Alüminium və dəmirin fiziki xassələri. Alüminiumun kimyəvi və fiziki xassələri

TƏrif

Alüminium- Dövri cədvəlin on üçüncü elementi. Təyinat - Latın "alüminium" dan Al. Üçüncü dövrdə, IIIA qrupunda yer alır. Metallara aiddir. Nüvə yükü 13-dür.

Alüminium yer qabığında ən çox yayılmış metaldır. O, gillərdə, feldispatlarda, slyudalarda və bir çox başqa minerallarda olur. Yer qabığında alüminiumun ümumi miqdarı 8% (kütlə) təşkil edir.

Alüminium gümüşü ağ (şəkil 1) yüngül metaldır. Asanlıqla telə çəkilir və nazik təbəqələrə yuvarlanır.

Otaq temperaturunda alüminium havada dəyişmir, ancaq onun səthi çox güclü qoruyucu təsir göstərən nazik oksid təbəqəsi ilə örtüldüyü üçün.

düyü. 1. Alüminium. Görünüş.

Alüminiumun atom və molekulyar çəkisi

Maddənin nisbi molekulyar çəkisi (M r) müəyyən bir molekulun kütləsinin karbon atomunun kütləsinin 1/12-dən neçə dəfə böyük olduğunu göstərən rəqəmdir və elementin nisbi atom kütləsi(A r) - kimyəvi elementin atomlarının orta kütləsi karbon atomunun kütləsinin 1/12-dən neçə dəfə çoxdur.

Alüminium sərbəst vəziyyətdə monotomik Al molekulları şəklində mövcud olduğundan, onun atom və molekulyar çəki uyğun. Onlar 26,9815-ə bərabərdir.

Alüminiumun izotopları

Məlumdur ki, alüminium təbiətdə bir sabit izotop 27Al şəklində mövcud ola bilər. Kütləvi sayı 27-dir. 27 Al alüminium izotopunun nüvəsi on üç proton və on dörd neytrondan ibarətdir.

Kütləvi nömrələri 21-dən 42-ə qədər olan alüminiumun radioaktiv izotopları var ki, bunlar arasında 26 Al izotopu ən uzunömürlüdür, yarımparçalanma müddəti 720 min ildir.

alüminium ionları

Alüminium atomunun xarici enerji səviyyəsində valentliyə malik üç elektron var:

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1 .

Nəticə olaraq kimyəvi qarşılıqlı təsir alüminium valentlik elektronlarını verir, yəni. onların donorudur və müsbət yüklü iona çevrilir:

Al 0 -3e → Al 3+.

Alüminiumun molekulu və atomu

Sərbəst vəziyyətdə alüminium monatomik Al molekulları şəklində mövcuddur. Alüminium atomunu və molekulunu xarakterizə edən bəzi xüsusiyyətlər bunlardır:

alüminium ərintiləri

Alüminiumun əsas tətbiqi onun əsasında ərintilərin istehsalıdır. Alaşımlı əlavələr (məsələn, mis, silisium, maqnezium, sink, manqan) əsasən alüminiumun gücünü artırmaq üçün daxil edilir.

Tərkibində mis və maqnezium olan duralüminlər, əsas əlavənin silisium, maqnalium (9,5-11,5% maqneziumlu alüminium ərintisi) olduğu siluminlər geniş istifadə olunur.

Alüminium mis, maqnezium, titan, nikel, sink və dəmirə əsaslanan ərintilərdə ən çox yayılmış əlavələrdən biridir.

Problemin həlli nümunələri

NÜMUNƏ 1

Məşq edin	Alüminotermik üsulla qaynaq relsləri üçün alüminium və dəmir oksidi Fe 3 O 4 qarışığı istifadə olunur. 1 kq (1000 q) ağırlığında dəmirin əmələ gəlməsi 6340 kJ istilik buraxırsa, termokimyəvi reaksiya tənliyini qurun.
Həll	Alüminotermik üsulla dəmir istehsalı üçün reaksiya tənliyini yazırıq: 8Al + 3Fe 2 O 3 \u003d 9Fe + 4Al 2 O 3. Dəmirin nəzəri kütləsini tapaq (reaksiyanın termokimyəvi tənliyindən hesablanır): n(Fe) = 9 mol; m(Fe) = n(Fe) ×M(Fe); m(Fe) = 9 × 56 = 504 q. Reaksiya zamanı x kJ istilik ayrılsın. Gəlin nisbət edək: 1000 q - 6340 kJ; 504 q - x kJ. Beləliklə, x bərabər olacaq: x \u003d 540 × 6340 / 1000 \u003d 3195. Bu o deməkdir ki, alüminotermik üsulla dəmirin alınması reaksiyası zamanı 3195 kJ istilik ayrılır. Termokimyəvi reaksiya tənliyi formaya malikdir: 8Al + 3Fe 2 O 3 = 9Fe + 4Al 2 O 3 + 3195 kJ.
Cavab verin	Reaksiya zamanı 3195 kJ istilik ayrılır.

NÜMUNƏ 2

Məşq edin	Alüminium 200 q 16% nitrat turşusu məhlulu ilə işlənmiş və qaz buraxılmışdır. Buraxılan qazın kütləsini və həcmini təyin edin.
Həll	Alüminiumun azot turşusunda həlli üçün reaksiya tənliyini yazırıq: 2Al + 6HNO 3 \u003d 2Al (NO 3) 3 + 3H 2 -. Azot turşusunun həll olunmuş maddəsinin kütləsini hesablayın: m(HNO 3) = m məhlul (HNO 3)×w(HNO 3) / 100%; m(HNO 3) \u003d 20 × 96% / 100% \u003d 19,2 q. Azot turşusunun miqdarını tapın: M (HNO 3) \u003d Ar (H) + Ar (N) + 3 × Ar (O) \u003d 1 + 14 + 3 × 16 \u003d 63 q / mol. n (HNO 3) \u003d m (HNO 3) / M (HNO 3); n (HNO 3) \u003d 19,2 / 63 \u003d 0,3 mol. Reaksiya tənliyinə görə n (HNO 3): n (H 2) = 6: 3, yəni. n (H 2) \u003d 3 × n (HNO 3) / 6 \u003d ½ × n (HNO 3) \u003d ½ × 0,3 \u003d 0,15 mol. Sonra buraxılan hidrogenin kütləsi və həcmi bərabər olacaq: M (H 2) \u003d 2 × Ar (H) \u003d 2 × 1 \u003d 2 q / mol. m (H 2) \u003d n (H 2) × M (H 2) \u003d 0,15 × 2 \u003d 0,3 q. V (H 2) \u003d n (H 2) × V m; V (H 2) \u003d 0,15 × 22,4 \u003d 3,36 l.
Cavab verin	Reaksiya nəticəsində kütləsi 0,3 q və həcmi 3,36 litr olan hidrogen ayrılır.

(A l ), ​​qallium (Ga ), indium (In ) və tallium (T l ).

Verilən məlumatlardan göründüyü kimi, bütün bu elementlər içəridə açılmışdır XIX əsr.

Əsas yarımqrupun metallarının kəşfi III qruplar

AT	Al	Ga	In	Tl
1806	1825	1875	1863	1861
G. Lussac,	G.H.Oersted	L. de Boisbaudran	F.Reyx,	W. Crooks
L. Tenard	(Danimarka)	(Fransa)	I. Rixter	(İngiltərə)
(Fransa)			(Almaniya)

Bor qeyri-metaldır. Alüminium keçid metalıdır, qallium, indium və tallium isə tam metallardır. Beləliklə, dövri sistemin hər bir qrupunun elementlərinin atom radiuslarının artması ilə sadə maddələrin metal xassələri artır.

Bu mühazirədə alüminiumun xüsusiyyətlərinə daha yaxından nəzər salacağıq.

1. D.I.Mendeleyevin cədvəlində alüminiumun mövqeyi. Atomun quruluşu, oksidləşmə halları göstərilmişdir.

Alüminium elementi yerləşir III qrup, əsas "A" yarımqrupu, dövri sistemin 3-cü dövrü, seriya nömrəsi No 13, nisbi atom kütləsi Ar (Əl ) = 27. Cədvəldə sol tərəfdəki qonşusu tipik bir metal olan maqnezium və sağda isə artıq metal olmayan silikondur. Buna görə də, alüminium bəzi ara təbiət xüsusiyyətlərini nümayiş etdirməlidir və onun birləşmələri amfoterdir.

Al +13) 2) 8) 3 , p elementdir,

Əsas vəziyyət 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1
həyəcanlı vəziyyət 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 3p 2

Alüminium birləşmələrdə +3 oksidləşmə vəziyyətini nümayiş etdirir:

Al 0 - 3 e - → Al +3

2. Fiziki xassələri

Sərbəst formada alüminium yüksək istilik və elektrik keçiriciliyinə malik gümüşü-ağ metaldır.Ərimə temperaturu 650 ° C-dir Alüminium aşağı sıxlığa (2,7 q / sm 3) malikdir - dəmir və ya misdən təxminən üç dəfə azdır və eyni zamanda davamlı bir metaldır.

3. Təbiətdə olmaq

Təbiətdə yayılma baxımından, tutur Metallar arasında 1-ci, elementlər arasında 3-cüdür oksigen və silikondan sonra ikinci yerdədir. Müxtəlif tədqiqatçıların fikrincə, yer qabığında alüminiumun tərkibinin faizi yer qabığının kütləsinin 7,45-8,14%-i arasında dəyişir.

Təbiətdə alüminium yalnız birləşmələrdə olur (minerallar).

Onlardan bəziləri:

· Boksitlər - Al 2 O 3 H 2 O (çirkləri SiO 2, Fe 2 O 3, CaCO 3 ilə)

· Nefelinlər - KNa 3 4

· Alunitlər - KAl(SO 4) 2 2Al(OH) 3

· Alüminium oksidi (kaolinlərin qum SiO 2, əhəngdaşı CaCO 3, maqnezit MgCO 3 ilə qarışıqları)

· Korund - Al 2 O 3

· Feldispat (ortoklaz) - K 2 O × Al 2 O 3 × 6SiO 2

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

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

· Beril - 3BeO Al 2 O 3 6SiO 2

Boksit
Al2O3	korund
	Ruby
	Safir

4. Alüminium və onun birləşmələrinin kimyəvi xassələri

Alüminium normal şəraitdə oksigenlə asanlıqla qarşılıqlı əlaqədə olur və oksid plyonka ilə örtülür (tutqun görünüş verir).

OKSİD FİLMİNİN NÜmayişi

Onun qalınlığı 0,00001 mm-dir, lakin onun sayəsində alüminium korroziyaya uğramır. Alüminiumun kimyəvi xüsusiyyətlərini öyrənmək üçün oksid filmi çıxarılır. (Zımpara istifadə edərək və ya kimyəvi olaraq: əvvəlcə oksid filmini çıxarmaq üçün qələvi məhluluna endirərək, sonra alüminium-civə ərintisi - amalgam yaratmaq üçün civə duzlarının məhluluna salın).

I. Sadə maddələrlə qarşılıqlı əlaqə

Artıq otaq temperaturunda olan alüminium bütün halogenlərlə aktiv şəkildə reaksiya verir, halogenidlər əmələ gətirir. Qızdırıldıqda, kükürd (200 ° C), azot (800 ° C), fosfor (500 ° C) və karbon (2000 ° C), yod ilə katalizator - su ilə qarşılıqlı əlaqə qurur:

2A l + 3 S \u003d A l 2 S 3 (alüminium sulfid),

2A l + N 2 \u003d 2A lN (alüminium nitridi),

A l + P = A l P (alüminium fosfid),

4A l + 3C \u003d A l 4 C 3 (alüminium karbid).

2 Al +3 I 2 \u003d 2 A l I 3 (alüminium yodid) TƏCRÜBƏ

Bütün bu birləşmələr alüminium hidroksid və müvafiq olaraq hidrogen sulfid, ammonyak, fosfin və metan əmələ gəlməsi ilə tamamilə hidrolizə olunur:

Al 2 S 3 + 6H 2 O \u003d 2Al (OH) 3 + 3H 2 S

Al 4 C 3 + 12H 2 O \u003d 4Al (OH) 3 + 3CH 4

Talaş və ya toz şəklində havada parlaq şəkildə yanır, çox miqdarda istilik buraxır:

4A l + 3 O 2 \u003d 2A l 2 O 3 + 1676 kJ.

ALÜMİNİNİN HAVADA YANMASI

TƏCRÜBƏ

II. Mürəkkəb maddələrlə qarşılıqlı əlaqə

Su ilə qarşılıqlı əlaqə :

2 Al + 6 H 2 O \u003d 2 Al (OH) 3 +3 H 2

oksid filmi olmadan

TƏCRÜBƏ

Metal oksidləri ilə qarşılıqlı təsir:

Alüminium aktiv metallardan biri olduğu üçün yaxşı reduksiyaedicidir. Qələvi torpaq metallarından dərhal sonra fəaliyyət seriyasındadır. Buna görə də metalları oksidlərindən bərpa edir . Belə reaksiya - alüminotermiya - volfram, vanadium və s. kimi təmiz nadir metalları almaq üçün istifadə olunur.

3 Fe 3 O 4 +8 Al \u003d 4 Al 2 O 3 +9 Fe + Q

Fe 3 O 4 və Al (toz) olan termit qarışığı da termit qaynaqında istifadə olunur.

C r 2 O 3 + 2A l \u003d 2C r + A l 2 O 3

Turşularla qarşılıqlı əlaqə :

Kükürd turşusu məhlulu ilə: 2 Al + 3 H 2 SO 4 \u003d Al 2 (SO 4) 3 +3 H 2

Soyuq konsentratlı kükürdlü və azotlu (pasifləşir) ilə reaksiya vermir. Buna görə də azot turşusu alüminium çənlərdə daşınır. Qızdırıldıqda, alüminium hidrogen buraxmadan bu turşuları azalda bilir:

2A l + 6H 2 S O 4 (konk) \u003d A l 2 (S O 4) 3 + 3 S O 2 + 6H 2 O,

A l + 6H NO 3 (konk) \u003d A l (NO 3) 3 + 3 NO 2 + 3H 2 O.

Qələvilərlə qarşılıqlı əlaqə .

2 Al + 2 NaOH + 6 H 2 O \u003d 2 Na [ Al(OH)4 ] +3H2

TƏCRÜBƏ

Na[AMMAl(OH) 4] – natrium tetrahidroksoalüminat

Kimyaçı Qorbovun təklifi ilə Rusiya-Yaponiya müharibəsi zamanı bu reaksiya şarlar üçün hidrogen istehsal etmək üçün istifadə edilmişdir.

Duz məhlulları ilə:

2 Al + 3 CuSO 4 \u003d Al 2 (SO 4) 3 + 3 Cu

Alüminiumun səthi civə duzu ilə sürtülürsə, aşağıdakı reaksiya baş verir:

2 Al + 3 HgCl 2 = 2 AlCl 3 + 3 hg

Buraxılmış civə alüminiumu həll edərək amalgam əmələ gətirir .

Məhlullarda alüminium ionlarının aşkarlanması : TƏCRÜBƏ

5. Alüminium və onun birləşmələrinin tətbiqi

Alüminiumun fiziki və kimyəvi xüsusiyyətləri onun texnologiyada geniş istifadəsinə səbəb olmuşdur. Alüminiumun əsas istehlakçısıdır aviasiya sənayesi : 2/3 təyyarə alüminium və onun ərintilərindən hazırlanır. Poladdan hazırlanmış bir təyyarə çox ağır olardı və daha az sərnişin daşıya bilərdi. Buna görə alüminium qanadlı metal adlanır. Kabellər və naqillər alüminiumdan hazırlanır: eyni elektrik keçiriciliyi ilə onların kütləsi müvafiq mis məmulatlarından 2 dəfə azdır.

Alüminiumun korroziyaya davamlılığını nəzərə alaraq, o azot turşusu üçün aparatların və qabların hissələrinin istehsalı. Alüminium tozu dəmir məmulatlarını korroziyadan qorumaq, həmçinin istilik şüalarını əks etdirmək üçün gümüş boya istehsalı üçün əsasdır, belə boya neft anbarlarının və yanğınsöndürənlərin kostyumlarının örtülməsi üçün istifadə olunur.

Alüminium oksidi alüminium istehsalında və həmçinin odadavamlı material kimi istifadə olunur.

Alüminium hidroksid mədə şirəsinin turşuluğunu azaldan məşhur Maalox, Almagel dərmanlarının əsas tərkib hissəsidir.

Alüminium duzları güclü hidrolizə məruz qalır. Bu xüsusiyyət suyun təmizlənməsi prosesində istifadə olunur. Təmizlənəcək suya alüminium sulfat və az miqdarda sönmüş əhəng əlavə edilir ki, yaranan turşu neytrallaşdırılsın. Nəticədə, alüminium hidroksidinin həcmli bir çöküntüsü buraxılır, bu da çökərək, bulanıqlığın və bakteriyaların asılmış hissəciklərini götürür.

Beləliklə, alüminium sulfat koaqulyantdır.

6. Alüminiumun alınması

1) Alüminium istehsalı üçün müasir qənaətcil üsul 1886-cı ildə Amerika Hall və Fransız Héroux tərəfindən icad edilmişdir. O, ərinmiş kriolitdə alüminium oksidin məhlulunun elektrolizindən ibarətdir. Ərinmiş kriolit Na 3 AlF 6 su şəkəri həll etdiyi kimi Al 2 O 3-ü həll edir. Ərinmiş kriolitdə alüminium oksidinin "məhlulunun" elektrolizi sanki kriolit yalnız həlledici, alüminium oksid isə elektrolit kimi gedir.

2Al 2 O 3 elektrik cərəyanı → 4Al + 3O 2

Oğlanlar və Qızlar üçün İngilis Ensiklopediyasında alüminium haqqında məqalə bu sözlərlə başlayır: “1886-cı il fevralın 23-də sivilizasiya tarixində yeni metal dövrü - alüminium dövrü başladı. Bu gün 22 yaşlı kimyaçı Çarlz Holl əlində gümüşü-ağ alüminiumdan ibarət onlarla kiçik topla və bu metalı istehsal etməyin bir yolunu tapdığı xəbəri ilə ilk müəllim laboratoriyasına gəldi. ucuz və böyük miqdarda. Beləliklə, Hall elmdən böyük bir iş quran bir insan kimi Amerika alüminium sənayesinin banisi və Anglo-Sakson milli qəhrəmanı oldu.

2) 2Al 2 O 3 +3 C \u003d 4 Al + 3 CO 2

BU MARAQLIDIR:

• Metal alüminium ilk dəfə 1825-ci ildə Danimarkalı fizik Hans Kristian Oersted tərəfindən təcrid edilmişdir. Qaz halında olan xloru kömürlə qarışdırılmış isti alüminium oksidi təbəqəsindən keçirərək, Oersted alüminium xloridini ən kiçik nəmlik izi olmadan təcrid etdi. Metal alüminiumu bərpa etmək üçün Oersted alüminium xloridini kalium amalgam ilə müalicə etməli idi. 2 ildən sonra alman kimyaçısı Fridrix Wöller. O, kalium amalgamını təmiz kaliumla əvəz edərək metodu təkmilləşdirdi.
• 18-19-cu əsrlərdə alüminium əsas zərgərlik metalı idi. 1889-cu ildə Londonda D.İ.Mendeleyev kimya elminin inkişafındakı xidmətlərinə görə qiymətli hədiyyə - qızıl və alüminiumdan hazırlanmış tərəzi ilə təltif edilmişdir.
• 1855-ci ilə qədər fransız alimi Saint-Clair Deville sənaye miqyasında alüminium metal istehsalı prosesini inkişaf etdirdi. Amma üsul çox baha idi. Devil Fransa imperatoru III Napoleonun xüsusi himayəsindən həzz alırdı. Devil öz sədaqətinin və minnətdarlığının əlaməti olaraq Napoleonun oğlu, yeni doğulmuş şahzadə üçün alüminiumdan hazırlanmış ilk "istehlak məhsulu" olan nəfis şəkildə həkk olunmuş çınqırıq düzəltdi. Napoleon hətta mühafizəçilərini alüminium qablarla təchiz etmək niyyətində idi, lakin qiymət çox yüksək idi. O zaman 1 kq alüminium 1000 markaya başa gəlirdi, yəni. Gümüşdən 5 dəfə bahadır. Yalnız elektrolitik prosesin ixtirasına qədər alüminium adi metallar qədər qiymətli oldu.
• Bilirdinizmi ki, alüminium insan orqanizminə daxil olaraq sinir sistemində pozğunluq yaradır.Həddindən artıq olduqda maddələr mübadiləsi pozulur. Qoruyucu maddələr isə C vitamini, kalsium, sink birləşmələridir.
• Alüminium oksigen və flüorda yandıqda çoxlu istilik ayrılır. Buna görə də raket yanacağına əlavə kimi istifadə olunur. Saturn raketi uçuş zamanı 36 ton alüminium tozunu yandırır. Metalların raket yanacağının tərkib hissəsi kimi istifadə edilməsi ideyası ilk dəfə F.A.Zander tərəfindən irəli sürülüb.

SİMULYATORLAR

Simulyator №1 - D. I. Mendeleyevin elementlərinin dövri sistemindəki mövqeyinə görə alüminiumun xüsusiyyətləri

Simulyator No 2 - Alüminiumun sadə və mürəkkəb maddələrlə reaksiyaları üçün tənliklər

Simulyator №3 - Alüminiumun kimyəvi xassələri

MÜKƏMMƏLƏMƏ ÜÇÜN VƏZİFƏLƏR

№1. Alüminium xloriddən alüminium almaq üçün kalsium metal azaldıcı kimi istifadə edilə bilər. Bu kimyəvi reaksiya üçün tənlik qurun, elektron balansdan istifadə edərək bu prosesi xarakterizə edin.
Düşün! Nə üçün bu reaksiya sulu məhlulda aparıla bilməz?

№ 2. Kimyəvi reaksiyaların tənliklərini tamamlayın:
Al + H 2 SO 4 (məhlul ) ->
Al + CuCl 2 ->
Al + HNO 3 ( kons )-t ->
Al + NaOH + H 2 O ->

Nömrə 3. Transformasiyaları həyata keçirin:
Al -> AlCl 3 -> Al -> Al 2 S 3 -> Al(OH) 3 - t -> Al 2 O 3 -> Al

№ 4. Problemi həll et:
Alüminium-mis ərintisi qızdırılarkən həddindən artıq konsentratlı natrium hidroksid məhluluna məruz qaldı. 2,24 litr qaz (n.o.s.) buraxılıb. Ümumi kütləsi 10 q olarsa, ərintinin faiz tərkibini hesablayın?

Alüminiumun fiziki xassələri

Alüminium yüksək istilik və elektrik keçiriciliyinə malik yumşaq, yüngül, gümüşü-ağ metaldır. Ərimə nöqtəsi 660°C.

Yer qabığında yayılmasına görə alüminium bütün atomlar arasında oksigen və silisiumdan sonra 3-cü, metallar arasında isə 1-ci yerdədir.

Alüminium və onun ərintilərinin üstünlüklərinə onun aşağı sıxlığı (2,7 q/sm3), nisbətən yüksək möhkəmlik xüsusiyyətləri, yaxşı istilik və elektrik keçiriciliyi, istehsal qabiliyyəti və yüksək korroziyaya davamlılığı daxildir. Bu xüsusiyyətlərin birləşməsi alüminiumu ən vacib texniki materiallardan biri kimi təsnif etməyə imkan verir.

Alüminium və onun ərintiləri istehsal üsuluna görə deformasiya olunan, təzyiqlə müalicəyə məruz qalan və tökmə, formalı tökmə formasında istifadə olunanlara bölünür; istilik müalicəsinin istifadəsi üzrə - istiliklə bərkidilməyən və termik bərkimiş, həmçinin ərinti sistemləri üzrə.

Qəbz

Alüminium ilk dəfə 1825-ci ildə Hans Oersted tərəfindən əldə edilmişdir. Müasir üsul Qəbzlər amerikalı Çarlz Holl və fransız Pol Héroux tərəfindən müstəqil şəkildə hazırlanmışdır. Alüminium oksidi Al2O3-ün Na3AlF6 kriolitin əriməsində həll olunduqdan sonra qrafit elektrodlarından istifadə edərək elektrolizdən ibarətdir. Bu əldəetmə üsulu böyük miqdarda elektrik enerjisi tələb edir və buna görə də yalnız 20-ci əsrdə tələbat var idi.

Ərizə

Alüminium kimi geniş istifadə olunur struktur material. Bu keyfiyyətdə alüminiumun əsas üstünlükləri yüngüllük, ştamplama üçün çeviklik, korroziyaya davamlılıq (havada alüminium dərhal güclü Al2O3 filmi ilə örtülmüşdür, bu da onun sonrakı oksidləşməsinin qarşısını alır), yüksək istilik keçiriciliyi, birləşmələrinin toksik olmamasıdır. Xüsusilə, bu xüsusiyyətlər alüminiumu qabların istehsalında son dərəcə populyar etdi, alüminium folqa qida sənayesində və qablaşdırma üçün.

Struktur material kimi alüminiumun əsas çatışmazlığı onun aşağı gücüdür, buna görə də adətən az miqdarda mis və maqnezium ilə ərintilənir (aşınma duralumin adlanır).

Alüminiumun elektrik keçiriciliyi mislə müqayisə edilə bilər, alüminium isə daha ucuzdur. Buna görə də elektrik mühəndisliyində naqillərin istehsalı, onların ekranlaşdırılması və hətta mikroelektronikada çiplərdə keçiricilərin istehsalı üçün geniş istifadə olunur. Düzdür, alüminium elektrik materialı kimi xoşagəlməz bir xüsusiyyətə malikdir - güclü oksid filmi səbəbindən onu lehimləmək çətindir.

Xüsusiyyətlər kompleksinə görə istilik avadanlıqlarında geniş istifadə olunur.

Alüminium ərintilərinin tikintidə tətbiqi metal istehlakını azaldır, ekstremal şəraitdə (aşağı temperatur, zəlzələ və s.) istifadə edildikdə konstruksiyaların davamlılığını və etibarlılığını artırır.

Alüminiumdan geniş istifadə olunur müxtəlif növlər nəqliyyat. Aviasiya inkişafının indiki mərhələsində alüminium ərintiləri təyyarə tikintisində əsas konstruktiv materialdır. Alüminium və ona əsaslanan ərintilər gəmiqayırmada getdikcə daha çox istifadə olunur. Korpuslar, göyərtənin üst quruluşları, kommunikasiyalar və müxtəlif növ gəmi avadanlıqları alüminium ərintilərindən hazırlanır.

Xüsusilə güclü və yüngül material kimi köpüklənmiş alüminiumun yaradılması üçün tədqiqatlar aparılır.

qiymətli alüminium

Alüminium bu gün ən məşhur və geniş istifadə olunan metallardan biridir. 19-cu əsrin ortalarında kəşf edildiyi andan, heyrətamiz keyfiyyətlərinə görə ən qiymətlilərdən biri hesab olunurdu: gümüş kimi ağ, çəkisi yüngül və təsirsizdir. mühit. Onun dəyəri qızılın qiymətindən yüksək idi. Təəccüblü deyil ki, alüminium ilk dəfə zərgərlik və bahalı bəzək əşyalarının yaradılmasında istifadə edilmişdir.

1855-ci ildə Parisdə keçirilən Universal Sərgidə alüminium əsas cazibə idi. Alüminium əşyalar fransız tac almazlarına bitişik bir vitrində yerləşdirildi. Tədricən, alüminium üçün müəyyən bir moda doğuldu. Yalnız sənət əsərləri yaratmaq üçün istifadə edilən nəcib, az öyrənilmiş bir metal hesab olunurdu.

Çox vaxt alüminium zərgərlər tərəfindən istifadə olunurdu. Xüsusi səth müalicəsinin köməyi ilə zərgərlər metalın ən açıq rənginə nail oldular, buna görə də tez-tez gümüşlə eyniləşdirildi. Lakin gümüşlə müqayisədə alüminium daha yumşaq parıltıya malik idi və bu, zərgərləri daha da sevərdi.

Çünki alüminiumun kimyəvi və fiziki xassələriəvvəlcə onlar zəif öyrənildi, zərgərlər özləri emal üçün yeni üsullar icad etdilər. Alüminium texniki cəhətdən asan emal olunur, bu yumşaq metal istənilən naxışların çaplarını yaratmağa, çertyojları tətbiq etməyə və məhsulun istədiyiniz formasını yaratmağa imkan verir. Alüminium qızılla örtülmüş, cilalanmış və tutqun çalarlara gətirilmişdir.

Lakin zaman keçdikcə alüminium ucuzlaşmağa başladı. Əgər 1854-1856-cı illərdə bir kiloqram alüminiumun dəyəri 3 min köhnə frank idisə, 1860-cı illərin ortalarında bu metalın kiloqramına artıq yüzə yaxın köhnə frank verilirdi. Sonradan, aşağı qiymətə görə alüminium dəbdən düşdü.

Hal-hazırda, ilk alüminium məhsulları çox nadirdir. Onların əksəriyyəti metalın köhnəlməsindən sağ çıxa bilmədi və gümüş, qızıl və digər qiymətli metallar və ərintilərlə əvəz olundu. Son zamanlar mütəxəssislər arasında alüminiuma maraq yenidən artıb. Bu metal 2000-ci ildə Pitsburqdakı Karnegi Muzeyi tərəfindən təşkil edilən ayrıca sərginin mövzusu idi. Fransada yerləşir Alüminium Tarixi İnstitutu, xüsusilə bu metaldan hazırlanmış ilk zərgərlik məmulatlarının tədqiqi ilə məşğul olan.

Sovet İttifaqında alüminiumdan iaşə cihazları, çayniklər və s. Və təkcə. İlk sovet peyki ondan hazırlanmışdır alüminium ərintisi. Alüminiumun digər istehlakçısı elektrik sənayesidir: ondan yüksək gərginlikli ötürmə xətlərinin naqilləri, mühərriklərin və transformatorların sarımları, kabellər, lampaların əsasları, kondansatörlər və bir çox başqa məhsullar hazırlanır. Bundan əlavə, alüminium tozu partlayıcı maddələrdə və raketlər üçün bərk yanacaqlarda istifadə olunur, tez alışma qabiliyyətindən istifadə edir: alüminium nazik oksid filmi ilə örtülməsəydi, havada alovlana bilər.

Ən son ixtira alüminium köpükdür, sözdə. böyük gələcək proqnozlaşdırılan "metal köpük".

Alüminium amfoter metaldır. Alüminium atomunun elektron konfiqurasiyası 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1-dir. Beləliklə, onun xarici elektron təbəqəsində üç valentlik elektronu var: 2 - 3s-də və 1 - 3p-alt səviyyədə. Bu quruluşla əlaqədar olaraq, reaksiyalarla xarakterizə olunur, nəticədə alüminium atomu xarici səviyyədən üç elektron itirir və +3 oksidləşmə vəziyyətini əldə edir. Alüminium yüksək aktiv metaldır və çox güclü azaldıcı xüsusiyyətlərə malikdir.

Alüminiumun sadə maddələrlə qarşılıqlı təsiri

oksigen ilə

Mütləq saf alüminiumun hava ilə təmasda olduqda, səth qatında yerləşən alüminium atomları dərhal havanın oksigeni ilə qarşılıqlı əlaqədə olur və alüminiumu qoruyan Al 2 O 3 tərkibli ən nazik, bir neçə onlarla atom qatından ibarət qalın, güclü oksid plyonkasını əmələ gətirir. sonrakı oksidləşmədən. Böyük alüminium nümunələrini hətta çox yüksək temperaturda oksidləşdirmək də mümkün deyil. Bununla belə, incə alüminium tozu ocaq alovunda asanlıqla yanır:

4Al + 3O 2 \u003d 2Al 2 O 3

halogenlərlə

Alüminium bütün halogenlərlə çox güclü reaksiya verir. Beləliklə, alüminium və yodun qarışıq tozları arasındakı reaksiya katalizator kimi bir damla su əlavə edildikdən sonra artıq otaq temperaturunda davam edir. Yodun alüminiumla qarşılıqlı təsir tənliyi:

2Al + 3I 2 \u003d 2AlI 3

Tünd qəhvəyi maye olan bromla alüminium da qızdırılmadan reaksiya verir. Alüminium nümunəsini maye broma daxil etmək kifayətdir: şiddətli reaksiya dərhal çox miqdarda istilik və işığın buraxılması ilə başlayır:

2Al + 3Br 2 = 2AlBr 3

Alüminium və xlor arasındakı reaksiya qızdırılan alüminium folqa və ya incə alüminium tozunu xlorla doldurulmuş kolbaya daxil etdikdə davam edir. Alüminium tənliyə görə xlorda effektiv şəkildə yanır:

2Al + 3Cl 2 = 2AlCl 3

kükürd ilə

150-200 ° C-yə qədər qızdırıldıqda və ya toz halında alüminium və kükürd qarışığı alovlandıqdan sonra işığın buraxılması ilə aralarında intensiv ekzotermik reaksiya başlayır:

— sulfid alüminium

azot ilə

Təxminən 800 o C temperaturda alüminium azotla qarşılıqlı əlaqədə olduqda alüminium nitridi əmələ gəlir:

karbonla

Təxminən 2000 o C temperaturda alüminium karbonla qarşılıqlı əlaqədə olur və metanda olduğu kimi -4 oksidləşmə vəziyyətində karbon olan alüminium karbid (metanid) əmələ gətirir.

Alüminiumun mürəkkəb maddələrlə qarşılıqlı təsiri

su ilə

Yuxarıda qeyd edildiyi kimi, Al 2 O 3-ün sabit və davamlı oksid filmi alüminiumun havada oksidləşməsinə imkan vermir. Eyni qoruyucu oksid filmi alüminiumu suya da təsirsiz edir. Qələvi, ammonium xlorid və ya civə duzlarının sulu məhlulları ilə müalicə (birləşmə) kimi üsullarla səthdən qoruyucu oksid təbəqəsini çıxararkən, alüminium alüminium hidroksid və hidrogen qazı yaratmaq üçün su ilə güclü reaksiya verməyə başlayır:

metal oksidləri ilə

Alüminiumun daha az aktiv metalların oksidləri ilə qarışığının alovlanmasından sonra (fəaliyyət seriyasında alüminiumun sağında) son dərəcə şiddətli, güclü ekzotermik reaksiya başlayır. Belə ki, alüminiumun dəmir oksidi (III) ilə qarşılıqlı təsiri zamanı 2500-3000°C temperatur yaranır.Bu reaksiya nəticəsində yüksək təmizlikdə ərimiş dəmir əmələ gəlir:

2AI + Fe 2 O 3 \u003d 2Fe + Al 2 O 3

Alüminium ilə reduksiya yolu ilə onların oksidlərindən metalların alınmasının bu üsulu deyilir alüminotermiya və ya alüminotermiya.

oksidləşdirici olmayan turşularla

Alüminiumun oksidləşdirici olmayan turşularla qarşılıqlı təsiri, yəni. demək olar ki, bütün turşular, konsentratlaşdırılmış kükürd və azot turşuları istisna olmaqla, müvafiq turşu və hidrogen qazının alüminium duzunun əmələ gəlməsinə səbəb olur:

a) 2Al + 3H 2 SO 4 (razb.) \u003d Al 2 (SO 4) 3 + 3H 2

2Al 0 + 6H + = 2Al 3+ + 3H 2 0;

b) 2AI + 6HCl = 2AICl 3 + 3H 2

oksidləşdirici turşularla

- konsentratlı sulfat turşusu

Normal şəraitdə, eləcə də aşağı temperaturda alüminiumun konsentratlaşdırılmış sulfat turşusu ilə qarşılıqlı təsiri passivasiya adlanan təsirə görə baş vermir. Qızdırıldıqda reaksiya mümkündür və kükürd turşusunun bir hissəsi olan kükürdün azaldılması nəticəsində yaranan alüminium sulfat, su və hidrogen sulfid meydana gəlməsinə səbəb olur:

Kükürdün +6 oksidləşmə vəziyyətindən (H 2 SO 4-də) -2 oksidləşmə vəziyyətinə (H 2 S-də) belə dərin azalması alüminiumun çox yüksək reduksiya qabiliyyətinə görə baş verir.

- konsentratlı azot turşusu

Normal şəraitdə konsentratlaşdırılmış azot turşusu da alüminiumu passivləşdirir, bu da onu alüminium qablarda saxlamağa imkan verir. Konsentratlaşdırılmış kükürd vəziyyətində olduğu kimi, alüminiumun konsentratlaşdırılmış nitrat turşusu ilə qarşılıqlı təsiri güclü qızdırma ilə mümkün olur, reaksiya əsasən davam edir:

- seyreltilmiş azot turşusu

Alüminiumun qatılaşdırılmış azot turşusu ilə müqayisədə seyreltilmiş ilə qarşılıqlı təsiri azotun daha dərin azalması məhsullarına gətirib çıxarır. NO əvəzinə, qatılma dərəcəsindən asılı olaraq, N 2 O və NH 4 NO 3 əmələ gələ bilər:

8Al + 30HNO 3 (razb.) \u003d 8Al (NO 3) 3 + 3N 2 O + 15H 2 O

8Al + 30HNO 3 (yüksək seyreltilmiş) = 8Al (NO 3) 3 + 3NH 4 NO 3 + 9H 2 O

qələvilərlə

Alüminium həm qələvilərin sulu məhlulları ilə reaksiya verir:

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

və birləşmə zamanı təmiz qələvilərlə:

Hər iki halda reaksiya alüminium oksidin qoruyucu təbəqəsinin həlli ilə başlayır:

Al 2 O 3 + 2NaOH + 3H 2 O \u003d 2Na

Al 2 O 3 + 2NaOH \u003d 2NaAlO 2 + H 2 O

Sulu bir həll vəziyyətində, qoruyucu oksid filmindən təmizlənmiş alüminium tənliyə uyğun olaraq su ilə reaksiya verməyə başlayır:

2Al + 6H 2 O \u003d 2Al (OH) 3 + 3H 2

Nəticədə amfoter olan alüminium hidroksid, həll olunan natrium tetrahidroksoalüminat yaratmaq üçün natrium hidroksidin sulu məhlulu ilə reaksiya verir:

Al(OH) 3 + NaOH = Na