정의
알류미늄- 주기율표의 열세 번째 요소. 명칭 - 라틴어 "알루미늄"의 Al. 세 번째 기간에 위치한 IIIA 그룹. 금속을 말합니다. 핵전하는 13이다.
알루미늄은 지각에서 가장 흔한 금속입니다. 점토, 장석, 운모 및 기타 여러 광물에서 발견됩니다. 지각의 총 알루미늄 함량은 8%(질량)입니다.
알루미늄은 은백색(그림 1) 경금속입니다. 그것은 쉽게 와이어로 당겨지고 얇은 시트로 감겨집니다.
실온에서 알루미늄은 공기 중에서 변화하지 않지만 표면이 산화물 박막으로 덮여 있기 때문에 매우 강력한 보호 효과가 있습니다.
쌀. 1. 알루미늄. 모습.
알루미늄의 원자 및 분자량
물질의 상대 분자량(M r)는 주어진 분자의 질량이 탄소 원자 질량의 1/12보다 몇 배나 더 큰지를 나타내는 숫자이고, 원소의 상대 원자 질량(A r) - 화학 원소 원자의 평균 질량이 탄소 원자 질량의 1/12보다 몇 배나 큰지.
알루미늄은 단원자 Al 분자의 형태로 자유 상태로 존재하기 때문에 그 원자 값과 분자 무게성냥. 그들은 26.9815와 같습니다.
알루미늄의 동위원소
자연에서 알루미늄은 하나의 안정한 동위원소 27Al의 형태로 존재할 수 있는 것으로 알려져 있습니다. 질량 수는 27입니다. 알루미늄 동위 원소 27 Al의 핵은 13개의 양성자와 14개의 중성자를 포함합니다.
알루미늄의 방사성 동위원소는 질량수가 21에서 42 사이이며, 그 중 26 Al 동위원소는 수명이 가장 길며 반감기가 72만 년입니다.
알루미늄 이온
알루미늄 원자의 외부 에너지 준위에는 원자가인 3개의 전자가 있습니다.
1초 2 2초 2 2p 6 3초 2 3p 1 .
결과적으로 화학적 상호작용알루미늄은 원자가 전자를 제공합니다. 기증자이며 양전하를 띤 이온으로 변합니다.
Al 0 -3e → Al 3+.
알루미늄의 분자와 원자
자유 상태에서 알루미늄은 단원자 Al 분자의 형태로 존재합니다. 다음은 알루미늄 원자와 분자를 특징짓는 몇 가지 특성입니다.
알루미늄 합금
알루미늄의 주요 응용 프로그램은 알루미늄을 기반으로 한 합금 생산입니다. 합금 첨가제(예: 구리, 실리콘, 마그네슘, 아연, 망간)는 주로 강도를 높이기 위해 알루미늄에 도입됩니다.
구리와 마그네슘을 포함하는 두랄루민, 주 첨가제가 실리콘인 실루민, 마그네슘(마그네슘이 9.5-11.5% 함유된 알루미늄 합금)이 널리 사용됩니다.
알루미늄은 구리, 마그네슘, 티타늄, 니켈, 아연 및 철을 기반으로 한 합금에서 가장 일반적인 첨가제 중 하나입니다.
문제 해결의 예
실시예 1
| 운동 | aluminothermic 방법을 사용하는 용접 레일의 경우 알루미늄과 산화철 Fe 3 O 4의 혼합물이 사용됩니다. 무게가 1kg(1000g)인 철이 형성될 때 6340kJ의 열이 방출된다면 열화학 반응식을 만드십시오. |
| 해결책 | 우리는 aluminothermic 방법에 의한 철 생산에 대한 반응 방정식을 씁니다. 8Al + 3Fe 2 O 3 \u003d 9Fe + 4Al 2 O 3. 철의 이론적인 질량을 찾자(반응의 열화학 방정식에서 계산됨). n(Fe) = 9몰; m(Fe) = n(Fe) × M(Fe); m(Fe) = 9 × 56 = 504g. 반응 동안 xkJ의 열이 방출되도록 하십시오. 비율을 만들어 봅시다. 1000g - 6340kJ; 504g - x kJ. 따라서 x는 다음과 같습니다. x \u003d 540 × 6340 / 1000 \u003d 3195. 이것은 aluminothermic 방법으로 철을 얻는 반응 중에 3195kJ의 열이 방출된다는 것을 의미합니다. 열화학 반응 방정식의 형식은 다음과 같습니다. 8Al + 3Fe 2 O 3 = 9Fe + 4Al 2 O 3 + 3195kJ. |
| 대답 | 반응하는 동안 3195kJ의 열이 방출됩니다. |
실시예 2
| 운동 | 알루미늄을 16% 질산 용액 200g으로 처리하여 기체를 방출하였다. 방출된 기체의 질량과 부피를 결정하십시오. |
| 해결책 | 질산에 알루미늄이 용해되는 반응식을 작성합니다. 2Al + 6HNO 3 \u003d 2Al (NO 3) 3 + 3H 2 -. 질산의 용해 물질의 질량을 계산하십시오. m(HNO3) = m 용액(HNO3)×w(HNO3) / 100%; m(HNO3) \u003d 20 × 96% / 100% \u003d 19.2g. 질산 물질의 양을 찾으십시오. M (HNO 3) \u003d Ar (H) + Ar (N) + 3 × Ar (O) \u003d 1 + 14 + 3 × 16 \u003d 63g / mol. n (HNO 3) \u003d m (HNO 3) / M (HNO 3); n (HNO 3) \u003d 19.2 / 63 \u003d 0.3 mol. 반응식에 따르면 n(HNO3): n(H2) = 6:3, 즉 n (H 2) \u003d 3 × n (HNO 3) / 6 \u003d ½ × n (HNO 3) \u003d ½ × 0.3 \u003d 0.15 mol. 그러면 방출된 수소의 질량과 부피는 다음과 같습니다. M (H 2) \u003d 2 × Ar (H) \u003d 2 × 1 \u003d 2g / mol. m (H 2) \u003d n (H 2) × M (H 2) \u003d 0.15 × 2 \u003d 0.3g. V (H 2) \u003d n (H 2) × V m; V (H 2) \u003d 0.15 × 22.4 \u003d 3.36l. |
| 대답 | 반응의 결과, 수소는 0.3g의 질량과 3.36리터의 부피로 방출됩니다. |
(A l ), 갈륨(Ga ), 인듐(In ) 및 탈륨(T l ).
주어진 데이터에서 볼 수 있듯이 이러한 모든 요소는 XIX 세기.
주요 하위 그룹의 금속 발견 III 여러 떼
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에 |
알 |
가 |
~ 안에 |
Tl |
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1806년 |
1825년 |
1875년 |
1863년 |
1861년 |
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G. 루삭, |
G.H. 외르스테드 |
L. 드 부아보랑 |
F. 라이히, |
W. 크룩스 |
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엘 테나드 |
(덴마크) |
(프랑스) |
I. 리히터 |
(영국) |
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(프랑스) |
(독일) |
붕소는 비금속입니다. 알루미늄은 전이 금속이고 갈륨, 인듐 및 탈륨은 완전 금속입니다. 따라서 주기율표의 각 족 원소의 원자 반경이 증가함에 따라 단순 물질의 금속 특성이 증가합니다.
이 강의에서는 알루미늄의 특성에 대해 자세히 살펴보겠습니다.
1. D. I. Mendeleev의 테이블에서 알루미늄의 위치. 원자의 구조, 산화 상태가 표시됩니다.
알루미늄 요소는 다음 위치에 있습니다. III 그룹, 주요 "A" 하위 그룹, 주기율표의 세 번째 기간, 일련 번호 13, 상대 원자 질량아르곤(알 ) = 27. 표에서 왼쪽의 이웃은 전형적인 금속인 마그네슘이고 오른쪽은 더 이상 금속이 아닌 실리콘입니다. 따라서 알루미늄은 중간 성질의 특성을 나타내야 하며 그 화합물은 양쪽성입니다.
Al +13) 2) 8) 3 , p는 원소,
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기본 상태 1초 2 2초 2 2p 6 3초 2 3p 1 |
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들뜬 상태 1초 2 2초 2 2p 6 3초 1 3p 2 |
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알루미늄은 화합물에서 +3의 산화 상태를 나타냅니다.
알 0 - 3 e - → 알 +3
2. 물리적 특성
자유형 알루미늄은 열 및 전기 전도성이 높은 은백색 금속입니다.용융 온도는 650 ° C입니다. 알루미늄은 밀도가 낮습니다 (2.7 g / cm 3) - 철 또는 구리의 약 3 배 미만이며 동시에 내구성이 강한 금속입니다.
3. 자연 속에 있기
자연의 유병률 측면에서, 그것은 금속 중 1위, 원소 중 3위산소와 실리콘에 이어 두 번째. 다양한 연구자에 따르면 지각의 알루미늄 함량 비율은 지각 질량의 7.45~8.14%입니다.
자연에서 알루미늄은 화합물에서만 발생합니다. (탄산수).
그들 중 일부:
· 보크사이트 - Al 2 O 3 H 2 O (불순물 SiO 2, Fe 2 O 3, CaCO 3 포함)
· 네펠린 - KNa 3 4
· 알루나이트 - KAl(SO 4 ) 2 2Al(OH) 3
· 알루미나(고령토와 모래 SiO 2, 석회석 CaCO 3, 마그네사이트 MgCO 3의 혼합물)
· 커런덤 - Al 2 O 3
· 장석(orthoclase) - K 2 O × Al 2 O 3 × 6SiO 2
· 카올리나이트 - Al 2 O 3 ×2SiO 2 × 2H 2 O
· 알루나이트 - (Na,K) 2 SO 4 × Al 2 (SO 4) 3 × 4Al(OH) 3
· 베릴 - 3BeO Al 2 O 3 6SiO 2
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보크사이트 |
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Al2O3 |
커런덤
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루비
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사파이어
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4. 알루미늄 및 그 화합물의 화학적 특성
알루미늄은 정상적인 조건에서 산소와 쉽게 상호 작용하며 산화 피막으로 덮여 있습니다(무광택 모양 제공).
산화물 필름 시연
두께는 0.00001mm이지만 덕분에 알루미늄이 부식되지 않습니다. 알루미늄의 화학적 특성을 연구하기 위해 산화막을 제거합니다. (사포를 사용하거나 화학적으로: 먼저 알칼리 용액에 넣어 산화막을 제거한 다음 수은 염 용액에 넣어 알루미늄-수은 합금 - 아말감을 형성).
나. 단순 물질과의 상호 작용
이미 실온에 있는 알루미늄은 모든 할로겐과 활발히 반응하여 할로겐화물을 형성합니다. 가열되면 황(200°C), 질소(800°C), 인(500°C) 및 탄소(2000°C)와 상호 작용하고 촉매(물:
2A l + 3 S \u003d A l 2 S 3 (황화알루미늄),
2A l + N 2 \u003d 2A lN (알루미늄 질화물),
알 + 피 = 알 P(인화알루미늄),
4A l + 3C \u003d A l 4 C 3 (알루미늄 카바이드).
2 Al +3 I 2 \u003d 2 A l I 3(요오드화알루미늄) 경험
이러한 모든 화합물은 수산화알루미늄의 형성으로 완전히 가수분해되며 따라서 황화수소, 암모니아, 포스핀 및 메탄이 생성됩니다.
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
부스러기 또는 가루의 형태로 공기 중에서 밝게 연소되어 많은 양의 열을 방출합니다.
4A l + 3 O 2 \u003d 2A l 2 O 3 + 1676 kJ.
공기 중 알루미늄 연소
경험
II. 복잡한 물질과의 상호 작용
물과의 상호작용 :
2 Al + 6 H 2 O \u003d 2 Al (OH) 3 +3 H 2
산화막 없이
경험
금속 산화물과의 상호 작용:
알루미늄은 활성 금속 중 하나이기 때문에 좋은 환원제입니다. 알칼리 토금속 바로 다음에 활동 시리즈에 있습니다. 그렇기 때문에 산화물에서 금속을 복원 . 이러한 반응 - aluminothermy -은 텅스텐, 바나듐 등과 같은 순수한 희소 금속을 얻는 데 사용됩니다.
3 Fe 3 O 4 +8 Al \u003d 4 Al 2 O 3 +9 Fe +큐
Fe 3 O 4 와 Al(분말)의 테르밋 혼합물도 테르밋 용접에 사용됩니다.
C r 2 O 3 + 2A l \u003d 2C r + A l 2 O 3
산과의 상호 작용 :
황산 용액 : 2 Al + 3 H 2 SO 4 \u003d Al 2 (SO 4) 3 +3 H 2
차가운 농축 황산 및 질소(패시베이트)와 반응하지 않습니다. 따라서 질산은 알루미늄 탱크로 운송됩니다. 가열되면 알루미늄은 수소를 방출하지 않고 이러한 산을 환원할 수 있습니다.
2A l + 6H 2 S O 4 (농축) \u003d A l 2 (SO 4) 3 + 3 S O 2 + 6H 2 O,
A l + 6H NO 3 (농축) \u003d A l (NO 3) 3 + 3 NO 2 + 3H 2 O.
알칼리와의 상호작용 .
2 Al + 2 NaOH + 6 H 2 O \u003d 2 Na [ 알(OH)4 ] +3H2
경험
나[하지만엘(오) 4] – 나트륨 테트라히드록소알루미네이트
러일 전쟁 중 화학자 고르보프의 제안으로 이 반응은 풍선용 수소를 생산하는 데 사용되었습니다.
소금 용액으로:
2 Al + 3 CuSO 4 \u003d Al 2 (SO 4) 3 + 3 Cu
알루미늄 표면을 수은염으로 문지르면 다음 반응이 발생합니다.
2 알 + 3 수은 2 = 2 AlCl 3 + 3 HG
방출된 수은은 알루미늄을 용해시켜 아말감을 형성 .
용액 내 알루미늄 이온 검출
:
경험
5. 알루미늄 및 그 화합물의 응용
알루미늄의 물리적, 화학적 특성으로 인해 기술 분야에서 널리 사용되었습니다. 알루미늄의 주요 소비자는 항공 산업 : 2/3 항공기는 알루미늄과 그 합금으로 이루어져 있습니다. 강철로 만든 항공기는 너무 무거워 훨씬 적은 수의 승객을 태울 수 있습니다. 따라서 알루미늄을 날개 달린 금속이라고 합니다. 케이블과 전선은 알루미늄으로 만들어집니다.: 동일한 전기 전도도에서 해당 구리 제품보다 질량이 2배 작습니다.
알루미늄의 내식성을 고려하면, 질산용 기구 및 용기 부품 제조. 알루미늄 분말은 철 제품을 부식으로부터 보호하고 열을 반사하는 은색 도료 제조의 기초이며 이러한 도료는 기름 저장 시설 및 소방관 복장을 덮는 데 사용됩니다.
산화 알루미늄은 알루미늄을 생산하는 데 사용되며 내화 재료로도 사용됩니다.
수산화 알루미늄은 위액의 산도를 낮추는 잘 알려진 약물 Maalox, Almagel의 주성분입니다.
알루미늄 염은 강하게 가수분해됩니다. 이 속성은 정수 과정에서 사용됩니다. 황산알루미늄과 소량의 소석회를 정제수에 첨가하여 생성된 산을 중화시킨다. 결과적으로 수산화 알루미늄의 체적 침전물이 방출되어 침전되어 탁도 및 박테리아의 부유 입자를 가져옵니다.
따라서 황산 알루미늄은 응고제입니다.
6. 알루미늄 얻기
1) 1886년 American Hall과 Frenchman Héroux가 알루미늄을 생산하는 비용 효율적인 현대적인 방법을 발명했습니다. 이것은 용융된 빙정석에 있는 산화알루미늄 용액의 전기분해로 구성됩니다. 녹은 빙정석 Na 3 AlF 6 은 물이 설탕을 녹이듯이 Al 2 O 3 를 녹입니다. 용융된 빙정석에서 산화알루미늄의 "용액"의 전기분해는 마치 빙정석이 단지 용매이고 산화알루미늄이 전해질인 것처럼 진행됩니다.
2Al 2 O 3 전류 → 4Al + 3O 2
소년 소녀를 위한 영어 백과사전에서 알루미늄에 대한 기사는 다음과 같이 시작합니다. “1886년 2월 23일, 문명의 역사에서 새로운 금속 시대가 시작되었습니다. 이날 22세의 화학자 찰스 홀은 은백색 알루미늄의 작은 공 12개를 손에 들고 그의 첫 번째 교사 실험실에 나타나 이 금속을 제조하는 방법을 찾았다는 소식을 들었다. 저렴하고 대량으로. 그래서 홀은 미국 알루미늄 산업의 창시자가 되었고 과학으로 위대한 사업을 만든 사람으로서 앵글로색슨 민족의 영웅이 되었습니다.
2) 2Al 2 O 3 +3 C \u003d 4 Al + 3 CO 2
흥미롭네요:
- 금속 알루미늄은 1825년 덴마크 물리학자 Hans Christian Oersted에 의해 처음으로 분리되었습니다. 석탄과 혼합된 뜨거운 알루미나 층을 통해 기체 염소를 통과시킴으로써 Oersted는 수분의 흔적 없이 염화 알루미늄을 분리했습니다. 금속 알루미늄을 복원하기 위해 Oersted는 염화 알루미늄을 칼륨 아말감으로 처리해야 했습니다. 2년 후 독일 화학자 프리드리히 뵐러(Friedrich Wöller). 그는 칼륨 아말감을 순수한 칼륨으로 대체하여 방법을 개선했습니다.
- 18세기와 19세기에는 알루미늄이 주요 보석 금속이었습니다. 1889년 런던에서 D.I. Mendeleev는 금과 알루미늄으로 만든 저울인 화학 개발에 기여한 공로로 귀중한 선물을 받았습니다.
- 1855년까지 프랑스 과학자 Saint-Clair Deville은 산업적 규모로 알루미늄 금속을 생산하는 공정을 개발했습니다. 그러나 그 방법은 매우 비쌌다. 드빌은 프랑스 황제 나폴레옹 3세의 특별한 후원을 받았습니다. 그의 헌신과 감사의 표시로 Deville은 나폴레옹의 아들인 갓 태어난 왕자를 위해 우아하게 새겨진 딸랑이(알루미늄으로 만든 최초의 "소비자 제품")를 만들었습니다. 나폴레옹은 자신의 경비병에게 알루미늄 흉갑을 장착하려고 했으나 가격이 너무 비쌌습니다. 당시 알루미늄 1kg은 1000마르크였다. 은보다 5배 비쌉니다. 알루미늄이 기존 금속만큼 가치 있게 된 것은 전해 공정이 발명되기 전까지였습니다.
- 알루미늄이 인체에 들어가면 신경계에 이상을 일으키고 과도하게 들어가면 신진대사를 방해한다는 사실, 알고 계셨나요? 그리고 보호제는 비타민 C, 칼슘, 아연 화합물입니다.
- 알루미늄이 산소와 불소에서 연소되면 많은 열이 방출됩니다. 따라서 로켓 연료의 첨가제로 사용됩니다. 새턴 로켓은 비행 중 36톤의 알루미늄 가루를 태웁니다. 로켓 연료의 구성 요소로 금속을 사용하는 아이디어는 F.A. Zander에 의해 처음 제안되었습니다.
시뮬레이터
시뮬레이터 번호 1 - D. I. Mendeleev의 주기율표에서 위치별 알루미늄 특성
시뮬레이터 2번 - 알루미늄과 단순 및 복합 물질의 반응 방정식
시뮬레이터 3번 - 알루미늄의 화학적 성질
강화과제
1번. 염화알루미늄에서 알루미늄을 얻기 위해 금속 칼슘을 환원제로 사용할 수 있습니다. 이 화학 반응에 대한 방정식을 만들고 전자 저울을 사용하여 이 과정을 특성화하십시오.
생각한다! 왜 이 반응은 수용액에서 수행할 수 없습니까?
2번. 화학 반응 방정식을 완성하십시오.
Al + H 2 SO 4 (용액 ) ->
Al + CuCl 2 ->
Al + HNO3(광 )-t ->
Al + NaOH + H 2 O ->
3번. 변환 수행:
Al -> AlCl 3 -> Al -> Al 2 S 3 -> Al(OH) 3 - t -> Al 2 O 3 -> Al
4. 문제를 풀다:
알루미늄-구리 합금을 가열하면서 과량의 농축 수산화나트륨 용액에 노출시켰다. 2.24리터의 가스(no.s.)가 방출되었습니다. 총 질량이 10g인 경우 합금의 조성 비율을 계산하십시오.
알루미늄의 물리적 특성
알루미늄은 부드럽고 가벼운 은백색 금속으로 열 및 전기 전도성이 높습니다. 융점 660°C.
지각에서의 유병률 측면에서 알루미늄은 모든 원자 중에서 산소와 규소 다음으로 3위, 금속 중에서는 1위입니다.
알루미늄 및 그 합금의 장점은 낮은 밀도(2.7g/cm3), 비교적 높은 강도 특성, 우수한 열 및 전기 전도성, 제조성 및 높은 내식성을 포함합니다. 이러한 특성의 조합으로 알루미늄을 가장 중요한 기술 재료 중 하나로 분류할 수 있습니다.
알루미늄 및 그 합금은 생산 방법에 따라 변형 가능한 것으로, 압력 처리 및 주조를 거쳐 성형 주조 형태로 사용됩니다. 열처리 사용 - 열처리되지 않은 열처리 및 열처리 및 합금 시스템.
영수증
알루미늄은 1825년 Hans Oersted에 의해 처음으로 얻어졌습니다. 현대적인 방법영수증은 미국인 Charles Hall과 프랑스인 Paul Héroux에 의해 독립적으로 개발되었습니다. 이것은 Na3AlF6 빙정석의 용융물에 산화알루미늄 Al2O3를 용해시킨 다음 흑연 전극을 사용한 전기분해로 구성됩니다. 이 방법을 얻으려면 많은 양의 전기가 필요하므로 20세기에만 수요가 있었습니다.
신청
알루미늄은 다음과 같이 널리 사용됩니다. 구조 재료. 이 품질의 알루미늄의 주요 장점은 가벼움, 스탬핑 연성, 내식성 (공기 중에서 알루미늄은 추가 산화를 방지하는 강력한 Al2O3 필름으로 즉시 덮여 있음), 높은 열전도율, 화합물의 무독성입니다. 특히 이러한 특성으로 인해 알루미늄은 조리기구 제조에 매우 인기가 있었고, 알루미늄 호일식품 산업 및 포장용.
구조재로서의 알루미늄의 가장 큰 단점은 강도가 낮기 때문에 일반적으로 소량의 구리와 마그네슘(합금을 두랄루민이라고 함)과 합금합니다.
알루미늄의 전기 전도도는 구리와 비슷하지만 알루미늄은 더 저렴합니다. 따라서 와이어 제조, 차폐 및 칩의 도체 제조를 위한 마이크로 전자공학에서 전기 공학에 널리 사용됩니다. 사실, 전기 재료로서의 알루미늄은 불쾌한 특성을 가지고 있습니다. 강한 산화 피막 때문에 납땜하기 어렵습니다.
복잡한 특성으로 인해 열 장비에 널리 사용됩니다.
건축에 알루미늄 합금을 도입하면 금속 소비를 줄이고 극한 조건(저온, 지진 등)에서 사용할 때 구조물의 내구성과 신뢰성을 높입니다.
알루미늄은 널리 사용됩니다. 다양한 방식수송. 항공 발전의 현재 단계에서 알루미늄 합금은 항공기 건설의 주요 구조 재료입니다. 알루미늄 및 이를 기반으로 하는 합금은 조선에서 점점 더 많이 사용됩니다. 선체, 갑판 상부 구조, 통신 및 다양한 종류의 선박 장비는 알루미늄 합금으로 만들어집니다.
발포 알루미늄을 특히 강하고 가벼운 소재로 개발하기 위한 연구가 진행 중입니다.
귀중한 알루미늄
알루미늄은 오늘날 가장 인기 있고 널리 사용되는 금속 중 하나입니다. 19세기 중반에 발견된 바로 그 순간부터 은과 같은 흰색, 무게가 가벼우며 외부 환경에 영향을 받지 않는 놀라운 특성 덕분에 가장 가치 있는 것으로 간주되었습니다 환경. 그 가치는 금값보다 높았다. 당연히 알루미늄은 보석과 값비싼 장식품을 만드는 데 처음 사용되었습니다.
1855년 파리 만국 박람회에서 알루미늄이 주요 볼거리였습니다. 알루미늄 품목은 프랑스 왕관 다이아몬드에 인접한 쇼케이스에 배치되었습니다. 점차적으로 알루미늄에 대한 특정 패션이 탄생했습니다. 그것은 예술 작품을 만드는 데 독점적으로 사용되는 고귀하고 거의 연구되지 않은 금속으로 간주되었습니다.
대부분의 경우 알루미늄은 보석상이 사용했습니다. 특별한 표면 처리의 도움으로 보석상은 금속의 가장 밝은 색상을 얻었습니다. 이것이 종종 은과 동일시되는 이유입니다. 그러나 알루미늄은 은에 비해 광택이 더 부드러워 보석상들이 더욱 애용하게 되었습니다.
왜냐하면 알루미늄의 화학적 및 물리적 특성처음에는 제대로 연구되지 않았고 보석상 자체가 그것을 처리하는 새로운 기술을 발명했습니다. 알루미늄은 기술적으로 가공하기 쉽고 이 부드러운 금속을 사용하면 모든 패턴의 인쇄물을 만들고 그림을 적용하고 원하는 제품 모양을 만들 수 있습니다. 알루미늄을 금으로 덮고 광택을 내고 무광택 색조로 만들었습니다.
그러나 시간이 지남에 따라 알루미늄 가격이 하락하기 시작했습니다. 1854-1856년에 알루미늄 1킬로그램의 비용이 3천 프랑이었다면 1860년대 중반에는 이 금속 킬로그램당 약 100 프랑이 이미 주어졌습니다. 결과적으로 저렴한 비용으로 인해 알루미늄은 유행에서 벗어났습니다.
현재 최초의 알루미늄 제품은 매우 드뭅니다. 그들 대부분은 금속의 가치 하락을 견디지 못하고 은, 금 및 기타 귀금속과 합금으로 대체되었습니다. 최근 전문가들 사이에서 알루미늄에 대한 관심이 다시 높아지고 있다. 이 금속은 피츠버그의 카네기 박물관에서 2000년에 조직한 별도의 전시회의 주제였습니다. 프랑스에 위치 알루미늄 역사 연구소, 특히이 금속으로 만든 첫 번째 보석 연구에 종사하고 있습니다.
소련에서는 취사기구, 주전자 등을 알루미늄으로 만들었습니다. 뿐만 아니라. 최초의 소련 위성은 알루미늄 합금. 알루미늄의 또 다른 소비자는 전기 산업입니다. 고전압 전송 라인의 전선, 모터 및 변압기의 권선, 케이블, 램프 베이스, 커패시터 및 기타 여러 제품이 알루미늄으로 만들어집니다. 또한 알루미늄 분말은 폭발물 및 로켓용 고체 추진제에 사용되어 빠르게 발화할 수 있습니다. 알루미늄을 얇은 산화막으로 덮지 않으면 공기 중에서 폭발할 수 있습니다.
최신 발명품은 이른바 알루미늄 폼입니다. 미래가 기대되는 '메탈폼'.
알루미늄은 양쪽성 금속입니다. 알루미늄 원자의 전자 배열은 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1 입니다. 따라서 외부 전자층에 3개의 원자가 전자가 있습니다. 2 - 3s- 및 1 - 3p-하위 수준에 있습니다. 이 구조와 관련하여 알루미늄 원자가 외부 수준에서 3개의 전자를 잃고 +3의 산화 상태를 얻는 반응이 특징입니다. 알루미늄은 활성이 높은 금속이며 매우 강한 환원성을 나타냅니다.
알루미늄과 단순 물질의 상호 작용
산소와 함께
절대적으로 순수한 알루미늄과 공기가 접촉하면 표면층에 위치한 알루미늄 원자가 공기의 산소와 순간적으로 상호 작용하여 알루미늄을 보호하는 Al 2 O 3 조성의 가장 얇고 수십 개의 원자층 두께의 강한 산화 피막을 형성합니다. 추가 산화로부터. 또한 매우 높은 온도에서도 큰 알루미늄 샘플을 산화시키는 것은 불가능합니다. 그러나 미세한 알루미늄 분말은 버너 화염에서 매우 쉽게 연소됩니다.
4Al + 3O 2 \u003d 2Al 2 O 3
할로겐으로
알루미늄은 모든 할로겐과 매우 격렬하게 반응합니다. 따라서 알루미늄과 요오드의 혼합 분말 사이의 반응은 촉매로 물 한 방울을 첨가한 후 이미 상온에서 진행된다. 요오드와 알루미늄의 상호 작용에 대한 방정식:
2Al + 3I 2 \u003d 2AlI 3
암갈색 액체인 브롬의 경우 알루미늄도 가열하지 않고 반응합니다. 액체 브롬에 알루미늄 샘플을 도입하는 것으로 충분합니다. 격렬한 반응은 즉시 다량의 열과 빛을 방출하여 시작됩니다.
2Al + 3Br 2 = 2AlBr 3
가열된 알루미늄 호일이나 미세한 알루미늄 분말을 염소가 채워진 플라스크에 넣으면 알루미늄과 염소의 반응이 진행된다. 알루미늄은 다음 방정식에 따라 염소에서 효과적으로 연소됩니다.
2Al + 3Cl 2 = 2AlCl 3
유황으로
150-200 ° C로 가열하거나 분말 알루미늄과 황의 혼합물을 점화 한 후 빛의 방출과 함께 강렬한 발열 반응이 시작됩니다.
— 황화물 알류미늄
질소로
알루미늄이 약 800 o C의 온도에서 질소와 상호 작용하면 질화 알루미늄이 형성됩니다.
탄소로
약 2000oC의 온도에서 알루미늄은 탄소와 상호 작용하여 메탄에서와 같이 -4 산화 상태의 탄소를 포함하는 탄화알루미늄(메탄화물)을 형성합니다.
알루미늄과 복합 물질의 상호 작용
물로
위에서 언급한 바와 같이 Al 2 O 3 의 안정적이고 내구성 있는 산화피막은 알루미늄이 공기 중에서 산화되는 것을 허용하지 않습니다. 동일한 보호 산화막이 알루미늄을 물에 대해서도 불활성으로 만듭니다. 알칼리, 염화암모늄 또는 수은염 수용액 처리(아말화)와 같은 방법으로 표면에서 보호 산화막을 제거할 때 알루미늄은 물과 격렬하게 반응하여 수산화알루미늄 및 수소 가스를 형성하기 시작합니다.
금속 산화물로
알루미늄과 덜 활성인 금속의 산화물(활성 계열에서 알루미늄 오른쪽)의 혼합물이 점화된 후, 매우 격렬하고 강한 발열 반응이 시작됩니다. 따라서 알루미늄과 산화철(III)의 상호 작용의 경우 2500-3000 ° C의 온도가 발생하며 이 반응의 결과로 고순도 용철이 형성됩니다.
2AI + Fe 2 O 3 \u003d 2Fe + Al 2 O 3
알루미늄으로 환원하여 산화물로부터 금속을 얻는 이 방법을 알루미늄 단열또는 알루미늄 단열.
비산화성 산으로
알루미늄과 비산화성 산의 상호 작용, 즉 농축 황산 및 질산을 제외한 거의 모든 산은 해당 산 및 수소 가스의 알루미늄 염을 형성합니다.
a) 2Al + 3H 2 SO 4 (razb.) \u003d Al 2 (SO 4) 3 + 3H 2
2Al 0 + 6H + = 2Al 3+ + 3H 2 O;
b) 2AI + 6HCl = 2AICl 3 + 3H 2
산화성 산으로
- 진한 황산
알루미늄과 농축 황산의 상호 작용은 저온뿐만 아니라 정상 조건에서도 부동태화라는 효과로 인해 발생하지 않습니다. 가열하면 반응이 가능하고 황산의 일부인 황의 환원으로 인해 형성되는 황산 알루미늄, 물 및 황화수소가 형성됩니다.
산화 상태 +6(H 2 SO 4 내)에서 산화 상태 -2(H 2 S 내)로의 황의 이러한 깊은 환원은 알루미늄의 매우 높은 환원 능력으로 인해 발생합니다.
- 진한 질산
농축 질산은 또한 정상적인 조건에서 알루미늄을 부동태화하므로 알루미늄 용기에 보관할 수 있습니다. 진한 황산의 경우와 마찬가지로 알루미늄과 진한 질산의 상호 작용은 강한 가열로 가능하게 되며 반응은 주로 다음과 같이 진행됩니다.
- 묽은 질산
농축 질산과 비교하여 알루미늄과 희석액의 상호 작용은 더 깊은 질소 환원 생성물로 이어집니다. NO 대신 희석 정도에 따라 N 2 O 및 NH 4 NO 3가 형성될 수 있습니다.
8Al + 30HNO 3 (razb.) \u003d 8Al (NO 3) 3 + 3N 2 O + 15H 2 O
8Al + 30HNO 3 (고희석) = 8Al (NO 3) 3 + 3NH 4 NO 3 + 9H 2 O
알칼리와
알루미늄은 알칼리 수용액과 둘 다 반응합니다.
2Al + 2NaOH + 6H 2 O = 2Na + 3H 2
융합 중 순수한 알칼리와 함께:
두 경우 모두 반응은 산화알루미늄 보호막의 용해로 시작됩니다.
Al 2 O 3 + 2NaOH + 3H 2 O \u003d 2Na
Al 2 O 3 + 2NaOH \u003d 2NaAlO 2 + H 2 O
수용액의 경우 보호 산화막에서 정제된 알루미늄은 다음 방정식에 따라 물과 반응하기 시작합니다.
2Al + 6H 2 O \u003d 2Al (OH) 3 + 3H 2
양쪽성인 생성된 수산화알루미늄은 수산화나트륨 수용액과 반응하여 가용성 테트라히드록소알루미늄산나트륨을 형성합니다.
Al(OH) 3 + NaOH = Na
