هيكل وخصائص الألمنيوم: 25 حقائق سريعة


الألومنيوم مادة معدنية قابلة للطرق بيضاء فضية وخفيفة الوزن. دعونا نناقش الهيكل وبعض الخصائص ذات الصلة بالألمنيوم بإيجاز.

يحتوي الألمنيوم على هيكل بلوري بنمط مكعب يتوسط الوجه. ذرة المعدن المفردة ، الألومنيوم كروية الشكل. إنه عنصر p-block له إلكترون واحد في مدار 3p. إنه موصل جيد للحرارة والكهرباء بسبب هذا الإلكترون الحر في المدار p.

دعونا نركز على الهيكل ، والأزواج المنفردة ، وإلكترونات التكافؤ ، والذوبان ، وقطبية الألومنيوم بالتفصيل.

كيفية رسم هيكل الألومنيوم؟

تُظهر بنية لويس ، وهي تمثيل هيكلي لأي جزيء ، الإلكترونات غير المترابطة كنقاط الإلكترون حول كل ذرة. دعونا نشرح ذلك.

يحتوي هيكل الألمنيوم على 13 بروتونًا و 14 نيوترونًا والتي تشكل النواة الموجبة الشحنة. 13 إلكترونًا تدور حول نواة الألمنيوم للحفاظ على الحياد الكهربائي.  

تمتلئ هذه الإلكترونات في المدارات المختلفة (s و p) من طاقة أقل إلى طاقة أعلى. لملء المدارات بالإلكترونات ، يجب استيفاء مبدأ استبعاد باولي وقاعدة تعدد هوند ومبدأ أوفباو.

هيكل من الألومنيوم
هيكل من الألومنيوم.
الصورة الائتمان: ويكيميديا ​​كومنز.

صدى هيكل الألومنيوم

صدى ليس سوى إزالة تموضع السحابة الإلكترونية في جميع أنحاء الجزيء لاكتساب استقرار إضافي. دعونا نتحدث عن هذا.

لا يمكن رسم هياكل الرنين للألمنيوم لأنه عبارة عن ذرة معدنية مفردة. لا توجد ذرات أخرى متصلة بالألمنيوم لتتشارك في سحابة الإلكترون من الألمنيوم. لذلك ، لا يمكن فصل سحابة الإلكترون عن أي ذرات أخرى.

يمكن أن تكون هياكل الرنين ممكنة فقط إذا تم ربط الألومنيوم من خلال روابط تساهمية مع ذرات أخرى. ثم يمكن إزالة سحابة الإلكترون منها أو أي ذرة أخرى فوقها أو منها.

شكل هيكل الألومنيوم

يشير الشكل إلى الترتيب ثلاثي الأبعاد الخاص بالروابط الموجودة في الجزيء. دعونا نعطي لمحة عامة عن ذلك.

يتم تقديم الألومنيوم بشكل كروي. السبب وراء تحقيق هذا الشكل هو التوزيع المنتظم لسحابة الإلكترون من الألومنيوم. تصل كل ذرة مفردة إلى هذا الشكل الكروي بسبب عدم تشويه سحابة الإلكترون بأي ذرة أخرى. يمتلك الهيكل الشبكي للألمنيوم نمط مكعب متمركز على الوجه.

إذا كان الألمنيوم مرتبطًا بأي ذرات أخرى وشكل مركبًا تساهميًا ، فيمكن أن يكون الشكل خطيًا أو مستويًا أو ثماني السطوح أو TBP أو أي شيء آخر باستثناء كروي لأن سحابة الإلكترون من الألومنيوم ستتشوه بسبب وجود تلك الذرات المترابطة المجاورة.

رسم رسمي لهيكل الألمنيوم

اتهام رسمي هي الشحنة النظرية التي تحملها الذرة الفردية في الجزيء. له دور مهم في تحديد هيكل لويس الأكثر استقرارًا. دعونا نركز على هذا.

تعتبر الشحنة الرسمية للألمنيوم صفراً لأنها ذرة فلز أحادية الجزيء ليس لها ارتباط مع ذرات أخرى. يتم حساب الشحنة الرسمية باستخدام الصيغة = {العدد الإجمالي لإلكترونات التكافؤ - عدد الإلكترونات غير المترابطة - (عدد الإلكترونات المشاركة في تكوين الرابطة / 2)}.

لا يحتوي الألمنيوم على إلكترونات غير مرتبطة بالإضافة إلى إلكترونات الرابطة لأنه لا يشكل أي رابطة تساهمية مع أي ذرة أخرى. لذلك ، فإن الشحنة الرسمية للألمنيوم أو أي مادة أخرى أحادية الجزيء ستكون صفرًا.

زاوية هيكل الألمنيوم

تشير زاوية البنية إلى الزاوية بين الرابطة التساهمية وذرة واحدة بين هذين الرابطين. دعونا نستكشف هذا.

لا يمكن تحديد الزاوية في الألومنيوم لأنها غير مرتبطة بأي ذرات أخرى من خلال الروابط التساهمية. لا يمكن تحديد زاوية الرابطة إلا لأي مركب به ذرتان كحد أدنى متصلان من خلال رابطة واحدة كحد أدنى. على سبيل المثال ، زاوية الرابطة3 هو 1200.

هيكل الألومنيوم ثماني القاعدة

القاعدة الثماني تنص على أن أي ذرة يجب أن تحقق ثمانية إلكترونات في غلاف التكافؤ الخاص بها لتتناسب مع التكوين الإلكتروني لأقرب غاز نبيل لها. دعونا نشرح ذلك.

لا يخضع الألمنيوم لقاعدة الثمانيات لأنه لا يشكل أي رابطة تساهمية مع الذرات الأخرى. لذلك ، ليس لديها مجال لتحقيق ثمانية إلكترونات في غلاف التكافؤ من خلال مشاركة أزواج الإلكترونات مع ذرات أخرى.

يحتوي الألمنيوم على ثلاثة إلكترونات في غلافه الخارجي. نظرًا لعدم ارتباطه بأي ذرات أخرى ، لا يمكنه الحصول على ثمانية إلكترونات من خلال تكوين الرابطة التساهمية. لذلك ، يتم انتهاك قاعدة الثمانيات في الألومنيوم.

أزواج هيكل الألومنيوم وحيد

تعتبر الإلكترونات التي لا يتم مشاركتها مع ذرات أخرى من خلال الترابط التساهمي أزواجًا وحيدة أو إلكترونات غير مترابطة. دعونا نتحدث عن هذا.

عدد الأزواج المنفردة في الألومنيوم هو ثلاثة لأن إلكترونات التكافؤ للألمنيوم تعتبر الأزواج الوحيدة من الألمنيوم. نظرًا لأن الألومنيوم لا يتم توصيله بأي ذرة من خلال الرابطة التساهمية ، فلا توجد إلكترونات مرتبطة بالإضافة إلى إلكترونات غير مترابطة من الألمنيوم.

نظرًا لأن الألومنيوم عبارة عن ذرة فلزية أحادية الجزيء ، فلا توجد إلكترونات غلاف خارجي تشارك في الترابط. لذلك ، تتصرف جميع إلكترونات التكافؤ كأزواج وحيدة أو إلكترونات غير مرتبطة.

إلكترونات الألومنيوم التكافؤ

تعتبر الإلكترونات ، المرتبطة بالغلاف الخارجي لأي ذرة ، إلكترونات تكافؤ. دعونا نشرح هذا.

إجمالي عدد إلكترونات التكافؤ في الألومنيوم ثلاثة. تأتي هذه الإلكترونات الثلاثة من مداري 3s و 3 p من الألومنيوم (3s2 3p1). إنه عنصر p-block وجميع عناصر p-block لها تكوين إلكتروني ns2 np1.

يمكن للألمنيوم إزالة هذه الإلكترونات الثلاثة من مداره 3p ويمكنه تحقيق تكوين إلكتروني مستوفٍ ([Ne] 3s2). لذلك ، يمكن أن يكون الألمنيوم موجودًا على شكل Al3+.

 تهجين الألمنيوم

التهجين هو مفهوم خلط المدارات الذرية القادمة من ذرتين متماثلتين أو ذرتين مختلفتين. دعونا نناقشها.

تهجين الألمنيوم غير ممكن لأنه لا يوجد مجال لخلط اثنين من المدارات الذرية. الألومنيوم هو ذرة فلز وحيدة الجزيئية. لا توجد ذرة أخرى يمكن بها خلط المدار الذري للألمنيوم وسيتم إنشاء مدار هجين جديد.

ينطبق مصطلح "التهجين" دائمًا على أي مركب به ذرتان على الأقل لتوليد مدار هجين جديد حيث أن خلط المدارات الذرية أمر إلزامي في التهجين.

ذوبان الألومنيوم

الذوبان ليس سوى القدرة على تكوين محلول لأي مذاب. دعونا نتحدث عن هذا.

  • الألمنيوم قابل للذوبان في الماء. يمكن أن يذوب في الماء عند درجة الحموضة 5.5-6.0.
  • كما أنه يذوب في أكوا ريجيا (خليط حمض الهيدروكلوريك و HNO3 بنسبة 3: 1).
  • يحتوي الألمنيوم على قابلية الذوبان في حمض الهيدروكلوريك الساخن والمركز الذي يتفاعل فيه Al مع H2يا وتتطور H2 الغاز.
  • الألمنيوم قابل للذوبان أيضًا في هيدروكسيد الصوديوم والبوتاسيوم في درجة حرارة الغرفة ويشكل الألومينات.

استخدامات الألمنيوم

الألومنيوم هو أحد أهم المعادن في الحياة اليوم. دعونا نناقش بعض الاستخدامات الهامة.

  • يستخدم الألمنيوم في مجموعة متنوعة من المنتجات في مجالات مختلفة بما في ذلك رقائق معدنية وأدوات المطبخ وأجزاء الطائرات وإطارات النوافذ وغيرها الكثير.
  • يستخدم الألمنيوم كسبائك مع النحاس والمنغنيز والمغنيسيوم والسيليكون إلخ.
  • نظرًا لكونه موصلًا كهربائيًا جيدًا ، فإنه غالبًا ما يستخدم كأسلاك نقل كهربائية.
  • نظرًا لقوتها وخفة وزنها ، فإنها تستخدم أيضًا في التطبيقات المعمارية.

هل الألمنيوم قابل للذوبان في الماء؟

الذوبان في الماء يعتمد على طبيعة المذيب. دعونا نشرح هذا بالتفصيل.

قابلية ذوبان الألمنيوم في الماء النقي أقل بكثير. يمكن أن يذوب Al في الماء في نطاق الأس الهيدروجيني 5.5-5.0. يتم تغيير تركيز الألمنيوم المذاب بسبب الاعتماد على قيم الأس الهيدروجيني للماء.

لماذا وكيف تكون قابلية ذوبان الألمنيوم في الماء أقل بكثير؟

قابلية ذوبان الألمنيوم في الماء أقل بكثير بسبب تكوين أكسيد الألومنيوم (Al2O3). آل2O3 يخلق طبقة فوق الألومنيوم الخام المحضر حديثًا. هذا غير قابل للذوبان في الماء. لذلك ، لا يمكن للألمنيوم المعدني أن يتلامس مع الماء ولا يذوب في الماء.

هل الألومنيوم إلكتروليت قوي؟

المنحلات بالكهرباء هي تلك التي يمكن فصلها إلى أيون في محلول مائي. دعونا نتحدث عن هذا.

لا يمكن أن يكون الألمنيوم المعدني إلكتروليتًا لأنه لا يمكن فصله إلى أيونيين مشحونين بشكل معاكس في محلول مائي. الألومنيوم المعدني هو مجرد مادة أحادية الجزيء لا يمكن فصلها في الماء.

لماذا وكيف لا يعتبر الألمنيوم منحل بالكهرباء قويًا؟

الألومنيوم ليس بالكهرباء لأنه لا يمكن إنتاج اثنين من الأيونات المشحونة بشكل معاكس بعد إذابة الألومنيوم في الماء. لكن AlCl3 يصبح إلكتروليتًا قويًا لأنه يمكن أن يولد واحدًا من Al3+ وثلاثة سل- أيون بعد التفكك يمكنه توصيل الكهرباء.

هل الألومنيوم حامضي أم قاعدي؟

تعتمد الحموضة والقاعدية على طبيعة المركب وكذلك المركب الآخر الذي يتفاعل معه لإظهار الحموضة أو القاعدة. دعونا نناقشها بالتفصيل.

الألومنيوم ليس حامضيًا ولا قاعديًا. يتصرف كمادة مذبذبة التي يمكن أن تعمل كحمض وقاعدة.

لماذا الألومنيوم مادة مذبذبة؟

  • يعتبر الألمنيوم مادة مذبذبة لأنه يمكن أن يتفاعل مع كل من الحمض والقاعدة.
  • تفاعل الألومنيوم مع الحمض - 2Al (s) + 6HCl (aq) = 2AlCl3 + 3H+2.
  • التفاعل مع القاعدة - 2Al (s) + 2OH- (ع) + 6 ح2O (ل) = 2Al (OH)4- (ع) + 3 ح2 (ز)

هل الألومنيوم قطبي أم غير قطبي؟

تعتمد القطبية أو اللاقطبية على الترتيب النسبي للروابط التساهمية أو الفصل بين شحنتين متعاكستين. دعونا نحدده.

لا يمكن أن يكون الألمنيوم جزيء قطبي لأنه ذرة فلز واحدة. لا يوجد أي فصل بين الشحنة ولا أي رابطة تساهمية قطبية. تصبح أي ذرة مفردة دائمًا غير قطبية بسبب التوزيع المنتظم لسحابة الإلكترون الخاصة بها.

لماذا وكيف يكون الألمنيوم غير قطبي؟

الألومنيوم هو جزيء غير قطبي حيث لا يمكن تشويه سحابة الإلكترون الخاصة به بوجود ذرة أخرى. يمكن إظهار القطبية فقط بواسطة أي مركب به ذرتان على الأقل. على سبيل المثال ، أحد مركبات الألمنيوم AlCl3 يظهر قطبية بسبب رابطة Al-Cl القطبية.

هل الألمنيوم خطي؟

كونك خطيًا هو نوع من أشكال أي جزيء. دعونا نتحدث عن هذا سواء كان الألمنيوم خطيًا أم لا.

الألومنيوم ليس خطي الشكل. يصل إلى شكل كروي بسبب توزيع شحنته المنتظم على جميع أنحاء الذرة.

لماذا وكيف لا يكون الألمنيوم خطيًا؟

الألومنيوم ليس خطيًا لأنه ذرة فلز أحادية الجزيء. لكي تكون خطيًا ، يلزم وجود ذرتين على الأقل (يجب أن يتطلب الخط المستقيم نقطتين على الأقل) ويجب أن يكون تهجين الذرة المركزية sp. نظرًا لأن التهجين غير ممكن لأي ذرة أحادية الجزيء ، فلا يمكن تحقيق الهندسة الخطية.

هل الألومنيوم مغناطيسي؟

تُعرَّف المغناطيسية بأنها القوة التي يمكن للمغناطيس بواسطتها أن يجذب أو يتنافر. دعونا نعطي لمحة عامة عن ذلك.

الألومنيوم ليس مادة مغناطيسية لأنه لا يمكن أن يجذبها المغناطيس. إنه ليس معدنًا قويًا مثل نيكل الحديد ولا يمكن جذب المغناطيس إلا بواسطة أي معدن قوي.

لماذا وكيف لا يكون الألمنيوم ممغنطًا؟

الألومنيوم ليس مغناطيسيًا لأنه مادة مغناطيسية ، وليس مادة مغناطيسية أو مغناطيسية حديدية. يحتوي على إلكترونات غير مقترنة ولكن هذه الإلكترونات ليست موجهة بشكل صحيح كمركب مغناطيسي حديدي (الحديد والنيكل وما إلى ذلك).

هل الألومنيوم موصل؟

الموصل هم أولئك الذين يسمحون للكهرباء بالتدفق من خلاله. دعونا نناقش ذلك بالتفصيل.

الألومنيوم موصل جيد جدًا لكل من الحرارة والكهرباء. يُظهر الموصلية العالية بسبب وجود الإلكترونات الحرة في غلاف التكافؤ. الموصلية هي معلمة تعتمد فقط على حركة الإلكترونات الحرة ولهذا السبب تصبح المعادن موصلات جيدة.

لماذا وكيف يعتبر الألمنيوم موصل جيد؟

الألومنيوم موصل جيد لأنه يحتوي على إلكترونات حرة في غلاف التكافؤ (مدار 3p). هذه الإلكترونات الحرة من الألمنيوم يتم تحديد موقعها من خلال الهيكل الشبكي للألمنيوم وتظهر قوة توصيل عالية من الحرارة والكهرباء.

هل الألومنيوم معدني أم غير معدني؟

يحدد الطابع المعدني أو غير المعدني القدرة على فقدان أو قبول الإلكترون ليصبح نوعًا مشحونًا إيجابًا أو سالبًا. دعونا نناقشها.

الألومنيوم هو بالتأكيد مادة معدنية. يمكن للمعادن التبرع بسهولة بواحد أو أكثر من إلكترون واحد حتى يتأكسد. بعد التبرع بإلكترونات التكافؤ ، فإنها تحقق تكوينًا كاملًا لإلكترون الغلاف.

لماذا وكيف يكون الألمنيوم معدني؟

يُظهر الألمنيوم طابعًا معدنيًا لأنه يتبرع أيضًا بإلكترونات التكافؤ من مداري 3s و 3 p لتحقيق تكوين الإلكترون المملوء بالكامل (1s2 2s2 2p6). بعد فقدان ثلاثة إلكترونات يصبح Al3+. لذلك ، تتصرف المعادن كعامل اختزال جيد مثل بقية المعادن.

هل الألومنيوم خليط؟

يحدد الخليط أو المادة النقية وجود أو عدم وجود أي مادة غريبة مع المركب. دعونا نكتشف ذلك.

الألمنيوم ليس مخلوطًا ، إنه مادة نقية. إنها ذرة فلز أحادية الجزيء برقم ذري 13 وكتلة جزيئية 27 جم / مول. لا يتم خلط أي مركبات أجنبية أخرى مع الألومنيوم.

هل الألومنيوم هش؟

تُعرَّف المعادن التي تنكسر دون حدوث تشوه كبير في اللدائن بأنها مادة هشة. دعونا نعلق على ذلك.

الألومنيوم ليس عنصرًا هشًا بل يظهر كسر الدكتايل في جميع درجات الحرارة. على الرغم من أنه أحد أخف العناصر في العالم ، إلا أنه مرن للغاية بطبيعته. يظهر الألمنيوم ليونة لأن سطحه مغطى دائمًا بطبقة رقيقة ولكنها قوية من طبقة الأكسيد.

هل الألومنيوم متبلور أم غير متبلور؟

تحدد التبلور والطبيعة غير المتبلورة وجود أو عدم وجود ترتيب معين للذرات المكونة على التوالي. دعونا نشرح ذلك.

الألومنيوم مادة بلورية. حتى معظم المعادن تظهر تبلورًا بسبب الترتيب عالي الترتيب للذرات المكونة في هيكلها الشبكي.

لماذا الألومنيوم مركب بلوري؟

الألومنيوم هو بالتأكيد مركب بلوري لأنه يحتوي على نقطة انصهار وغليان حادة. إلى جانب ذلك ، فهو معدن ومعظم المعادن بلورية بطبيعتها. لا يمكن الحصول على الألومنيوم غير المتبلور إلا إذا تم تبريد الألمنيوم السائل بمعدل استثنائي قدره 4 × 1013 ك / ث.

هل الألمنيوم أخف من الفولاذ؟

المعادن الثقيلة هي تلك المعادن التي يزيد عددها الذري عن 20 وكثافة ذرية أعلى من 5 جم / سم3. تعتبر المعادن الأخرى معادن خفيفة. دعونا نناقشها.

الألمنيوم بالتأكيد أخف وأضعف من الفولاذ. الصلب أثقل وأقوى بسبب وجود تركيز عالي من الكربون فيه. وزن الألومنيوم 1/3 من الفولاذ.

لماذا وكيف يكون الألمنيوم أخف من الفولاذ؟

الألمنيوم أخف من الفولاذ لأنه أقل كثافة بكثير من الفولاذ. تمتلك كثافة 2.8 جم / سم3 بينما تبلغ كثافة الفولاذ 7.8 جم / سم تقريبًا3. نظرًا لانخفاض الكثافة والوزن الذري ، يكتسب الألمنيوم وزنًا خفيفًا مقارنة بالفولاذ.

هل الألومنيوم مرن؟

القابلية للطرق هي خاصية لأي مادة يمكن من خلالها التغلب عليها وتشكيل صفائح منها. دعونا نتحدث عن هذا بالتفصيل.

الألومنيوم هو بالتأكيد معدن ناعم وقابل للطرق ويمكن ثنيها وإعطاء شكلها دون أن تنكسر. يمكن تشكيل مجموعة كبيرة من المنتجات من الألمنيوم بسبب طبيعتها القابلة للطرق. تنشأ هذه القابلية للتطويع بسبب تكوين طبقات ذرية يمكن أن تنزلق فوق بعضها البعض عندما يتعرض المعدن للضغط.

هل الألومنيوم مشع؟

ينشأ النشاط الإشعاعي بسبب وجود نواة غير مستقرة يمكنها إصدار أشعة ألفا وبيتا وبيتا لتثبيت نفسها. دعونا نشرحها بالتفصيل.

يعتبر نظير الألومنيوم -26 مشعًا بعمر نصف 7.17 × 105 سنوات ويستمر من خلال اضمحلال البوزيترون والتقاط الإلكترون لتكوين المغنيسيوم 26 للحصول على الاستقرار. كما تنبعث منها أشعة سينية وأشعة جاما. لكن نظير الألومنيوم 27 ليس عنصرًا مشعًا لأنه يحتوي على نواة مستقرة.

في الختام

الألومنيوم معدن مفيد يظهر الموصلية العالية للحرارة والكهرباء. إنه معدن ناعم مرن له كثافة أقل من معظم المعادن.

أديتي روي

مرحبًا ، أنا Aditi Ray ، شركة كيمياء صغيرة ومتوسطة الحجم على هذه المنصة. لقد أكملت تخرجي في الكيمياء من جامعة كلكتا وبعد التخرج من جامعة تكنو إنديا مع تخصص في الكيمياء غير العضوية. أنا سعيد جدًا لكوني جزءًا من عائلة Lambdageeks وأود أن أشرح الموضوع بطريقة مبسطة. دعنا نتواصل من خلال LinkedIn-https: //www.linkedin.com/in/aditi-ray-a7a946202

آخر المقالات

رابط لأمثلة على هيكل الكربوهيدرات: رؤى مفصلة

أمثلة على هيكل الكربوهيدرات: رؤى مفصلة

الكربوهيدرات عبارة عن بولي هيدروكسي (يحتوي على مجموعات هيدروكسيل متعددة) ألدهيد وكيتونات الكربوهيدرات هي فئة متنوعة جدًا من السكريات نظرًا لاحتوائها على مواقع تفاعلية / قابلة للتعديل ، أي ...