Ministerul Educației și Științei al Federației Ruse
ALUMINIU (Aluminiu din "alumină" - alum), Al, element chimic din grupa III a sistemului periodic, atomic numărul 13, masa atomică 26.98154.
Aluminiu natural constă din nuclida izodică 27Al. Configurația stratului de electroni extern este 3s2p1. În practic toți compușii, gradul de oxidare a aluminiului +3 (valența III).
Raza atomului de aluminiu neutru este de 0,143 nm, raza ionului Al3 este de 0,057 nm. Energiile ionizării succesive a unui atom de aluminiu neutru sunt, respectiv, 5.984, 18.828.28.44 și 120 eV. Pe scara Pauling, electronegativitatea aluminiului este de 1,5.
O substanță simplă este aluminiu-moale ușor de culoare alb-argintiu.
Aluminiu este un metal tipic, zăbrelele de cristal sunt centrate pe față, parametrul a = 0,40403 nm. Punctul de topire al metalului pur este de 660 ° C, punctul de fierbere este de aproximativ 2450 ° C, iar densitatea este de 2,6989 g / cm3. Coeficientul de temperatură de dilatare liniară a aluminiului este de aproximativ 2,5 · 10-5 K-1. Potențialul electrodului standard este Al3 + / Al- 1,663B.
Aluminiu din punct de vedere chimic este un metal foarte activ. În aer, suprafața sa este acoperită Al2O3 oxid imediat plotnoyplenkoy, care împiedică oxigenul dalneyshemudostupu (O) a metalului și conduce la terminarea reacției, chtoobuslovlivaet rezistență ridicată la coroziune a aluminiului. Un film de suprafață de protecție pe aluminiu este de asemenea format în cazul în care este plasat în acid azotic concentrat.
Cu restul de acizi, aluminiul reacționează:
6HCI + 2Al = 2AlC13 + 3H2,
3H2S04 + 2Al = Al2 (S04) 3 + 3H2.
Aluminiu reacționează cu soluții de alcalii. Mai întâi, folia de oxid de protecție se dizolvă:
Al2O3 + 2NaOH + 3H20 = 2Na [Al (OH) 4].
Apoi, reacțiile se desfășoară:
2A1 + 6H20 = 2Al (OH) 3 + 3H2,
NaOH + Al (OH) 3 = Na [Al (OH) 4],
2Al + 6H20 + 2NaOH = Na [Al (OH) 4] + 3H2,
și ca obrazuyutsyaalyuminaty rezultat: Na [Al (OH) 4] - aluminat de sodiu (Na) (tetragidroksoalyuminatnatriya) K [Al (OH) 4] - aluminat de potasiu (K) (teragidroksoalyuminat de potasiu) sau dr.Tak pentru atomul de aluminiu în Acești compuși sunt caracterizați printr-un număr de coordonare6 și nu 4, apoi formulele reale ale compușilor tetrahidroxi indicați sunt după cum urmează:
Când este încălzit, aluminiul reacționează cu halogeni:
2Al + 3Cl2 = 2AlCl3,
2Al + 3Br2 = 2AlBr3.
Este interesant faptul că reacția dintre pulberile de aluminiu și iod (I) începe la temperatura camerei, dacă amestecul de admisie adaugă câteva picături de apă, care în acest caz joacă rolul catalizatorului:
2Al + 3I2 = 2AlI3.
Interacțiunea dintre aluminiu și sulf (S) cu încălzire conduce la formarea de sulfură de aluminiu:
care este ușor de descompus de apă:
Al2S3 + 6H20 = 2Al (OH) 3 + 3H2S.
Deoarece hidrogen (H) alyuminiyneposredstvenno nu a reacționat, ci căi indirecte, cum ar fi sispolzovaniem compuși organoaluminiu pot fi sintetizați hidrură de tverdyypolimerny aluminiu (AlN3) x - silneyshiyvosstanovitel.
Sub formă de pulbere, aluminiul poate fi ars în aer și se formează o pulbere albă refractară de alumină, Al2O3.
Rezistența ridicată a legăturii în Al2O3 determină căldura ridicată a formării sale din substanțe simple și capacitatea aluminiului de a reduce multe metale din oxizi, de exemplu:
3Fe3O4 + 8Al = 4Al2O3 + 9Fe și egal
3CaO + 2Al = Al2O3 + 3Ca.
Această metodă de producere a metalelor se numește aluminothermie.
Oxidul amfoteric Al2O3 corespunde hidroxidului amfoteric, un compus polimer amorf care nu are o compoziție constantă. Compoziția hidroxidului de aluminiu poate fi transferată prin formula xAl2O3 · yH2O, în studiul chimiei în școală formula hidroxidului de aluminiu este cel mai adesea indicată ca Al (OH) 3.
În laborator, hidroxidul de aluminiu poate fi obținut sub formă de precipitat gelatinoasă prin reacții de schimb:
Al2 (SO4) 3 + 6NaOH = 2Al (OH) 3 + 3Na2S04,
sau prin adăugarea de sodă la o soluție de sare de sare de aluminiu:
2AlC13 + 3Na2C03 + 3H20 = 2Al (OH) 3 + 6NaCI + 3CO2,
precum și prin adăugarea unei soluții de amoniac în soluția de sare de aluminiu:
AlCl3 + 3NH3 · H20 = Al (OH) 3 + 3H20 + 3NH4CI.
Numele și istoria descoperirii: latină de aluminiu provine din latinescul aceeași Alumen, adica alaun (sulfat de aluminiu și potasiu (K) KAl (SO4) 2 · 12H2O), care a fost mult timp folosit în tăbăcirea și ca un astringent. Datorită activității chimice excesive, descoperirea și izolarea aluminiului pur a fost întinsă de aproape 100 de ani. Concluzia care alaun poate fi obținut prin „pământ“ (materiale refractare, într-un mod modern - oxid de aluminiu) au întors în 1754nemetsky chimist A. Marggraf. Mai târziu, sa dovedit că același "pământ" ar putea fi extras din lut și se numește alumină. Obțineți aluminiu metalic a fost posibil numai în 1825 fizicianul danez H. K. Oersted. Acesta manipulate amalgamoykaliya (aliaj de potasiu (K) cu mercur (Hg)) de clorură de aluminiu, AICI3, care poate fi obținută din alumină, și după distilarea mercurului pulbere de aluminiu (Hg) vydelilsery.
Doar un sfert de secol, acest dispozitiv a fost capabil să îmbunătățească puțin. Chimistul francez A. E. S. Claire DeVille în 1854 a propus folosirea metalelor de sodiu pentru producerea de aluminiu și a primit primele lingouri de metal nou. Costul de aluminiu a fost apoi foarte mare, și bijuterii a fost făcută din ea.
Metoda industrială de producere a aluminiului prin electroliza amestecurilor complexe, inclusiv oxizi, fluoruri, aluminiu și alte substanțe, dezvoltate independent în 1886 de P. Erou (Franța) și C. Hall (SUA). Producția de aluminiu este asociată cu un consum ridicat de energie electrică, deci pe o scară largă a fost realizată numai în secolul XX. În Uniunea Sovietică, primul aluminiu industrial a fost primit la 14 mai 1932 la Uzina de aluminiu Volkhov, care a fost construită în apropierea uzinei hidroelectrice Volkhov.
3. Apariția în natură
Prin prevalența zemnoykore aluminiu ocupă primul loc între metale și al treilea între vsehelementov (după oxigen (O) și siliciu (Si)), acesta reprezintă okolo8,8% din greutatea crustei. Aluminiu este inclus într-un număr mare de minerale, în general, aluminosilicate și roci. Compușii de aluminiu conțin granit, bazalt, argile, feldspați, etc. Dar paradoxul chislemineralov la imens și rocă ce conține aluminiu, bauxită. - producția industrială principală syryapri de aluminiu, sunt rare. În Rusia există depozoxoxiți în Siberia și Urali. Alunitul și nephelina au de asemenea importanță industrială. Ca oligoelement, aluminiul este prezent în țesuturile de plante și animale. Există organisme-concentratori, care acumulează aluminiul în corpurile lor, - niște midii, moluște.
Oamenii de știință și inginerii găsiți în următorul. În baia de electroliză, cryolitul Na3A1F6 este topit mai întâi (temperatura topiturii este ușor sub 1000 ° C). Criolitul poate fi obținut, de exemplu, în timpul procesării nephelinelor din Peninsula Kola. Mai mult, în această topitură se adaugă puțin Al2O3 (până la 10% în greutate) și alte substanțe care îmbunătățesc condițiile pentru procesul ulterior. La electroliza acestei topituri, se descompune oxidul de aluminiu, criolitul rămâne plutitor și aluminiul topit se formează pe catod:
2Al2O3 = 4Al + 302.
Deoarece anodul este electrolizat cu grafit, oxigenul eliberat la anod (O) reacționează cu grafitul și formează dioxid de carbon CO2.
În ceea ce privește aplicarea aluminiului, aliajele sale ocupă locul al doilea după fier (Fe) și aliajele sale. Shirokoeprimenenie aluminiu în diferite domenii ale tehnologiei și de viață asociate cu sovokupnostyuego proprietăți fizice, mecanice și chimice: o densitate scăzută, rezistența la coroziune într-un aer atmosferic, ielektroprovodnostyu căldură mare, plasticitate și rezistență relativ mare. Alyuminiylegko prelucrate în diverse moduri - forjare, ștanțare, laminare și dr.Chisty de aluminiu este utilizat pentru fabricarea de sârmă (elektroprovodnostalyuminiya este 65,5% din conductivitatea electrică a cuprului, dar aluminiul este mai mult decât ori vtri mai ușoare decât cuprul, aluminiul înlocuiți, prin urmare, de multe ori de cupru electrice) ifolgi utilizate ca material de ambalare. Partea principală a topiturii de aluminiu este cheltuită pentru a obține diferite aliaje. Aliaje de aluminiu otlichayutsyamaloy densitate crescută (în comparație cu aluminiul pur) și korrozionnoystoykostyu proprietăți tehnologice înalte: ielektroprovodnostyu termică ridicată, rezistență la căldură, rezistență și ductilitate. Pe suprafața aliajelor de aluminiu, acoperirile protectoare și decorative sunt ușor de aplicat.
Varietatea proprietăților aliajelor de aluminiu se datorează introducerii de alți aditivi în aluminiu, care formează împreună cu el soluții solide sau compuși intermetalici. Alyuminiyaispolzuyut vrac pentru aliaje ușoare - duraluminiu (94% - aluminiu, 4% cupru (Cu), 0,5% magneziu (Mg), mangan (Mn), fier (Fe) și siliciu (Si)), silumin ( 85-90%. - aluminiu, 10-14% siliciu (si), 0,1% sodiu (Na)) etc. în metallurgiialyuminy utilizate nu numai ca bază pentru aliaje, dar, de asemenea, ca unul dintre dopanfilor în aliaje pe bază de shirokoprimenyaemyh cupru (Cu), magneziu (Mg), fier (Fe),> nichel (Ni) etc.
Aliajele de aluminiu sunt utilizate pe scară largă în viața cotidiană, în construcții și arhitectură, în industria automobilelor, construcții navale, aviație și tehnologie spațială. În special, primul satelit artificial Pământ a fost realizat din aliaj de aluminiu. Aliajul de aluminiu și zirconiu (Zr) - zircaloy - este folosit pe scară largă în ingineria reactorului nuclear. Aluminiul este utilizat în producția de explozivi.
Ar trebui să se menționeze în mod special filmele colorate de oxid de aluminiu pe suprafața aluminiului metalic obținut prin mijloace electrochimice. Acoperite cu astfel de folii, aluminiu metalic este numit aluminiu anodizat. Din aluminiu anodizat, în formă de aur (Au) este amintită, sunt fabricate diferite bijuterii de costume.
La manipularea aluminiului, este important să rețineți că este posibilă încălzirea și depozitarea în vase de aluminiu numai a unor lichide neutre (de aciditate) (de exemplu apă fiartă). Dacă, de exemplu, într-un vas de gătit din aluminiu pentru a găti supă acidă, atunci aluminiu trece în hrana ionului dobândește un gust "metalic" neplăcut. Deoarece este foarte ușor să deteriora filmul de oxid în viața de zi cu zi, utilizarea de feluri de mâncare din aluminiu este încă nedorită.
În corpul uman, aluminiu vine zilnic cu alimente (aproximativ 2-3 mg), însă rolul său biologic nu este stabilit. În medie, 60 mg de aluminiu sunt conținute în oasele și mușchii din corpul uman (70 kg).
Mai multe lucrări pe chimie
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: