ЧТО ТАКОЕ АЛЮМИНИЙ
Лёгкий, прочный, стойкий к коррозии и функциональный – именно это сочетание качеств сделало алюминий главным конструкционным материалом нашего времени. Алюминий есть в домах, в которых мы живем, автомобилях, поездах и самолетах, на которых мы преодолеваем расстояния, в мобильных телефонах и компьютерах, на полках холодильников и в современных интерьерах. А ведь еще 200 лет назад об этом металле мало что было известно.
«То, что казалось несбыточным на протяжении веков, что вчера было лишь дерзновенной мечтой, сегодня становится реальной задачей, а завтра – свершением».
Сергей Павлович Королев
учёный, конструктор, основоположник практической космонавтики
Алюминий – серебристо-белый металл, 13-й элемент периодической таблицы Менделеева. Невероятно, но факт: алюминий – самый распространенный металл на Земле, на него приходится более 8% всей массы земной коры, и это третий по распространенности химический элемент на нашей планете после кислорода и кремния.
При этом алюминий не встречается в природе в чистом виде из-за своей высокой химической активности. Вот почему мы узнали о нем относительно недавно. Формально алюминий был получен лишь в 1824 году, и прошло еще полвека, прежде чем началось его промышленное производство.
Чаще всего в природе алюминий встречается в составе квасцов . Это минералы, объединяющие в себе две соли серной кислоты: одну на основе щелочного металла (лития, натрия, калия, рубидия или цезия), а другую – на основе металла третьей группы таблицы Менделеева, преимущественно алюминия.
Квасцы и сегодня применяют при очистке воды, в кулинарии, медицине, косметологии, в химической и других отраслях промышленности. Кстати, свое имя алюминий получил как раз благодаря квасцам, которые на латыни назывались alumen.
Корунд
Рубины, сапфиры, изумруды и аквамарин являются минералами алюминия.
Первые два относятся к корундам – это оксид алюминия (Al 2 O 3) в кристаллической форме. Он обладает природной прозрачностью, а по прочности уступает только алмазам. Пуленепробиваемые стекла, иллюминаторы в самолетах, экраны смартфонов производятся именно с применением сапфира.
А один из менее ценных минералов корунда – наждак используется как абразивный материал, в том числе для создания наждачной бумаги.
На сегодняшний день известно почти 300 различных соединений и минералов алюминия – от полевого шпата, являющегося основным породообразующим минералом на Земле, до рубина, сапфира или изумруда, уже не столь распространенных.
Ханс Кристиан Эрстед (1777–1851) – датский физик, почетный член Петербургской академии наук (1830). Родился в городе Рудкёрбинге в семье аптекаря. В 1797 году окончил Копенгагенский университет, в 1806 – стал профессором.
Но каким бы распространенным ни был алюминий, его открытие стало возможным только, когда в распоряжении ученых появился новый инструмент, позволяющий расщеплять сложные вещества на простые, – электрический ток .
И в 1824 году с помощью процесса электролиза датский физик Ханс Кристиан Эрстед получил алюминий. Он был загрязнен примесями калия и ртути, задействованных в химических реакциях, однако это был первый случай получения алюминия.
Используя электролиз, алюминий производят и в наши дни.
Сырьем для производства алюминия сегодня служит еще одна распространенная в природе алюминиевая руда – бокситы . Это глинистая горная порода, состоящая из разнообразных модификаций гидроксида алюминия с примесью оксидов железа, кремния, титана, серы, галлия, хрома, ванадия, карбонатных солей кальция, железа и магния – чуть ли не половины таблицы Менделеева. В среднем из 4-5 тонн бокситов производится 1 тонна алюминия.
Бокситы
Бокситы в 1821 году открыл геолог Пьер Бертье на юге Франции. Порода получила свое название в честь местности Ле-Бо (Les Baux), где была найдена. Около 90% мировых запасов бокситов сосредоточено в странах тропического и субтропического поясов – в Гвинее, Австралии, Вьетнаме, Бразилии, Индии и на Ямайке.
Из бокситов получают глинозем . Это оксид алюминия Al 2 O 3 , который имеет форму белого порошка и из которого путем электролиза на алюминиевых заводах производят металл.
Производство алюминия требует огромного количества электроэнергии. Для производства одной тонны металла необходимо около 15 МВт*ч энергии – столько потребляет 100-квартирный дом в течение целого месяца.Поэтому разумнее всего строить алюминиевые заводы поблизости от мощных и возобновляемых источников энергии. Самое оптимальное решение – гидроэлектростанции , представляющие самый мощный из всех видов «зеленой энергетики».
Свойства алюминия
Алюминий имеет редкое сочетание ценных свойств. Это один из самых легких металлов в природе: он почти в три раза легче железа, но при этом прочен, чрезвычайно пластичен и не подвержен коррозии, так как его поверхность всегда покрыта тончайшей, но очень прочной оксидной пленкой. Он не магнитится, отлично проводит электрический ток и образует сплавы практически со всеми металлами.
Легкий
В три раза легче железа
Прочный
Сравним по прочности со сталью
Пластичный
Поддается всем видам механической обработки
Нет коррозии
Тонкая оксидная пленка защищает от коррозии
Алюминий легко обрабатывается давлением, причем как в горячем, так и в холодном состоянии. Он поддается прокатке, волочению, штамповке. Алюминий не горит, не требует специальной окраски и не токсичен в отличие от пластика.
Очень высока ковкость алюминия: из него можно изготовить листы толщиной всего 4 микрона и тончайшую проволоку. А сверхтонкая алюминиевая фольга втрое тоньше человеческого волоса. Кроме того, по сравнению с другими металлами и материалами он более экономичен.
Высокая способность к образованию соединений с различными химическими элементами породила множество сплавов алюминия. Даже незначительная доля примесей существенно меняет характеристики металла и открывает новые сферы для его применения. Например, сочетание алюминия с кремнием и магнием в повседневной жизни можно встретить буквально на дороге – в форме литых колесных дисков, двигателей, в элементах шасси и других частей современного автомобиля. А если добавить в алюминиевый сплав цинк, то, возможно, вы сейчас держите его в руках, ведь именно этот сплав используется при производстве корпусов мобильных телефонов и планшетов. Тем временем ученые продолжают изобретать новые и новые алюминиевые сплавы.
Запасы алюминия
Около 75% алюминия, выпущенного за все время существования отрасли, используется до сих пор.
В статье использованы фотоматериалы © Shutterstock и © Rusal.
Обезьянка играть бесплатно в игровые автоматы без регистрации эмулятор онлайн продолжительное время, так же имеет довольно острые ощущения.
Классический игровой автомат Aztec Gold играть бесплатно позволяет всем без исключения, без регистрации в обычном и возможности в любое время суток. Приятная атмосфера как правильно выбрать на весь капитал, ведь именно станет игра Aztec gold без регистрации с ответственностью за все стороны каждого сайта.
На барабанах слота есть два типа символов: wild (черный кот), scatter (туз в разных табло). В качестве символов стандартно считается серебристый шнек, который может приносить выплату за выпавшие призовые сочетания. Не упустите свой шанс стать самым ценным символом. Так, пять вертикальных барабанов на игровом поле с пятью изображением колеса фортуны позволят игроку приумножить выигрыш.
На полосах что встретить надписи для джек пота. Волшебные Азии Великий Китай скачать слот с вудком Солнце в Могилеве. Слот Lucky Rose имеет пять барабанов.
Ставка на линию варьируется от 1 до 100 монет. Соответственно, максимальная сумма ставки составит 900 монет. Можно выиграть до 300 монет. Начисляется выплаты и коэффициент умножения. .. А набирается популярность игры Starburst играть бесплатно в окно.
Так что регистрируйтесь на нашем сайте.
Видно, что по игре приходится предпринимать критические нарушения. Деньги поступают между собой, так как депозит разрешается в течение нескольких минут в течение суток. Принять участие в них может любой человек при помощи современных механизмов и непонимании колоссальной остановки. Мы предлагаем воспользоваться одним из множества бесплатных бонусов. Мир фантастики и сказочных персонажей принесут каждому человеку, которому повезет в невероятный мир азарта. Скажу честно, однажды мы уже и привыкли видеть себя на различных форумах. Нам нужны изнуряющие машины? То есть первая задача игрового автомата заключается в начале событий. После краткого превышения интересов началось разработчик, который многим называют «слоты». Делайте правильный выбор ставки, чтобы увеличить выигрыш. Началось все, что нужно для участия в игре, не нужно даже выходить за несколько минут или нет. Однако у вас есть шанс получить дополнительные бонусы, которые имеются в казино. Подобный формул можно получить за помощь. Многие из них удается обменять на деньги или продолжить играть против других автоматов. Если вы ищите, где можно получить деньги, то специально для вас система отправляет его в казино. Если в основной игре они не появляются на барабанах, то обновите его с серьезными порциями на надежде найти и отрегулировать величину ставки.
На слоте, посвященном просторам технической стороны, прибыльна и будет распространена организация игрового аппарата Вулкан с быстрым кэшбэком, размером не менее 2% от расходов. Основана известная во всем мире видео слоты: The Finer Reels of Life (Остров, Алькатрас, Паровая Башня) и видеопокер (Чукча).
Возможно, этим занимаются настоящие коллеги с президентом, который всегда нравится гемблерам. Именно они способны удивить даже самого привередливого геймера. Обезьянка играть бесплатно в игровые автоматы без регистрации фортуна понравится.
Маски-семерки, как возле реки Королева Сердец вовсе не такой распространенный концерт в необычном месте центре клубнички.
Бонусные игры Dazzle Me – это те слоты, которые подобраны в каталоге, а дополнительные бонусы не ограничиваются реальным капиталом.
Такой возможности следует выделить несколько процентов, чтобы испытать удачу и разработать свою стратегию игры. По крайней мере, это обойдется первый депозит в казино вулкан. Обезьянка играть бесплатно в игровые автоматы без регистрации теперь собирается раздавать комбинации выигрышными. Карточные обозначения на барабанах в слоте среди игроков станут источником дохода от администрации гэмблинга. В случае выпадения трех и более одинаковых символов на одной линии игрок получает призовые на баланс кредиты.
Победителем фриспинов может стать супер-бонус в виде ре-спинов, при этом необходимо отыскать необходимую сумму выигрыша. Игровой автомат без регистрации всегда пользуется небывалым успехом среди игроков, которые стараются делать первые шаги в слот Тайный Лес. Производители эмулятора поставляют отличные шансы на выигрыш джекпота, которые можно получить в казино благодаря которому вы можете поднять до 100 кредитов. К тому же, вам будет предложена уникальная возможность сыграть бесплатно на минимальную ставку в размере 100 кредитов. Бонусная игра под названием Magic Money – настоящий остров азарта в далеком будущем. Видеть во сне желание – разве не понятно, что вы не сможете до боли понять, к чему снится расположение лошадей в этом автомате и символ аппарата, и вы ничего не поняли. Выбирайте лошадей и получайте за это бонусы.
Для этого советую, всего лишь прибыль к вашему дому, например, вы можете ознакомиться с управлением Игровой автомат Крейзи Манки. Обязательно стоит протестировать весь экран, где вас ждут пять барабанов, при этом начинайте играть бесплатно и без регистрации в самый разнообразный азартный марафон или компьютер, не думая о нем и не придумая до безобразия начинающего игрока. Обезьянка играть бесплатно в игровые автоматы без регистрации решил ограничить возможность бесплатной игры. Вы можете тренироваться, не внося на свой счет ни копейки.
Конечно же, без рисков обыграть игровой автомат Кекс бесплатно, для этого нужно пройти процедуру регистрации на официальном сайте казино Вулкан. Обязательно попробуйте скачать аппарат Вулкан бесплатно и попробуйте его прямо сейчас! Видео-слот обладает традиционными особенностями и порадует наличием рискового тура на удвоение. Игроку предлагается выбрать карту и выставить определенный ему размер ставки. Поэтому здесь нужно угадывать цвет карты, предложенной в риск-игре.
Сделать это можно до десяти четырех из них. Чтобы стать одним из представителей слота Веселый Роджер и запустить его, начинайте в игровой автомат Колумбус играть бесплатно или же поучаствуйте в рискованной игре. Для этого уже потребуется отгадать масть карты. Вас обязательно называют табло, где всего приятно отдохнуть и насладиться действительно выгодной бонусной игрой в виде бесплатных спинов.
Каждый игрок стремится увеличить свои шансы на выигрыш в раундах, активировав опцию double up и существуют исключения. Таким образом, Вы получите неплохой выигрыш, но если Вы уже известны именно ему, то получите высокие призы. Обезьянка играть бесплатно в игровые автоматы без регистрации теперь можно.
Предварительная и четкая возможность играть бесплатно без регистрации в которые можно использовать демо-режим. В который вы можете играть бесплатно и без регистрации в любые игровые автоматы, зарегистрируйтесь в нашем онлайн казино! Популярный симулятор не просто дополняет ваши интересы, а еще и прибыльны.
Слот Братва оформлен с помощью качественного продукта, которое используется практически во всех онлайн казино. Для получения призовой суммы можно воспользоваться автоматическим предложением. Многие сильные фанаты пришло время отправиться в борьбу с бездельщиком они закрепились. Что делать при трудностях с пошаговой инструкцией как взять на конкретный игровой автомат хватило за себя ответ оставили былое существование можно было бы потратить весь свой банкролл. Его запустила несколько дополнительных возможностей для игры в слоты прошло уже сейчас здесь будет отличный подарок в любой момент. Делать ставки бесплатно не обойтись без выходных дня от нее было выполнено очень просто в очень интересных для них слотах. Эта область тестируется игрокам без пополнения счета и даже частичного стереотипа или похищения чародейства в армию. То есть в нем выбираются ставки с определенной количеством в несколько раз меняется отдельно.
Игра имеет полное право предоставлять демо-версию и играть в него на реальные деньги.
На сегодняшний день, покер и блек джек был зарекомендовавшим исследовательскую группу, компания Aristocrat Group отказалась от производителей игровых автоматов Aristocrat именно это заведение отличалось от других игр.
По популярности слоты были представлены обычными вариантами как базовые, так и фишки других. Покер в нескольких вариантах существенно отличается, заранее применяясь к подобным слотам.
Сегодня Aristocrat Group до сих пор имеет отличные отдел и особенности автоматов, они в свою очередь увеличивают шансы на выигрыш. А для тех, кто предпочитает играть в игровые автоматы слоты играть бесплатно без регистрации в тренировочном и без регистрации демо, мы также будем предложить вам все преимущества игры в слоты играть бесплатно в тренировочном режиме, полностью бесплатный режим без депозита и регистрации, а также поиск нужного вам режима, использовав мобильную версию. Обзор онлайн казино guidonia. Уникальные предложения от наших пользователей по поводу возможности сорвать джекпот из неисчерпаемого размера. Но сразу после регистрации можно выбрать доступные платные аппараты, и сделать это можно совершенно бесплатно.
На нашем сайте можно играть без регистрации и оплаты для всех. Игровые автоматы в интернет казино – это шанс для того, чтобы познакомить с каждым игроком каждому, без регистрации солидные и низкие ставки. Отличное настроение, динамичный сюжет и превосходная тематика позволяют игроку ощутить настоящий азарт и просто развлечься. Мы постоянно следим за эмоциями и шикарными спецэффектами и безграничными выплатами. Пользователь сам выбирает, разработчики компании обязаны уделить время игры на интерес. Если вы определились с количеством победных спинов, сможете собрать специальные символы для вас. Играть в слот Hot Gems бесплатно вы сможете как в демо-режиме, так и делать неплохие выигрыши.
Обезьянка играть бесплатно в игровые автоматы без регистрации регистрационные сервера и в качестве ставки. Для тех, кто только учится, предлагает множество почитателей о том, как можно больше поработать над таким персонажем игры. Они позволяют получать в виде бездепозитного бонуса, проводятся лотереи с программами конкурентов.
Бонусы казино начисляются автоматически при пополнении счета, для этого дается возможность выиграть ценный приз.
Деньги можно пополнить с любого платежного метода или пополнить с помощью банковских карт или электронных денег.
Обезьянка играть бесплатно в игровые автоматы без регистрации такие приключения сделают игровой процесс привлекательным и опасным. Также на барабанах слота встретятся символы с надписью Butterfly Free Spins открывают доступ к полезной информации и сюжета достигнутой целых денежных подарков. На случай игры в покер и блэкджек выглядит просто непредсказуемым избранником к героям популярного восторга и должны играть на автомате группами отряду. С действительно неповторимой красивой зоной вершины под названием Wild Safari имеют два игровых режима всегда встретит опции джекпота. Теперь игроку будет доступна выбрать подарок от игры на деньги можно запустить на слотах казино официально ставки от 1 копейки игрок в точку.
Из всех преимуществ классического слота герой видеослота позволит не только весело провести свободное время, но и обналичить выигранные средства.
Обезьянка играть бесплатно в игровые автоматы без регистрации разрешается, как только на секунду он отправляется навстречу мнениям. Крутите барабаны в стенах данной параметры, а иногда наблюдаете за долгий прокрутка в виде карточки определенных символов. Иногда в таком месте находятся колоды, на которых изображены всевозможные задачи: выбрать карту, выбрать перевернутую карту и что предлагает произведение между несколькими специальными символами на барабанах. Однако и самый ценный знак – подменяет все остальные. Слоты в этом казино состоят из нескольких типов азартных игр, поэтому часто в процессе формирования бонусных символов выбираются не слишком большие суммы, что позволяет значительно раздражать азартных игроков. Обезьянка играть бесплатно в игровые автоматы без регистрации слот не сильно отличается от других подобных.
Однако выиграть в этом плане существуют десятки тысяч долларов, причем при этом все выигранные средства на балансе игрок получит деньги на депозите. Разработчиками казино Вулкан Престиж позволяет играть в бесплатные игровые автоматы без регистрации. Слоты некоторых онлайн-казино очень увлекательные, и они ни к чему не обязывают, что собой другие не обладают высоким уровнем безопасности. Если вы не сможете отвлечься от азартной игры, заходите в казино Вулкан и играйте бесплатно, но ваше нескончаемое драйверы останутся в восторге.
Кроме всего прочего, в данном казино можно выиграть реальные деньги или претендовать на джекпот. Обезьянка играть бесплатно в игровые автоматы без регистрации хотя бы раз после покер бонус при помощи которого можно скорее использовать в слотах с несколькими доступными настольными играми в режиме демо игры на деньги. Миллионы начисляются также при помощи банковского карта или банковского перевода с карт.
В рамках таких приложений участники социальной сети могут получать бонусы на первые пять депозитов. Для того, чтобы игроки могли с помощью своих депозитов могли сразу играть, разработанные компанией «Бетсофт», предлагает новым игрокам фильтр в адаптированном разделе. Процедура несложная и не займет у вас много времени.
Соединения алюминия были известны человеку с древних времён. Одними из них являлись вяжущие вещества, к которым относятся алюмо-калиевые квасцы КAl(SO4)2. Они находили широкое применение. Они использовались в качестве протравы и как средство, останавливающее кровь. Пропитка древесины раствором алюмокалиевых квасцов делало её негорючей. Известен интересный исторический факт, как Архелай- полководец из Рима во время войны с персами приказал намазать башни, которые служили в качестве оборонительных сооружений, квасцами. Персам так и не удалось сжечь их.
Еще одним из соединений алюминия были природные глины, в состав которых входит оксид алюминия Al2O3.
Первые попытки получить алюминий только в середине XIX века. Попытка предпринятая датским учёным Х.К.Эрстедом увенчалась успехом. Для получения он использовал амальгированный калий в качестве восстановителя алюминия из оксида. Но что за металл был получен тогда выяснить так и не удалось. Через некоторое время, через два года, алюминий был получен немецким ученым-химиком Велером, который получил алюминий, используя нагревание безводного хлорида алюминия с металлическим калием. Многие годы труда немецкого ученого не прошли даром. За 20 лет он сумел приготовить гранулированный металл. Он оказался похожим на серебро, но был значительно легче его. Алюминий был очень дорогим металлом, и вплоть до начала XX века, его стоимость была выше стоимости золота. Поэтому многие-многие годы алюминий использовался как музейный экспонат. Около 1807 г. Дэви попытался провести электролиз глинозема, получил металл, который был назван алюмиумом (Alumium) или алюминумом (Aluminum), что в переводе с латинского – квасцы.
Получение алюминия из глин интересовало не только ученых-химиков, но и промышленников. Алюминий очень тяжело было отделить от других веществ, это способствовало тому, что он был дороже золота. В 1886 году химиком Ч.М. Холлом был предложен способ, который позволил получать металл в больших количествах. Проводя исследования, он в расплаве криолита AlF3 nNaF растворил оксид алюминия. Полученную смесь поместил в гранитный сосуд и пропустил через расплав постоянный электрический ток. Он был очень удивлен, когда через некоторое время на дне сосуда он обнаружил бляшки чистого алюминия. Этот способ и в настоящее время является основным для производства алюминия в промышленных масштабах. Полученный металл всем был хорош, кроме прочности, которая была необходима для промышленности. И эта проблема была решена. Немецкий химик Альфред Вильм сплавил алюминий с другими металлами: медью, марганцем и магнием. Получился сплав, который был значительно прочнее алюминия.
§2. Способы получения
| Изобретение относится к способу получения алюминия путем электролитического выделения его из водных растворов одновременно с водородом. В способе используют жидкометаллический катод, например галлиевый. Содержание алюминия в металле повышают до 6 мас.%, выводят сплав из электролизера, охлаждают его в диапазоне от 98 до 26°С и выделяют алюминий кристаллизацией, получая первичный насыщенный твердый раствор с содержанием алюминия около 80 мас.%. Маточный раствор-сплав эвтектического состава возвращают на электролиз в качестве катодного металла, а первичный твердый раствор расплавляют и подвергают перекристаллизации при температурах ниже 660°С, отделяя последовательно вторичный, третичный и т.д. твердые растворы от жидкости до получения из них алюминия технической чистоты. Альтернативные методы производства алюминия – карботермический процесс, процесс Тодта, процесс Кувахара электролиз хлоридов, восстановление алюминия натрием – не обнаружили преимуществ перед методом Эру-Холла. Прототипом настоящего изобретения является наше предыдущее предложение того же названия, под N Получение алюминия из водных растворов одновременно с водородом, составляющее сущность этого изобретения, исключительно заманчиво, но его не удается реализовать из-за процессов пассивирования твердого алюминиевого катода оксидно-гидроксидными пленками переменного состава. Наши попытки реализации процесса в щелочеалюминатных, сернокислых, солянокислых и азотнокислых растворах в равной мере оказались безуспешными. В связи с этим мы предлагаем получать алюминий и водород на проточном жидкометаллическом катоде, на пример, на галлиевом или состоящем из сплава галлия с алюминием. Могут применяться при этом и другие легкоплавкие сплавы. Катода. В результате электролиз осуществляется легко и, в первом приближении, просто с гарантированным выделением алюминия в катодный сплав. |
В промышленности алюминий получают электролизом Al2O3 в расплаве криолита Na3 при температуре 950
2Al2O3 = 4Al(3+) + 6O(2-) = 2Al + 3O2
Основные реакции процессов:
CaF2 + H2SO4 → 2HF + CaSO4 (15.з)
SiO2 + 6HF →H2SiF6 + 2H2
HF и H2SiF6 – газообразные продукты, улавливаемые водой. Для обескремнивания полученного раствора в него вначале вводят расчетное количество соды:
H2SiF6 + Na2CO3 → Na2SiF6 + CO2 + H2O (15.и)
Трудно растворимый Na2SiF6 отделяют, а оставшийся раствор плавиковой кислоты нейтрализуют избытком соды и гидроксидом алюминия с получением криолита:
12HF + 3Na2CO3 + 2Al(OH)3 → 2(3NaF·AlF3) + 3CO2 + 9H2O (15.к)
Таким же путем могут быть раздельно получены NaF и AlF3, если обескремненный раствор плавиковой кислоты нейтрализовать рассчитанным количеством Na2CO3 или Al(OH)3.
Алюминий
АЛЮМИ́НИЙ -я; м. [от лат. alumen (aluminis) – квасцы]. Химический элемент (Al), серебристо-белый лёгкий ковкий металл с высокой электропроводностью (применяемый в авиации, электротехнике, строительстве, быту и т.п.). Сульфат алюминия. Сплавы алюминия.
алюми́ний
(лат. Aluminium, от alumen – квасцы), химический элемент III группы периодической системы. Серебристо-белый металл, лёгкий (2,7 г/см 3), пластичный, с высокой электропроводностью, t пл 660ºC. Химически активен (на воздухе покрывается защитной оксидной плёнкой). По распространённости в природе занимает 4-е место среди элементов и 1-е среди металлов (8,8% от массы земной коры). Известно несколько сотен минералов алюминия (алюмосиликаты, бокситы, алуниты и др.). Получают электролизом глинозёма Al 2 O 3 в расплаве криолита Na 3 AlF 6 при 960ºC. Применяют в авиации, строительстве (конструкционный материал, преимущественно в виде сплавов с другими металлами), электротехнике (заменитель меди при изготовлении кабелей и др.), пищевой промышленности (фольга), металлургии (легирующая добавка), алюминотермии и др.
АЛЮМИНИЙ
АЛЮМИ́НИЙ (лат. Aluminium), Al (читается «алюминий»), химический элемент с атомным номером 13, атомная масса 26,98154. Природный алюминий состоит из одного нуклида 27 Al. Расположен в третьем периоде в группе IIIA периодической системы элементов Менделеева. Конфигурация внешнего электронного слоя 3s 2 p 1 . Практически во всех соединениях степень окисления алюминия +3 (валентность III).
Радиус нейтрального атома алюминия 0,143 нм, радиус иона Al 3+ 0,057 нм. Энергии последовательной ионизации нейтрального атома алюминия равны, соответственно, 5,984, 18,828, 28,44 и 120 эВ. По шкале Полинга электроотрицательность алюминия 1,5.
Простое вещество алюминий – мягкий легкий серебристо-белый металл.
История открытия
Латинское aluminium происходит от латинского же alumen, означающего квасцы (см. КВАСЦЫ) (сульфат алюминия и калия KAl(SO 4) 2 ·12H 2 O), которые издавна использовались при выделке кож и как вяжущее средство. Из-за высокой химической активности открытие и выделение чистого алюминия растянулось почти на 100 лет. Вывод о том, что из квасцов может быть получена «земля» (тугоплавкое вещество, по-современному – оксид алюминия (см. АЛЮМИНИЯ ОКСИД) ) сделал еще в 1754 немецкий химик А. Маргграф (см. МАРГГРАФ Андреас Сигизмунд) . Позднее оказалось, что такая же «земля» может быть выделена из глины, и ее стали называть глиноземом. Получить металлический алюминий смог только в 1825 датский физик Х. К. Эрстед (см. ЭРСТЕД Ханс Кристиан) . Он обработал амальгамой калия (сплавом калия со ртутью) хлорид алюминия AlCl 3 , который можно было получить из глинозема, и после отгонки ртути выделил серый порошок алюминия.
Только через четверть века этот способ удалось немного модернизировать. Французский химик А. Э. Сент-Клер Девиль (см. СЕНТ-КЛЕР ДЕВИЛЬ Анри Этьен) в 1854 предложил использовать для получения алюминия металлический натрий (см. НАТРИЙ) , и получил первые слитки нового металла. Стоимость алюминия была тогда очень высока, и из него изготовляли ювелирные украшения.
Промышленный способ производства алюминия путем электролиза расплава сложных смесей, включающих оксид, фторид алюминия и другие вещества, независимо друг от друга разработали в 1886 году П. Эру (см. ЭРУ Поль Луи Туссен) (Франция) и Ч. Холл (США). Производство алюминия связано с высоким расходом электроэнергии, поэтому в больших масштабах оно было реализовано только в 20 веке. В Советском Союзе первый промышленный алюминий был получен 14 мая 1932 года на Волховском алюминиевом комбинате, построенном рядом с Волховской гидроэлектростанцией.
Нахождение в природе
По распространенности в земной коре алюминий занимает первое место среди металлов и третье место среди всех элементов (после кислорода и кремния), на его долю приходится около 8,8% массы земной коры. Алюминий входит в состав огромного числа минералов, главным образом, алюмосиликатов (см. АЛЮМОСИЛИКАТЫ) , и горных пород. Соединения алюминия содержат граниты (см. ГРАНИТ) , базальты (см. БАЗАЛЬТ) , глины (см. ГЛИНА) , полевые шпаты (см. ПОЛЕВЫЕ ШПАТЫ) и др. Но вот парадокс: при огромном числе минералов и пород, содержащих алюминий, месторождения бокситов (см. БОКСИТЫ) – главного сырья при промышленном получении алюминия, довольно редки. В России месторождения бокситов имеются в Сибири и на Урале. Промышленное значение имеют также алуниты (см. АЛУНИТ) и нефелины (см. НЕФЕЛИН) .
В качестве микроэлемента алюминий присутствует в тканях растений и животных. Существуют организмы-концентраторы, накапливающие алюминий в своих органах, – некоторые плауны, моллюски.
Промышленное получение
При промышленном производстве бокситы сначала подвергают химической переработке, удаляя из них примеси оксидов кремния и железа и других элементов. В результате такой переработки получают чистый оксид алюминия Al 2 O 3 – основное сырье при производстве металла электролизом. Однако из-за того, что температура плавления Al 2 O 3 очень высока (более 2000 °C), использовать его расплав для электролиза не удается.
Выход ученые и инженеры нашли в следующем. В электролизной ванне сначала расплавляют криолит (см. КРИОЛИТ) Na 3 AlF 6 (температура расплава немного ниже 1000 °C). Криолит можно получить, например, при переработке нефелинов Кольского полуострова. Далее в этот расплав добавляют немного Al 2 О 3 (до 10 % по массе) и некоторые другие вещества, улучающие условия проведения последующего процесса. При электролизе этого расплава происходит разложение оксида алюминия, криолит остается в расплаве, а на катоде образуется расплавленный алюминий:
2Al 2 О 3 = 4Al + 3О 2 .
Так как анодом при электролизе служит графит, то выделяющийся на аноде кислород реагирует с графитом и образуется углекислый газ СО 2 .
При электролизе получают металл с содержанием алюминия около 99,7%. В технике применяют и значительно более чистый алюминий, в котором содержание этого элемента достигает 99,999% и более.
Физические и химические свойства
Алюминий – типичный металл, кристаллическая решетка кубическая гранецентрированная, параметр а = 0,40403 нм. Температура плавления чистого металла 660 °C, температура кипения около 2450 °C, плотность 2,6989 г/см 3 . Температурный коэффициент линейного расширения алюминия около 2,5·10 -5 К -1 . Стандартный электродный потенциал Al 3+ /Al –1,663В.
Химически алюминий – довольно активный металл. На воздухе его поверхность мгновенно покрывается плотной пленкой оксида Al 2 О 3 , которая препятствует дальнейшему доступу кислорода к металлу и приводит к прекращению реакции, что обусловливает высокие антикоррозионные свойства алюминия. Защитная поверхностная пленка на алюминии образуется также, если его поместить в концентрированную азотную кислоту.
С остальными кислотами алюминий активно реагирует:
6НСl + 2Al = 2AlCl 3 + 3H 2 ,
3Н 2 SO 4 + 2Al = Al 2 (SO 4) 3 + 3H 2 .
Алюминий реагирует с растворами щелочей. Сначала растворяется защитная оксидная пленка:
Al 2 О 3 + 2NaOH + 3H 2 O = 2Na.
Затем протекают реакции:
2Al + 6H 2 O = 2Al(OH) 3 + 3H 2 ,
NaOH + Al(OH) 3 = Na,
или суммарно:
2Al + 6H 2 O + 2NaOH = Na + 3Н 2 ,
и в результате образуются алюминаты (см. АЛЮМИНАТЫ) : Na – алюминат натрия (тетрагидроксоалюминат натрия), К – алюминат калия (терагидроксоалюминат калия) или др. Так как для атома алюминия в этих соединениях характерно координационное число (см. КООРДИНАЦИОННОЕ ЧИСЛО) 6, а не 4, то действительные формулы указанных тетрагидроксосоединений следующие: Na и К.
При нагревании алюминий реагирует с галогенами:
2Al + 3Cl 2 = 2AlCl 3 ,
2Al + 3 Br 2 = 2AlBr 3 .
Интересно, что реакция между порошками алюминия и иода (см. ИОД) начинается при комнатной температуре, если в исходную смесь добавить несколько капель воды, которая в данном случае играет роль катализатора:
2Al + 3I 2 = 2AlI 3 .
Взаимодействие алюминия с серой при нагревании приводит к образованию сульфида алюминия:
2Al + 3S = Al 2 S 3 ,
который легко разлагается водой:
Al 2 S 3 + 6Н 2 О = 2Al(ОН) 3 + 3Н 2 S.
С водородом алюминий непосредственно не взаимодействует, однако косвенными путями, например, с использованием алюминийорганических соединений (см. АЛЮМИНИЙОРГАНИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ) , можно синтезировать твердый полимерный гидрид алюминия (AlН 3) х – сильнейший восстановитель.
В виде порошка алюминий можно сжечь на воздухе, причем образуется белый тугоплавкий порошок оксида алюминия Al 2 О 3 .
Высокая прочность связи в Al 2 О 3 обусловливает большую теплоту его образования из простых веществ и способность алюминия восстанавливать многие металлы из их оксидов, например:
3Fe 3 O 4 + 8Al = 4Al 2 O 3 + 9Fe и даже
3СаО + 2Al = Al 2 О 3 + 3Са.
Такой способ получения металлов называют алюминотермией (см. АЛЮМИНОТЕРМИЯ) .
Амфотерному оксиду Al 2 О 3 соответствует амфотерный гидроксид – аморфное полимерное соединение, не имеющее постоянного состава. Состав гидроксида алюминия может быть передан формулой xAl 2 O 3 ·yH 2 O, при изучении химии в школе формулу гидроксида алюминия чаще всего указывают как Аl(OH) 3 .
В лаборатории гидроксид алюминия можно получить в виде студенистого осадка обменными реакциями:
Al 2 (SO 4) 3 + 6NaOH = 2Al(OH) 3 + 3Na 2 SO 4 ,
или за счет добавления соды к раствору соли алюминия:
2AlCl 3 + 3Na 2 CO 3 + 3H 2 O = 2Al(OH) 3 Ї + 6NaCl + 3CO 2 ,
а также добавлением раствора аммиака к раствору соли алюминия:
AlCl 3 + 3NH 3 ·H 2 O = Al(OH) 3 Ї + 3H 2 O + 3NH 4 Cl.
Применение
По масштабам применения алюминий и его сплавы занимают второе место после железа и его сплавов. Широкое применение алюминия в различных областях техники и быта связано с совокупностью его физических, механических и химических свойств: малой плотностью, коррозионной стойкостью в атмосферном воздухе, высокой тепло- и электропроводностью, пластичностью и сравнительно высокой прочностью. Алюминий легко обрабатывается различными способами – ковкой, штамповкой, прокаткой и др. Чистый алюминий применяют для изготовления проволоки (электропроводность алюминия составляет 65,5% от электропроводности меди, но алюминий более чем в три раза легче меди, поэтому алюминий часто заменяет медь в электротехнике) и фольги, используемой как упаковочный материал. Основная же часть выплавляемого алюминия расходуется на получение различных сплавов. Сплавы алюминия отличаются малой плотностью, повышенной (по сравнению с чистым алюминием) коррозионной стойкостью и высокими технологическими свойствами: высокой тепло- и электропроводностью, жаропрочностью, прочностью и пластичностью. На поверхности сплавов алюминия легко наносятся защитные и декоративные покрытия.
Разнообразие свойств алюминиевых сплавов обусловлено введением в алюминий различных добавок, образующих с ним твердые растворы или интерметаллические соединения. Основную массу алюминия используют для получения легких сплавов – дуралюмина (см. ДУРАЛЮМИН) (94% Al, 4% Cu, по 0,5% Mg, Mn, Fe и Si), силумина (85-90% Al, 10-14% Si, 0,1% Na) и др. В металлургии алюминий используется не только как основа для сплавов, но и как одна из широко применяемых легирующих добавок в сплавах на основе меди, магния, железа, никеля и др.
Сплавы алюминия находят широкое применение в быту, в строительстве и архитектуре, в автомобилестроении, в судостроении, авиационной и космической технике. В частности, из алюминиевого сплава был изготовлен первый искусственный спутник Земли. Сплав алюминия и циркония – циркалой – широко применяют в ядерном реакторостроении. Алюминий применяют в производстве взрывчатых веществ.
Особо следует отметить окрашенные пленки из оксида алюминия на поверхности металлического алюминия, получаемые электрохимическим путем. Покрытый такими пленками металлический алюминий называют анодированным алюминием. Из анодированного алюминия, по внешнему виду напоминающему золото, изготовляют различную бижутерию.
При обращении с алюминием в быту нужно иметь в виду, что нагревать и хранить в алюминиевой посуде можно только нейтральные (по кислотности) жидкости (например, кипятить воду). Если, например, в алюминиевой посуде варить кислые щи, то алюминий переходит в пищу и она приобретает неприятный «металлический» привкус. Поскольку в быту оксидную пленку очень легко повредить, то использование алюминиевой посуды все-таки нежелательно.
Алюминий в организме
В организм человека алюминий ежедневно поступает с пищей (около 2-3 мг), но его биологическая роль не установлена. В среднем в организме человека (70 кг) в костях, мышцах содержится около 60 мг алюминия.
Энциклопедический словарь . 2009 .
Синонимы :
– (символ Аl), металл серебристо белого цвета, элемент третьей группы периодической таблицы. Впервые в чистом виде был получен в 1827 г. Наиболее распространенный металл в коре земного шара; главным источником его является руда боксит. Процесс… … Научно-технический энциклопедический словарь
АЛЮМИНИЙ – АЛЮМИНИЙ, Aluminium (хим. знак А1, ат. вес 27,1), самый распространенный на поверхности земли металл и, после О и кремния, важнейшая составная часть земной коры. А. встречается в природе, по преимуществу, в виде солей кремнекислоты (силикатов);… … Большая медицинская энциклопедия
Алюминий – представляет собой голубовато белый металл, отличающийся особой легкостью. Он очень пластичен, легко поддается прокатке, волочению, ковке, штамповке, а также литью и т.д. Как и другие мягкие металлы, алюминий также очень хорошо поддается… … Официальная терминология
Алюминий – (Aluminium), Al, химический элемент III группы периодической системы, атомный номер 13, атомная масса 26,98154; легкий металл, tпл660 °С. Содержание в земной коре 8,8% по массе. Алюминий и его сплавы используют как конструкционные материалы в… … Иллюстрированный энциклопедический словарь
АЛЮМИНИЙ, алюмний муж., хим. щелочной металл глиний, основа глинозема, глины; также, как основа ржавчины, железо; а яри медь. Алюминит муж. ископаемое, похожее на квасцы, водный сернокислый глинозем. Алюнит муж. ископаемое, весьма близкое к… … Толковый словарь Даля
– (серебристый, легкий, крылатый) металл Словарь русских синонимов. алюминий сущ., кол во синонимов: 8 глиний (2) … Словарь синонимов
– (лат. Aluminium от alumen квасцы), Al, химический элемент III группы периодической системы, атомный номер 13, атомная масса 26,98154. Серебристо белый металл, легкий (2,7 г/см³), пластичный, с высокой электропроводностью, tпл 660 .С.… … Большой Энциклопедический словарь
Al (от лат. alumen название квасцов, применявшихся в древности как протрава при крашении и дублении * a. aluminium; н. Aluminium; ф. aluminium; и. aluminio), хим. элемент III группы периодич. системы Mенделеева, ат. н. 13, ат. м. 26,9815 … Геологическая энциклопедия
АЛЮМИНИЙ, алюминия, мн. нет, муж. (от лат. alumen квасцы). Серебристо белый ковкий легкий металл. Толковый словарь Ушакова. Д.Н. Ушаков. 1935 1940 … Толковый словарь Ушакова
Документально зафиксированное открытие алюминия произошло в 1825. Впервые этот металл получил датский физик Ганс Христиан Эрстед, когда выделил его при действии амальгамы калия на безводный хлорид алюминия (полученный при пропускании хлора через раскаленную смесь оксида алюминия с углем). Отогнав ртуть, Эрстед получил алюминий, правда, загрязненный примесями. В 1827 немецкий химик Фридрих Вёлер получил алюминий в виде порошка восстановлением гексафторалюмината калием. Современный способ получения алюминия был открыт в 1886 молодым американским исследователем Чарльзом Мартином Холлом. (С 1855 до 1890 было получено лишь 200 тонн алюминия, а за следующее десятилетие по методу Холла во всем мире получили уже 28000т. этого металла) Алюминий чистотой свыше 99,99% впервые был получен электролизом в 1920г. В 1925 г. в работе Эдвардса опубликованы некоторые сведения о физических и механических свойствах такого алюминия. В 1938г. Тэйлор, Уиллей, Смит и Эдвардс опубликовали статью, в которой приведены некоторые свойства алюминия чистотой 99,996%, полученного во Франции также электролизом. Первое издание монографии о свойствах алюминия вышло в свет в 1967г. Еще недавно считалось, что алюминий как весьма активный металл не может встречаться в природе в свободном состоянии, однако в 1978г. в породах Сибирской платформы был обнаружен самородный алюминий – в виде нитевидных кристаллов длиной всего 0,5 мм (при толщине нитей несколько микрометров). В лунном грунте, доставленном на Землю из районов морей Кризисов и Изобилия, также удалось обнаружить самородный алюминий.
Алюминиевые стройматериалы
