DEFINIȚIE
Aluminiu- al treisprezecelea element al tabelului periodic. Denumire - Al din latinescul „aluminiu”. Situat în a treia perioadă, grupa IIIA. Se referă la metale. Sarcina nucleară este 13.
Aluminiul este cel mai comun metal din scoarța terestră. Se găsește în argile, feldspați, mici și multe alte minerale. Conținutul total de aluminiu din scoarța terestră este de 8% (masă).
Aluminiul este un metal ușor alb argintiu (Fig. 1). Se trage ușor în sârmă și se rulează în foi subțiri.
La temperatura camerei, aluminiul nu se schimbă în aer, ci doar pentru că suprafața sa este acoperită cu o peliculă subțire de oxid, care are un efect protector foarte puternic.
Orez. 1. Aluminiu. Aspect.
Greutatea atomică și moleculară a aluminiului
Greutatea moleculară relativă a unei substanțe (M r) este un număr care arată de câte ori masa unei molecule date este mai mare decât 1/12 din masa unui atom de carbon și masa atomică relativă a unui element(A r) - de câte ori masa medie a atomilor unui element chimic este mai mare decât 1/12 din masa unui atom de carbon.
Deoarece aluminiul există în stare liberă sub formă de molecule de Al monoatomic, valorile sale atomice și greutate moleculară Meci. Ele sunt egale cu 26,9815.
Izotopi ai aluminiului
Se știe că în natură aluminiul poate exista sub forma unui izotop stabil 27Al. Numărul de masă este 27. Nucleul izotopului de aluminiu 27 Al conține treisprezece protoni și paisprezece neutroni.
Există izotopi radioactivi ai aluminiului cu numere de masă de la 21 la 42, dintre care izotopul 26 Al este cel mai longeviv, cu un timp de înjumătățire de 720 de mii de ani.
ioni de aluminiu
La nivelul de energie exterior al atomului de aluminiu, există trei electroni care sunt de valență:
1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1 .
Ca urmare interacțiune chimică aluminiul donează electronii de valență, adică. este donatorul lor și se transformă într-un ion încărcat pozitiv:
Al 0 -3e → Al 3+.
Moleculă și atom de aluminiu
În stare liberă, aluminiul există sub formă de molecule monoatomice de Al. Iată câteva proprietăți care caracterizează atomul și molecula de aluminiu:
aliaje de aluminiu
Principala aplicație a aluminiului este producția de aliaje pe baza acestuia. Aditivii din aliaj (de exemplu, cupru, siliciu, magneziu, zinc, mangan) sunt introduși în aluminiu în principal pentru a crește rezistența acestuia.
Utilizați pe scară largă sunt duraluminii care conțin cupru și magneziu, siluminii, în care aditivul principal este siliciul, magnaliul (aliaj de aluminiu cu 9,5-11,5% magneziu).
Aluminiul este unul dintre cei mai des întâlniți aditivi în aliajele pe bază de cupru, magneziu, titan, nichel, zinc și fier.
Exemple de rezolvare a problemelor
EXEMPLUL 1
| Exercițiu | Pentru sudarea șinelor prin metoda aluminotermă se folosește un amestec de aluminiu și oxid de fier Fe 3 O 4. Faceți o ecuație de reacție termochimică dacă formarea fierului cu o greutate de 1 kg (1000 g) eliberează 6340 kJ de căldură. |
| Soluţie | Scriem ecuația reacției pentru producerea fierului prin metoda aluminotermă: 8Al + 3Fe 2 O 3 \u003d 9Fe + 4Al 2 O 3. Să aflăm masa teoretică a fierului (calculată din ecuația termochimică a reacției): n(Fe) = 9 mol; m(Fe) = n(Fe) ×M(Fe); m(Fe) = 9 × 56 = 504 g. Fie eliberați x kJ de căldură în timpul reacției. Să facem o proporție: 1000 g - 6340 kJ; 504 g - x kJ. Prin urmare, x va fi egal cu: x \u003d 540 × 6340 / 1000 \u003d 3195. Aceasta înseamnă că în timpul reacției de obținere a fierului prin metoda aluminotermă se eliberează 3195 kJ de căldură. Ecuația reacției termochimice are forma: 8Al + 3Fe 2 O 3 = 9Fe + 4Al 2 O 3 + 3195 kJ. |
| Răspuns | În timpul reacției, se eliberează 3195 kJ de căldură. |
EXEMPLUL 2
| Exercițiu | Aluminiul a fost tratat cu 200 g de soluție 16% de acid azotic și a fost eliberat gaz. Determinați masa și volumul gazului eliberat. |
| Soluţie | Scriem ecuația reacției pentru dizolvarea aluminiului în acid azotic: 2Al + 6HNO 3 \u003d 2Al (NO 3) 3 + 3H 2 -. Calculați masa substanței dizolvate a acidului azotic: m(HNO3) = m soluție (HNO3)×w(HNO3) / 100%; m(HNO 3) \u003d 20 × 96% / 100% \u003d 19,2 g. Aflați cantitatea de substanță acid azotic: M (HNO 3) \u003d Ar (H) + Ar (N) + 3 × Ar (O) \u003d 1 + 14 + 3 × 16 \u003d 63 g / mol. n (HNO 3) \u003d m (HNO 3) / M (HNO 3); n (HNO 3) \u003d 19,2 / 63 \u003d 0,3 mol. Conform ecuației reacției n (HNO 3 ): n (H 2) = 6: 3, adică. n (H 2) \u003d 3 × n (HNO 3) / 6 \u003d ½ × n (HNO 3) \u003d ½ × 0,3 \u003d 0,15 mol. Apoi masa și volumul hidrogenului eliberat vor fi egale cu: M (H 2) \u003d 2 × Ar (H) \u003d 2 × 1 \u003d 2 g / mol. m (H 2) \u003d n (H 2) × M (H 2) \u003d 0,15 × 2 \u003d 0,3 g. V (H 2) \u003d n (H 2) × V m; V (H 2) \u003d 0,15 × 22,4 \u003d 3,36 l. |
| Răspuns | Ca rezultat al reacției, hidrogenul este eliberat cu o masă de 0,3 g și un volum de 3,36 litri. |
(Al), galiu (Ga), indiu (In) și taliu (T l).
După cum se poate observa din datele furnizate, toate aceste elemente au fost deschise în al XIX-lea.
Descoperirea metalelor subgrupului principal III grupuri
|
LA |
Al |
Ga |
În |
Tl |
|
1806 |
1825 |
1875 |
1863 |
1861 |
|
G. Lussac, |
G.H. Oersted |
L. de Boisbaudran |
F. Reich, |
W. Escrocii |
|
L. Tenard |
(Danemarca) |
(Franţa) |
I. Richter |
(Anglia) |
|
(Franţa) |
(Germania) |
Borul este un nemetal. Aluminiul este un metal de tranziție, în timp ce galiul, indiul și taliul sunt metale pline. Astfel, cu o creștere a razelor atomice ale elementelor fiecărei grupe a sistemului periodic cresc proprietățile metalice ale substanțelor simple.
În această prelegere, vom arunca o privire mai atentă asupra proprietăților aluminiului.
1. Poziția aluminiului în tabelul lui D. I. Mendeleev. Structura atomului, stările de oxidare prezentate.
Elementul din aluminiu este situat în III grupa, subgrupa principală „A”, a treia perioadă a sistemului periodic, numărul de serie nr. 13, masa atomică relativă Ar (Al ) = 27. Vecinul său din stânga în tabel este magneziul, un metal tipic, iar în dreapta, siliciul, care nu mai este un metal. Prin urmare, aluminiul trebuie să prezinte proprietăți de natură intermediară, iar compușii săi sunt amfoteri.
Al +13) 2) 8) 3 , p este un element,
|
Stare de bază 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1 |
|
|
stare de excitat 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 3p 2 |
|
Aluminiul prezintă o stare de oxidare de +3 în compuși:
Al 0 - 3 e - → Al +3
Aluminiul sub formă liberă este un metal alb-argintiu cu conductivitate termică și electrică ridicată.Temperatura de topire este de 650 ° C. Aluminiul are o densitate scăzută (2,7 g / cm 3) - de aproximativ trei ori mai mică decât cea a fierului sau a cuprului și, în același timp, este un metal durabil.
3. A fi în natură
În ceea ce privește prevalența în natură, ocupă Primul între metale și al treilea între elemente al doilea numai după oxigen și siliciu. Procentul de conținut de aluminiu din scoarța terestră, conform diverșilor cercetători, variază între 7,45 și 8,14% din masa scoarței terestre.
În natură, aluminiul apare numai în compuși (minerale).
Unii dintre ei:
· Bauxite - Al 2 O 3 H 2 O (cu impurități SiO 2, Fe 2 O 3, CaCO 3)
· Nefeline - KNa 3 4
· Alunite - KAl(SO4)22Al(OH)3
· Alumină (amestecuri de caolini cu nisip SiO2, calcar CaCO3, magnezit MgCO3)
· Corindon - Al 2 O 3
· Feldspat (ortoclază) - K 2 O × Al 2 O 3 × 6SiO 2
· Caolinit - Al 2 O 3 × 2 SiO 2 × 2H 2 O
· Alunita - (Na,K) 2 SO 4 × Al 2 (SO 4) 3 × 4Al (OH) 3
· Beril - 3BeO Al2O36SiO2
|
Bauxită |
|
|
Al2O3 |
Corindon
|
|
Rubin
|
|
|
Safir
|
4. Proprietățile chimice ale aluminiului și ale compușilor săi
Aluminiul interacționează ușor cu oxigenul în condiții normale și este acoperit cu o peliculă de oxid (oferă un aspect mat).
DEMONSTRAREA FILMULUI DE OXID
Grosimea sa este de 0,00001 mm, dar datorită lui, aluminiul nu se corodează. Pentru a studia proprietățile chimice ale aluminiului, pelicula de oxid este îndepărtată. (Folosind șmirghel sau chimic: mai întâi coborând într-o soluție alcalină pentru a îndepărta pelicula de oxid și apoi într-o soluție de săruri de mercur pentru a forma un aliaj de aluminiu-mercur - un amalgam).
eu. Interacțiunea cu substanțe simple
Aluminiul aflat deja la temperatura camerei reacționează activ cu toți halogenii, formând halogenuri. Când este încălzit, interacționează cu sulf (200 °C), azot (800 °C), fosfor (500 °C) și carbon (2000 °C), cu iod în prezența unui catalizator - apă:
2A l + 3 S \u003d A l 2 S 3 (sulfură de aluminiu),
2A l + N 2 \u003d 2A lN (nitrură de aluminiu),
A l + P = A l P (fosfură de aluminiu),
4A l + 3C \u003d A l 4 C 3 (carbură de aluminiu).
2 Al +3 I 2 \u003d 2 A l I 3 (iodură de aluminiu) O EXPERIENTA
Toți acești compuși sunt complet hidrolizați cu formarea de hidroxid de aluminiu și, în consecință, hidrogen sulfurat, amoniac, fosfină și metan:
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
Sub formă de ras sau pulbere, arde puternic în aer, eliberând o cantitate mare de căldură:
4A l + 3 O 2 \u003d 2A l 2 O 3 + 1676 kJ.
ARDEREA ALUMINIUULUI ÎN AER
O EXPERIENTA
II. Interacțiunea cu substanțe complexe
Interacțiunea cu apa :
2 Al + 6 H 2 O \u003d 2 Al (OH) 3 +3 H 2
fără peliculă de oxid
O EXPERIENTA
Interacțiunea cu oxizii metalici:
Aluminiul este un bun agent reducător, deoarece este unul dintre metalele active. Este în seria de activitate imediat după metalele alcalino-pământoase. De aceea reface metalele din oxizii lor . O astfel de reacție - aluminotermia - este folosită pentru a obține metale rare pure, precum wolfram, vanadiul etc.
3 Fe 3 O 4 +8 Al \u003d 4 Al 2 O 3 +9 Fe + Q
Amestecul de termită de Fe 3 O 4 și Al (pulbere) este, de asemenea, utilizat în sudarea cu termită.
C r 2 O 3 + 2A l \u003d 2C r + A l 2 O 3
Interacțiunea cu acizii :
Cu o soluție de acid sulfuric: 2 Al + 3 H 2 SO 4 \u003d Al 2 (SO 4) 3 + 3 H 2
Nu reacționează cu sulfurii și azotații concentrați la rece (pasivați). Prin urmare, acidul azotic este transportat în rezervoare de aluminiu. Când este încălzit, aluminiul este capabil să reducă acești acizi fără a elibera hidrogen:
2A l + 6H 2 S O 4 (conc) \u003d A l 2 (S O 4) 3 + 3 S O 2 + 6H 2 O,
A l + 6H NO 3 (conc) \u003d A l (NO 3) 3 + 3 NO 2 + 3H 2 O.
Interacțiunea cu alcalii .
2 Al + 2 NaOH + 6 H 2 O \u003d 2 Na [ Al(OH)4 ] +3H2
O EXPERIENTA
N / A[DARl(OH) 4] – tetrahidroxoaluminat de sodiu
La sugestia chimistului Gorbov, în timpul războiului ruso-japonez, această reacție a fost folosită pentru a produce hidrogen pentru baloane.
Cu soluții de sare:
2 Al + 3 CuSO 4 \u003d Al 2 (SO 4) 3 + 3 Cu
Dacă suprafața aluminiului este frecată cu sare de mercur, atunci are loc următoarea reacție:
2 Al + 3 HgCl 2 = 2 AlCl 3 + 3 hg
Mercurul eliberat dizolvă aluminiul, formând un amalgam .
Detectarea ionilor de aluminiu în soluții
:
O EXPERIENTA
5. Aplicarea aluminiului și a compușilor săi
Proprietățile fizice și chimice ale aluminiului au dus la utilizarea sa pe scară largă în tehnologie. Un consumator major de aluminiu este industria aviatica : 2/3 aeronava este fabricata din aluminiu si aliajele acestuia. O aeronavă din oțel ar fi prea grea și ar putea transporta mult mai puțini pasageri. Prin urmare, aluminiul este numit metal înaripat. Cablurile și firele sunt fabricate din aluminiu: cu aceeași conductivitate electrică, masa lor este de 2 ori mai mică decât produsele corespunzătoare din cupru.
Având în vedere rezistența la coroziune a aluminiului, acesta fabricarea de piese de aparate si recipiente pentru acid azotic. Pulberea de aluminiu este baza pentru fabricarea vopselei argintii pentru a proteja produsele din fier de coroziune, precum și pentru a reflecta razele termice, o astfel de vopsea este folosită pentru a acoperi instalațiile de depozitare a uleiului și costumele pompierilor.
Oxidul de aluminiu este folosit pentru a produce aluminiu și, de asemenea, ca material refractar.
Hidroxidul de aluminiu este componenta principală a cunoscutelor medicamente Maalox, Almagel, care scad aciditatea sucului gastric.
Sărurile de aluminiu sunt puternic hidrolizate. Această proprietate este utilizată în procesul de purificare a apei. În apa care urmează să fie purificată se adaugă sulfat de aluminiu și o cantitate mică de var stins pentru a neutraliza acidul rezultat. Ca urmare, se eliberează un precipitat volumetric de hidroxid de aluminiu, care, depunându-se, ia cu el particule în suspensie de turbiditate și bacterii.
Astfel, sulfatul de aluminiu este un coagulant.
6. Obținerea aluminiului
1) Metoda modernă și rentabilă pentru producerea aluminiului a fost inventată de American Hall și francezul Héroux în 1886. Constă în electroliza unei soluții de oxid de aluminiu în criolit topit. Criolitul topit Na 3 AlF 6 dizolvă Al 2 O 3 pe măsură ce apa dizolvă zahărul. Electroliza unei „soluții” de oxid de aluminiu în criolitul topit are loc ca și cum criolitul ar fi doar un solvent, iar oxidul de aluminiu ar fi un electrolit.
2Al 2 O 3 curent electric → 4Al + 3O 2
În Enciclopedia engleză pentru băieți și fete, un articol despre aluminiu începe cu următoarele cuvinte: „La 23 februarie 1886, a început o nouă epocă a metalelor în istoria civilizației - epoca aluminiului. În această zi, Charles Hall, un chimist în vârstă de 22 de ani, a apărut în laboratorul primului său profesor, cu o duzină de bile mici de aluminiu alb-argintiu în mână și cu vestea că a găsit o modalitate de a fabrica acest metal. ieftin și în cantități mari. Așa că Hall a devenit fondatorul industriei americane de aluminiu și un erou național anglo-saxon, ca un om care a făcut o mare afacere din știință.
2) 2Al 2 O 3 +3 C \u003d 4 Al + 3 CO 2
ESTE INTERESANT:
- Aluminiul metalic a fost izolat pentru prima dată în 1825 de către fizicianul danez Hans Christian Oersted. Prin trecerea clorului gazos printr-un strat de alumină fierbinte amestecat cu cărbune, Oersted a izolat clorură de aluminiu fără cea mai mică urmă de umiditate. Pentru a restabili aluminiul metalic, Oersted trebuia să trateze clorura de aluminiu cu amalgam de potasiu. După 2 ani, chimistul german Friedrich Wöller. El a îmbunătățit metoda prin înlocuirea amalgamului de potasiu cu potasiu pur.
- În secolele al XVIII-lea și al XIX-lea, aluminiul a fost principalul metal de bijuterii. În 1889, la Londra, D.I. Mendeleev a primit un cadou valoros pentru serviciile sale pentru dezvoltarea chimiei - cântare din aur și aluminiu.
- Până în 1855, omul de știință francez Saint-Clair Deville a dezvoltat un proces de producere a aluminiului metal la scară industrială. Dar metoda era foarte scumpă. Deville s-a bucurat de patronajul special al lui Napoleon al III-lea, împăratul Franței. În semn al devotamentului și al recunoștinței sale, Deville a realizat pentru fiul lui Napoleon, prințul nou-născut, un zdrănător gravat elegant - primul „produs de consum” din aluminiu. Napoleon chiar intenționa să-și echipeze paznicii cu cuirase de aluminiu, dar prețul era prohibitiv. La acel moment, 1 kg de aluminiu costa 1000 de mărci, adică. De 5 ori mai scump decât argintul. Abia după inventarea procedeului electrolitic, aluminiul a devenit la fel de valoros ca metalele convenționale.
- Știați că aluminiul, pătrunzând în corpul uman, provoacă o tulburare a sistemului nervos.Când este în exces, metabolismul este perturbat. Iar agenții de protecție sunt vitamina C, calciul, compușii de zinc.
- Când aluminiul arde în oxigen și fluor, se eliberează multă căldură. Prin urmare, este folosit ca aditiv pentru combustibilul pentru rachete. Racheta Saturn arde 36 de tone de pulbere de aluminiu în timpul zborului său. Ideea utilizării metalelor ca componentă a combustibilului pentru rachete a fost propusă pentru prima dată de F.A. Zander.
SIMULAtoare
Simulatorul nr. 1 - Caracteristicile aluminiului după poziție în sistemul periodic de elemente al lui D. I. Mendeleev
Simulatorul nr. 2 - Ecuații pentru reacțiile aluminiului cu substanțe simple și complexe
Simulatorul nr. 3 - Proprietățile chimice ale aluminiului
SARCINI DE INFORTARE
Numarul 1. Pentru a obține aluminiu din clorură de aluminiu, calciul metalic poate fi folosit ca agent reducător. Faceți o ecuație pentru această reacție chimică, caracterizați acest proces folosind balanța electronică.
Gândi! De ce nu poate fi efectuată această reacție într-o soluție apoasă?
nr. 2. Finalizați ecuațiile reacțiilor chimice:
Al + H2S04 (soluție ) ->
Al + CuCl2 ->
Al + HNO 3 ( conc )-t ->
Al + NaOH + H20 ->
Numărul 3. Efectuați transformări:
Al -> AlCl 3 -> Al -> Al 2 S 3 -> Al(OH) 3 - t -> Al 2 O 3 -> Al
nr. 4. Rezolva problema:
Un aliaj de aluminiu-cupru a fost expus la un exces de soluție concentrată de hidroxid de sodiu în timp ce era încălzit. S-au eliberat 2,24 litri de gaz (n.a.s.). Calculați compoziția procentuală a aliajului dacă masa lui totală a fost de 10 g?
Proprietățile fizice ale aluminiului
Aluminiul este un metal moale, ușor, alb-argintiu, cu o conductivitate termică și electrică ridicată. Punct de topire 660°C.
În ceea ce privește prevalența în scoarța terestră, aluminiul ocupă locul 3 după oxigen și siliciu printre toți atomii și pe locul 1 între metale.
Avantajele aluminiului și aliajelor sale includ densitatea scăzută (2,7 g/cm3), caracteristicile de rezistență relativ ridicate, conductivitate termică și electrică bună, fabricabilitatea și rezistența ridicată la coroziune. Combinația acestor proprietăți face posibilă clasificarea aluminiului drept unul dintre cele mai importante materiale tehnice.
Aluminiul și aliajele sale se împart după metoda de producție în deformabile, supuse tratamentului sub presiune și turnătorie, utilizate sub formă de turnare modelată; privind utilizarea tratamentului termic - pe necălit termic și întărit termic, precum și pe sisteme de aliere.
Chitanță
Aluminiul a fost obținut pentru prima dată de Hans Oersted în 1825. Metoda modernăÎncasările au fost elaborate independent de americanul Charles Hall și de francezul Paul Héroux. Constă în dizolvarea oxidului de aluminiu Al2O3 într-o topitură de criolit Na3AlF6, urmată de electroliză folosind electrozi de grafit. Această metodă de obținere necesită cantități mari de energie electrică și, prin urmare, a fost solicitată abia în secolul al XX-lea.
Aplicație
Aluminiul este utilizat pe scară largă ca material structural. Principalele avantaje ale aluminiului în această calitate sunt ușurința, ductilitatea pentru ștanțare, rezistența la coroziune (în aer, aluminiul este acoperit instantaneu cu o peliculă puternică de Al2O3, care împiedică oxidarea ulterioară a acestuia), conductivitate termică ridicată, netoxicitatea compușilor săi. În special, aceste proprietăți au făcut aluminiul extrem de popular în fabricarea de vase de gătit, folie de aluminiuîn industria alimentară şi pentru ambalare.
Principalul dezavantaj al aluminiului ca material structural este rezistența sa scăzută, deci este de obicei aliat cu o cantitate mică de cupru și magneziu (aliajul se numește duraluminiu).
Conductivitatea electrică a aluminiului este comparabilă cu cuprul, în timp ce aluminiul este mai ieftin. Prin urmare, este utilizat pe scară largă în inginerie electrică pentru fabricarea firelor, ecranarea acestora și chiar în microelectronică pentru fabricarea conductorilor în cipuri. Adevărat, aluminiul ca material electric are o proprietate neplăcută - din cauza peliculei puternice de oxid, este dificil să-l lipiți.
Datorită complexului de proprietăți, este utilizat pe scară largă în echipamentele termice.
Introducerea aliajelor de aluminiu în construcții reduce consumul de metal, crește durabilitatea și fiabilitatea structurilor atunci când sunt utilizate în condiții extreme (temperatură scăzută, cutremur etc.).
Aluminiul este utilizat pe scară largă în tipuri variate transport. În stadiul actual al dezvoltării aviației, aliajele de aluminiu sunt principalele materiale structurale în construcția aeronavelor. Aluminiul și aliajele pe bază de acesta sunt din ce în ce mai folosite în construcțiile navale. Corpurile, suprastructurile punților, comunicațiile și diferitele tipuri de echipamente ale navei sunt fabricate din aliaje de aluminiu.
Cercetările sunt în curs de dezvoltare pentru a dezvolta aluminiul spumat ca material deosebit de puternic și ușor.
aluminiu prețios
Aluminiul este unul dintre cele mai populare și utilizate pe scară largă metale astăzi. Încă din momentul descoperirii sale, la mijlocul secolului al XIX-lea, a fost considerat unul dintre cele mai valoroase datorită calităților sale uimitoare: alb ca argintiul, ușor și neafectat de mediu inconjurator. Valoarea lui era mai mare decât prețul aurului. Nu este surprinzător că aluminiul a fost folosit pentru prima dată la crearea de bijuterii și obiecte decorative scumpe.
În 1855, la Expoziția Universală de la Paris, aluminiul era principala atracție. Articolele din aluminiu au fost plasate într-o vitrină adiacentă diamantelor coroanei franceze. Treptat, s-a născut o anumită modă pentru aluminiu. Era considerat un metal nobil, puțin studiat, folosit exclusiv pentru a crea opere de artă.
Cel mai adesea, aluminiul a fost folosit de bijutieri. Cu ajutorul unui tratament special de suprafață, bijutierii au obținut cea mai deschisă culoare a metalului, motiv pentru care a fost adesea echivalat cu argintul. Dar, în comparație cu argintul, aluminiul avea un luciu mai moale, ceea ce i-a făcut pe bijutieri și mai îndrăgostiți de el.
pentru că proprietățile chimice și fizice ale aluminiului la început au fost puțin studiate, bijutierii înșiși au inventat noi tehnici de prelucrare. Aluminiul este ușor de prelucrat din punct de vedere tehnic, acest metal moale vă permite să creați imprimeuri ale oricăror modele, să aplicați desene și să creați forma dorită a produsului. Aluminiul a fost acoperit cu aur, lustruit și adus la nuanțe mate.
Dar, în timp, aluminiul a început să scadă în preț. Dacă în 1854-1856 costul unui kilogram de aluminiu era de 3 mii de franci vechi, atunci la mijlocul anilor 1860, se dădeau deja aproximativ o sută de franci vechi per kilogram de acest metal. Ulterior, din cauza costului redus, aluminiul a demodat.
În prezent, primele produse din aluminiu sunt foarte rare. Majoritatea nu au supraviețuit deprecierii metalului și au fost înlocuite cu argint, aur și alte metale și aliaje prețioase. Recent, în rândul specialiștilor s-a reînnoit interesul pentru aluminiu. Acest metal a făcut obiectul unei expoziții separate organizată în 2000 de Muzeul Carnegie din Pittsburgh. Situat în Franța Institutul de Istorie a Aluminiului, care în special este angajată în studiul primelor bijuterii realizate din acest metal.
În Uniunea Sovietică, aparatele de catering, ibricurile etc. erau fabricate din aluminiu. Și nu numai. Primul satelit sovietic a fost realizat din aliaj de aluminiu. Un alt consumator de aluminiu este industria electrică: din el sunt realizate fire de linii de transmisie de înaltă tensiune, înfășurări ale motoarelor și transformatoarelor, cabluri, baze de lămpi, condensatoare și multe alte produse. În plus, pulberea de aluminiu este folosită în explozivi și propulsori solizi pentru rachete, folosind capacitatea sa de a se aprinde rapid: dacă aluminiul nu a fost acoperit cu o peliculă subțire de oxid, s-ar putea exploda în aer.
Cea mai recentă invenție este spuma de aluminiu, așa-numita. „spumă metalică”, despre care se prevede un viitor mare.
Aluminiul este un metal amfoter. Configurația electronică a atomului de aluminiu este 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1 . Astfel, are trei electroni de valență pe stratul exterior de electroni: 2 - pe 3s- și 1 - pe subnivelul 3p. În legătură cu această structură, se caracterizează prin reacții, în urma cărora atomul de aluminiu pierde trei electroni de la nivelul extern și capătă o stare de oxidare de +3. Aluminiul este un metal foarte activ și prezintă proprietăți reducătoare foarte puternice.
Interacțiunea aluminiului cu substanțe simple
cu oxigen
La contactul aluminiului absolut pur cu aerul, atomii de aluminiu aflați în stratul de suprafață interacționează instantaneu cu oxigenul aerului și formează cel mai subțire, de câteva zeci de straturi atomice groase, puternice pelicule de oxid de compoziție de Al 2 O 3, care protejează aluminiul. de la oxidarea ulterioară. De asemenea, este imposibil să se oxideze mostre mari de aluminiu chiar și la temperaturi foarte ridicate. Cu toate acestea, pulberea fină de aluminiu arde destul de ușor în flacăra unui arzător:
4Al + 3O 2 \u003d 2Al 2 O 3
cu halogeni
Aluminiul reacționează foarte puternic cu toți halogenii. Astfel, reacția dintre pulberile amestecate de aluminiu și iod are loc deja la temperatura camerei după adăugarea unei picături de apă ca catalizator. Ecuația pentru interacțiunea iodului cu aluminiul:
2Al + 3I 2 \u003d 2AlI 3
Cu bromul, care este un lichid maro închis, aluminiul reacționează și fără încălzire. Este suficient să introduceți pur și simplu o probă de aluminiu în brom lichid: o reacție violentă începe imediat cu eliberarea unei cantități mari de căldură și lumină:
2Al + 3Br 2 = 2AlBr 3
Reacția dintre aluminiu și clor are loc atunci când folie de aluminiu încălzită sau pulbere fină de aluminiu este introdusă într-un balon umplut cu clor. Aluminiul arde eficient în clor conform ecuației:
2Al + 3Cl2 = 2AlCl3
cu sulf
Când este încălzit la 150-200 ° C sau după aprinderea unui amestec de pulbere de aluminiu și sulf, începe o reacție exotermă intensă între ele cu eliberarea de lumină:
— sulfură aluminiu
cu azot
Când aluminiul interacționează cu azotul la o temperatură de aproximativ 800 o C, se formează nitrură de aluminiu:
cu carbon
La o temperatura de aproximativ 2000 o C, aluminiul interactioneaza cu carbonul si formeaza carbura de aluminiu (metanida), continand carbon in starea de oxidare -4, ca in metan.
Interacțiunea aluminiului cu substanțe complexe
cu apă
După cum sa menționat mai sus, un film de oxid stabil și durabil de Al2O3 nu permite aluminiului să se oxideze în aer. Aceeași peliculă de oxid de protecție face aluminiul inert și față de apă. La îndepărtarea peliculei de oxid de protecție de pe suprafață prin metode precum tratarea cu soluții apoase de alcali, clorură de amoniu sau săruri de mercur (amalgație), aluminiul începe să reacționeze energic cu apa pentru a forma hidroxid de aluminiu și hidrogen gazos:
cu oxizi metalici
După aprinderea unui amestec de aluminiu cu oxizi ai metalelor mai puțin active (în dreapta aluminiului din seria de activitate), începe o reacție extrem de violentă, puternic exotermă. Deci, în cazul interacțiunii aluminiului cu oxidul de fier (III), se dezvoltă o temperatură de 2500-3000 ° C. Ca urmare a acestei reacții, se formează fier topit de înaltă puritate:
2AI + Fe 2 O 3 \u003d 2Fe + Al 2 O 3
Această metodă de obținere a metalelor din oxizii lor prin reducere cu aluminiu se numește aluminotermie sau aluminotermie.
cu acizi neoxidanţi
Interacțiunea aluminiului cu acizii neoxidanți, de ex. practic toți acizii, cu excepția acizilor sulfuric și azotic concentrați, conduc la formarea unei sări de aluminiu a acidului și a hidrogenului gazos corespunzător:
a) 2Al + 3H 2 SO 4 (razb.) \u003d Al 2 (SO 4) 3 + 3H 2
2Al0 + 6H+ = 2Al3+ + 3H20;
b) 2AI + 6HCI = 2AICl3 + 3H2
cu acizi oxidanţi
- acid sulfuric concentrat
Interacțiunea aluminiului cu acidul sulfuric concentrat în condiții normale, precum și la temperaturi scăzute, nu are loc datorită unui efect numit pasivare. Când este încălzită, reacția este posibilă și duce la formarea de sulfat de aluminiu, apă și hidrogen sulfurat, care se formează ca urmare a reducerii sulfului, care face parte din acidul sulfuric:
O astfel de reducere profundă a sulfului din starea de oxidare +6 (în H2SO4) la starea de oxidare -2 (în H2S) are loc datorită capacității de reducere foarte ridicate a aluminiului.
- acid azotic concentrat
Acidul azotic concentrat în condiții normale pasivează și aluminiul, ceea ce face posibilă depozitarea acestuia în recipiente de aluminiu. La fel ca și în cazul sulfuricului concentrat, interacțiunea aluminiului cu acidul azotic concentrat devine posibilă cu o încălzire puternică, în timp ce reacția se desfășoară predominant:
- acid azotic diluat
Interacțiunea aluminiului cu acidul diluat în comparație cu acidul azotic concentrat duce la produse de reducere mai profundă a azotului. În loc de NO, în funcție de gradul de diluție, se pot forma N 2 O și NH 4 NO 3:
8Al + 30HNO 3 (razb.) \u003d 8Al (NO 3) 3 + 3N 2 O + 15H 2 O
8Al + 30HNO 3 (foarte diluat) = 8Al (NO 3) 3 + 3NH 4 NO 3 + 9H 2 O
cu alcalii
Aluminiul reacţionează atât cu soluţii apoase de alcalii:
2Al + 2NaOH + 6H2O = 2Na + 3H2
și cu alcalii pure în timpul fuziunii:
În ambele cazuri, reacția începe cu dizolvarea peliculei protectoare de oxid de aluminiu:
Al 2 O 3 + 2NaOH + 3H 2 O \u003d 2Na
Al 2 O 3 + 2NaOH \u003d 2NaAlO 2 + H 2 O
În cazul unei soluții apoase, aluminiul, purificat din filmul de oxid protector, începe să reacționeze cu apa conform ecuației:
2Al + 6H 2 O \u003d 2Al (OH) 3 + 3H 2
Hidroxidul de aluminiu rezultat, fiind amfoter, reacţionează cu o soluţie apoasă de hidroxid de sodiu pentru a forma tetrahidroxoaluminat de sodiu solubil:
Al(OH)3 + NaOH = Na
