūs vertinate aliuminio druską ir aliuminį konkrečiai naudoti, ar ieškote tiekėjo tiksliesiems komponentams, šios pagrindinės cheminės savybės supratimas padės priimti protingesnius ir pagrįstesnius sprendimus.
Toliau jūs praktiškai pritaikysite tai, ko išmokote – prognozuosite krūvius ir rašysite formules realiems junginiams, kuriuose yra aliuminio jonų.
Praktika su aliuminio jonais
Praktikos rinkinys: prognozuokite krūvius ir formules
Kai mokotės apie joninius krūvius, niekas nepakeis praktinės patirties. Žemiau rasite uždavinių seriją, sukurtą sustiprinti tai, ko išmokote apie aliuminio joninį krūvį ir kaip jį naudoti sudarant realių cheminių formulių. Šie uždaviniai padės atsakyti į dažnus klausimus, tokius kaip „koks yra aliuminio jono krūvis?“ ir „kaip užrašyti subalansuotą formulę aliuminio junginiui?
-
Nurodykite aliuminio joninį krūvį.
Koks yra aliuminio krūvis, kai jis sudaro joną? -
Užrašykite formulę Al 3+ su Cl − .
Prognozuokite teisingą formulę junginiui tarp aliuminio jono ir chlorido jono. -
Užrašykite formulę Al 3+ be jokių 3− .
Prognozuokite formulę junginiui, kurį sudaro aliuminio jonas ir nitrato jonas. -
Užrašykite formulę Al 3+ su SO 42− .
Numatykite subalansuotą formulę junginiui, kuris turi aliuminio joną ir sulfato joną. -
Užrašykite formulę Al 3+ su O 2− .
Numatykite teisingą formulę junginiui, kurį sudaro aliuminio ir oksido jonai. -
Iššūkis: subalansuokite bendrąsias reakcijos santraukos eilutės krovas.
Parašykite subalansuotą santrauką reakcijai tarp aliuminio jonų ir sulfato jonų, parodant, kaip formulėje yra balansuojamos krovos.
Bendroji teigiamų krūvių suma turi būti lygi bendrajai neigiamų krūvių sumai galutinėje formulėje.
Išspręsti sprendimai Al 3+ Poravimasis
-
Nurodykite aliuminio joninį krūvį.
Atsakymas į klausimą „koks yra aliuminio jono krūvis“ yra +3. Cheminėje žymėje tai rašoma kaip Al 3+ . Tai reiškia, kad kai norite numatyti aliuminio jono krūvį, tiesiog ieškote +3, taip pat kaip ieškote kaliaus jono (K + ) kaip +1. -
Užrašykite formulę Al 3+ su Cl − .
Kad būtų subalansuotos kainos, reikia tris chlorido jonus (Cl − ) už kiekvieną aliuminio joną (Al 3+ ). Formulė yra AlCl 3. Tai užtikrina, kad bendra kaina būtų lygi nuliui: (+3) + 3×(−1) = 0. -
Užrašykite formulę Al 3+ be jokių 3− .
Vėl trys nitrato jonus (NO 3− ) reikia subalansuoti vieną aliuminio joną. Teisinga formulė yra Al(NO 3)3. Skliaustai naudojami, nes yra daugiau nei vienas poliatominis jonas. -
Užrašykite formulę Al 3+ su SO 42− .
Čia reikia dviejų aliuminio jonų (2 × +3 = +6) ir trijų sulfato jonų (3 × −2 = −6), kad junginys būtų neutralus. Subalansuota formulė yra Asis 2(SO 4)3. -
Užrašykite formulę Al 3+ su O 2− .
Du aliuminio jonai (2 × +3 = +6) ir trys oksido jonai (3 × −2 = −6) suteikia neutralų junginį. Formulė yra Asis 2O 3. Tai yra pagrindinė aliuminio keramikos sudėtinė dalis. -
Iššūkis: subalansuokite bendrąsias reakcijos santraukos eilutės krovas.
Sujunkite du Al 3+ jonus ir tris SO 42− jonus:- 2 × (+3) = +6 (iš aliuminio jonų)
- 3 × (−2) = −6 (iš sulfato jonų)
- +6 + (−6) = 0 (neutrale visoje struktūroje)
Subalansuota formulė yra Asis 2(SO 4)3. Tai atspindi balansavimo logiką, naudojamą kalio jono (K + ) porai su sulfato jonu (K 2Taigi 4).
Išbandykite šiuos prieš pasirenkant atsakymus
- Koks yra krūvis ant aliuminio jono? (Al 3+ )
- Koks krūvis yra aliuminyje AlCl 3? (+3)
- Prognozuokite krūvį, kurį turėtų aliuminio jonas, jei prarastų tris elektronus. (+3)
- Kaip sudarytumėte aliuminio fosfato formulę, žinodami, kad fosfato krūvis yra −3? (AlPO 4)
Įvaldę šiuos joninius krūvius, nuo kaliaus jono krūvio iki aliuminio jono krūvio, galėsite greitai prognozuoti ir sudaryti formules įvairiems junginiams. Jei jau pasiruošę daugiau, toliau pateikiami pagrindiniai išvados ir nurodyti patikimi šaltiniai gilesniam mokymuisi ir praktikai.
Pagrindiniai išvados ir patikimi šaltiniai
Pagrindinės išvados apie Al 3+
Kai žvelgiate iš šono ir apžvelgiate bendrą vaizdą, aliuminio joninio krūvio chemija yra maloniai nuoseklus – ir labai naudingas. Štai trys pagrindinės pamokos, kurias verta įtvirtinti:
- Aliuminis paprastai sudaro Al 3+ jonus: The aliuminio krūvio yra beveik visada +3 junginiuose, tai atspindi jo vietą periodinėje cheminių elementų lentelėje ir linkimį prarasti tris valentinius elektronus.
- Jonų krūviai balansuoja ir sukuria neutralias formules: Nesvarbu, ar statote Al 2O 3, AlCl 3, ar Al(NO 3)3, visų teigiamų ir neigiamų krūvių suma visada yra lygi nuliui. Ši pagrindinė principas yra pagrindas cheminių formulių rašymui ir tikrinimui.
- +3 būsena atspindi tiek valentingumą, tiek energetinę stabilumą: Aliuminio +3 joninis krūvis atsiranda todėl, kad pašalinus ketvirtą elektroną būtų pažeista stabilios vidinės apvalkalo struktūra, todėl +3 yra mėgstama ir dažniausiai pasitaikanti būsena realioje chemijoje.
Aliuminio dažniausiai pasitaikantis joninis krūvis yra +3.
Išplėstinės medžiagos
Pasiruošę dar labiau pagilinti žinias arba pritaikyti jas praktikoje? Štai kruopščiai sudarytas išteklių sąrašas, kuris padės toliau mokytis – nuo klasikinės mokyklos medžiagos iki pažengusio gamybos supratimo:
- Šaoyi metalo dalių tiekėjas — Automobilių aliuminio presavimo dalys :Sužinokite, kaip pagrindinis +3 aliuminio kaina nulemia paviršiaus elgseną, anodavimą ir korozijos atsparumą realybėje automobilių komponentuose. Tai praktiška jungtis tarp cheminės teorijos ir gamybos puikybės, parodanti, kaip žinios apie Al 3+ verčiamos į tikslų inžineriją ir medžiagos pasirinkimą.
- Pasitarkite su periodine lentele su krūviais: Nepaklaidžiaujančiai nuorodai naudokite periodinę lentelę su jonų krūviais norėdami patikrinti bet kurio elemento dažniausias jonines būsenas. Tokios lentelės yra nepakeičiamos studentams, mokytojams ir specialistams, kurie turi patvirtinti krūvių periodinę lentelę iš karto. Tokios rėmimo priemonės kaip šis ThoughtCo vadovas pateikia atspausdinamąsias versijas ir naudingas paaiškis.
- Peržiūrėkite standartines tekstų dalis apie oksidacijos laipsnio metodus: Norėdami giliau įsigilinti į skirtumus tarp joninio krūvio, oksidacijos skaičiaus ir formalaus krūvio, klasikiniai chemijos vadovėliai ir internetinės medžiagos yra idealus pasirinkimas šių sąvokų įvaldymui kontekste.
Iš klasės į gamybos aikštelę: kodėl šios žinios yra svarbios
Įsivaizduokite, kad keliaujate iš chemijos pamokos į susitikimą dėl naujo automobilio dalies dizaino. Gebėjimas prognozuoti ir balansuoti aliuminio joninio krūvio nėra tik akademinė žinynė – tai tikra privaluma parenkant medžiagas, procesų inžinerijoje ir problemų sprendime. Ar jūs skaitote periodinė elementų lentelė su krūviais namų darbams ar konsultuojatės su periodinę lentelę su jonų krūviais gamybos projektui, šie įrankiai padeda jūsų sprendimams išlikti paremtiems patikima moksline baze.
Laikykis šių pagrindinių idėjų, naudok patikimus šaltinius, ir suprasi, kad +3 aliuminio krūvis yra jūsų raktas suprasti, prognozuoti ir taikyti chemiją tiek laboratorijoje, tiek realybėje.
Dažniausiai užduodami klausimai apie aliuminio joninį krūvį
1. Koks yra aliuminio jono krūvis ir kodėl jis tokį krūvį sukuria?
Aliuminio jono krūvis yra +3, užrašomas kaip Al3+. Tai atsitinka todėl, kad aliuminis, esantis periodinės lentelės 13 grupėje, praranda tris išorinius elektronus, kad pasiektų stabilų elektronų konfigūraciją. Šis +3 krūvis yra stabiliausias ir dažniausiai pasitaikantis aliuminio būvis junginiuose, todėl jis yra labai prognozuojamas cheminių reakcijų ir formulių rašyme.
2. Kaip galima numatyti aliuminio joninį krūvį naudojant periodinę lentelę?
Norint numatyti aliuminio joninį krūvį, reikia jį rasti periodinės lentelės 13 grupėje. Šios grupės elementai paprastai praranda tris išorinius elektronus, dėl ko atsiranda +3 krūvis. Šis reiškinys yra būdingas pagrindinėms metalų grupėms ir padeda greitai nustatyti tikėtiniausią aliuminio ir panašių elementų krūvį.
3. Kodėl aliuminis įprastuose junginiuose neformuoja +1 ar +2 jonų?
Aliuminis dažnai nesudaro +1 arba +2 jonų, nes pašalinus tik vieną ar du elektronus neįgyjama stabilios, nelyginių dujų elektronų konfigūracijos. Pašalinus tris elektronus, likę elektronai yra daug stipriau susieti, todėl tolesnis jų praradimas yra energiškai nepalankus. Dėl šios priežasties +3 būsena yra dominuojanti tiek gamtoje, tiek pramonės kontekste.
4. Kaip aliuminio +3 krūvis veikia jo realų panaudojimą, pvz., gamyboje ar korozijos atsispirtimo savybes?
Aluminiumo +3 krūvis leidžia jam sudaryti stabilų oksido sluoksnį (aliuminio oksidą) paviršiuje, užtikrinant puikią korozijos atsparumą. Šią savybę panaudoja įmonės, tokios kaip Shaoyi, naudodamos aliuminio chemiją pažengusioms paviršiaus apdailos technologijoms, tokioms kaip anodinė oksidacija, kuri sukuria ilgaamžius, lengvus komponentus, tinkamus kritiškoms transporto priemonių sistemoms.
5. Koks skirtumas tarp joninio krūvio, oksidacijos laipsnio ir formalinio krūvio aliuminiui?
Joninė kaina nurodo faktinį aliuminio jono krūvį po elektronų praradimo (+3 Al3+). Oksidacijos skaičius yra knygų vedimo įrankis, kuris dažnai atitinka joninę kainą paprastuose jonuose, tačiau gali skirtis sudėtinguose junginiuose. Formali kaina daugiausiai naudojama kovalentinių Liuis struktūrų srityje ir gali neatspindėti tikros kainos, randamos joniniuose junginiuose. Šių skirtumų supratimas yra svarbus tiksliai cheminės analizės atlikimui.