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 a keverékből szürke port izolált, 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.
A mai napig 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.
- Sorszám - 13.
- A harmadik kis periódusban, a harmadik csoportban, a fő alcsoportban található.
- Atomtömeg - 26,98.
- A vegyértékelektronok száma 3.
- A külső réteg konfigurációját a 3s 2 3p 1 képlet fejezi ki.
- Az elem neve alumínium.
- erősen kifejezve.
- A természetben nincs izotópja, csak egy formában létezik, 27 tömegszámmal.
- A vegyjel AL, a képletekben "alumínium"-ként olvasható.
- 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.
- Magas fokú alakíthatóság és plaszticitás. Ebből a fémből könnyű, erős és nagyon vékony fóliát készítenek, dróttá is tekerik.
- Olvadáspont - 660 0 C.
- Forráspont - 2450 0 С.
- Sűrűség - 2,7 g / cm3.
- A kristályrács térfogati, arcközpontú, fémes.
- 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 élete 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 olvadékának 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.
- Dúralumínium.
- Alumínium-mangán.
- Alumínium-magnézium.
- Alumínium-réz.
- Sziluminok.
- 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.
Sok alumínium van a földkéregben: 8,6 tömeg%. Az összes fém között az első, az egyéb elemek között pedig a harmadik helyen áll (az oxigén és a szilícium után). Kétszer annyi alumínium van benne, mint a vasban és 350-szer annyi, mint a rézben, cinkben, krómban, ónban és ólomban együttvéve! Ahogy több mint 100 éve írta klasszikus tankönyvében A kémia alapjai D. I. Mengyelejev az összes fém közül „az alumínium a legelterjedtebb a természetben; elegendő rámutatni, hogy az agyag része, így egyértelmű az alumínium általános eloszlása a földkéregben. Az alumíniumot vagy a timsó fémét (alumen) ezért más néven agyagnak nevezik, amely az agyagban található.
A legfontosabb alumínium ásvány a bauxit, amely AlO(OH) bázikus oxid és Al(OH) 3 hidroxid keveréke. A legnagyobb bauxitlelőhelyek Ausztráliában, Brazíliában, Guineában és Jamaicában vannak; ipari termelést más országokban is folytatnak. Az alunit (timsókő) (Na, K) 2 SO 4 Al 2 (SO 4) 3 4Al (OH) 3, a nefelin (Na, K) 2 O Al 2 O 3 2SiO 2 szintén gazdag alumíniumban. Összesen több mint 250 ásvány ismert, köztük alumínium; többségük alumínium-szilikát, amelyből főleg a földkéreg keletkezik. Mállásukkor agyag keletkezik, melynek alapja a kaolinit ásványi Al 2 O 3 2SiO 2 2H 2 O. A vasszennyeződések általában barnára színezik az agyagot, de van fehér agyag - kaolin is, amiből porcelánt készítenek. és fajansz termékek.
Alkalmanként kivételesen kemény (a gyémánt után a második helyen álló) ásványi korundot találnak - az Al 2 O 3 kristályos oxidját, amely gyakran különböző színű szennyeződésekkel színezett. Kék fajtáját (titán és vas keveréke) zafírnak, a vöröset (króm keveréke) rubinnak nevezik. Különféle szennyeződések színezhetik az úgynevezett nemeskorundot zöld, sárga, narancssárga, lila és egyéb színekben és árnyalatokban is.
Egészen a közelmúltig azt hitték, hogy az alumínium, mint nagyon aktív fém, nem fordulhat elő szabad állapotban a természetben, azonban 1978-ban a szibériai platform kőzeteiben natív alumíniumot fedeztek fel - mindössze 0,5 mm hosszú bajuszok formájában. (több mikrométeres menetvastagsággal). A natív alumíniumot a Válság- és Bőségtenger térségéből a Földre szállított holdtalajban is találták. Feltételezzük, hogy fémes alumínium képződhet a gáz kondenzációjával. Ismeretes, hogy ha alumínium-halogenideket - kloridot, bromidot, fluoridot - hevítenek, többé-kevésbé könnyen elpárologhatnak (például az AlCl 3 már 180 ° C-on szublimál). A hőmérséklet erős növekedésével az alumínium-halogenidek lebomlanak, és a fém alacsonyabb vegyértékű állapotába kerülnek, például AlCl. Amikor egy ilyen vegyület a hőmérséklet csökkenésével és oxigén hiányával kondenzálódik, a szilárd fázisban aránytalanítási reakció megy végbe: az alumíniumatomok egy része oxidálódik és a szokásos háromértékű állapotba kerül, néhány pedig redukálódik. Az egyértékű alumínium csak fémre redukálható: 3AlCl ® 2Al + AlCl 3 . Ezt a feltételezést a natív alumíniumkristályok fonalas alakja is alátámasztja. Az ilyen szerkezetű kristályok jellemzően a gázfázisból történő gyors növekedés miatt jönnek létre. Valószínűleg hasonló módon keletkeztek a Hold talajában található mikroszkopikus alumíniumrögök.
Az alumínium elnevezés a latin alumen (genus case aluminis) szóból származik. Az úgynevezett timsó, kettős kálium-alumínium-szulfát KAl (SO 4) 2 12H 2 O, amelyet maróanyagként használtak szövetfestésnél. A latin név valószínűleg a görög "halme" -ra nyúlik vissza - sóoldat, sóoldat. Érdekes, hogy Angliában az alumínium alumínium, az USA-ban pedig alumínium.
Számos népszerű kémiakönyvben szerepel egy legenda, hogy egy bizonyos feltaláló, akinek a nevét a történelem nem őrzi meg, Tiberius császárnak, aki i.sz. 14-27-ben uralkodott Rómában, egy ezüst színű fémből készült tálat hozott, de öngyújtó. Ez az ajándék a mester életébe került: Tiberius elrendelte a kivégzését és a műhely lerombolását, mert attól tartott, hogy az új fém leértékelheti a császári kincstárban lévő ezüstöt.
Ez a legenda Idősebb Plinius, római író és tudós, író történetén alapul természettudomány- az ókor természettudományi ismereteinek enciklopédiái. Plinius szerint az új fémet "agyagföldből" nyerték. De az agyag alumíniumot tartalmaz.
A modern szerzők szinte mindig azzal a fenntartással élnek, hogy ez az egész történet nem más, mint egy gyönyörű mese. És ez nem meglepő: a kőzetekben lévő alumínium rendkívül erősen kötődik az oxigénhez, és ennek felszabadítása sok energiát igényel. A közelmúltban azonban új adatok jelentek meg a fémalumínium ókori kinyerésének alapvető lehetőségeiről. Amint azt a spektrális elemzés is mutatja, a 3. század elején meghalt Zhou-Zhu kínai parancsnok sírjának díszítései. AD, 85%-ban alumíniumötvözetből készülnek. Kaphattak volna a régiek ingyen alumíniumot? Minden ismert módszer (elektrolízis, redukció fémes nátriummal vagy káliummal) automatikusan megszűnik. Megtalálható volt az ókorban őshonos alumínium, például arany-, ezüst-, rézrögök? Ez is kizárt: a natív alumínium a legritkább ásvány, amely elenyésző mennyiségben fordul elő, így az ókori mesterek nem tudtak megfelelő mennyiségben találni és összegyűjteni ilyen rögöket.
Plinius történetének azonban más magyarázata is lehetséges. Az alumínium nem csak elektromosság és alkálifémek segítségével nyerhető ki az ércekből. Ősidők óta létezik egy széles körben használt redukálószer - ez a szén, amelynek segítségével sok fém oxidja hevítéskor szabad fémekké redukálódik. Az 1970-es évek végén német vegyészek úgy döntöttek, hogy megvizsgálják, hogy az ókorban elő lehetett-e készíteni alumíniumot szénnel való redukcióval. Az agyag szénporral és konyhasóval vagy hamuzsírral (kálium-karbonáttal) alkotott keverékét egy agyagtégelyben vörös lángra hevítették. A sót tengervízből, a hamut a növényi hamuból nyerték, hogy csak az ókorban rendelkezésre álló anyagokat és módszereket alkalmazzák. Egy idő után alumíniumgolyós salak úszott a tégely felületén! A fém kibocsátása kicsi volt, de lehetséges, hogy az ókori kohászok így juthattak hozzá a "XX. század féméhez".
alumínium tulajdonságai.
A tiszta alumínium színe az ezüstre emlékeztet, nagyon könnyű fém: sűrűsége mindössze 2,7 g / cm 3. Az alumíniumnál csak az alkáli- és alkáliföldfémek (a bárium kivételével), a berillium és a magnézium könnyebbek. Az alumínium is könnyen megolvasztható - 600 ° C-on (a vékony alumíniumhuzal hagyományos konyhai égővel is megolvasztható), de csak 2452 ° C-on forr. Az elektromos vezetőképesség tekintetében az alumínium a 4. helyen áll, csak az ezüst után. (első helyen áll), a réz és az arany, aminek az alumínium olcsósága miatt nagy gyakorlati jelentősége van. A fémek hővezető képessége ugyanabban a sorrendben változik. Az alumínium nagy hővezető képességét könnyű ellenőrizni, ha egy alumíniumkanalat forró teába mártunk. És még egy figyelemre méltó tulajdonsága ennek a fémnek: sima, fényes felülete tökéletesen visszaveri a fényt: 80-93% a spektrum látható tartományában, a hullámhossztól függően. Az ultraibolya tartományban az alumíniumnak nincs párja ebben a tekintetben, és csak a vörös tartományban van valamivel rosszabb, mint az ezüst (az ultraibolya tartományban az ezüstnek nagyon alacsony a visszaverő képessége).
A tiszta alumínium meglehetősen puha fém - majdnem háromszor lágyabb, mint a réz, így még a viszonylag vastag alumíniumlemezek és rudak is könnyen hajlíthatók, de amikor az alumínium ötvözeteket képez (nagyon sok van), a keménysége tízszeresére nőhet.
Az alumínium jellemző oxidációs állapota +3, de a töltetlen 3 jelenléte miatt R- és 3 d-orbitals alumíniumatomok további donor-akceptor kötéseket képezhetnek. Ezért a kis sugarú Al 3+ ion nagyon hajlamos a komplexképződésre, különféle kationos és anionos komplexeket képez: AlCl 4 – , AlF 6 3– , 3+ , Al(OH) 4 – , Al(OH) 6 3 – , AlH 4 – és még sokan mások. Szerves vegyületekkel alkotott komplexek is ismertek.
Az alumínium kémiai aktivitása nagyon magas; az elektródpotenciálok sorában közvetlenül a magnézium mögött van. Első pillantásra furcsának tűnhet egy ilyen kijelentés: végül is egy alumínium serpenyő vagy kanál meglehetősen stabil a levegőben, és nem esik össze forrásban lévő vízben. Az alumínium a vassal ellentétben nem rozsdásodik. Kiderült, hogy a levegőben a fémet színtelen, vékony, de erős oxid "páncél" borítja, amely megvédi a fémet az oxidációtól. Tehát ha vastag alumíniumhuzalt vagy 0,5-1 mm vastag lemezt viszünk az égő lángjába, a fém megolvad, de az alumínium nem folyik, mert az oxidja zacskójában marad. Ha az alumíniumot megfosztja a védőfóliától, vagy fellazítja (például higanysó-oldatba merítve), akkor az alumínium azonnal megmutatja valódi lényegét: már szobahőmérsékleten erőteljes reakcióba lép a vízzel, és az alumíniumot kifejti. hidrogén: 2Al + 6H 2 O ® 2Al (OH) 3 + 3H 2. A levegőben a védőfólia nélküli alumínium a szemünk láttára laza oxidporrá alakul: 2Al + 3O 2 ® 2Al 2 O 3. Az alumínium különösen aktív finoman eloszlatott állapotban; az alumíniumpor a lángba fújva azonnal kiég. Ha egy kerámialapon alumíniumport keverünk nátrium-peroxiddal és vizet csepegtetünk a keverékre, az alumínium is fellángol és fehér lánggal ég.
Az alumínium nagyon nagy affinitása az oxigénhez lehetővé teszi, hogy „elvonja” az oxigént számos más fém oxidjaitól, és helyreállítsa azokat (aluminoterm módszer). A leghíresebb példa a termitkeverék, amelynek égése során annyi hő szabadul fel, hogy a keletkező vas megolvad: 8Al + 3Fe 3 O 4 ® 4Al 2 O 3 + 9Fe. Ezt a reakciót 1856-ban N. N. Beketov fedezte fel. Ily módon lehetséges a Fe 2 O 3, CoO, NiO, MoO 3, V 2 O 5, SnO 2, CuO és számos más oxid fémek visszaállítása. Cr 2 O 3, Nb 2 O 5, Ta 2 O 5, SiO 2, TiO 2, ZrO 2, B 2 O 3 alumíniummal történő redukálásakor a reakcióhő nem elegendő ahhoz, hogy a reakciótermékeket olvadáspontjuk fölé melegítse.
Az alumínium könnyen oldódik híg ásványi savakban, és sókat képez. A tömény salétromsav az alumínium felület oxidálásával hozzájárul az oxidfilm vastagodásához és erősítéséhez (ún. fém passziváció). Az így kezelt alumínium még sósavval sem lép reakcióba. Elektrokémiai anódos oxidációval (anodizálással) az alumínium felületén vastag film alakítható ki, amely könnyen festhető különböző színekre.
A kevésbé aktív fémek kiszorítását a sóoldatokból az alumínium gyakran akadályozza egy védőfólia az alumínium felületén. Ezt a filmet a réz-klorid gyorsan tönkreteszi, így a 3CuCl 2 + 2Al ® 2AlCl 3 + 3Cu reakció könnyen lezajlik, ami erős melegítéssel jár együtt. Erős lúgos oldatokban az alumínium könnyen oldódik hidrogénfejlődéssel: 2Al + 6NaOH + 6H 2 O ® 2Na 3 + 3H 2 (más anionos hidroxo-komplexek is képződnek). Az alumíniumvegyületek amfoter jellege abban is megmutatkozik, hogy frissen kicsapott oxidja és hidroxidja könnyen oldódik lúgokban. A kristályos oxid (korund) nagyon ellenáll a savaknak és lúgoknak. Lúgokkal összeolvasztva vízmentes aluminátok képződnek: Al 2 O 3 + 2NaOH ® 2NaAlO 2 + H 2 O. A magnézium-aluminát Mg (AlO 2) 2 egy féldrágakő spinellkő, általában szennyeződésekkel színezve sokféle színben. .
Az alumínium hevesen reagál halogénekkel. Ha vékony alumíniumhuzalt vezetünk egy kémcsőbe 1 ml brómmal, akkor az alumínium rövid idő múlva meggyullad és erős lánggal ég. Az alumínium-jódpor keverékének reakcióját egy csepp víz indítja el (a víz jóddal savat képez, amely tönkreteszi az oxidfilmet), majd élénk láng jelenik meg lila jódgőzökkel. A vizes oldatokban lévő alumínium-halogenidek a hidrolízis következtében savasak: AlCl 3 + H 2 O Al(OH)Cl 2 + HCl.
Az alumínium reakciója nitrogénnel csak 800 ° C felett megy végbe AlN-nitrid képződésével, kénnel 200 ° C-on (Al 2 S 3 szulfid képződik), foszforral 500 ° C-on (AlP-foszfid képződik). Amikor bórt viszünk be az olvadt alumíniumba, AlB 2 és AlB 12 összetételű boridok képződnek - savakkal szemben ellenálló tűzálló vegyületek. Hidrid (AlH) x (x = 1,2) csak vákuumban, alacsony hőmérsékleten képződik atomos hidrogén és alumíniumgőz reakciójában. Az AlH 3 hidridet, amely szobahőmérsékleten nedvesség hiányában stabil, vízmentes éteres oldatban nyerjük: AlCl 3 + LiH ® AlH 3 + 3LiCl. LiH felesleggel sószerű lítium-alumínium-hidrid, LiAlH 4 képződik - a szerves szintézisben használt nagyon erős redukálószer. Vízzel azonnal lebomlik: LiAlH 4 + 4H 2 O ® LiOH + Al (OH) 3 + 4H 2.
Alumínium beszerzése.
Az alumínium dokumentált felfedezésére 1825-ben került sor. Hans Christian Oersted dán fizikus szerezte meg először ezt a fémet, amikor kálium-amalgám vízmentes alumínium-kloridon (amelyet klór alumínium-oxid és szén forró keverékén való átvezetésével nyert) izolálta. A higanyt elűzve Oersted alumíniumot kapott, amely azonban szennyeződésekkel szennyeződött. Friedrich Wöhler német kémikus 1827-ben kálium-hexafluor-aluminát redukálásával por alakú alumíniumot kapott:
Na 3 AlF 6 + 3K ® Al + 3NaF + 3KF. Később sikerült alumíniumot nyernie fényes fémgolyók formájában. 1854-ben Henri Etienne Saint-Clair Deville francia kémikus kifejlesztette az első ipari módszert az alumínium előállítására - a nátrium-tetraklór-aluminát olvadék csökkentésével: NaAlCl 4 + 3Na ® Al + 4NaCl. Az alumínium azonban továbbra is rendkívül ritka és drága fém volt; nem sokkal olcsóbb az aranynál és 1500-szor drágább a vasnál (most csak háromszor). Aranyból, alumíniumból és drágakövekből csörgőt készítettek az 1850-es években III. Napóleon francia császár fiának. Amikor 1855-ben a párizsi világkiállításon kiállítottak egy nagy, új módszerrel előállított alumíniumöntvényt, ékszernek tekintették. Az Egyesült Államok fővárosában található Washington-emlékmű felső része (piramis formájában) értékes alumíniumból készült. Abban az időben az alumínium nem volt sokkal olcsóbb, mint az ezüst: az USA-ban például 1856-ban fontonként 12 dollárért (454 gramm) adták, az ezüstöt pedig 15 dollárért. A híres 1. kötetben A Brockhaus és Efron enciklopédikus szótára azt mondta, hogy "az alumíniumot még mindig főként ... luxuscikkek öltöztetésére használják". Ekkorra már csak 2,5 tonna fémet bányásztak évente szerte a világon. Csak a 19. század vége felé, amikor az alumínium kinyerésének elektrolitikus módszerét fejlesztették ki, éves termelése kezdett több ezer tonnára rúgni, és a XX. – millió tonna. Ez az alumíniumot széles körben elérhető féldrágafémmé tette.
Az alumínium előállításának modern módszerét 1886-ban fedezte fel egy fiatal amerikai kutató, Charles Martin Hall. Már gyerekkorában érdeklődött a kémia iránt. Édesapja régi kémiatankönyvét megtalálva szorgalmasan tanulmányozni kezdte, kísérletezni is kezdett, egyszer még az anyjától is szidást kapott, mert megrongálta a vacsoraterítőt. És 10 évvel később olyan kiemelkedő felfedezést tett, amely dicsőítette őt az egész világon.
Hall 16 évesen diák lett, és azt hallotta tanárától, F. F. Jewetttől, hogy ha valakinek sikerül olcsó módszert kidolgoznia az alumínium beszerzésére, akkor ez a személy nemcsak hatalmas szolgálatot tesz majd az emberiségnek, hanem hatalmas pénzt is keres. szerencse. Jewett tudta, miről beszél: korábban Németországban képezte magát, a Wöhlernél dolgozott, és megbeszélte vele az alumínium megszerzésének problémáit. Amerikába Jewett egy ritka fém mintát is hozott magával, amit megmutatott tanítványainak. Hall hirtelen hangosan kijelentette: – Megszerzem ezt a fémet!
Hat év kemény munka folytatódott. Hall különféle módszerekkel próbált alumíniumhoz jutni, de sikertelenül. Végül ezt a fémet elektrolízissel próbálta kinyerni. Akkoriban még nem voltak erőművek, az áramot nagyméretű, házilag készített, szénből, cinkből, salétromsavból és kénsavból készült akkumulátorokkal kellett előállítani. Hall egy istállóban dolgozott, ahol egy kis laboratóriumot alakított ki. Segítségére nővére, Julia volt, akit nagyon érdekeltek bátyja kísérletei. Megőrizte az összes levelét és munkanaplóját, amelyek szó szerint napról napra lehetővé teszik a felfedezés történetének nyomon követését. Íme egy részlet az emlékirataiból:
„Charles mindig jó hangulatban volt, és a legrosszabb napokon is tudott nevetni a szerencsétlen feltalálók sorsán. A kudarcok idején a régi zongoránknál talált vigaszt. Otthoni laboratóriumában hosszú órákat dolgozott szünet nélkül; és amikor egy időre elhagyhatta a készletet, átszáguldott a longhouse-unkon, hogy játsszon egy kicsit... Tudtam, hogy ilyen bájjal és érzéssel játszik, állandóan a munkájára gondol. A zene pedig segített ebben.
A legnehezebb az elektrolit megtalálása és az alumínium oxidáció elleni védelme volt. Hat hónap kimerítő vajúdás után végre megjelent néhány apró ezüstgolyó a tégelyben. Hall azonnal szaladt volt tanárához, hogy beszámoljon a sikeréről. „Professzor úr, értem!” – kiáltott fel, és kinyújtotta a kezét: a tenyerében egy tucat kis alumíniumgolyó hevert. Ez 1886. február 23-án történt. Pontosan két hónappal később, ugyanabban az évben április 23-án a francia Paul Héroux szabadalmat kötött egy hasonló találmányra, amelyet önállóan és szinte egyszerre készített (két másik egybeesés szembetűnő: mindkettő Hall és Héroux 1863-ban született és 1914-ben halt meg).
Jelenleg a Hall által megszerzett első alumíniumgolyókat a pittsburghi American Aluminium Company őrzi nemzeti ereklyeként, a kollégiumában pedig Hall alumíniumból öntött emlékműve áll. Ezt követően Jewett ezt írta: „A legfontosabb felfedezésem az ember felfedezése volt. Charles M. Hall volt az, aki 21 évesen felfedezte az alumínium ércből való kinyerésének módját, és ezzel az alumíniumot a csodálatos fémmé tette, amelyet ma már világszerte széles körben használnak. Jewett jóslata valóra vált: Hall széles körű elismerést kapott, számos tudományos társaság tiszteletbeli tagja lett. Személyes élete azonban kudarcot vallott: a menyasszony nem akart beletörődni abba, hogy vőlegénye minden időt a laboratóriumban tölt, és felmondta az eljegyzést. Hall szülőföldjén talált vigaszt, ahol élete végéig dolgozott. Ahogy Charles bátyja írta: "A főiskola volt a felesége, a gyerekei és mindene, egész életében." Hall is a főiskolára hagyta örökségének nagy részét - 5 millió dollárt. Hall 51 éves korában leukémiában halt meg.
Hall módszere lehetővé tette viszonylag olcsó alumínium előállítását villamos energia nagy mennyiségben történő felhasználásával. Ha 1855-től 1890-ig csak 200 tonna alumíniumot nyertek, akkor a következő évtizedben a Hall-módszer szerint ebből a fémből 28 000 tonnát szereztek szerte a világon! 1930-ra a világ éves alumíniumtermelése elérte a 300 000 tonnát. Jelenleg több mint 15 millió tonna alumíniumot gyártanak évente. Speciális fürdőkben 960–970 ° C hőmérsékleten alumínium-oxid oldatot (technikai Al 2 O 3) elektrolízisnek vetnek alá olvadt Na 3 AlF 6 kriolitban, amelyet részben ásványi formában bányásznak, részben pedig speciálisan. szintetizált. A fürdő (katód) alján folyékony alumínium halmozódik fel, a szénanódokon oxigén szabadul fel, amelyek fokozatosan kiégnek. Alacsony feszültségen (körülbelül 4,5 V) az elektrolizátorok hatalmas áramot fogyasztanak - akár 250 000 A-t! Egy elektrolizátor egy nap alatt körülbelül egy tonna alumíniumot termel. A termelés nagy mennyiségű villamos energiát igényel: 15 000 kilowattóra áramot fordítanak 1 tonna fém előállítására. Ennyi áram egy nagy, 150 lakásos épületet egy teljes hónapra fogyaszt el. Az alumínium előállítása környezetveszélyes, mivel a légköri levegő illékony fluorvegyületekkel szennyezett.
Az alumínium használata.
Még D.I.Mengyelejev is azt írta, hogy "a nagy könnyedséggel és szilárdsággal, valamint a levegőben csekély változékonysággal rendelkező fémalumínium bizonyos termékekhez nagyon alkalmas". Az alumínium az egyik legelterjedtebb és legolcsóbb fém. Enélkül nehéz elképzelni a modern életet. Nem csoda, hogy az alumíniumot a 20. század fémének nevezik. Jól alkalmas feldolgozásra: kovácsolás, bélyegzés, hengerlés, húzás, préselés. A tiszta alumínium meglehetősen puha fém; elektromos vezetékek, szerkezeti részek, élelmiszerfólia, konyhai eszközök és "ezüst" festék készítésére szolgál. Ezt a gyönyörű és könnyű fémet széles körben használják az építőiparban és a repüléstechnikában. Az alumínium nagyon jól visszaveri a fényt. Ezért tükrök gyártására használják - vákuumban történő fémlerakással.
A repülőgép- és gépgyártásban, az épületszerkezetek gyártásában sokkal keményebb alumíniumötvözeteket használnak. Az egyik leghíresebb az alumínium réz és magnézium ötvözete (duralumínium, vagy egyszerűen csak "duralumin"; a név a németországi Düren városából származik). Ez az ötvözet keményedés után különleges keménységet kap, és körülbelül 7-szer erősebbé válik, mint a tiszta alumínium. Ugyanakkor majdnem háromszor könnyebb, mint a vas. Az alumínium ötvözésével nyerik kis mennyiségű réz, magnézium, mangán, szilícium és vas hozzáadásával. A sziluminok széles körben elterjedtek - alumíniumötvözetek szilíciummal öntve. Nagy szilárdságú, kriogén (fagyálló) és hőálló ötvözetek is készülnek. A védő- és dekorációs bevonatok könnyen felvihetők az alumíniumötvözetekből készült termékekre. Az alumíniumötvözetek könnyűsége és szilárdsága különösen hasznos volt a repüléstechnikában. Például a helikopter propellerei alumínium, magnézium és szilícium ötvözetből készülnek. A viszonylag olcsó alumíniumbronz (11% Al-ig) magas mechanikai tulajdonságokkal rendelkezik, tengervízben és még híg sósavban is stabil. A Szovjetunióban 1926-tól 1957-ig alumíniumbronzból 1, 2, 3 és 5 kopejkos érméket vertek.
Jelenleg az összes alumínium negyedét építkezésre használják fel, ugyanennyit a közlekedéstechnika is fogyaszt, körülbelül 17%-át csomagolóanyagokra és dobozokra, 10%-át az elektrotechnikára fordítják.
Az alumínium számos éghető és robbanásveszélyes keveréket is tartalmaz. Az Alumotol, trinitrotoluol alumíniumporral öntött keveréke, az egyik legerősebb ipari robbanóanyag. Az Ammonal ammónium-nitrátból, trinitrotoluolból és alumíniumporból álló robbanóanyag. A gyújtókompozíciók alumíniumot és oxidálószert - nitrátot, perklorátot - tartalmaznak. A "Zvezdochka" pirotechnikai kompozíciók porított alumíniumot is tartalmaznak.
Alumíniumpor és fém-oxidok (termit) keverékét használják bizonyos fémek és ötvözetek előállítására, sínek hegesztésére, gyújtólőszerben.
Az alumínium rakéta-üzemanyagként is gyakorlati felhasználásra talált. 1 kg alumínium teljes elégetéséhez csaknem négyszer kevesebb oxigénre van szükség, mint 1 kg keroziné. Ráadásul az alumíniumot nem csak a szabad oxigén, hanem a kötött oxigén is képes oxidálni, amely a víz vagy a szén-dioxid része. Az alumínium vízben történő "égése" során 8800 kJ szabadul fel 1 kg termékre; ez 1,8-szor kevesebb, mint amikor a fémet tiszta oxigénben égetik el, de 1,3-szor több, mint amikor levegőben égetik el. Ez azt jelenti, hogy a veszélyes és drága vegyületek helyett tiszta víz használható oxidálószerként az ilyen üzemanyagokhoz. Az alumínium üzemanyagként való felhasználásának ötletét 1924-ben F. A. Zander orosz tudós és feltaláló vetette fel. Tervei szerint az űrhajó alumínium elemei kiegészítő üzemanyagként használhatók fel. Ez a merész projekt a gyakorlatban még nem valósult meg, de a jelenleg ismert szilárd rakétahajtóanyagok többsége finoman eloszlatott por formájában alumínium fémet tartalmaz. 15% alumínium hozzáadása az üzemanyaghoz ezer fokkal (2200-ról 3200 K-re) emelheti az égéstermékek hőmérsékletét; az égéstermékek kipufogógázának sebessége a motor fúvókájából szintén jelentősen növekszik - ez a fő energiamutató, amely meghatározza a rakéta-üzemanyag hatékonyságát. Ebben a tekintetben csak a lítium, a berillium és a magnézium versenyezhet az alumíniummal, de ezek mindegyike sokkal drágább, mint az alumínium.
Az alumíniumvegyületeket is széles körben használják. Az alumínium-oxid tűzálló és koptató (smirgli) anyag, kerámiagyártás alapanyaga. Lézeres anyagok, óracsapágyak, ékszerkövek (mesterséges rubinok) is készülnek belőle. A kalcinált alumínium-oxid adszorbens a gázok és folyadékok tisztítására, valamint számos szerves reakció katalizátora. A vízmentes alumínium-klorid a szerves szintézis (Friedel-Crafts reakció) katalizátora, a kiindulási anyag nagy tisztaságú alumínium előállításához. Az alumínium-szulfátot víztisztításra használják; reagál a benne lévő kalcium-hidrogén-karbonáttal:
Al 2 (SO 4) 3 + 3Ca (HCO 3) 2 ® 2AlO (OH) + 3CaSO 4 + 6CO 2 + 2H 2 O oxid-hidroxid pelyheket képez, amelyek leülepedve, megragadva és megkötik a felületen található vízben lebegő szennyeződések, sőt mikroorganizmusok is. Ezenkívül az alumínium-szulfátot maróanyagként használják textíliák festésére, bőr cserzésére, fa konzerválására és papír méretezésére. A kalcium-aluminát a kötőanyagok, köztük a portlandcement alkotórésze. Az ittrium-alumínium gránát (YAG) YAlO 3 lézeres anyag. Az alumínium-nitrid az elektromos kemencék tűzálló anyaga. A szintetikus zeolitok (az alumínium-szilikátok közé tartoznak) adszorbensek a kromatográfiában és katalizátorok. A szerves alumíniumvegyületek (például trietil-alumínium) a Ziegler-Natta katalizátorok összetevői, amelyeket polimerek, köztük kiváló minőségű szintetikus gumi szintézisére használnak.
Ilja Leenson
Irodalom:
Tikhonov V.N. Az alumínium analitikai kémiája. M., "Science", 1971
A kémiai elemek népszerű könyvtára. M., "Science", 1983
Craig N.C. Charles Martin Hall és Metallja. J. Chem.Educ. 1986, vol. 63, 7. sz
Kumar V., Milewski L. Charles Martin Hall és a nagy alumíniumforradalom. J. Chem.Educ., 1987, vol. 64, 8. sz
Az alumíniumvegyületeket ősidők óta ismeri az ember. Az egyik kötőanyag volt, amely alumínium-kálium timsót (KAl(SO4)2) tartalmaz. Széles körben alkalmazták. Használták maróanyagként és vérdugóként. A fa kálium-timsó oldattal történő impregnálása nem éghetővé tette. Érdekes történelmi tény ismeretes, hogy Arkhelaosz, a perzsákkal vívott háború idején Rómából érkezett parancsnok elrendelte, hogy a védelmi szerkezetként szolgáló tornyokat timsóval kenjék be. A perzsáknak soha nem sikerült elégetniük.
Egy másik alumíniumvegyület a természetes agyag volt, amely alumínium-oxidot tartalmaz Al2O3.
Az első kísérletek alumínium megszerzésére csak a XIX. század közepén történtek. A dán tudós, H. K. Oersted kísérlete sikeres volt. Megszerzéséhez amalgámozott káliumot használt az alumínium-oxid redukálószereként. De hogy akkor milyen fémet szereztek be, azt nem lehetett kideríteni. Valamivel később, két évvel később az alumíniumot Wehler német kémikus szerezte meg, aki vízmentes alumínium-klorid és fém kálium hevítésével nyert alumíniumot.
A német tudós sok éves munkája nem volt hiábavaló. 20 évig sikerült szemcsés fémet előállítania. Kiderült, hogy hasonlít az ezüstre, de sokkal könnyebb volt nála. Az alumínium nagyon drága fém volt, és egészen a 20. század elejéig értéke magasabb volt, mint az aranyé. Ezért sok-sok éve az alumíniumot múzeumi kiállításként használták. 1807 körül Davy megpróbálta elvégezni az alumínium-oxid elektrolízisét, és kapott egy fémet, amelyet alumíniumnak (Alumium) vagy alumíniumnak (alumíniumnak) neveztek, amit latinul timsónak fordítanak.
Az alumínium agyagból való kinyerése nemcsak a vegyész tudósokat, hanem az iparosokat is érdekelte. Nagyon nehéz volt elválasztani az alumíniumot más anyagoktól, ez hozzájárult ahhoz, hogy drágább volt, mint az arany. 1886-ban a vegyész Ch.M. Hall olyan módszert javasolt, amellyel nagy mennyiségben lehet fémet nyerni. Kutatások végzése során alumínium-oxidot oldott AlF3 nNaF kriolit olvadékban. A kapott keveréket gránitedénybe helyeztük, és állandó elektromos áramot vezettünk át az olvadékon. Nagyon meglepődött, amikor egy idő után tiszta alumínium plakkokat talált az edény alján. Ez a módszer még mindig a fő módszer az alumínium ipari méretekben történő előállításához. Az így kapott fém mindenre jó volt, kivéve az erőt, ami az iparban kellett. És ez a probléma megoldódott. Alfred Wilm német vegyész az alumíniumot más fémekkel olvasztotta össze: rézzel, mangánnal és magnéziummal. Az eredmény egy olyan ötvözet lett, amely sokkal erősebb volt, mint az alumínium.
Hogyan lehet eljutni
| |||
Az iparban az alumíniumot Al2O3 elektrolízisével nyerik Na3 kriolit olvadékban 950 °C hőmérsékleten.
2Al2O3 = 4Al(3+) + 6O(2-) = 2Al + 3O2
A folyamatok fő reakciói:
CaF2 + H2SO4 → 2HF + CaSO4 (15 óra)
SiO2 + 6HF → H2SiF6 + 2H2
A HF és a H2SiF6 gáz halmazállapotú termékek, amelyek a vízben rekedtek. A kapott oldat szilikonmentesítéséhez először a számított mennyiségű szódát vezetjük be:
H2SiF6 + Na2CO3 → Na2SiF6 + CO2 + H2O (15.i)
A nehezen oldódó Na2SiF6-ot elválasztják, és a maradék hidrogén-fluorid-oldatot feleslegben szódával és alumínium-hidroxiddal semlegesítik, így kriolitot kapnak:
12HF + 3Na2CO3 + 2Al(OH)3 → 2(3NaF AlF3) + 3CO2 + 9H2O (15.c)
Ugyanígy a NaF és az AlF3 külön-külön is nyerhető, ha a szilikonmentesített hidrogén-fluorid oldatot számított mennyiségű Na2CO3-mal vagy Al(OH)3-mal semlegesítjük.
Fizikai tulajdonságok
Az alumínium ezüstös-fehér fém, könnyű, tartós. Sűrűsége 2,7 g/cm3, majdnem háromszor könnyebb, mint a vasé. Jól megmunkált: hengerelt, kovácsolt, sajtolt, huzalba húzott, jó elektromos vezetőképességű (ezüst és réz után a legjobb hő- és elektromos vezető)
Kémiai tulajdonságok
1) A fémes alumínium számos fémmel ötvözetet képez: Cu, In, Mg, Mn, Ni, Cr stb.
2) Az alumínium sok nemfémmel kölcsönhatásba lép: por és forgács formájában oxigénben ég, nagy mennyiségű hő felszabadulásával alumínium-oxidot képezve:
4 Al + 3O2 → Al2O3
3) Az alumínium sok összetett anyaggal kölcsönhatásba lép. Vízzel szemben az alumínium gyakorlatilag stabil, mivel vékony oxidréteg borítja. Magas hőmérsékleten, védőfólia nélkül, kölcsönhatásba lép a vízzel az egyenlet szerint
2Al + 6H2O → 2Al(OH)3 + 3H2
Alkalmazás
Az alumínium alapú ötvözetek széles körben használatosak, mivel könnyűek, erősek, ellenállnak a levegőnek, víznek és savaknak. Az elektrotechnikában az alumíniumot masszív vezetékek gyártására használják felsővezetékekben, nagyfeszültségű kábelekben; elektromos kondenzátorok, egyenirányítók, félvezető eszközök gyártásában; nukleáris reaktorok szerkezeti anyagaként; az élelmiszeripar berendezéseiben és eszközeiben. A késeket 10 darabos dobozba csomagolva szállítjuk (kivéve az amputációs késeket), konzerváló zsírral megkenve, vagy műanyag zacskóba zárva, korróziógátló anyagokkal.
A szikéket csomagolás előtt vékony természetes zsírréteggel megkenjük, és 10 db-ba rakjuk. kartondobozokban, fészkekkel, amelyek védik a vágóéleket az eltompulástól.
Orvosi fogók: csomagolás előtt minden műszert külön-külön, semleges kenőanyaggal előzetesen bevonva, pergamen- vagy paraffinpapírba csomagolunk, és 5-10 darabot kartondobozokba helyezünk. A szerszám hosszú távú tárolása során a rugót tehermentesíteni kell, amihez a felső végét (pofák felé irányítva) el kell távolítani a szerszám síkjából, azaz el kell tolni az ágtól az oldalakra, és ezzel meg kell akadályozni a rugó kifáradását. .
Azonos típusú eszközöket csoportos konténerekbe csomagolni szabad fogyasztói vagy bőrönd csomagolás nélkül. A szerszámokkal ellátott fogyasztói csomagolást csoportos csomagolásba kell csomagolni - dobozokba, csomagokba, zacskókba, kémcsövekbe és egyéb progresszív csomagolási típusokba. A tartályok gyártásához felhasznált anyagoknak és a tartály kialakításának biztosítania kell a műszerek biztonságát a szállítás és tárolás során. A fogyasztói és csoportos edényzeteknek ki kell zárniuk annak lehetőségét, hogy a szállítás és tárolás során a csomagolás sértetlensége nélkül felnyíljanak. A csomagolás újrafelhasználható edényekkel történő felnyitásakor a tartály sértetlenségét nem szabad megsérteni. A fogyasztói és csoportos edények felületén ne legyen torzulás, repedés, szakadás, vetemedés, lyuk, gyűrődés. A polimer anyagból készült dobozok felületén a formacsatlakozó, a csapok és a kidobók nyomai megengedettek.
Következtetés
Ismeretes, hogy a p-elemekben a külső elektronszint p-alszintjét elektronok töltik ki, amelyek egy-hat elektront tartalmazhatnak.
A periódusos rendszerben 30 p-elem található. Ezek a p-elemek vagy p-elektronikus megfelelőik a IIIA, IVA, VA, VIA, VIIA és VI IIA alcsoportokat alkotják. Ezen alcsoportok elemei atomjainak külső elektronszintjének szerkezete a következőképpen alakul: ns2 p1 , ns2 p2 , ns2 p3 , ns2 p4 , ns2 p5 és ns2 p6 .
Összességében a p-elemekben az alumínium kivételével a redukáló aktivitás viszonylag gyengén kifejeződik. Éppen ellenkezőleg, amikor a IIIA-tól a VIIA-alcsoportba lépünk, a semleges atomok oxidatív aktivitásának növekedése figyelhető meg, az elektronaffinitás és az ionizációs energia értékei, valamint a p-elemek elektronegativitása nő.
A p-elem atomokban nemcsak a p-elektronok vegyértékek, hanem a külső szint s-elektronjai is. A p-elektronikus analógok legmagasabb pozitív oxidációs állapota megegyezik a csoport számával, amelyben találhatók.
Bibliográfia
1. Drozdov A.A., Szerves kémia 2012
2. Komissarov L.N., Szervetlen kémia 2011
3. Nesvezhsky S.N., képletek a kémiában 2012
4. Tretyakova Yu.D., Szervetlen kémia 2011-2012
5. http://tochmeh.ru/info/alum2.php
6. http://www.bestreferat.ru/referat-121916.html
Alumínium tiszta formájában először Friedrich Wöhler izolálta. Egy német vegyész vízmentes elem-kloridot hevített káliumfémmel. A 19. század második felében történt. század előtt kg alumínium többe kerül.
Csak a gazdagok és az állam engedhetik meg maguknak az új fémet. A magas költségek oka az alumínium más anyagoktól való elválasztásának nehézsége. Az elem ipari méretekben történő kinyerésének módszerét Charles Hall javasolta.
1886-ban feloldotta az oxidot egy kriolit olvadékban. A német a keveréket gránitedénybe zárta, és elektromos áramot csatlakoztatott hozzá. Tiszta fém plakkok telepedtek a tartály aljára.
Az alumínium kémiai és fizikai tulajdonságai
Milyen alumínium? Ezüstfehér, fényes. Ezért Friedrich Wöhler összehasonlította a kapott fémgranulátumokkal. De volt egy figyelmeztetés – az alumínium sokkal könnyebb.
A plaszticitás közel áll az értékes és. az alumínium egy anyag, problémamentesen vékony dróttá és lapokká nyúlik. Elég felidézni a fóliát. A 13. elem alapján készül.
Az alumínium kis sűrűsége miatt könnyű. Háromszor kevesebb, mint a vasé. Ugyanakkor a 13. elem szilárdságában szinte nem alacsonyabb.
Ez a kombináció az ezüstfémet nélkülözhetetlenné tette az iparban, például az autóalkatrészek gyártásában. Kézműves termelésről beszélünk, mert alumínium hegesztés akár otthon is lehetséges.
alumínium formula lehetővé teszi a fény, de a hősugárzás aktív visszaverését is. Az elem elektromos vezetőképessége is magas. A lényeg az, hogy ne melegítse túl. 660 fokon fog megolvadni. Emelje fel egy kicsit a hőmérsékletet - megég.
Csak a fém fog eltűnni alumínium-oxid. Normál körülmények között is kialakul, de csak felületi film formájában. Megvédi a fémet. Ezért jól ellenáll a korróziónak, mivel az oxigén hozzáférése blokkolva van.
Az oxidfilm védi a fémet a víztől is. Ha az alumínium felületéről eltávolítják a lepedéket, reakció indul be H 2 O-val, és szobahőmérsékleten is hidrogéngázok szabadulnak fel. Tehát, alumínium csónak csak a hajótestre felvitt oxidfilm és védőfesték miatt nem válik füstté.
A legaktívabb alumínium kölcsönhatás nemfémekkel. A brómmal és klórral való reakciók normál körülmények között is lezajlanak. Ennek eredményeként kialakulnak alumínium sók. A hidrogénsókat úgy állítják elő, hogy a 13. elemet savas oldatokkal kombinálják. A reakció lúgokkal is végbemegy, de csak az oxidfilm eltávolítása után. Tiszta hidrogén szabadul fel.
Alumínium alkalmazása
Fémet szórnak a tükrökre. Jó fényvisszaverő képesség. A folyamat vákuumkörülmények között zajlik. Nemcsak szabványos tükröket, hanem tükörfelületű tárgyakat is készítenek. Ezek a következők: kerámia csempe, háztartási gépek, lámpák.
Duett alumínium-réz- duralumínium alap. Egyszerűen Duralnak hívják. Mint hozzátették. Összetétele 7-szer erősebb, mint a tiszta alumínium, ezért alkalmas a gépészet és a repülőgéptervezés területére.
A réz erőt ad a 13. elemnek, de nem nehézkességet. A Dural 3-szor könnyebb marad, mint a vas. kicsi alumínium tömege- az autók, repülőgépek, hajók könnyűségének záloga. Ez leegyszerűsíti a szállítást, üzemeltetést, csökkenti a termékek árait.
Vásároljon alumíniumot az autógyártók arra is törekednek, hogy ötvözeteire könnyen felvihetők a védő- és dekorációs vegyületek. A festék gyorsabban és egyenletesebben fekszik, mint az acélon, műanyagon.
Ugyanakkor az ötvözetek képlékenyek, könnyen feldolgozhatók. Ez értékes, tekintettel a modern autómodellek kanyarjainak és konstruktív átmeneteinek tömegére.
A 13. elem nem csak könnyen festhető, hanem maga is festékként funkcionálhat. A textiliparban vásárolt alumínium-szulfát. Nyomtatásnál is jól jön, ahol oldhatatlan pigmentekre van szükség.
Érdekes ez megoldás szulfát alumínium víztisztításra is használják. Egy „ágens” jelenlétében a káros szennyeződések kicsapódnak és semlegesítik.
Semlegesíti a 13. elemet és a savakat. Különösen jó ebben a szerepben. alumínium-hidroxid. Nagyra értékelik a farmakológiában, az orvostudományban, a gyomorégés elleni gyógyszerekhez.
A hidroxidot fekélyekre, a bélrendszer gyulladásos folyamataira is felírják. Tehát van gyógyszertári gyógyszer is alumínium. Sav a gyomorban - ok arra, hogy többet megtudjunk az ilyen gyógyszerekről.
A Szovjetunióban bronzot is vertek 11% alumínium hozzáadásával. A jelek értéke 1, 2 és 5 kopejka. 1926-ban kezdték el gyártani, 1957-ben fejezték be. De a konzervipari alumíniumdobozok gyártását nem állították le.
A 13. elem alapján továbbra is konténerekbe csomagolják a turisták pörkölt húsát, saryit és egyéb reggelijét. Az ilyen dobozok nem reagálnak az élelmiszerrel, miközben könnyűek és olcsók.
Az alumíniumpor számos robbanásveszélyes keverék része, beleértve a pirotechnikát is. Az iparban trinitrotoluolon és 13 zúzott elemen alapuló felforgató mechanizmusokat használnak. Erőteljes robbanóanyagot is kapunk, ha ammónium-nitrátot adunk az alumíniumhoz.
Az olajiparnak szüksége van alumínium-klorid. Katalizátor szerepét tölti be a szerves anyagok frakciókra való lebontásában. Az olaj képes gáz halmazállapotú, könnyű benzin típusú szénhidrogéneket felszabadítani, kölcsönhatásba lépve a 13. fém kloridjával. A reagensnek vízmentesnek kell lennie. A klorid hozzáadása után az elegyet 280 Celsius-fokra melegítjük.
Az építőiparban gyakran keverem nátriumés alumínium. Kiderül, hogy adalék a betonhoz. A nátrium-aluminát a hidratáció felgyorsításával gyorsítja a keményedést.
A mikrokristályosodás sebessége nő, ami azt jelenti, hogy a beton szilárdsága és keménysége nő. Ezenkívül a nátrium-aluminát megóvja az oldatba helyezett szerelvényeket a korróziótól.
Alumínium bányászat
A földön legelterjedtebb hármat fém zárja. Ez magyarázza elérhetőségét és széles körű alkalmazását. A természet azonban nem tiszta formájában adja az elemet az embernek. Az alumíniumot különféle vegyületekből kell elkülöníteni. A 13. elem nagy része bauxitokban van. Ezek agyagszerű kőzetek, elsősorban a trópusi zónában koncentrálódnak.
A bauxitot összetörik, majd szárítják, újra összetörik és kis mennyiségű víz jelenlétében megőrlik. Sűrű masszává válik. Gőzzel melegítik. Ugyanakkor a bauxit nagy része szintén nem szegény, elpárolog. A 13. fém oxidja megmarad.
Ipari fürdőkbe kerül. Már olvadt kriolitot tartalmaznak. A hőmérsékletet 950 Celsius fok körül tartják. Szükségünk van egy legalább 400 kA teljesítményű elektromos áramra is. Azaz elektrolízist alkalmaznak, akárcsak 200 évvel ezelőtt, amikor az elemet Charles Hall izolálta.
A forró oldaton áthaladva az áram megszakítja a fém és az oxigén közötti kötéseket. Ennek eredményeként a fürdő alja tiszta marad alumínium. Reakciók befejezett. A folyamat úgy fejeződik be, hogy az üledékből öntjük és elküldjük a fogyasztóhoz, vagy pedig különféle ötvözetek előállítására használják őket.
A fő alumínium termelés ugyanazon a helyen található, ahol a bauxit lelőhelyek találhatók. Az élen Guinea áll. A 13. elemből csaknem 8 000 000 tonna rejtőzik a beleiben. Ausztrália a 2. helyen áll 6 000 000-es mutatójával. Brazíliában az alumínium már 2-szer kevesebb. A globális készleteket 29 000 000 tonnára becsülik.
alumínium ár
Egy tonna alumíniumért csaknem 1500 amerikai dollárt kérnek. Ezek a színesfém tőzsdék 2016. január 20-i adatai. A költségeket elsősorban az iparosok határozzák meg. Pontosabban, az alumínium árát az alapanyagigényük befolyásolja. A beszállítói igényeket és a villamos energia költségét érinti, mert a 13. elem gyártása energiaigényes.
Az egyéb árak alumíniumra vonatkoznak. Elmegy az összeomlásba. A költséget kilogrammonként hirdetik meg, és számít a szállított anyag jellege.
Tehát az elektromos fémért körülbelül 70 rubelt adnak. Élelmiszeripari alumínium esetében 5-10 rubel kevesebbet kaphat. Ugyanennyit fizetnek a motorfémért is. Ha vegyes fajtát bérelnek, annak ára kilogrammonként 50-55 rubel.
A legolcsóbb hulladékfajta az alumíniumforgács. Mert csak 15-20 rubelt sikerül nyernie. A 13. elemre kicsit többet adnak. Ez italtartókra, konzervekre vonatkozik.
Az alumínium radiátorokat is alábecsülik. A törmelék kilogrammonkénti ára körülbelül 30 rubel. Ezek átlagos adatok. A különböző régiókban, különböző pontokon az alumíniumot drágábban vagy olcsóbban fogadják el. Az anyagok költsége gyakran a szállított mennyiségtől függ.
Az alumíniumot tartalmazó kötőanyagok ősidők óta ismertek. A timsó (latinul Alumen vagy Alumin, németül Alaun) alatt azonban, amelyet különösen Plinius említ, az ókorban és a középkorban különféle anyagokat értek. A Ruland's Alchemical Dictionary-ben az Alumen szó, különféle definíciókkal kiegészítve, 34 jelentésben szerepel. Konkrétan antimont, Alumen alafuri - lúgos sót, Alumen Alcori - nitrumot vagy lúgos timsót, Alumen creptum - jó bor tatárját, Alumen fascioli - lúgot, Alumen odig - ammóniát, Alumen scoriole - gipszet stb. jelentett. Lemery , a jól ismert "Egyszerű gyógyszerészeti áruk szótára" (1716) szerzője a timsó fajtáinak nagy listáját is közli.
Egészen a 18. századig az alumíniumvegyületeket (timsó és oxid) nem lehetett megkülönböztetni a többi hasonló megjelenésű vegyülettől. Lemery a következőképpen írja le a timsót: "1754-ben Marggraf timsóoldatból (lúg hatására) alumínium-oxid csapadékot izolált, amelyet "timsóföldnek" (Alaunerde) nevezett, és megállapította, hogy különbözik más országoktól. Hamarosan a timsóföldet timföldnek (Alumina vagy Alumina) nevezték. 1782-ben Lavoisier azt javasolta, hogy az timföld egy ismeretlen elem oxidja. Az „Egyszerű testek táblázatában” Lavoisier az „egyszerű testek, sóképző, földes” közé helyezte a timföldet. a timföld nevének szinonimája: argyla (Argile), timsóföld, a timsó alapja Az argyla vagy argilla szó, amint Lemery rámutat a szótárában, a görög fazekas agyagából, Daltonból származik az „Új kémiai rendszer” című művében. Filozófia" különleges jelet ad a timföldre, és összetett szerkezeti (!) timsóképletet ad.
Az alkálifémek galvanikus elektromossággal történő felfedezése után Davy és Berzelius sikertelenül kísérelték meg az alumínium fémet az alumínium-oxidtól azonos módon izolálni. Csak 1825-ben oldotta meg a problémát Oersted dán fizikus kémiai módszerrel. A klórt alumínium-oxid és szén forró keverékén engedte át, és a keletkezett vízmentes alumínium-kloridot kálium-amalgámmal hevítették. A higany elpárolgása után – írja Oersted – egy fémet kaptak, amely az ónhoz hasonló megjelenésű. Végül 1827-ben Wöhler hatékonyabb módon izolálta a fémalumíniumot – vízmentes alumínium-kloridot fémes káliummal hevített.
1807 körül Davy, aki az alumínium-oxid elektrolízisét próbálta elvégezni, megadta a benne feltételezett fém nevét alumíniumnak (Alumium) vagy alumíniumnak (Aluminium). Utóbbi név azóta gyökeret vert az USA-ban, míg Angliában és más országokban elfogadták az alumínium (Aluminium) nevet, amelyet később ugyanaz a Davy javasolt. Nyilvánvaló, hogy mindezek a nevek a latin alum (Alumen) szóból származnak, amelynek eredetéről az ókortól kezdve különböző szerzők tanúságai alapján eltérő vélemények vannak. Tehát A. M. Vasziljev, megjegyezve e szó tisztázatlan eredetét, egy bizonyos Izidor (nyilván Sevillai Izidor, 560-636-ban élt püspök, enciklopédista, aki különösen etimológiai tanulmányokkal foglalkozott) véleményére hivatkozik: " Az alumíniumot lumennek nevezik, mivel ez adja a festéknek lumen (fény, fényesség), amelyet a festés során adnak hozzá." Ez a magyarázat azonban, bár nagyon régi, nem bizonyítja, hogy az alumen szónak éppen ilyen eredete lenne. Itt csak egy véletlenszerű tautológia lehetséges. Lemery (1716) pedig rámutat, hogy az alumen szó rokonságban áll a görög (halmi) szóval, ami sósságot, sóoldatot, sóoldatot stb.
Az alumínium orosz nevei a 19. század első évtizedeiben. elég változatos. Ennek az időszaknak a kémiával foglalkozó könyveinek mindegyik szerzője nyilvánvalóan a saját nevét kívánta felkínálni. Tehát Zakharov alumínium-alumínium-oxidnak (1810), Giese alumínium-oxidnak (1813), Strakhov timsónak (1825), Iovsky agyagtartalomnak, Shcheglov alumínium-oxidnak (1830) nevezi. A "Dvigubsky üzletben" (1822-1830) az alumínium-oxidot timföldnek, timföldnek, alumínium-oxidnak (például foszforsav-alumínium-oxidnak), a fémet pedig alumíniumnak és alumíniumnak (1824) nevezik. Hess a "Fundamentals of Pure Chemistry" első kiadásában (1831) az alumínium-oxid (Alumínium), az ötödik kiadásban (1840) pedig az agyag nevét használja. A sók elnevezését azonban az alumínium-oxid kifejezés alapján alkotja meg, például alumínium-oxid-szulfát. Mengyelejev a Fundamentals of Chemistry első kiadásában (1871) az alumínium és az agyag elnevezéseket használja. A későbbi kiadásokban az agyag szó már nem található.
Üzleti blogok
