Ամեն ինչ ալյումինի մասին: Ալյումինի քիմիական և ֆիզիկական հատկություններ
Մոլորակի առավել առատ տարրերից մեկը ալյումինն է: Արդյունաբերության մեջ օգտագործվում են ալյումինի ֆիզիկական և քիմիական հատկությունները: Այն ամենը, ինչ դուք պետք է իմանաք այս մետաղի մասին, կարելի է գտնել մեր հոդվածում:
Ատոմի կառուցվածքը
Ալյումինը պարբերական համակարգի 13-րդ տարրն է: Նա երրորդ շրջանում է, III խումբ, հիմնական ենթախումբ:
Ալյումինի հատկություններն ու կիրառությունները կապված են նրա էլեկտրոնային կառուցվածքի հետ: Ալյումինի ատոմն ունի դրական լիցքավորված միջուկ (+13) և 13 բացասական լիցքավորված էլեկտրոն ՝ տեղակայված երեք էներգիայի մակարդակներում: Ատոմի էլեկտրոնային կազմաձեւը 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1 է:
Արտաքին էներգիայի մակարդակում կա երեք էլեկտրոն, որոնք որոշում են III անընդհատ վալենսը: Նյութերի հետ ռեակցիաների դեպքում ալյումինը անցնում է հուզված վիճակում և ի վիճակի է նվիրաբերել բոլոր երեք էլեկտրոնները ՝ կազմելով կովալենտային կապեր: Այլ ակտիվ մետաղների նման, ալյումինը հզոր նվազեցնող նյութ է:
Նկար: 1. Ալյումինի ատոմի կառուցվածքը:
Ալյումինը ամֆոտերային մետաղ է, որը կազմում է ամֆոտերային օքսիդներ և հիդրօքսիդներ: Միացությունները ցույց են տալիս թթվային կամ հիմնական հատկություններ ՝ կախված պայմաններից:
Ֆիզիկական նկարագրությունը
Ալյումինն ունի.
- թեթեւություն (խտությունը 2.7 գ / սմ 3);
- արծաթագույն մոխրագույն;
- բարձր էլեկտրական հաղորդունակություն;
- ճկունություն;
- պլաստիկություն;
- հալման կետ - 658 ° C;
- եռման կետ - 2518,8 ° C
Թիթեղյա տարաները, փայլաթիթեղը, մետաղալարերը, համաձուլվածքները մետաղից են: Ալյումինն օգտագործվում է միկրոսխեմաների, հայելիների, կոմպոզիտային նյութերի արտադրության մեջ:
Նկար: 2. Անագե տարաներ:
Ալյումինը պարամագնիսական է: Մետաղը գրավում է մագնիսը միայն մագնիսական դաշտի առկայության դեպքում:
Քիմիական հատկություններ
Օդի մեջ ալյումինը արագ օքսիդանում է ՝ ծածկվելով օքսիդային թաղանթով: Այն պաշտպանում է մետաղը կոռոզիայից, ինչպես նաև կանխում է խիտ թթուների (ազոտային, ծծմբական) հետ փոխազդեցությունը: Այդ պատճառով թթուները պահվում և տեղափոխվում են ալյումինե տարաների մեջ:
Նորմալ պայմաններում ալյումինի հետ ռեակցիաները հնարավոր են միայն օքսիդային թաղանթը հեռացնելուց հետո: Արձագանքների մեծ մասը տեղի է ունենում բարձր ջերմաստիճանում:
Տարրի հիմնական քիմիական հատկությունները նկարագրված են աղյուսակում:
|
Ռեակցիա |
Նկարագրություն |
Հավասարումը |
|
Թթվածնով |
Այրվում է բարձր ջերմաստիճանում `առաջացնելով ջերմություն |
4Al + 3O 2 → 2Al 2 O 3 |
|
Ոչ մետաղով |
Reծմբի հետ արձագանքում է 200 ° C- ից բարձր, 500 ° C ֆոսֆորով, 800 ° C ազոտով, 2000 ° C ածխածնով |
2Al + 3S → Al 2 S 3; Al + P → AlP; 2Al + N 2 → 2AlN; 4Al + 3C → Al 4 C 3 |
|
Հալոգեններով |
Արձագանքում է նորմալ պայմաններում, յոդով `կատալիզատորի (ջրի) առկայության դեպքում տաքացնելիս |
2Al + 3Cl 2 → 2AlCl 3; 2Al + 3I 2 → 2AlI 3; 2Al + 3Br 2 → 2AlBr 3 |
|
Թթուներով |
Արձագանքում է նոսր թթուներով նորմալ պայմաններում, խտացրած թթուներով `տաքացնելով |
2Al + 3H 2 SO 4 (dil.) → Al 2 (SO 4) 3 + 3H 2; Al + 6HNO 3 (համառ.) → Al (NO 3) 3 + 3NO 2 + 3H 2 O |
|
Ալկալիներով |
Արձագանքում է ալկալիների ջրային լուծույթներով և միաձուլման արդյունքում |
2Al + 2NaOH + 10H 2 O → 2Na + 3H 2; 2Al + 6KOH → 2KAlO 2 + 2K 2 O + 3H 2 |
|
Օքսիդներով |
Տեղափոխում է պակաս ակտիվ մետաղները |
2Al + Fe 2 O 3 → 2Fe + Al 2 O 3 |
Ալյումինը ուղղակիորեն չի արձագանքում ջրածնի հետ: Withրի հետ արձագանքը հնարավոր է օքսիդային թաղանթը հեռացնելուց հետո:
Նկար: 3. Ալյումինի արձագանքը ջրով:
Ի՞նչ ենք սովորել
Ալյումինը ամֆոտերային ակտիվ մետաղ է `անընդհատ վալենտով: Ունի ցածր խտություն, բարձր էլեկտրական հաղորդունակություն, պլաստիկություն: Այն գրավում է մագնիսը միայն մագնիսական դաշտի առկայության դեպքում: Ալյումինը արձագանքում է թթվածնի հետ ՝ կազմելով պաշտպանիչ թաղանթ, որը կանխում է ջրի, խիտ ազոտի և ծծմբական թթուների հետ ռեակցիաները: Heatedեռուցվելիս փոխազդում է ոչ մետաղների և խիտ թթուների հետ, նորմալ պայմաններում ՝ հալոգենների և նոսր թթուների հետ: Այն տեղափոխում է պակաս ակտիվ մետաղները օքսիդների մեջ: Չի արձագանքում ջրածնի հետ:
Թեստ առ թեման
Եկույցի գնահատում
Միջին գնահատականը: 4.3. Ընդհանուր ստացված գնահատականները ՝ 74:
(ըստ Պաուլինգի)
Ալյումին - DI Mendeleev- ի քիմիական տարրերի պարբերական համակարգի երրորդ խմբի երրորդ խմբի հիմնական ենթախմբի տարր `13 ատոմային համար: Այն նշանակվում է Al (Ալյումին) խորհրդանիշով: Պատկանում է թեթև մետաղների խմբին: Երկրի ընդերքում ամենատարածված մետաղը և երրորդ ամենատարածվածը (թթվածնից և սիլիցիումից հետո) քիմիական տարրը:
Ալյումինի պարզ նյութը (CAS համարը ՝ 7429-90-5) թեթև, պարամագնիսական արծաթափայլ մետաղ է, որը հեշտ է ձևավորվել, ձուլվել և մեքենայացվել: Ալյումինն ունի բարձր ջերմային և էլեկտրական հաղորդունակություն, կոռոզիային դիմադրություն `ուժեղ օքսիդային թաղանթների արագ ձևավորման շնորհիվ, որոնք պաշտպանում են մակերեսը հետագա փոխազդեցությունից:
Ըստ որոշ կենսաբանական ուսումնասիրությունների, մարդու մարմնում ալյումինի ընդունումը համարվում էր Ալցհեյմերի հիվանդության զարգացման գործոն, սակայն հետագայում այդ ուսումնասիրությունները քննադատվեցին և մեկը և մյուսը փոխհարաբերությունների վերաբերյալ եզրակացությունը հերքեցին:
Պատմություն
Առաջին անգամ ալյումինը ստացվեց Հանս Օերսդտի կողմից 1825 թվականին ալյումինի քլորիդի վրա կալիումի ամալգամի գործողությամբ, որին հաջորդեց սնդիկի հեռացումը:
Ստացող
Պատրաստման ժամանակակից մեթոդը մշակվել է անկախ ամերիկացի Չարլզ Հոլլի և ֆրանսիացի Պոլ Հերուի կողմից: Այն բաղկացած է ալյումինի օքսիդի Al 2 O 3 լուծույթից `քրիոլիտի հալոցքում Na 3 AlF 6, որին հաջորդում է էլեկտրոլիզը` օգտագործելով գրաֆիտային էլեկտրոդներ: Ձեռք բերելու այս մեթոդը պահանջում է մեծ քանակությամբ էլեկտրաէներգիա, ուստի պարզվեց, որ պահանջարկ ունի միայն XX դարում:
1 տոննա անմշակ ալյումինի արտադրության համար պահանջվում է 1,920 տոննա կավահող, 0,065 տոննա կրիոլիտ, 0,035 տոննա ալյումինե ֆտորիդ, 0,600 տոննա անոդային զանգված և 17 հազար կվտ / ժամ ուղղակի հոսանք:
Ֆիզիկական հատկություններ
Մետաղը արծաթափայլ սպիտակ է, թեթև, խտությունը `2,7 գ / սմ 2, արդյունաբերական ալյումինի հալման կետը` 658 ° C, բարձր մաքրության ալյումինի համար `660 ° C, միաձուլման հատուկ ջերմությունը` 390 կJ / կգ, եռման կետը `2500 ° C, գոլորշացման հատուկ ջերմություն - 10,53 ՄJ / կգ, ձուլածո ալյումինի ժամանակավոր դիմադրություն `10-12 կգ / մմ², դեֆորմացված ալյումին` 18-25 կգ / մմ 2, համաձուլվածքներ `38-42 կգ / մմ 2:
Բրինելի կարծրություն `24-32 կգ / մմ, բարձր պլաստիկություն` տեխնիկականի համար `35%, մաքուրի համար` 50%, փաթաթված բարակ թերթիկի և նույնիսկ փայլաթիթեղի մեջ:
Ալյումինն ունի բարձր էլեկտրական հաղորդունակություն և ջերմահաղորդություն, պղնձի էլեկտրական հաղորդունակության 65% -ը և ունի լույսի բարձր արտացոլում:
Ալյումինը կազմում է համաձուլվածքներ գրեթե բոլոր մետաղների հետ:
Լինելով բնության մեջ
Բնական ալյումինը գրեթե ամբողջությամբ բաղկացած է 27 Al մեկ հետզոտոպից `27 Al, հետևանքով` 720 հազար տարվա ռադիոակտիվ իզոտոպ, որը ստեղծվել է մթնոլորտում միջուկների ռմբակոծության ժամանակ: արգոն տիեզերական ճառագայթների պրոտոնները:
Բնության մեջ տարածվածության տեսանկյունից այն զբաղեցնում է 1-ին տեղը մետաղների և 3-րդ տեղը տարրերի շարքում ՝ զիջելով միայն թթվածնին և սիլիցիումին: Երկրի ընդերքում ալյումինի տոկոսը, ըստ տարբեր հետազոտողների, տատանվում է երկրի ընդերքի զանգվածի 7,45-ից 8,14% -ի սահմաններում:
Բնության մեջ ալյումինը հանդիպում է միայն միացությունների (օգտակար հանածոների) մեջ: Նրանցից ոմանք.
- Բոքսիտներ - Al 2 O 3: H 2 O (SiO 2, Fe 2 O 3, CaCO 3 խառնուրդներով)
- Նեֆելին - KNa 3 4
- Ալունիտներ - KAl (SO 4) 2. 2 Ալ (ՕՀ) 3
- Ալյումին (կաոլինի խառնուրդներ ավազի հետ SiO 2, կրաքարային CaCO 3, մագնեզիտ MgCO 3)
- Կորունդ - Ալ 2 Օ 3
- Ֆելդսպար (օրթոկլազ) - K 2 O × Al 2 O 3 × 6SiO 2
- Կաոլինիտ - Al 2 O 3 × 2SiO 2 × 2H 2 O
- Ալունիտ - (Na, K) 2 SO 4 × Al 2 (SO 4) 3 × 4Al (OH) 3
- Բերիլ - 3ВеО. Al 2 O 3: 6SiO 2
Բնական ջրերում ալյումինը պարունակվում է ցածր թունավոր քիմիական միացությունների, օրինակ ՝ ալյումինի ֆտորիդի տեսքով: Կատիոնի կամ անիոնի տեսակը, առաջին հերթին, կախված է ջրային միջավայրի թթվայնությունից: Ռուսաստանում ալյումինի կոնցենտրացիան մակերեսային ջրային մարմիններում տատանվում է 0,001-ից 10 մգ / լ:
Քիմիական հատկություններ
Ալյումինե հիդրօքսիդ
Նորմալ պայմաններում ալյումինը ծածկված է բարակ և ամուր օքսիդային թաղանթով, ուստի չի արձագանքում դասական օքսիդիչների հետ. H 2 O (t °); O 2, HNO 3 (առանց ջեռուցման): Դրան շնորհիվ ալյումինը գործնականում ենթակա չէ կոռոզիայից, ուստի ժամանակակից արդյունաբերության կողմից լայնորեն պահանջվում է: Այնուամենայնիվ, օքսիդային թաղանթի ոչնչացման դեպքում (օրինակ ՝ ամոնիումի աղերի լուծույթների հետ շփման դեպքում NH 4 +, տաք ալկալիներ կամ միաձուլման արդյունքում), ալյումինը գործում է որպես ակտիվ վերականգնող մետաղ:
Հեշտությամբ արձագանքում է պարզ նյութերով.
- թթվածնով ՝ 4Al + 3O 2 \u003d 2Al 2 O 3
- հալոգեններով ՝ 2Al + 3Br 2 \u003d 2AlBr 3
- արձագանքում է այլ ոչ մետաղների հետ, երբ ջեռուցվում է.
- ծծմբով, կազմելով ալյումինե սուլֆիդ ՝ 2Al + 3S \u003d Al 2 S 3
- ազոտի հետ, կազմելով ալյումինե նիտրիդ ՝ 2Al + N 2 \u003d 2AlN
- ածխածնի հետ, կազմելով ալյումինե կարբիդ ՝ 4Al + 3C \u003d Al 4 C 3
Գրեթե միաժամանակ ֆրանսիացի Չարլզ Հոլլի և ԱՄՆ-ում Պոլ Հերուի կողմից հորինված մի եղանակ, որը հիմնված էր հալված կրիոլիտում լուծարված ալյումինի էլեկտրոլիզի միջոցով ալյումինի արտադրության վրա, հիմք դրեց ալյումինի արտադրության ժամանակակից մեթոդի: Այդ ժամանակից ի վեր, էլեկտրատեխնիկայի կատարելագործման շնորհիվ, ալյումինի արտադրությունը բարելավվել է: Ալյումինի արտադրության զարգացման գործում նշանակալի ներդրում ունեցան ռուս գիտնականներ Կ.Ի. Բայերը, Դ.Ա.Պենյակովը, Ա.Ն. Կուզնեցովը, Է.Ի. Zhուկովսկին, Ա.Ա.Յակովկինը և այլք:
Ռուսաստանում ալյումինի առաջին ձուլարանը կառուցվել է 1932 թվականին Վոլխովում: ԽՍՀՄ մետաղագործական արդյունաբերությունը 1939-ին արտադրեց 47,7 հազար տոննա ալյումին, եւս 2,2 հազար տոննա ներմուծվեց:
Ռուսաստանում ալյումինի արտադրության իրական մենաշնորհը «Ռուսական ալյումին» ՓԲԸ-ն է, որին բաժին է ընկնում ալյումինի համաշխարհային շուկայի մոտ 13% -ը և ալյումինի 16% -ը:
Բոքսիտի համաշխարհային պաշարները գործնականում անսահմանափակ են, այսինքն ՝ դրանք անհամեմատելի են պահանջարկի դինամիկային: Առկա օբյեկտները տարեկան կարող են արտադրել մինչև 44,3 միլիոն տոննա առաջնային ալյումին: Պետք է հիշել նաև, որ ապագայում ալյումինի որոշ կիրառություններ կարող են վերակողմնորոշվել ՝ օգտագործելու համար, օրինակ, կոմպոզիտային նյութեր:
Դիմում
Ալյումինի մի կտոր և ամերիկյան մետաղադրամ:
Այն լայնորեն օգտագործվում է որպես շինանյութ: Այս որակի մեջ ալյումինի հիմնական առավելություններն են թեթևությունը, դրոշմման դյուրինությունը, կոռոզիոն դիմադրությունը (օդում ալյումինը անմիջապես ծածկվում է Al 2 O 3 ուժեղ թաղանթով, որը կանխում է դրա հետագա օքսիդացումը), բարձր ջերմային հաղորդունակությունը և դրա միացությունների ոչ թունավորությունը: Մասնավորապես, այս հատկությունները ալյումինը դարձրել են չափազանց տարածված խոհանոցային պարագաների, սննդի արդյունաբերության մեջ ալյումինե փայլաթիթեղի արտադրության և փաթեթավորման համար:
Ալյումինի ՝ որպես կառուցվածքային նյութի հիմնական թերությունը դրա ցածր ուժն է, ուստի այն սովորաբար խառնվում է փոքր քանակությամբ պղնձով և մագնեզիումով. duralumin խառնուրդ:
Ալյումինի էլեկտրական հաղորդունակությունը միայն 1,7 անգամ պակաս է պղնձից, մինչդեռ ալյումինը մոտավորապես 2 անգամ էժան է: Հետևաբար, այն լայնորեն օգտագործվում է էլեկտրատեխնիկայում լարերի արտադրության, դրանց պաշտպանիչ և նույնիսկ միկրոէլեկտրոնիկայի մեջ չիպերով հաղորդիչների արտադրության համար: Ալյումինի (37 1 / ohm) ցածր էլեկտրական հաղորդունակությունը պղնձի (63 1 / ohm) համեմատ փոխհատուցվում է ալյումինե հաղորդիչների խաչմերուկի ավելացմամբ: Ալյումինի որպես էլեկտրական նյութի անբավարարությունը ուժեղ օքսիդային թաղանթ է, ինչը դժվարացնում է զոդումը:
- Իր հատկությունների բարդության շնորհիվ այն լայնորեն կիրառվում է ջերմային սարքավորումների մեջ:
- Ալյումինը և դրա համաձուլվածքները պահպանում են իրենց ուժը ծայրահեղ ցածր ջերմաստիճանում: Դրա շնորհիվ այն լայնորեն օգտագործվում է կրիոգեն տեխնոլոգիայում:
- Դրա բարձր արտացոլումը, զուգորդված ցածր գնով և ցրման հեշտությամբ, ալյումինն իդեալական նյութ է դարձնում հայելիների համար:
- Շինանյութերի արտադրության մեջ ՝ որպես գազաստեղծող նյութ:
- Ալյումինացումը տալիս է պողպատի և այլ համաձուլվածքների կոռոզիայից և մասշտաբային դիմադրություն, օրինակ ՝ մխոցների ներքին այրման շարժիչների փականներ, տուրբինի շեղբեր, յուղային հարթակներ, ջերմափոխանակիչներ և փոխարինում է ցինկի ծածկույթին:
- Ալյումինե սուլֆիդը օգտագործվում է ջրածնի սուլֆիդ արտադրելու համար:
- Կատարվում են հետազոտություններ փրփուր ալյումինի ՝ որպես հատկապես ուժեղ և թեթև նյութի մշակման ուղղությամբ:
Որպես նվազեցնող միջոց
- Որպես տերմիտի բաղադրիչ, ալյումինոթերմի խառնուրդներ
- Ալյումինն օգտագործվում է դրանց օքսիդներից կամ հալոգեններից հազվագյուտ մետաղների նվազեցման համար:
Ալյումինի վրա հիմնված համաձուլվածքներ
Որպես կառուցվածքային նյութ, որպես կանոն, օգտագործվում է ոչ թե մաքուր ալյումին, այլ դրա վրա հիմնված տարբեր համաձուլվածքներ:
- Ալյումին-մագնեզիում համաձուլվածքները ունեն բարձր կոռոզիոն դիմադրություն և լավ եռակցունակություն; դրանք պատրաստում են, օրինակ, արագընթաց նավերի իրանները:
- Ալյումին-մանգան համաձուլվածքները շատ առումներով նման են ալյումին-մագնեզիումին:
- Ալյումին-պղինձ համաձուլվածքները (մասնավորապես `դյուրալյումինը) կարող են ջերմային մշակվել, ինչը մեծապես մեծացնում է դրանց ուժը: Unfortunatelyավոք, ջերմամշակված նյութերը չեն կարող զոդվել, ուստի օդանավերի մասերը դեռ riveted են: Պղնձի ավելի բարձր պարունակությամբ խառնուրդը գույնով շատ նման է ոսկուն, և այն երբեմն օգտագործվում է վերջինիս նմանակելու համար:
- Ալյումին-սիլիցիումի համաձուլվածքները (սիլյումինները) ամենալավն են ձուլման համար: Դրանք հաճախ օգտագործվում են տարբեր մեխանիզմների գործեր գցելու համար:
- Ալյումինի վրա հիմնված բարդ խառնուրդներ. Ավիացիա:
- Ալյումինն անցնում է գերհաղորդիչ վիճակում ՝ 1,2 Կելվին ջերմաստիճանում:
Ալյումինը ՝ որպես այլ համաձուլվածքների հավելանյութ
Ալյումինը շատ համաձուլվածքների էական բաղադրիչն է: Օրինակ ՝ ալյումինե բրոնզներում հիմնական բաղադրիչներն են պղինձը և ալյումինը: Մագնեզիումի համաձուլվածքներում ալյումինն առավել հաճախ օգտագործվում է որպես հավելանյութ: Էլեկտրական ջեռուցման սարքերում պարույրներ արտադրելու համար օգտագործվում է fechral (Fe, Cr, Al) (այլ համաձուլվածքների հետ միասին):
Ոսկերչական իրեր
Երբ ալյումինը շատ թանկ էր, դրանից պատրաստվում էին զարդերի բազմազանություն: Նրանց համար նորաձեւությունն անմիջապես անցավ, երբ հայտնվեցին դրա արտադրության նոր տեխնոլոգիաները, ինչը զգալիորեն իջեցրեց ինքնարժեքը: Ներկայումս ալյումինը երբեմն օգտագործվում է զարդերի արտադրության մեջ:
Ապակեգործություն
Ապակու արտադրության մեջ օգտագործվում են ֆտոր, ֆոսֆատ և ալյումինե օքսիդ:
Սննդի արդյունաբերություն
Ալյումինը գրանցված է որպես սննդային հավելանյութ E173:
Ալյումինը և դրա միացությունները հրթիռակիրության մեջ
Ալյումինը և դրա միացությունները օգտագործվում են որպես բարձր արդյունավետ հրթիռային վառելիք երկբաղադրիչ հրթիռային վառելիքում և որպես վառելիքի բաղադրիչ պինդ հրթիռային վառելիքում: Հետևյալ ալյումինե միացությունները որպես հրթիռային վառելիք ամենամեծ գործնական հետաքրքրությունն ունեն.
- Ալյումին. Վառելիքում վառելիք: Այն օգտագործվում է ածխաջրածինների փոշու և կախոցների տեսքով և այլն:
- ալյումինե հիդրիդ
- ալյումինե բորանատ
- տրիմեթիլալյումին
- տրիէթիլալյումին
- տրիպրոպիլային ալյումին
Տարբեր օքսիդանտներով ալյումինի հիդրիդով առաջացած վառելիքների տեսական բնութագրերը:
| Օքսիդիչ | Հատուկ մղում (P1, վրկ) | Այրման ջերմաստիճանը ° С | Վառելիքի խտությունը, գ / սմ 2 | Արագության բարձրացում, ΔV id, 25, մ / վ | Քաշի պարունակություն վառելիք,% |
|---|---|---|---|---|---|
| Ֆտոր | 348,4 | 5009 | 1,504 | 5328 | 25 |
| Tetrafluorohydrazine | 327,4 | 4758 | 1,193 | 4434 | 19 |
| ClF 3 | 287,7 | 4402 | 1,764 | 4762 | 20 |
| ClF 5 | 303,7 | 4604 | 1,691 | 4922 | 20 |
| Պերկլորիլ ֆտորիդ | 293,7 | 3788 | 1,589 | 4617 | 47 |
| Թթվածնի ֆտոր | 326,5 | 4067 | 1,511 | 5004 | 38,5 |
| Թթվածին | 310,8 | 4028 | 1,312 | 4428 | 56 |
| Ջրածնի պերօքսիդ | 318,4 | 3561 | 1,466 | 4806 | 52 |
| N 2 O 4 | 300,5 | 3906 | 1,467 | 4537 | 47 |
| Ազոտական \u200b\u200bթթու | 301,3 | 3720 | 1,496 | 4595 | 49 |
Ալյումինը համաշխարհային մշակույթում
Բանաստեղծ Անդրեյ Վոզնեսենսկին 1959 թվականին գրել է «Աշուն» բանաստեղծությունը, որում նա օգտագործել է ալյումինը որպես գեղարվեստական \u200b\u200bպատկեր.
... Եվ պատուհանից դուրս ՝ երիտասարդ ցրտահարության մեջ
կան ալյումինե դաշտեր ...
Վիկտոր iոյը երգչախմբով գրել է «Ալյումինե վարունգ» երգը.
Ես տնկում եմ ալյումինե վարունգ
Բրեզենտե դաշտի վրա
Ես տնկում եմ ալյումինե վարունգ
Բրեզենտե դաշտի վրա
Թունավորություն
Այն ունի մի փոքր թունավոր ազդեցություն, բայց ջրային լուծվող շատ անօրգանական ալյումինե միացություններ երկար ժամանակ մնում են լուծված վիճակում և խմելու ջրի միջոցով կարող են վնասակար ազդեցություն ունենալ մարդու և տաքարյուն կենդանիների վրա: Ամենաթունավորը քլորիդներն են, նիտրատները, ացետատները, սուլֆատները և այլն: Մարդկանց համար ալյումինի միացությունների հետևյալ դոզաները (մգ / կգ մարմնի քաշ) կլանման ժամանակ թունավոր ազդեցություն ունեն. Ալյումինի ացետատ ՝ 0,2-0,4,4; ալյումինե հիդրօքսիդ - 3.7-7.3; ալյումինե շիլ - 2.9. Առաջին հերթին դա գործում է նյարդային համակարգի վրա (կուտակվում է նյարդային հյուսվածքի մեջ `հանգեցնելով կենտրոնական նյարդային համակարգի ծանր խանգարումների): Այնուամենայնիվ, ալյումինի նեյրոտոքսիկության հատկությունը ուսումնասիրվել է 1960-ականների կեսերից, քանի որ մարդու մարմնում մետաղի կուտակումը խոչընդոտվում է դրա վերացման մեխանիզմի կողմից: Նորմալ պայմաններում օրական մինչև 15 մգ տարր կարող է արտանետվել մեզի միջոցով: Ըստ այդմ, ամենամեծ բացասական ազդեցությունը նկատվում է երիկամների արտաթորման ֆունկցիայի խանգարում ունեցող մարդկանց մոտ:
լրացուցիչ տեղեկություն
- ալյումինե հիդրօքսիդ
- Ալյումինի հանրագիտարան
- Ալյումինե միացություններ
- Ալյումինի միջազգային ինստիտուտ
Ալյումին, ալյումին, ալ (13)
Ալյումին պարունակող կապակցիչները հայտնի են հին ժամանակներից: Այնուամենայնիվ, կավահողի տակ (լատ. Alumen կամ Alumin, գերմանական Alaun), որին հղում է անում, մասնավորապես, Պլինիոսը, հին ժամանակներում և միջնադարում տարատեսակ նյութեր էին հասկանում: Ruland- ի Ալքիմիական բառարանում Ալյումինե բառը, տարբեր սահմանումների ավելացումով, տրված է 34 իմաստով: Մասնավորապես, դա նշանակում էր անտիմոն, ալյումինե ալաֆուրի `ալկալային աղ, ալյումինե ալկորի` նիտրոմ կամ ալկալային շիլ, ալյումինե կրեպտում `լավ գինի թարթար (թարթար), ալյումինե ֆասիոլի` ալկալի, ալյումինե օդիգ `ամոնիակ, ալյումինե կարիճ` գիպս և այլն: Հայտնի «Պարզ դեղագործական արտադրանքի բառարան» -ի (1716) հեղինակ Լեմերին նույնպես տալիս է կավահողի սորտերի մեծ ցուցակ:
Մինչեւ XVIII դ. ալյումինի միացությունները (շաղ և օքսիդ) չեն կարող տարբերվել այլերից, որոնք նման են արտաքին տեսքի միացություններին: Լեմերին նկարագրում է կավճը հետևյալ կերպ. «1754 թ. Մարգգրաֆը մեկուսացրեց ալյումինի օքսիդի նստվածք, որը նա անվանեց «Ալյումինե երկիր» (Alaunerde), և հաստատեց դրա տարբերությունը այլ երկրներից: Շուտով կավահող երկիրը անվանվեց կավահող (Ալյումինե կամ Ալյումինե): 1782 թվականին Լավուազիեն ենթադրում է, որ ալյումինը անհայտ տարրի օքսիդ է: Պարզ մարմինների աղյուսակում Լավուազիեն Ալյումինը դրել է «պարզ մարմինների ՝ աղ ձեւավորող, հողեղենի» շարքում: Ահա ալյումինի անվան հոմանիշները ՝ արգիլ (Արգիլ), շաղ: երկիր, կավահողի հիմք: Արգիլա կամ արգիլա բառը, ինչպես նշում է Լեմերին իր բառարանում, գալիս է հունարենից: խեցե կավ: Դալթոնն իր «Քիմիական փիլիսոփայության նոր համակարգ» -ում հատուկ նշան է տալիս շիբի համար և տալիս է բարդի կառուցվածքային (!) Բանաձև:
Ալկալի մետաղների գալվանական էլեկտրականության միջոցով հայտնաբերելուց հետո Դեյվին և Բերզելիուսը անհաջող փորձեցին նույն կերպ մեկուսացնել մետաղական ալյումինը ալյումինից: Միայն 1825 թվականին խնդիրը լուծվեց դանիացի ֆիզիկոս Օրսդթի կողմից ՝ քիմիական մեթոդով: Նա քլորը փոխանցեց ալյումինի և ածխի կարմրավուն խառնուրդի միջով, և արդյունքում ստացվող անջուր ալյումինե քլորիդը ջեռուցվեց կալիումի խառնուրդով: Oersted- ը սնդիկի գոլորշիացումից հետո ձեռք է բերել մետաղ, որը արտաքին տեսքով նման է անագի: Վերջապես, 1827 թ.-ին Վոլերը մետաղական ալյումինն առանձնացրեց ավելի արդյունավետ եղանակով `անջուր ալյումինե քլորիդը տաքացնելով մետաղական կալիումով:
1807-ին մոտ, Դեյվին, փորձելով իրականացնել կավահողի էլեկտրոլիզը, անունը տվեց այն մետաղին, որը ենթադրվում է լինել ալյումին (Ալյումին) կամ ալյումին (Ալյումին): Ազգանունն այդ ժամանակ գոյակցել է ԱՄՆ-ում, մինչ Անգլիայում և այլ երկրներում ընդունված է նույն Դեյվիի կողմից ավելի ուշ առաջարկված ալյումին անվանումը: Միանգամայն պարզ է, որ այս բոլոր անունները ծագել են լատինական կավահող (Alumen) բառից, որի ծագման մասին տարբեր կարծիքներ կան ՝ հիմնված տարբեր հեղինակների վկայությունների վրա ՝ սկսած հնությունից:
Ա. Մ. Վասիլիևը, նշելով այս բառի անհասկանալի ծագումը, մեջբերում է որոշակի Իսիդորեի կարծիքը (ակնհայտորեն Սևիլացի Իսիդոր, եպիսկոպոս, որը ապրել է 560-636 թվականներին, - հանրագիտարան, որը զբաղվում էր, մասնավորապես, ստուգաբանական հետազոտություններով). ինչպես է այն ներկման ընթացքում ավելացնում ներկերին լյումեն (լույս, պայծառություն) »: Այնուամենայնիվ, սա, չնայած շատ հին է, չի ապացուցում, որ ալյումեն բառն ունի հենց այդպիսի ծագում: Այստեղ միանգամայն հավանական է միայն պատահական տավտոլոգիան: Լեմերին (1716), իր հերթին, ցույց է տալիս, որ ալյումեն բառը կապված է հունարենի հետ (հալմի), ինչը նշանակում է աղիություն, աղի լուծույթ, աղաջան և այլն:
Ալյումինի ռուսական անունները 19-րդ դարի առաջին տասնամյակների ընթացքում: բավականին բազմազան: Այս շրջանի քիմիայի վերաբերյալ գրքերի հեղինակներից յուրաքանչյուրը, ըստ երեւույթին, ջանում էր անուն առաջարկել: Այսպիսով, haախարովը անվանում է ալյումինի կավահող (1810), Գիզա ՝ ալյումին (1813), Ստրախով ՝ ալյումին (1825), Իովսկի ՝ կավի պարունակություն, Շչեգլով ՝ ալյումին (1830): «Դվիգուբսկի խանութում» (1822 - 1830) ալյումինն անվանում են ալյումին, կավահող, ալյումին (օրինակ ՝ ֆոսֆորական-թթվային կավահող) և մետաղ ՝ ալյումին և ալյումին (1824): Հեսսը «Մաքուր քիմիայի հիմունքները» (1831) առաջին հրատարակությունում օգտագործում է կավահող (Ալյումին) անվանումը, իսկ հինգերորդ հրատարակությունում (1840) ՝ կավ: Այնուամենայնիվ, նա աղերի անվանումները ստեղծում է ալյումին տերմինի հիման վրա, օրինակ ՝ ալյումինե սուլֆատ: Մենդելեևը «Քիմիայի հիմունքները» (1871) առաջին հրատարակությունում օգտագործում է ալյումին և կավ անունները: Հետագա հրատարակություններում կավ բառը այլևս գոյություն չունի:
Ռուսաստանի Դաշնության կրթության և գիտության նախարարություն
«Ալյումինե»
2007 թվական
ԱԼՈՒՄԻՆ (լատ. Ալյումին. «Ալյումանից» ՝ ալյումին), Ալ, պարբերական համակարգի III խմբի քիմիական տարր, ատոմային թիվ 13, ատոմային զանգված 26.98154:
1. Ալյումինի ընդհանուր բնութագրերը
Բնական ալյումինը բաղկացած է մեկ նուկլիդից 27Al: Արտաքին էլեկտրոնային շերտի կազմաձեւը 3s2p1 է: Գրեթե բոլոր միացություններում ալյումինի օքսիդացման վիճակը +3 է (III վալենտ):
Չեզոք ալյումինի ատոմի շառավիղը 0,143 նմ է, Al3 + իոնի շառավղը 0,057 նմ: Չեզոք ալյումինի ատոմի հաջորդական իոնացման էներգիաները համապատասխանաբար 5.984, 18.828.28.44 և 120 eV են: Պաուլինգի մասշտաբով ալյումինի էլեկտրաբացասականությունը 1,5 է:
Ալյումինի պարզ նյութը փափուկ բաց արծաթափայլ-սպիտակ մետաղ է:
2. Գույք
Ալյումինը տիպիկ մետաղական, դեմքին կենտրոնացած խորանարդ բյուրեղային ցանց է, a \u003d 0,40403 նմ պարամետր: Մաքուր մետաղի հալման կետը 660 ° C է, եռման կետը `մոտ 2450 ° C, իսկ խտությունը` 2.6989 գ / սմ 3: Ալյումինի գծային ընդլայնման ջերմաստիճանի գործակիցը մոտ 2,5 · 10–5 K - 1 Ստանդարտ էլեկտրոդի ներուժ Al3 + / Al - 1,663V:
Քիմիապես, ալյումինը բավականին ռեակտիվ մետաղ է: Օդի մեջ նրա մակերեսը ակնթարթորեն ծածկված է Al2O3 օքսիդի խիտ թաղանթով, որը կանխում է թթվածնի (O) հետագա մուտքը մետաղին և հանգեցնում է ռեակցիայի դադարեցմանը, որը որոշում է ալյումինի բարձր հակաքայքայիչ հատկությունները: Ալյումինի վրա կստեղծվի նաև պաշտպանիչ մակերեսային թաղանթ, երբ տեղադրվում է խիտ ազոտական \u200b\u200bթթու:
Ալյումինը ակտիվորեն արձագանքում է այլ թթուների հետ.
6HCl + 2Al \u003d 2AlCl3 + 3H2,
3Н2SO4 + 2Al \u003d Al2 (SO4) 3+ 3H2.
Ալյումինը արձագանքում է ալկալային լուծույթների հետ: Պաշտպանիչ օքսիդային թաղանթը լուծարվում է նախ.
Al2O3 + 2NaOH + 3H2O \u003d 2Na:
Հետո տեղի են ունենում արձագանքները.
2Al + 6H2O \u003d 2Al (OH) 3+ 3H2,
NaOH + Al (OH) 3 \u003d Na,
կամ ընդհանուր:
2Al + 6H2O + 2NaOH \u003d Na + 3H2,
և, որպես արդյունք, առաջանում են ալյումինատներ. Na - նատրիումի ալյումինատ (Na) (նատրիումի տետրահիդրոքսոալյումինատ), K - կալիումի ալյումինատ (K) (կալիում terahydroxoaluminate) և այլն: Քանի որ այս միացություններում ալյումինի ատոմը բնութագրվում է 6, ոչ 4 կոորդինացման թվով, ապա նշված փաստացի բանաձևերը tetrahydroxo միացությունները հետևյալ կերպ.
Նա և Կ.
Երբ ջեռուցվում է, ալյումինը արձագանքում է հալոգենների հետ.
2Al + 3Cl2 \u003d 2AlCl3,
2Al + 3 Br2 \u003d 2AlBr3:
Հետաքրքիր է, որ ալյումինի և յոդի (I) փոշիների միջև արձագանքը սկսվում է սենյակային ջերմաստիճանում, եթե նախնական խառնուրդին ավելացվի մի քանի կաթիլ ջուր, որն այս դեպքում կատալիզատորի դեր է խաղում.
2Al + 3I2 \u003d 2AlI3.
Ալյումինի փոխազդեցությունը ծծմբի (S) հետ տաքացնելիս հանգեցնում է ալյումինի սուլֆիդի առաջացմանը.
2Al + 3S \u003d Al2S3,
որը հեշտությամբ կենսաքայքայվում է.
Al2S3 + 6H2O \u003d 2Al (OH) 3 + 3H2S.
Ալյումինը անմիջականորեն չի փոխազդում ջրածնի (H) հետ, այնուամենայնիվ, անուղղակիորեն, օրինակ, օրգանալյումինե միացությունների օգտագործման դեպքում հնարավոր է սինթեզել պինդ պոլիմերային ալյումինե հիդրիդ (AlH3) x - ամենաուժեղ նվազեցնող նյութը:
Փոշի տեսքով ալյումինը կարող է այրվել օդում, և առաջանում է ալյումինի օքսիդի Al2O3 սպիտակ հրակայուն փոշի:
Al2O3- ի մեջ կապի բարձր ուժը որոշում է պարզ նյութերից դրա առաջացման բարձր ջերմությունը և ալյումինի կարողությունը `կրճատելու շատ մետաղներ իրենց օքսիդներից, օրինակ.
3Fe3O4 + 8Al \u003d 4Al2O3 + 9Fe և հավասար
3СаО + 2Al \u003d Al2О3 + 3Са.
Մետաղներ ստանալու այս մեթոդը կոչվում է ալյումինոթերմիա
Ամֆոտերային օքսիդը Al2O3 համապատասխանում է ամֆոտերային հիդրօքսիդին ՝ ամորֆ պոլիմերային միացությանը, որը չունի կայուն կազմ: Ալյումինի հիդրօքսիդի բաղադրությունը կարող է փոխանցվել xAl2O3 · yH2O բանաձևով, երբ դպրոցում քիմիա ուսումնասիրելիս ալյումինի հիդրօքսիդի բանաձևը առավել հաճախ նշվում է որպես Al (OH) 3:
Լաբորատորիայում ալյումինի հիդրօքսիդը կարող է ստացվել ժելատինային նստվածքի տեսքով `փոխանակման ռեակցիաներով.
Al2 (SO4) 3+ 6NaOH \u003d 2Al (OH) 3 + 3Na2SO4,
կամ ալյումինի աղի լուծույթին սոդա ավելացնելով.
2AlCl3 + 3Na2CO3 + 3H2O \u003d 2Al (OH) 3 + 6NaCl + 3CO2,
և ալյումինի աղի լուծույթին ամոնիակի լուծույթ ավելացնելով.
AlCl3 + 3NH3 H2O \u003d Al (OH) 3 + 3H2O + 3NH4Cl:
Հայտնաբերման անվանումը և պատմությունը. Լատինական ալյումինը գալիս է լատինական ալյումենից, այսինքն ՝ ալյումին (ալյումին և կալիումի սուլֆատ (K) KAl (SO4) 2 · 12H2O), որոնք երկար ժամանակ օգտագործվել են կաշվե սոուսների մեջ և որպես քսիչ: Քիմիական բարձր ակտիվության պատճառով մաքուր ալյումինի հայտնաբերումն ու մեկուսացումը տևեց գրեթե 100 տարի: Եզրակացությունը, որ «երկիրը» կարելի է ստանալ ստահանից (հրակայուն նյութ, ժամանակակից իմաստով `ալյումինի օքսիդ), արվել է դեռ 1754 թվականին գերմանացի քիմիկոս Ա.Մարգգրաֆի կողմից: Հետագայում պարզվեց, որ նույն «երկիրը» կարելի է մեկուսացնել կավից, և այն սկսեց անվանել կավահող: Միայն 1825 թվականին դանիացի ֆիզիկոս Հ. Կ. Օրստեդին հաջողվեց ձեռք բերել մետաղական ալյումին: Նա բուժեց կալիումի ամալգամը (կալիումի խառնուրդ (Կ) սնդիկով (Hg)) ալյումինի քլորիդով AlCl3, որը կարելի էր ստանալ կավահողից, և սնդիկը (Hg) թորելուց հետո մեկուսացրեց ալյումինե մոխրագույն փոշին:
Միայն քառորդ դար անց այս մեթոդը փոքր-ինչ արդիականացվեց: Ֆրանսիացի քիմիկոս A.E. Saint-Clair-Deville- ը 1854-ին առաջարկեց օգտագործել ալյումինի արտադրության համար մետաղական նատրիում (Na) և ստացավ նոր մետաղի առաջին ձուլակտորները: Ալյումինի արժեքն այդ ժամանակ շատ բարձր էր, և դրանից պատրաստվում էին զարդեր:
Ալյումինի արտադրության արդյունաբերական մեթոդը բարդ խառնուրդների հալոցի էլեկտրոլիզի միջոցով, ներառյալ օքսիդը, ալյումինի ֆտորը և այլ նյութերը, միմյանցից անկախ, մշակվել է 1886 թվականին Պ. Հերուսի (Ֆրանսիա) և Ս. Հոլլի (ԱՄՆ) կողմից: Ալյումինի արտադրությունը կապված է էլեկտրաէներգիայի մեծ սպառման հետ, ուստի այն մեծ մասշտաբով իրականացվեց միայն 20-րդ դարում: Խորհրդային Միությունում առաջին արդյունաբերական ալյումինը արտադրվել է 1932 թ.-ի մայիսի 14-ին ՝ Վոլխովի հիդրոէլեկտրակայանի մոտ կառուցված Վոլխովի ալյումինի ձուլարանում:
3 լինելով բնության մեջ
Երկրակեղեւում տարածվածության տեսանկյունից ալյումինը առաջին տեղում է մետաղների մեջ և երրորդը բոլոր տարրերի մեջ (թթվածնից (O) և սիլիցիումից (Si)) հետո ՝ դրան բաժին է ընկնում երկրակեղեւի զանգվածի մոտ 8,8% -ը: Ալյումինը ներառված է հսկայական քանակությամբ օգտակար հանածոների, հիմնականում ալյումինօծանյութերի և ապարների մեջ: Ալյումինի միացությունները պարունակում են գրանիտներ, բազալտներ, կավեր, ֆելդսպարներ և այլն: Բայց ահա մի պարադոքս. Հսկայական քանակությամբ հանքանյութերով և ապարներով, որոնք պարունակում են ալյումին, բոքսիտի հանքավայրեր ՝ ալյումինի արդյունաբերական արտադրության հիմնական հումք, բավականին հազվադեպ են: Ռուսաստանում բոքսիտի հանքավայրեր կան Սիբիրում և Ուրալում: Ալունիտներն ու նեֆելինները նույնպես արդյունաբերական նշանակություն ունեն: Ալյումինը բույսերի և կենդանիների հյուսվածքներում առկա է որպես հետքի տարր: Կան կենտրոնացնող օրգանիզմներ, որոնք իրենց օրգաններում կուտակում են ալյումին ՝ որոշ լայներ, փափկամարմիններ:
4. Ստանալը
Արդյունաբերական արտադրություն. Արդյունաբերական արտադրության մեջ բոքսիտը նախ ենթարկվում է քիմիական վերամշակման ՝ դրանցից հեռացնելով սիլիցիումի (Si), երկաթի (Fe) և այլ տարրերի օքսիդների խառնուրդներ: Նման վերամշակման արդյունքում ստացվում է մաքուր ալյումինի օքսիդ Al2O3 - էլեկտրոլիզի միջոցով մետաղի արտադրության հիմնական հումքը: Այնուամենայնիվ, Al2O3- ի հալման կետը շատ բարձր լինելու պատճառով (ավելի քան 2000 ° C), հնարավոր չէ օգտագործել դրա հալոցքը էլեկտրոլիզի համար:
Գիտնականներն ու ինժեներները ելքը գտել են հետևյալ կերպ. Cryolite Na3AlF6- ը նախ հալվում է էլեկտրոլիզի լոգարանում (հալման ջերմաստիճանը փոքր-ինչ ցածր է 1000 ° C- ից): Կրիոլիտը կարելի է ձեռք բերել, օրինակ, Կոլա թերակղզու նեֆելինների վերամշակմամբ: Հետո այս հալվածքին ավելացվում է մի փոքր Al2O3 (մինչև 10% քաշով) և որոշ այլ նյութեր, որոնք բարելավում են հետագա գործընթացի պայմանները: Այս հալման էլեկտրոլիզի ընթացքում ալյումինի օքսիդը քայքայվում է, հալվածքում մնում է կրիոլիտ, և կաթոդում առաջանում է հալված ալյումին.
2Al2O3 \u003d 4Al + 3O2:
Քանի որ գրաֆիտը էլեկտրոլիզի ժամանակ ծառայում է որպես անոդ, անոդում արձակված թթվածինը (O) արձագանքում է գրաֆիտին և առաջանում է ածխածնի երկօքսիդ CO2:
Էլեկտրոլիզը արտադրում է մոտ 99.7% ալյումինի պարունակությամբ մետաղ: Տեխնոլոգիայում օգտագործվում է նաև շատ ավելի մաքուր ալյումին, որի մեջ այս տարրի պարունակությունը հասնում է 99,999% և ավելի:
5. Դիմում
Կիրառման մասշտաբի առումով ալյումինը և դրա համաձուլվածքները երկաթից (Fe) և դրա համաձուլվածքներից հետո երկրորդ տեղում են: Ալյումինի լայն կիրառումը տեխնոլոգիայի և առօրյա կյանքի տարբեր ոլորտներում կապված է նրա ֆիզիկական, մեխանիկական և քիմիական հատկությունների `ցածր խտության, մթնոլորտային օդի կոռոզիոն դիմադրության, բարձր ջերմային և էլեկտրական հաղորդունակության, պլաստիկության և համեմատաբար բարձր ամրության հետ: Ալյումինը հեշտությամբ մշակվում է տարբեր ձևերով ՝ կեղծում, դրոշմում, գլորում և այլն: Մաքուր ալյումինը օգտագործվում է մետաղալարեր պատրաստելու համար (ալյումինի էլեկտրական հաղորդունակությունը պղնձի էլեկտրական հաղորդունակության 65,5% -ն է, բայց ալյումինը երեք անգամ ավելի թեթև է, քան պղինձը, ուստի ալյումինը հաճախ փոխարինում է պղնձին էլեկտրատեխնիկայում) և օգտագործված փայլաթիթեղը: որպես փաթեթավորման նյութ: Հալված ալյումինի հիմնական մասը ծախսվում է տարբեր համաձուլվածքներ ձեռք բերելու վրա: Ալյումինի համաձուլվածքներն առանձնանում են ցածր խտությամբ, ավելացված (մաքուր ալյումինի համեմատ) կոռոզիոն դիմադրողականությամբ և բարձր տեխնոլոգիական հատկություններով. Բարձր ջերմային և էլեկտրական հաղորդունակություն, ջերմակայունություն, ուժ և ճկունություն: Պաշտպանիչ և դեկորատիվ ծածկույթները հեշտությամբ կիրառվում են ալյումինե համաձուլվածքների մակերեսի վրա:
Ալյումինի համաձուլվածքների հատկությունների բազմազանությունը պայմանավորված է ալյումինի մեջ տարբեր հավելանյութերի ներմուծմամբ, որոնք դրա հետ կազմում են պինդ լուծույթներ կամ միջմետաղական միացություններ: Ալյումինի հիմնական մասն օգտագործվում է թեթեւ համաձուլվածքներ ստանալու համար `դուրալյումին (94% - ալյումին, 4% պղինձ (Cu), յուրաքանչյուրը 0,5% մագնեզիում (մգ), մանգան (Mn), երկաթ (Fe) և սիլիցիում (Si)), սիլյումին () 85-90% - ալյումին, 10-14% սիլիցիում (Si), 0,1% նատրիում (Na)) և այլն: Մետաղագործության մեջ ալյումինը օգտագործվում է ոչ միայն որպես համաձուլվածքների հիմք, այլ նաև որպես համաձուլվածքների լայնորեն օգտագործվող խառնուրդային հավելանյութերից մեկը, որը հիմնված է պղինձ (Cu), մագնեզիում (Mg), երկաթ (Fe),\u003e նիկել (Ni) և այլն:
Ալյումինի համաձուլվածքները լայնորեն օգտագործվում են առօրյա կյանքում, շինարարության և ճարտարապետության մեջ, ավտոմոբիլային արդյունաբերության, նավաշինության, ավիացիայի և տիեզերական տեխնոլոգիաների մեջ: Մասնավորապես, Երկրի առաջին արհեստական \u200b\u200bարբանյակը պատրաստվել է ալյումինե խառնուրդից: Ալյումինի և ցիրկոնիումի համաձուլվածքը (zr) ՝ ցիրկալոյը, լայնորեն օգտագործվում է միջուկային ռեակտորների կառուցման մեջ: Ալյումինը օգտագործվում է պայթուցիկ նյութերի արտադրության մեջ:
Հատկապես ուշագրավ են ալյումինի օքսիդի գունավոր թաղանթները մետաղական ալյումինի մակերեսին, որոնք ձեռք են բերվում էլեկտրաքիմիական միջոցներով: Նման թաղանթներով պատված մետաղական ալյումինը կոչվում է անոդացված ալյումին: Անոդացված ալյումինից, որը ոսկու տեսք ունի (Au), պատրաստիր զարդեր:
Առօրյա կյանքում ալյումին մշակելիս պետք է հաշվի առնել, որ միայն չեզոք (թթվայնության տեսանկյունից) հեղուկները (օրինակ ՝ եռացող ջուր) կարող են տաքացվել և պահվել ալյումինե ամաններում: Եթե, օրինակ, թթու կաղամբով ապուրը եփվում է ալյումինե ամանի մեջ, ապա ալյումինն անցնում է իոնի սննդի մեջ և ստանում տհաճ «մետաղական» համ: Քանի որ առօրյա կյանքում շատ հեշտ է վնասել օքսիդային թաղանթը, ալյումինե սպասքի օգտագործումը դեռ անցանկալի է:
6 կենսաբանական դեր
Ալյումինը մարդու օրգանիզմ է մտնում ամեն օր սննդով (մոտ 2-3 մգ), բայց դրա կենսաբանական դերը հաստատված չէ: Միջինում մարդու մարմնում (70 կգ) ոսկորներն ու մկանները պարունակում են մոտ 60 մգ ալյումին:
Ալյումին և դրա միացություններ
Պարբերական համակարգի III խմբի հիմնական ենթախումբը բորն է (B), ալյումինը (Al), գալլիումը (Ga), ինդիումը (In) և թալիումը (Tl):
Ինչպես երեւում է ներկայացված տվյալներից, այս բոլոր տարրերը հայտնաբերվել են 19-րդ դարում:
Բորը ոչ մետաղ է: Ալյումինը անցումային մետաղ է, մինչդեռ գալիումը, ինդիումը և թալիումը լրիվ մետաղներ են: Այսպիսով, պարբերական համակարգի յուրաքանչյուր խմբի տարրերի ատոմների ճառագայթների ավելացումով պարզ նյութերի մետաղական հատկությունները մեծանում են:
Ալյումինի դիրքը D. I. Mendeleev- ի աղյուսակում: Ատոմային կառուցվածքը, օքսիդացման վիճակները
Ալյումինի տարրը տեղակայված է III խմբում, հիմնական «Ա» ենթախումբը, պարբերական համակարգի 3-րդ ժամանակահատվածը, սերիական համարը 13, հարաբերական ատոմային զանգվածը Ar (Al) \u003d 27. Աղյուսակում դրա ձախ կողմում գտնվող մագնեզիումն է `տիպիկ մետաղ, իսկ աջ կողմում` սիլիցիումը `արդեն ոչ մետաղական Հետևաբար, ալյումինը պետք է որևէ միջանկյալ բնույթի հատկություններ ունենա, և դրա միացությունները ամֆոտերային են:
Al +13) 2) 8) 3, p - տարր,
| Գրունտային վիճակ 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1 |
| Հուզված վիճակ 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 3p 2 |
Ալյումինը միացություններում ցուցադրում է օքսիդացման վիճակ +3.
Al 0 - 3 e - → Al +3
Ֆիզիկական հատկություններ
Ազատ ալյումինը արծաթափայլ սպիտակ մետաղ է `բարձր ջերմային և էլեկտրական հաղորդունակությամբ: Հալման կետ 650 o C. Ալյումինն ունի ցածր խտություն (2.7 գ / սմ 3) - մոտ երեք անգամ պակաս, քան երկաթից կամ պղնձից, և միևնույն ժամանակ դա ամուր մետաղ է:
Լինելով բնության մեջ
Բնության տարածվածությամբ այն զբաղեցնում է 1-ինը մետաղների և 3-րդը տարրերի շարքում, երկրորդը միայն թթվածնից և սիլիցիումից: Երկրի ընդերքում ալյումինի տոկոսը, ըստ տարբեր հետազոտողների, տատանվում է երկրի ընդերքի զանգվածի 7,45-ից 8,14% -ի սահմաններում:
Բնության մեջ ալյումինը հանդիպում է միայն միացությունների մեջ (օգտակար հանածոներ):
Նրանցից ոմանք.
Բոքսիտ - Al 2 O 3 H 2 O (SiO 2, Fe 2 O 3, CaCO 3 խառնուրդներով)
Նեֆելին - KNa 3 4
Ալունիտներ - KAl (SO 4) 2 2Al (OH) 3
Ալյումին (կաոլինների խառնուրդներ ավազի SiO 2, կրաքարային CaCO 3, մագնեզիտ MgCO 3)
Կորունդ - Al 2 O 3 (ռուբին, շափյուղա)
Ֆելդսպար (օրթոկլազ) - K 2 O × Al 2 O 3 × 6SiO 2
Կաոլինիտ - Al 2 O 3 × 2SiO 2 × 2H 2 O
Ալունիտ - (Na, K) 2 SO 4 × Al 2 (SO 4) 3 × 4Al (OH) 3
Բերիլ - 3ВеО Al 2 О 3 6SiO 2
Ալյումինի և դրա միացությունների քիմիական հատկություններ
Ալյումինը նորմալ պայմաններում հեշտությամբ փոխազդում է թթվածնի հետ և ծածկված է օքսիդային թաղանթով (այն տալիս է փայլատ տեսք):
Դրա հաստությունը 0.00001 մմ է, բայց դրա շնորհիվ ալյումինը չի քայքայվում: Ալյումինի քիմիական հատկությունները ուսումնասիրելու համար օքսիդային թաղանթը հանվում է: (Օգտագործելով հղկաթուղթ կամ քիմիապես. Նախ `սուզվելով ալկալային լուծույթի մեջ` օքսիդային թաղանթը հանելու համար, իսկ հետո `սնդիկի աղերի լուծույթում` սնդիկով ալյումինի խառնուրդ կազմելու համար `ամալգամ):
Արծաթափայլ սպիտակ երանգով այս թեթև մետաղը հանդիպում է ժամանակակից կյանքում գրեթե ամենուր: Ալյումինի ֆիզիկական և քիմիական հատկությունները թույլ են տալիս, որ այն լայնորեն օգտագործվի արդյունաբերության մեջ: Ամենահայտնի հանքավայրերը Աֆրիկայում, Հարավային Ամերիկայում և Կարիբյան ավազաններում են: Ռուսաստանում Ուրալում կան բոքսիտի արդյունահանման տեղամասեր: Ալյումինի արտադրության համաշխարհային առաջատարներն են Չինաստանը, Ռուսաստանը, Կանադան և ԱՄՆ-ն:
Ալ հանքարդյունաբերություն
Բնության մեջ այս արծաթափայլ մետաղը բարձր քիմիական ակտիվության շնորհիվ հանդիպում է միայն միացությունների տեսքով: Ալյումին պարունակող ամենահայտնի երկրաբանական ժայռերն են բոքսիտը, կավահողը, կորունդը և ֆելդսպարտերը: Բոքսիտն ու ալյումինը արդյունաբերական նշանակություն ունեն. Հենց այդ հանքաքարերի հանքավայրերն են հնարավոր դարձնում արդյունահանել մաքուր ալյումին:
Հատկություններ
Ալյումինի ֆիզիկական հատկությունները հեշտացնում են այս մետաղի խառնուրդը մետաղալարով ձգելը և բարակ թիթեղները գլորելը: Այս մետաղը ամուր չէ. Հալման ընթացքում այս ցուցանիշը մեծացնելու համար այն խառնվում է տարբեր հավելումներով ՝ պղինձ, սիլիցիում, մագնեզիում, մանգան, ցինկ: Արդյունաբերական օգտագործման համար կարևոր է ալյումինի մեկ այլ ֆիզիկական հատկություն. Դա նրա օդը արագ օքսիդացնելու ունակությունն է: Ալյումինե արտադրանքի մակերեսը բնական պայմաններում սովորաբար ծածկված է բարակ օքսիդային թաղանթով, որն արդյունավետորեն պաշտպանում է մետաղը և կանխում այն \u200b\u200bկոռոզիայից: Երբ այս ֆիլմը ոչնչացվում է, արծաթափայլ մետաղը արագորեն օքսիդանում է, մինչդեռ դրա ջերմաստիճանը նկատելիորեն բարձրանում է:
Ալյումինի ներքին կառուցվածքը
Ալյումինի ֆիզիկական և քիմիական հատկությունները մեծապես կախված են դրա ներքին կառուցվածքից: Այս տարրի բյուրեղային ցանցը մի տեսակ դեմքակենտրոն խորանարդ է:
Typeանցի այս տեսակը բնորոշ է բազմաթիվ մետաղների, ինչպիսիք են պղինձը, բրոմը, արծաթը, ոսկին, կոբալտը և այլն: Բարձր ջերմահաղորդականությունը և էլեկտրաէներգիա հաղորդելու ունակությունը այս մետաղը դարձրել են աշխարհում ամենատարածվածներից մեկը: Ալյումինի մնացած ֆիզիկական հատկությունները, որի աղյուսակը ներկայացված է ստորև, լիովին բացահայտում են դրա հատկությունները և ցույց տալիս դրանց կիրառման շրջանակը:
Ալյումինե խառնուրդ
Պղնձի և ալյումինի ֆիզիկական հատկություններն այնպիսին են, որ երբ ալյումինի խառնուրդին որոշակի քանակությամբ պղինձ է ավելացվում, դրա բյուրեղային ցանցը կորանում է, և խառնուրդի ինքնությունը մեծանում է: Լույսի համաձուլվածքների համաձուլումը հիմնված է Al- ի այս հատկության վրա `դրանց ուժն ու դիմադրողականությունը ագրեսիվ միջավայրին ավելացնելու համար:
Կոշտացման գործընթացի բացատրությունը կայանում է ալյումինի բյուրեղային ցանցում պղնձի ատոմների վարքի մեջ: Cu մասնիկները հակված են դուրս գալ Al բյուրեղային ցանցից և խմբավորված են դրա հատուկ տարածքներում:
Այնտեղ, երբ պղնձի ատոմները կլաստեր են կազմում, ձեւավորվում է խառն տիպի CuAl 2 բյուրեղային ցանց, որում արծաթափայլ մետաղի մասնիկները միաժամանակ ընդգրկված են ինչպես ալյումինի ընդհանուր բյուրեղային ցանցի, այնպես էլ խառը տիպի CuAl 2 ցանցի բաղադրության մեջ: Խեղված ցանցում ներքին կապերի ուժերը շատ ավելի սովորականում: Սա նշանակում է, որ նորաստեղծ նյութի ուժը շատ ավելի բարձր է:
Քիմիական հատկություններ
Հայտնի է ալյումինի փոխազդեցությունը նոսր ծծմբական և աղաթթվի հետ: Heatedեռուցվելիս այս մետաղը հեշտությամբ լուծվում է դրանց մեջ: Սառը խտացված կամ խիստ նոսրացված ազոտաթթուն չի լուծարում այս տարրը: Ալկալիների ջրային լուծույթները ակտիվորեն ազդում են նյութի վրա, ռեակցիայի ընթացքում առաջացնելով ալյումիններ `աղեր, որոնք պարունակում են ալյումինե իոններ: Օրինակ:
Al 2 O 3 + 3H2O + 2NaOH \u003d 2Na
Ստացված միացությունը կոչվում է նատրիումի տետրահիդրոքսոալյումինատ:
Ալյումինե արտադրանքի մակերեսին բարակ թաղանթը պաշտպանում է այս մետաղը ոչ միայն օդից, այլև ջրից: Եթե \u200b\u200bայս բարակ պատնեշը վերացվի, տարրը բուռն կերպով փոխազդելու է ջրի հետ ՝ ջրից ազատելով ջրածինը:
2AL + 6H 2 O \u003d 2 AL (OH) 3 + 3H 2
Ստացված նյութը կոչվում է ալյումինե հիդրօքսիդ:
AL (OH) 3-ը արձագանքում է ալկալիի հետ և առաջացնում հիդրոքսալյումինացված բյուրեղներ.
Al (OH) 2 + NaOH \u003d 2Na
Եթե \u200b\u200bայս քիմիական հավասարումը գումարվում է նախորդին, մենք ստանում ենք ալկալային լուծույթում տարրի լուծարման բանաձև:
Al (OH) 3 + 2NaOH + 6H 2 O \u003d 2Na + 3H 2
Այրվող ալյումին
Ալյումինի ֆիզիկական հատկությունները թույլ են տալիս նրան արձագանքել թթվածնով: Եթե \u200b\u200bայս մետաղի կամ ալյումինե փայլաթիթեղի փոշին ջեռուցվում է, ապա այն բռնկվում է և այրվում է սպիտակ կուրացնող բոցով: Ռեակցիայի ավարտին առաջանում է ալյումինի օքսիդ Al 2 O 3:
Ալյումին
Ստացված կավահողն ունի ալյումին երկրաբանական անվանումը: Բնական պայմաններում դա տեղի է ունենում կորունդի `կոշտ թափանցիկ բյուրեղների տեսքով: Կորունդն առանձնանում է իր բարձր կարծրությամբ, պինդ նյութերի մասշտաբով նրա ցուցանիշը 9 է: Դորտահունդն ինքնին անգույն է, բայց տարբեր խառնուրդները կարող են այն կարմիր և կապույտ գունավորել, ահա թե ինչպես են ձեռք բերվում թանկարժեք քարեր, որոնք զարդերի մեջ կոչվում են ռուբին և շափյուղա:
Ալյումինի օքսիդի ֆիզիկական հատկությունները հնարավորություն են տալիս աճեցնել այդ թանկարժեք քարերը արհեստական \u200b\u200bպայմաններում: Տեխնիկական թանկարժեք քարերն օգտագործվում են ոչ միայն զարդերի համար, այլ օգտագործվում են ճշգրիտ գործիքավորմամբ, ժամացույցներ և այլ իրեր պատրաստելու համար: Արհեստական \u200b\u200bռուբինի բյուրեղները լայնորեն օգտագործվում են լազերային սարքերում:
Հատուկ մակերևույթի վրա կիրառված մեծ քանակությամբ խառնուրդներով խառնուրդի մանրահատիկ բազմազանությունը բոլորին հայտնի է որպես զմրուխտ: Ալյումինի օքսիդի ֆիզիկական հատկությունները բացատրում են կորունդի բարձր հղկող հատկությունները, ինչպես նաև դրա կարծրությունն ու շփման նկատմամբ կայունությունը:
Ալյումինե հիդրօքսիդ
Al 2 (OH) 3-ը տիպիկ ամֆոտերային հիդրօքսիդ է: Թթվի հետ համատեղ այս նյութը կազմում է դրական լիցքավորված ալյումինե իոններ պարունակող աղ, ալկալիներում `ալյումիններ: Նյութի ամֆոտերությունը արտահայտվում է նրանով, որ այն կարող է իրեն պահել ինչպես թթու, այնպես էլ ալկալի: Այս բաղադրությունը կարող է գոյություն ունենալ ինչպես ժելե, այնպես էլ պինդ տեսքով:
Այն գործնականում չի լուծվում ջրում, բայց արձագանքում է առավելագույն ակտիվ թթուների և ալկալիների հետ: Ալյումինի հիդրօքսիդի ֆիզիկական հատկությունները օգտագործվում են բժշկության մեջ, այն մարմնում թթվայնությունը նվազեցնելու հանրաճանաչ և անվտանգ միջոց է, օգտագործվում է գաստրիտի, դիոդենիտի և խոցերի համար: Արդյունաբերության մեջ Al 2 (OH) 3-ը օգտագործվում է որպես ներծծող, այն հիանալի կերպով մաքրում է ջուրը և նստեցնում է դրանում լուծված վնասակար տարրերը:
Արդյունաբերական օգտագործում
Ալյումինը հայտնաբերվել է 1825 թվականին: Սկզբում այս մետաղը գնահատվում էր ոսկուց և արծաթից բարձր: Դա պայմանավորված էր հանքաքարից դրա արդյունահանման բարդության հետ: Ալյումինի ֆիզիկական հատկությունները և դրա մակերեսին արագ պաշտպանական թաղանթ կազմելու ունակությունը դժվարացնում են այս տարրի ուսումնասիրությունը: Միայն 19-րդ դարի վերջին հայտնաբերվեց արդյունաբերական օգտագործման համար հարմար մաքուր տարրը հալեցնելու հարմար մեթոդ:
Թեթևությունն ու կոռոզիային դիմակայելու ունակությունը ալյումինի եզակի ֆիզիկական հատկություններ են: Այս արծաթափայլ մետաղի համաձուլվածքներն օգտագործվում են հրթիռաշինության, ավտոարդյունաբերության, նավաշինության, օդանավերի և գործիքների պատրաստման մեջ, դանակներ և սպասք արտադրելու մեջ:
Որպես մաքուր մետաղ, Al- ն օգտագործվում է քիմիական սարքավորումների, էլեկտրական լարերի և կոնդենսատորների մասերի արտադրության մեջ: Ալյումինի ֆիզիկական հատկություններն այնպիսին են, որ դրա էլեկտրական հաղորդունակությունն այնքան բարձր չէ, որքան պղնձինը, բայց այդ անբարենպաստությունը փոխհատուցվում է քննարկվող մետաղի թեթևությամբ, ինչը հնարավորություն է տալիս ալյումինե լարերը ավելի խիտ դարձնել: Այսպիսով, նույն էլեկտրական հաղորդունակությամբ, ալյումինե մետաղալարերը կշռում են պղնձե մետաղալարերի կեսը:
Պակաս կարևոր չէ Ալյումինի օգտագործումը ալյումինացման գործընթացում: Սա անվանում են ալյումինի հետ չուգուն կամ պողպատե արտադրանքի մակերեսի հագեցվածության արձագանքը, որպեսզի հիմքում ընկած մետաղը տաքացվի պաշտպանել կոռոզիայից:
Ներկայումս ալյումինի հանքաքարերի ուսումնասիրված պաշարները բավականին համեմատելի են այդ արծաթափայլ մետաղի մարդկանց կարիքների հետ: Ալյումինի ֆիզիկական հատկությունները դեռևս կարող են շատ անակնկալներ առաջացնել նրա հետազոտողների համար, և այս մետաղի ծավալը շատ ավելի լայն է, քան կարելի էր պատկերացնել:
