(А l ), галлий (Ga ), индий (In ) и таллий (Т l ).
Открытие металлов главной подгруппы III группы
| 1806 г. Тепловые элементы из алюминиевого сплава не являются основной проблемой их коррозии как таковой, потому что корпус достаточно прочный, чтобы обеспечить их длительный срок службы. Основная проблема заключается в продуктах коррозионной реакции, то есть в накоплении воды и образовании коррозионных шламов глинозема, которые вызывают большое количество эксплуатационных горшков в системах из оксида алюминия. Если в отопительной воде достаточно кислорода, только части сплава должны страдать от точечной коррозии. В горячей воде с величиной рН выше 8, 2 алюминий может непосредственно корродировать, поскольку его защитный слой растворяется, а незащищенный квасцы корродируют в результате водорастворимого кислорода. | 1825 г. | 1875 г. | 1863 г. | 1861 г. |
| Г.Люссак, Теперь незащищенный квасцы корродируют, образуя воду. В необработанной воде с величиной рН 8, 5 абатменты на нагревательном элементе из алюминиевого сплава измеряют при температуре от 40 до 70 ° С в диапазоне от 0, 3 до 0, 4 мм в год. Меньшие установки В отличие от установки питьевой воды, общая установка стальных и медных труб в системе отопления может вызвать множество проблем. Как показывает опыт смешанных установок, это не только индуцированная коррозия в комках, но и коррозия контакта. Существует большая неопределенность в отношении совместной установки сплавов и деталей из меди. Несмотря на то, что содержание кислорода в воде будет минимальным, оно вступит в замкнутый контур в реакцию коррозии, а также шваброй и вызовет коррозию точечного и нераспыленного в телах оксида алюминия. Поскольку мы никогда не можем быть уверены в технических проблемах и, в частности, о фактическом внедрении системы удаления кислорода в нагревательную воду, вся коррозионная реакция не ускорит присутствие кислорода. | Г.Х.Эрстед | Л. де Буабодран | Ф.Рейх, | У.Крукс Если вода содержит небольшое количество кислорода, она может реагировать и вызывать коррозию в кусках частиц алюминия. Если вход воздуха в систему отопления не полностью безопасен, давайте забудем о смешанной установке. Содержание воды в нагревательных элементах из сплава и системы отопления. В экспериментальном исследовании авторы рассмотрели три параметра: объем котла, дифференциал регулятора, вес системы и объем воды в системе. В первую очередь мы будем занимать объем воды в системе, поскольку использование алюминиевых радиаторов увеличит объем воды в системе по сравнению с кусками плиты. |
| Л. Тенар | (Дания) | (Франция) | И.Рихтер Важную роль играет содержание воды в системе. Мы замечаем частоту переключения котла. в случае устройств с большим дифференциальным переключением и с большой системой потока, при проектировании конвекторов или малогабаритных нагревательных элементов мы будем проектировать дом с большим объемом. С другой стороны, существуют комбинации, которые не меняют или даже значительно увеличивают частоту сжигания. Опыт эксперимента показывает, что для снижения частоты отключения котла необходимо учитывать все параметры как при выборе котла, так и в конструкции отопительной системы. Только таким образом мы можем разработать оптимальное решение для обеспечения энергоэффективности, обеспечения комфорта и минимизации эксплуатационных расходов. Так называемый преимущество или недостаток объема тел сплавов сплава становится неоднозначным и некатегоризуемым, так как объем должен всегда оцениваться в соответствии с другими параметрами системы и источниками тепла. | (Англия) |
| (Франция) | (Германия) Получение и применение алюминияРис. 1 Насыщение нагревателя для разных нагревательных элементов. Это значение важно для определения реакции скорости нагревательного элемента на регуляторный ответ. Это значение может быть надежно измерено только измерением. Вообще говоря, инерция разных тел падает ниже одного часа. На рисунке 1 показаны стробы различных тел от нулевого выхода до номинального выхода. С точки зрения, достигнутый результат может быть в процентах определен в течение определенного периода времени, соответственно. импульс во времени. |
Бор представляет собой неметалл. Алюминий – переходный металл, а галлий, индий и таллий – полноценные металлы. Таким образом, с ростом радиусов атомов элементов каждой группы периодической системы металлические свойства простых веществ усиливаются.
Рассмотрим подробнее свойства алюминия.
Существует четкая разница между высокой конвекцией и низкими водоемами и телами с высоким содержанием воды, например, английским. Остаточная стагнация является критическим параметром по отношению к частоте ответа регулирующего ответа. Согласно значениям на рисунке 1, ясно, что алюминиевые и пластинчатые тела имеют сравнимую и быструю реакцию на диапазон регулирования термостатического клапана или центральную качественную или количественную регулировку.
Общая рекомендация при установке нагревательных элементов из сплавов. Введение систем отопления всегда является признаком коррозии, которая не может рассматриваться как самостоятельное явление, но всегда в металлической системе – теплоносителе. В случае химической коррозии происходит окисление металла и восстановление окислительного компонента в одном действии. Электрохимическая коррозия является деполяризующим явлением. В процессе коррозии образуется гидратированный кислород, а материалы различных потенциалов формируются путем гальванических линий.
1. Положение алюминия в таблице Д. И. Менделеева. Строение атома, проявляемые степени окисления.
Элемент алюминий расположен в III группе, главной «А» подгруппе, 3 периоде периодической системы, порядковый номер №13, относительная атомная масса Ar (Al ) = 27. Его соседом слева в таблице является магний – типичный металл, а справа – кремний – уже неметалл. Следовательно, алюминий должен проявлять свойства некоторого промежуточного характера и его соединения являются амфотерными.
Образуется кислород, который превращает реакцию с водой в данных условиях в так называемую реакцию Шиккора на магнетит и газовую воду. Алюминий также встречается в подходящих условиях для катодной реакции, т.е. для отделения ионной воды от воды деполяризующей воды, которая образует газообразную воду. В результате заполняются наиболее экспонированные радиаторы смеси воздух-воздух. Содержание воды в этом диапазоне наиболее часто составляет от 5 до 50 об.%. В результате, выходящий газ может воспламеняться во время обезвоживания системы и гореть прозрачным пламенем.
Al +13) 2) 8) 3
Al 0 – 3 e – → Al +3 Алюминий проявляет в соединениях степень окисления +3:
2. Физические свойства алюминия
Алюминий в свободном виде – серебристо-белый металл, обладающий высокой тепло- и электропроводностью. Температура плавления 650 о С. Алюминий имеет невысокую плотность (2,7 г/см 3) – примерно втрое меньше, чем у железа или меди, и одновременно – это прочный металл.
Из-за этого отключены несоответствующие газовые агрегаты, которые работают с контролем. В случае высокой щелочной нагревательной воды в системе защитный слой разрушается, а оксид алюминия растворяется с образованием алюминатов. Реакция нагревательной воды в системе должна находиться в диапазоне рН от 4, 5 до 7, в некоторых случаях она не должна превышать значение 8. Совершенно неуместно использовать воду в колодце, и нет необходимости, чтобы вода была перегоняна водой. В растениях, где используется смесь материалов, таких как алюминий, для использования конкретных ингибиторов требуется сталь, чугун.
3. Нахождение в природе
По распространённости в природе занимает 1-е среди металлов и 3-е место среди элементов, уступая только кислороду и кремнию. Процент содержания алюминия в земной коре по данным различных исследователей составляет от 7,45 до 8,14 % от массы земной коры.
В природе алюминий встречается только в соединениях (минералах).
Также необходимо предотвратить образование гальванических жидкостей или жидкостей из нейтральных материалов, таких как, например, силикон. Простое завинчивание пропитанной радиаторной отвертки или клапана в нагревательный элемент из сплавного сплава является неуместным.
Необходимо обеспечить, чтобы отопительная вода была лишена кислорода и чтобы условия работы устройства были гарантированы. Пластиковые трубы должны быть устойчивыми к диффузии кислорода. Всегда автоматические устройства для улавливания и зарядки дают возможность еще одной неконтролируемой передачи кислорода. Абсолютно неуместно, даже когда это иногда необходимо, – это пополнить воду от прыжка с воды. Элементы, которые производят и связывают кислород, например. ржавчина, осадок, остатки сварочных и паяльных сред, а также остатки нравов должны быть устранены.
Некоторые из них:
Бокситы Al 2 O 3 H 2 O (с примесями SiO 2 , Fe 2 O 3 , CaCO 3 ); Нефелины – Na 3 4; Алуниты – KAl(SO 4) 2 2Al(OH) 3; Глинозёмы (смеси каолинов с песком SiO 2 , известняком CaCO 3 , магнезитом MgCO 3); Корунд – Al 2 O 3; Полевой шпат (ортоклаз) – K 2 O Al 2 O 3 6SiO 2; Каолинит – Al 2 O 3 2SiO 2 2H 2 O; Алунит – (Na,K) 2 SO 4 Al 2 (SO 4) 3 4Al(OH) 3; Б ерилл – 3ВеО Al 2 О 3 6SiO 2
4. Химические свойства алюминия и его соединений
Алюминий легко взаимодействует с кислородом при обычных условиях и покрыт оксидной пленкой (она придает матовый вид).
ДЕМОНСТРАЦИЯ ОКСИДНОЙ ПЛЁНКИ
Её толщина 0,00001 мм, но благодаря ней алюминий не коррозирует. Для изучения химических свойств алюминия оксидную пленку удаляют. (При помощи наждачной бумаги, или химически: сначала опуская в раствор щелочи для удаления оксидной пленки, а затем в раствор солей ртути для образования сплава алюминия со ртутью – амальгамы).
I . Взаимодействие с простыми веществами – неметаллами
- Алюминий уже при комнатной температуре активно реагирует со всеми галогенами, образуя галогениды.
- при нагревании он взаимодействует с серой (200 °С) 2Аl + 3S = Аl 2 S 3 (сульфид алюминия),
- азотом (800 °С) 2Аl + N 2 = 2АlN (нитрид алюминия),
- фосфором (500 °С) А l + Р = А l Р (фосфид алюминия)
- углеродом (2000 °С) 4А l + 3С = А l 4 С 3 (карбид алюминия)
- с йодом в присутствии катализатора – воды (видео) 2Аl + 3 I 2 = 2 A l I 3 (йодид алюминия)
Все эти соединения полностью гидролизуются с образованием гидроксида алюминия и, соответственно, сероводорода, аммиака, фосфина и метана:
Al 2 S 3 + 6H 2 O = 2Al(OH) 3 + 3H 2 S
Al 4 C 3 + 12H 2 O = 4Al(OH) 3 + 3CH 4
В виде стружек или порошка он ярко горит на воздухе, выделяя большое количество теплоты:
4Аl + 3O 2 = 2Аl 2 О 3 + 1676 кДж.
II . Взаимодействие алюминия со сложными веществами
- Взаимодействие с водой :
2Al + 6H 2 O = 2 Al(OH) 3 + 3H 2 без оксидной пленки!!
Опыт (видео)
- Взаимодействие с оксидами металлов:
Алюминий – хороший восстановитель, так как является одним из активных металлов. Стоит в ряду активности сразу после щелочно-земельных металлов. Поэтому восстанавливает металлы из их оксидов . Такая реакция – алюмотермия – используется для получения чистых редких металлов, например таких, как вольфрам, ваннадий и др.
3 Fe 3 O 4 + 8Al = 4Al 2 O 3 + 9Fe + Q
Термитная смесь Fe 3 O 4 и Al (порошок) –используется ещё и в термитной сварке.
Сr 2 О 3 + 2Аl = 2Сr + Аl 2 О 3
- Взаимодействие с кислотами, например с раствором серной кислоты с образованием соли и водорода:
2 Al + 3 H 2 SO 4 = Al 2 (SO 4) 3 + 3 H 2
С холодными концентрированными серной и азотной не реагирует (пассивирует). Поэтому азотную кислоту перевозят в алюминиевых цистернах. При нагревании алюминий способен восстанавливать эти кислоты без выделения водорода:
2Аl + 6Н 2 S О 4(конц) = Аl 2 (S О 4) 3 + 3S О 2 + 6Н 2 О,
Аl + 6НNO 3(конц) = Аl (NO 3) 3 + 3NO 2 + 3Н 2 О.
- Взаимодействие алюминия с щелочами (видео) .
2Al + 2NaOH + 6H 2 O = 2 Na + 3H 2
Na [А l (ОН) 4 ] – тетрагидроксоалюминат натрия
По предложению химика Горбова, в русско-японскую войну эту реакцию использовали для получения водорода для аэростатов.
- Взаимодействие алюминия с растворами солей :
2Al + 3CuSO 4 = Al 2 (SO 4) 3 + 3Cu
Если поверхность алюминия потереть солью ртути, то происходит реакция:
2Al + 3HgCl 2 = 2AlCl 3 + 3Hg
Выделившаяся ртуть растворяет алюминий, образуя амальгаму.
Обнаружение ионов алюминия в растворах (видео) :
5. Применение алюминия и его соединений: РИСУНОК 1 и РИСУНОК 2
Физические и химические свойства алюминия обусловили его широкое применение в технике. Крупным потребителем алюминия является авиационная промышленность: самолет на 2/3 состоит из алюминия и его сплавов. Самолет из стали оказался бы слишком тяжелым и смог бы нести гораздо меньше пассажиров. Поэтому алюминий называют крылатым металлом. Из алюминия изготовляют кабели и провода: при одинаковой электрической проводимости их масса в 2 раза меньше, чем соответствующих изделий из меди.
Учитывая коррозионную устойчивость алюминия, из него изготовляют детали аппаратов и тару для азотной кислоты. Порошок алюминия является основой при изготовлении серебристой краски для защиты железных изделий от коррозии, а также для отражения тепловых лучей такой краской покрывают нефтехранилища, костюмы пожарных.
Оксид алюминия используется для получения алюминия, а также как огнеупорный материал.
Гидроксид алюминия – основной компонент всем известных лекарств маалокса, альмагеля, которые понижают кислотность желудочного сока.
Соли алюминия сильно гидролизуются. Данное свойство применяют в процессе очистки воды. В очищаемую воду вводят сульфат алюминия и небольшое количество гашеной извести для нейтрализации образующейся кислоты. В результате выделяется объемный осадок гидроксида алюминия, который, оседая, уносит с собой взвешенные частицы мути и бактерии.
Таким образом, сульфат алюминия является коагулянтом.
6. Получение алюминия
1) Современный рентабельный способ получения алюминия был изобретен американцем Холлом и французом Эру в 1886 году. Он заключается в электролизе раствора оксида алюминия в расплавленном криолите. Расплавленный криолит Na 3 AlF 6 растворяет Al 2 O 3, как вода растворяет сахар. Электролиз “раствора” оксида алюминия в расплавленном криолите происходит так, как если бы криолит был только растворителем, а оксид алюминия – электролитом.
2Al 2 O 3 эл.ток → 4Al + 3O 2
В английской “Энциклопедии для мальчиков и девочек” статья об алюминии начинается следующими словами: “23 февраля 1886 года в истории цивилизации начался новый металлический век – век алюминия. В этот день Чарльз Холл, 22-летний химик, явился в лабораторию своего первого учителя с дюжиной маленьких шариков серебристо-белого алюминия в руке и с новостью, что он нашел способ изготовлять этот металл дешево и в больших количествах”. Так Холл сделался основоположником американской алюминиевой промышленности и англосаксонским национальным героем, как человек, сделавшим из науки великолепный бизнес.
2) 2Al 2 O 3 + 3 C = 4 Al + 3 CO 2
ЭТО ИНТЕРЕСНО:
- Металлический алюминий первым выделил в 1825 году датский физик Ханс Кристиан Эрстед. Пропустив газообразный хлор через слой раскаленного оксида алюминия, смешанного с углем, Эрстед выделил хлорид алюминия без малейших следов влаги. Чтобы восстановить металлический алюминий, Эрстеду понадобилось обработать хлорид алюминия амальгамой калия. Через 2 года немецкий химик Фридрих Вёллер. Усовершенствовал метод, заменив амальгаму калия чистым калием.
- В 18-19 веках алюминий был главным ювелирным металлом. В 1889 году Д.И.Менделеев в Лондоне за заслуги в развитии химии был награжден ценным подарком – весами, сделанными из золота и алюминия.
- К 1855 году французский ученый Сен- Клер Девиль разработал способ получения металлического алюминия в технических масштабах. Но способ был очень дорогостоящий. Девиль пользовался особым покровительством Наполеона III, императора Франции. В знак своей преданности и благодарности Девиль изготовил для сына Наполеона, новорожденного принца, изящно гравированную погремушку – первое «изделие ширпотреба» из алюминия. Наполеон намеревался даже снарядить своих гвардейцев алюминиевыми кирасами, но цена оказалась непомерно высокой. В то время 1 кг алюминия стоил 1000 марок, т.е. в 5 раз дороже серебра. Только после изобретения электролитического процесса алюминий по своей стоимости сравнялся с обычными металлами.
- А знаете ли вы, что алюминий, поступая в организм человека, вызывает расстройство нервной системы. При его избытке нарушается обмен веществ. А защитными средствами является витамин С, соединения кальция, цинка.
- При сгорании алюминия в кислороде и фторе выделяется много тепла. Поэтому его используют как присадку к ракетному топливу. Ракета “Сатурн” сжигает за время полёта 36 тонн алюминиевого порошка. Идея использования металлов в качестве компонента ракетного топлива впервые высказал Ф. А. Цандер.
ТРЕНАЖЁРЫ
Тренажёр №1 – Характеристика алюминия по положению в Периодической системе элементов Д. И. Менделеева
Тренажёр №2 – Уравнения реакций алюминия с простыми и сложными веществами
Тренажёр №3 – Химические свойства алюминия
ЗАДАНИЯ ДЛЯ ЗАКРЕПЛЕНИЯ
№1. Для получения алюминия из хлорида алюминия в качестве восстановителя можно использовать металлический кальций. Составьте уравнение данной химической реакции, охарактеризуйте этот процесс при помощи электронного баланса.
Подумайте! Почему эту реакцию нельзя проводить в водном растворе?
№2. Закончите уравнения химических реакций:
Al + H 2 SO 4 (раствор) →Al + H 2 SO 4 (раствор) →
Al + CuCl 2 →
Al + HNO 3 →Al + CuCl 2 →
Al + HNO 3 (конц) – t ->
Al + NaOH + H 2 O →Al + NaOH + H 2 O →
№3. Осуществите превращения:
Al → AlCl 3 → Al → Al 2 S 3 → Al(OH) 3 – t ->Al 2 O 3 → Al
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 алюминиевой промышленности) 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 :
Смотреть что такое “алюминий” в других словарях:
Или глиний (хим. обозначение Al, атомный вес 27, 04) металл, ненайденный до сих пор в природе в свободном состоянии; зато ввиде соединений, а именно силикатов, элемент этот повсеместно и широкораспространен; он входит в состав массы горных пород … Энциклопедия Брокгауза и Ефрона
– (глиний) хим. зн. AL; ат. в. = 27,12; уд. в. = 2,6; т. пл. около 700°. Серебристо белый, мягкий, звонкий металл; является в соединении с кремневой кислотой главной составной частью глин, полевого шпата, слюд; встречается во всех почвах. Идет на… … Словарь иностранных слов русского языка
– (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
