Alyuminiy ion zaryadining umumiy ko'rinishi

Tezkor javob: alyuminiy qanday zaryad hosil qiladi?

Agar qisqa versiyani qidirayotgan bo'lsangiz, mana u: alyuminiy deyarli doim +3 zaryadli ion hosil qiladi. Kimyoviy jihatdan bu Al sifatida yoziladi ³⁺ . Bu kundalik materiallardan tortib sanoatchilik sohalarigacha uchraydigan eng keng tarqalgan va barqaror alyuminiy ion hisoblanadi.

Oddiy alyuminiy ion zaryadi +3 (Al ³⁺ ).

Nima uchun shunday? Sir alyuminiyni davriy jadvaldagi o'rnida va uning atom tuzilishida yashirin. Alyuminiy (Al) 13-guruhda uchraydi, bu yerda neytral atomlarning har biri uchta valent elektronlarga ega. Alyuminiy ion hosil qilish uchun reaksiyaga kirishganda u o'zining uchta tashqi elektronlarini yo'qotadi va natijada +3 zaryad hosil bo'ladi. Bu jarayon bitta yarim reaksiyada umumlashtiriladi:

Al → Al ³⁺ + 3e ⁻

Shunday qilib, siz quyidagi iborani ko'rganingizda alyuminiy ion zaryadi yoki o'ylab ko'ring birikmalarda alyuminiy zaryadi nima , siz aslida aluminiyning barqaror bo'lishi uchun nechta elektron yo'qotayotganini so'rayapsiz. Javob: uchta. Shu sababli tuzlarda va eritmalarda alyuminiy ionining zaryadi deyarli doim +3 ga teng bo'ladi.

• Umumiy -3 qiymatga ega anionlar bilan juftlashadi: AL ³⁺ zaryadini muvozanatlash uchun manfiy ionlar bilan birlashadi, masalan, 3 ta O ga 2 ta Al ³⁺ birlashadi ²⁻ al da ₂O ₃.
• Bashorat qilish mumkin bo'lgan formulalar: Al ₂O ₃(alyuminiy oksidi) va AlCl ₃(alyuminiy xloridi) kabi birikmalar shu +3 zaryadni aks ettiradi.
• Kuchli panjara hosil bo'lishi: +3 zaryad kuchli ion panjaralarni hosil qiladi, shu tufayli aluminiy birikmalarini materiallarda ishlatish qulay va barqaror bo'ladi.

Bu yerda “ion zaryadi” atamasi aluminiy elektronlarini yo'qotgandan keyingi umumiy zaryadga nisbatan ishlatilayotganini, uni oksidlanish soni yoki valentlik bilan (keyingi bo'limda tushuntiramiz) aralashtirmaslik kerak. Hozircha, agar sizga quyidagi savol berilsa, shunchaki esda tuting: alyuminiy ion zaryadi , javob +3.

Aluminiydan boshqa istalgan element uchun bu zaryadni qanday bashorat qilish mumkinligini bilishga tayyormisz? Keyingi bo'limda siz davriy jadvalni o'qish, Al ³⁺ ning nima uchun shunchalik ishonchli ekanligini tushunish va muvozanatlangan kimyoviy formulalarni yozishda ushbu bilimlarni qo'llash bo'yicha qadam tashab tushuntirish olasiz. Shuningdek, biz energiya jihatdan “nima uchun” so'rovini ham tahlil qilamiz, bog'liq tushunchalarni taqqoslaymiz va yechimlari bilan amaliy mashqlar beramiz. Boshlaymiz!

Ion zaryadini aniq bashorat qilish

Davriy tendentsiyalardan foydalanib element zaryadini qanday aniqlash kerakligi

Vaqtinchalik jadvalga bir nazar tashlab, atomning ion zaryadini bashorat qilishning qisqacha yo'li borligini hech o'ylab ko'rganmisiz? Yaxshi xabar: bor! Periodik jadval elementlar ro'yxati emas, balki elementning zaryadini bilish va elementlarning eng keng tarqalgan ion shakllarida zaryadlarini bashorat qilish uchun kuchli vosita. Alyuminiy, magniy, kislorod yoki boshqa moddalar bilan ishlashda qanday foydalanish mumkinligi quyidagicha.

1. Elementning guruh sonini toping. Guruh (vertikal ustun) ko'pincha elementda qancha valent elektron borligini ko'rsatadi. Asosiy guruh elementlari uchun guruh raqami muhim ahamiyatga ega.
2. Element metallmi yoki metall emasmi, deb aniqlang. Metallar (periodik jadvalning chap tomoni) elektronlarni yoʻqotish va ijobiy ionlar (kationlar) hosil qilish moyilligiga ega. Metall boʻlmagan moddalar (oʻng tomoni) odatda elektronlarni musbat ionlarga (anionlarga) aylantirish uchun oladilar.
3. Asosiy qoidaga amal qiling:
   • Metallar uchun: ion zaryadi odatda guruh raqamiga teng (lekin ijobiy).
   • Noemetallar uchun: Ion zaryadi guruh raqamidan sakkizni ayirish orqali aniqlanadi (salbiy zaryad hosil qiladi).
4. Oddiy birikmalar va barqarorlik tendentsiyalari bilan qayta tekshiring. Element uchun eng keng tarqalgan zaryad uning barqaror birikmalarining formulalari bilan mos keladi.

Davrli qo'llanma: Chap tomonda metallar → kationlar; o'ng tomonda noemetallar → anionlar. O'tish metallari (markaziy blok) ko'proq o'zgaruvchan, lekin asosiy guruh elementlari ushbu namunalar bo'yicha harakat qiladi.

Qoidalar: Alyuminiy, magniy va kislorodni qo'llang

• Alyuminiy (Al): 13-guruh metalli. Uchta elektronni yo'qotib, Al hosil qiladi ³⁺ . Bu klassik alyuminiy ion zaryadidir.
• Magniy (Mg): 2-guruh metalli. Ikki elektronni yo'qotib, Mg hosil qiladi ²⁺ —standart magniy ion zaryadi.
• Kislorod (O): 16-guruh noemetali. O hosil qilish uchun ikkita elektron qabul qiladi ²⁻ , keng tarqalgan anion.

Endi bu bashoratlarni tez misollar bilan ko'rib chiqaylik:

• Alyuminiy (Al): 13-guruh → 3 ta elektron yo'qotadi → Al ³⁺ (alyuminiy ioni)
• Magniy (Mg): 2-guruh → 2 ta elektron yo'qotadi → Mg ²⁺
• Kislorod (O): 16-guruh → 2 ta elektron qabul qiladi → O ²⁻

Davriy jadvalga asoslanib o'z bashoratingizni tekshiring

Javobingiz to'g'ri ekanligiga shubxa qilyapsizmi? O'zingizning taxminingizni a bilan solishtiring davriy jadvalga zaryadlar bilan yoki davriy jadvaldagi zaryadlar jadvali bilan tasdiqlang. Siz kumushning +3, magniyning +2 va kislorodning -2 zaryadlari ushbu jadvollarda keltirilgan eng keng tarqalgan ionlar bilan mos kelishini ko'rasiz [Manba] . Shu usul yordamida siz rux ion zaryadini (Zn ²⁺ ) va boshqalarni topishingiz mumkin.

O'zizni sinab ko'rishga tayyormisiz? Yuqoridagi qadamlardan foydalanib, natriy, oltingugurt yoki xlor uchun ion zaryadini bashorat qilishga harakat qiling. Qanchalik ko'p mashq qilsangiz, davriy jadval zaryadlarini o'qish shunchalik osonlashadi va ixtiyoriy ion birikmasi uchun to'g'ri formulalarni yozish qiyin emas bo'ladi.

Keyin, nima uchun alyuminiy aniq uchta elektronni yo'qotishni afzal ko'radiganligini va boshqa imkoniyatlarga qaraganda +3 holat nima uchun barqaror ekanligini ko'rib chiqamiz.

Alyuminiy nima uchun +3 ga to'xtaydi

Ketma-ket ionlanish energiyasi va Al ³⁺ Natija

Murakkab bo'lib tuyuladi? Keling, tushuntirib beraylik. Davriy jadvalga qaraganda sizda savol tug'iladi: "Al ning zaryadi qanday?" yoki "Aluminiyning zaryadi qanday?". Javob deyarli doim +3. Lekin nega? Aluminiy atomlari elektronlarni yo'qotish jarayonida va +1 yoki +2 ga qaraganda +3 holat nima uchun barqaror ekanligi shu tarjimada yashiringan.

Bir sochilayotgan piyozni qatlamlarga ajratayotgandek tasavvur qiling. Aluminiy tomonidan yo'qotilgan dastlabki uchta elektron — bu tashqi elektronlar, ya'ni valent elektronlardir. Bunday metall uchun — aluminiy 13-guruhda turgani uchun — bu elektronlarni yo'qotish nisbatan oson. Ushbu uchta elektron yo'qolganida, atom barqaror gazga o'xshash yadrogacha yetib boradi. Shu sababli aluminiyda elektronlarni yo'qotish yoki qo'shish deyarli doim uchta elektronni yo'qotish bilan chegaralanadi.

Aluminiy +3 da to'xtaydi, chunki keyingi elektron ancha mustahkam ushlab turilgan ichki qavatdan keladi.

To'rtinchi elektronni yo'qotish noqulay ekanligi nima uchun?

Muhim nuqta shundaki: aluminiy uchta valent elektronlarini yo'qotgandan keyin, keyingi mavjud elektron yadroning yaqinida, ichki qavatda chuqur joylashgan bo'lib, tashqi ta'sirlardan himoyalangan. To'rtinchi elektronni olib tashlashga harakat qilish — bu barqaror, zich bog'langan qavatga kirish jarayonini o'z ichiga oladi, bu esa energiya jihatdan juda noqulay. Shu sababli ham oddiy kimyoda +4 aluminiy ionini hech qachon uchratmaysiz.

• Dastlabki uchta elektron: Oson yo'qoladi, 3s va 3p orbitalarini bo'shatadi.
• To'rtinchi elektron: Bu 2p qavatidan keladi, bu esa ancha barqaror va olib tashlash qiyinroq.

Bu davriy jadval bo'ylab kuzatiladigan tendentsiyaning klassik misolidir: metallar tashqi elektronlarini barqaror yadro hosil bo'lguncha yo'qotadi, so'ng to'xtaydi. Alyuminiy ionlanishi bu namunaga aynan mos keladi. [Manba] .

Elektronlarni yo'qotish orqali metall barqarorligi

Demak, aluminiyning doimiy zaryadi bormi? Amalda, ha: aluminiy ionining zaryadi deyarli doim +3 ga teng. Ba'zan +1 yoki +2 ko'rinishda bo'lgan birikmalar ham uchrasa-da, bu bunday holatlar chiqishdan ko'ra istisno hisoblanadi. Shu sababli, siz «ko'pincha aluminiy qanday zaryadga ega?» degan savol berilsa, javob +3 bo'ladi.

Aluminiy nechta elektron qo'lga kiritadi yoki yo'qotadi? U yo'qotadi uchtagina elektron yo'qotadi—hech qachon elektron qo'lga kiritmaydi—chunki u metall, metallar esa barqaror holatga erishish uchun elektronlarini tashlab yuboradi. Shu sababli aluminiy ion zaryadi aluminiy oksididan (Al ₂O ₃)gacha aluminiy xloridagacha (AlCl ₃).

• +3 aluminiyning ionli birikmalaridagi standart, barqaror zaryaddir.
• Uchta elektronni yo'qotish metall xususiyati va 13-guruhga tegishliligini qo'llab-quvvatlaydi.
• AL ³⁺ odatdagi aluminiy tuzlari va koordinatsiya komplekslarining deyarli hammasida uchraydi.

Xulosa qilib aytganda, Al зарядi qanday? U +3 — chunki uchta elektron ketgandan keyin atom barqaror bo'ladi va kimyo shu yerda «to'xtaydi». Bu energiya mantiqi tufayli aluminiy ion zaradadi juda ishonchli bo'ladi va tabiatda ham, sanoatda ham +3 ionni ko'rasiz.

Keyin, ushbu doimiy zaryadning real dunyo formulalarida qanday aks etishini, shuningdek, aluminiy ionlari bilan barqaror birikmalar yozish uchun zaryadlarni qanday muvozanatlash kerakligini ko'rasiz.

Aluminiy birikmalarini yozish uchun zaryadlarni muvozanatlash

Al dan ³⁺ birikma formulalariga: Ion birikmalarini nomlash amalda

Agar siz aluminiy ion zaryadidan eshitgan bo'lsangiz, bu real kimyoviy birikmalar uchun nima ma'noni anglatadi? Buni amaliy misollar yordamida tushuntirib bering va doim muvozanatlangan va to'g'ri formulalarni yozish uchun oddiy usulni tasavvur qiling. Sizga Al berilgani haqida o'ylang ³⁺ ionlarini juftlab, ularni keng tarqalgan anionlar bilan juftlash kerak—oxirgi formula qanday bo'lishi kerakligini qanday bilishingiz mumkin? Javob barcha ionlarning zaryadlarini muvozanatlashda, ya'ni umumiy musbat zaryad umumiy manfiy zaryadga teng bo'lishida. Endi qanday ishlashini bosqichma-bosqich ko'rib chiqaylik.

Alyuminiy uchun Yarim-Reaksiyani Yozing

Asosiy jarayondan boshlang: alyuminiy uch elektronni yo'qotadi va ion hosil qiladi.

Al → Al ³⁺ + 3e ⁻

Bu +3 zaryad alyuminiyni boshqa ionlar bilan juftlaganda nomlashda foydalanadigan zaryadingizdir. Asosiy narsa—birlashmaning umumiy zaryadi nolga teng bo'lishini ta'minlashdir—tabiat har doim neytrallikni afzal ko'radi!

Barqaror tuzlarni yaratish uchun zaryadlarni muvozanatlang

Endi alyuminiyning +3 zaryadi bilan to'rtta klassik misolni ko'rib chiqaylik. Har biri uchun ionlarni qanday birlashtirish kerakligini, neytral formulaga erishish uchun ularni ionic birlashmalar formulalari va standart sinf amaliyoti asosida ko'rib chiqamiz:

Keling, ushbu formulalarning mantiqini ko'rib chiqaylik:

• AL ₂O ₃:Ikki Al ³⁺ ionlar (+6) va uchta O ²⁻ ionlar (−6) ideal muvozanatda.
• AlCl ₃:Bitta Al ni neytralizatsiya qilish uchun uchta xlorid ionlari (xlorid zaryadi −1) kerak. ³⁺ .
• Al(NO ₃)₃:Uchta nitrat ioni (nitrat zaryadi −1) bitta Al ni muvozanat qiladi ³⁺ ; qavslar uchta butun nitrat guruhlarini ko'rsatadi.
• AL ₂(SO ₄)₃:Ikki Al ³⁺ (+6) va neytrallik uchun uchta sulfat ioni (sulfat ion zaryadi −2, jami −6).

Ion zaryadlari uchun muvozanat maslahatlari

• Doim umumiy musbat zaryadni umumiy manfiy zaryadga moslang.
• Har bir ion uchun eng past butun son nisbatidan foydalaning (pastki indekslarni kamaytiring).
• Ko'p atomli ionlar (masalan, nitrat yoki sulfat) uchun qavslardan foylaning agar ular bir nechtadan bo'lsa: Al(NO ₃)₃dan tasavvur qilganda, Al(OH) ₃.
• Ishingizni tekshiring: formuladagi barcha ion zaryadlari yig'indisi nolga teng bo'lishi kerak.

Yana ko'proq sinab ko'rmoqchimisiz? Standart jadvallardan boshqa ko'p atomli ionlar bilan mashq qiling—masalan, Al bilan juftlangan OH ³⁺ oH bilan ⁻ (gidroksid zaryadi −1, Al(OH) beradi ₃yoki PO bilan ₄³⁻ (fosfat ion zaryadi −3, AlPO hosil qiladi ₄). Barcha hollarda usul o'zgarmaydi: ion zaryadlarini muvozanatlash va keyin eng oddiy formulani yozish.

Endi siz bu formulalarni qanday tuzish va muvozanatlash kerakligini ko'rdingiz, demak, ion zaryadi, oksidlanish soni va formal zaryad kabi o'xshash tushunchalarni farqlashga tayyorgarsiz. Keyingi bo'limda ushbu keng tarqalgan chalkashliklarni tushuntirib beramiz.

Tez-tez uchraydigan zaryad tushunchalari chalkashliklardan saqlanish

Ion zaryadi vs. Oksidlanish soni vs. Formal zaryad

Siz aluminiy ion zaryadi haqida o'rganyotganda, o'xshash atamalar bilan chalkashib ketish oson—shunisi qiyin bo'ladiki, darsliklar va o'qituvchilar oksidlanish soni va formal zaryad kabi iboralar ishlatayotganda. Murakkabdek tuyuladi? Har bir tushunchani oddiygina ingliz tilida tushuntirib beramiz va aluminiyga asoslanib farqlarni qanday aniqlash kerakligini ko'rsatamiz.

Alyuminiydan foydalangan oddiy misollar

• AlCl da ₃:Alyuminiyning ion zaryadi +3 ga teng, uning oksidlanish soniga mos keladi. Xlorid ionlarining har biri -1 zaryadga va oksidlanish soniga ega.
• Al da ₂O ₃:Har bir alyuminiy atomi +3 ion zaryadga va +3 oksidlanish soniga ega. Har bir kislorod uchun ikkalasida ham -2.
• Shakl zaryadi: Bu kabi ionli birikmalarda, odatda, shakl zaryadidan so'z qilinmaydi. Bu, elektronlarni ulash aniq bo'lmagan kovalent tuzilishlar yoki sulfat yoki nitrat kabi ko'p atomli ionlar uchun muhimroqdir.

Har bir tushuncha qachon muhim bo'ladi

Sizdan alyuminiyni birikmada oksidlanish sonini qanday topish kerakligini so'raganlaridan tasavvur qiling. Oddiy ionlar uchun oksidlanish soni va ion zaryadi bir xil. Lekin kovalent yoki murakkab ionlarda bu sonlar farq qilishi mumkin. Shu vaqtning o'zi shakl zaryadi kimyogarlarning Luis strukturasi chizishda elektronlarni "teng ulash" gipotezasiga asoslanib qaysi tuzilish ehtimoli yuqori ekanligini hal qilish uchun foydalanadigan vositadir.

Bu g'oyalar quyidagicha birlashadi: elementlar jadvali ion zaryadlari yoki kationlar va anionlar bilan davriy jadval :

• Ion zaryadi: Formulalarni yozish, birikma nisbatlarini bashorat qilish va reaksiyalarni muvozanatlash uchun foydalaning. zaryadlar davriy jadvalini tez hisobga olinish uchun
• Oksidlanish soni: Redoks reaksiyalari, tizimli nomenklatura va elektron o'tishini tushunish uchun foydalaning.
• Shakl zaryadi: Poliatomik ionlar va kovalent molekulalar uchun Lewis tuzilishlarini solishtirishda foydalaning.

Juda odob etilmagan umumiy xatoliklar

• Shakliy zaryadni ion birikmalardagi haqiqiy ion zaryadlari bilan chalkashtirmang - ular mos kelmasligi mumkin.
• Eslab turing: oddiy ionlar bundan mustasno, oksidlanish soni bu haqiqiy zaryad emas, balki shartli belgilashdir.
• Doim birikmadagi oksidlanish sonlar yig'indisini tekshiring: u molekula yoki ionning umumiy zaryadiga teng bo'lishi kerak ( manba ).

Endi siz ushbu zaryad tushunchalarini farqlay olganingiz saboqqa tayyor bo'ldingiz, aluminiyning zaryadi real sohalarda qanday qo'llanilishini va sanoat materiallarida qanday namoyon bo'lishini ko'rishga. Keyin, Al ning qanday ishlatilishini ko'rib chiqaylik ³⁺ suvni tozalashdan ishlab chiqarishgacha bo'lgan hamma narsada namoyon bo'ladi va nima uchun ushbu farqlar muhimligi haqida

Aluminiy ion zaryadining amaliyotda qo'llanilishi

Ionlardan materiallargacha: Al ³⁺ Ko'rsatiladi

Aluminiy ion zaryadini tushunib olsangiz, uning barcha joyda qanday ishlashini ko'ra olasiz — ichadigan suvingizdan haydab ketadigan avtomobilingizgacha. Lekin ushbu +3 zaryad haqiqatan ham aluminiyning amaliyotdagi xatti-harakatlarini qanday shakllantiradi? Ushbu kimyoning kundalik qo'llanilishlariga qanday tarjima qilinishini tahlil qilaylik va alum bilan aluminiy orasidagi farqning ham fan, ham sanoatda qanday muhim ekanligini tushunaylik.

• Shaoyi metall qismlar yetkazib beruvchisi — Avtomobillar uchun aluminiy ekstruziya qismi: Ishlab chiqarishda +3 ion zaryadi alyuminiyning korroziyaga chidamliligi va anodlovga mosligi uchun asos bo'lib xizmat qiladi. Shaoi mutaxassislari ushbu printsipdan foydalanib, yuqori samarali, aniq loyihalashtirilgan avtomashina qismlarini yetkazib beradi, bu yerda nazorat qilinadigan sirt qavati va qotishma tanlash Al bilimiga chuqur tushunishga bog'liq ³⁺ kimyosi.
• Korroziyani o'tkazish va himoya qiluvchi oksid: Sizda hech qachon savol tug'ilganmi: "Alyuminiy zanglaydimi?" yoki "Alyuminiy zanglay oladimi?" Temirga qaraganda alyuminiy an'anaviy ma'noda zanglamaydi. Aksincha, havo yoki suvga ta'sir etganda u alyuminiy oksid (Al ₂O ₃) ning yupqa, barqaror qavatini hosil qiladi. Bu passivatsiya qatlami bevosita alyuminiy ionining +3 zaryadiga bog'liq — Al ³⁺ kuchli kislorod bilan bog'lanadi va pastki metallni keyingi korroziyadan himoya qiluvchi to'siq yaratadi. Shu sababli ham alyuminiy konstruktsiyalar juda uzoq muddat, hatto qiyin muhitda ham xizmat qiladi.
• Suvni tozalash va flokkulyatsiya: Shahar suv turlarida aralashtirish uchun aluminiy sulfat kabi aluminiy tuzlari qo'shiladi. Al ³⁺ ionlari kuchli to'planish vositasi sifatida xizmat qiladi, zarrachalar bilan bog'lanadi va ularni cho'kib ketishiga olib keladi - bu esa suvni aniqroq va ichish uchun xavfsizroq qiladi. Bunday to'planish vositalari uchun "alum blok" atamasi ko'pincha uchraydi. Alum vs aluminiy o'rtasidagi farq muhim: "alum" aluminiy tutgan birikmalar guruhiga ishora qiladi, "aluminiy" esa sof metall yoki uning oddiy ionlarini anglatadi [Manba] .
• Material tanlovi va sirt qavatini yakunlash: Havo-fazoviy tizimlardan elektronikagacha bo'lgan sanoat sohalarida aluminiy ionlari haqidagi bilim qotishmalar, qoplamalar va dorilashlar tanlashda yordam beradi. Masalan, anodlanish - elektrolitik jarayon, tabiiy oksid qavatini qalinlashtiradi, chidamlilikni va tashqi ko'rinishni yaxshilaydi. Bu aluminiy ionlarining yuqori reaktivligi va sirtida +3 zaryadga tayanadi.
• Aluminiy zichligi va yangi materiallar: Alumina zichligi va tuzilishi (Al ₂O ₃)—bu aluminiy ionlaridan tayyorlangan keramika—kesish vositalari, katalizatorlar va hatto mikroelektronika uchun asos sifatida ishlatiladi. +3 zaryad zich joylashtirilgan barqaror ion panjaralar hosil qiladi, bu aluminiyning qattiq va issiqlikga chidamli bo'lishiga sabab bo'ladi.

Korroziyaga chidamlilik: Nima uchun aluminiy oksidlanadi, lekin zanglamaydi

Siz tashqi tomonda po'lat va aluminiyni solishtirayotganingizni tasavvur qiling. Po'lat qattiq zang hosil qiladi va metallni vujudan yo'qotadi, lekin aluminiy mustahkam, noqulay oksid himoya qopqog'ini rivojlantiradi. Sababi Al ³⁺ sirtidagi ionlar kislorod atomlarini olib, zich himoya qatlamlariga blokirovka qiladi. Natija: aluminiyni korroziyaga chidamliligi uning eng katta afzalliklaridan biridir va shu sababli ichimlik bankalari va osmonbinalar uchun panellar kabi turli narsalarda keng qo'llaniladi.

Ishlab chiqarish ahamiyati: Suv o'tkazuvchanlardan kundalik buyumlargacha

Ishlab chiqarishda alyuminiy ion zaryadini tushunish faqatgina akademik emas—bu materiallar va jarayonlar to'g'risida qaror qabul qilishni shakllantiradi. Masalan, avtomobillar muhandislari mustahkamlik, og'irlik va korroziyaga chidamlilikni muvozanatlash uchun qotishmalarni tanlashda alyuminiy ionlarning xususiyatlari, masalan, alyumina zichligiga tayanadi. Anodlanish yoki bo'yoq kabi sirtli qavflar tabiiy oksid qatlamini yaxshilash yoki o'zgartirish uchun mo'ljallangan bo'lib, barchasi Alyuminiyning bashorat qilish mumkin bo'lgan kimyoviy xususiyatlariga ega. ³⁺ .

Shunday qilib, keyingi safar siz alyuminiy ekstruziyasini, suvni tozalash inshootini yoki hatto oddiy alum blokni ko'rsangiz, esda tuting: alyuminiy ionlarining +3 zaryadi uning ishlashida asosiy o'rin tutadi. Siz qanday qo'llanilish uchun aluminiy yoki alyuminiyni tanlash yoki aniq qismlar uchun yetkazib beruvchini tanlash bilan shug'ullanayotganingizda, ushbu asosiy kimyoviy xususiyatni tushunish sizga aqlli, ma'lumotli qaror qabul qilishga yordam beradi.

Keyingi o'quv qismda siz aluminiy ionlari bilan bog'liq bo'lgan moddalarning formulalarini tuzishni o'rganasiz.

Aluminiy ionlari bilan amaliy mashg'ulot

Mashg'ulotlar to'plami: Zaryadlarni va formulalarni bashorat qilish

Siz ion zaryadlari haqida o'rganayotganda, hech narsa amaliy mashg'ulotlarni o'tkazishdan yaxshiroq emas. Quyida aluminiy ionining elektr zaryadi va uning yordamida haqiqiy kimyoviy formulalarni tuzishni mustahkamlash uchun bir qator masalalar berilgan. Bu masalalar quyidagi savollarga javob topishga yordam beradi: “Aluminiy ionining elektrik zaryadi qanday?” va “Aluminiy birikmasi uchun muvozanatlangan formulani qanday yozish kerak?”

1. Aluminiyni ion zaryadini ko'rsating.
   Aluminiy ion hosil qilganda uning zaryadi qanday bo'ladi?
2. Al uchun formulani yozing ³⁺ cl bilan ⁻ .
   Aluminiy ioni va xlorid ionlari orasidagi birikma uchun to'g'ri formulani bashorat qiling.
3. Al uchun formulani yozing ³⁺ hech qanday ₃⁻ .
   Aluminiy ioni va nitrat ionlari orasida hosil bo'lgan birikma uchun formulani bashorat qiling.
4. Al uchun formulani yozing ³⁺ sO bilan ₄²⁻ .
   Aluminiy ioni va sulfat ionidan tashkil topgan birikma uchun muvozanatlangan formulani bashorat qiling.
5. Al uchun formulani yozing ³⁺ birlashtirsak, Al hosil bo'ladi ²⁻ .
   Aluminiy va oksid ionlaridan tashkil topgan birikma uchun to'g'ri formulani bashorat qiling.
6. Murakkablik: Reaksiya yig'indisi qatorida umumiy zaryadlarni muvozanat qiling.
   Aluminiy ionlari va sulfat ionlari o'rtasidagi reaksiya uchun muvozanatlangan yig'indini yozing va formulada zaryadlar qanday muvozanatlanishini ko'rsating.

Yakuniy formulada umumiy musbat zaryad umumiy manfiy zaryadga teng bo'lishi kerak.

Al uchun ishlangan yechimlar ³⁺ Juftlar

1. Aluminiyni ion zaryadini ko'rsating.
   Nima uchun aluminiy ionining zaryadi" savoliga javob +3. Kimyoviy belgilashda bu Al sifatida yoziladi ³⁺ . Bu siz aluminiy ionining qandaydir zaryadga ega bo'lishini bashorat qilganda, oddiygina +3 ni qidirishingiz kerakligini anglatadi, aynan shu tarzda kaliy ionining (K) zaryadini qidirishingiz kabi ⁺ ) sifatida +1.
2. Al uchun formulani yozing ³⁺ cl bilan ⁻ .
   Zaryadlarni muvozanatlash uchun sizga har bir alyuminiy ioniga (Al ⁻ ) uchta xlorid ioni (Cl ³⁺ ). Formula AlCl ₃. Umumiy zaryad nolga teng bo'ladi: (+3) + 3×(−1) = 0.
3. Al uchun formulani yozing ³⁺ hech qanday ₃⁻ .
   Yana bir bor, bir alyuminiy ionini muvozanatlash uchun uchta nitrat ioni (NO ₃⁻ ) kerak. To'g'ri formula Al(NO ₃)₃. Bir nechta ko'patomli ionlar mavjud bo'lgani uchun qavslar ishlatiladi.
4. Al uchun formulani yozing ³⁺ sO bilan ₄²⁻ .
   Bu yerda neytral bir birikma olish uchun ikkita alyuminiy ioni (2 × +3 = +6) va uchta sulfat ioni (3 × −2 = −6) kerak. Muvozanatlangan formula AL ₂(SO ₄)₃.
5. Al uchun formulani yozing ³⁺ birlashtirsak, Al hosil bo'ladi ²⁻ .
   Ikkita alyuminiy ioni (2 × +3 = +6) va uchta oksid ioni (3 × −2 = −6) neytral bir birikma beradi. Formula AL ₂O ₃. Bu alumina keramikaning asosiy tarkibiy qismidir.
6. Murakkablik: Reaksiya yig'indisi qatorida umumiy zaryadlarni muvozanat qiling.
   Ikki Al ³⁺ ionlar va uchta SO ₄²⁻ ionlarni birlashtiring:
   • 2 × (+3) = +6 (alyuminiy ionlaridan)
   • 3 × (−2) = −6 (sulfat ionlaridan)
   • +6 + (−6) = 0 (umumiy neutral)

   Muvozanatdagi formula AL ₂(SO ₄)₃. Bu kaliy ionining (K ⁺ ) sulfat ioni bilan juftlanganda (K) zaryadini muvozanatlash uchun foydalaniladigan mantiqqa mos keladi ₂SO ₄).

Javoblarini tekshirishdan oldin ularni sinab ko'ring

• Aluminiy ionining zaryadi qanday? (Al ³⁺ )
• AlCl da aluminiy qanday zaryadga ega ₃? (+3)
• Agar aluminiy ion uchta elektron yo'qotsa, uning zaryadini bashorat qiling. (+3)
• Fosfat zaryadining -3 ekanligini bilgan holda, aluminiy fosfat uchun formulani qanday muvozanatlashtirishingiz mumkin? (AlPO ₄)

Shu kabi ion zaryadlarini o'zlashtirish, kaliy ionidan tortib aluminiy ionigacha bo'lganlarni, murakkablar uchun formulalarni tezda bashorat qilish va muvozanatlash uchun yordam beradi. Agar sizga yana ko'proq kerak bo'lsa, keyingi bo'lim asosiy xulosalarni umumlashtiradi hamda chuqur o'rganish va mashq qilish uchun ishonchli manbalarga yo'naltiradi.

Asosiy xulosalar va ishonchli manbalar

Al haqidagi asosiy xulosalar ³⁺

Keng ko'z bilan qarasangiz, aluminiyning ion zaryadi kimyosi qayta-qayta bashorat qilish mumkin bo'lgan va juda foydali ekanligini tushunishingiz mumkin. Mana o'zlashtirib olish kerak bo'lgan uchta asosiy dars:

• Aluminiy odatda Al hosil qiladi ³⁺ ionlarni birlashtiring: Berilgan alyuminiy zaryadlangan birikmalarda deyarli doim +3 bo'ladi, bu davriy jadvalning 13-guruhida turishini va uchta valent elektronini yo'qotishga moyilligini aks ettiradi.
• Ion zaryadlari neytral formulalarni yaratish uchun muvozanatlanadi: Siz Al ni qurayotgan bo'lsangiz ₂O ₃alCl ₃, yoki Al(NO ₃)₃, umumiy musbat va manfiy zaryadlar doim nolga teng bo'ladi. Bu asosiy tamoyil kimyoviy formulalarni yozish va tekshirishning asosidir.
• +3 holati valentlik hamda energiya barqarorligini aks ettiradi: Aluminiyning +3 ion zaryadi uchun to'rtinchi elektronni olib tashlash barqaror ichki qavatga kirib ketishiga sabab bo'lgani uchun +3 holatga sabab bo'ladi va bu real dunyo kimyosida eng afzal ko'rilgan — hamda eng keng tarqalgan — holatdir.

Aluminiyning eng keng tarqalgan ion zaryadi +3 dir.

Batafsil o'rganish uchun resurslar

Tushunishingizni mustahkamlash yoki bilimingizni amalda qo'llashga tayyormisiz? O'qish xonasidagi asoslardan boshlab tayyorlov sanoatiga oid chuqur bilimlarga qadar o'qishda davom etishingiz uchun tashkil etilgan quyidagi resurslar ro'yxatini o'rganing:

• Shaoyi metall qismlar yetkazib beruvchisi — Avtomobil uchun aluminiy qotishma qismlari :+3 asosiy qanday qilib ishlashini kashf qiling alyuminiy zaryadi haqiqiy dunyo avtomobil komponentlarida sirt xatti-harakati, anodlanish va korroziyaga chidamlilikka asoslanadi. Bu kimyoviy nazariya bilan ishlab chiqarish mukammalligi o'rtasidagi amaliy bog'liqlikni ko'rsatadi, Al bilimining qanday bo'lishini ko'rsatadi ³⁺ aniq muhandislik va materiallarni tanlashga o'tkaziladi.
• Zaryadlar bilan davriy jadvalga murojaat qiling: Darhol foydalanish uchun ion zaryadlari bilan davriy jadval har bir elementning eng keng tarqalgan ionli holatlarini tasdiqlash kerak bo'lgan talabalar, o'qituvchilar va mutaxassislarga qimmatli jadvallar. Bu erda zaryadlar davriy jadvali ko'zga tashlanadi. Shu kabi vositalar ushbu ThoughtCo qo'llanmasi bosma versiyalarni va foydali tushuntirishlarni taqdim etadi.
• Oksidlanish soni usullari bo'yicha standart matnlarni ko'rib chiqing: Ionskiy zaryad, oksidlanish soni va formal zaryad o'rtasidagi farqlarga chuqurroq e'tibor qaratish uchun klassik kimyo darsliklari hamda onlayn modullar kontekstda ushbu tushunchalarni mukammal o'zlashtirish uchun ajoyibdir.

Kimyo sinfidan zavod maydonchasiga: Nima uchun ushbu bilim muhim?

Yangi avtomobildan qismlar loyihalash uchun dizayn uchrashuviga kimyo sinfidan o'tishni tasavvur qiling. Bashorat qilish va muvozanatni saqlash qobiliyati faqatgina akademik ko'nikma emas—bu materiallarni tanlashda, jarayon muhandisligida va muammolarni hal etishda haqiqiy afzallikdir. alyuminiy ion zaryadi uy vazifasi uchun muammoga yoki ishlab chiqarish loyihasi uchun zaryadlar bilan davriy elementlar jadvali ga murojaat qilayotganda, ushbu vositalar qarorlaringizni ishonchli fan asoslariga tayanib qabul qilishga yordam beradi. ion zaryadlari bilan davriy jadval ushbu asosiy g'oyalarni yodda saqlang, ishonchli manbalardan foydalaning va siz +3 aluminiy zaryadining laboratoriya hamda haqiqiy dunyoda kimyoni tushunish, bashorat qilish va qo'llash kaliti ekanligini aniqlaysiz.

Barcha ushbu asosiy g'oyalarni yodda tutib, ishonchli manbalardan foydalangan holda, +3 aluminiy zaryad laboratoriya hamda amaliyotda kimyoni tushunish, bashorat qilish va qo'llash uchun kalit ekanligini aniqlaysiz.

Alyuminiy ion zaryadi haqida savollar

1. Alyuminiy ionining zaryadi qanday va nima uchun shu zaryadni oladi?

Alyuminiy ionining zaryadi +3 bo'lib, Al3+ sifatida yoziladi. Bu narsa alyuminiy davriy jadvalning 13-guruhida uchraydigan uchta valent elektronlarini yo'qotgani uchun sodir bo'ladi. Bunday +3 zaryad alyuminiy uchun birikmalarda eng barqaror va keng tarqalgan holat bo'lib, kimyoviy reaktsiyalarda va formulalarni yozishda bashorat qilishni osonlashtiradi.

2. Davriy jadvaldan foydalanib alyuminiy ion zaryadini qanday bashorat qilish mumkin?

Alyuminiyning ion zaryadini bashorat qilish uchun davriy jadvalning 13-guruhida joylashganligini aniqlang. Shu guruhdagi elementlar odatda o'zlarining eng tashabbuschi uch elektronlarini yo'qotadi va natijada +3 zaryad hosil qiladi. Bu tendentsiya asosiy guruh metallari uchun xos bo'lib, alyuminiy va unga o'xshash elementlar uchun ehtimoliy zaryadni tezda aniqlash imkonini beradi.

3. Nima uchun alyuminiy keng tarqalgan birikmalarda +1 yoki +2 ionlarni hosil qilmaydi?

Alyuminiy +1 yoki +2 ionlarini odatda hosil qilmaydi, chunki faqat bitta yoki ikkita elektronni olib tashlash nobel gazga o'xshash barqaror elektron konfiguratsiyasini yaratmaydi. Uchta elektronni yo'qotgandan keyin qolgan elektronlar ancha mustahkam bog'lanadi va bu esa ularni yana yo'qotish energetik jihatdan noqulay bo'ladi. Shu sababli ham +3 holati tabiatda hamda sanoatda eng ko'proq uchraydi.

4. Alyuminiyning +3 zaryadi uning ishlab chiqarish yoki korroziyaga chidamlilik kabi amaliy ishlatilishiga qanday ta'sir qiladi?

Alyuminiyning +3 zaryadi tashabbi qurishga imkon beradi (alumina), bu esa ajoyib korroziyaga chidamlilik xususiyatini beradi. Bu xususiyat avtomobillar ishlab chiqarish sohasida, masalan, Shaoyi kabi kompaniyalar tomonidan alyuminiyning kimyoviy xususiyatlaridan foydalangan holda anodlash kabi ilg'or sirtlarni ishlab chiqishda qo'llaniladi va shu tufayli yengil, lekin barqaror qismlar yaratiladi, bu esa transport vositalarining asosiy tizimlari uchun ayni maqsadga muvofiqdir.

5. Alyuminiy uchun ion zaryadi, oksidlanish darajasi va formal zaryad o'rtasidagi farq nima?

Ion zaryadi aluminий ionida elektronlarni yo'qotgandan keyin hosil bo'lgan haqiqiy chetlanishni ifodalaydi (+3 Al3+ uchun). Oksidlanish soni oddiy ionlarda ion zaryadiga mos keladigan, lekin kompleks birikmalarda farq qilishi mumkin bo'lgan hisob kitob vositasidir. Shartli zaryad asosan kovalent Lewis tuzilishlarida ishlatiladi va ion birikmalarda uchraydigan haqiqiy zaryadni aks ettirmasligi mumkin. Bu farqlarni tushunish kimyoviy tahlilni aniq o'tkazish uchun muhimdir.