Az alumínium és a vas fizikai tulajdonságai. Az alumínium kémiai és fizikai tulajdonságai

MEGHATÁROZÁS

Alumínium- a periódusos rendszer tizenharmadik eleme. Megnevezés - Al a latin „alumínium” szóból. A harmadik periódusban található, IIIA csoport. Fémekre utal. A nukleáris töltés 13.

Az alumínium a leggyakoribb fém a földkéregben. Agyagban, földpátban, csillámban és sok más ásványban található. A földkéreg összes alumíniumtartalma 8% (tömeg).

Az alumínium ezüstfehér (1. ábra) könnyűfém. Könnyen huzalba húzható és vékony lapokká tekerhető.

Szobahőmérsékleten az alumínium nem változik a levegőben, hanem csak azért, mert felületét vékony oxidréteg borítja, aminek nagyon erős védőhatása van.

Rizs. 1. Alumínium. Megjelenés.

Az alumínium atom- és molekulatömege

Egy anyag relatív molekulatömege (M r) egy szám, amely megmutatja, hogy egy adott molekula tömege hányszor nagyobb, mint egy szénatom tömegének 1/12-e, és egy elem relatív atomtömege(A r) - egy kémiai elem átlagos atomtömege hányszor nagyobb, mint a szénatom tömegének 1/12-e.

Mivel az alumínium szabad állapotban monoatomos Al-molekulák formájában létezik, az atomi ill. molekuláris tömeg mérkőzés. Egyenlőek: 26,9815.

Az alumínium izotópjai

Ismeretes, hogy a természetben az alumínium egyetlen stabil izotóp, 27Al formájában is létezhet. A tömegszám 27. A 27Al alumínium-izotóp atommagja tizenhárom protont és tizennégy neutront tartalmaz.

Az alumínium radioaktív izotópjai 21-től 42-ig terjednek, ezek közül a 26 Al izotóp a leghosszabb élettartamú, felezési ideje 720 ezer év.

alumínium ionok

Az alumíniumatom külső energiaszintjén három elektron van, amelyek vegyértékek:

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

Ennek eredményeként kémiai kölcsönhatás az alumínium vegyértékelektronjait adományozza, azaz. donoruk, és pozitív töltésű ionná alakul:

Al 0 -3e → Al 3+.

Az alumínium molekulája és atomja

Szabad állapotban az alumínium egyatomos Al-molekulák formájában létezik. Íme néhány tulajdonság, amely az alumíniumatomot és -molekulát jellemzi:

alumíniumötvözetek

Az alumínium fő alkalmazása az arra épülő ötvözetek előállítása. Ötvözet-adalékanyagokat (például réz, szilícium, magnézium, cink, mangán) főként az alumínium szilárdságának növelése érdekében visznek be.

Széles körben elterjedt a rezet és magnéziumot tartalmazó duraluminok, sziluminok, amelyekben a fő adalék a szilícium, a magnálium (9,5-11,5% magnéziumot tartalmazó alumíniumötvözet).

Az alumínium a réz-, magnézium-, titán-, nikkel-, cink- és vasalapú ötvözetek egyik leggyakoribb adalékanyaga.

Példák problémamegoldásra

1. PÉLDA

Gyakorlat	Aluminoterm módszerrel végzett hegesztési sínekhez alumínium és vas-oxid Fe 3 O 4 keverékét használják. Készítsen termokémiai reakcióegyenletet, ha 1 kg (1000 g) tömegű vas képződése során 6340 kJ hő szabadul fel!
Megoldás	Felírjuk a vas alumíniumtermikus eljárással történő előállításának reakcióegyenletét: 8Al + 3Fe 2 O 3 \u003d 9Fe + 4Al 2 O 3. Határozzuk meg a vas elméleti tömegét (a reakció termokémiai egyenletéből számítva): n(Fe) = 9 mol; m(Fe) = n(Fe) ×M(Fe); m(Fe) = 9 × 56 = 504 g. A reakció során x kJ hő szabaduljon fel. Készítsünk arányt: 1000 g - 6340 kJ; 504 g - x kJ. Ezért x egyenlő lesz: x \u003d 540 × 6340 / 1000 \u003d 3195. Ez azt jelenti, hogy a vas aluminoterm módszerrel történő előállítása során 3195 kJ hő szabadul fel. A termokémiai reakcióegyenlet a következőképpen alakul: 8Al + 3Fe 2 O 3 = 9Fe + 4Al 2 O 3 + 3195 kJ.
Válasz	A reakció során 3195 kJ hő szabadul fel.

2. PÉLDA

Gyakorlat	Az alumíniumot 200 g 16%-os salétromsavoldattal kezeltük, és gáz szabadult fel. Határozza meg a felszabaduló gáz tömegét és térfogatát!
Megoldás	Felírjuk az alumínium salétromsavban való oldódásának reakcióegyenletét: 2Al + 6HNO 3 \u003d 2Al (NO 3) 3 + 3H 2 -. Számítsa ki az oldott salétromsav tömegét: m(HNO 3) = m oldat (HNO 3) × tömeg (HNO 3) / 100%; m(HNO 3) \u003d 20 × 96% / 100% = 19,2 g. Keresse meg a salétromsav mennyiségét: M (HNO 3) \u003d Ar (H) + Ar (N) + 3 × Ar (O) = 1 + 14 + 3 × 16 = 63 g/mol. n (HNO 3) \u003d m (HNO 3) / M (HNO 3); n (HNO 3) \u003d 19,2 / 63 \u003d 0,3 mol. Az n (HNO 3) reakcióegyenlet szerint: n (H 2) = 6:3, azaz. n (H 2) \u003d 3 × n (HNO 3) / 6 \u003d ½ × n (HNO 3) \u003d ½ × 0,3 \u003d 0,15 mol. Ekkor a felszabaduló hidrogén tömege és térfogata egyenlő lesz: M (H 2) \u003d 2 × Ar (H) = 2 × 1 = 2 g/mol. m (H 2) \u003d n (H 2) × M (H 2) = 0,15 × 2 = 0,3 g. V (H 2) \u003d n (H 2) × V m; V (H 2) \u003d 0,15 × 22,4 \u003d 3,36 l.
Válasz	A reakció eredményeként 0,3 g tömegű és 3,36 liter térfogatú hidrogén szabadul fel.

(A l ), ​​gallium (Ga ), indium (In ) és tallium (T l ).

Amint az a megadott adatokból látható, ezek az elemek mind ben megnyíltak XIX század.

A fő alcsoport fémeinek felfedezése III csoportok

NÁL NÉL	Al	Ga	Ban ben	Tl
1806	1825	1875	1863	1861
G. Lussac,	G. H. Oersted	L. de Boisbaudran	F. Reich,	W. Crooks
L. Tenard	(Dánia)	(Franciaország)	I. Richter	(Anglia)
(Franciaország)			(Németország)

A bór nem fém. Az alumínium átmeneti fém, míg a gallium, az indium és a tallium teljes fémek. Így a periódusos rendszer egyes csoportjainak atomi sugarának növekedésével az egyszerű anyagok fémes tulajdonságai nőnek.

Ebben az előadásban az alumínium tulajdonságait vesszük közelebbről szemügyre.

1. Az alumínium helyzete D. I. Mengyelejev táblázatában. Az atom szerkezete, oxidációs állapotai láthatók.

Az alumínium elem benne található III csoport, fő "A" alcsoport, periódusos rendszer 3. periódusa, 13. sorszám, relatív atomtömeg Ar (Al ) = 27. Szomszédja a táblázatban bal oldalon a magnézium, egy tipikus fém, a jobb oldalon pedig a szilícium, amely már nem fém. Ezért az alumíniumnak valamilyen köztes tulajdonságokkal kell rendelkeznie, és vegyületei amfoterek.

Al +13) 2) 8) 3 , p egy elem,

Alapállapot 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1
izgatott állapot 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 3p 2

Az alumínium oxidációs állapota +3 a következő vegyületekben:

Al 0 - 3 e - → Al +3

2. Fizikai tulajdonságok

A szabad formájú alumínium ezüstfehér fém, magas hő- és elektromos vezetőképességgel.Az olvadáspont 650 ° C. Az alumínium alacsony sűrűségű (2,7 g / cm 3) - körülbelül háromszor kisebb, mint a vasé vagy a rézé, ugyanakkor tartós fém.

3. Természetben lenni

A természetben való elterjedtségét tekintve elfoglalja Fémek között 1., elemek között 3. helyen áll a második az oxigén és a szilícium után. A földkéreg alumíniumtartalmának százalékos aránya különböző kutatók szerint a földkéreg tömegének 7,45-8,14%-a.

A természetben az alumínium csak vegyületekben fordul elő (ásványok).

Néhány közülük:

· Bauxitok – Al 2 O 3 H 2 O (SiO 2, Fe 2 O 3, CaCO 3 szennyeződésekkel)

· Nefelinek – KNa 3 4

· Alunitok - KAl(SO 4) 2 2Al(OH) 3

· Alumínium-oxid (kaolin keveréke homokkal SiO 2, mészkő CaCO 3, magnezit MgCO 3)

· Korund - Al 2 O 3

· Földpát (ortoklász) - 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

Bauxit
Al2O3	Korund
	Rubin
	Zafír

4. Az alumínium és vegyületeinek kémiai tulajdonságai

Az alumínium normál körülmények között könnyen kölcsönhatásba lép az oxigénnel, és oxidfilm borítja (matt megjelenést kölcsönöz).

AZ OXIDFILM BEMUTATÁSA

Vastagsága 0,00001 mm, de ennek köszönhetően az alumínium nem korrodál. Az alumínium kémiai tulajdonságainak tanulmányozásához az oxidfilmet eltávolítják. (Csiszolópapírral vagy kémiai úton: először lúgos oldatba engedve eltávolítjuk az oxidréteget, majd higanysók oldatába, hogy alumínium-higany ötvözetet – amalgámot – képezzenek).

én. Kölcsönhatás egyszerű anyagokkal

Az alumínium már szobahőmérsékleten aktívan reagál minden halogénnel, halogenideket képezve. Melegítéskor kölcsönhatásba lép kénnel (200 °C), nitrogénnel (800 °C), foszforral (500 °C) és szénnel (2000 °C), jóddal katalizátor - víz - jelenlétében:

2A l + 3 S \u003d A l 2 S 3 (alumínium-szulfid),

2A l + N 2 \u003d 2A lN (alumínium-nitrid),

A l + P = A l P (alumínium-foszfid),

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

2 Al +3 I 2 \u003d 2 A l I 3 (alumínium-jodid) EGY ÉLMÉNY

Mindezek a vegyületek teljesen hidrolizálódnak alumínium-hidroxid és ennek megfelelően hidrogén-szulfid, ammónia, foszfin és metán képződésével:

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

Forgács vagy por formájában a levegőben fényesen ég, és nagy mennyiségű hőt bocsát ki:

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

ALUMÍNIUM ÉGETÉSE LEVEGŐBEN

EGY ÉLMÉNY

II. Kölcsönhatás összetett anyagokkal

Kölcsönhatás vízzel :

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

oxidfilm nélkül

EGY ÉLMÉNY

Kölcsönhatás fém-oxidokkal:

Az alumínium jó redukálószer, mivel az egyik aktív fém. Közvetlenül az alkáliföldfémek után szerepel a tevékenységsorozatban. Ezért helyreállítja a fémeket oxidjaikból . Egy ilyen reakciót - aluminotermiát - tiszta ritka fémek, például volfrám, vanádium stb.

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

Fe 3 O 4 és Al termitkeverékét (por) is használják a termithegesztésben.

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

Kölcsönhatás savakkal :

Kénsav oldattal: 2 Al + 3 H 2 SO 4 \u003d Al 2 (SO 4) 3 + 3 H 2

Hideg tömény kénsavval és nitrogénnel nem lép reakcióba (passzivál). Ezért a salétromsavat alumínium tartályokban szállítják. Hevítéskor az alumínium képes redukálni ezeket a savakat anélkül, hogy hidrogént bocsátana ki:

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

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

Kölcsönhatás lúgokkal .

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

EGY ÉLMÉNY

Na[DEl(OH) 4] – nátrium-tetrahidroxoaluminát

Gorbov vegyész javaslatára az orosz-japán háború idején ezt a reakciót használták hidrogén előállítására léggömbökhöz.

Sóoldatokkal:

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

Ha az alumínium felületét higanysóval dörzsöljük, akkor a következő reakció lép fel:

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

A felszabaduló higany feloldja az alumíniumot, amalgámot képezve .

Alumíniumionok kimutatása oldatokban : EGY ÉLMÉNY

5. Alumínium és vegyületeinek alkalmazása

Az alumínium fizikai és kémiai tulajdonságai miatt széles körben elterjedt a technológiában. Az alumínium fő fogyasztója légi közlekedési ágazat : A repülőgépek 2/3-a alumíniumból és ötvözeteiből készül. Egy acélból készült repülőgép túl nehéz lenne, és sokkal kevesebb utast szállíthatna. Ezért az alumíniumot szárnyas fémnek nevezik. A kábelek és vezetékek alumíniumból készülnek: azonos elektromos vezetőképesség mellett tömegük 2-szer kisebb, mint a megfelelő réztermékeké.

Figyelembe véve az alumínium korrózióállóságát, az salétromsavhoz használt készülékek és tartályok alkatrészeinek gyártása. Az alumíniumpor az ezüstfestékek gyártásának alapja a vastermékek korrózió elleni védelmére, valamint a hősugárzás visszaverésére, az ilyen festéket olajtároló létesítmények és tűzoltóruhák fedésére használják.

Az alumínium-oxidot alumínium előállítására használják, és tűzálló anyagként is használják.

Az alumínium-hidroxid a jól ismert Maalox, Almagel gyógyszerek fő összetevője, amelyek csökkentik a gyomornedv savasságát.

Az alumíniumsók erősen hidrolizálódnak. Ezt a tulajdonságot a víztisztítási folyamatban használják. Alumínium-szulfátot és kis mennyiségű oltott meszet adnak a tisztítandó vízhez, hogy semlegesítsék a keletkező savat. Ennek eredményeként alumínium-hidroxid térfogati csapadék szabadul fel, amely leülepedve magával viszi a zavarosság és a baktériumok lebegő részecskéit.

Így az alumínium-szulfát koaguláns.

6. Alumínium beszerzése

1) Az alumínium előállításának modern költséghatékony módszerét az amerikai Hall és a francia Héroux találta fel 1886-ban. Ez alumínium-oxid olvadt kriolitban készült oldatának elektrolíziséből áll. Az olvadt kriolit Na 3 AlF 6 úgy oldja fel az Al 2 O 3-at, mint a víz a cukrot. Az alumínium-oxid „oldatának” elektrolízise olvadt kriolitban úgy megy végbe, mintha a kriolit csak oldószer lenne, az alumínium-oxid pedig elektrolit.

2Al 2 O 3 elektromos áram → 4Al + 3O 2

Az angol fiúk és lányok enciklopédiájában az alumíniumról szóló cikk a következő szavakkal kezdődik: „1886. február 23-án új fémkorszak kezdődött a civilizáció történetében - az alumínium kora. Ezen a napon Charles Hall, egy 22 éves vegyész megjelent első tanára laboratóriumában, kezében egy tucat ezüstös-fehér alumíniumgolyóval, és azzal a hírrel, hogy megtalálta a módját ennek a fémnek a előállításának. olcsón és nagy mennyiségben. Hall így lett az amerikai alumíniumipar megalapítója és az angolszász nemzeti hős, olyan emberként, aki nagy üzletet csinált a tudományból.

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

EZ ÉRDEKES:

• A fémes alumíniumot először Hans Christian Oersted dán fizikus izolálta 1825-ben. A gáznemű klórt szénnel kevert forró alumínium-oxid rétegen átvezetve Oersted izolálta az alumínium-kloridot a legkisebb nedvességnyom nélkül. A fémes alumínium helyreállításához az Oerstednek alumínium-kloridot kálium-amalgámmal kellett kezelnie. 2 év után a német kémikus Friedrich Wöller. Javította a módszert azzal, hogy a kálium-amalgámot tiszta káliumra cserélte.
• A 18. és 19. században az alumínium volt a fő ékszerfém. 1889-ben Londonban D. I. Mengyelejev értékes ajándékot kapott a kémia fejlesztésében végzett szolgálataiért - aranyból és alumíniumból készült mérlegeket.
• 1855-re Saint-Clair Deville francia tudós kifejlesztett egy eljárást alumínium fém előállítására ipari méretekben. De a módszer nagyon drága volt. Deville III. Napóleon francia császár különleges pártfogását élvezte. Odaadása és hálája jeléül Deville elkészítette Napóleon fiának, az újszülött hercegnek egy elegánsan gravírozott csörgőt – az első alumíniumból készült „fogyasztási terméket”. Napóleon még az is volt, hogy gárdistáit alumínium páncélkazettákkal szerelje fel, de az ár megfizethetetlen volt. Akkoriban 1 kg alumínium 1000 márkába került, i.e. 5-ször drágább, mint az ezüst. Csak az elektrolitikus eljárás feltalálásáig vált az alumínium olyan értékessé, mint a hagyományos fémek.
• Tudtad, hogy az alumínium az emberi szervezetbe kerülve idegrendszeri zavart okoz, feleslegében az anyagcsere megzavarodik. Védőszerek pedig a C-vitamin, kalcium, cinkvegyületek.
• Amikor az alumínium oxigénben és fluorban ég, sok hő szabadul fel. Ezért rakéta-üzemanyag adalékaként használják. A Saturn rakéta repülése során 36 tonna alumíniumport éget el. A fémek rakéta-üzemanyag komponenseként való felhasználásának ötletét először F.A. Zander vetette fel.

SZIMULÁTOROK

1. szimulátor – Az alumínium jellemzői pozíció szerint D. I. Mengyelejev elemeinek periódusos rendszerében

2. szimulátor - Egyenletek az alumínium egyszerű és összetett anyagokkal való reakcióihoz

3. szimulátor – Az alumínium kémiai tulajdonságai

MEGERŐSÍTÉSI FELADATOK

1. sz. Az alumínium alumínium-kloridból történő előállításához kalciumfémet lehet használni redukálószerként. Készítsen egyenletet erre a kémiai reakcióra, jellemezze ezt a folyamatot elektronikus mérleggel!
Gondol! Miért nem lehet ezt a reakciót vizes oldatban végrehajtani?

2. sz. Fejezze be a kémiai reakciók egyenleteit:
Al + H 2 SO 4 (oldat ) ->
Al + CuCl 2 ->
Al + HNO 3 ( konc )-t ->
Al + NaOH + H 2 O ->

3. szám. Átalakítások végrehajtása:
Al -> AlCl 3 -> Al -> Al 2 S 3 -> Al(OH) 3 - t -> Al 2 O 3 -> Al

4. sz. Oldja meg a problémát:
Egy alumínium-réz ötvözetet feleslegben tömény nátrium-hidroxid-oldat hatásának tettek ki melegítés közben. 2,24 liter gáz (n.o.s.) szabadult ki. Számítsa ki az ötvözet százalékos összetételét, ha össztömege 10 g?

Az alumínium fizikai tulajdonságai

Az alumínium puha, könnyű, ezüstös-fehér fém, magas hő- és elektromos vezetőképességgel. Olvadáspont: 660 °C.

A földkéreg elterjedtségét tekintve az alumínium a 3. helyen áll az oxigén és a szilícium után az összes atom közül, és az 1. a fémek között.

Az alumínium és ötvözeteinek előnyei közé tartozik az alacsony sűrűség (2,7 g/cm3), a viszonylag nagy szilárdsági jellemzők, a jó hő- és elektromos vezetőképesség, a gyárthatóság és a nagy korrózióállóság. Ezen tulajdonságok kombinációja lehetővé teszi, hogy az alumíniumot a legfontosabb műszaki anyagok közé soroljuk.

Az alumíniumot és ötvözeteit az előállítás módja szerint deformálható, nyomáskezelésnek alávetett és öntödei formára osztják, amelyet alaköntvény formájában használnak; hőkezelés alkalmazásáról - termikusan nem edzett és termikusan edzett, valamint ötvözőrendszereken.

Nyugta

Az alumíniumot először Hans Oersted szerezte 1825-ben. Modern módszer A nyugtákat az amerikai Charles Hall és a francia Paul Héroux egymástól függetlenül dolgozta ki. Ez abból áll, hogy az Al2O3 alumínium-oxidot Na3AlF6 kriolit olvadékban oldják, majd grafitelektródákkal elektrolízist végeznek. Ez a beszerzési módszer nagy mennyiségű villamos energiát igényel, ezért csak a XX. században volt rá igény.

Alkalmazás

Az alumíniumot széles körben használják szerkezeti anyag. Az alumínium fő előnyei ebben a minőségben a könnyedség, a sajtoláshoz való hajlékonyság, a korrózióállóság (levegőben az alumíniumot azonnal egy erős Al2O3 film borítja, ami megakadályozza a további oxidációját), a magas hővezető képesség, vegyületeinek nem toxikussága. Különösen ezek a tulajdonságok tették rendkívül népszerűvé az alumíniumot az edények gyártásában, alufóliaélelmiszeriparban és csomagolásban.

Az alumínium, mint szerkezeti anyag fő hátránya az alacsony szilárdsága, ezért általában kis mennyiségű rézzel és magnéziummal ötvözik (az ötvözetet duralumíniumnak nevezik).

Az alumínium elektromos vezetőképessége a rézhez hasonlítható, míg az alumínium olcsóbb. Ezért széles körben használják az elektrotechnikában vezetékek gyártásához, árnyékolásához, sőt a mikroelektronikában is használják chipekben lévő vezetők gyártásához. Igaz, az alumíniumnak, mint elektromos anyagnak van egy kellemetlen tulajdonsága - az erős oxidfilm miatt nehéz forrasztani.

A tulajdonságok összetettsége miatt széles körben használják a hőtechnikai berendezésekben.

Az alumíniumötvözetek építőipari bevezetése csökkenti a fémfelhasználást, növeli a szerkezetek tartósságát és megbízhatóságát extrém körülmények között (alacsony hőmérséklet, földrengés stb.) történő üzemeltetés során.

Az alumíniumot széles körben használják különféle típusok szállítás. A repülésfejlesztés jelenlegi szakaszában az alumíniumötvözetek a repülőgépgyártás fő szerkezeti anyagai. Az alumíniumot és az azon alapuló ötvözeteket egyre gyakrabban használják a hajógyártásban. A hajótestek, fedélzeti felépítmények, kommunikációs eszközök és különféle hajóberendezések alumíniumötvözetekből készülnek.

Kutatások folynak a habosított alumínium különösen erős és könnyű anyag kifejlesztésére.

értékes alumínium

Az alumínium ma az egyik legnépszerűbb és legszélesebb körben használt fém. A 19. század közepén történt felfedezés pillanatától kezdve az egyik legértékesebbnek tartották csodálatos tulajdonságainak köszönhetően: fehér, mint az ezüst, könnyű és nem befolyásolja. környezet. Értéke magasabb volt, mint az arany ára. Nem meglepő, hogy az alumíniumot először ékszerek és drága dísztárgyak készítéséhez használták fel.

1855-ben a párizsi egyetemes kiállításon az alumínium volt a fő attrakció. Az alumínium tárgyakat a francia koronagyémántok melletti vitrinben helyezték el. Fokozatosan megszületett az alumínium bizonyos divatja. Nemes, kevéssé tanulmányozott fémnek számított, kizárólag műalkotások készítésére használták.

Leggyakrabban az alumíniumot ékszerészek használták. Az ékszerészek speciális felületkezeléssel érték el a fém legvilágosabb színét, ezért gyakran az ezüsttel azonosították. De az ezüsthöz képest az alumínium lágyabb fényű volt, amitől az ékszerészek még jobban megszerették.

Mert Az alumínium kémiai és fizikai tulajdonságai eleinte rosszul tanulmányozták őket, maguk az ékszerészek találtak ki új technikákat a feldolgozására. Az alumínium technikailag könnyen megmunkálható, ez a puha fém lehetővé teszi bármilyen minta nyomatainak készítését, rajzok felvitelét és a termék kívánt formájának létrehozását. Az alumíniumot arannyal borították, polírozták és matt árnyalatúvá tették.

De idővel az alumínium ára csökkenni kezdett. Ha 1854-1856-ban egy kilogramm alumínium ára 3 ezer régi frank volt, akkor az 1860-as évek közepén már körülbelül száz régi frankot adtak kilogrammonként ennek a fémnek. Ezt követően az alacsony költség miatt az alumínium kiment a divatból.

Jelenleg a legelső alumíniumtermékek nagyon ritkák. Legtöbbjük nem élte túl a fém értékcsökkenését, helyettük ezüst, arany és más nemesfémek és ötvözetek kerültek. A közelmúltban a szakemberek körében megújult az érdeklődés az alumínium iránt. Ez a fém egy külön kiállítás tárgya volt 2000-ben a pittsburghi Carnegie Múzeumban. Franciaországban található Alumíniumtörténeti Intézet, amely különösen az első ebből a fémből készült ékszerek tanulmányozásával foglalkozik.

A Szovjetunióban alumíniumból készítettek vendéglátóipari berendezéseket, vízforralókat stb. És nem csak. Ebből készült az első szovjet műhold alumínium ötvözet. Az alumínium másik fogyasztója az elektromos ipar: nagyfeszültségű távvezetékek vezetékei, motorok és transzformátorok tekercsei, kábelek, lámpatalpok, kondenzátorok és sok más termék készül belőle. Ezenkívül az alumíniumport robbanóanyagokban és rakéták szilárd hajtóanyagaiban használják, kihasználva gyors gyulladási képességét: ha az alumíniumot nem fedi vékony oxidfilm, fellobbanhat a levegőben.

A legújabb találmány az alumíniumhab, az ún. "fémhab", amelynek nagy jövőt jósolnak.

Az alumínium amfoter fém. Az alumíniumatom elektronikus konfigurációja 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1. Így három vegyértékelektronja van a külső elektronrétegen: 2 - a 3s- és 1 - a 3p-alszinten. Ezzel a szerkezettel kapcsolatban olyan reakciók jellemzik, amelyek eredményeként az alumíniumatom három elektront veszít a külső szintről, és +3-as oxidációs állapotot vesz fel. Az alumínium rendkívül aktív fém, és nagyon erős redukáló tulajdonságokkal rendelkezik.

Az alumínium kölcsönhatása egyszerű anyagokkal

oxigénnel

Az abszolút tiszta alumínium levegővel való érintkezésekor a felületi rétegben elhelyezkedő alumíniumatomok azonnal kölcsönhatásba lépnek a levegő oxigénjével és a legvékonyabb, több tíz atomréteg vastagságú, erős Al 2 O 3 összetételű oxidfilmet alkotnak, amely védi az alumíniumot. további oxidációtól. Az alumínium nagy minták oxidációja még nagyon magas hőmérsékleten sem lehetséges. A finom alumíniumpor azonban elég könnyen megég az égő lángjában:

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

halogénekkel

Az alumínium nagyon hevesen reagál minden halogénnel. Így az alumínium és jód kevert porainak reakciója már szobahőmérsékleten lezajlik, miután katalizátorként egy csepp vizet adtunk hozzá. A jód és az alumínium kölcsönhatásának egyenlete:

2Al + 3I 2 \u003d 2AlI 3

A brómmal, amely egy sötétbarna folyadék, az alumínium szintén melegítés nélkül reagál. Elég, ha egy alumíniummintát folyékony brómba viszünk: azonnal heves reakció kezdődik nagy mennyiségű hő és fény felszabadulásával:

2Al + 3Br 2 = 2AlBr 3

Az alumínium és a klór közötti reakció akkor megy végbe, ha felmelegített alumíniumfóliát vagy finom alumíniumport helyezünk egy klórral töltött lombikba. Az alumínium hatékonyan ég klórban a következő egyenlet szerint:

2Al + 3Cl 2 = 2AlCl 3

kénnel

150-200 ° C-ra melegítve vagy por alakú alumínium és kén keverékének meggyújtása után intenzív exoterm reakció kezdődik közöttük fény felszabadulásával:

— szulfid alumínium

nitrogénnel

Amikor az alumínium körülbelül 800 o C hőmérsékleten kölcsönhatásba lép a nitrogénnel, alumínium-nitrid képződik:

szénnel

2000 o C körüli hőmérsékleten az alumínium kölcsönhatásba lép a szénnel, és alumínium-karbidot (metanidot) képez, amely -4 oxidációs állapotú szenet tartalmaz, mint a metánban.

Az alumínium kölcsönhatása összetett anyagokkal

vízzel

Mint fentebb említettük, az Al 2 O 3 stabil és tartós oxidfilmje nem teszi lehetővé az alumínium levegőben való oxidációját. Ugyanez a védő oxidfilm közömbössé teszi az alumíniumot a vízzel szemben is. Amikor eltávolítják a védő oxidfilmet a felületről olyan módszerekkel, mint például a lúg, ammónium-klorid vagy higanysók vizes oldataival való kezelés (összevonás), az alumínium erőteljes reakcióba lép a vízzel, és alumínium-hidroxid és hidrogéngáz keletkezik:

fém-oxidokkal

Az alumínium keverékének kevésbé aktív fémek oxidjaival való meggyújtása után (az alumíniumtól jobbra az aktivitási sorozatban) rendkívül heves, erősen exoterm reakció kezdődik. Tehát az alumínium és a vas-oxid (III) kölcsönhatása esetén 2500-3000 ° C hőmérséklet alakul ki. A reakció eredményeként nagy tisztaságú olvadt vas képződik:

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

Ezt a módszert, amellyel fémeket nyernek oxidjaikból alumíniummal történő redukcióval, nevezik aluminotermia vagy aluminotermia.

nem oxidáló savakkal

Az alumínium kölcsönhatása nem oxidáló savakkal, pl. gyakorlatilag minden sav, kivéve a tömény kénsavat és salétromsavat, a megfelelő sav és hidrogéngáz alumíniumsójának képződéséhez vezet:

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

2Al 0 + 6H+ = 2AI 3+ + 3H 20;

b) 2AI + 6HCl = 2AICl3 + 3H 2

oxidáló savakkal

- tömény kénsav

Az alumínium és a tömény kénsav kölcsönhatása normál körülmények között, valamint alacsony hőmérsékleten nem jön létre a passzivációnak nevezett hatás miatt. Melegítéskor a reakció lehetséges, és alumínium-szulfát, víz és hidrogén-szulfid képződéséhez vezet, amely a kénsav részét képező kén redukciója következtében képződik:

A kén ilyen mély redukciója a +6 oxidációs állapotból (H 2 SO 4-ben) a -2 oxidációs állapotba (H 2 S-ben) az alumínium nagyon magas redukáló képessége miatt következik be.

- tömény salétromsav

A tömény salétromsav normál körülmények között is passziválja az alumíniumot, ami lehetővé teszi alumínium tartályokban való tárolását. Csakúgy, mint a tömény kén esetében, az alumínium és a tömény salétromsav kölcsönhatása erős melegítéssel lehetséges, miközben a reakció túlnyomórészt lezajlik:

- híg salétromsav

Az alumínium és a híg kölcsönhatás a tömény salétromsavhoz képest a nitrogén mélyebb redukciójához vezet. NO helyett a hígítás mértékétől függően N 2 O és NH 4 NO 3 képződhet:

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

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

lúgokkal

Az alumínium mind a lúgok vizes oldatával reagál:

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

és tiszta lúgokkal a fúzió során:

Mindkét esetben a reakció az alumínium-oxid védőfólia feloldásával kezdődik:

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

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

Vizes oldat esetén a védő oxidfilmből megtisztított alumínium reakcióba lép a vízzel az egyenlet szerint:

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

A kapott alumínium-hidroxid, amely amfoter, reagál nátrium-hidroxid vizes oldatával, így oldható nátrium-tetrahidroxoaluminát keletkezik:

Al(OH)3 + NaOH = Na