tärkein › lääketiede › Mitä alumiini reagoi normaaleissa olosuhteissa?

Mitä alumiini reagoi normaaleissa olosuhteissa?

Alumiini - kemiallinen alkuaine kolmas ryhmä jaksollinen järjestelmä DI Mendelejev.

Leimat ja kemiallinen koostumus (%) primaarialumiini (GOST 11069–74)

Tuotemerkki		Epäpuhtaudet, ei enää
Tuotemerkki		Fe	si	cu	zn	ti	määrä
Erittäin puhdas alumiini
A999	99,999	–	–	–	–	–	0,001
Erittäin puhdas alumiini
A995	99,995	0,0015	0,0015	0,001	0,001	0,001	0,005
A99	99,99	0,003	0,003	0,003	0,003	0,002	0,010
A97	99,97	0,015	0,015	0,005	0,003	0,002	0,03
A95	99,95	0,025	0,020	0,010	0,005	0,002	0,05
Tekninen alumiini
A85	99,85	0,08	0,06	0,01	0,02	0,008	0,15
A8	99,8	0,12	0,10	0,01	0,04	0,01	0,20
A7	99,7	0,16	0,15	0,01	0,04	0,01	0,30
A7E ***	99,7	0,20	0,08	0,01	0,04	0,01*	0,30
A6	99,6	0,25	0,18	0,01	0,05	0,02	0,40
A5E	99,5	0,35**	0,10	0,02	0,04	0,015*	0,50
A5	99,5	0,30	0,25	0,02	0,06	0,02	0,50
A0	99,0	0,50	0,5	0,02	0,08	0,02	1,0

* Titaanin, vanadiinin, kromin ja mangaanin summalle.

** Raudan massaosuus on vähintään 0,18%.

*** “E” - merkeissä, joilla on taatut sähköominaisuudet.

Puolivalmiiden tuotteiden ja muodonmuutoksen aiheuttamien tuotteiden valmistukseen käytetty tekninen laatu alumiini sisältyy GOST 4784-74 -standardiin

Kemiallinen koostumus (%) teknisestä alumiinista

merkki			Al, ei vähemmän	Epäpuhtaudet, ei enää
venäläinen		välillä kansanmusiikin		cu	mg	mn	Fe	si	zn	ti	op
aakkosellinen	digitaalinen	välillä kansanmusiikin		cu	mg	mn	Fe	si	zn	ti	op
AD000	–	1080A	99,80	0,03	0,02	0,02	0,15	0,15	0,06	0,02	–
AD00	1010	1070a	99,70	0,03	0,03	0,03	0,25	0,20	0,07	0,03	–
AD00E	1010E	1370	99,70	0,02	0,02	0,01	0,25	0,10	0,04	*	0,01
AD0	1011	1050	99,50	0,05	0,05	0,05	0,40	0,25	0,07	0,05	–
AD0E	1011E	1350	99,50	0,05	–	0,01	0,40	0,10	0,05	**	0,01
AD1	1013	1230	99,30	0,05	0,05	0,025	0,30	0,30	0,10	0,15	–
HELL	1015	1200	98,80	0,05	–	0,05	Fe + Si: 1,0		0,10	0,05	–
AD1pl	–	–	99,30	0,02	0,05	0,025	0,30	0,30	0,10	0,15	–

* B: 0,02%; Ti + V: 0,02%

** B: 0,05%; Ti + V: 0,02%

Arkkien AD0, AD1 taatut mekaaniset ominaisuudet (ainakin)

alumiini, jaksollisen järjestelmän ryhmän III kemiallinen elementti, atominumero 13, suhteellinen atomimassa 26.98. Luonnossa sitä edustaa vain yksi stabiili nuklid 27 Al. Useita radioaktiivisia alumiini-isotooppeja saatiin keinotekoisesti, pitkäikäisimmät - 26 Al: n puoliintumisaika on 720 tuhatta vuotta.

Alumiini luonteeltaan. Maankuoressa on paljon alumiinia: 8,6 painoprosenttia. Hän on ensimmäisessä sijassa kaikkien metallien joukossa ja kolmantena muiden alkuaineiden joukossa (hapen ja piin jälkeen). Alumiinia on kaksi kertaa enemmän kuin rautaa ja 350 kertaa enemmän kuin kupari, sinkki, kromi, tina ja lyijy yhdessä! Kun hän kirjoitti yli 100 vuotta sitten klassisessa oppikirjassaan Kemian perusteet DI Mendelejevista kaikista metalleista ”alumiini on luontaisin runsain; riittää, kun ilmoitetaan, että se on osa savea, jotta alumiinin yleinen jakautuminen maankuoressa on selkeä. "Alumiinia tai alumiinimetallia (alumiinia) kutsutaan siis eri tavalla saviksi, joka on savea."

Tärkein alumiinimineraali on boksiitti, emäksisen oksidin AlO (OH) ja hydroksidin Al (OH) 3 seos. Suurimmat bauksiitti talletukset ovat Australiassa, Brasiliassa, Guineassa ja Jamaikassa; teollisuuskaivoksia harjoitetaan myös muissa maissa. Aluniitti (alunakivi) (Na, K) 2SO 4 · Al 2 (SO 4) 3 · 4Al (OH) 3, nefeliini (Na, K) 2 O · Al 2 O 3 · 2SiO 2 sisältää myös runsaasti alumiinia. Yhteensä tunnetaan yli 250 mineraalia, joihin sisältyy alumiini; suurin osa niistä on alumiinisilikaatteja, joista maapallonkuori muodostuu pääasiassa. Sääolosuhteissaan muodostuu savimuotoja, joiden perusta on mineraalikaoliniitti Al 2 O 3 · 2SiO 2 · 2H 2 O. Raudan epäpuhtaudet värittävät yleensä savea ruskeana, mutta valkoista savea - kaoliinia, jota käytetään posliinin ja keramiikan valmistukseen, löytyy myös.

Toisinaan löydetään erittäin kovaa (vain toinen kuin timantti) mineraalikorundia - kiteistä oksidia Al 2 O 3, joka on usein värjätty epäpuhtauksilla eri värejä. Sen sinistä lajiketta (titaanin ja raudan sekoitus) kutsutaan safiiriksi, punaista (kromin sekoitus) kutsutaan rubiiniksi. Erilaiset epäpuhtaudet voivat värjätä ns. Jalokorundia myös vihreänä, keltaisena, oranssina, purppurana ja muissa väreissä ja sävyissä.

Viime aikoihin asti uskottiin, että alumiinia erittäin aktiivisena metallina ei löydy luonnossa vapaassa tilassa, mutta vuonna 1978 natiivi alumiini löydettiin Siperian alustan kallioista - viiksien muodossa, joiden pituus oli vain 0,5 mm (langanpaksuus useita mikrometrejä). Alkuperäistä alumiinia löytyi myös kuun maaperästä, joka tuotiin Maahan kriisin ja runsauden merialueilta. Uskotaan, että alumiinimetalli voi muodostua kondensoitumalla kaasusta. On tunnettua, että kuumentaessa alumiinihalogenideja - kloridia, bromidia, fluoria, ne voivat haihtua enemmän tai vähemmän helposti (esimerkiksi AlCl3 sublimoituu jo 180 ° C: ssa). Lämpötilan noustessa voimakkaasti alumiinihalogenidit hajoavat siirtyen tilaan, jossa metallin valenssi on alhaisempi, esimerkiksi AlCl. Kun tällainen yhdiste kondensoituu lämpötilan laskiessa ja ilman happea, kiinteässä faasissa tapahtuu suhteeton reaktio: osa alumiiniatomeista hapetetaan ja menee tavanomaiseen kolmiarvoiseen tilaan, ja osa palautetaan. Yksiarvoinen alumiini voidaan pelkistää vain metalliin: 3AlCl  2Al + AlCl 3. Tätä olettamaa tukee natiivin alumiinin kiteiden vispilämpi muoto. Tyypillisesti tämän rakenteen kiteet muodostuvat nopean kasvun seurauksena kaasufaasista. Todennäköisesti mikroskooppiset alumiinimutterit kuun maaperässä muodostuivat samalla tavalla.

Nimi alumiini on johdettu latinalaisesta alumiinista (suvun tapausalumiini). Ns. Aluna, kaksoiskaliumalumiinisulfaatti KAl (SO 4) 2 · 12H 2 O), jota käytettiin peitteinä kankaiden värjäyksessä. Latinalainen nimi juontaa juurensa kreikkalaisesta "halme" - suolavesi, suolaliuos. Kummallista kyllä, Englannissa alumiini on alumiinia ja Yhdysvalloissa alumiinia.

Monissa suosituissa kemian teoksissa mainitaan legenda, jonka mukaan eräs keksijä, jonka nimehistoriaa ei ole säilynyt, toi keisari Tiberiukselle, joka hallitsi Roomaa 14–27 jKr., Kulhoon metallia, joka muistutti hopeaa, mutta oli vaaleampaa. Tämä lahja maksoi mestarin hengen: Tiberius määräsi hänet teloittamaan ja työpaja tuhoamaan, koska hän pelkäsi, että uusi metalli saattaa heikentää hopeaa keisarillisessa kassatilassa.

Tämä legenda perustuu tarinaan Plinius vanhin, roomalainen kirjailija ja tiedemies, kirjailija Luonnonhistoria - Muinaisten aikojen luonnontietojen tietosanakirjat. Plinius totesi, että uusi metalli on saatu ”savimaasta”. Mutta savi sisältää alumiinia.

Nykyaikaiset kirjailijat tekevät melkein aina varauksen, että tämä koko tarina ei ole muuta kuin kaunis satu. Ja tämä ei ole yllättävää: kallioissa oleva alumiini on erittäin vahvasti sitoutunut happea, ja sen vapauttamiseen on käytettävä paljon energiaa. Viime aikoina on kuitenkin ilmestynyt uutta tietoa perusmahdollisuudesta saada metallista alumiinia antiikista. Spektrianalyysin mukaan korut III luvun alussa kuolleen kiinalaisen komentajan Zhou-Zhun haudalla. AD, seos, joka koostuu 85% alumiinista. Voisiko muinaiset saada ilmaista alumiinia? Kaikki tunnetut menetelmät (elektrolyysi, pelkistys metallisella natriumilla tai kaliumilla) katoavat automaattisesti. Voisiko muinaisina aikoina löytää natiivia alumiinia, kuten kullan, hopean ja kuparin hätää? Tämä on myös poissuljettu: natiivi alumiini on harvinaisin mineraali, jota esiintyy vähäpätöisinä määrinä, joten muinaiset mestarit eivät voineet löytää ja kerätä tällaisia \u200b\u200bnuggeja oikeassa määrin.

Toinen selitys Plinyn tarinalle on kuitenkin myös mahdollista. Alumiinia voidaan pelkistää malmista pelkästään sähkön ja alkalimetallien avulla. Pelkistysainetta on saatavana ja sitä on käytetty laajalti muinaisista ajoista lähtien - se on kivihiili, jonka avulla monien metallien oksidit pelkistetään vapaiksi metalleiksi kuumennettaessa. 1970-luvun lopulla saksalaiset kemikot päättivät tarkistaa, voitiinko muinaisina aikoina saada alumiinia hiilellä pelkistämällä. Ne lämmitettiin savi- upokkaassa punaiseksi kuumuudeksi sekoitus savea hiilijauheen ja natriumkloridin tai potaskan (kaliumkarbonaatin) kanssa. Suolaa saatiin merivedestä, ja kaliumia kasvituhkasta, jotta voitaisiin käyttää vain niitä aineita ja menetelmiä, joita oli saatavana antiikista. Jonkin ajan kuluttua upokkaan pinnalla leijui kuona alumiinipalloilla! Metallin saanto oli pieni, mutta on mahdollista, että muinaiset metallurgit olisivat voineet saada ”1900-luvun metallin” tällä tavalla.

Alumiinin ominaisuudet. Puhdas alumiini muistuttaa hopeanväristä, se on erittäin kevytmetalli: sen tiheys on vain 2,7 g / cm3. Alumiinia kevyempi, vain alkali- ja maa-alkalimetallit (paitsi barium), beryllium ja magnesium. Alumiinia on myös helppo sulattaa - 600 ° C: ssa (ohut alumiinilanka voidaan sulattaa tavalliseen keittiön polttimeen), mutta se kiehuu vain 2452 ° C: ssa. Sähkönjohtavuudessa alumiini on 4. sijalla, toiseksi vain hopealla (se on ensinnäkin), kuparilla ja kullalla, joilla on alumiinin alhaisten kustannusten vuoksi suuri käytännön merkitys. Metallien lämmönjohtavuus muuttuu samassa järjestyksessä. Alumiinin korkea lämmönjohtavuus on helppo tarkistaa pudottamalla alumiinilusikka kuumaan teetä. Ja vielä yksi tämän metallin merkittävä ominaisuus: sen tasainen kiiltävä pinta heijastaa täydellisesti valoa: 80 - 93% spektrin näkyvällä alueella aallonpituudesta riippuen. Ultraviolettialueella alumiinilla ei tässä suhteessa ole lainkaan yhtä paljon ja vain punaisella alueella on alumiinia, joka on hiukan huonompi kuin hopea (ultravioletissa hopealla on erittäin heikko heijastavuus).

Puhdas alumiini - melko pehmeä metalli - on melkein kolme kertaa pehmeämpi kuin kupari, joten jopa suhteellisen paksut alumiinilevyt ja -tangat ovat helposti taivutettavissa, mutta kun alumiini muodostaa seoksia (niitä tunnetaan paljon), sen kovuus voi kasvaa kymmeniä kertoja.

Alumiinin ominainen hapetustila on +3, mutta johtuen täyttämättömän 3: n läsnäolosta r - ja 3 d -orbitaaliset alumiiniatomit voivat muodostaa lisää luovuttaja-vastaanottaja-sidoksia. Siksi Al 3+ -ionilla, jolla on pieni säde, on erittäin alttius kompleksoitumiselle muodostuen erilaisia \u200b\u200bkationisia ja anionisia komplekseja: AlCl4 -, AlF 6 3–, 3+, Al (OH) 4–, Al (OH) 6 3–, AlH 4– ja monet muut. Komplekseja orgaanisten yhdisteiden kanssa tunnetaan myös.

Alumiinin reaktiivisuus on erittäin korkea; elektrodipotentiaalien sarjassa se seisoo heti magnesiumin takana. Ensi silmäyksellä tällainen lausunto voi tuntua oudolta: alumiinivalmiste tai lusikka on loppujen lopuksi melko vakaa ilmassa eikä hajoa kiehuvassa vedessä. Toisin kuin rauta, alumiini ei ruostu. Osoittautuu, että ilmassa metalli on päällystetty väritöntä ohuella, mutta vahvalla oksidin “panssarilla”, joka suojaa metallia hapettumiselta. Joten jos polttimen liekkiin johdetaan paksu alumiinilanka tai levy, jonka paksuus on 0,5–1 mm, metalli sulaa, mutta alumiini ei virtaa, koska se pysyy oksidipussissaan. Jos poistat alumiinin suojakalvosta tai vapautat sen (esimerkiksi upottamalla elohopeahappojen liuokseen), alumiini osoittaa heti sen todellisen olemuksen: jo huoneenlämpötilassa se alkaa reagoida veden kanssa energeettisesti: 2Al + 6H 2 O  2Al (OH). 3 + 3H2. Ilmassa, alumiinista, josta on poistettu suojakalvo, ennen kuin silmät muuttuvat löysäksi oksidijauheeksi: 2Al + 3O 2  2Al 2 O 3. Erityisen aktiivinen on hienojakoisessa tilassa oleva alumiini; alumiinipöly palaa heti, kun se puhalletaan liekkiin. Jos sekoitat alumiinipölyä natriumperoksidin kanssa keraamisella levyllä ja tipat vettä seokseen, alumiini myös syttyy ja palaa valkoisella liekillä.

Alumiinin erittäin korkea affiniteetti happea kohtaan mahdollistaa sen, että se "ottaa" happea monien muiden metallien oksidista palauttamalla ne takaisin (aluminothermy-menetelmä). Tunnetuin esimerkki on termiittiseos, jonka palamisen aikana vapautuu niin paljon lämpöä, että syntynyt rauta sulaa: 8Al + 3Fe 3 O 4  4Al 2 O 3 + 9Fe. Tämän reaktion havaitsi vuonna 1856 N. Beketov. Tällä tavoin metallit Fe203, CoO, NiO, Mo03, V205, SnO2, CuO ja joukko muita oksideja voidaan pelkistää metalleiksi. Kun alumiini pelkistetään Cr 2 O 3: lla, Nb 2 O 5: llä, Ta 2 O 5: llä, SiO 2: lla, TiO 2: lla, ZrO 2: lla, B 2 O 3: lla, reaktion lämpö ei riitä kuumentamaan reaktiotuotteita niiden sulamislämpötilan yläpuolelle.

Alumiini liukenee helposti laimeisiin mineraalihapoihin suolojen muodostamiseksi. Väkevä typpihappo, joka hapettaa alumiinin pinnan, myötävaikuttaa oksidikalvon sakeutumiseen ja kovettumiseen (metallin ns. Passivointi). Näin käsitelty alumiini ei reagoi edes suolahapon kanssa. Käyttämällä sähkökemiallista anodista hapettumista (anodisointia) alumiinin pinnalle, voit luoda paksun kalvon, joka voidaan helposti maalata eri väreillä.

Alumiinin vähemmän aktiivisten metallien syrjäyttämistä suolaliuoksista estää usein alumiinin pinnalla oleva suojakalvo. Kuparikloridi tuhoaa tämän kalvon nopeasti, joten reaktio on helppo

3CuCl2 + 2Al  2AlCl3 + 3Cu,

johon liittyy voimakas lämpeneminen. Vahvoissa alkaliliuoksissa alumiini liukenee helposti vedyn kehittyessä:

2Al + 6NaOH + 6H20 - 2Na3 + 3H2

(muodostuu myös muita anionisia hydrokso-komplekseja). Alumiiniyhdisteiden amfoteerinen luonne ilmenee myös sen vasta saostuneen oksidin ja hydroksidin helposti liukenemisesta alkaliin. Kideoksidi (korundi) kestää hyvin happoja ja emäksiä. Kun ne sulautetaan alkalilla, muodostuu vedettömiä aluminaatteja:

AI203 + 2NaOH  2NaAlO 2 + H20.

Magnesiumaluminaatti Mg (AlO 2) 2 on puolijalokivi spineli, yleensä maalattu epäpuhtauksilla monenlaisissa väreissä.

Etenee nopeasti alumiinin reaktion halogeenien kanssa. Jos ohut alumiinilanka viedään koeputkeen, jossa on 1 ml bromia, silloin alumiini syttyy ja palaa kirkkaalla liekillä. Alumiini- ja jodijauheiden seoksen reaktio aloitetaan pisaralla vettä (vesi jodin kanssa muodostaa hapon, joka tuhoaa oksidikalvon), minkä jälkeen kirkas liekki ilmestyy violetin jodihöyryn kerrojen kanssa. Alumiinihalogenideja vesiliuokset on hydrolyysistä johtuva happoreaktio: AlCl3 + H20

Al (OH) Cl2 + HCI.

Alumiinin reaktio typen kanssa etenee vain yli 800 ° C, jolloin muodostuu AlN-nitridi, rikki 200 ° C: ssa (muodostuu Al2S3-sulfidi), fosforin kanssa 500 ° C: ssa (muodostuu AlP-fosfidia). Kun booria lisätään sulaan alumiiniin, muodostuu koostumuksen AlB2 ja AlB12 borideja - tulenkestäviä yhdisteitä, jotka ovat happojen vaikutuksesta kestäviä. Hydriidi (AlH) x (x \u003d 1,2) muodostuu vain tyhjiössä alhaiset lämpötilat atomivedyn reaktiossa alumiinihöyryn kanssa. Stabiili ilman kosteuden poistumista huoneenlämpötilassa, AlH3-hydridi saadaan vedettömän eetteriliuoksessa: AlCl3 + LiH  AlH3 + 3LiCl. Ylimäärällä LiH: ta muodostuu suolamainen litiumalumiinihydridi LiAlH4 - erittäin vahva pelkistin, jota käytetään orgaanisissa synteeseissä. Se hajoaa heti vedessä: LiAlH4 + 4H2O  LiOH + Al (OH) 3 + 4H2.

Alumiinin saaminen. Alumiinin dokumentoitu löytö tapahtui vuonna 1825. Tanskan fyysikko Hans Christian Oersted hankki metallin ensin, kun se eristettiin kaliumamalgaamin vaikutuksella vedettömään alumiinikloridiin (saatu johtamalla klooria alumiinioksidin ja hiilen punaisen kuuman seoksen läpi). Heittänyt elohopean pois, Oersted sai alumiinia, vaikka se oli epäpuhtauksien saastuttamaa. Vuonna 1827 saksalainen kemisti Friedrich Wöhler sai alumiinia jauhemaisena pelkistämällä kaliumheksafluoroaluminaattia:

Na3AlF6 + 3K  Al + 3NaF + 3KF.

Myöhemmin hän onnistui saamaan alumiinia kiiltävien metallipallojen muodossa. Vuonna 1854 ranskalainen kemisti Henri Etienne Saint-Clair Deville kehitti ensimmäisen teollisuusmenetelmä alumiinin tuotannosta - natriumpelkistys: NaAlCl 4 + 3Na  Al + 4NaCl. Alumiini oli kuitenkin edelleen erittäin harvinainen ja kallis metalli; se ei ollut paljon halvempaa kuin kulta ja 1500 kertaa kalliimpaa kuin rauta (nyt vain kolme kertaa). Kullasta, alumiinista ja jalokivet helistin tehtiin 1850-luvulla Ranskan keisari Napoleon III: n pojalle. Kun Pariisissa maailmannäyttelyssä 1855 esiteltiin suurella tavalla uudella tavalla saatua alumiinia, se katsottiin jalokiviksi. Yhdysvaltain pääkaupungissa sijaitsevan Washingtonin monumentin yläosa (pyramidin muodossa) oli valmistettu arvokkaasta alumiinista. Tuolloin alumiini ei ollut paljon halvempaa kuin hopea: Esimerkiksi Yhdysvalloissa vuonna 1856 sitä myytiin hintaan 12 dollaria puntaa (454 g) ja hopeaa - 15 dollaria. Vuonna 1890 julkaistussa kuuluisassa kappaleessa Tietosanakirja Brockhaus ja Efron sanoivat, että "alumiini toimii edelleen pääasiassa ... ylellisyystuotteiden valmistukseen". Siihen mennessä louhittiin maailmanlaajuisesti vain 2,5 tonnia metallia vuodessa. Vasta 1800-luvun lopulla, kun kehitettiin elektrolyyttinen menetelmä alumiinin tuottamiseksi, sen vuotuinen tuotanto alkoi olla tuhansia tonneja, ja 1900-luvulla. - miljoonaa tonnia. Tämä on tehnyt puolijaloalumiinista laajalti saatavissa olevan metallin.

Nuori amerikkalainen tutkija Charles Martin Hall löysi vuonna 1886 nykyaikaisen alumiinin valmistusmenetelmän. Hän kiinnostui kemiasta lapsena. Löydettyään isänsä vanhan kemian oppikirjan hän alkoi tutkia sitä ahkerasti ja kokeilla, ja sai kerran äidiltään rynnäkköä ruokapöydän pilaamisesta. Ja 10 vuotta myöhemmin hän teki erinomaisen löytön, joka teki hänestä kuuluisan kaikkialla maailmassa.

Saatuaan opiskelijaksi 16-vuotiaana, Hall kuuli hänen opettajaltaan, F.F.Juettalta, että jos joku onnistuu kehittämään halvan tavan tuottaa alumiinia, tämä henkilö ei vain tee suurta palvelua ihmiskunnalle, vaan myös ansaitsee valtavan omaisuuden. Juett tiesi mitä hän sanoi: hän oli suorittanut aiemmin harjoittelujakson Saksassa, työskennellyt Wöhlerissä ja keskustellut hänen kanssaan alumiinin hankintaan liittyvistä ongelmista. Juett toi mukanaan myös Amerikkaan näytteen harvinaisesta metallista, jonka hän näytti opiskelijoille. Yhtäkkiä Hall julisti julkisesti: "Saan tämän metallin!"

Kovaa työtä jatkettiin kuusi vuotta. Hall yritti saada alumiinia useilla menetelmillä, mutta turhaan. Lopulta hän yritti erottaa tämän metallin elektrolyysillä. Tuolloin ei ollut voimalaitoksia, virta tuli hankkia suurten kotitekoisten paristojen avulla kivihiili-, sinkki-, typpi- ja rikkihapoista. Hall työskenteli navetassa, missä hän perusti pienen laboratorion. Häntä auttoi sisko Julia, joka oli erittäin kiinnostunut veljensä kokemuksista. Hän säilytti kaikki kirjeensä ja työkirjansa, joiden avulla kirjaimellisesti joka päivä voidaan jäljittää löytöhistoria. Tässä on ote hänen muistoistaan:

"Charles on aina ollut mukana hyvällä tuulella, ja jopa pahimmissa päivissä hän pystyi nauramaan epäonnisten keksijöiden kohtalosta. Epäonnistumisen aikana hän löysi lohtua vanhan pianomme takana. Kotilaboratoriossaan hän työskenteli useita tunteja ilman taukoa; ja kun hän pystyi jättämään installaation hetkeksi, hän ryntäsi koko pitkän talomme läpi pelataksesi vähän ... Tiesin, että leikkimällä sellaisella viehätyksellä ja tunneella, hän ajattelee jatkuvasti työstään. Ja musiikki auttoi häntä tässä. "

Vaikein asia oli kerätä elektrolyytti ja suojata alumiini hapettumiselta. Kuuden kuukauden väsyneen työn jälkeen upokkaassa ilmestyi lopulta useita pieniä hopeapalloja. Hall juoksi heti entisen opettajansa luo puhuakseen menestyksestä. ”Professori, sain sen!” Hän huudahti ja ojensi kättään: kymmenkunta pientä alumiinipalloa makasi kämmenelleen. Tämä tapahtui 23. helmikuuta 1886. Ja tarkalleen kaksi kuukautta myöhemmin, saman vuoden 23. huhtikuuta, ranskalainen Paul Eroux otti patentin samanlaiselle keksinnölle, jonka hän teki itsenäisesti ja melkein samanaikaisesti (kaksi muuta sattumaa on silmiinpistävä: molemmat Hall ja Eru syntyivät vuonna 1863 ja kuoli vuonna 1914).

Nyt ensimmäiset Hallin vastaanottamat alumiinipallot varastoidaan Pittsburghin American Aluminium Company -yrityksessä kansallisena jäännöksenä, ja hänen yliopistossaan on alumiinista valettuja Hallin muistomerkkejä. Myöhemmin Juett kirjoitti: ”Tärkein löytöni oli ihmisen löytö. Charles M. Hall löysi 21-vuotiaana tavan saada alumiini talteen malmista ja teki näin alumiinista suurenmoisen metallin, jota käytetään nykyään laajalti ympäri maailmaa. " Juettin profetia toteutui: Hall tunnustettiin laajasti, siitä tuli monien tiedeyhteisöjen kunniajäsen. Mutta hänen henkilökohtainen elämänsä ei onnistunut: morsian ei halunnut tulla toimeen tosiasian kanssa, että sulhanen viettää koko ajan laboratoriossa, ja lopetti kihlan. Hall löysi lohtua syntyperäisestä yliopistostaan, jossa hän työskenteli elämänsä loppuun asti. Kuten Kaarlen veli kirjoitti, ”yliopisto oli hänelle sekä hänen vaimonsa että hänen lapsensa ja kaiken muun - koko elämänsä ajan.” Hall jätti yliopiston ja suurin osa sen perinnöstä - 5 miljoonaa dollaria. Hall kuoli leukemiaan 51 vuoden ikäisenä.

Hall-menetelmä antoi mahdolliseksi tuottaa suhteellisen halpaa alumiinia suuressa mittakaavassa sähköä käyttämällä. Jos vuosina 1855-1890 saatiin vain 200 tonnia alumiinia, seuraavan vuosikymmenen aikana, Hall-menetelmän mukaan, vastaanotettiin 28 000 tonnia tätä metallia ympäri maailmaa! Vuoteen 1930 mennessä alumiinin maailmanlaajuinen vuosituotanto oli 300 tuhatta tonnia. Nyt he saavat vuosittain yli 15 miljoonaa tonnia alumiinia. Erityisissä kylpyammeissa lämpötilassa 960–970 ° C elektrolyysi suoritetaan alumiinioksidin (tekninen Al 2 O 3) liuokselle sulassa kryoliitissa Na 3 AlF 6, joka osittain louhitaan mineraaliksi ja osittain erityisesti syntetisoidaan. Nestemäinen alumiini kerääntyy kylvyn pohjaan (katodi), happea vapautuu hiili-anodeille, jotka palavat vähitellen. Pienellä jännitteellä (noin 4,5 V) elektrolysaattorit kuluttavat valtavia virtauksia - jopa 250 000 A! Yksi elektrolysaattori tuottaa noin tonnin alumiinia päivässä. Tuotanto vaatii suuria määriä sähköä: 1 tonnin metallin tuottamiseen kuluu 15 000 kilowattituntia sähköä. Tätä määrää sähköä kuluttaa iso 150-kerrostalo koko kuukauden. Alumiinin tuotanto on ympäristölle vaarallista, koska ilmakehän saastuttamat haihtuvat fluoriyhdisteet.

Alumiinin käyttö. Lisää D.I. Mendeleev kirjoitti, että "metallinen alumiini, jolla on suuri keveys ja lujuus ja vähäinen variaatio ilmassa, soveltuu erittäin hyvin joihinkin tuotteisiin." Alumiini on yksi yleisimmistä ja halvimmista metalleista. On vaikea kuvitella ilman häntä nykyaikainen elämä. Ei ihme, että alumiinia kutsutaan 1900-luvun metalliksi. Se soveltuu hyvin käsittelyyn: taonta, meistaminen, valssaaminen, piirtäminen, puristaminen. Puhdas alumiini on melko pehmeää metallia; Siitä valmistetaan sähköjohdot, rakenneosat, elintarvikekalvo, keittiövälineet ja hopeamaali. Tätä kaunista ja kevyttä metallia käytetään laajalti rakentamisessa ja ilmailutekniikka. Alumiini heijastaa valoa erittäin hyvin. Siksi sitä käytetään peilien valmistukseen - menetelmällä, jolla metalli kerrostetaan tyhjiössä.

Lentokoneiden ja koneiden rakennuksissa rakennusrakenteiden valmistuksessa käytetään paljon kovempia alumiiniseoksia. Yksi kuuluisimmista on alumiiniseos kuparin ja magnesiumin kanssa (duralumiini tai yksinkertaisesti ”duralumiini”; nimi on peräisin saksalaisesta Durenin kaupungista). Karkaisun jälkeen tämä seos saa erityisen kovuuden ja tulee noin 7 kertaa vahvemmaksi kuin puhdas alumiini. Samanaikaisesti se on melkein kolme kertaa kevyempi kuin rauta. Se saadaan seostamalla alumiinia pienillä kuparin, magnesiumin, mangaanin, piin ja raudan lisäyksillä. Silumiineja käytetään laajalti - alumiiniseoksia valataan piillä. Valmistetaan myös erittäin lujia, kryogeenisiä (pakkasenkestäviä) ja kuumuutta kestäviä seoksia. Suoja- ja koristepinnoitteet levitetään helposti alumiiniseoksista valmistettuihin tuotteisiin. Alumiiniseosten keveys ja lujuus ovat erityisen hyödyllisiä lentokoneissa. Esimerkiksi helikopteriruuvit on valmistettu alumiinin, magnesiumin ja piiseoksesta. Suhteellisen halvalla alumiinipronssilla (jopa 11% Al) on korkea mekaaniset ominaisuudethän on vakaa merivettä ja jopa laimeassa suolahapossa. Vuodesta 1926 vuoteen 1957 Neuvostoliitossa lyötiin 1, 2, 3 ja 5 kopion kolikoita alumiinipronssista.

Tällä hetkellä neljäsosa alumiinista käytetään rakennustarpeisiin. Sama kuluttaa kuljetustekniikkaa, noin 17% kuluu pakkausmateriaaleihin ja tölkkeihin, 10% sähkötekniikkaan.

Monet palavat ja räjähtävät seokset sisältävät myös alumiinia. Alumotoli, trinitrotolueenin ja alumiinijauheen valettu seos, on yksi tehokkaimmista teollisista räjähteistä. Ammonal on räjähde, joka koostuu ammoniumnitraatista, trinitrotolueenista ja alumiinijauheesta. Sytyttävät koostumukset sisältävät alumiinia ja hapettavaa ainetta - nitraattia, perkloraattia. Pyrotekniset koostumukset "Tähdet" sisältävät myös jauhemaista alumiinia.

Alumiinijauheen ja metallioksidien (termiitin) seosta käytetään tuottamaan joitain metalleja ja seoksia hitsauskiskoihin sytyttävillä ammuksilla.

Alumiini on myös löytänyt käytännöllisen käytön rakettipolttoaineena. 1 kg alumiinin täydelliseen polttamiseen tarvitaan melkein neljä kertaa vähemmän happea kuin 1 kg kerosiinia. Lisäksi alumiini voidaan hapettaa vapaan hapen lisäksi, mutta myös sitoutua, mikä on osa vettä tai hiilidioksidia. Kun alumiini "poltetaan" vedessä 1 kg tuotetta kohti, vapautuu 8800 kJ; tämä on 1,8 kertaa vähemmän kuin poltettaessa metallia puhtaassa happea, mutta 1,3 kertaa enemmän kuin polttaessa ilmassa. Siksi hapettimena voidaan käyttää tavallista vettä vaarallisten ja kalliiden yhdisteiden sijasta. Kotimainen tutkija ja keksijä F. A. Zander ehdotti ajatusta käyttää alumiinia polttoaineena jo vuonna 1924. Hänen suunnitelmansa mukaan voidaan käyttää alumiinielementtejä avaruusalus lisäpolttoaineena. Tätä rohkeaa hanketta ei ole vielä toteutettu, mutta suurin osa nykyisin tunnetuista kiinteistä rakettipolttoaineista sisältää metallista alumiinia hienoksi jauhetun jauheen muodossa. 15% alumiinin lisääminen polttoaineeseen voi nostaa palamistuotteiden lämpötilaa tuhansella asteella (2200 - 3200 K); palamistuotteiden poistumisnopeus moottorin suuttimesta kasvaa myös huomattavasti - pääenergian indikaattori, joka määrittää rakettipolttoaineen tehokkuuden. Tässä suhteessa vain litium, beryllium ja magnesium voivat kilpailla alumiinin kanssa, mutta ne ovat kaikki paljon kalliimpia kuin alumiini.

Alumiiniyhdisteitä käytetään myös laajalti. Alumiinioksidi - tulenkestävät ja hankaavat (hiotut) materiaalit, keramiikan raaka-aineet. Se valmistaa myös lasermateriaaleja, kellolaakereita, korukiviä (keinotekoisia rubiineja). Kalsinoitu alumiinioksidi on adsorbentti kaasujen ja nesteiden puhdistamiseen ja katalyytti lukuisiin orgaanisiin reaktioihin. Vedetön alumiinikloridi on katalysaattori orgaanisessa synteesissä (Friedel-Crafts-reaktio), lähtöaine erittäin puhtaan alumiinin valmistukseen. Alumiinisulfaattia käytetään veden puhdistamiseen; reagoi sen sisältämän kalsiumbikarbonaatin kanssa:

AI2 (S04) 3 + 3Ca (HCO3) 2  2AlO (OH) + 3CaSO 4 + 6CO 2 + 2H 2O,

se muodostaa oksidihydroksidihiutaleita, jotka asettuvat, vangitsevat ja imevät myös veteen suspendoituneita epäpuhtauksia ja jopa pinnalla olevia mikro-organismeja. Lisäksi alumiinisulfaattia käytetään peittoaineena kankaiden värjäyksessä, nahan parkitsemisessa, puun suojaamisessa ja paperin liimaamisessa. Kalsiumaluminaatti on sideaineiden komponentti, mukaan lukien portlandsementti. Yttrium-alumiinigranaatti (YAG) YAlO 3 - lasermateriaali. Alumiininitridi on tulenkestävä materiaali sähköuuneille. Synteettiset zeoliitit (ne liittyvät alumiinisilikaatteihin) ovat adsorbentit kromatografiassa ja katalyytit. Orgaaniset alumiiniyhdisteet (esimerkiksi trietyylialumiini) ovat Ziegler-Natta-katalyyttien komponentteja, joita käytetään polymeerien syntetisointiin, mukaan lukien korkealaatuinen synteettinen kumi.

Tikhonov V.N. Alumiinin analyyttinen kemia . M., "Science", 1971

Suosittu kemiallisten elementtien kirjasto . M., "Science", 1983

Craig N.C. Charles Martin Hall ja hänen Metallinsa. J.Chem.Educ . 1986, voi. 63, nro 7

Kumar V., Milewski L. Charles Martin Hall ja suuri alumiinivallankumous . J. Chem. Educ., 1987, voi. 64, nro 8

alumiini

ALUMINIUM -En; m. [lat. alumiini (alumiinit) - aluna]. Kemiallinen elementti (Al), hopeanvalkoinen kevyt, muovattava metalli, jolla on korkea sähkönjohtavuus (käytetään ilmailussa, sähkötekniikassa, rakentamisessa, kotitalouksissa jne.). Alumiinisulfaatti. Alumiiniseokset.

alumiini

(lat. alumiini, alumiinista - alunasta), jaksollisen järjestelmän ryhmän III kemiallinen elementti. Hopeanvalkoinen metalli, kevyt (2,7 g / cm 3), pallografiitti, korkea sähkönjohtavuus, t pl 660ºC. Se on kemiallisesti aktiivinen (ilmassa se peitetään suojaavalla oksidikalvolla). Luonnossa esiintyvyyden suhteen se on 4. sija alkuaineiden joukossa ja 1. sija metalleissa (8,8 painoprosenttia) maankuori). Tunnetaan useita satoja alumiinimineraaleja (alumiinisilikaatit, boksiitit, aluniitit jne.). Saadaan elektrolysoimalla alumiinioksidia Al 2 O 3 sulassa kryoliitissa Na 3 AlF 6 960 ° C: ssa. Niitä käytetään ilmailussa, rakennusalalla (rakennemateriaalit, pääasiassa seosten muodossa muiden metallien kanssa), sähkötekniikassa (kuparin korvike kaapeleiden valmistuksessa jne.), Elintarviketeollisuudessa (folio), metallurgiassa (seosainetta lisäävä aine), aluminotermiassa jne.

ALUMINIUM

ALUMINIUM (lat. Alumiini), Al ("alumiini" luetaan), kemiallinen elementti, jonka atominumero on 13, atomimassa 26.98154. Luonnollinen alumiini koostuu yhdestä 27 Al-nuklidista. Sijaitsee kolmannella jaksolla Mendelejevin elementtien jaksollisen järjestelmän ryhmässä IIIA. Ulkoisen elektronisen kerroksen 3 kokoonpano s 2 p 1. Lähes kaikissa yhdisteissä alumiinin hapetustila on +3 (valenssi III).
Alumiinin neutraalin atomin säde on 0,143 nm, Al 3+ -ionin säde on 0,057 nm. Neutraalin alumiiniatomin peräkkäiset ionisaatioenergiat ovat vastaavasti 5,984, 18,828, 28,44 ja 120 eV. Paulingin asteikolla alumiinin elektronegatiivisuus on 1,5.
Yksinkertainen aine on alumiini - pehmeä, kevyt hopeanvalkoinen metalli.
Löytötarina
Latinalainen alumiini on peräisin latinalaisesta alumenista, joka tarkoittaa alunaa (cm. aluna) (alumiini- ja kaliumsulfaatti KAl (SO 4) 2 · 12H 2 O), joita on jo pitkään käytetty nahkasidoksessa ja supistavana aineena. Korkean kemiallisen aktiivisuuden takia puhtaan alumiinin löytö ja vapautuminen venytti lähes 100 vuotta. Johtopäätös on, että ”alumiinioksidia” voidaan saada alunasta (tulenkestävä aine, nykyaikaisesti ilmaistuna - alumiinioksidi) (cm. ALUMINUMOKSIDI)), valmistanut vuonna 1754 saksalainen kemisti A. Marggraf (cm. MAALISKUU Andreas Sigismund). Myöhemmin kävi ilmi, että sama ”maa” voitiin louhida savista, ja sitä kutsuttiin alumiinioksidiksi. Vasta vuonna 1825 tanskalainen fyysikko H. K. Oersted pystyi hankkimaan metallista alumiinia (cm. ERSTED Hans Christian). Hän käsitteli kaliumamalgaamilla (kaliumiseoksella elohopean kanssa) alumiinikloridilla AlCl3, jota voitiin saada alumiinioksidista, ja elohopean tislauksen jälkeen erotettiin harmaa alumiinijauhe.
Vain neljänneksen vuosisadan jälkeen tätä menetelmää pystyttiin nykyaikaistamaan hieman. Ranskalainen kemisti A. E. St. Clair Deville (cm. SAINT CLAIR DEVIL Henri Etienne) vuonna 1854 ehdotti metallisen natriumin käyttöä alumiinin tuottamiseksi (cm. natrium), ja saivat ensimmäiset harkot uutta metallia. Alumiinin hinta oli silloin erittäin korkea, ja siitä tehtiin koruja.
P. Eru kehitti itsenäisesti teollisen menetelmän alumiinin tuottamiseksi elektrolysoimalla monimutkaisten seosten, mukaan lukien alumiinioksidia, alumiinifluoridia ja muita aineita, sulan. (cm. Eru Paul Louis Toussin) (Ranska) ja C. Hall (Yhdysvallat). Alumiinin tuotantoon liittyy suuri energiankulutus, joten sitä myytiin laajasti vasta 1900-luvulla. Neuvostoliitossa ensimmäinen teollisuusalumiini Se vastaanotettiin 14. toukokuuta 1932 Volhovin alumiinitehtaalla, joka rakennettiin lähellä Volhovin vesivoimalaa.
Oleminen luonnossa
Alumiinilla on yleisyys maankuoressa ensimmäisenä metallien joukossa ja kolmanneksi kaikkien elementtien joukossa (hapen ja piin jälkeen), ja sen osuus on noin 8,8% maankuoren massasta. Alumiini on osa suurta määrää mineraaleja, pääasiassa alumiinisilikaatteja (cm. ALUMIINISILIKAATIT), ja kivet. Alumiiniyhdisteet sisältävät graniitteja (cm. GRANITE)basaltteja (cm. BASALT), savi (cm. savi), Maasälvät (cm. maasälpää) jne. Mutta tässä on paradoksi: valtavalla määrällä mineraaleja ja kiviä, jotka sisältävät alumiinia, bauksiitti talletuksia (cm. bauksiitti) - tärkein raaka - aine teollinen kuitti alumiini on melko harvinaista. Venäjällä bauksiittivarastoja löytyy Siperiasta ja Uralista. Aluniitit ovat myös teollisesti tärkeitä. (cm. Alun) ja veljeni (cm. nefeliini).
Hivenaineena alumiinia on läsnä kasvien ja eläinten kudoksissa. On väkevöintiorganismeja, jotka keräävät alumiinia elimiinsa - joitakin sammaleita, nilviäisiä.
Teollinen kuitti
Teollisuustuotannossa bauksiitti altistetaan ensin kemiallinen käsittelypoistamalla niistä piioksidien, raudan ja muiden elementtien epäpuhtaudet. Tällaisen käsittelyn tuloksena puhdas alumiinioksidin Al 2 O 3 - pääraaka-aine metallin valmistuksessa elektrolyysillä. Koska Al203: n sulamispiste on erittäin korkea (yli 2000 ° C), ei sen sulaa voida käyttää elektrolyysiin.
Tutkijat ja insinöörit löysivät ulos seuraavassa. Elektrolyysihauteessa kryoliitti sulatetaan ensin (cm. kryoliitti) Na3 AlF6 (sulamislämpötila hieman alle 1000 ° C). Kryoliittia voidaan saada esimerkiksi nefeliini-Kuolan niemimaan prosessoinnissa. Sitten tähän sulaan lisätään vähän Al203 (jopa 10 painoprosenttia) ja joitain muita aineita, jotka parantavat seuraavan prosessin olosuhteita. Tämän sulan elektrolyysin aikana alumiinioksidi hajoaa, kryoliitti jää sulaan ja sulaa alumiinia muodostuu katodiin:
2Al203 \u003d 4Al + 3O2.
Koska grafiitti toimii anodina elektrolyysin aikana, anodista vapautuva happi reagoi grafiitin kanssa ja muodostuu hiilidioksidia CO2.
Elektrolyysin aikana saadaan metalli, jonka alumiinipitoisuus on noin 99,7%. Tekniikassa käytetään myös paljon puhtaampaa alumiinia, jossa tämän elementin pitoisuus on vähintään 99,999%.
Fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet
Alumiini on tyypillinen metalli, kidehila kuutiometriä kasvikeskeistä parametria ja\u003d 0,40403 nm. Puhtaan metallin sulamispiste on 660 ° C, kiehumispiste on noin 2450 ° C ja tiheys on 2,6989 g / cm3. Alumiinin lineaarisen paisumisen lämpötilakerroin on noin 2,5 · 10 - 5 K -1. Al 3+ / Al: n vakioelektrodipotentiaali on 1,663 V.
Kemiallisesti alumiini on melko aktiivinen metalli. Ilmassa sen pinta on heti peitetty tiheällä Al 2 O 3 -oksidikalvolla, joka estää happea pääsemästä edelleen metalliin ja johtaa reaktion lopettamiseen, mikä johtaa korkeisiin alumiinin ruosteenesto-ominaisuuksiin. Alumiinille muodostuu myös suojaava pintakalvo, jos se laitetaan väkevöityyn typpihappoon.
Alumiini reagoi aktiivisesti muiden happojen kanssa:
6CHl + 2Al \u003d 2AlCl3 + 3H2,
3H2S04 + 2Al \u003d Al2 (S04) 3 + 3H2.
Alumiini reagoi alkaliliuoksien kanssa. Ensinnäkin suojaava oksidikalvo liukenee:
Al203 + 2NaOH + 3H20 \u003d 2Na.
Sitten reaktiot etenevät:
2Al + 6H20 \u003d 2Al (OH) 3 + 3H2,
NaOH + Al (OH) 3 \u003d Na,
tai yhteensä:
2Al + 6H20 + 2NaOH \u003d Na + 3H2,
ja seurauksena muodostuu aluminaatteja (cm. aluminaatti): Na - natriumaluminaatti (natriumtetrahydroksoaluminaatti), K - kaliumaluminaatti (kaliumterahydroksoaluminaatti) jne. Koska näiden yhdisteiden alumiiniatomille on ominainen koordinaatioluku (cm. KOORDINOINUMERO) Kuvio 6, ei 4, näiden tetrahydroksiyhdisteiden kelvolliset kaavat ovat seuraavat: Na ja K.
Kuumennettaessa alumiini reagoi halogeenien kanssa:
2Al + 3Cl2 \u003d 2AlCl3,
2Al + 3Br2 \u003d 2AlBr3.
Mielenkiintoista on reaktio alumiini- ja jodijauheiden välillä (cm. UNGEI) alkaa huoneenlämmössä, jos alkuperäiseen seokseen lisätään muutama tippa vettä, joka tässä tapauksessa on katalyytin rooli:
2Al + 3I2 \u003d 2Al3.
Alumiinin ja rikin vuorovaikutus kuumentamisen aikana johtaa alumiinisulfidin muodostumiseen:
2Al + 3S \u003d Al 2S3,
joka hajoaa helposti vedellä:
Al2S3 + 6H20 \u003d 2Al (OH) 3 + 3H2S.
Alumiini ei ole suoraan vuorovaikutuksessa vedyn kanssa, mutta epäsuorasti, esimerkiksi käyttämällä organoalumiiniyhdisteitä (cm. ORGANISET ALUMIINIYHTEISET, on mahdollista syntetisoida kiinteä polymeerialumiinihydridi (AlН 3) x - vahvin pelkistin.
Jauheen muodossa alumiini voidaan polttaa ilmassa ja muodostuu valkoinen tulenkestävä jauhe alumiinioksidista Al 2 O 3.
Al 2: n korkea sidoslujuus Noin 3 määrittää sen muodostumisen korkean lämmön yksinkertaiset aineet ja alumiinin kyky pelkistää monia metalleja niiden oksidista, esimerkiksi:
3Fe 3O4 + 8Al \u003d 4Al 2 O 3 + 9Fe ja tasainen
3CaO + 2Al \u003d Al203 + 3Ca.
Tätä metallien valmistusmenetelmää kutsutaan aluminotermiksi. (cm. ALUMINIUMERMIA).
Amfoteerinen oksidi Al 2 Noin 3 vastaa amfoteerinen hydroksidi - amorfinen polymeeriyhdiste, jolla ei ole vakiokoostumusta. Alumiinihydroksidin koostumus voidaan ilmaista kaavalla xAl 2 O 3 · yH 2 O. Kun opiskelet kemiaa koulussa, alumiinihydroksidin kaava ilmoitetaan useimmiten nimellä Al (OH) 3.
Laboratoriossa alumiinihydroksidia voidaan saada gelatiinisen saostuman muodossa vaihtoreaktioilla:
Al2 (S04) 3 + 6NaOH \u003d 2Al (OH) 3 + 3Na2S04,
tai lisäämällä soodaa alumiinisuolaliuokseen:
2AlCl3 + 3Na2C03 + 3H20 \u003d 2Al (OH) 3 Ї + 6NaCl + 3CO2,
samoin kuin ammoniakkiliuoksen lisääminen alumiinisuolaliuokseen:
AlCl3 + 3NH3 · H20 \u003d Al (OH) 3 + 3H20 + 3NH4CI.
hakemus
Sovellusasteikolla alumiini ja sen seokset ovat toisella sijalla raudan ja sen seosten jälkeen. Alumiinin laaja käyttö tekniikan ja arjen eri aloilla liittyy fysikaalisen, mekaanisen ja alumiinin yhdistelmään kemialliset ominaisuudet: pieni tiheys, korroosionkestävyys ilmakehän ilma, korkea lämmön ja sähkönjohtavuus, taipuisuus ja suhteellisen korkea lujuus. Alumiinia prosessoidaan helposti eri tavoin - taonta, meistäminen, valssaaminen jne. Langan valmistukseen käytetään puhdasta alumiinia (alumiinin sähkönjohtavuus on 65,5% kuparin sähkönjohtavuudesta, mutta alumiini on yli kolme kertaa kevyempi kuin kupari, joten alumiini korvaa usein kuparin sähkötekniikassa) ja pakkausmateriaalina käytetty folio. Suurin osa sulan alumiinista käytetään erilaisten seosten hankkimiseen. Alumiiniseoksille on ominaista matala tiheys, lisääntynyt (verrattuna puhtaaseen alumiiniin) korroosionkestävyys ja korkea tekniset ominaisuudet: korkea lämmön ja sähkönjohtavuus, lämmönkestävyys, lujuus ja taipuisuus. Suoja- ja koristepinnoitteet levitetään helposti alumiiniseosten pintaan.
Alumiiniseosten ominaisuuksien monimuotoisuus johtuu erilaisten lisäaineiden lisäämisestä alumiiniin, muodostaen kiinteitä liuoksia tai metallien välisiä yhdisteitä sen kanssa. Suurin osa alumiinista käytetään kevyiden seosten - duralumiinin - valmistukseen (cm. duralumiinista) (94% Al, 4% Cu, 0,5% Mg, Mn, Fe ja Si kukin), silumiini (85-90% Al, 10-14% Si, 0,1% Na) jne. Alumiinia käytetään metallurgiassa ei vain seosten perustana, mutta myös yhtenä laajalti käytetyistä seosaineista kupariin, magnesiumiin, rautaan, nikkeliin jne. perustuvissa seoksissa.
Alumiiniseoksia käytetään laajasti arjessa, rakentamisessa ja arkkitehtuurissa, autoteollisuudessa, laivanrakennuksessa, ilmailu- ja avaruustekniikassa. Erityisesti vuodesta alumiiniseos ensimmäinen tehtiin keinotekoinen satelliitti Maasta. Alumiinin ja zirkoniumin seosta - zirkaloy - käytetään laajasti ydinreaktoritekniikassa. Alumiinia käytetään räjähteiden valmistuksessa.
Erityisen huomionarvoista ovat alumiinioksidin pinnalla olevat värjätyt alumiinioksidikalvot, jotka on saatu sähkökemiallisella menetelmällä. Tällaisilla kalvoilla päällystettyä metallialumiinia kutsutaan anodisoiduksi alumiiniksi. Anodisoitu alumiini ulkomuoto muistuttaa kultaa, tee erilaisia \u200b\u200bkoruja.
Kun käsittelet alumiinia jokapäiväisessä elämässä, sinun on pidettävä mielessä, että vain neutraaleja (happamia) nesteitä (esimerkiksi kiehuvaa vettä) voidaan lämmittää ja säilyttää alumiinisäiliöissä. Jos esimerkiksi hapankaali keittoa keitetään alumiiniastioissa, alumiini menee ruokaan ja saa epämiellyttävän "metallisen" maun. Koska oksidikalvo on erittäin helppo vahingoittaa jokapäiväisessä elämässä, alumiinitarvikkeiden käyttö on edelleen toivottavaa.
Runko alumiinia
Alumiini saapuu ihmiskehoon päivittäin ruoan kanssa (noin 2-3 mg), mutta se biologinen rooli ei asennettu. Ihmisen kehon luihin ja lihaksiin sisältyy keskimäärin noin 60 mg alumiinia (70 kg).

Tietosanakirja. 2009 .

synonyymit:

Katso mitä "alumiini" on muissa sanakirjoissa:

Tai savi (kemiallinen nimitys Al, atomipaino 27,04) on metalli, jota ei ole toistaiseksi löydetty luonnosta vapaassa tilassa; mutta yhdisteiden, nimittäin silikaattien muodossa, tämä elementti on kaikkialla läsnä ja laajalle levinnyt; se on osa kivien massaa ... Tietosanakirja Brockhausista ja Efronista

- (savi) kem. nieriä. AL; ai. vuonna. \u003d 27,12; sp. vuonna. \u003d 2,6; t. pl. noin 700 °. Hopeanvalkoinen, pehmeä, kirkas metalli; yhdessä piihapon kanssa, savi, maasälpä, kiille; löytyy kaikista maaperäistä. Menee ... Venäjän kielen vieraiden sanojen sanakirja

- (symboli Аl), hopeavalkoinen metalli, jaksollisen taulukon kolmannen ryhmän elementti. Se saatiin ensimmäisen kerran puhtaassa muodossa vuonna 1827. Yleisin metalli maapallon kuoressa; sen päälähde on bauksiittimalmi. Prosessi ... ... Tieteellinen ja tekninen tietosanakirja

ALUMINIUM - ALUMINIUM, alumiini (kemiallinen merkki A1, atomipaino 27,1), yleisin metalli maan pinnalla ja O: n ja piin jälkeen maankuoreen tärkein komponentti. A. esiintyy luonnossa, pääasiassa piihapposuolojen (silikaattien) muodossa; Iso lääketieteellinen tietosanakirja

alumiini - on sinertävänvalkoinen metalli, jolle on ominaista erityinen keveys. Se on erittäin taipuisa, helposti muokattavissa valssaamiseen, piirtämiseen, taontaan, meistämiseen sekä valuun jne. Kuten muutkin pehmeät metallit, myös alumiini on erittäin hyvä ... Virallinen terminologia

Kemiallisesti alumiini on melko aktiivinen metalli. Ilmassa sen pinta on heti peitetty tiheällä Al 2 O 3 -oksidikalvolla, joka estää happea pääsemästä edelleen metalliin ja johtaa reaktion lopettamiseen, mikä johtaa korkeisiin alumiinin ruosteenesto-ominaisuuksiin. Alumiinille muodostuu myös suojaava pintakalvo, jos se laitetaan väkevöityyn typpihappoon.

Alumiinin ominainen hapetustila on +3, mutta täyttämättömien 3p- ja 3d-kiertoratojen läsnäolosta johtuen alumiiniatomit voivat muodostaa uusia luovuttaja-vastaanottaja-sidoksia. Siksi Al3 + -ionilla, jolla on pieni säde, on erittäin taipumus kompleksoitumiseen, joka muodostaa erilaisia \u200b\u200bkationisia ja anionisia komplekseja: AlCl4 -, AlF6 3-, 3+, Al (OH) 4 -, Al (OH) 6 3-, AlH4 - ja monia toiset. Komplekseja orgaanisten yhdisteiden kanssa tunnetaan myös.

Alumiinin reaktiivisuus on erittäin korkea; elektrodipotentiaalien sarjassa se seisoo heti magnesiumin takana. Ensi silmäyksellä tällainen lausunto voi tuntua oudolta: alumiinivalmiste tai lusikka on loppujen lopuksi melko vakaa ilmassa eikä hajoa kiehuvassa vedessä. Toisin kuin rauta, alumiini ei ruostu. Osoittautuu, että ilmassa metalli on päällystetty väritöntä ohuella, mutta vahvalla oksidilla, joka suojaa metallia hapettumiselta. Joten jos polttimen liekkiin johdetaan paksu alumiinilanka tai levy, jonka paksuus on 0,5 - 1 mm, metalli sulaa, mutta alumiini ei virtaa, koska se pysyy oksidipussissaan. Jos poistat alumiinin suojakalvosta tai vapautat sen (esimerkiksi upottamalla elohopeahappojen liuokseen), alumiini näyttää heti sen todellisen olemuksen: jopa huoneenlämpötilassa se alkaa reagoida veden kanssa energeettisesti: 2Al + 6H 2 O -\u003e 2Al (OH) ) 3 + 3H2. Ilmassa, alumiinista, josta on poistettu suojakalvo, ennen kuin silmät muuttuvat löysäksi oksidijauheeksi: 2Al + 3O 2 -\u003e 2Al 2 O 3. Erityisen aktiivinen on hienojakoisessa tilassa oleva alumiini; alumiinipöly palaa heti, kun se puhalletaan liekkiin. Jos sekoitat alumiinipölyä natriumperoksidin kanssa keraamisella levyllä ja tipat vettä seokseen, alumiini myös syttyy ja palaa valkoisella liekillä.

Alumiinin erittäin korkea affiniteetti happea kohtaan sallii sen saada happea useiden muiden metallien oksidista palauttamalla ne takaisin (aluminotermimenetelmä). Tunnetuin esimerkki on termiittiseos, jonka palamisen aikana vapautuu niin paljon lämpöä, että saatu rauta sulaa: 8Al + 3Fe 3 O 4 -\u003e 4Al 2 O 3 + 9Fe. Tämän reaktion havaitsi vuonna 1856 N. Beketov. Tällä tavoin metallit Fe203, CoO, NiO, Mo03, V205, Sn02, CuO ja joukko muita oksidia voidaan pelkistää metalleiksi. Kun alumiini pelkistetään Cr 2 O 3: lla, Nb 2 O 5: llä, Ta 2 O 5: llä, SiO 2: lla, TiO 2: lla, ZrO 2: lla, B 2 O 3: lla, reaktion lämpö ei riitä kuumentamaan reaktiotuotteita niiden sulamislämpötilan yläpuolelle.

Alumiinin vähemmän aktiivisten metallien syrjäyttämistä suolaliuoksista estää usein alumiinin pinnalla oleva suojakalvo. Kuparikloridi tuhoaa tämän kalvon nopeasti, joten reaktio 3CuCl2 + 2Al -\u003e 2AlCl 3 + 3Cu, johon liittyy voimakas kuumennus, etenee helposti. Vahvoissa alkaliliuoksissa alumiini liukenee helposti vedyn kehittyessä: 2Al + 6NaOH + 6H 2O -\u003e 2Na 3 + 3H2 (muodostuu myös muita anionisia hydrokso-komplekseja). Alumiiniyhdisteiden amfoteerinen luonne ilmenee myös sen vasta saostuneen oksidin ja hydroksidin helposti liukenemisesta alkaliin. Kideoksidi (korundi) kestää hyvin happoja ja emäksiä. Kun ne sulautetaan alkalilla, muodostuu vedettömiä aluminaatteja: Al2O3 + 2NaOH -\u003e 2NaAlO 2 + H 2 O. Magnesiumaluminaatti Mg (AlO2) 2 on puolijalkainen spinellikivi, yleensä maalattu useilla eri väreillä.

Etenee nopeasti alumiinin reaktion halogeenien kanssa. Jos ohut alumiinilanka viedään koeputkeen, jossa on 1 ml bromia, silloin alumiini syttyy ja palaa kirkkaalla liekillä. Alumiini- ja jodijauheiden seoksen reaktio käynnistyy pisaralla vettä (vesi jodin kanssa muodostaa hapon, joka tuhoaa oksidikalvon), minkä jälkeen kirkas liekki ilmestyy violetin jodihöyryn kimppujen kanssa. Vesiliuoksissa olevilla alumiinihalogenideilla on hydrolyysistä johtuva happoreaktio: AlCl3 + H20 -\u003e Al (OH) Cl2 + HCl.

Alumiinin reaktio typen kanssa etenee vain yli 800 ° C, jolloin muodostuu AlN-nitridi, rikki 200 ° C: ssa (muodostuu Al2S3-sulfidi), fosforin kanssa 500 ° C: ssa (muodostuu AlP-fosfidia). Kun booria lisätään sulaan alumiiniin, muodostuu koostumusten AlB2 ja AlB12 borideja - tulenkestäviä yhdisteitä, jotka ovat happojen vaikutukselle kestäviä. Hydriidi (AlH) x (x \u003d 1,2) muodostuu vain tyhjössä alhaisissa lämpötiloissa atomivetyn reaktiossa alumiinihöyryn kanssa. Stabiili ilman kosteutta huoneenlämpötilassa, AlH3-hydridi saadaan vedettömän eetteriliuoksessa: AlCl3 + LiH -\u003e AlH3 + 3LiCl. Ylimäärällä LiH: ta muodostuu suolamainen litiumalumiinihydridi LiAlH4 - erittäin vahva pelkistin, jota käytetään orgaanisissa synteeseissä. Se hajoaa heti vedessä: LiAlH4 + 4H20 -\u003e LiOH + Al (OH) 3 + 4H2.

Suosittu luokassa: