Paghahanda ng potassium alum

aluminyo(Latin: Aluminum), – sa periodic table, ang aluminyo ay nasa ikatlong yugto, sa pangunahing subgroup ng ikatlong pangkat. Core charge +13. Ang elektronikong istraktura ng atom ay 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1. Ang metallic atomic radius ay 0.143 nm, ang covalent radius ay 0.126 nm, ang conventional radius ng Al 3+ ion ay 0.057 nm. Enerhiya ng ionization Al – Al + 5.99 eV.

Ang pinaka-katangiang estado ng oksihenasyon ng aluminyo atom ay +3. Ang mga estado ng negatibong oksihenasyon ay bihirang mangyari. Mayroong mga libreng d-sublevel sa panlabas na layer ng elektron ng atom. Dahil dito, ang numero ng koordinasyon nito sa mga compound ay maaaring hindi lamang 4 (AlCl 4-, AlH 4-, aluminosilicates), kundi pati na rin 6 (Al 2 O 3, 3+).

Makasaysayang sanggunian. Ang pangalang Aluminum ay nagmula sa Latin. alumen - kaya noong 500 BC. tinatawag na aluminum alum, na ginamit bilang mordant para sa pagtitina ng mga tela at para sa pangungulti ng balat. Ang Danish na siyentipiko na si H. K. Oersted noong 1825, na kumikilos gamit ang potassium amalgam sa anhydrous AlCl 3 at pagkatapos ay nag-distill ng mercury, nakakuha ng medyo purong Aluminum. Ang unang pang-industriya na paraan ng paggawa ng aluminyo ay iminungkahi noong 1854 ng French chemist na si A.E. Sainte-Clair Deville: ang pamamaraan ay binubuo sa pagbabawas ng double aluminum at sodium chloride Na 3 AlCl 6 na may metallic sodium. Katulad ng kulay sa pilak, ang Aluminum ay napakamahal noong una. Mula 1855 hanggang 1890, 200 tonelada lamang ng aluminyo ang ginawa. Ang modernong paraan ng paggawa ng aluminyo sa pamamagitan ng electrolysis ng cryolite-alumina melt ay binuo noong 1886 nang sabay-sabay at nakapag-iisa ng C. Hall sa USA at P. Heroux sa France.

Ang pagiging likas

Ang aluminyo ay ang pinakakaraniwan crust ng lupa metal. Ito ay nagkakahalaga ng 5.5–6.6 mol. fraction% o 8 wt.%. Ang pangunahing masa nito ay puro sa aluminosilicates. Ang isang napaka-karaniwang produkto ng pagkasira ng mga bato na nabuo sa kanila ay luad, ang pangunahing komposisyon na tumutugma sa formula na Al 2 O 3. 2SiO2. 2H 2 O. Mula sa iba pang likas na anyo ng aluminyo pinakamataas na halaga may bauxite Al 2 O 3 . xH 2 O at mineral corundum Al 2 O 3 at cryolite AlF 3 . 3NaF.

Resibo

Sa kasalukuyan, sa industriya, ang aluminyo ay ginawa sa pamamagitan ng electrolysis ng isang solusyon ng alumina Al 2 O 3 sa molten cryolite. Ang Al 2 O 3 ay dapat na sapat na dalisay, dahil ang mga dumi ay tinanggal mula sa tinunaw na aluminyo na may malaking kahirapan. Ang punto ng pagkatunaw ng Al 2 O 3 ay humigit-kumulang 2050 o C, at ang cryolite ay 1100 o C. Ang isang tinunaw na halo ng cryolite at Al 2 O 3 na naglalaman ng humigit-kumulang 10 wt.% Al 2 O 3 ay napapailalim sa electrolysis, na natutunaw sa 960 o C at may electrical conductivity , density at lagkit, pinaka-kanais-nais para sa proseso. Sa pagdaragdag ng AlF 3, CaF 2 at MgF 2, nagiging posible ang electrolysis sa 950 o C.

Ang electrolyzer para sa smelting aluminyo ay isang bakal na pambalot na may linya na may refractory brick sa loob. Ang ilalim nito (sa ilalim), na binuo mula sa mga bloke ng compressed coal, ay nagsisilbing isang katod. Ang mga anod ay matatagpuan sa itaas: ito ay mga aluminum frame na puno ng mga briquette ng karbon.

Al 2 O 3 = Al 3+ + AlO 3 3-

Ang likidong aluminyo ay inilabas sa katod:

Al 3+ + 3е - = Al

Ang aluminyo ay nakolekta sa ilalim ng pugon, mula sa kung saan ito ay pana-panahong inilabas. Ang oxygen ay inilabas sa anode:

4AlO 3 3- – 12e - = 2Al 2 O 3 + 3O 2

Ang oxygen ay nag-oxidize ng graphite sa carbon oxides. Habang nasusunog ang carbon, nabubuo ang anode.

Ang aluminyo ay ginagamit din bilang isang alloying additive sa maraming mga haluang metal upang magbigay ng paglaban sa init sa kanila.

Mga pisikal na katangian ng aluminyo. Pinagsasama ng aluminyo ang isang napakahalagang hanay ng mga katangian: mababang density, mataas na thermal at electrical conductivity, mataas na ductility at magandang corrosion resistance. Madali itong mapeke, maselyohan, igulong, iguguhit. Ang aluminyo ay mahusay na hinangin ng gas, contact at iba pang uri ng hinang. Ang aluminyo sala-sala ay kubiko na nakasentro sa mukha na may parameter a = 4.0413 Å. Ang mga katangian ng Aluminum, tulad ng lahat ng mga metal, samakatuwid ay nakasalalay sa kadalisayan nito. Mga katangian ng mataas na kadalisayan Aluminum (99.996%): density (sa 20 °C) 2698.9 kg/m 3 ; t pl 660.24 °C; punto ng kumukulo tungkol sa 2500 °C; koepisyent ng thermal expansion (mula 20° hanggang 100 °C) 23.86·10 -6; thermal conductivity (sa 190 °C) 343 W/m·K, tiyak na kapasidad ng init (sa 100 °C) 931.98 J/kg·K. ; electrical conductivity na may paggalang sa tanso (sa 20 °C) 65.5%. Ang aluminyo ay may mababang lakas (tensile strength 50–60 Mn/m2), tigas (170 Mn/m2 ayon kay Brinell) at mataas na ductility (hanggang 50%). Sa panahon ng malamig na rolling, ang lakas ng makunat ng Aluminum ay tumataas sa 115 Mn/m2, tigas - hanggang 270 Mn/m2, bumababa ang kamag-anak na pagpahaba sa 5% (1 Mn/m2 ~ at 0.1 kgf/mm2). Ang aluminyo ay lubos na pinakintab, anodized at may mataas na reflectivity malapit sa pilak (ito ay sumasalamin ng hanggang sa 90% ng insidente ng liwanag na enerhiya). Ang pagkakaroon ng mataas na pagkakaugnay para sa oxygen, ang aluminyo sa hangin ay natatakpan ng isang manipis ngunit napakalakas na pelikula ng Al 2 O 3 oxide, na pinoprotektahan ang metal mula sa karagdagang oksihenasyon at tinutukoy ang mataas na mga katangian ng anti-corrosion nito. Ang lakas ng oxide film at ang proteksiyon na epekto nito ay lubhang nabawasan sa pagkakaroon ng mga impurities ng mercury, sodium, magnesium, copper, atbp. Ang aluminyo ay lumalaban sa atmospera, dagat at sariwang tubig, halos hindi nakikipag-ugnayan sa puro o mataas na diluted na nitric acid, sa mga organikong asido ah, mga produktong pagkain.

Mga katangian ng kemikal

Kapag pinainit ang pinong durog na aluminyo, nasusunog ito nang husto sa hangin. Ang pakikipag-ugnayan nito sa asupre ay nagpapatuloy nang katulad. Ang kumbinasyon na may murang luntian at bromine ay nangyayari sa mga ordinaryong temperatura, at may yodo - sa pag-init. Sa napakataas na temperatura, direktang pinagsasama rin ng aluminyo ang nitrogen at carbon. Sa kabaligtaran, hindi ito nakikipag-ugnayan sa hydrogen.

Ang aluminyo ay medyo lumalaban sa tubig. Ngunit kung ang proteksiyon na epekto ng oxide film ay tinanggal nang mekanikal o sa pamamagitan ng pagsasama, isang malakas na reaksyon ang nangyayari:

Ang mataas na diluted at napaka-puro HNO3 at H2SO4 ay halos walang epekto sa aluminyo (sa malamig), habang sa katamtamang konsentrasyon ng mga acid na ito ay unti-unting natutunaw. Ang purong aluminyo ay medyo lumalaban sa hydrochloric acid, ngunit ang ordinaryong pang-industriya na metal ay natutunaw dito.

Kapag kumikilos sa aluminyo may tubig na solusyon alkalis, ang layer ng oxide ay natutunaw, at ang mga aluminate ay nabuo - mga asin na naglalaman ng aluminyo bilang bahagi ng anion:

Al 2 O 3 + 2NaOH + 3H 2 O = 2Na

Ang aluminyo, na walang proteksiyon na pelikula, ay nakikipag-ugnayan sa tubig, inilipat ang hydrogen mula dito:

2Al + 6H 2 O = 2Al(OH) 3 + 3H 2

Ang nagreresultang aluminum hydroxide ay tumutugon sa labis na alkali, na bumubuo ng hydroxoaluminate:

Al(OH) 3 + NaOH = Na

Ang pangkalahatang equation para sa paglusaw ng aluminyo sa isang may tubig na solusyon sa alkali:

2Al + 2NaOH + 6H 2 O = 2Na + 3H 2

Ang aluminyo ay kapansin-pansing natutunaw sa mga solusyon ng mga asin na, dahil sa kanilang hydrolysis, ay may acidic o alkaline na reaksyon, halimbawa, sa isang solusyon ng Na 2 CO 3.

Sa serye ng stress ito ay matatagpuan sa pagitan ng Mg at Zn. Sa lahat ng matatag na compound nito, ang aluminyo ay trivalent.

Ang kumbinasyon ng aluminyo na may oxygen ay sinamahan ng napakalaking paglabas ng init (1676 kJ/mol Al 2 O 3), na mas malaki kaysa sa maraming iba pang mga metal. Dahil dito, kapag ang pinaghalong oxide ng kaukulang metal na may aluminum powder ay pinainit, nangyayari ang isang marahas na reaksyon, na humahantong sa paglabas ng libreng metal mula sa kinuhang oxide. Ang paraan ng pagbabawas gamit ang Al (aluminothermy) ay kadalasang ginagamit upang makakuha ng bilang ng mga elemento (Cr, Mn, V, W, atbp.) sa isang libreng estado.

Minsan ginagamit ang aluminothermy para sa pagwelding ng mga indibidwal na bahagi ng bakal, lalo na ang mga joints ng mga riles ng tram. Ang pinaghalong ginamit (“thermite”) ay karaniwang binubuo ng mga pinong pulbos ng aluminyo at Fe 3 O 4 . Ito ay sinindihan gamit ang fuse na ginawa mula sa pinaghalong Al at BaO 2. Ang pangunahing reaksyon ay sumusunod sa equation:

8Al + 3Fe 3 O 4 = 4Al 2 O 3 + 9Fe + 3350 kJ

Bukod dito, ang temperatura ay umuunlad sa paligid ng 3000 o C.

Ang aluminyo oksido ay isang puti, napaka-refractory (mp 2050 o C) at hindi matutunaw sa masa ng tubig. Ang natural na Al 2 O 3 (mineral corundum), pati na rin ang mga nakuha sa artipisyal na paraan at pagkatapos ay mataas ang calcined, ay nakikilala sa pamamagitan ng mataas na tigas at insolubility sa mga acid. Ang Al 2 O 3 (tinatawag na alumina) ay maaaring ma-convert sa isang natutunaw na estado sa pamamagitan ng pagsasanib sa alkalis.

Karaniwan, ang natural na corundum na kontaminado ng iron oxide, dahil sa matinding tigas nito, ay ginagamit upang gumawa ng mga gulong, whetstones, atbp. Sa pinong durog na anyo, ito ay tinatawag na emery at ginagamit upang linisin ang mga ibabaw ng metal at gumawa ng papel de liha. Para sa parehong mga layunin, ang Al 2 O 3 ay kadalasang ginagamit, na nakuha sa pamamagitan ng pagsasama ng bauxite (teknikal na pangalan - alundum).

Mga transparent na kulay na kristal na corundum - pulang ruby ​​​​ - isang halo ng chromium - at asul na sapiro - isang paghahalo ng titanium at bakal - mga mahalagang bato. Ang mga ito ay nakuha din sa artipisyal na paraan at ginagamit para sa mga teknikal na layunin, halimbawa, para sa paggawa ng mga bahagi para sa mga instrumento ng katumpakan, mga bato sa relo, atbp. Ang mga ruby ​​crystal na naglalaman ng maliit na admixture ng Cr 2 O 3 ay ginagamit bilang mga quantum generator - mga laser na lumilikha ng nakadirekta na sinag ng monochromatic radiation.

Dahil sa insolubility ng Al 2 O 3 sa tubig, ang hydroxide Al(OH) 3 na naaayon sa oxide na ito ay hindi direktang makukuha lamang mula sa mga asin. Ang paghahanda ng hydroxide ay maaaring kinakatawan bilang ang sumusunod na pamamaraan. Sa ilalim ng pagkilos ng alkalis, ang mga OH-ion ay unti-unting pinapalitan ng 3+ molekula ng tubig sa mga aqua complex:

3+ + OH - = 2+ + H 2 O

2+ + OH - = + + H 2 O

OH - = 0 + H 2 O

Ang Al(OH) 3 ay isang malaking gelatinous precipitate puti, halos hindi matutunaw sa tubig, ngunit madaling natutunaw sa mga acid at malakas na alkalis. Samakatuwid, mayroon itong amphoteric na karakter. Gayunpaman, ang mga pangunahing at lalo na acidic na mga katangian nito ay medyo mahina na ipinahayag. Ang aluminyo hydroxide ay hindi matutunaw sa labis na NH 4 OH. Ang isa sa mga anyo ng dehydrated hydroxide, aluminum gel, ay ginagamit sa teknolohiya bilang isang adsorbent.

Kapag nakikipag-ugnayan sa malakas na alkalis, ang mga kaukulang aluminate ay nabuo:

NaOH + Al(OH) 3 = Na

Ang mga alumina ng pinaka-aktibong monovalent na mga metal ay lubos na natutunaw sa tubig, ngunit dahil sa malakas na hydrolysis, ang kanilang mga solusyon ay matatag lamang sa pagkakaroon ng sapat na labis na alkali. Ang mga aluminate, na ginawa mula sa mas mahihinang mga base, ay halos ganap na na-hydrolyzed sa solusyon at samakatuwid ay maaari lamang makuha nang tuyo (sa pamamagitan ng pagsasama ng Al 2 O 3 sa mga oxide ng kaukulang mga metal). Ang mga metaaluminates ay nabuo, na ang komposisyon ay nagmula sa metaaluminum acid HAlO 2. Karamihan sa kanila ay hindi matutunaw sa tubig.

Ang Al(OH) 3 ay bumubuo ng mga asin na may mga acid. Ang mga derivatives ng karamihan sa mga malakas na acid ay lubos na natutunaw sa tubig, ngunit medyo makabuluhang hydrolyzed, at samakatuwid ang kanilang mga solusyon ay nagpapakita ng isang acidic na reaksyon. Ang mga natutunaw na aluminyo na asing-gamot at mahinang mga asido ay mas na-hydrolyzed. Dahil sa hydrolysis, sulfide, carbonate, cyanide at ilang iba pang aluminum salts ay hindi maaaring makuha mula sa mga may tubig na solusyon.

Sa isang may tubig na kapaligiran, ang Al 3+ anion ay direktang napapalibutan ng anim na molekula ng tubig. Ang nasabing isang hydrated ion ay medyo dissociated ayon sa scheme:

3+ + H 2 O = 2+ + OH 3 +

Ang dissociation constant nito ay 1. 10 -5, ibig sabihin. ito ay isang mahinang acid (malapit sa lakas sa acetic acid). Ang octahedral na kapaligiran ng Al 3+ na may anim na molekula ng tubig ay napanatili din sa mga crystalline hydrates ng isang bilang ng mga aluminum salt.

Ang mga aluminosilicate ay maaaring ituring bilang mga silicate kung saan ang bahagi ng silicon-oxygen tetrahedra SiO 4 4 - ay pinalitan ng aluminum-oxygen tetrahedra AlO 4 5. Sa mga aluminosilicate, ang pinakakaraniwan ay ang mga feldspar, na nagkakahalaga ng higit sa kalahati ng masa ng crust ng lupa. Ang kanilang pangunahing kinatawan ay mga mineral

orthoclase K 2 Al 2 Si 6 O 16 o K 2 O . Al 2 O 3 . 6SiO2

albite Na 2 Al 2 Si 6 O 16 o Na 2 O. Al 2 O 3 . 6SiO2

anortite CaAl 2 Si 2 O 8 o CaO. Al 2 O 3 . 2SiO2

Ang mga mineral ng pangkat ng mika ay napaka-pangkaraniwan, halimbawa muscovite Kal 2 (AlSi 3 O 10) (OH) 2. Ang mineral na nepheline (Na, K) 2, na ginagamit sa paggawa ng alumina, mga produktong soda at semento, ay may malaking praktikal na kahalagahan. Ang produksyon na ito ay binubuo ng mga sumusunod na operasyon: a) nepheline at limestone ay sintered sa tube furnaces sa 1200 o C:

(Na, K) 2 + 2CaCO 3 = 2CaSiO 3 + NaAlO 2 + KAlO 2 + 2CO 2

b) ang nagresultang masa ay natunaw ng tubig - isang solusyon ng sodium at potassium aluminates at CaSiO 3 slurry ay nabuo:

NaAlO 2 + KAlO 2 + 4H 2 O = Na + K

c) CO 2 na nabuo sa panahon ng sintering ay ipinapasa sa aluminate solution:

Na + K + 2CO 2 = NaHCO 3 + KHCO 3 + 2Al(OH) 3

d) sa pamamagitan ng pag-init ng Al(OH) 3 alumina ay nakuha:

2Al(OH) 3 = Al 2 O 3 + 3H 2 O

e) sa pamamagitan ng pagsingaw ng mother liquor, ang soda at potage ay pinaghihiwalay, at ang dating nakuha na putik ay ginagamit para sa paggawa ng semento.

Kapag gumagawa ng 1 tonelada ng Al 2 O 3, 1 tonelada ng mga produkto ng soda at 7.5 tonelada ng semento ay nakuha.

Ang ilang mga aluminosilicate ay may maluwag na istraktura at may kakayahang magpapalitan ng ion. Ang ganitong mga silicate - natural at lalo na artipisyal - ay ginagamit para sa paglambot ng tubig. Bilang karagdagan, dahil sa kanilang mataas na binuo na ibabaw, ginagamit ang mga ito bilang mga suporta sa katalista, i.e. bilang mga materyales na pinapagbinhi ng isang katalista.

Ang mga aluminyo halides sa ilalim ng normal na mga kondisyon ay walang kulay na mga kristal na sangkap. Sa serye ng mga aluminum halides, ang AlF 3 ay ibang-iba sa mga katangian mula sa mga analogue nito. Ito ay refractory, bahagyang natutunaw sa tubig, at hindi aktibo sa kemikal. Ang pangunahing paraan para sa paggawa ng AlF 3 ay batay sa pagkilos ng anhydrous HF sa Al 2 O 3 o Al:

Al 2 O 3 + 6HF = 2AlF 3 + 3H 2 O

Ang mga aluminyo compound na may chlorine, bromine at yodo ay fusible, napaka-reaktibo at lubos na natutunaw hindi lamang sa tubig, kundi pati na rin sa maraming mga organikong solvent. Ang pakikipag-ugnayan ng aluminyo halides sa tubig ay sinamahan ng isang makabuluhang pagpapalabas ng init. Sa may tubig na solusyon lahat sila ay lubos na na-hydrolyzed, ngunit hindi tulad ng tipikal na acidic nonmetal halides, ang kanilang hydrolysis ay hindi kumpleto at nababaligtad. Ang pagiging kapansin-pansing pabagu-bago ng isip kahit na sa ilalim ng normal na mga kondisyon, ang AlCl 3, AlBr 3 at AlI 3 ay umuusok sa basa-basa na hangin (dahil sa hydrolysis). Maaari silang makuha sa pamamagitan ng direktang pakikipag-ugnayan mga simpleng sangkap.

Ang mga densidad ng singaw ng AlCl 3, AlBr 3 at AlI 3 sa medyo mababang temperatura nang higit pa o mas kaunti ay eksaktong tumutugma sa mga dobleng formula - Al 2 Hal 6. Ang spatial na istraktura ng mga molekulang ito ay tumutugma sa dalawang tetrahedra na may isang karaniwang gilid. Ang bawat aluminyo atom ay nakagapos sa apat na halogen atoms, at ang bawat isa sa gitnang halogen atoms ay nakagapos sa parehong aluminum atoms. Sa dalawang mga bono ng gitnang halogen atom, ang isa ay donor-acceptor, na may aluminyo na gumagana bilang isang acceptor.

Sa halide salts ng isang bilang ng mga monovalent na metal, ang aluminum halides ay bumubuo ng mga kumplikadong compound, pangunahin sa mga uri ng M 3 at M (kung saan ang Hal ay chlorine, bromine o iodine). Ang pagkahilig sa mga reaksyon sa karagdagan ay karaniwang napakalinaw sa halides na isinasaalang-alang. Ito ang tiyak na dahilan para sa pinakamahalagang teknikal na paggamit ng AlCl 3 bilang isang katalista (sa pagdadalisay ng langis at sa mga organikong synthesis).

Sa mga fluoroaluminate, ang pinakamalaking gamit (para sa produksyon ng Al, F 2, enamel, salamin, atbp.) ay Na 3 cryolite. Pang-industriya na produksyon Ang artipisyal na cryolite ay batay sa paggamot ng aluminum hydroxide na may hydrofluoric acid at soda:

2Al(OH) 3 + 12HF + 3Na 2 CO 3 = 2Na 3 + 3CO 2 + 9H 2 O

Ang chloro-, bromo- at iodoaluminates ay nakukuha sa pamamagitan ng pagsasama ng aluminum trihalides na may halides ng mga kaukulang metal.

Bagama't ang aluminyo ay hindi tumutugon sa kemikal sa hydrogen, ang aluminyo hydride ay maaaring makuha nang hindi direkta. Ito ay isang puting amorphous na masa ng komposisyon (AlH 3) n. Nabubulok kapag pinainit sa itaas ng 105 o C na may paglabas ng hydrogen.

Kapag ang AlH 3 ay nakikipag-ugnayan sa mga pangunahing hydride sa isang ethereal na solusyon, ang mga hydroaluminate ay nabuo:

LiH + AlH 3 = Li

Ang mga hydridoaluminates ay mga puting solido. Mabilis na nabubulok sa tubig. Ang mga ito ay malakas na pagbabawas ng mga ahente. Ginagamit ang mga ito (lalo na ang Li) sa organic synthesis.

Aluminum sulfate Al 2 (SO 4) 3. Ang 18H 2 O ay nakuha sa pamamagitan ng pagkilos ng mainit na sulfuric acid sa aluminum oxide o kaolin. Ginagamit ito para sa paglilinis ng tubig, gayundin sa paghahanda ng ilang uri ng papel.

Potassium aluminum alum KAl(SO 4) 2. 12H 2 O ay ginagamit sa malalaking dami para sa tanning leather, at gayundin sa pagtitina bilang mordant para sa cotton fabrics. Sa huling kaso, ang epekto ng alum ay batay sa katotohanan na ang aluminyo haydroksayd na nabuo bilang isang resulta ng hydrolysis nito ay idineposito sa mga hibla ng tela sa isang pinong dispersed na estado at, adsorbing ang tina, matatag na hinahawakan ito sa hibla.

Sa iba pang aluminum derivatives, dapat banggitin ang acetate nito (kung hindi man acetic acid salt) Al(CH 3 COO) 3, na ginagamit sa pagtitina ng mga tela (bilang mordant) at sa gamot (lotions at compresses). Ang aluminyo nitrate ay madaling natutunaw sa tubig. Ang aluminyo pospeyt ay hindi matutunaw sa tubig at acetic acid, ngunit natutunaw sa malakas na acids at alkalis.

Aluminum sa katawan. Ang aluminyo ay bahagi ng mga tisyu ng mga hayop at halaman; sa mga organo ng mga mammal, mula 10 -3 hanggang 10 -5% ng Aluminum (sa isang krudo na batayan) ay natagpuan. Naiipon ang aluminyo sa atay, pancreas at thyroid gland. Sa mga produktong halaman, ang nilalaman ng Aluminum ay mula sa 4 mg bawat 1 kg ng tuyong bagay (patatas) hanggang 46 mg (dilaw na singkamas), sa mga produktong pinagmulan ng hayop - mula 4 mg (pulot) hanggang 72 mg bawat 1 kg ng tuyong bagay ( karne ng baka). Sa pang-araw-araw na diyeta ng tao, ang nilalaman ng aluminyo ay umabot sa 35-40 mg. Ang mga organismo na nagko-concentrate ng aluminyo ay kilala, halimbawa, mga lumot (Lycopodiaceae), na naglalaman ng hanggang 5.3% na aluminyo sa kanilang abo, at mga mollusk (Helix at Lithorina), na naglalaman ng 0.2–0.8% na aluminyo sa kanilang abo. Sa pamamagitan ng pagbuo ng mga hindi matutunaw na compound na may mga pospeyt, ang aluminyo ay nakakagambala sa nutrisyon ng mga halaman (pagsipsip ng mga pospeyt sa pamamagitan ng mga ugat) at mga hayop (pagsipsip ng mga pospeyt sa mga bituka).

Geochemistry ng aluminyo. Ang mga geochemical na katangian ng aluminyo ay tinutukoy ng mataas na pagkakaugnay nito para sa oxygen (sa mga mineral, ang aluminyo ay kasama sa oxygen octahedra at tetrahedrons), pare-pareho ang valence (3), at mababang solubility ng karamihan sa mga natural na compound. Sa mga endogenous na proseso sa panahon ng solidification ng magma at pagbuo ng mga igneous na bato, ang aluminyo ay pumapasok sa kristal na sala-sala ng feldspars, micas at iba pang mineral - aluminosilicates. Sa biosphere, ang aluminyo ay isang mahinang migrante; ito ay mahirap makuha sa mga organismo at sa hydrosphere. Sa isang mahalumigmig na klima, kung saan ang nabubulok na labi ng masaganang mga halaman ay bumubuo ng maraming mga organikong asido, ang aluminyo ay lumilipat sa mga lupa at tubig sa anyo ng mga organomineral colloidal compound; ang aluminyo ay na-adsorbed ng mga colloid at idineposito sa ibabang bahagi ng mga lupa. Ang bono sa pagitan ng aluminyo at silikon ay bahagyang nasira at sa ilang mga lugar sa tropiko ay nabuo ang mga mineral - aluminum hydroxides - boehmite, diaspores, hydrargillite. Karamihan sa aluminyo ay bahagi ng aluminosilicates - kaolinit, beidellite at iba pang mineral na luad. Tinutukoy ng mahinang mobility ang natitirang akumulasyon ng aluminum sa weathering crust ng mahalumigmig na tropiko. Bilang resulta, nabuo ang eluvial bauxite. Sa mga nakaraang panahon ng geological, ang bauxite ay naipon din sa mga lawa at coastal zone ng mga dagat sa mga tropikal na rehiyon (halimbawa, sedimentary bauxite ng Kazakhstan). Sa mga steppes at disyerto, kung saan mayroong maliit na bagay na nabubuhay at ang tubig ay neutral at alkalina, ang aluminyo ay halos hindi lumilipat. Ang paglipat ng aluminyo ay pinaka-energetic sa mga lugar ng bulkan, kung saan malakas ang acidic na ilog at Ang tubig sa lupa, mayaman sa aluminyo. Sa mga lugar kung saan ang acidic na tubig ay nahahalo sa alkaline na tubig dagat (sa bukana ng mga ilog at iba pa), ang aluminyo ay namuo sa pagbuo ng mga deposito ng bauxite.

Paglalapat ng Aluminum. Ang kumbinasyon ng pisikal, mekanikal at kemikal na mga katangian ng Aluminum ay tumutukoy sa malawakang paggamit nito sa halos lahat ng mga lugar ng teknolohiya, lalo na sa anyo ng mga haluang metal nito sa iba pang mga metal. Sa electrical engineering, matagumpay na pinapalitan ng Aluminum ang tanso, lalo na sa paggawa ng napakalaking conductor, halimbawa, sa mga overhead lines, high-voltage cable, switchgear bus, transformer (ang electrical conductivity ng Aluminum ay umabot sa 65.5% ng electrical conductivity ng tanso, at ito ay higit sa tatlong beses na mas magaan kaysa sa tanso; na may isang cross section na nagbibigay ng parehong kondaktibiti, ang masa ng mga aluminyo na wire ay kalahati ng tanso). Ang ultra-pure aluminum ay ginagamit sa paggawa ng mga de-koryenteng capacitor at rectifier, ang pagkilos nito ay batay sa kakayahan ng aluminum oxide film na magpadala kuryente sa isang direksyon lamang. Ang Ultrapure Aluminum, na pinadalisay ng zone melting, ay ginagamit para sa synthesis ng mga semiconductor compound ng uri A III B V, na ginagamit para sa produksyon ng mga semiconductor device. Ang Pure Aluminum ay ginagamit sa paggawa ng iba't ibang uri ng mirror reflectors. Ang mataas na kadalisayan ng aluminyo ay ginagamit upang protektahan mga ibabaw ng metal mula sa atmospheric corrosion (cladding, aluminum paint). Pagmamay-ari ng medyo mababang seksyon pagsipsip ng neutrons, Aluminum ay ginagamit bilang isang istruktura materyal sa nuclear reactors.

Ang malalaking kapasidad na mga tangke ng aluminyo ay nag-iimbak at nagdadala ng mga likidong gas (methane, oxygen, hydrogen, atbp.), nitrogen at acetic acid, malinis na tubig, hydrogen peroxide at edible oil. Ang aluminyo ay malawakang ginagamit sa mga kagamitan at kagamitan sa industriya ng pagkain, para sa packaging ng pagkain (sa anyo ng foil), at para sa paggawa ng iba't ibang uri ng mga produktong sambahayan. Ang pagkonsumo ng aluminyo para sa pagtatapos ng mga gusali, arkitektura, transportasyon at mga istruktura ng palakasan ay tumaas nang husto.

Sa metalurhiya, ang Aluminum (bilang karagdagan sa mga haluang metal na nakabatay dito) ay isa sa mga pinakakaraniwang haluang additives sa mga haluang metal batay sa Cu, Mg, Ti, Ni, Zn at Fe. Ginagamit din ang aluminyo upang i-deoxidize ang bakal bago ibuhos ito sa isang amag, gayundin sa mga proseso ng paggawa ng ilang mga metal gamit ang paraan ng aluminothermy. Batay sa Aluminum, ang SAP (sintered aluminum powder) ay ginawa gamit ang powder metallurgy, na may mataas na heat resistance sa mga temperaturang higit sa 300 °C.

Ang aluminyo ay ginagamit sa paggawa ng mga pampasabog (ammonal, alumotol). Ang iba't ibang mga compound ng aluminyo ay malawakang ginagamit.

Ang produksyon at pagkonsumo ng aluminyo ay patuloy na lumalaki, na higit na lumalampas sa rate ng paglago ng produksyon ng bakal, tanso, tingga, at sink.

Listahan ng ginamit na panitikan

1. V.A. Rabinovich, Z.Ya. Khavin "Isang maikling reference na libro sa kemikal"

2. L.S. Guzey "Mga lektura sa pangkalahatang kimika"

3. N.S. Akhmetov "Pangkalahatan at di-organikong kimika"

4. B.V. Nekrasov "Textbook ng General Chemistry"

5. N.L. Glinka "General Chemistry"

Mayroong maraming aluminyo sa crust ng lupa: 8.6% sa timbang. Nangunguna ito sa lahat ng mga metal at pangatlo sa iba pang mga elemento (pagkatapos ng oxygen at silikon). Mayroong dalawang beses na mas maraming aluminyo kaysa sa bakal, at 350 beses na higit pa kaysa sa tanso, sink, kromo, lata at tingga na pinagsama! Tulad ng isinulat niya higit sa 100 taon na ang nakalilipas sa kanyang klasikong aklat-aralin Mga Pangunahing Kaalaman sa Chemistry D.I. Mendeleev, sa lahat ng metal, “ang aluminyo ang pinakakaraniwan sa kalikasan; Ito ay sapat na upang ituro na ito ay bahagi ng luad upang gawing malinaw ang unibersal na pamamahagi ng aluminyo sa crust ng lupa. Ang aluminyo, o alum na metal (alumen), ay tinatawag ding luwad dahil ito ay matatagpuan sa luwad.”

Ang pinakamahalagang aluminyo mineral ay bauxite, isang pinaghalong pangunahing oxide AlO(OH) at hydroxide Al(OH) 3. Ang pinakamalaking deposito ng bauxite ay matatagpuan sa Australia, Brazil, Guinea at Jamaica; ang industriyal na produksyon ay isinasagawa din sa ibang mga bansa. Ang Alunite (alum stone) (Na,K) 2 SO 4 ·Al 2 (SO 4) 3 ·4Al(OH) 3 at nepheline (Na,K) 2 O·Al 2 O 3 ·2SiO 2 ay mayaman din sa aluminum. Sa kabuuan, higit sa 250 mineral ang kilala na naglalaman ng aluminyo; karamihan sa kanila ay aluminosilicates, kung saan pangunahing nabuo ang crust ng lupa. Kapag sila ay naglagay ng panahon, ang luad ay nabuo, ang batayan nito ay ang mineral na kaolinite Al 2 O 3 · 2SiO 2 · 2H 2 O. Ang mga dumi ng bakal ay kadalasang nagpapakulay ng kayumanggi sa luad, ngunit mayroon ding puting luad - kaolin, na ginagamit sa paggawa porselana at mga produktong luwad.

Paminsan-minsan, matatagpuan ang isang kakaibang matigas (pangalawa lamang sa brilyante) na mineral na corundum - crystalline oxide Al 2 O 3, kadalasang nakukulayan ng mga impurities sa iba't ibang Kulay. Ang asul na iba't nito (isang paghahalo ng titanium at iron) ay tinatawag na sapiro, ang pula (isang paghahalo ng kromo) ay tinatawag na ruby. Ang iba't ibang impurities ay maaari ding kulayan ang tinatawag na noble corundum green, yellow, orange, purple at iba pang mga kulay at shade.

Hanggang kamakailan, pinaniniwalaan na ang aluminyo, bilang isang napaka-aktibong metal, ay hindi maaaring mangyari sa kalikasan sa isang libreng estado, ngunit noong 1978, ang katutubong aluminyo ay natuklasan sa mga bato ng Siberian Platform - sa anyo ng mga kristal na tulad ng sinulid lamang. 0.5 mm ang haba (na may kapal ng thread na ilang micrometers). Natuklasan din ang katutubong aluminyo sa lunar na lupa na dinala sa Earth mula sa mga rehiyon ng Seas of Crisis and Abundance. Ito ay pinaniniwalaan na ang aluminum metal ay maaaring mabuo sa pamamagitan ng condensation mula sa gas. Ito ay kilala na kapag ang aluminum halides - chloride, bromide, fluoride - ay pinainit, maaari silang mag-evaporate nang mas malaki o mas madali (halimbawa, AlCl 3 sublimes na sa 180 ° C). Sa malakas na pagtaas temperatura, ang mga aluminum halides ay nabubulok, nagiging isang estado na may mas mababang valence metal, halimbawa, AlCl. Kapag ang naturang tambalan ay nag-condenses na may pagbaba sa temperatura at kawalan ng oxygen, ang isang disproportionation reaction ay nangyayari sa solid phase: ang ilan sa mga aluminum atoms ay na-oxidized at pumasa sa karaniwang trivalent state, at ang ilan ay nabawasan. Ang Monivalent aluminum ay maaari lamang gawing metal: 3AlCl ® 2Al + AlCl 3 . Ang pagpapalagay na ito ay sinusuportahan din ng parang thread na hugis ng mga native na kristal na aluminyo. Karaniwan, ang mga kristal ng istrakturang ito ay nabuo dahil sa mabilis na paglaki mula sa gas phase. Malamang na ang mga microscopic na aluminum nuggets sa lunar na lupa ay nabuo sa katulad na paraan.

Ang pangalang aluminyo ay nagmula sa Latin na alumen (genus aluminis). Ito ang pangalan ng alum, double potassium-aluminum sulfate KAl(SO 4) 2 · 12H 2 O), na ginamit bilang mordant para sa pagtitina ng mga tela. Ang Latin na pangalan ay malamang na bumalik sa Griyego na "halme" - brine, mag-asim. Nagtataka na sa England ang aluminyo ay aluminyo, at sa USA ito ay aluminyo.

Maraming tanyag na aklat sa kimika ang naglalaman ng isang alamat na ang isang tiyak na imbentor, na ang pangalan ay hindi napanatili ng kasaysayan, ay dinala kay Emperador Tiberius, na namuno sa Roma noong 14–27 AD, isang mangkok na gawa sa metal na kahawig ng kulay ng pilak, ngunit mas magaan. Ang regalong ito ay nagbuwis ng buhay ng panginoon: Inutusan siya ni Tiberius na ipapatay at sirain ang pagawaan, dahil natatakot siya na baka mapababa ng bagong metal ang halaga ng pilak sa kabang-yaman ng imperyal.

Ang alamat na ito ay batay sa isang kuwento ni Pliny the Elder, isang Romanong manunulat at iskolar, may-akda Likas na kasaysayan– encyclopedia ng natural science kaalaman noong sinaunang panahon. Ayon kay Pliny, ang bagong metal ay nakuha mula sa "clayey earth." Ngunit ang luad ay naglalaman ng aluminyo.

Ang mga modernong may-akda ay halos palaging gumagawa ng isang reserbasyon na ang buong kuwentong ito ay walang iba kundi isang magandang fairy tale. At hindi ito nakakagulat: aluminum in mga bato ah ay lubos na mahigpit na nakagapos sa oxygen, at maraming enerhiya ang dapat gamitin upang palabasin ito. Gayunpaman, kamakailan lamang ay lumitaw ang bagong data sa pangunahing posibilidad ng pagkuha ng metal na aluminyo noong sinaunang panahon. Gaya ng ipinakita ng spectral analysis, ang mga dekorasyon sa puntod ng Chinese commander na si Zhou-Zhu, na namatay noong simula ng III V. AD, ay gawa sa isang haluang metal na binubuo ng 85% aluminyo. Nakuha kaya ng mga sinaunang tao ang libreng aluminyo? Ang lahat ng kilalang pamamaraan (electrolysis, reduction na may metallic sodium o potassium) ay awtomatikong inaalis. Matatagpuan ba ang katutubong aluminyo noong sinaunang panahon, tulad ng, halimbawa, mga nugget ng ginto, pilak, at tanso? Ito ay hindi rin kasama: ang katutubong aluminyo ay isang bihirang mineral na matatagpuan sa hindi gaanong halaga, kaya ang mga sinaunang manggagawa ay hindi mahanap at mangolekta ng mga naturang nuggets sa kinakailangang dami.

Gayunpaman, posible ang isa pang paliwanag para sa kuwento ni Pliny. Ang aluminyo ay maaaring makuha mula sa mga ores hindi lamang sa tulong ng kuryente at alkali na mga metal. Mayroong magagamit na ahente ng pagbabawas at malawakang ginagamit mula noong sinaunang panahon - karbon, sa tulong kung saan ang mga oxide ng maraming mga metal ay nabawasan sa mga libreng metal kapag pinainit. Noong huling bahagi ng 1970s, nagpasya ang mga German chemist na subukan kung ang aluminyo ay maaaring ginawa noong sinaunang panahon sa pamamagitan ng pagbawas sa karbon. Pinainit nila ang pinaghalong luad na may pulbos ng karbon at asin o potash (potassium carbonate). Ang asin ay nakuha mula sa tubig dagat, at potash mula sa abo ng halaman, upang magamit lamang ang mga sangkap at pamamaraan na magagamit noong sinaunang panahon. Pagkaraan ng ilang oras, lumutang ang slag na may mga aluminum ball sa ibabaw ng crucible! Maliit ang ani ng metal, ngunit posible na sa ganitong paraan makukuha ng mga sinaunang metalurgista ang “metal ng ika-20 siglo.”

Mga katangian ng aluminyo.

Ang kulay ng purong aluminyo ay kahawig ng pilak; ito ay isang napakagaan na metal: ang density nito ay 2.7 g/cm 3 lamang. Ang tanging mga metal na mas magaan kaysa aluminyo ay alkali at alkaline earth metals (maliban sa barium), beryllium at magnesium. Madaling natutunaw ang aluminyo - sa 600 ° C (maaaring matunaw ang manipis na aluminum wire sa isang regular na burner ng kusina), ngunit kumukulo lamang ito sa 2452 ° C. Sa mga tuntunin ng electrical conductivity, ang aluminyo ay nasa ika-4 na lugar, pangalawa lamang sa pilak (ito ay nasa unang lugar), tanso at ginto, na, dahil sa mura ng aluminyo, ay may malaking praktikal na kahalagahan. Ang thermal conductivity ng mga metal ay nagbabago sa parehong pagkakasunud-sunod. Madaling i-verify ang mataas na thermal conductivity ng aluminum sa pamamagitan ng paglubog ng aluminum na kutsara sa mainit na tsaa. At isa pang kapansin-pansing katangian ng metal na ito: ang makinis, makintab na ibabaw nito ay perpektong sumasalamin sa liwanag: mula 80 hanggang 93% sa nakikitang rehiyon ng spectrum, depende sa haba ng daluyong. Sa rehiyon ng ultraviolet, ang aluminyo ay walang katumbas sa bagay na ito, at sa pulang rehiyon lamang ito ay bahagyang mas mababa sa pilak (sa ultraviolet, ang pilak ay may napakababang pagmuni-muni).

Ang purong aluminyo ay isang medyo malambot na metal - halos tatlong beses na mas malambot kaysa sa tanso, kaya kahit na medyo makapal na mga plato at baras ng aluminyo ay madaling yumuko, ngunit kapag ang aluminyo ay bumubuo ng mga haluang metal (mayroong isang malaking bilang ng mga ito), ang katigasan nito ay maaaring tumaas ng sampung beses.

Ang katangian ng estado ng oksihenasyon ng aluminyo ay +3, ngunit dahil sa pagkakaroon ng hindi napuno na 3 R- at 3 d-orbitals, aluminum atoms ay maaaring bumuo ng karagdagang donor-acceptor bonds. Samakatuwid, ang Al 3+ ion na may maliit na radius ay napakahilig sa kumplikadong pagbuo, na bumubuo ng iba't ibang mga cationic at anionic complex: AlCl 4 –, AlF 6 3–, 3+, Al(OH) 4 –, Al(OH) 6 3–, AlH 4 – at marami pang iba. Ang mga complex na may mga organikong compound ay kilala rin.

Ang aktibidad ng kemikal ng aluminyo ay napakataas; sa serye ng mga potensyal na elektrod ito ay nakatayo kaagad sa likod ng magnesiyo. Sa unang sulyap, ang gayong pahayag ay maaaring mukhang kakaiba: pagkatapos ng lahat, ang isang aluminum pan o kutsara ay medyo matatag sa hangin at hindi bumagsak sa tubig na kumukulo. Ang aluminyo, hindi katulad ng bakal, ay hindi kinakalawang. Ito ay lumalabas na kapag nakalantad sa hangin, ang metal ay natatakpan ng walang kulay, manipis ngunit matibay na "baluti" ng oksido, na nagpoprotekta sa metal mula sa oksihenasyon. Kaya, kung ipasok mo ang isang makapal na aluminyo wire o plate na 0.5-1 mm ang kapal sa apoy ng burner, ang metal ay natutunaw, ngunit ang aluminyo ay hindi dumadaloy, dahil nananatili ito sa isang bag ng oksido nito. Kung aalisin mo ang aluminyo ng proteksiyon na pelikula nito o gagawin itong maluwag (halimbawa, sa pamamagitan ng paglubog nito sa isang solusyon ng mga mercury salts), ang aluminyo ay agad na magbubunyag ng tunay na kakanyahan nito: nasa temperatura ng silid na ito ay magsisimulang tumugon nang masigla sa tubig, na naglalabas ng hydrogen. : 2Al + 6H 2 O ® 2Al(OH) 3 + 3H 2 . Sa hangin, ang aluminyo, na inalis ang protective film nito, ay nagiging loose oxide powder sa harap mismo ng ating mga mata: 2Al + 3O 2 ® 2Al 2 O 3 . Ang aluminyo ay lalong aktibo sa isang pinong durog na estado; Kapag hinipan sa apoy, ang alikabok ng aluminyo ay agad na nasusunog. Kung paghaluin mo ang aluminyo na alikabok sa sodium peroxide sa isang ceramic na plato at bumagsak ng tubig sa pinaghalong, ang aluminyo ay sumiklab din at nasusunog na may puting apoy.

Ang napakataas na pagkakaugnay ng aluminyo para sa oxygen ay nagpapahintulot na ito ay "mag-alis" ng oxygen mula sa mga oxide ng isang bilang ng iba pang mga metal, na binabawasan ang mga ito (aluminothermy method). Karamihan sikat na halimbawa– isang pinaghalong thermite, sa panahon ng pagkasunog kung saan napakaraming init ang inilalabas na ang resultang bakal ay natutunaw: 8Al + 3Fe 3 O 4 ® 4Al 2 O 3 + 9Fe. Ang reaksyong ito ay natuklasan noong 1856 ni N.N. Beketov. Sa ganitong paraan, ang Fe 2 O 3, CoO, NiO, MoO 3, V 2 O 5, SnO 2, CuO, at ilang iba pang mga oxide ay maaaring gawing metal. Kapag binabawasan ang Cr 2 O 3, Nb 2 O 5, Ta 2 O 5, SiO 2, TiO 2, ZrO 2, B 2 O 3 na may aluminyo, ang init ng reaksyon ay hindi sapat upang mapainit ang mga produkto ng reaksyon sa itaas ng kanilang natutunaw na punto.

Ang aluminyo ay madaling natutunaw sa mga dilute na mineral acid upang bumuo ng mga asin. Ang puro nitric acid, na nag-oxidize sa ibabaw ng aluminyo, ay nagtataguyod ng pampalapot at pagpapalakas ng oxide film (ang tinatawag na passivation ng metal). Ang aluminyo na ginagamot sa ganitong paraan ay hindi tumutugon kahit na may hydrochloric acid. Gamit ang electrochemical anodic oxidation (anodizing), ang isang makapal na pelikula ay maaaring malikha sa ibabaw ng aluminyo, na madaling maipinta sa iba't ibang kulay.

Ang pag-alis ng hindi gaanong aktibong mga metal sa pamamagitan ng aluminyo mula sa mga solusyon ng mga asing-gamot ay kadalasang nahahadlangan ng isang proteksiyon na pelikula sa ibabaw ng aluminyo. Ang pelikulang ito ay mabilis na nawasak ng tansong klorido, kaya ang reaksyong 3CuCl 2 + 2Al ® 2AlCl 3 + 3Cu ay madaling nangyayari, na sinamahan ng malakas na pag-init. Sa malakas na mga solusyon sa alkali, ang aluminyo ay madaling natutunaw sa paglabas ng hydrogen: 2Al + 6NaOH + 6H 2 O ® 2Na 3 + 3H 2 (nabubuo din ang iba pang anionic hydroxo complex). Ang amphoteric na kalikasan ng mga compound ng aluminyo ay makikita din sa madaling pagkatunaw ng sariwang precipitated oxide at hydroxide nito sa alkalis. Ang crystalline oxide (corundum) ay napaka-lumalaban sa mga acid at alkalis. Kapag pinagsama sa alkalis, ang mga anhydrous aluminate ay nabuo: Al 2 O 3 + 2NaOH ® 2NaAlO 2 + H 2 O. Magnesium aluminate Mg(AlO 2) 2 ay isang semi-mahalagang spinel stone, kadalasang may kulay na may mga impurities sa iba't ibang kulay. .

Ang reaksyon ng aluminyo na may mga halogens ay nangyayari nang mabilis. Kung ang isang manipis na aluminyo wire ay ipinakilala sa isang test tube na may 1 ml ng bromine, pagkatapos ng maikling panahon ang aluminyo ay nagniningas at nasusunog na may maliwanag na apoy. Ang reaksyon ng isang halo ng aluminyo at yodo powders ay pinasimulan ng isang patak ng tubig (ang tubig na may yodo ay bumubuo ng isang acid na sumisira sa oxide film), pagkatapos ay lumilitaw ang isang maliwanag na apoy na may mga ulap ng violet iodine vapor. Ang mga aluminyo halides sa mga may tubig na solusyon ay may acidic na reaksyon dahil sa hydrolysis: AlCl 3 + H 2 O Al(OH)Cl 2 + HCl.

Ang reaksyon ng aluminyo na may nitrogen ay nangyayari lamang sa itaas 800 ° C na may pagbuo ng nitride AlN, na may asupre - sa 200 ° C (sulfide Al 2 S 3 ay nabuo), na may posporus - sa 500 ° C (phosphide AlP ay nabuo). Kapag ang boron ay idinagdag sa tinunaw na aluminyo, ang mga boride ng komposisyon na AlB 2 at AlB 12 ay nabuo - mga refractory compound na lumalaban sa mga acid. Ang hydride (AlH) x (x = 1.2) ay nabuo lamang sa vacuum sa mababang temperatura sa reaksyon ng atomic hydrogen na may aluminum vapor. Ang AlH 3 hydride, na matatag sa kawalan ng kahalumigmigan sa temperatura ng silid, ay nakuha sa isang solusyon ng anhydrous ether: AlCl 3 + LiH ® AlH 3 + 3LiCl. Sa labis na LiH, nabubuo ang tulad ng asin na lithium aluminum hydride LiAlH 4 - isang napakalakas na ahente ng pagbabawas na ginagamit sa mga organikong synthese. Agad itong nabubulok sa tubig: LiAlH 4 + 4H 2 O ® LiOH + Al(OH) 3 + 4H 2.

Produksyon ng aluminyo.

Ang dokumentadong pagtuklas ng aluminyo ay naganap noong 1825. Ang metal na ito ay unang nakuha ng Danish physicist na si Hans Christian Oersted, nang ihiwalay niya ito sa pamamagitan ng pagkilos ng potassium amalgam sa anhydrous aluminum chloride (nakuha sa pamamagitan ng pagpasa ng chlorine sa mainit na pinaghalong aluminum oxide at karbon. ). Ang pagkakaroon ng distilled off ang mercury, si Oersted ay nakakuha ng aluminyo, bagaman ito ay nahawahan ng mga impurities. Noong 1827, nakuha ng German chemist na si Friedrich Wöhler ang aluminyo sa anyo ng pulbos sa pamamagitan ng pagbabawas ng hexafluoroaluminate na may potasa:

Na 3 AlF 6 + 3K ® Al + 3NaF + 3KF. Nang maglaon ay nakuha niya ang aluminyo sa anyo ng makintab na mga bolang metal. Noong 1854, binuo ng French chemist na si Henri Etienne Saint-Clair Deville ang unang pang-industriya na paraan para sa paggawa ng aluminyo - sa pamamagitan ng pagbabawas ng pagkatunaw ng tetrachloroaluminate na may sodium: NaAlCl 4 + 3Na ® Al + 4NaCl. Gayunpaman, ang aluminyo ay patuloy na isang napakabihirang at mamahaling metal; ito ay hindi gaanong mas mura kaysa sa ginto at 1500 beses na mas mahal kaysa sa bakal (ngayon ay tatlong beses na lamang). Ang isang kalansing ay ginawa mula sa ginto, aluminyo at mahalagang bato noong 1850s para sa anak ng French Emperor Napoleon III. Nang ang isang malaking ingot ng aluminyo na ginawa ng isang bagong paraan ay ipinakita sa World Exhibition sa Paris noong 1855, ito ay tiningnan na parang ito ay isang hiyas. Ang itaas na bahagi (sa anyo ng isang pyramid) ng Washington Monument sa kabisera ng US ay ginawa mula sa mahalagang aluminyo. Sa oras na iyon, ang aluminyo ay hindi gaanong mas mura kaysa sa pilak: sa USA, halimbawa, noong 1856 ito ay naibenta sa halagang $12 kada pound (454 g), at pilak para sa $15. Sa 1st volume ng sikat na libro na inilathala noong 1890 Encyclopedic Dictionary Sinabi nina Brockhaus at Efron na "ang aluminyo ay pangunahing ginagamit pa rin para sa paggawa ng... mga luxury goods." Sa oras na iyon, 2.5 tonelada lamang ng metal ang minahan taun-taon sa buong mundo. Sa pagtatapos lamang ng ika-19 na siglo, nang ang isang electrolytic na pamamaraan para sa paggawa ng aluminyo ay binuo, ang taunang produksyon nito ay nagsimulang umabot sa libu-libong tonelada, at noong ika-20 siglo. – milyong tonelada. Binago nito ang aluminyo mula sa isang semi-mahalagang metal tungo sa isang malawak na magagamit na metal.

Ang modernong paraan ng paggawa ng aluminyo ay natuklasan noong 1886 ng isang batang Amerikanong mananaliksik, si Charles Martin Hall. Siya ay naging interesado sa kimika bilang isang bata. Nang matagpuan ang lumang aklat-aralin sa kimika ng kanyang ama, sinimulan niyang masigasig na pag-aralan ito at magsagawa ng mga eksperimento, minsan ay nakatanggap pa ng pagsaway mula sa kanyang ina dahil sa pagkasira ng tablecloth ng hapunan. At makalipas ang 10 taon ay nakagawa siya ng isang pambihirang pagtuklas na nagpatanyag sa kanya sa buong mundo.

Bilang isang mag-aaral sa edad na 16, narinig ni Hall mula sa kanyang guro, si F. F. Jewett, na kung ang isang tao ay makakagawa ng murang paraan upang makagawa ng aluminyo, ang taong iyon ay hindi lamang gagawa ng isang mahusay na serbisyo sa sangkatauhan, ngunit gagawa din ng malaking kapalaran. Alam ni Jewett ang kanyang sinasabi: dati siyang nagsanay sa Alemanya, nagtrabaho kasama si Wöhler, at tinalakay sa kanya ang mga problema sa paggawa ng aluminyo. Nagdala rin si Jewett ng sample ng rare metal sa America, na ipinakita niya sa kanyang mga estudyante. Biglang nagpahayag si Hall sa publiko: "Kukunin ko ang metal na ito!"

Nagpatuloy ang anim na taong pagsusumikap. Sinubukan ni Hall na kumuha ng aluminyo iba't ibang pamamaraan, ngunit hindi matagumpay. Sa wakas, sinubukan niyang kunin ang metal na ito sa pamamagitan ng electrolysis. Noong panahong iyon, walang mga power plant; kailangang gumawa ng kasalukuyang gamit ang malalaking gawang bahay na baterya mula sa coal, zinc, nitric at sulfuric acid. Nagtrabaho si Hall sa isang kamalig kung saan nagtayo siya ng isang maliit na laboratoryo. Tinulungan siya ng kanyang kapatid na si Julia, na interesado sa mga eksperimento ng kanyang kapatid. Iningatan niya ang lahat ng kanyang mga sulat at journal sa trabaho, na ginagawang posible na literal na masubaybayan ang kasaysayan ng pagtuklas araw-araw. Narito ang isang sipi mula sa kanyang mga memoir:

"Si Charles noon pa man magandang kalooban, at kahit sa pinakamasamang araw ay nagawa niyang pagtawanan ang sinapit ng mga malas na imbentor. Sa mga oras ng kabiguan, nakahanap siya ng aliw sa aming lumang piano. Sa kanyang laboratoryo sa bahay nagtrabaho siya nang mahabang oras nang walang pahinga; at nang makaalis siya saglit sa set up, dadagsa siya sa mahabang bahay namin para maglaro ng konti... Alam ko, sa paglalaro ng alindog at pakiramdam, palagi niyang iniisip ang kanyang trabaho. At tinulungan siya ng musika sa bagay na ito."

Ang pinakamahirap na bagay ay ang pumili ng isang electrolyte at protektahan ang aluminyo mula sa oksihenasyon. Matapos ang anim na buwang nakakapagod na paggawa, ilang maliliit na bolang pilak ang sa wakas ay lumitaw sa tunawan. Agad na tumakbo si Hall sa kanyang dating guro para sabihin sa kanya ang kanyang tagumpay. "Propesor, nakuha ko ito!" bulalas niya, na iniabot ang kanyang kamay: sa kanyang palad ay may isang dosenang maliliit na bola ng aluminyo. Nangyari ito noong Pebrero 23, 1886. At eksaktong dalawang buwan mamaya, noong Abril 23 ng parehong taon, ang Pranses na si Paul Héroux ay kumuha ng isang patent para sa isang katulad na imbensyon, na ginawa niya nang nakapag-iisa at halos sabay-sabay (dalawang iba pang mga pagkakataon ay kapansin-pansin din: parehong isinilang sina Hall at Héroux noong 1863 at namatay noong 1914).

Ngayon ang mga unang bola ng aluminyo na ginawa ng Hall ay itinatago sa American Aluminum Company sa Pittsburgh bilang isang pambansang relic, at sa kanyang kolehiyo ay mayroong isang monumento sa Hall, na ginawa mula sa aluminyo. Kasunod na isinulat ni Jewett: “Ang pinakamahalagang natuklasan ko ay ang pagtuklas sa tao. Si Charles M. Hall na, sa edad na 21, ay nakatuklas ng isang paraan ng pagbabawas ng aluminyo mula sa ore, at sa gayon ay ginawa ang aluminyo na napakagandang metal na ngayon ay malawakang ginagamit sa buong mundo.” Ang hula ni Jewett ay nagkatotoo: Si Hall ay tumanggap ng malawak na pagkilala at naging isang honorary member ng maraming mga siyentipikong lipunan. Ngunit ang kanyang personal na buhay ay hindi matagumpay: ang nobya ay hindi nais na tanggapin ang katotohanan na ang kanyang kasintahan ay gumugol ng lahat ng kanyang oras sa laboratoryo, at sinira ang pakikipag-ugnayan. Natagpuan ni Hall ang aliw sa kanyang katutubong kolehiyo, kung saan siya nagtrabaho sa natitirang bahagi ng kanyang buhay. Tulad ng isinulat ng kapatid ni Charles, "Ang kolehiyo ay ang kanyang asawa, ang kanyang mga anak, at lahat ng iba pa - ang kanyang buong buhay." Ipinamana ni Hall ang karamihan sa kanyang mana sa kolehiyo - $5 milyon. Namatay si Hall sa leukemia sa edad na 51.

Ang pamamaraan ng Hall ay naging posible upang makagawa ng medyo murang aluminyo sa isang malaking sukat gamit ang kuryente. Kung mula 1855 hanggang 1890 ay 200 tonelada lamang ng aluminyo ang nakuha, kung gayon sa susunod na dekada, gamit ang pamamaraan ni Hall, 28,000 tonelada ng metal na ito ang nakuha na sa buong mundo! Noong 1930, ang pandaigdigang taunang produksyon ng aluminyo ay umabot sa 300 libong tonelada. Ngayon higit sa 15 milyong tonelada ng aluminyo ay ginawa taun-taon. Sa mga espesyal na paliguan sa temperatura na 960-970 ° C, ang isang solusyon ng alumina (teknikal na Al 2 O 3) sa tinunaw na cryolite Na 3 AlF 6, na bahagyang mina sa anyo ng isang mineral, at bahagyang espesyal na synthesize, ay napapailalim. sa electrolysis. Ang likidong aluminyo ay naipon sa ilalim ng paliguan (katode), ang oxygen ay inilabas sa mga anod ng carbon, na unti-unting nasusunog. Sa mababang boltahe (mga 4.5 V), ang mga electrolyser ay kumonsumo ng malalaking alon - hanggang 250,000 A! Ang isang electrolyzer ay gumagawa ng halos isang toneladang aluminyo bawat araw. Ang produksyon ay nangangailangan ng maraming kuryente: nangangailangan ng 15,000 kilowatt-hours ng kuryente upang makagawa ng 1 toneladang metal. Ang halagang ito ng kuryente ay natupok ng isang malaking 150-apartment na gusali sa isang buong buwan. Ang paggawa ng aluminyo ay mapanganib sa kapaligiran, dahil ang hangin sa atmospera ay nadudumihan ng mga pabagu-bagong fluorine compound.

Paglalapat ng aluminyo.

Kahit na si D.I. Mendeleev ay sumulat na "ang metal na aluminyo, na may mahusay na liwanag at lakas at mababang pagkakaiba-iba sa hangin, ay napaka-angkop para sa ilang mga produkto." Ang aluminyo ay isa sa pinakakaraniwan at pinakamurang mga metal. Mahirap isipin ang modernong buhay kung wala ito. Hindi nakakagulat na ang aluminyo ay tinatawag na metal ng ika-20 siglo. Ito ay nagpapahiram ng mabuti sa pagproseso: forging, stamping, rolling, drawing, pressing. Ang purong aluminyo ay isang medyo malambot na metal; Ito ay ginagamit upang gumawa ng mga kable ng kuryente, mga bahagi ng istruktura, foil ng pagkain, mga kagamitan sa kusina at pintura na "pilak". Ang maganda at magaan na metal na ito ay malawakang ginagamit sa teknolohiya ng konstruksiyon at abyasyon. Ang aluminyo ay sumasalamin sa liwanag nang napakahusay. Samakatuwid, ito ay ginagamit upang gumawa ng mga salamin gamit ang paraan ng metal deposition sa isang vacuum.

Sa sasakyang panghimpapawid at mekanikal na inhinyero, sa paggawa ng mga istruktura ng gusali, mas mahirap na mga aluminyo na haluang metal ang ginagamit. Ang isa sa pinakatanyag ay isang haluang metal na aluminyo na may tanso at magnesiyo (duralumin, o simpleng "duralumin"; ang pangalan ay nagmula sa Aleman na lungsod ng Duren). Pagkatapos ng hardening, ang haluang ito ay nakakakuha ng espesyal na tigas at nagiging humigit-kumulang 7 beses na mas malakas kaysa sa purong aluminyo. Kasabay nito, ito ay halos tatlong beses na mas magaan kaysa sa bakal. Ito ay nakuha sa pamamagitan ng alloying aluminyo na may maliit na mga karagdagan ng tanso, magnesiyo, mangganeso, silikon at bakal. Ang mga silumin ay malawakang ginagamit - paghahagis ng mga haluang metal ng aluminyo at silikon. Ang mga high-strength, cryogenic (frost-resistant) at heat-resistant alloys ay ginawa din. Ang mga proteksiyon at pandekorasyon na patong ay madaling inilapat sa mga produktong gawa sa mga aluminyo na haluang metal. Ang liwanag at lakas ng mga aluminyo na haluang metal ay lalong kapaki-pakinabang sa teknolohiya ng aviation. Halimbawa, ang mga rotor ng helicopter ay ginawa mula sa isang haluang metal ng aluminyo, magnesiyo at silikon. Ang medyo murang aluminum bronze (hanggang sa 11% Al) ay may mataas na mekanikal na katangian, ito ay lumalaban sa tubig dagat at maging sa dilute hydrochloric acid. Mula 1926 hanggang 1957, ang mga barya sa mga denominasyon ng 1, 2, 3 at 5 kopecks ay ginawa mula sa aluminyo na tanso sa USSR.

Sa kasalukuyan, ang isang-kapat ng lahat ng aluminyo ay ginagamit para sa mga pangangailangan sa konstruksiyon, ang parehong halaga ay natupok ng transport engineering, humigit-kumulang 17% ay ginugol sa mga materyales sa packaging at mga lata, at 10% sa electrical engineering.

Maraming nasusunog at sumasabog na mixtures ay naglalaman din ng aluminum. Ang Alumotol, isang pinaghalong cast ng trinitrotoluene at aluminum powder, ay isa sa pinakamalakas na pang-industriyang pampasabog. Ang ammonal ay isang paputok na sangkap na binubuo ng ammonium nitrate, trinitrotoluene at aluminum powder. Ang mga incendiary na komposisyon ay naglalaman ng aluminyo at isang oxidizing agent - nitrate, perchlorate. Ang mga komposisyon ng Zvezdochka pyrotechnic ay naglalaman din ng pulbos na aluminyo.

Ang isang pinaghalong aluminum powder na may metal oxides (thermite) ay ginagamit upang makagawa ng ilang mga metal at haluang metal, para sa mga welding rails, at sa incendiary ammunition.

Natagpuan din ang aluminyo praktikal na gamit bilang rocket fuel. Upang ganap na masunog ang 1 kg ng aluminyo, halos apat na beses na mas kaunting oxygen ang kinakailangan kaysa sa 1 kg ng kerosene. Bilang karagdagan, ang aluminyo ay maaaring ma-oxidized hindi lamang sa pamamagitan ng libreng oxygen, kundi pati na rin ng nakatali na oxygen, na bahagi ng tubig o carbon dioxide. Kapag ang aluminyo ay "nasusunog" sa tubig, 8800 kJ ay inilabas bawat 1 kg ng mga produkto; ito ay 1.8 beses na mas mababa kaysa sa panahon ng pagkasunog ng metal sa purong oxygen, ngunit 1.3 beses na higit pa kaysa sa panahon ng pagkasunog sa hangin. Nangangahulugan ito na sa halip na mapanganib at mahal na mga compound, ang simpleng tubig ay maaaring gamitin bilang isang oxidizer para sa naturang gasolina. Ang ideya ng paggamit ng aluminyo bilang gasolina ay iminungkahi noong 1924 ng domestic scientist at imbentor na si F.A. Tsander. Ayon sa kanyang plano, maaaring gamitin ang mga elemento ng aluminyo sasakyang pangkalawakan bilang karagdagang gasolina. Ang matapang na proyektong ito ay hindi pa praktikal na naipatupad, ngunit karamihan sa kasalukuyang kilalang solidong rocket fuel ay naglalaman ng metal na aluminyo sa anyo ng pinong pulbos. Ang pagdaragdag ng 15% na aluminyo sa gasolina ay maaaring tumaas ang temperatura ng mga produkto ng pagkasunog ng isang libong degree (mula 2200 hanggang 3200 K); Ang rate ng daloy ng mga produkto ng pagkasunog mula sa nozzle ng engine ay tumataas din - ang pangunahing tagapagpahiwatig ng enerhiya na tumutukoy sa kahusayan ng rocket fuel. Kaugnay nito, ang lithium, beryllium at magnesium lamang ang maaaring makipagkumpitensya sa aluminyo, ngunit lahat ng mga ito ay mas mahal kaysa sa aluminyo.

Ang mga compound ng aluminyo ay malawak ding ginagamit. Ang aluminyo oksido ay isang refractory at abrasive (emery) na materyal, isang hilaw na materyal para sa paggawa ng mga keramika. Ginagamit din ito sa paggawa ng mga materyales sa laser, mga bearings ng relo, at mga bato ng alahas (artificial rubies). Ang calcined aluminum oxide ay isang adsorbent para sa paglilinis ng mga gas at likido at isang katalista para sa isang bilang ng mga organikong reaksyon. Ang anhydrous aluminum chloride ay isang katalista sa organic synthesis (reaksyon ng Friedel-Crafts), ang panimulang materyal para sa produksyon ng high-purity na aluminyo. Ang aluminyo sulpate ay ginagamit para sa paglilinis ng tubig; tumutugon sa calcium bikarbonate na naglalaman ng:

Al 2 (SO 4) 3 + 3Ca(HCO 3) 2 ® 2AlO(OH) + 3CaSO 4 + 6CO 2 + 2H 2 O, ito ay bumubuo ng oxide-hydroxide flakes, na, naninirahan, kumukuha at sumisipsip din sa ibabaw ng mga nasa suspendido impurities at kahit microorganisms sa tubig. Bilang karagdagan, ang aluminum sulfate ay ginagamit bilang mordant para sa pagtitina ng mga tela, tanning leather, pag-iingat ng kahoy, at pagpapalaki ng papel. Ang calcium aluminate ay isang bahagi ng mga cementitious na materyales, kabilang ang Portland cement. Ang Yttrium aluminum garnet (YAG) YAlO 3 ay isang laser material. Ang aluminyo nitride ay isang refractory na materyal para sa mga electric furnace. Ang mga sintetikong zeolite (ang mga ito ay nabibilang sa aluminosilicates) ay mga adsorbents sa chromatography at catalysts. Ang mga organoaluminum compound (halimbawa, triethylaluminum) ay mga bahagi ng Ziegler-Natta catalysts, na ginagamit para sa synthesis ng polymers, kabilang ang mataas na kalidad na sintetikong goma.

Ilya Leenson

Panitikan:

Tikhonov V.N. Analytical chemistry ng aluminyo. M., "Science", 1971
Popular Library mga elemento ng kemikal . M., "Science", 1983
Craig N.C. Charles Martin Hall at ang kanyang Metal. J.Chem.Educ. 1986, vol. 63, blg. 7
Kumar V., Milewski L. Charles Martin Hall at ang Great Aluminum Revolution. J.Chem.Educ., 1987, vol. 64, blg. 8



Ang pangalang Aluminum ay nagmula sa Latin. alumen - kaya noong 500 BC. e. tinatawag na aluminum alum, na ginamit bilang mordant para sa pagtitina ng mga tela at para sa pangungulti ng balat. Ang Danish na siyentipiko na si H. K. Oersted noong 1825, na kumikilos gamit ang potassium amalgam sa anhydrous AlCl 3 at pagkatapos ay nag-distill ng mercury, nakakuha ng medyo purong Aluminum. Ang unang pang-industriya na pamamaraan para sa paggawa ng aluminyo ay iminungkahi noong 1854 ng French chemist na si A. E. Saint-Clair Deville: ang pamamaraan ay binubuo sa pagbawas ng double chloride ng aluminyo at sodium Na 3 AlCl 6 na may metallic sodium. Katulad ng kulay sa pilak, ang Aluminum ay napakamahal noong una. Mula 1855 hanggang 1890, 200 tonelada lamang ng aluminyo ang ginawa. Ang modernong paraan ng paggawa ng aluminyo sa pamamagitan ng electrolysis ng cryolite-alumina melt ay binuo noong 1886 nang sabay-sabay at nakapag-iisa ng C. Hall sa USA at P. Heroux sa France.

Pamamahagi ng Aluminum sa kalikasan. Sa mga tuntunin ng kasaganaan sa kalikasan, ang Aluminum ay nasa ika-3 ranggo pagkatapos ng oxygen at silikon at ika-1 sa mga metal. Ang nilalaman nito sa crust ng lupa ay 8.80% sa timbang. Ang aluminyo ay hindi nangyayari sa libreng anyo dahil sa aktibidad ng kemikal nito. Ilang daang mga aluminyo mineral ay kilala, higit sa lahat aluminosilicates. Bauxite, alunite at nepheline ay pang-industriya na kahalagahan. Ang mga nepheline na bato ay mas mahirap sa alumina kaysa sa bauxite, ngunit kapag ginamit sa kumbinasyon, mahalaga by-products: soda, potash, sulfuric acid. Ang isang paraan para sa pinagsamang paggamit ng mga nepheline ay binuo sa USSR. Nepheline ores sa USSR form, sa kaibahan sa bauxite, napaka malalaking deposito at lumikha ng halos walang limitasyong mga pagkakataon para sa pagpapaunlad ng industriya ng aluminyo.

Mga pisikal na katangian ng Aluminum. Pinagsasama ng aluminyo ang isang napakahalagang hanay ng mga katangian: mababang density, mataas na thermal at electrical conductivity, mataas na ductility at magandang corrosion resistance. Madali itong mapeke, maselyohan, igulong, iguguhit. Ang aluminyo ay mahusay na hinangin ng gas, contact at iba pang uri ng hinang. Ang aluminyo sala-sala ay kubiko na nakasentro sa mukha na may parameter a = 4.0413 Å. Ang mga katangian ng Aluminum, tulad ng lahat ng mga metal, samakatuwid ay nakasalalay sa kadalisayan nito. Mga katangian ng mataas na kadalisayan Aluminum (99.996%): density (sa 20°C) 2698.9 kg/m 3 ; t pl 660.24°C; punto ng kumukulo tungkol sa 2500°C; koepisyent ng thermal expansion (mula 20° hanggang 100°C) 23.86·10 -6 ; thermal conductivity (sa 190°C) 343 W/m·K, tiyak na kapasidad ng init (sa 100°C) 931.98 J/kg·K. ; electrical conductivity na may paggalang sa tanso (sa 20 °C) 65.5%. Ang aluminyo ay may mababang lakas (tensile strength 50-60 Mn/m2), tigas (170 Mn/m2 ayon kay Brinell) at mataas na ductility (hanggang 50%). Sa panahon ng malamig na rolling, ang tensile strength ng Aluminum ay tumataas sa 115 Mn/m2, tigas - hanggang 270 Mn/m2, ang relative elongation ay bumababa sa 5% (1 Mn/m2 ~ at 0.1 kgf/mm2). Ang aluminyo ay lubos na pinakintab, anodized at may mataas na reflectivity malapit sa pilak (ito ay sumasalamin ng hanggang sa 90% ng insidente ng liwanag na enerhiya). Ang pagkakaroon ng mataas na pagkakaugnay para sa oxygen, ang aluminyo sa hangin ay natatakpan ng isang manipis ngunit napakalakas na pelikula ng Al 2 O 3 oxide, na pinoprotektahan ang metal mula sa karagdagang oksihenasyon at tinutukoy ang mataas na mga katangian ng anti-corrosion nito. Ang lakas ng oxide film at ang proteksiyon na epekto nito ay lubhang bumababa sa pagkakaroon ng mga impurities ng mercury, sodium, magnesium, copper, atbp. Ang aluminyo ay lumalaban sa atmospheric corrosion, dagat at sariwang tubig, halos hindi nakikipag-ugnayan sa puro o mataas na diluted na nitric acid, organic acids, mga produktong pagkain.

Mga kemikal na katangian ng Aluminum. Ang panlabas na electron shell ng Aluminum atom ay binubuo ng 3 electron at may istrakturang 3s 2 3p 1. Sa ilalim ng normal na mga kondisyon, ang aluminyo sa mga compound ay 3-valent, ngunit sa mataas na temperatura maaari itong maging monovalent, na bumubuo ng tinatawag na mga subcompounds. Aluminum subhalides, AlF at AlCl, stable lamang sa gas na estado, sa isang vacuum o sa isang hindi gumagalaw na atmospera, kapag bumaba ang temperatura, nabubulok (disproportionate) sa purong Al at AlF 3 o AlCl 3 at samakatuwid ay magagamit upang makagawa ng ultrapure Aluminum . Kapag pinainit, ang pinong dinurog o pinulbos na aluminyo ay nasusunog nang husto sa hangin. Sa pamamagitan ng pagsunog ng Aluminum sa isang stream ng oxygen, ang mga temperatura sa itaas 3000°C ay nakakamit. Ang pag-aari ng Aluminum upang aktibong makipag-ugnayan sa oxygen ay ginagamit upang ibalik ang mga metal mula sa kanilang mga oxide (Aluminothermy). Sa madilim na pulang init, ang fluorine ay masiglang nakikipag-ugnayan sa Aluminum, na bumubuo ng AlF 3 . Ang klorin at likidong bromine ay tumutugon sa aluminyo sa temperatura ng silid, yodo - kapag pinainit. Sa mataas na temperatura, pinagsama ang aluminyo sa nitrogen, carbon at sulfur, na bumubuo ng AlN nitride, Al 4 C 3 carbide at Al 2 S 3 sulfide, ayon sa pagkakabanggit. Ang aluminyo ay hindi nakikipag-ugnayan sa hydrogen; Ang aluminyo hydride (AlH 3) X ay nakuha nang hindi direkta. Malaking interes ang double hydride ng Aluminum at mga elemento ng mga grupo I at II ng periodic system ng komposisyon MeH n · n AlH 3, ang tinatawag na aluminum hydride. Ang aluminyo ay madaling natutunaw sa alkalis, naglalabas ng hydrogen at bumubuo ng mga aluminate. Karamihan sa mga aluminyo na asing-gamot ay lubos na natutunaw sa tubig. Ang mga solusyon ng mga aluminyo na asing-gamot ay nagpapakita ng isang acidic na reaksyon dahil sa hydrolysis.

Produksyon ng Aluminum. Sa industriya, ang aluminyo ay ginawa sa pamamagitan ng electrolysis ng alumina Al 2 O 3 na natunaw sa molten cryolite NasAlF 6 sa temperatura na humigit-kumulang 950 ° C. Ginagamit ang mga electrolyzer ng tatlong pangunahing disenyo: 1) mga electrolyzer na may tuluy-tuloy na self-baking anodes at side current supply , 2) pareho, ngunit may isang pang-itaas na kasalukuyang supply at 3) mga electrolyzer na may mga inihurnong anod. Ang electrolyte bath ay isang bakal na pambalot, na may linya sa loob ng init- at electrically insulating material - refractory brick, at nilagyan ng coal slab at blocks. Ang dami ng gumagana ay puno ng isang molten electrolyte na binubuo ng 6-8% alumina at 94-92% cryolite (karaniwan ay may pagdaragdag ng AlF 3 at mga 5-6% ng pinaghalong potassium at magnesium fluoride). Ang katod ay nasa ilalim ng paliguan, ang anode ay nasusunog na mga bloke ng carbon na nahuhulog sa electrolyte o pinalamanan na self-baking electrodes. Kapag ang kasalukuyang pumasa, ang tinunaw na Aluminum ay inilabas sa katod, na naipon sa apuyan, at sa anode - oxygen, na bumubuo ng CO at CO 2 na may carbon anode. Ang alumina, ang pangunahing consumable na materyal, ay may mataas na pangangailangan para sa kadalisayan at laki ng butil. Ang pagkakaroon nito ng mga oxide ng mga elemento na mas electropositive kaysa sa Aluminum ay humahantong sa kontaminasyon ng Aluminum. Sa sapat na nilalaman ng alumina, ang paliguan ay gumagana nang normal sa isang de-koryenteng boltahe ng pagkakasunud-sunod ng 4-4.5 V. Ang mga paliguan ay konektado sa isang direktang kasalukuyang mapagkukunan sa serye (sa serye ng 150-160 na paliguan). Ang mga modernong electrolyser ay nagpapatakbo sa mga alon na hanggang 150 kA. Ang aluminyo ay karaniwang inalis mula sa mga paliguan gamit ang isang vacuum ladle. Ang molten Aluminum na may kadalisayan na 99.7% ay ibinubuhos sa mga hulma. Ang mataas na kadalisayan ng aluminyo (99.9965%) ay nakukuha sa pamamagitan ng electrolytic refining ng pangunahing Aluminum gamit ang tinatawag na three-layer na paraan, na binabawasan ang nilalaman ng Fe, Si at Cu impurities. Ang mga pag-aaral ng proseso ng electrolytic refining ng aluminyo gamit ang mga organikong electrolyte ay nagpakita ng pangunahing posibilidad na makakuha ng aluminyo na may kadalisayan ng 99.999% na may medyo mababang pagkonsumo ng enerhiya, ngunit sa ngayon ang pamamaraang ito ay may mababang produktibidad. Para sa malalim na paglilinis ng aluminyo, ginagamit ang zone melting o distillation sa pamamagitan ng subfluoride.

Sa panahon ng electrolytic production ng Aluminum, maaaring mangyari ang electric shock, mataas na temperatura at mga nakakapinsalang gas. Upang maiwasan ang mga aksidente, ang mga bathtub ay mapagkakatiwalaang naka-insulate; ang mga manggagawa ay gumagamit ng tuyong felt na bota at angkop na damit na pang-proteksyon. Ang isang malusog na kapaligiran ay pinapanatili ng epektibong bentilasyon. Sa patuloy na paglanghap ng alikabok mula sa metal na aluminyo at ang oksido nito, maaaring mangyari ang pulmonary aluminosis. Ang mga manggagawa na nakikibahagi sa paggawa ng aluminyo ay madalas na may mga catarrh ng upper respiratory tract (rhinitis, pharyngitis, laryngitis). Ang maximum na pinapayagang konsentrasyon sa hangin ng alikabok ng metalikong aluminyo, ang oksido at mga haluang metal nito ay 2 mg/m3.

Paglalapat ng Aluminum. Ang kumbinasyon ng pisikal, mekanikal at kemikal na mga katangian ng Aluminum ay tumutukoy sa malawakang paggamit nito sa halos lahat ng mga lugar ng teknolohiya, lalo na sa anyo ng mga haluang metal nito sa iba pang mga metal. Sa electrical engineering, matagumpay na pinapalitan ng Aluminum ang tanso, lalo na sa paggawa ng napakalaking conductor, halimbawa, sa mga overhead lines, high-voltage cable, switchgear bus, transformer (ang electrical conductivity ng Aluminum ay umabot sa 65.5% ng electrical conductivity ng tanso, at ito ay higit sa tatlong beses na mas magaan kaysa sa tanso; na may isang cross section na nagbibigay ng parehong kondaktibiti, ang masa ng mga aluminyo na wire ay kalahati ng tanso). Ang Ultra-pure Aluminum ay ginagamit sa paggawa ng mga de-koryenteng capacitor at rectifier, ang pagkilos nito ay nakabatay sa kakayahan ng Aluminum oxide film na pumasa sa electric current sa isang direksyon lamang. Ang Ultrapure Aluminum, na pinadalisay ng zone melting, ay ginagamit para sa synthesis ng mga semiconductor compound ng uri A III B V, na ginagamit para sa produksyon ng mga semiconductor device. Ang Pure Aluminum ay ginagamit sa paggawa ng iba't ibang uri ng mirror reflectors. Ang mataas na kadalisayan na aluminyo ay ginagamit upang protektahan ang mga ibabaw ng metal mula sa kaagnasan sa atmospera (cladding, pintura ng aluminyo). Ang pagkakaroon ng medyo mababang cross section ng pagsipsip ng neutron, ang aluminyo ay ginagamit bilang isang istrukturang materyal sa mga nuclear reactor.

Ang malalaking kapasidad na mga tangke ng aluminyo ay nag-iimbak at nagdadala ng mga likidong gas (methane, oxygen, hydrogen, atbp.), nitric at acetic acid, malinis na tubig, hydrogen peroxide at mga langis na nakakain. Ang aluminyo ay malawakang ginagamit sa mga kagamitan at kagamitan sa industriya ng pagkain, para sa packaging ng pagkain (sa anyo ng foil), at para sa paggawa ng iba't ibang uri ng mga produktong sambahayan. Ang pagkonsumo ng aluminyo para sa pagtatapos ng mga gusali, arkitektura, transportasyon at mga istruktura ng palakasan ay tumaas nang husto.

Sa metalurhiya, ang Aluminum (bilang karagdagan sa mga haluang metal na nakabatay dito) ay isa sa mga pinakakaraniwang haluang additives sa mga haluang metal batay sa Cu, Mg, Ti, Ni, Zn at Fe. Ginagamit din ang aluminyo upang i-deoxidize ang bakal bago ibuhos ito sa isang amag, gayundin sa mga proseso ng paggawa ng ilang mga metal gamit ang paraan ng aluminothermy. Batay sa Aluminum, ang SAP (sintered aluminum powder) ay ginawa gamit ang powder metallurgy, na may mataas na heat resistance sa mga temperaturang higit sa 300°C.

Ang aluminyo ay ginagamit sa paggawa ng mga pampasabog (ammonal, alumotol). Ang iba't ibang mga compound ng aluminyo ay malawakang ginagamit.

Ang produksyon at pagkonsumo ng aluminyo ay patuloy na lumalaki, na higit na lumalampas sa rate ng paglago ng produksyon ng bakal, tanso, tingga, at sink.

Geochemistry ng Aluminum. Ang mga geochemical feature ng Aluminum ay natutukoy sa pamamagitan ng mataas na affinity nito para sa oxygen (sa mga mineral, ang Aluminum ay kasama sa oxygen octahedra at tetrahedrons), pare-pareho ang valence (3), at mababang solubility ng karamihan sa mga natural na compound. Sa mga endogenous na proseso sa panahon ng solidification ng magma at pagbuo ng mga igneous na bato, ang aluminyo ay pumapasok sa kristal na sala-sala ng feldspars, micas at iba pang mineral - aluminosilicates. Sa biosphere, ang Aluminum ay isang mahinang migrante; ito ay mahirap makuha sa mga organismo at sa hydrosphere. Sa isang mahalumigmig na klima, kung saan ang nabubulok na mga labi ng masaganang mga halaman ay bumubuo ng maraming mga organikong asido, ang Aluminum ay lumilipat sa mga lupa at tubig sa anyo ng mga organomineral colloidal compound; Ang aluminyo ay na-adsorbed ng mga colloid at idineposito sa ibabang bahagi ng mga lupa. Ang bono sa pagitan ng aluminyo at silikon ay bahagyang nasira at sa ilang mga lugar sa tropiko ay nabuo ang mga mineral - aluminum hydroxides - boehmite, diaspores, hydrargillite. Karamihan sa aluminyo ay bahagi ng aluminosilicates - kaolinit, beidellite at iba pang mineral na luad. Tinutukoy ng mahinang mobility ang natitirang akumulasyon ng Aluminum sa weathering crust ng mahalumigmig na tropiko. Bilang resulta, nabuo ang eluvial bauxite. Sa mga nakaraang panahon ng geological, ang bauxite ay naipon din sa mga lawa at coastal zone ng mga dagat sa mga tropikal na rehiyon (halimbawa, sedimentary bauxite ng Kazakhstan). Sa mga steppes at disyerto, kung saan kakaunti ang nabubuhay na bagay at ang tubig ay neutral at alkalina, halos hindi lumilipat ang Aluminum. Ang paglipat ng Aluminum ay pinaka-energetic sa mga lugar ng bulkan, kung saan ang mataas na acidic na ilog at tubig sa lupa na mayaman sa Aluminum ay sinusunod. Sa mga lugar kung saan ang acidic na tubig ay nahahalo sa mga alkalina - tubig sa dagat (sa bukana ng mga ilog at iba pa), ang Aluminum ay idineposito sa pagbuo ng mga deposito ng bauxite.

Aluminum sa katawan. Ang aluminyo ay bahagi ng mga tisyu ng mga hayop at halaman; sa mga organo ng mga mammal, mula 10 -3 hanggang 10 -5% ng Aluminum (sa isang krudo na batayan) ay natagpuan. Naiipon ang aluminyo sa atay, pancreas at thyroid gland. SA mga produktong halaman Ang nilalaman ng aluminyo ay mula sa 4 mg bawat 1 kg ng tuyong bagay (patatas) hanggang 46 mg (dilaw na singkamas), sa mga produktong pinagmulan ng hayop - mula 4 mg (honey) hanggang 72 mg bawat 1 kg ng tuyong bagay (karne ng baka). Sa pang-araw-araw na diyeta ng tao, ang nilalaman ng aluminyo ay umabot sa 35-40 mg. Ang mga organismo na kilala sa pag-concentrate ng Aluminum ay, halimbawa, mga lumot (Lycopodiaceae), na naglalaman ng hanggang 5.3% Aluminum sa kanilang abo, at mga mollusk (Helix at Lithorina), na naglalaman ng 0.2-0.8% Aluminum sa kanilang abo. Sa pamamagitan ng pagbuo ng mga hindi matutunaw na compound na may mga pospeyt, ang Aluminum ay nakakagambala sa nutrisyon ng mga halaman (pagsipsip ng mga pospeyt sa pamamagitan ng mga ugat) at mga hayop (pagsipsip ng mga pospeyt sa mga bituka).

Isang piraso ng purong aluminyo

Isang napakabihirang mineral ng pamilyang copper-cupalite, isang subclass ng mga metal at intermetallic compound ng klase ng mga katutubong elemento. Pangunahin sa anyo ng mga microscopic na deposito ng isang tuluy-tuloy na pinong istraktura. Maaari itong bumuo ng lamellar o scaly na kristal hanggang sa 1 mm, ang mga whisker na hanggang 0.5 mm ang haba ay nabanggit. na may kapal ng thread na ilang microns. Isang magaan na paramagnetic na metal na kulay pilak-puti, madaling mabuo, i-cast, at makina.

Tingnan din:

ISTRUKTURA

Kubiko na istrakturang nakasentro sa mukha. 4 na orange na atomo

Ang kristal na sala-sala ng aluminyo ay isang nakasentro sa mukha na kubo, na stable sa mga temperatura mula 4°K hanggang sa melting point. Walang allotropic transformations sa aluminyo, i.e. ang istraktura nito ay permanente. Ang unit cell ay binubuo ng apat na atoms na may sukat na 4.049596×10 -10 m; sa 25 °C, ang atomic diameter (ang pinakamaikling distansya sa pagitan ng mga atom sa sala-sala) ay 2.86 × 10 -10 m, at ang atomic volume ay 9.999 × 10 -6 m 3 /g-atom.
Ang mga impurities sa aluminyo ay may maliit na epekto sa parameter ng sala-sala. Ang aluminyo ay may mahusay na aktibidad ng kemikal; ang enerhiya ng pagbuo ng mga compound nito na may oxygen, sulfur at carbon ay napakataas. Sa hanay ng boltahe, ito ay kabilang sa mga pinaka electronegative na elemento, at ang normal na potensyal ng elektrod nito ay -1.67 V. Sa ilalim ng normal na mga kondisyon, nakikipag-ugnayan sa atmospheric oxygen, ang aluminyo ay natatakpan ng manipis (2-10 -5 cm) ngunit matibay na pelikula ng aluminum oxide A1 2 0 3, na nagpoprotekta laban sa karagdagang oksihenasyon, na tumutukoy sa mataas nitong resistensya sa kaagnasan. Gayunpaman, sa pagkakaroon ng Hg, Na, Mg, Ca, Si, Cu at ilang iba pang elemento sa aluminyo o kapaligiran, ang lakas ng oxide film at ang proteksiyon na mga katangian ay bumababa nang husto.

ARI-ARIAN

Katutubong aluminyo. Field of view 5 x 4 mm. Azerbaijan, rehiyon ng Gobustan, Dagat Caspian, Here-Zira o Bulla Island

Ang aluminyo ay isang malambot, magaan, pilak-puting metal na may mataas na thermal at electrical conductivity, at paramagnetic. Natutunaw na punto 660°C. Ang mga bentahe ng aluminyo at mga haluang metal nito ay kinabibilangan ng mababang density nito (2.7 g/cm3), medyo mataas na mga katangian ng lakas, magandang thermal at electrical conductivity, manufacturability, at mataas na corrosion resistance. Ang kumbinasyon ng mga katangiang ito ay nagpapahintulot sa amin na uriin ang aluminyo bilang isa sa pinakamahalagang teknikal na materyales. Ito ay madaling iguguhit sa wire at pinagsama sa manipis na mga sheet. Ang aluminyo ay chemically active (sa hangin ito ay natatakpan ng protective oxide film - aluminum oxide) at mapagkakatiwalaan na pinoprotektahan ang metal mula sa karagdagang oksihenasyon. Ngunit kung ang aluminum powder o aluminum foil ay malakas na pinainit, ang metal ay nasusunog sa isang nakasisilaw na apoy, na nagiging aluminum oxide. Ang aluminyo ay natutunaw kahit sa dilute na hydrochloric at sulfuric acid, lalo na kapag pinainit. Ngunit ang aluminyo ay hindi natutunaw sa mataas na diluted at puro malamig na nitric acid. Kapag ang mga may tubig na solusyon ng alkalis ay kumikilos sa aluminyo, ang oxide layer ay natutunaw, at ang mga aluminate ay nabuo - mga asing-gamot na naglalaman ng aluminyo bilang bahagi ng anion.

RESERVE AT PRODUKSYON

Sa mga tuntunin ng paglaganap sa crust ng Earth, ito ay nagraranggo sa ika-1 sa mga metal at ika-3 sa mga elemento, pangalawa lamang sa oxygen at silicon. Ang mass concentration ng aluminyo sa crust ng lupa, ayon sa iba't ibang mga mananaliksik, ay tinatantya mula 7.45 hanggang 8.14%.
Ang modernong paraan ng produksyon, ang proseso ng Hall-Héroult, ay binuo nang nakapag-iisa ng American Charles Hall at ng Frenchman na si Paul Héroult noong 1886. Binubuo ito ng dissolving aluminum oxide Al 2 O 3 sa isang melt ng cryolite Na 3 AlF 6 na sinusundan ng electrolysis gamit ang consumable coke o graphite anode electrodes. Ang pamamaraang ito ng produksyon ay nangangailangan ng napakalaking halaga ng kuryente, at samakatuwid ay nakatanggap lamang ng pang-industriya na aplikasyon sa ika-20 siglo.

PINAGMULAN

Aluminum pinagsama-samang may bayerite crust sa ibabaw. Uzbekistan, rehiyon ng Navoi, Uchkuduk

Dahil sa mataas na aktibidad ng kemikal nito, hindi ito matatagpuan sa purong anyo, ngunit bilang bahagi lamang ng iba't ibang mga compound. Halimbawa, maraming kilalang ores, mineral, at bato na naglalaman ng aluminyo. Gayunpaman, ito ay nakuha lamang mula sa bauxite, ang nilalaman nito sa kalikasan ay hindi masyadong mataas. Ang pinakakaraniwang mga sangkap na naglalaman ng metal na pinag-uusapan ay: feldspars; bauxite; granite; silica; aluminosilicates; basalts at iba pa. Sa maliit na dami, ang aluminyo ay kinakailangang matatagpuan sa mga selula ng mga buhay na organismo. Ilang uri ng lumot at mga nilalang sa dagat ay kayang maipon ang elementong ito sa loob ng kanilang katawan sa buong buhay.

APLIKASYON

Dekorasyon ng aluminyo

Malawakang ginagamit bilang isang materyales sa pagtatayo. Ang pangunahing bentahe ng aluminyo sa kalidad na ito ay magaan, malleability para sa panlililak, at paglaban sa kaagnasan. Ang electrical conductivity ng aluminyo ay 1.7 beses lamang na mas mababa kaysa sa tanso, habang ang aluminyo ay humigit-kumulang 4 na beses na mas mura bawat kilo, ngunit dahil sa 3.3 beses na mas mababang density nito, upang makakuha ng pantay na resistensya kailangan nito ng humigit-kumulang 2 beses na mas mababa ang timbang . Samakatuwid, ito ay malawakang ginagamit sa electrical engineering para sa paggawa ng mga wire, kanilang shielding, at maging sa microelectronics kapag nagdedeposito ng mga conductor sa ibabaw ng microcircuit crystals.
Noong napakamahal ng aluminyo, sari-saring alahas ang ginawa mula rito. Kaya, iniutos ni Napoleon III ang mga pindutan ng aluminyo, at noong 1889 si Mendeleev ay ipinakita ng mga kaliskis na may mga mangkok na gawa sa ginto at aluminyo. Ang fashion para sa alahas na gawa sa aluminyo ay agad na lumipas nang lumitaw ang mga bagong teknolohiya para sa produksyon nito, na binabawasan ang gastos nang maraming beses. Sa ngayon, minsan ginagamit ang aluminyo sa paggawa ng alahas ng kasuutan.

Aluminyo - Al

(A l), gallium (Ga), indium (In) at thallium (T l).

Tulad ng makikita mula sa data sa itaas, ang lahat ng mga elementong ito ay natuklasan sa XIX na siglo.

Pagtuklas ng mga metal ng pangunahing subgroup III mga pangkat

SA	Sinabi ni Al	ga	Sa	Tl
1806	1825	1875	1863	1861
G. Lussac,	G.H. Ørsted	L. de Boisbaudran	F. Reich,	W. Crooks
L. Tenard	(Denmark)	(France)	I.Richter	(Inglatera)
(France)			(Germany)

Ang Boron ay isang di-metal. Ang aluminyo ay isang transition metal, habang ang gallium, indium at thallium ay ganap na mga metal. Kaya, sa pagtaas ng radii ng mga atomo ng mga elemento ng bawat pangkat ng periodic table, ang mga katangian ng metal ng mga simpleng sangkap ay tumataas.

Sa panayam na ito ay titingnan natin ang mga katangian ng aluminyo.

1. Ang posisyon ng aluminyo sa talahanayan ng D. I. Mendeleev. Atomic na istraktura, ipinakita ang mga estado ng oksihenasyon.

Ang elemento ng aluminyo ay matatagpuan sa III pangkat, pangunahing subgroup na "A", ika-3 yugto ng periodic table, serial number No. 13, relatibong atomic mass Ar(Al ) = 27. Ang kapitbahay nito sa kaliwa sa mesa ay magnesium, isang tipikal na metal, at sa kanan, silikon, isang di-metal. Dahil dito, ang aluminyo ay dapat magpakita ng mga katangian ng ilang intermediate na kalikasan at ang mga compound nito ay amphoteric.

Al +13) 2) 8) 3, p – elemento,

Ground state 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1
Nasasabik na estado 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 3p 2

Ang aluminyo ay nagpapakita ng estado ng oksihenasyon ng +3 sa mga compound:

Al 0 – 3 e - → Al +3

2. Mga katangiang pisikal

Ang aluminyo sa libreng anyo nito ay isang kulay-pilak-puting metal na may mataas na thermal at electrical conductivity.Melting point 650 o C. Ang aluminyo ay may mababang density (2.7 g/cm 3) - halos tatlong beses na mas mababa kaysa sa bakal o tanso, at sa parehong oras ito ay isang matibay na metal.

3. Ang pagiging likas

Sa mga tuntunin ng pagkalat sa kalikasan, ito ay nagraranggo Una sa mga metal at pangatlo sa mga elemento, pangalawa lamang sa oxygen at silicon. Ang porsyento ng nilalaman ng aluminyo sa crust ng lupa, ayon sa iba't ibang mga mananaliksik, ay umaabot mula 7.45 hanggang 8.14% ng masa ng crust ng lupa.

Sa likas na katangian, ang aluminyo ay nangyayari lamang sa mga compound (mineral).

Iba sa kanila:

· Bauxite - Al 2 O 3 H 2 O (na may mga impurities ng SiO 2, Fe 2 O 3, CaCO 3)

· Nephelines - KNa 3 4

· Alunites - KAl(SO 4) 2 2Al(OH) 3

· Alumina (mga pinaghalong kaolin na may buhangin SiO 2, limestone CaCO 3, magnesite MgCO 3)

· Corundum - Al 2 O 3

· Feldspar (orthoclase) - K 2 O×Al 2 O 3 ×6SiO 2

· Kaolinit - Al 2 O 3 × 2SiO 2 × 2H 2 O

· Alunite - (Na,K) 2 SO 4 ×Al 2 (SO 4) 3 ×4Al(OH) 3

· Beryl - 3BeO Al 2 O 3 6SiO 2

Bauxite
Al2O3	Corundum
	Ruby
	Sapiro

4. Mga kemikal na katangian ng aluminyo at mga compound nito

Ang aluminyo ay madaling tumugon sa oxygen sa ilalim ng normal na mga kondisyon at pinahiran ng isang oxide film (na nagbibigay ito ng matte na hitsura).

DEMONSTRATION NG OXIDE FILM

Ang kapal nito ay 0.00001 mm, ngunit salamat dito, ang aluminyo ay hindi nabubulok. Upang pag-aralan ang mga kemikal na katangian ng aluminyo, ang oxide film ay tinanggal. (Paggamit ng papel de liha, o chemically: unang isawsaw ito sa isang alkali solution upang alisin ang oxide film, at pagkatapos ay sa isang solusyon ng mercury salts upang bumuo ng isang haluang metal na may mercury - amalgam).

ako. Pakikipag-ugnayan sa mga simpleng sangkap

Nasa temperatura ng silid, ang aluminyo ay aktibong tumutugon sa lahat ng mga halogen, na bumubuo ng mga halides. Kapag pinainit, ito ay tumutugon sa asupre (200 °C), nitrogen (800 °C), posporus (500 °C) at carbon (2000 °C), na may iodine sa pagkakaroon ng isang katalista - tubig:

2A l + 3 S = A l 2 S 3 (aluminyo sulfide),

2A l + N 2 = 2A lN (aluminyo nitride),

A l + P = A l P (aluminyo phosphide),

4A l + 3C = A l 4 C 3 (aluminyo karbid).

2 Al +3 I 2 =2 Al I 3 (aluminum iodide) KARANASAN

Ang lahat ng mga compound na ito ay ganap na hydrolyzed upang bumuo ng aluminum hydroxide at, nang naaayon, hydrogen sulfide, ammonia, phosphine at methane:

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

Sa anyo ng mga shavings o pulbos, ito ay nasusunog nang maliwanag sa hangin, na naglalabas ng malaking halaga ng init:

4A l + 3 O 2 = 2A l 2 O 3 + 1676 kJ.

PAGSUNOG NG ALUMINIUM SA HANGIN

KARANASAN

II. Pakikipag-ugnayan sa mga kumplikadong sangkap

Pakikipag-ugnayan sa tubig :

2 Al + 6 H 2 O=2 Al (OH) 3 +3 H 2

walang oxide film

KARANASAN

Pakikipag-ugnayan sa mga metal oxide:

Ang aluminyo ay isang mahusay na ahente ng pagbabawas, dahil ito ay isa sa mga aktibong metal. Nagra-rank ito sa serye ng aktibidad kaagad pagkatapos ng alkaline earth metals. kaya lang nagpapanumbalik ng mga metal mula sa kanilang mga oxide . Ang reaksyong ito, aluminothermy, ay ginagamit upang makagawa ng mga purong bihirang metal, tulad ng tungsten, vanadium, atbp.

3 Fe 3 O 4 +8 Al =4 Al 2 O 3 +9 Fe + Q

Ang thermite mixture ng Fe 3 O 4 at Al (pulbos) ay ginagamit din sa thermite welding.

C r 2 O 3 + 2A l = 2C r + A l 2 O 3

Pakikipag-ugnayan sa mga acid :

Sa solusyon ng sulfuric acid: 2 Al+ 3 H 2 SO 4 = Al 2 (SO 4) 3 +3 H 2

Hindi ito tumutugon sa malamig na puro asupre at nitrogen (pasivates). Samakatuwid, ang nitric acid ay dinadala sa mga tangke ng aluminyo. Kapag pinainit, nababawasan ng aluminyo ang mga acid na ito nang hindi naglalabas ng hydrogen:

2A l + 6H 2 S O 4 (conc) = A l 2 (S O 4) 3 + 3 S O 2 + 6H 2 O,

A l + 6H NO 3 (conc) = A l (NO 3 ) 3 + 3 NO 2 + 3H 2 O.

Pakikipag-ugnayan sa alkalis .

2 Al + 2 NaOH + 6 H 2 O = 2 Na [ Al(OH)4 ] +3 H 2

KARANASAN

Na[Al(OH) 4 ] – sodium tetrahydroxyaluminate

Sa mungkahi ng chemist na si Gorbov, sa panahon ng Russo-Japanese War ang reaksyong ito ay ginamit upang makagawa ng hydrogen para sa mga lobo.

Sa mga solusyon sa asin:

2 Al + 3 CuSO 4 = Al 2 (SO 4 ) 3 + 3 Cu

Kung ang ibabaw ng aluminyo ay pinahiran ng mercury salt, ang sumusunod na reaksyon ay nangyayari:

2 Sinabi ni Al + 3 HgCl 2 = 2 AlCl 3 + 3 Hg

Ang inilabas na mercury ay natutunaw ang aluminyo, na bumubuo ng amalgam .

Pagtuklas ng mga ion ng aluminyo sa mga solusyon : KARANASAN

5. Paglalapat ng aluminyo at mga compound nito

Ang pisikal at kemikal na mga katangian ng aluminyo ay humantong sa malawakang paggamit nito sa teknolohiya. Ang industriya ng abyasyon ay isang pangunahing mamimili ng aluminyo: 2/3 ng sasakyang panghimpapawid ay binubuo ng aluminyo at mga haluang metal nito. Ang isang bakal na eroplano ay magiging masyadong mabigat at maaaring magdala ng mas kaunting pasahero. Kaya naman ang aluminyo ay tinatawag na winged metal. Ang mga cable at wire ay gawa sa aluminyo: na may parehong electrical conductivity, ang kanilang mass ay 2 beses na mas mababa kaysa sa kaukulang mga produktong tanso.

Isinasaalang-alang ang paglaban ng kaagnasan ng aluminyo, ito ay paggawa ng mga bahagi ng makina at mga lalagyan para sa nitric acid. Ang aluminyo pulbos ay ang batayan para sa paggawa ng pilak na pintura upang maprotektahan ang mga produktong bakal mula sa kaagnasan, at upang ipakita ang mga sinag ng init, ang naturang pintura ay ginagamit upang takpan ang mga tangke ng imbakan ng langis at mga suit ng bumbero.

Ang aluminyo oksido ay ginagamit upang makabuo ng aluminyo at gayundin bilang isang refractory na materyal.

Ang aluminyo hydroxide ay ang pangunahing bahagi ng mga kilalang gamot na Maalox at Almagel, na binabawasan ang kaasiman ng gastric juice.

Ang mga aluminyo na asing-gamot ay lubos na na-hydrolyzed. Ang ari-arian na ito ginagamit sa proseso ng paglilinis ng tubig. Ang aluminyo sulfate at isang maliit na halaga ng slaked lime ay idinagdag sa tubig upang dalisayin upang neutralisahin ang nagresultang acid. Bilang isang resulta, ang isang napakalaking precipitate ng aluminyo hydroxide ay pinakawalan, na, pag-aayos, nagdadala kasama nito nasuspinde na mga particle ng labo at bakterya.

Kaya, ang aluminum sulfate ay isang coagulant.

6. Paggawa ng aluminyo

1) Isang moderno, cost-effective na paraan para sa paggawa ng aluminum ay naimbento ng American Hall at ng Frenchman na si Héroult noong 1886. Ito ay nagsasangkot ng electrolysis ng isang solusyon ng aluminum oxide sa molten cryolite. Ang natunaw na cryolite Na 3 AlF 6 ay natutunaw ang Al 2 O 3, tulad ng pagtunaw ng tubig sa asukal. Ang electrolysis ng isang "solusyon" ng aluminum oxide sa molten cryolite ay nangyayari na parang ang cryolite ay ang solvent lamang at ang aluminum oxide ang electrolyte.

2Al 2 O 3 electric current →4Al + 3O 2

Sa Ingles na "Encyclopedia for Boys and Girls," isang artikulo sa aluminyo ay nagsisimula sa mga sumusunod na salita: "Noong Pebrero 23, 1886, nagsimula ang isang bagong edad ng metal sa kasaysayan ng sibilisasyon - ang edad ng aluminyo. Sa araw na ito, si Charles Hall, isang 22-taong-gulang na chemist, ay pumasok sa laboratoryo ng kanyang unang guro na may dalang isang dosenang maliliit na bola ng kulay-pilak-puting aluminyo sa kanyang kamay at kasama ang balita na nakahanap siya ng paraan upang gawing mura ang metal at sa maraming dami." Kaya si Hall ang naging tagapagtatag ng industriya ng aluminyo ng Amerika at isang pambansang bayani ng Anglo-Saxon, bilang isang taong ginawa ang agham sa isang mahusay na negosyo.

2) 2Al 2 O 3 +3 C=4 Al+3 CO 2

ITO AY NAKAKAinteres:

• Ang aluminyo metal ay unang nahiwalay noong 1825 ng Danish physicist na si Hans Christian Oersted. Sa pamamagitan ng pagpasa ng chlorine gas sa isang layer ng mainit na aluminum oxide na hinaluan ng karbon, ang Oersted ay nakahiwalay na aluminum chloride na walang kaunting bakas ng kahalumigmigan. Upang maibalik ang metal na aluminyo, kailangan ni Oersted na gamutin ang aluminyo klorido na may potassium amalgam. Pagkalipas ng 2 taon, ang German chemist na si Friedrich Woeller. Pinahusay niya ang pamamaraan sa pamamagitan ng pagpapalit ng potassium amalgam ng purong potassium.
• Noong ika-18 at ika-19 na siglo, ang aluminyo ang pangunahing metal para sa alahas. Noong 1889, si D.I. Mendeleev sa London ay iginawad ng isang mahalagang regalo para sa kanyang mga serbisyo sa pagbuo ng kimika - mga kaliskis na gawa sa ginto at aluminyo.
• Noong 1855, ang Pranses na siyentipiko na si Saint-Clair Deville ay nakabuo ng isang paraan para sa paggawa ng aluminum metal sa teknikal na sukat. Ngunit ang pamamaraan ay napakamahal. Nasiyahan si Deville sa espesyal na pagtangkilik ni Napoleon III, Emperador ng France. Bilang tanda ng kanyang debosyon at pasasalamat, ginawa ni Deville para sa anak ni Napoleon, ang bagong panganak na prinsipe, ang isang eleganteng nakaukit na kalansing - ang unang "produkto ng mamimili" na gawa sa aluminyo. Inilaan pa ni Napoleon na bigyan ang kanyang mga guwardiya ng aluminum cuirass, ngunit ang presyo ay naging napakababa. Sa oras na iyon, ang 1 kg ng aluminyo ay nagkakahalaga ng 1000 marka, i.e. 5 beses na mas mahal kaysa sa pilak. Pagkatapos lamang ng pag-imbento ng proseso ng electrolytic na ang aluminyo ay naging katumbas ng halaga sa mga ordinaryong metal.
• Alam mo ba na ang aluminyo, kapag pumapasok sa katawan ng tao, ay nagdudulot ng disorder ng nervous system.Kapag ito ay sobra, ang metabolismo ay nasisira. A kagamitan sa proteksyon ay bitamina C, calcium compounds, zinc.
• Kapag nasusunog ang aluminyo sa oxygen at fluorine, maraming init ang inilalabas. Samakatuwid, ito ay ginagamit bilang isang additive sa rocket fuel. Ang Saturn rocket ay sumunog ng 36 tonelada ng aluminum powder habang lumilipad ito. Ang ideya ng paggamit ng mga metal bilang bahagi ng rocket fuel ay unang iminungkahi ni F. A. Zander.

MGA PAGSASANAY

Simulator No. 1 - Mga katangian ng aluminyo ayon sa posisyon sa Periodic Table ng mga Elemento ng D. I. Mendeleev

Simulator No. 2 - Mga equation ng mga reaksyon ng aluminyo na may simple at kumplikadong mga sangkap

Simulator No. 3 - Mga kemikal na katangian ng aluminyo

TAKDANG ARALIN

No. 1. Upang makakuha ng aluminyo mula sa aluminyo klorido, ang calcium metal ay maaaring gamitin bilang isang pampababa. Sumulat ng isang equation para sa kemikal na reaksyong ito at kilalanin ang prosesong ito gamit ang isang elektronikong balanse.
Mag-isip ka! Bakit hindi maisagawa ang reaksyong ito sa isang may tubig na solusyon?

No. 2. Kumpletuhin ang mga equation ng mga reaksiyong kemikal:
Al + H 2 SO 4 (solusyon ) ->
Al + CuCl 2 ->
Al + HNO3 ( conc. ) - t ->
Al + NaOH + H 2 O ->

No. 3. Isagawa ang mga pagbabagong-anyo:
Al -> AlCl 3 -> Al -> Al 2 S 3 -> Al(OH) 3 - t -> Al 2 O 3 -> Al

No. 4. Lutasin ang problema:
Ang isang aluminyo-tanso na haluang metal ay nalantad sa labis na puro sodium hydroxide solution habang pinainit. 2.24 litro ng gas (n.o.) ang pinakawalan. Kalkulahin ang porsyento ng komposisyon ng haluang metal kung ang kabuuang masa nito ay 10 g?