الفصل الثالث: الزمرة الثالثة (IIIA)

الفصل الثالث: عناصر الزمرة الثالثة (الألمنيوم)

مقدمة عن الزمرة الثالثة (IIIA)

لماذا وضعت في زمرة واحدة؟
بسبب احتواء الغلاف الخارجي لذراتها على ثلاثة إلكترونات رغم اختلافها بالأعداد الذرية.

عناصر الزمرة: البورون (B)، الألمنيوم (Al)، الغاليوم (Ga)، الإنديوم (In)، الثاليوم (Tl).

عناصر الزمرة الثالثة

الصفات العامة للزمرة الثالثة
  1. جميعها فلزات ما عدا البورون شبه فلز.
  2. طاقة التأين لها أقل من المجموعة الثانية (بسبب وجود إلكترون واحد في الغلاف p).
  3. تقل طاقة التأين بزيادة العدد الذري (كلما اتجهنا للأسفل) بسبب كبر الحجم الذري.
  4. عدد التأكسد المتوقع هو (+3).
  5. تزداد الصفة القاعدية وتقل الحامضية بزيادة العدد الذري (البورون حامضي، الألمنيوم أمفوتيري، البقية قاعدي).

علل: يحصل نقصان في طاقة تأين عناصر الزمرة الثالثة كلما اتجهنا نحو الأسفل؟

الجواب: بسبب كبر حجومها الذرية وابتعاد إلكترونات التكافؤ عن النواة.

دراسة عنصر الألمنيوم (Al)
بطاقة العنصر

الرمز: Al  |  العدد الذري: 13  |  العدد الكتلي: 27

ذرة الألمنيوم

وجوده: لا يوجد حراً لشدة فعاليته. يشكل 8% من القشرة الأرضية (الثالث انتشاراً بعد O و Si).

أهم خامات الألمنيوم (مهم جداً)
  1. البوكسايت (Al₂O₃·2H₂O): أكسيد الألمنيوم المائي (الخام الرئيسي).
  2. الكريولايت (Na₃AlF₆): فلوريد مزدوج (مهم في الاستخلاص لتقليل درجة الانصهار).

استخلاص الألمنيوم (طريقة هول)
  1. تنقية خام البوكسايت للحصول على الألومينا النقية (Al₂O₃).
  2. إذابة الألومينا في منصهر الكريولايت (لخفض درجة الانصهار).
  3. التحليل الكهربائي في خلية هول باستخدام أقطاب كاربون.
  4. سحب الألمنيوم المنصهر من أسفل الخلية.
خلية هول

الخواص الكيميائية الهامة

1. تفاعل الثرميت (سلوك عامل مختزل)

تفاعل مسحوق الألمنيوم مع أكسيد الحديد الثلاثي، مصحوباً بحرارة عالية وشرر.

2Al + Fe₂O₃ → Al₂O₃ + 2Fe + طاقة حرارية

فائدته: لحيم الأجهزة الحديدية الكبيرة وقضبان السكك، واستخلاص الفلزات.

2. السلوك الأمفوتيري

هو تفاعل الألمنيوم مع الحوامض و القواعد محرراً غاز الهيدروجين في كلتا الحالتين.

مع الحوامض: 2Al + 6HCl → 2AlCl₃ + 3H₂↑

مقارنة: تأكسد الألمنيوم vs الحديد
تأكسد الألمنيومتأكسد الحديد
تتكون طبقة أكسيد صلدة شديدة الالتصاق بالسطح تمنع استمرار التآكل (تقيه).تتكون طبقة أكسيد هشة (تتفتت) تسمح باستمرار التآكل (الصدأ) حتى تلف المعدن.

سبائك الألمنيوم
سبيكة الديورالومينسبيكة برونز الألمنيوم
المكونات: نسبة عالية من Al + قليل من Cu, Mg.المكونات: نسبة قليلة من Al + عالية من Cu.
الميزة: الخفة والصلابة.الميزة: مقاومة التآكل وتغير اللون.
الاستخدام: بناء أجزاء الطائرات.الاستخدام: أدوات الزينة.

الشب (شب البوتاس)

ملح مزدوج من كبريتات الألمنيوم والبوتاسيوم. الصيغة: KAl(SO₄)₂·12H₂O

استعمالاته:

  • تعقيم الجروح الخفيفة (يساعد على تخثر الدم).
  • تثبيت الأصباغ.
  • تصفية مياه الشرب.

الكشف عن أيون الألمنيوم

يتم بإضافة محلول قاعدي (NaOH) إلى محلول أيون الألمنيوم، فيتكون راسب أبيض جيلاتيني هو هيدروكسيد الألمنيوم.

Al³⁺ + 3OH⁻ → Al(OH)₃↓

شاهد فيديو الشرح للفصل الثالث:

(الفيديو متاح عبر الروابط أعلاه)

شكراً لكم، لا تنسونا من الدعاء