Az alumínium tulajdonságainak összehasonlítása a szomszédos elemekkel. Az alumínium összetételének, tulajdonságainak és jellemzőinek jellemzői

Mindegyik kémiai elemet három tudomány szemszögéből tekinthetjük: fizika, kémia és biológia. Ebben a cikkben pedig megpróbáljuk a lehető legpontosabban jellemezni az alumíniumot. Ez egy kémiai elem, amely a periódusos rendszer szerint a harmadik csoportba és a harmadik periódusba tartozik. Az alumínium közepes kémiai aktivitású fém. A vegyületeiben is amfoter tulajdonságok figyelhetők meg. Az alumínium atomtömege mólonként huszonhat gramm.

Az alumínium fizikai jellemzői

Normál körülmények között szilárd anyag. Az alumínium képlete nagyon egyszerű. Atomokból áll (nem egyesül molekulákká), amelyek kristályrács segítségével folyamatos anyaggá épülnek fel. Alumínium szín - ezüst-fehér. Ezenkívül fémes fényű, mint a csoport többi anyaga. Az iparban használt alumínium színe változhat az ötvözetben lévő szennyeződések miatt. Ez egy meglehetősen könnyű fém.

Sűrűsége 2,7 g / cm3, azaz körülbelül háromszor könnyebb, mint a vas. Ebben csak a szóban forgó fémnél is könnyebb magnéziumot tud adni. Az alumínium keménysége meglehetősen alacsony. Ebben rosszabb, mint a legtöbb fém. Az alumínium keménysége mindössze kettő, ezért erősítésére keményebbeket adnak az e fém alapú ötvözetekhez.

Az alumínium megolvadása mindössze 660 Celsius fokos hőmérsékleten megy végbe. És felforr, ha kétezer-négyszázötvenkét Celsius-fokra melegítik. Ez egy nagyon képlékeny és olvadó fém. Az alumínium fizikai tulajdonságai ezzel nem érnek véget. Azt is szeretném megjegyezni, hogy ennek a fémnek a legjobb elektromos vezetőképessége a réz és az ezüst után.

Elterjedtség a természetben

Az alumínium, amelynek műszaki jellemzőit most áttekintettük, meglehetősen gyakori a környezetben. Számos ásványi anyag összetételében figyelhető meg. Az alumínium elem a negyedik leggyakoribb elem a természetben. Csaknem kilenc százaléka van a földkéregben. A fő ásványok, amelyekben atomjai jelen vannak, a bauxit, a korund és a kriolit. Az első egy kőzet, amely vas, szilícium és a szóban forgó fém oxidjaiból áll, és vízmolekulák is jelen vannak a szerkezetben. Heterogén színe van: szürke, vörösesbarna és más színű töredékek, amelyek különböző szennyeződések jelenlététől függenek. Ennek a fajtának harminc-hatvan százaléka alumínium, amelynek fotója fent látható. Ezenkívül a korund nagyon gyakori ásvány a természetben.

Ez alumínium-oxid. Kémiai képlete Al2O3. Lehet piros, sárga, kék vagy barna. Keménysége a Mohs-skálán kilenc egység. A korund fajtái közé tartozik a jól ismert zafír és rubin, a leukozafír, valamint a padparadscha (sárga zafír).

A kriolit összetettebb kémiai képletű ásvány. Alumínium- és nátrium-fluoridokból áll - AlF3.3NaF. Úgy néz ki, mint egy színtelen vagy szürkés kő, alacsony keménységgel – a Mohs-skálán mindössze három. A modern világban mesterségesen szintetizálják a laboratóriumban. A kohászatban használják.

Az alumínium megtalálható a természetben az agyagok összetételében is, amelyek fő összetevői a szilícium oxidjai és a szóban forgó fém, amelyek vízmolekulákkal társulnak. Ezenkívül ez a kémiai elem megfigyelhető a nefelinek összetételében, amelynek kémiai képlete a következő: KNa34.

Nyugta

Az alumínium jellemzése magában foglalja a szintézis módszereinek mérlegelését. Számos módszer létezik. Az alumínium előállítása az első módszerrel három szakaszban történik. Ezek közül az utolsó a katódon és a szénanódon végzett elektrolízis. Egy ilyen eljárás végrehajtásához alumínium-oxidra, valamint segédanyagokra, például kriolitra (képlet - Na3AlF6) és kalcium-fluoridra (CaF2) van szükség. Ahhoz, hogy a vízben oldott alumínium-oxid bomlási folyamata megtörténjen, olvadt kriolittal és kalcium-fluoriddal együtt legalább kilencszázötven Celsius-fokos hőmérsékletre, majd nyolcvanezer amperes áramerősségre és egy 5-8 voltos feszültség. Így a folyamat eredményeként a katódon alumínium ülepedik, az anódon pedig oxigénmolekulák gyűlnek össze, amelyek viszont oxidálják az anódot és szén-dioxiddá alakítják. Az eljárás végrehajtása előtt a bauxitot, amelynek formájában alumínium-oxidot bányásznak, előzetesen megtisztítják a szennyeződésektől, és átesik a kiszáradási folyamaton.

A kohászatban nagyon elterjedt az alumínium fent leírt módon történő előállítása. Van egy módszer is, amelyet F. Wehler talált fel 1827-ben. Ez abban rejlik, hogy az alumínium kloridja és káliuma közötti kémiai reakcióval bányászható. Egy ilyen eljárás csak speciális feltételek megteremtésével lehetséges, nagyon magas hőmérséklet és vákuum formájában. Tehát egy mól kloridból és ugyanannyi káliumból egy mól alumíniumot és melléktermékként három mól alumíniumot nyerhetünk. Ez a reakció a következő egyenlettel írható fel: АІСІ3 + 3К = АІ + 3КІ. Ez a módszer nem szerzett nagy népszerűséget a kohászatban.

Az alumínium jellemzői kémiai szempontból

Mint fentebb említettük, ez egy egyszerű anyag, amely olyan atomokból áll, amelyek nem kapcsolódnak molekulákká. Hasonló szerkezetek szinte minden fémet alkotnak. Az alumínium meglehetősen magas kémiai aktivitással és erős redukáló tulajdonságokkal rendelkezik. Az alumínium kémiai jellemzése más egyszerű anyagokkal való reakcióinak leírásával kezdődik, majd az összetett szervetlen vegyületekkel való kölcsönhatások leírásával kezdődik.

Alumínium és egyszerű anyagok

Ezek közé tartozik mindenekelőtt az oxigén - a bolygó leggyakoribb vegyülete. A Föld légkörének 21 százaléka ebből áll. Egy adott anyag reakcióit bármely más anyaggal oxidációnak vagy égésnek nevezzük. Általában magas hőmérsékleten fordul elő. De az alumínium esetében normál körülmények között lehetséges az oxidáció - így oxidfilm képződik. Ha ezt a fémet összetörik, akkor égni fog, miközben nagy mennyiségű energiát szabadít fel hő formájában. Az alumínium és az oxigén közötti reakció végrehajtásához ezek a komponensek 4:3 mólarányban szükségesek, ami két rész oxidot eredményez.

Ezt a kémiai kölcsönhatást a következő egyenlet fejezi ki: 4АІ + 3О2 = 2АІО3. Az alumínium és a halogének reakciói is lehetségesek, amelyek közé tartozik a fluor, jód, bróm és klór. Ezeknek a folyamatoknak a neve a megfelelő halogének nevéből származik: fluorozás, jódozás, brómozás és klórozás. Ezek tipikus addíciós reakciók.

Például megadjuk az alumínium és a klór kölcsönhatását. Ez a fajta folyamat csak hidegben fordulhat elő.

Tehát, ha két mól alumíniumot és három mól klórt veszünk, akkor a szóban forgó fémből két mól kloridot kapunk. Ennek a reakciónak az egyenlete a következő: 2АІ + 3СІ = 2АІСІ3. Ugyanígy nyerhető az alumínium-fluorid, annak bromidja és jodidja.

A kénnel a kérdéses anyag csak melegítés közben reagál. A két vegyület közötti kölcsönhatás végrehajtásához kettő-három mólarányban kell bevenni őket, és egy rész alumínium-szulfid képződik. A reakcióegyenlet alakja a következő: 2Al + 3S = Al2S3.

Ezenkívül magas hőmérsékleten az alumínium kölcsönhatásba lép a szénnel, karbidot képezve és a nitrogénnel nitrideket képezve. Példaként a következő kémiai reakcióegyenletek hozhatók fel: 4AI + 3C = AI4C3; 2Al + N2 = 2AlN.

Kölcsönhatás összetett anyagokkal

Ezek közé tartozik a víz, sók, savak, bázisok, oxidok. Mindezekkel a kémiai vegyületekkel az alumínium különböző módon reagál. Nézzük meg közelebbről az egyes eseteket.

Reakció vízzel

Az alumínium hevítés közben kölcsönhatásba lép a Föld legáltalánosabb összetett anyagával. Ez csak az oxidfilm előzetes eltávolítása esetén történik. A kölcsönhatás eredményeként amfoter hidroxid képződik, és hidrogén is kerül a levegőbe. Két rész alumíniumból és hat rész vízből 2-3 mólarányban hidroxidot és hidrogént kapunk. Ennek a reakciónak az egyenlete a következőképpen írható fel: 2АІ + 6Н2О = 2АІ (ОН) 3 + 3Н2.

Kölcsönhatás savakkal, bázisokkal és oxidokkal

Más aktív fémekhez hasonlóan az alumínium is képes szubsztitúciós reakcióba lépni. Ennek során kiszoríthatja a hidrogént egy savból vagy egy passzívabb fém kationját a sójából. Az ilyen kölcsönhatások következtében alumíniumsó képződik, és hidrogén is felszabadul (sav esetén), vagy tiszta fém válik ki (a vizsgáltnál kevésbé aktív). A második esetben a fent említett helyreállító tulajdonságok nyilvánulnak meg. Példa erre az alumínium kölcsönhatása, amellyel alumínium-klorid képződik, és hidrogén kerül a levegőbe. Ezt a fajta reakciót a következő egyenlet fejezi ki: 2AI + 6HCI = 2AICI3 + 3H2.

Az alumínium sóval való kölcsönhatására példa a reakciója: E két komponenst figyelembe véve végül tiszta rezet kapunk, amely kicsapódik. Olyan savakkal, mint a kénsav és a salétromsav, az alumínium sajátos módon reagál. Például, ha alumíniumot adunk nitrátsav híg oldatához nyolc és harminc mólarányban, akkor nyolc rész a kérdéses fém nitrátjából, három rész nitrogén-oxid és tizenöt rész víz keletkezik. Ennek a reakciónak az egyenlete a következő: 8Al + 30HNO3 = 8Al(NO3)3 + 3N2O + 15H2O. Ez a folyamat csak magas hőmérséklet jelenlétében megy végbe.

Ha alumíniumot és gyenge szulfátsavoldatot 2-3 mólarányban összekeverünk, akkor a szóban forgó fém és a hidrogén szulfátját kapjuk 1-3 arányban. Ez azt jelenti, hogy szokásos szubsztitúciós reakció megy végbe, mint más savak esetében. Az érthetőség kedvéért bemutatjuk az egyenletet: 2Al + 3H2SO4 = Al2(SO4)3 + 3H2. Ugyanazon sav koncentrált oldatával azonban minden bonyolultabb. Itt is, akárcsak a nitrátnál, melléktermék képződik, de nem oxid, hanem kén és víz formájában. Ha a szükséges két komponenst kettőhöz négy mólarányban vesszük, akkor ennek eredményeként a szóban forgó fém sójából és a kénből kapunk egy részt, valamint négy vizet. Ez a kémiai kölcsönhatás a következő egyenlettel fejezhető ki: 2Al + 4H2SO4 = Al2(SO4)3 + S + 4H2O.

Ezenkívül az alumínium képes reagálni lúgos oldatokkal. Egy ilyen kémiai kölcsönhatás végrehajtásához két mól szóban forgó fémet kell venni, ugyanannyit vagy káliumot, valamint hat mól vizet. Ennek eredményeként olyan anyagok képződnek, mint a nátrium- vagy kálium-tetrahidroxoaluminát, valamint hidrogén, amely szúrós szagú gázként 2-3 mólarányban szabadul fel. Ez a kémiai reakció a következő egyenlettel ábrázolható: 2AI + 2KOH + 6H2O = 2K[AI(OH)4] + 3H2.

És az utolsó dolog, amit figyelembe kell venni, az alumínium egyes oxidokkal való kölcsönhatása. A leggyakoribb és használt eset a Beketov-reakció. Ez, mint sok más fent tárgyalt, csak magas hőmérsékleten fordul elő. Tehát a megvalósításhoz két mól alumíniumot és egy mól vas-oxidot kell venni. E két anyag kölcsönhatásának eredményeként egy, illetve két mól mennyiségben nyerünk alumínium-oxidot és szabad vasat.

A szóban forgó fém felhasználása az iparban

Vegye figyelembe, hogy az alumínium használata nagyon gyakori jelenség. Először is a légiközlekedési iparnak van rá szüksége. Ezzel együtt a szóban forgó fémen alapuló ötvözetek is használatosak. Elmondhatjuk, hogy az átlagos repülőgép 50%-ban alumíniumötvözet, a motorja pedig 25%-ban. Az alumíniumot kiváló elektromos vezetőképessége miatt vezetékek és kábelek gyártási folyamatában is használják. Ezenkívül ezt a fémet és ötvözeteit széles körben használják az autóiparban. Ezekből az anyagokból készülnek az autók, buszok, trolibuszok, egyes villamosok, valamint a közönséges és elektromos vasúti kocsik karosszériája.

Kisebb célokra is használják, például élelmiszerek és egyéb termékek, edények csomagolásának gyártásához. Az ezüstfesték készítéséhez a szóban forgó fém porára van szükség. Az ilyen festékre azért van szükség, hogy megvédje a vasat a korróziótól. Elmondhatjuk, hogy az alumínium a vas után a második leggyakrabban használt fém az iparban. Vegyületeit és magát is gyakran használják a vegyiparban. Ez az alumínium különleges kémiai tulajdonságainak köszönhető, beleértve redukáló tulajdonságait és vegyületeinek amfoter jellegét. A vizsgált kémiai elem hidroxidja szükséges a víztisztításhoz. Ezenkívül a gyógyászatban is használják a vakcinák előállítása során. Egyes műanyagokban és más anyagokban is megtalálható.

Szerep a természetben

Mint fentebb már említettük, az alumínium nagy mennyiségben található a földkéregben. Különösen fontos az élő szervezetek számára. Az alumínium részt vesz a növekedési folyamatok szabályozásában, kötőszöveteket képez, például csontot, ínszalagot és másokat. Ennek a mikroelemnek köszönhetően a testszövetek regenerációs folyamatai gyorsabban mennek végbe. Hiányát a következő tünetek jellemzik: fejlődési és növekedési zavarok gyermekeknél, felnőtteknél - krónikus fáradtság, teljesítménycsökkenés, mozgáskoordináció zavara, szöveti regeneráció lassulása, izomgyengeség, különösen a végtagokban. Ez a jelenség akkor fordulhat elő, ha túl kevés e nyomelemet tartalmazó ételt fogyaszt.

Egy gyakoribb probléma azonban az alumínium feleslege a szervezetben. Ilyenkor gyakran a következő tünetek figyelhetők meg: idegesség, depresszió, alvászavarok, memóriavesztés, stresszállóság, a mozgásszervi rendszer felpuhulása, ami gyakori törésekhez, ficamokhoz vezethet. A szervezetben elhúzódó alumíniumtöbblet miatt gyakran szinte minden szervrendszer munkájában problémák merülnek fel.

Számos ok vezethet ehhez a jelenséghez. Először is régóta bebizonyították a tudósok, hogy a szóban forgó fémből készült edények alkalmatlanok az étel főzésére, mivel magas hőmérsékleten az alumínium egy része az élelmiszerekbe kerül, és ennek következtében az ember sokkal többet fogyaszt belőle. mikroelem, mint amennyire a szervezetnek szüksége van.

A második ok a szóban forgó fémet vagy annak sóit tartalmazó kozmetikumok rendszeres használata. Mielőtt bármilyen terméket használna, figyelmesen olvassa el az összetételét. Ez alól a kozmetika sem kivétel.

A harmadik ok a sok alumíniumot tartalmazó gyógyszerek hosszú távú szedése. Valamint az ezt a mikroelemet tartalmazó vitaminok és táplálék-kiegészítők nem megfelelő használata.

Most nézzük meg, mely termékek tartalmaznak alumíniumot az étrend szabályozása és a menü helyes megszervezése érdekében. Először is ezek a sárgarépa, az ömlesztett sajtok, a búza, a timsó, a burgonya. Gyümölcsök közül az avokádó és az őszibarack ajánlott. Ezenkívül a fehér káposzta, a rizs és számos gyógynövény alumíniumban gazdag. A szóban forgó fém kationjait az ivóvíz is tartalmazhatja. Annak elkerülése érdekében, hogy a szervezetben megnövekedett vagy csökkenjen az alumíniumtartalom (azonban, csakúgy, mint bármely más nyomelem), gondosan figyelemmel kell kísérnie étrendjét, és meg kell próbálnia a lehető legkiegyensúlyozottabbá tenni.

A feldolgozás során az egyik legkényelmesebb anyag a fém. Saját vezetőik is vannak. Például az alumínium alapvető tulajdonságait már régóta ismerik az emberek. Annyira alkalmasak a mindennapi életben való használatra, hogy ez a fém nagyon népszerűvé vált. Ebben a cikkben megvizsgáljuk, hogy mi azonos az egyszerű anyaggal és az atommal.

Az alumínium felfedezésének története

Ősidők óta ismerte az ember a szóban forgó fém vegyületét - Duzzadásra és a keverék komponenseinek összekötésére alkalmas eszközként használták, erre a bőrtermékek gyártásánál is szükség volt. A tiszta alumínium-oxid létezése a 18. században, annak második felében vált ismertté. Ez azonban nem érkezett meg.

H. K. Oersted tudósnak először sikerült elkülönítenie a fémet a kloridjától. Ő volt az, aki a sót kálium-amalgámmal kezelte, és szürke port izolált a keverékből, amely tiszta formájában alumínium volt.

Aztán világossá vált, hogy az alumínium kémiai tulajdonságai nagy aktivitásában, erős redukáló képességében nyilvánulnak meg. Ezért senki más nem dolgozott vele sokáig.

1854-ben azonban a francia Deville olvadékelektrolízissel fémrúdokat tudott előállítani. Ez a módszer ma is aktuális. Az értékes anyagok tömeges gyártása különösen a 20. században kezdődött, amikor megoldódtak a vállalkozások nagy mennyiségű villamos energia beszerzésének problémái.

Ma ez a fém az egyik legnépszerűbb és legnépszerűbb az építőiparban és a háztartási iparban.

Az alumíniumatom általános jellemzői

Ha a vizsgált elemet a periódusos rendszerben elfoglalt helyzetével jellemezzük, akkor több pont különböztethető meg.

1. Sorszám - 13.
2. A harmadik kis periódusban, a harmadik csoportban, a fő alcsoportban található.
3. Atomtömeg - 26,98.
4. A vegyértékelektronok száma 3.
5. A külső réteg konfigurációját a 3s 2 3p 1 képlet fejezi ki.
6. Az elem neve alumínium.
7. erősen kifejezve.
8. A természetben nincs izotópja, csak egy formában létezik, 27 tömegszámmal.
9. A vegyjel AL, a képletekben "alumínium"-ként olvasható.
10. Az oxidációs állapot egy, egyenlő +3.

Az alumínium kémiai tulajdonságait teljes mértékben alátámasztja atomjának elektronszerkezete, mivel nagy atomsugárral és alacsony elektronaffinitással, mint minden aktív fém, erős redukálószerként képes működni.

Az alumínium mint egyszerű anyag: fizikai tulajdonságok

Ha alumíniumról beszélünk, mint egyszerű anyagról, akkor ez egy ezüstös-fehér fényes fém. Levegőben gyorsan oxidálódik, és sűrű oxidfilm borítja. Ugyanez történik a koncentrált savak hatására.

Egy ilyen tulajdonság jelenléte az ebből a fémből készült termékeket korrózióállóvá teszi, ami természetesen nagyon kényelmes az emberek számára. Ezért az alumínium az építőiparban ilyen széles körben alkalmazható. Az is érdekes, hogy ez a fém nagyon könnyű, ugyanakkor tartós és puha. Az ilyen jellemzők kombinációja nem minden anyag esetében érhető el.

Az alumíniumra számos alapvető fizikai tulajdonság jellemző.

1. Magas fokú alakíthatóság és plaszticitás. Ebből a fémből könnyű, erős és nagyon vékony fóliát készítenek, dróttá is tekerik.
2. Olvadáspont - 660 0 С.
3. Forráspont - 2450 0 С.
4. Sűrűség - 2,7 g / cm3.
5. A kristályrács térfogati, arcközpontú, fémes.
6. Csatlakozás típusa - fém.

Az alumínium fizikai és kémiai tulajdonságai meghatározzák az alkalmazási és felhasználási területeket. Ha hétköznapi szempontokról beszélünk, akkor az általunk fentebb már figyelembe vett jellemzők nagy szerepet játszanak. Könnyű, tartós és korróziógátló fémként az alumíniumot repülőgép- és hajógyártásban használják. Ezért ezeket a tulajdonságokat nagyon fontos tudni.

Az alumínium kémiai tulajdonságai

A szóban forgó fém kémiai szempontból erős redukálószer, amely tiszta anyag lévén nagy kémiai aktivitást képes felmutatni. A lényeg az oxidfilm eltávolítása. Ebben az esetben az aktivitás meredeken növekszik.

Az alumínium, mint egyszerű anyag kémiai tulajdonságait a következőkkel való reakcióképessége határozza meg:

• savak;
• lúgok;
• halogének;
• szürke.

Normál körülmények között nem lép kölcsönhatásba a vízzel. Ugyanakkor a halogénekből melegítés nélkül csak jóddal reagál. Más reakciók hőmérsékletet igényelnek.

Példák hozhatók az alumínium kémiai tulajdonságainak szemléltetésére. Egyenletek a következőkkel való kölcsönhatásokhoz:

• savak- AL + HCL \u003d AlCL 3 + H 2;
• lúgok- 2Al + 6H 2O + 2NaOH \u003d Na + 3H 2;
• halogének- AL + Hal = ALHal 3;
• szürke- 2AL + 3S = AL 2 S 3.

Általánosságban elmondható, hogy a vizsgált anyag legfontosabb tulajdonsága az, hogy nagy mértékben képes visszaállítani más elemeket vegyületeikből.

Helyreállítási képesség

Az alumínium redukáló tulajdonságai jól nyomon követhetők más fémek oxidjaival való kölcsönhatásban. Könnyen kivonja őket az anyag összetételéből, és lehetővé teszi, hogy egyszerű formában létezzenek. Például: Cr 2 O 3 + AL = AL 2 O 3 + Cr.

A kohászatban egy egész technika létezik az ilyen reakciókon alapuló anyagok előállítására. Aluminotermiának hívják. Ezért a vegyiparban ezt az elemet kifejezetten más fémek előállítására használják.

Elterjedés a természetben

Az egyéb fémelemek elterjedtségét tekintve az alumínium áll az első helyen. Tartalma a földkéregben 8,8%. A nem fémekkel összehasonlítva a helye a harmadik lesz az oxigén és a szilícium után.

Magas kémiai aktivitása miatt nem tiszta formában, hanem csak különféle vegyületek összetételében található meg. Így például sok érc, ásvány, kőzet van, köztük alumínium is. Bányászata azonban csak bauxitból történik, amelynek a természetben a tartalma nem túl magas.

A szóban forgó fémet tartalmazó leggyakoribb anyagok a következők:

• földpátok;
• bauxit;
• gránitok;
• szilícium-dioxid;
• alumínium-szilikátok;
• bazaltok és mások.

Kis mennyiségben az alumínium szükségszerűen az élő szervezetek sejtjeinek része. Egyes mohák és tengeri élőlényfajok egész életük során képesek felhalmozni ezt az elemet a testükben.

Nyugta

Az alumínium fizikai és kémiai tulajdonságai egyetlen módon teszik lehetővé az alumínium előállítását: a megfelelő oxid olvadék elektrolízisével. Ez a folyamat azonban technológiailag összetett. Az AL 2 O 3 olvadáspontja meghaladja a 2000 0 C-ot. Emiatt közvetlenül nem vethető alá elektrolízisnek. Ezért járjon el az alábbiak szerint.

A termék kitermelése 99,7%. Lehetséges azonban még tisztább fémet előállítani, amelyet műszaki célokra használnak fel.

Alkalmazás

Az alumínium mechanikai tulajdonságai nem elég jók a tiszta formában történő felhasználáshoz. Ezért leggyakrabban ezen az anyagon alapuló ötvözeteket használnak. Sok van belőlük, a legalapvetőbbeket nevezhetjük meg.

1. Dúralumínium.
2. Alumínium-mangán.
3. Alumínium-magnézium.
4. Alumínium-réz.
5. Sziluminok.
6. Avial.

Fő különbségük természetesen a harmadik féltől származó adalékanyagok. Mindegyik alumínium alapú. Más fémek tartósabbá, korrózióállóbbá, kopásállóbbá és a feldolgozás során rugalmasabbá teszik az anyagot.

Az alumíniumnak több fő felhasználási területe van mind tiszta formában, mind vegyületei (ötvözetei) formájában.

A vassal és ötvözeteivel együtt az alumínium a legfontosabb fém. A periódusos rendszer e két képviselője találta a legszélesebb körű ipari alkalmazást az ember kezében.

Az alumínium-hidroxid tulajdonságai

A hidroxid a leggyakoribb vegyület, amely alumíniumot képez. Kémiai tulajdonságai megegyeznek a fémével – amfoter. Ez azt jelenti, hogy kettős természetű, savakkal és lúgokkal egyaránt reagál.

Maga az alumínium-hidroxid fehér kocsonyás csapadék. Könnyen előállítható alumíniumsó lúggal vagy lúggal történő reagáltatásával.Savval reagálva ez a hidroxid a szokásos megfelelő sót és vizet ad. Ha a reakció lúggal megy végbe, akkor alumínium hidroxokomplexek keletkeznek, amelyek koordinációs száma 4. Példa: Na nátrium-tetrahidroxoaluminát.

Az alumínium a kémiai elemek periódusos rendszerének 13. csoportjának, a harmadik periódusnak a 13. rendszámú eleme. A könnyűfémek csoportjába tartozik. A leggyakoribb fém és a harmadik leggyakoribb kémiai elem a földkéregben (az oxigén és a szilícium után).

Az egyszerű alumínium anyag könnyű, paramágneses ezüstfehér fém, könnyen formázható, önthető és megmunkálható. Az alumínium magas hő- és elektromos vezetőképességgel, korrózióállósággal rendelkezik az erős oxidfilmek gyors képződésének köszönhetően, amelyek megvédik a felületet a további kölcsönhatásoktól.

A modern megszerzési módszer, a Hall-Héroult eljárás. Ez abból áll, hogy az Al2O3 alumínium-oxidot Na3AlF6 kriolit olvadékban feloldják, majd elektrolízist végeznek fogyasztható koksz- vagy grafitos anódelektródákkal. Ez a beszerzési módszer nagyon nagy mennyiségű villamos energiát igényel, ezért ipari alkalmazására csak a XX. században került sor.

Laboratóriumi módszer alumínium előállítására: vízmentes alumínium-klorid redukciója fémes káliummal (a reakció levegő nélkül melegítve megy végbe):

Ezüstfehér fém, könnyű, sűrűség - 2,7 g / cm³, olvadáspont műszaki alumíniumnál - 658 ° C, nagy tisztaságú alumíniumnál - 660 ° C, nagy képlékenység: műszaki - 35%, tiszta - 50%, hengerelt vékony lapra és egyenletes fóliára. Az alumínium nagy elektromos vezetőképességgel (37 106 S/m) és hővezető képességgel (203,5 W/(m K)) rendelkezik, 65%, nagy fényvisszaverő képességgel rendelkezik.

Az alumínium szinte minden fémmel ötvözetet képez. A legismertebbek a rézzel és magnéziummal (duralumínium) és szilíciummal (szilumin) készült ötvözetek.

A földkéreg elterjedtségét tekintve a Föld az 1. helyet foglalja el a fémek között, és a 3. helyet az elemek között, csak az oxigén és a szilícium után. Különböző kutatók szerint az alumínium tömegkoncentrációja a földkéregben 7,45-8,14%. A természetben az alumínium magas kémiai aktivitása miatt szinte kizárólag vegyületek formájában fordul elő.

A természetes alumínium szinte teljes egészében egyetlen stabil izotópból, a 27Al-ból áll, elhanyagolható nyomokban a 26Al-nak, a leghosszabb életű radioaktív izotópnak, felezési ideje 720 000 év, amelyet a légkörben a 40Ar argon atommagok nagyenergiájú kozmikus felhasadásával állítanak elő. sugár protonok.

Normál körülmények között az alumíniumot vékony és erős oxidfilm borítja, ezért nem lép reakcióba a klasszikus oxidálószerekkel: H2O-val (t°), O2-val, HNO3-mal (melegítés nélkül). Emiatt az alumínium gyakorlatilag nincs kitéve a korróziónak, ezért a modern ipar széles körben igényli. Ha azonban az oxidfilm megsemmisül (például NH4 + ammóniumsók oldataival, forró lúgokkal vagy összeolvadás következtében), az alumínium aktív redukáló fémként működik. Lehetséges megakadályozni az oxidfilm képződését fémek, például gallium, indium vagy ón hozzáadásával az alumíniumhoz. Ebben az esetben az alumínium felületét ezeken a fémeken alapuló, alacsony olvadáspontú eutektikumok nedvesítik.

Könnyen reagál egyszerű anyagokkal:

oxigénnel alumínium-oxid képződéséhez:

halogénekkel (a fluor kivételével), kloridot, bromidot vagy alumínium-jodidot képezve:

hevítés közben reagál más nemfémekkel:

fluorral, alumínium-fluoridot képezve:

kénnel, alumínium-szulfidot képezve:

nitrogénnel alumínium-nitrid képzésére:

szénnel, alumínium-karbidot képezve:

Az alumínium-szulfid és az alumínium-karbid teljesen hidrolizált:

Összetett anyagokkal:

vízzel (a védő oxidfilm eltávolítása után, pl. összevonással vagy forró lúgos oldattal):

lúgokkal (tetrahidroxoaluminátok és egyéb aluminátok képződésével):

Könnyen oldódik sósavban és híg kénsavban:

Melegítéskor feloldódik savakban - oxidálószerekben, amelyek oldható alumíniumsókat képeznek:

helyreállítja a fémeket oxidjaikból (aluminotermia):

44. Alumíniumvegyületek, amfoter tulajdonságaik

A külső alumínium szint elektronikus konfigurációja … 3s23p1.

Gerjesztett állapotban az egyik s-elektron átmegy a p-alszint szabad cellájába, ez az állapot a III-as vegyértéknek és a +3 oxidációs állapotnak felel meg. Az alumíniumatom külső elektronrétegében szabad d-alszintek vannak.

A legfontosabb természetes vegyületek az alumínium-szilikátok:

fehér agyag Al2O3 ∙ 2SiO2 ∙ 2H2O, földpát K2O ∙ Al2O3 ∙ 6SiO2, csillám K2O ∙ Al2O3 ∙ 6SiO2 ∙ H2O

Az alumínium előfordulásának egyéb természetes formái közül a bauxitoknak А12Оз ∙ nН2О, korund ásványoknak А12Оз és kriolitnak А1Fз ∙3NaF van a legnagyobb jelentősége.

Könnyű, ezüstös-fehér, képlékeny fém, jól vezeti az áramot és a hőt.

Levegőben az alumíniumot a legvékonyabb (0,00001 mm), de nagyon sűrű oxidfilm borítja, amely megvédi a fémet a további oxidációtól és matt megjelenést kölcsönöz neki.

Alumínium-oxid А12О3

Fehér szilárd anyag, vízben oldhatatlan, olvadáspont: 2050°C.

A természetes A12O3 a korund ásvány. A korund - vörös rubin - átlátszó színű kristályai króm- és kék zafír - titán és vas - drágakövek keverékét tartalmazzák. Mesterségesen is előállítják, és műszaki célokra használják fel, például precíziós műszerek alkatrészeinek, órakövek gyártásához stb.

Kémiai tulajdonságok

Az alumínium-oxid amfoter tulajdonságokkal rendelkezik

1. kölcsönhatás savakkal

А12О3 + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2O

2. kölcsönhatás lúgokkal

А12О3 + 2NaOH – 2NaAlO2 + H2O

Al2O3 + 2NaOH + 5H2O = 2Na

3. Ha a megfelelő fém oxidjának alumíniumporral alkotott keverékét hevítjük, heves reakció lép fel, ami a felvett oxidból szabad fém felszabadulásához vezet. Az alumíniummal (alumíniummal) végzett redukciós módszert gyakran használják számos elem (Cr, Mn, V, W stb.) szabad állapotú előállítására.

2A1 + WO3 = A12Oz + W

4. kölcsönhatás hidrolízis következtében erősen lúgos környezetű sókkal

Al2O3 + Na2CO3 = 2 NaAlO2 + CO2

Alumínium-hidroxid A1(OH)3

Az Al(OH)3 egy terjedelmes, fehér kocsonyás csapadék, vízben gyakorlatilag nem oldódik, de savakban és erős lúgokban könnyen oldódik. Emiatt amfoter jellegű.

Az alumínium-hidroxidot oldható alumíniumsók lúgokkal való cseréjével állítják elő.

AlCl3 + 3NaOH = Al(OH)3↓ + 3NaCl

Al3+ + 3OH- = Al(OH)3↓

Ez a reakció az Al3+ ion kvalitatív vizsgálatára használható

Kémiai tulajdonságok

1. kölcsönhatás savakkal

Al(OH)3 +3HCl = 2AlCl3 + 3H2O

2. erős lúgokkal való kölcsönhatás során a megfelelő aluminátok képződnek:

NaOH + A1(OH)3 = Na

3. hőbomlás

2Al(OH)3 = Al2O3 + 3H2O

Az alumíniumsók kationos hidrolízisen mennek keresztül, savas környezetben (pH< 7)

Al3+ + H+OH- ↔ AlOH2+ + H+

Al(NO3)3 + H2O↔ AlOH(NO3)2 + HNO3

Az alumínium és a gyenge savak oldható sói teljes (irreverzibilis hidrolízisen) mennek keresztül

Al2S3+3H2O = 2Al(OH)3+3H2S

Alumínium-oxid Al2O3 - néhány antacid (például Almagel) része, amelyet a gyomornedv savasságának növelésére használnak.

A КAl(SO4)3 12H2О - káliumtimsót a gyógyászatban bőrbetegségek kezelésére használják, vérzéscsillapító szerként. A bőriparban tanninként is használják.

(CH3COO)3Al - Burov's Liquid - 8%-os alumínium-acetát oldat összehúzó és gyulladáscsökkentő hatással rendelkezik, magas koncentrációban mérsékelt fertőtlenítő tulajdonságokkal rendelkezik. Hígított formában öblítésre, testápolókra, bőr- és nyálkahártya gyulladásos megbetegedésekre használják.

AlCl3 - szerves szintézisben katalizátorként használják.

Al2(SO4)3 18 H20 - vízkezelésben használják.

(A l ), ​​gallium (Ga ), indium (In ) és tallium (T l ).

Amint az a megadott adatokból látható, ezek az elemek mind ben megnyíltak századi XIX.

A fő alcsoport fémeinek felfedezése III csoportok

A bór nemfém. Az alumínium átmeneti fém, míg a gallium, az indium és a tallium teljes fémek. Így a periódusos rendszer egyes csoportjainak atomi sugarának növekedésével az egyszerű anyagok fémes tulajdonságai nőnek.

Ebben az előadásban az alumínium tulajdonságait fogjuk közelebbről megvizsgálni.

1. Az alumínium helyzete D. I. Mengyelejev táblázatában. Az atom szerkezete, oxidációs állapotai láthatók.

Az alumínium elem benne található III csoport, fő "A" alcsoport, periódusos rendszer 3. periódusa, 13. sorszám, relatív atomtömeg Ar (Al ) = 27. Szomszédja a táblázatban bal oldalon a magnézium, egy tipikus fém, a jobb oldalon pedig a szilícium, ami már nem fém. Ezért az alumíniumnak valamilyen köztes tulajdonságokkal kell rendelkeznie, és vegyületei amfoterek.

Al +13) 2) 8) 3 , p egy elem,

Az alumínium oxidációs állapota +3 a következő vegyületekben:

Al 0 - 3 e - → Al +3

2. Fizikai tulajdonságok

A szabad formájú alumínium ezüstfehér fém, magas hő- és elektromos vezetőképességgel.Az olvadáspont 650 ° C. Az alumínium alacsony sűrűségű (2,7 g / cm 3) - körülbelül háromszor kisebb, mint a vas vagy a réz, ugyanakkor tartós fém.

3. Természetben lenni

A természetben való elterjedtségét tekintve elfoglalja Fémek között 1., elemek között 3. helyen áll csak az oxigén és a szilícium után. A földkéreg alumíniumtartalma különböző kutatók szerint a földkéreg tömegének 7,45-8,14%-a.

A természetben az alumínium csak vegyületekben fordul elő (ásványok).

Néhány közülük:

· Bauxitok – Al 2 O 3 H 2 O (SiO 2, Fe 2 O 3, CaCO 3 szennyeződésekkel)

· Nefelinek – KNa 3 4

· Alunitok - KAl(SO 4) 2 2Al(OH) 3

· Alumínium-oxid (kaolin keveréke homokkal SiO 2, mészkő CaCO 3, magnezit MgCO 3)

· Korund - Al 2 O 3

· Földpát (ortoklász) - K 2 O × Al 2 O 3 × 6SiO 2

· Kaolinit - Al 2 O 3 × 2SiO 2 × 2H 2 O

· Alunit - (Na,K) 2 SO 4 × Al 2 (SO 4) 3 × 4Al (OH) 3

· Beril - 3BeO Al 2 O 3 6SiO 2

4. Az alumínium és vegyületeinek kémiai tulajdonságai

Az alumínium normál körülmények között könnyen kölcsönhatásba lép az oxigénnel, és oxidfilm borítja (matt megjelenést kölcsönöz).

AZ OXIDFILM BEMUTATÁSA

Vastagsága 0,00001 mm, de ennek köszönhetően az alumínium nem korrodál. Az alumínium kémiai tulajdonságainak tanulmányozásához az oxidfilmet eltávolítják. (Csiszolópapírral vagy vegyi úton: először lúgos oldatba engedve eltávolítjuk az oxidréteget, majd higanysók oldatába, hogy alumínium-higany ötvözetet – amalgámot – képezzenek).

én. Kölcsönhatás egyszerű anyagokkal

Az alumínium már szobahőmérsékleten aktívan reagál minden halogénnel, halogenideket képezve. Melegítéskor kölcsönhatásba lép kénnel (200 °C), nitrogénnel (800 °C), foszforral (500 °C) és szénnel (2000 °C), jóddal katalizátor - víz - jelenlétében:

2A l + 3 S \u003d A l 2 S 3 (alumínium-szulfid),

2A l + N 2 \u003d 2A lN (alumínium-nitrid),

A l + P = A l P (alumínium-foszfid),

4A l + 3C \u003d A l 4 C 3 (alumínium-karbid).

2 Al +3 I 2 \u003d 2 A l I 3 (alumínium-jodid) TAPASZTALAT

Mindezek a vegyületek teljesen hidrolizálódnak alumínium-hidroxid és ennek megfelelően hidrogén-szulfid, ammónia, foszfin és metán képződésével:

Al 2 S 3 + 6H 2 O \u003d 2Al (OH) 3 + 3H 2 S

Al 4 C 3 + 12H 2 O \u003d 4Al (OH) 3 + 3CH 4

Forgács vagy por formájában a levegőben fényesen ég, és nagy mennyiségű hőt bocsát ki:

4A l + 3 O 2 \u003d 2A l 2 O 3 + 1676 kJ.

ALUMÍNIUM ÉGETÉSE LEVEGŐBEN

TAPASZTALAT

II. Kölcsönhatás összetett anyagokkal

Kölcsönhatás vízzel :

2 Al + 6 H 2 O \u003d 2 Al (OH) 3 + 3 H 2

oxidfilm nélkül

TAPASZTALAT

Kölcsönhatás fém-oxidokkal:

Az alumínium jó redukálószer, mivel az egyik aktív fém. Közvetlenül az alkáliföldfémek után szerepel a tevékenységsorozatban. Így helyreállítja a fémeket oxidjaikból . Egy ilyen reakciót - aluminotermiát - tiszta ritka fémek, például volfrám, vanádium stb.

3 Fe 3 O 4 + 8 Al \u003d 4 Al 2 O 3 + 9 Fe + K

A termithegesztésben Fe 3 O 4 és Al termitkeverékét (por) is használják.

C r 2 O 3 + 2A l \u003d 2C r + A l 2 O 3

Kölcsönhatás savakkal :

Kénsav oldattal: 2 Al + 3 H 2 SO 4 \u003d Al 2 (SO 4) 3 + 3 H 2

Hideg tömény kénsavval és nitrogénnel nem reagál (passzivál). Ezért a salétromsavat alumínium tartályokban szállítják. Hevítéskor az alumínium képes redukálni ezeket a savakat anélkül, hogy hidrogént bocsátana ki:

2A l + 6H 2 S O 4 (konc) \u003d A l 2 (S O 4) 3 + 3 S O 2 + 6H 2 O,

A l + 6H NO 3 (konc) \u003d A l (NO 3) 3 + 3 NO 2 + 3H 2 O.

Kölcsönhatás lúgokkal .

2 Al + 2 NaOH + 6 H 2 O \u003d 2 Na [ Al(OH)4 ] +3H2

TAPASZTALAT

Na[DEl(OH) 4] – nátrium-tetrahidroxoaluminát

Gorbov vegyész javaslatára az orosz-japán háború idején ezt a reakciót használták hidrogén előállítására léggömbökhöz.

Sóoldatokkal:

2 Al + 3 CuSO 4 \u003d Al 2 (SO 4) 3 + 3 Cu

Ha az alumínium felületét higanysóval dörzsöljük, akkor a következő reakció lép fel:

2 Al + 3 HgCl 2 = 2 AlCl 3 + 3 hg

A felszabaduló higany feloldja az alumíniumot, amalgámot képezve .

Alumíniumionok kimutatása oldatokban : TAPASZTALAT

5. Alumínium és vegyületeinek alkalmazása

Az alumínium fizikai és kémiai tulajdonságai miatt széles körben elterjedt a technológiában. A repülési ipar az alumínium fő fogyasztója.: A repülőgépek 2/3-a alumíniumból és ötvözeteiből készül. Egy acélból készült repülőgép túl nehéz lenne, és sokkal kevesebb utast szállíthatna. Ezért az alumíniumot szárnyas fémnek nevezik. A kábelek és vezetékek alumíniumból készülnek: azonos elektromos vezetőképesség mellett tömegük 2-szer kisebb, mint a megfelelő réztermékeké.

Figyelembe véve az alumínium korrózióállóságát, az salétromsavhoz használt készülékek és tartályok alkatrészeinek gyártása. Az alumíniumpor az ezüstfestékek gyártásának alapja a vastermékek korrózió elleni védelmére, valamint a hősugárzás visszaverésére, az ilyen festéket olajtároló létesítmények és tűzoltóruhák fedésére használják.

Az alumínium-oxidot alumínium előállítására és tűzálló anyagként is használják.

Az alumínium-hidroxid a jól ismert Maalox, Almagel gyógyszerek fő összetevője, amelyek csökkentik a gyomornedv savasságát.

Az alumíniumsók erősen hidrolizálódnak. Ezt a tulajdonságot a víztisztítási folyamatban használják. Alumínium-szulfátot és kis mennyiségű oltott meszet adnak a tisztítandó vízhez, hogy semlegesítsék a keletkező savat. Ennek eredményeként alumínium-hidroxid térfogati csapadék szabadul fel, amely leülepedve magával viszi a zavarosság és a baktériumok lebegő részecskéit.

Így az alumínium-szulfát koaguláns.

6. Alumínium beszerzése

1) Az alumínium előállításának modern költséghatékony módszerét az amerikai Hall és a francia Héroux találta fel 1886-ban. Ez alumínium-oxid olvadt kriolitban készült oldatának elektrolíziséből áll. Az olvadt kriolit Na 3 AlF 6 úgy oldja fel az Al 2 O 3-at, mint a víz a cukrot. Az alumínium-oxid „oldatának” elektrolízise olvadt kriolitban úgy megy végbe, mintha a kriolit csak oldószer lenne, az alumínium-oxid pedig elektrolit.

2Al 2 O 3 elektromos áram → 4Al + 3O 2

Az angol fiúk és lányok enciklopédiájában az alumíniumról szóló cikk a következő szavakkal kezdődik: „1886. február 23-án új fémkorszak kezdődött a civilizáció történetében - az alumínium kora. Ezen a napon Charles Hall, egy 22 éves vegyész megjelent első tanára laboratóriumában, kezében egy tucat ezüstös-fehér alumíniumgolyóval, és azzal a hírrel, hogy megtalálta a módját ennek a fémnek a előállításának. olcsón és nagy mennyiségben. Hall így lett az amerikai alumíniumipar megalapítója és az angolszász nemzeti hős, olyan emberként, aki nagy üzletet csinált a tudományból.

2) 2Al 2 O 3 +3 C \u003d 4 Al + 3 CO 2

EZ ÉRDEKES:

• A fémes alumíniumot először Hans Christian Oersted dán fizikus izolálta 1825-ben. A gáznemű klórt szénnel kevert forró alumínium-oxid rétegen átvezetve Oersted izolálta az alumínium-kloridot a legkisebb nedvességnyom nélkül. A fémes alumínium helyreállításához az Oerstednek alumínium-kloridot kálium-amalgámmal kellett kezelnie. 2 év után a német kémikus Friedrich Wöller. Továbbfejlesztette a módszert a kálium-amalgám tiszta káliummal való helyettesítésével.
• A 18. és 19. században az alumínium volt a fő ékszerfém. 1889-ben Londonban D. I. Mengyelejev értékes ajándékot kapott a kémia fejlesztésében végzett szolgálataiért - aranyból és alumíniumból készült mérlegekkel.
• 1855-re Saint-Clair Deville francia tudós kifejlesztett egy eljárást alumínium fém előállítására ipari méretekben. De a módszer nagyon drága volt. Deville III. Napóleon francia császár különleges pártfogását élvezte. Odaadása és hálája jeléül Deville elkészítette Napóleon fiának, az újszülött hercegnek egy elegánsan gravírozott csörgőt – az első alumíniumból készült „fogyasztási terméket”. Napóleon még az is volt, hogy gárdistáit alumínium páncélkazettákkal szerelje fel, de az ár megfizethetetlen volt. Akkoriban 1 kg alumínium 1000 márkába került, i.e. 5-ször drágább, mint az ezüst. Az alumínium csak az elektrolitikus eljárás feltalálásáig vált olyan értékessé, mint a hagyományos fémek.
• Tudtad, hogy az alumínium az emberi szervezetbe kerülve idegrendszeri zavarokat okoz, feleslegében az anyagcsere megzavarodik. Védőszerek pedig a C-vitamin, kalcium, cinkvegyületek.
• Amikor az alumínium oxigénben és fluorban ég, sok hő szabadul fel. Ezért rakéta-üzemanyag adalékaként használják. A Saturn rakéta 36 tonna alumíniumport éget el repülése során. A fémek rakéta-üzemanyag összetevőjeként való felhasználásának ötletét először F.A. Zander vetette fel.

SZIMULÁTOROK

1. szimulátor – Az alumínium jellemzői pozíció szerint D. I. Mengyelejev elemeinek periódusos rendszerében

2. szimulátor – Egyenletek az alumínium egyszerű és összetett anyagokkal való reakcióihoz

3. szimulátor – Az alumínium kémiai tulajdonságai

MEGERŐSÍTÉSI FELADATOK

1. sz. Az alumínium alumínium-kloridból történő előállításához kalciumfémet lehet használni redukálószerként. Készítsen egyenletet erre a kémiai reakcióra, jellemezze ezt a folyamatot elektronikus mérleggel!
Gondol! Miért nem lehet ezt a reakciót vizes oldatban végrehajtani?

2. sz. Fejezze be a kémiai reakciók egyenleteit:
Al + H 2 SO 4 (oldat ) ->
Al + CuCl 2 ->
Al + HNO 3 ( konc )-t ->
Al + NaOH + H 2 O ->

3. sz. Átalakítások végrehajtása:
Al -> AlCl 3 -> Al -> Al 2 S 3 -> Al(OH) 3 - t -> Al 2 O 3 -> Al

4. sz. Oldja meg a problémát:
Egy alumínium-réz ötvözetet feleslegben lévő tömény nátrium-hidroxid-oldat hatásának tettek ki melegítés közben. 2,24 liter gáz (n.o.s.) szabadult ki. Számítsa ki az ötvözet százalékos összetételét, ha össztömege 10 g?

Ez a könnyűfém ezüstös-fehér árnyalattal szinte mindenhol megtalálható a modern életben. Az alumínium fizikai és kémiai tulajdonságai lehetővé teszik, hogy széles körben alkalmazzák az iparban. A leghíresebb lelőhelyek Afrikában, Dél-Amerikában, a karibi térségben találhatók. Oroszországban a bauxitbányászati ​​helyek az Urálban találhatók. Az alumíniumgyártás világelső Kína, Oroszország, Kanada és az USA.

Al bányászat

A természetben ez az ezüstös fém magas kémiai aktivitása miatt csak vegyületek formájában található meg. A legismertebb alumíniumtartalmú geológiai kőzetek a bauxit, a timföld, a korund és a földpát. A bauxit és az alumínium-oxid ipari jelentőségű, ezeknek az érceknek a lelőhelyei teszik lehetővé az alumínium tiszta formában történő kitermelését.

Tulajdonságok

Az alumínium fizikai tulajdonságai megkönnyítik ebből a fémből készült nyersdarabok huzalba húzását és vékony lapokká tekercselését. Ez a fém nem tartós, ennek a mutatónak az olvasztás során történő növelésére különféle adalékanyagokkal ötvözik: réz, szilícium, magnézium, mangán, cink. Ipari célokra fontos az alumínium másik fizikai tulajdonsága - ez az a képesség, hogy gyorsan oxidálódik a levegőben. Az alumíniumtermékek felületét természetes körülmények között általában vékony oxidréteg borítja, amely hatékonyan védi a fémet és megakadályozza annak korrózióját. Amikor ez a film megsemmisül, az ezüstös fém gyorsan oxidálódik, miközben a hőmérséklete észrevehetően megemelkedik.

Az alumínium belső szerkezete

Az alumínium fizikai és kémiai tulajdonságai nagymértékben függnek belső szerkezetétől. Ennek az elemnek a kristályrácsa egyfajta arcközpontú kocka.

Ez a fajta rács számos fémben megtalálható, például rézben, brómban, ezüstben, aranyban, kobaltban és másokban. A magas hővezető képesség és az elektromos áram vezethetősége miatt ez a fém az egyik legkeresettebb a világon. Az alumínium fennmaradó fizikai tulajdonságai, amelyek táblázatát az alábbiakban mutatjuk be, teljes mértékben feltárják tulajdonságait és bemutatják alkalmazási körüket.

Alumínium ötvözése

A réz és az alumínium fizikai tulajdonságai olyanok, hogy ha bizonyos mennyiségű rezet adunk egy alumíniumötvözethez, annak kristályrácsa meghajlik, és magának az ötvözetnek a szilárdsága megnő. A könnyű ötvözetek ötvözése az Al azon tulajdonságán alapul, hogy növeli szilárdságukat és az agresszív környezettel szembeni ellenállásukat.

A keményedési folyamat magyarázata az alumínium kristályrácsban lévő rézatomok viselkedésében rejlik. A rézrészecskék hajlamosak kiesni az Al-kristályrácsból, és annak speciális területein csoportosulnak.

Ahol a rézatomok klasztereket alkotnak, ott CuAl 2 vegyes típusú kristályrács képződik, amelyben az ezüst fémrészecskék egyszerre részei az általános alumínium kristályrácsnak és a CuAl 2 vegyes típusú rács összetételének is A belső kötések erői egy torz rács sokkal nagyobb, mint a normál. Ez azt jelenti, hogy az újonnan képződött anyag ereje sokkal nagyobb.

Kémiai tulajdonságok

Az alumínium kölcsönhatása híg kénsavval és sósavval ismert. Melegítéskor ez a fém könnyen feloldódik bennük. Hideg tömény vagy erősen híg salétromsav nem oldja fel ezt az elemet. A lúgok vizes oldatai aktívan befolyásolják az anyagot, a reakció során aluminátokat - sókat képeznek, amelyek alumíniumionokat tartalmaznak. Például:

Al 2 O 3 + 3H2O + 2NaOH \u003d 2Na

A kapott vegyületet nátrium-tetrahidroxoaluminátnak nevezik.

Az alumíniumtermékek felületén vékony filmréteg védi ezt a fémet nemcsak a levegőtől, hanem a víztől is. Ha ezt a vékony gátat eltávolítják, az elem heves kölcsönhatásba lép a vízzel, és hidrogént szabadít fel belőle.

2AL + 6H 2 O \u003d 2 AL (OH) 3 + 3H 2

A kapott anyagot alumínium-hidroxidnak nevezik.

Az AL (OH) 3 reakcióba lép lúggal, hidroxoaluminát kristályokat képezve:

Al(OH)2+NaOH=2Na

Ha ezt a kémiai egyenletet hozzáadjuk az előzőhöz, akkor megkapjuk az elem lúgos oldatban való feloldásának képletét.

Al (OH) 3 + 2NaOH + 6H 2 O \u003d 2Na + 3H 2

Égő alumínium

Az alumínium fizikai tulajdonságai lehetővé teszik, hogy oxigénnel reagáljon. Ha ennek a fémnek vagy alumíniumfóliának a porát hevítik, fellobban, és vakító fehér lánggal ég. A reakció végén alumínium-oxid Al 2 O 3 képződik.

Alumínium-oxid

A kapott alumínium-oxid geológiai neve alumínium-oxid. Természetes körülmények között korund - szilárd átlátszó kristályok formájában fordul elő. A korund nagy keménységű, indexe a szilárdanyag-skálán 9. Maga a korund színtelen, de a különböző szennyeződések vörösre és kékre színezhetik, így drágaköveket nyernek, amelyeket az ékszerekben rubinnak és zafírnak neveznek.

Az alumínium-oxid fizikai tulajdonságai lehetővé teszik ezen drágakövek mesterséges körülmények közötti termesztését. A műszaki drágaköveket nem csak ékszerek készítésére használják, hanem precíziós műszerekben, órák és egyéb tárgyak készítéséhez. A mesterséges rubinkristályokat lézeres eszközökben is széles körben használják.

A nagy mennyiségű szennyeződést tartalmazó, speciális felületre lerakódott korund finomszemcsés változatát mindenki smirgliként ismeri. Az alumínium-oxid fizikai tulajdonságai magyarázzák a korund magas koptató tulajdonságait, valamint keménységét és súrlódási ellenállását.

alumínium-hidroxid

Az Al 2(OH) 3 egy tipikus amfoter hidroxid. Ez az anyag savval kombinálva pozitív töltésű alumíniumionokat tartalmazó sót képez, lúgokban aluminátokat képez. Egy anyag amfotersége abban nyilvánul meg, hogy savként és lúgként is viselkedhet. Ez a vegyület zselé és szilárd formában egyaránt létezhet.

Vízben gyakorlatilag nem oldódik, de reagál a legtöbb aktív savval és lúggal. Az alumínium-hidroxid fizikai tulajdonságait használják az orvostudományban, népszerű és biztonságos eszköz a szervezet savasságának csökkentésére, gyomorhurut, nyombélgyulladás, fekély esetén alkalmazzák. Az iparban az Al 2 (OH) 3-at adszorbensként használják, tökéletesen tisztítja a vizet és kicsapja a benne oldott káros elemeket.

Ipari felhasználás

Az alumíniumot 1825-ben fedezték fel. Eleinte ezt a fémet az arany és az ezüst felett értékelték. Ennek oka az volt, hogy nehéz volt kivonni az ércből. Az alumínium fizikai tulajdonságai és az a képessége, hogy gyorsan védőfóliát képez a felületén, megnehezítette ennek az elemnek a tanulmányozását. Csak a 19. század végén fedeztek fel egy kényelmes módszert egy tiszta elem olvasztására, amely alkalmas ipari méretekben történő felhasználásra.

A könnyűség és a korrózióálló képesség az alumínium egyedülálló fizikai tulajdonságai. Ennek az ezüstös fémnek az ötvözeteit rakétatechnológiában, autó-, hajó-, repülőgép- és műszergyártásban, evőeszközök és edények gyártásában használják.

Tiszta fémként az Al-t vegyi berendezések alkatrészeinek, elektromos vezetékek és kondenzátorok gyártásához használják. Az alumínium fizikai tulajdonságai olyanok, hogy elektromos vezetőképessége nem olyan nagy, mint a rézé, de ezt a hátrányt kompenzálja a szóban forgó fém könnyűsége, ami lehetővé teszi az alumíniumhuzalok vastagabbá tételét. Tehát azonos elektromos vezetőképesség mellett az alumíniumhuzal feleannyit nyom, mint a rézhuzal.

Ugyanilyen fontos az Al felhasználása az alumíniumozási eljárásban. Ez az öntöttvas vagy acéltermék felületének alumíniummal való telítési reakciójának neve annak érdekében, hogy megvédje az alapfémet a korróziótól hevítés közben.

Jelenleg az alumíniumércek feltárt készletei teljesen összevethetők az emberek szükségleteivel ebben az ezüstös fémben. Az alumínium fizikai tulajdonságai sokkal több meglepetést okozhatnak kutatói számára, és ennek a fémnek a hatóköre sokkal szélesebb, mint azt gondolnánk.