Vetitë fizike të aluminit dhe hekurit. Vetitë kimike dhe fizike të aluminit

PËRKUFIZIM

Alumini- elementi i trembëdhjetë Tabelë periodike. Emërtimi - Al nga latinishtja "alumin". E vendosur në periudhën e tretë, grupi IIIA. I referohet metaleve. Ngarkesa bërthamore është 13.

Alumini është metali më i zakonshëm në koren e tokës. Gjendet në argjilë, feldspat, mikë dhe shumë minerale të tjera. Përmbajtja totale e aluminit në koren e tokës është 8% (në masë).

Alumini është një metal i lehtë i bardhë argjendtë (Fig. 1). Tërhiqet lehtësisht në tel dhe mbështillet në fletë të holla.

Në temperaturën e dhomës, alumini nuk ndryshon në ajër, por vetëm sepse sipërfaqja e tij është e mbuluar me një film të hollë oksidi, i cili ka një efekt shumë të fortë mbrojtës.

Oriz. 1. Alumini. Pamja e jashtme.

Pesha atomike dhe molekulare e aluminit

Pesha molekulare relative e një lënde (M r)është një numër që tregon se sa herë masa e një molekule të caktuar është më e madhe se 1/12 e masës së një atomi karboni, dhe masa atomike relative të një elementi(A r) - sa herë masa mesatare e atomeve të një elementi kimik është më e madhe se 1/12 e masës së një atomi karboni.

Meqenëse alumini ekziston në gjendje të lirë në formën e molekulave monotomike të Al, vlerat e tij atomike dhe peshë molekulare ndeshje. Ato janë të barabarta me 26,9815.

Izotopet e aluminit

Dihet se në natyrë alumini mund të ekzistojë në formën e një izotopi të qëndrueshëm 27Al. Numri masiv është 27. Bërthama e izotopit të aluminit 27 Al përmban trembëdhjetë protone dhe katërmbëdhjetë neutrone.

Ekzistojnë izotope radioaktive të aluminit me numra masiv nga 21 në 42, ndër të cilët izotopi 26Al është më jetëgjatësia, me gjysmë jetëgjatësi prej 720 mijë vjetësh.

jonet e aluminit

Në nivelin e jashtëm të energjisë së atomit të aluminit, ekzistojnë tre elektrone që janë valente:

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

Si rezultat ndërveprimi kimik alumini dhuron elektronet e tij valente, d.m.th. është dhuruesi i tyre dhe kthehet në një jon të ngarkuar pozitivisht:

Al 0 -3e → Al 3+.

Molekula dhe atomi i aluminit

Në gjendje të lirë, alumini ekziston në formën e molekulave monotomike të Al. Këtu janë disa veti që karakterizojnë atomin dhe molekulën e aluminit:

lidhjet e aluminit

Aplikimi kryesor i aluminit është prodhimi i lidhjeve të bazuara në të. Aditivët e aliazhit (për shembull, bakri, silikoni, magnezi, zinku, mangani) futen në alumin kryesisht për të rritur forcën e tij.

Përdoren gjerësisht duraluminat që përmbajnë bakër dhe magnez, siluminat, në të cilat shtesa kryesore është silici, magnalium (aliazh alumini me 9,5-11,5% magnez).

Alumini është një nga aditivët më të zakonshëm në lidhjet e bazuara në bakër, magnez, titan, nikel, zink dhe hekur.

Shembuj të zgjidhjes së problemeve

SHEMBULL 1

Ushtrimi	Për saldimin e shinave duke përdorur metodën aluminotermike, përdoret një përzierje e aluminit dhe oksidit të hekurit Fe 3 O 4. Bëni një ekuacion të reaksionit termokimik nëse formimi i hekurit me peshë 1 kg (1000 g) çliron 6340 kJ nxehtësi.
Zgjidhje	Shkruajmë ekuacionin e reaksionit për prodhimin e hekurit me metodën aluminotermike: 8Al + 3Fe 2 O 3 \u003d 9Fe + 4Al 2 O 3. Le të gjejmë masën teorike të hekurit (llogaritur nga ekuacioni termokimik i reaksionit): n(Fe) = 9 mol; m(Fe) = n(Fe) ×M(Fe); m(Fe) = 9 × 56 = 504 g. Le të lirohet x kJ nxehtësi gjatë reaksionit. Le të bëjmë një proporcion: 1000 g - 6340 kJ; 504 g - x kJ. Prandaj x do të jetë e barabartë me: x \u003d 540 × 6340 / 1000 \u003d 3195. Kjo do të thotë se gjatë reaksionit të përftimit të hekurit me metodën aluminotermike lirohet 3195 kJ nxehtësi. Ekuacioni i reaksionit termokimik ka formën: 8Al + 3Fe 2 O 3 = 9Fe + 4Al 2 O 3 + 3195 kJ.
Përgjigju	Gjatë reaksionit lirohet 3195 kJ nxehtësi.

SHEMBULL 2

Ushtrimi	Alumini u trajtua me 200 g zgjidhje 16% të acidit nitrik dhe u lirua gaz. Përcaktoni masën dhe vëllimin e gazit të lëshuar.
Zgjidhje	Ne shkruajmë ekuacionin e reaksionit për shpërbërjen e aluminit në acidin nitrik: 2Al + 6HNO 3 \u003d 2Al (NO 3) 3 + 3H 2 -. Llogaritni masën e substancës së tretur të acidit nitrik: m(HNO 3) = m tretësirë ​​(HNO 3)×w(HNO 3) / 100%; m(HNO 3) \u003d 20 × 96% / 100% \u003d 19,2 g. Gjeni sasinë e substancës së acidit nitrik: 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. Sipas ekuacionit të reaksionit n (HNO 3): n (H 2) = 6: 3, d.m.th. n (H 2) \u003d 3 × n (HNO 3) / 6 \u003d ½ × n (HNO 3) \u003d ½ × 0,3 \u003d 0,15 mol. Atëherë masa dhe vëllimi i hidrogjenit të lëshuar do të jenë të barabarta me: 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.
Përgjigju	Si rezultat i reaksionit, hidrogjeni lirohet me një masë prej 0,3 g dhe një vëllim prej 3,36 litra.

(A l ), ​​galium (Ga ), indium (In ) dhe talium (T l ).

Siç shihet nga të dhënat e dhëna, të gjithë këta elementë u hapën në shekulli XIX.

Zbulimi i metaleve të nëngrupit kryesor III grupe

AT	Al	Ga	Në	Tl
1806	1825	1875	1863	1861
G. Lussac,	G.H. Oersted	L. de Boisbaudran	F. Reich,	W. Crooks
L. Tenard	(Danimarkë)	(Francë)	I. Richter	(Angli)
(Francë)			(Gjermani)

Bori është një jometal. Alumini është një metal kalimtar, ndërsa galiumi, indiumi dhe talium janë metale të plota. Kështu, me një rritje të rrezeve atomike të elementeve të secilit grup të sistemit periodik, vetitë metalike të substancave të thjeshta rriten.

Në këtë leksion, ne do të hedhim një vështrim më të afërt në vetitë e aluminit.

1. Pozicioni i aluminit në tabelën e D. I. Mendeleev. Struktura e atomit, gjendjet e oksidimit të treguara.

Elementi i aluminit ndodhet në III grupi, nëngrupi kryesor "A", periudha e tretë e sistemit periodik, numri serial nr. 13, masa atomike relative Ar (Al ) = 27. Fqinji i tij në të majtë në tabelë është magnezi, një metal tipik, dhe në të djathtë, silikoni, i cili nuk është më metal. Prandaj, alumini duhet të shfaqë veti të një natyre të ndërmjetme dhe përbërjet e tij janë amfoterike.

Al +13) 2) 8) 3 , p është një element,

Gjendja bazë 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1
gjendje e ngacmuar 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 3p 2

Alumini shfaq një gjendje oksidimi prej +3 në përbërjet:

Al 0 - 3 e - → Al +3

2. Vetitë fizike

Alumini në formë të lirë është një metal i bardhë argjendi me përçueshmëri të lartë termike dhe elektrike.Temperatura e shkrirjes është 650 ° C. Alumini ka një densitet të ulët (2,7 g / cm 3) - rreth tre herë më pak se ai i hekurit ose bakrit, dhe në të njëjtën kohë është një metal i qëndrueshëm.

3. Të qenit në natyrë

Për sa i përket përhapjes në natyrë, ajo zë E para midis metaleve dhe e treta midis elementeve i dyti vetëm pas oksigjenit dhe silikonit. Përqindja e përmbajtjes së aluminit në koren e tokës, sipas studiuesve të ndryshëm, varion nga 7,45 deri në 8,14% të masës së kores së tokës.

Në natyrë, alumini gjendet vetëm në komponime (minerale).

Disa prej tyre:

· Boksite - Al 2 O 3 H 2 O (me papastërti SiO 2, Fe 2 O 3, CaCO 3)

· Nephelines - KNa 3 4

· Alunite - KAl(SO 4) 2 2Al(OH) 3

· Alumina (përzierje kaolinësh me rërë SiO 2, gur gëlqeror CaCO 3, magnezit MgCO 3)

· Korund - Al 2 O 3

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

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

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

· Beril - 3BeO Al 2 O 3 6SiO 2

Boksiti
Al2O3	Korundi
	Rubin
	Safir

4. Vetitë kimike të aluminit dhe përbërjeve të tij

Alumini ndërvepron lehtësisht me oksigjenin në kushte normale dhe mbulohet me një film oksid (i jep një pamje mat).

DEMONSTRIMI I FILMIT OKSIDE

Trashësia e tij është 0.00001 mm, por falë tij, alumini nuk gërryhet. Për të studiuar vetitë kimike të aluminit, filmi i oksidit hiqet. (Përdorimi i letrës zmerile, ose kimikisht: fillimisht duke u ulur në një tretësirë ​​alkali për të hequr filmin e oksidit, dhe më pas në një zgjidhje të kripërave të merkurit për të formuar një aliazh alumini-merkur - një amalgamë).

I. Ndërveprimi me substanca të thjeshta

Alumini tashmë në temperaturën e dhomës reagon në mënyrë aktive me të gjithë halogjenët, duke formuar halogjene. Kur nxehet, ai ndërvepron me squfur (200 °C), azot (800 °C), fosfor (500 °C) dhe karbon (2000 °C), me jod në prani të një katalizatori - uji:

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

2A l + N 2 \u003d 2A lN (nitrit alumini),

A l + P = A l P (fosfid alumini),

4A l + 3C \u003d A l 4 C 3 (karabit alumini).

2 Al +3 I 2 \u003d 2 A l I 3 (jodur alumini) NJË EKSPERIENCË

Të gjitha këto komponime hidrolizohen plotësisht me formimin e hidroksidit të aluminit dhe, në përputhje me rrethanat, sulfurit të hidrogjenit, amoniakut, fosfinës dhe metanit:

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

Në formë rroje ose pluhuri, digjet me shkëlqim në ajër, duke lëshuar një sasi të madhe nxehtësie:

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

DJEGJA E ALUMINIUT NË AJËR

NJË EKSPERIENCË

II. Ndërveprimi me substanca komplekse

Ndërveprimi me ujin :

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

pa film oksid

NJË EKSPERIENCË

Ndërveprimi me oksidet e metaleve:

Alumini është një agjent i mirë reduktues, pasi është një nga metalet aktive. Është në serinë e aktivitetit menjëherë pas metaleve alkaline tokësore. Kjo është arsyeja pse rikthen metalet nga oksidet e tyre . Një reaksion i tillë - aluminotermia - përdoret për të marrë metale të rralla të pastra, si tungsteni, vanadiumi etj.

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

Përzierja e termitit e Fe 3 O 4 dhe Al (pluhur) përdoret gjithashtu në saldimin me termit.

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

Ndërveprimi me acidet :

Me një zgjidhje të acidit sulfurik: 2 Al + 3 H 2 SO 4 \u003d Al 2 (SO 4) 3 +3 H 2

Nuk reagon me sulfurik të përqendruar të ftohtë dhe azotik (pasivues). Prandaj, acidi nitrik transportohet në rezervuarë alumini. Kur nxehet, alumini është në gjendje të reduktojë këto acide pa lëshuar hidrogjen:

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.

Ndërveprimi me alkalet .

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

NJË EKSPERIENCË

Na[PORl(OH) 4] – tetrahidroksoaluminat natriumi

Me sugjerimin e kimistit Gorbov, gjatë Luftës Ruso-Japoneze, ky reagim u përdor për të prodhuar hidrogjen për balona.

Me solucione kripe:

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

Nëse sipërfaqja e aluminit fërkohet me kripë merkuri, atëherë ndodh reagimi i mëposhtëm:

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

Merkuri i çliruar shpërndan aluminin, duke formuar një amalgamë .

Zbulimi i joneve të aluminit në tretësirë : NJË EKSPERIENCË

5. Zbatimi i aluminit dhe komponimeve të tij

Vetitë fizike dhe kimike të aluminit kanë çuar në përdorimin e tij të gjerë në teknologji. Një konsumator kryesor i aluminit është industria e aviacionit : 2/3 e avionit është prej alumini dhe lidhjeve të tij. Një avion i bërë prej çeliku do të ishte shumë i rëndë dhe mund të transportonte shumë më pak pasagjerë. Prandaj, alumini quhet metal me krahë. Kabllot dhe telat janë bërë nga alumini: me të njëjtën përçueshmëri elektrike, masa e tyre është 2 herë më e vogël se produktet përkatëse të bakrit.

Duke marrë parasysh rezistencën ndaj korrozionit të aluminit, ai prodhimi i pjesëve të aparateve dhe kontejnerëve për acidin nitrik. Pluhuri i aluminit është baza për prodhimin e bojës argjendi për të mbrojtur produktet e hekurit nga korrozioni, si dhe për të reflektuar rrezet termike, bojë e tillë përdoret për të mbuluar objektet e depozitimit të vajit dhe kostumet e zjarrfikësve.

Oksidi i aluminit përdoret për prodhimin e aluminit dhe gjithashtu si material zjarrdurues.

Hidroksidi i aluminit është përbërësi kryesor i barnave të njohura Maalox, Almagel, të cilët ulin aciditetin e lëngut gastrik.

Kripërat e aluminit hidrolizohen fuqishëm. Kjo pronë përdoret në procesin e pastrimit të ujit. Sulfati i aluminit dhe një sasi e vogël gëlqereje të shuar i shtohen ujit për t'u pastruar për të neutralizuar acidin që rezulton. Si rezultat, lëshohet një precipitat vëllimor i hidroksidit të aluminit, i cili, duke u vendosur, merr me vete grimca të pezulluara të turbullirës dhe baktereve.

Kështu, sulfati i aluminit është një koagulant.

6. Marrja e aluminit

1) Metoda moderne me kosto efektive për prodhimin e aluminit u shpik nga American Hall dhe francezi Héroux në 1886. Ai konsiston në elektrolizën e një tretësire të oksidit të aluminit në kriolitin e shkrirë. Krioliti i shkrirë Na 3 AlF 6 shkrin Al 2 O 3 ashtu si uji shkrin sheqerin. Elektroliza e një "tretësire" të oksidit të aluminit në kriolitin e shkrirë vazhdon sikur krioliti të ishte vetëm një tretës, dhe oksidi i aluminit të ishte një elektrolit.

2Al 2 O 3 rrymë elektrike → 4Al + 3O 2

Në Enciklopedinë angleze për djem dhe vajza, një artikull për aluminin fillon me fjalët e mëposhtme: "Më 23 shkurt 1886, filloi një epokë e re metalike në historinë e qytetërimit - epoka e aluminit. Në këtë ditë, Charles Hall, një kimist 22-vjeçar, u shfaq në laboratorin e tij të parë të mësuesit me një duzinë topa të vegjël alumini të bardhë argjendi në dorë dhe me lajmin se kishte gjetur një mënyrë për të prodhuar këtë metal. lirë dhe në sasi të mëdha. Kështu Hall u bë themeluesi i industrisë amerikane të aluminit dhe një hero kombëtar anglo-sakson, si një njeri që bëri një biznes të madh nga shkenca.

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

ESHTE INTERESANTE:

• Alumini metalik u izolua për herë të parë në 1825 nga fizikani danez Hans Christian Oersted. Duke kaluar klorin e gaztë përmes një shtrese alumini të nxehtë të përzier me qymyr, Oersted izoloi klorurin e aluminit pa as gjurmën më të vogël të lagështirës. Për të rivendosur aluminin metalik, Oersted kishte nevojë të trajtonte klorurin e aluminit me amalgamë kaliumi. Pas 2 vitesh, kimisti gjerman Friedrich Wöller. Ai e përmirësoi metodën duke zëvendësuar amalgamën e kaliumit me kalium të pastër.
• Në shekujt 18 dhe 19, alumini ishte metali kryesor i bizhuterive. Në 1889, në Londër, D.I. Mendeleev iu dha një dhuratë e vlefshme për shërbimet e tij në zhvillimin e kimisë - peshore të bëra prej ari dhe alumini.
• Deri në vitin 1855, shkencëtari francez Saint-Clair Deville kishte zhvilluar një proces për prodhimin e metalit të aluminit në një shkallë industriale. Por metoda ishte shumë e shtrenjtë. Deville gëzonte patronazhin e veçantë të Napoleonit III, Perandorit të Francës. Në shenjë të përkushtimit dhe mirënjohjes së tij, Deville bëri për djalin e Napoleonit, princin e porsalindur, një zhurmë të gdhendur elegante - "produkti i parë i konsumit" prej alumini. Napoleoni madje synonte t'i pajiste rojet e tij me kurasa prej alumini, por çmimi ishte pengues. Asokohe 1 kg alumin kushtonte 1000 marka, d.m.th. 5 herë më i shtrenjtë se argjendi. Vetëm kur u shpik procesi elektrolitik, alumini u bë aq i vlefshëm sa metalet konvencionale.
• A e dini se alumini, duke hyrë në trupin e njeriut, shkakton çrregullim të sistemit nervor.Kur ka tepricë, prishet metabolizmi. Dhe agjentët mbrojtës janë vitamina C, kalciumi, komponimet e zinkut.
• Kur alumini digjet në oksigjen dhe fluor, lirohet shumë nxehtësi. Prandaj, përdoret si një shtesë për karburantin e raketave. Raketa Saturn djeg 36 ton pluhur alumini gjatë fluturimit të saj. Ideja e përdorimit të metaleve si një komponent i karburantit të raketave u propozua për herë të parë nga F.A. Zander.

SIMULATORËT

Simulatori nr. 1 - Karakteristikat e aluminit sipas pozicionit në sistemin periodik të elementeve të D. I. Mendeleev

Simulatori nr. 2 - Ekuacionet për reaksionet e aluminit me substanca të thjeshta dhe komplekse

Simulatori nr. 3 - Vetitë kimike të aluminit

DETYRA PËR PËRFORCIM

nr 1. Për të marrë alumin nga kloruri i aluminit, metali i kalciumit mund të përdoret si një agjent reduktues. Bëni një ekuacion për këtë reaksion kimik, karakterizoni këtë proces duke përdorur bilancin elektronik.
Mendoni! Pse nuk mund të kryhet ky reaksion në një tretësirë ​​ujore?

nr 2. Përfundoni ekuacionet e reaksioneve kimike:
Al + H 2 SO 4 (tretësirë ) ->
Al + CuCl 2 ->
Al + HNO 3 ( konk )-t ->
Al + NaOH + H 2 O ->

Numri 3. Kryeni transformimet:
Al -> AlCl 3 -> Al -> Al 2 S 3 -> Al(OH) 3 - t -> Al 2 O 3 -> Al

nr 4. Zgjidhe problemin:
Një aliazh alumini-bakër u ekspozua ndaj një tepricë të tretësirës së koncentruar të hidroksidit të natriumit gjatë ngrohjes. Janë lëshuar 2.24 litra gaz (n.o.s.). Llogaritni përbërjen në përqindje të aliazhit nëse masa e saj totale ishte 10 g?

Vetitë fizike të aluminit

Alumini është një metal i butë, i lehtë, i bardhë në argjend, me përçueshmëri të lartë termike dhe elektrike. Pika e shkrirjes 660°C.

Për sa i përket prevalencës në koren e tokës, alumini renditet i treti pas oksigjenit dhe silikonit midis të gjithë atomeve dhe i pari midis metaleve.

Përparësitë e aluminit dhe lidhjeve të tij përfshijnë densitetin e tij të ulët (2.7 g/cm3), karakteristikat relativisht të larta të forcës, përçueshmërinë e mirë termike dhe elektrike, aftësinë e prodhimit dhe rezistencën e lartë ndaj korrozionit. Kombinimi i këtyre vetive bën të mundur klasifikimin e aluminit si një nga materialet më të rëndësishme teknike.

Alumini dhe lidhjet e tij ndahen sipas metodës së prodhimit në të deformueshme, të nënshtruara ndaj trajtimit me presion dhe shkritore, të përdorura në formën e derdhjes së formës; mbi përdorimin e trajtimit termik - në termikisht të pangurtësuar dhe të ngurtësuar termikisht, si dhe në sistemet e lidhjeve.

Faturë

Alumini u mor për herë të parë nga Hans Oersted në 1825. Metoda moderne Faturat u zhvilluan në mënyrë të pavarur nga amerikani Charles Hall dhe francezi Paul Héroux. Ai konsiston në shpërbërjen e oksidit të aluminit Al2O3 në një shkrirje të kriolitit Na3AlF6, i ndjekur nga elektroliza duke përdorur elektroda grafiti. Kjo metodë e marrjes kërkon sasi të mëdha të energjisë elektrike, dhe për këtë arsye ishte e kërkuar vetëm në shekullin e 20-të.

Aplikacion

Alumini përdoret gjerësisht si material strukturor. Përparësitë kryesore të aluminit në këtë cilësi janë lehtësia, duktiliteti për vulosje, rezistenca ndaj korrozionit (në ajër, alumini mbulohet menjëherë me një film të fortë Al2O3, i cili parandalon oksidimin e tij të mëtejshëm), përçueshmëri e lartë termike, jotoksiciteti i përbërjeve të tij. Në veçanti, këto veti e kanë bërë aluminin jashtëzakonisht të popullarizuar në prodhimin e enëve të gatimit, letër alumini në industrinë ushqimore dhe për ambalazhim.

Disavantazhi kryesor i aluminit si material strukturor është forca e tij e ulët, kështu që zakonisht lidhet me një sasi të vogël bakri dhe magnezi (lidhja quhet duralumin).

Përçueshmëria elektrike e aluminit është e krahasueshme me bakrin, ndërsa alumini është më i lirë. Prandaj, përdoret gjerësisht në inxhinierinë elektrike për prodhimin e telave, mbrojtjen e tyre, madje edhe në mikroelektronikë për prodhimin e përçuesve në çipa. Vërtetë, alumini si material elektrik ka një veti të pakëndshme - për shkak të filmit të fortë të oksidit, është e vështirë ta lidhni atë.

Për shkak të kompleksit të vetive, përdoret gjerësisht në pajisjet termike.

Futja e lidhjeve të aluminit në ndërtim zvogëlon konsumin e metaleve, rrit qëndrueshmërinë dhe besueshmërinë e strukturave gjatë funksionimit të tyre në kushte ekstreme (temperaturë e ulët, tërmet, etj.).

Alumini përdoret gjerësisht në lloje të ndryshme transporti. Në fazën aktuale të zhvillimit të aviacionit, lidhjet e aluminit janë materialet kryesore strukturore në ndërtimin e avionëve. Alumini dhe lidhjet e bazuara në të përdoren gjithnjë e më shumë në ndërtimin e anijeve. Trupat, superstrukturat e kuvertës, komunikimet dhe llojet e ndryshme të pajisjeve të anijeve janë bërë nga lidhjet e aluminit.

Hulumtimet janë duke u zhvilluar për të zhvilluar aluminin e shkumëzuar si një material veçanërisht i fortë dhe i lehtë.

alumini i çmuar

Alumini është një nga metalet më të njohura dhe më të përdorura sot. Që nga momenti i zbulimit të tij në mesin e shekullit të 19-të, ai u konsiderua si një nga më të vlefshmit falë cilësive të tij mahnitëse: i bardhë si argjendi, i lehtë në peshë dhe i pa prekur nga mjedisi. Vlera e tij ishte më e lartë se çmimi i arit. Jo çuditërisht, alumini u përdor për herë të parë në krijimin e bizhuterive dhe sendeve të shtrenjta dekorative.

Në 1855, në Ekspozitën Universale në Paris, alumini ishte tërheqja kryesore. Artikujt prej alumini u vendosën në një vitrinë ngjitur me diamantet e kurorës franceze. Gradualisht, lindi një modë e caktuar për aluminin. Ai konsiderohej një metal fisnik, pak i studiuar, i përdorur ekskluzivisht për të krijuar vepra arti.

Më shpesh, alumini përdorej nga argjendaritë. Me ndihmën e një trajtimi të veçantë sipërfaqësor, argjendaritë arritën ngjyrën më të lehtë të metalit, për këtë arsye shpesh barazohej me argjendin. Por në krahasim me argjendin, alumini kishte një shkëlqim më të butë, gjë që i bëri bizhuteritë edhe më të dashur për të.

Sepse vetitë kimike dhe fizike të aluminit në fillim ata ishin studiuar dobët, vetë argjendaritë shpikën teknika të reja për përpunimin e tij. Alumini është teknikisht i lehtë për t'u përpunuar, ky metal i butë ju lejon të krijoni printime të çdo modeli, të aplikoni vizatime dhe të krijoni formën e dëshiruar të produktit. Alumini ishte i mbuluar me ar, i lëmuar dhe i sjellë në nuanca mat.

Por me kalimin e kohës, alumini filloi të binte në çmim. Nëse në 1854-1856 kostoja e një kilogrami alumini ishte 3 mijë franga të vjetra, atëherë në mesin e viteve 1860, tashmë jepeshin rreth njëqind franga të vjetra për kilogram të këtij metali. Më pas, për shkak të kostos së ulët, alumini doli nga moda.

Aktualisht, produktet e para të aluminit janë shumë të rralla. Shumica e tyre nuk i mbijetuan amortizimit të metalit dhe u zëvendësuan nga argjendi, ari dhe metalet dhe lidhjet e tjera të çmuara. Kohët e fundit është ripërtërirë interesimi për aluminin nga specialistët. Ky metal ishte objekt i një ekspozite të veçantë të organizuar në vitin 2000 nga Muzeu Carnegie në Pittsburgh. E vendosur në Francë Instituti i Historisë së Aluminit, e cila në veçanti është e angazhuar në studimin e bizhuterive të para të bëra nga ky metal.

Në Bashkimin Sovjetik, pajisjet e hotelierisë, kazanët, etj., bëheshin nga alumini. Dhe jo vetëm. Sateliti i parë sovjetik u krijua nga aliazh alumini. Një tjetër konsumator i aluminit është industria elektrike: telat e linjave të transmetimit të tensionit të lartë, mbështjelljet e motorëve dhe transformatorëve, kabllot, bazat e llambave, kondensatorët dhe shumë produkte të tjera bëhen prej tij. Për më tepër, pluhuri i aluminit përdoret në eksplozivë dhe lëndë shtytëse të ngurta për raketa, duke përdorur aftësinë e tij për t'u ndezur shpejt: nëse alumini nuk mbulohej me një film të hollë oksidi, ai mund të ndizet në ajër.

Shpikja e fundit është shkuma e aluminit, e ashtuquajtura. “shkumë metalike”, të cilës i parashikohet një e ardhme e madhe.

Alumini është një metal amfoterik. Konfigurimi elektronik i atomit të aluminit është 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1 . Kështu, ajo ka tre elektrone valente në shtresën e jashtme elektronike: 2 - në 3s- dhe 1 - në nënnivelin 3p. Në lidhje me këtë strukturë, karakterizohet nga reaksione, si rezultat i të cilave atomi i aluminit humbet tre elektrone nga niveli i jashtëm dhe fiton një gjendje oksidimi +3. Alumini është një metal shumë aktiv dhe shfaq veti shumë të forta reduktuese.

Ndërveprimi i aluminit me substanca të thjeshta

me oksigjen

Pas kontaktit të aluminit absolutisht të pastër me ajrin, atomet e aluminit të vendosur në shtresën sipërfaqësore ndërveprojnë menjëherë me oksigjenin e ajrit dhe formojnë shtresën më të hollë, disa dhjetëra atomike të trashë, filmin e fortë oksid të përbërjes Al 2 O 3, i cili mbron aluminin. nga oksidimi i mëtejshëm. Është gjithashtu e pamundur të oksidohen mostrat e mëdha të aluminit edhe në temperatura shumë të larta. Sidoqoftë, pluhuri i imët alumini digjet mjaft lehtë në një flakë djegëse:

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

me halogjene

Alumini reagon shumë fuqishëm me të gjithë halogjenët. Kështu, reagimi midis pluhurave të përziera të aluminit dhe jodit vazhdon tashmë në temperaturën e dhomës pasi shtohet një pikë uji si katalizator. Ekuacioni për bashkëveprimin e jodit me aluminin:

2Al + 3I 2 \u003d 2AlI 3

Me bromin, i cili është një lëng kafe e errët, alumini gjithashtu reagon pa u ngrohur. Mjafton thjesht të futni një mostër alumini në bromin e lëngshëm: një reagim i dhunshëm fillon menjëherë me lëshimin e një sasie të madhe nxehtësie dhe dritë:

2Al + 3Br 2 = 2AlBr 3

Reagimi midis aluminit dhe klorit vazhdon kur fletë metalike e aluminit e ngrohur ose pluhur i imët alumini futet në një balonë të mbushur me klor. Alumini digjet në mënyrë efektive në klor sipas ekuacionit:

2Al + 3Cl 2 = 2AlCl 3

me squfur

Kur nxehet në 150-200 ° C ose pas ndezjes së një përzierje alumini pluhur dhe squfuri, fillon një reagim intensiv ekzotermik midis tyre me lëshimin e dritës:

— sulfide alumini

me nitrogjen

Kur alumini ndërvepron me azotin në një temperaturë prej rreth 800 o C, formohet nitridi i aluminit:

me karbon

Në një temperaturë prej rreth 2000 o C, alumini ndërvepron me karbonin dhe formon karbit alumini (metanid), që përmban karbon në gjendje oksidimi -4, si në metan.

Ndërveprimi i aluminit me substanca komplekse

me ujë

Siç u përmend më lart, një film oksid i qëndrueshëm dhe i qëndrueshëm i Al 2 O 3 nuk lejon që alumini të oksidohet në ajër. I njëjti film oksid mbrojtës e bën aluminin inert edhe ndaj ujit. Kur hiqni filmin mbrojtës të oksidit nga sipërfaqja me metoda të tilla si trajtimi me solucione ujore të alkalit, klorurit të amonit ose kripërave të merkurit (përzierje), alumini fillon të reagojë fuqishëm me ujin për të formuar hidroksid alumini dhe gaz hidrogjeni:

me okside metali

Pas ndezjes së një përzierjeje alumini me oksidet e metaleve më pak aktive (në të djathtë të aluminit në serinë e aktivitetit), fillon një reagim jashtëzakonisht i dhunshëm, fort ekzotermik. Pra, në rastin e bashkëveprimit të aluminit me oksidin e hekurit (III), zhvillohet një temperaturë prej 2500-3000 ° C. Si rezultat i këtij reagimi, formohet hekuri i shkrirë me pastërti të lartë:

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

Kjo metodë e marrjes së metaleve nga oksidet e tyre me reduktim me alumin quhet aluminotermia ose aluminotermia.

me acide jooksiduese

Ndërveprimi i aluminit me acidet jooksiduese, d.m.th. Praktikisht të gjitha acidet, përveç acideve sulfurik dhe nitrik të përqendruar, çojnë në formimin e një kripe alumini të acidit përkatës dhe gazit hidrogjen:

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

me acide oksiduese

- acid sulfurik i koncentruar

Ndërveprimi i aluminit me acidin sulfurik të koncentruar në kushte normale, si dhe në temperatura të ulëta, nuk ndodh për shkak të një efekti të quajtur pasivizim. Kur nxehet, reagimi është i mundur dhe çon në formimin e sulfatit të aluminit, ujit dhe sulfurit të hidrogjenit, i cili formohet si rezultat i reduktimit të squfurit, i cili është pjesë e acidit sulfurik:

Një reduktim i tillë i thellë i squfurit nga gjendja e oksidimit +6 (në H 2 SO 4) në gjendjen e oksidimit -2 (në H 2 S) ndodh për shkak të aftësisë shumë të lartë reduktuese të aluminit.

- acid nitrik i koncentruar

Acidi nitrik i koncentruar gjithashtu pasivizon aluminin në kushte normale, gjë që bën të mundur ruajtjen e tij në enë alumini. Ashtu si në rastin e sulfurit të koncentruar, ndërveprimi i aluminit me acidin nitrik të koncentruar bëhet i mundur me ngrohje të fortë, ndërsa reaksioni vazhdon kryesisht:

- acid nitrik i holluar

Ndërveprimi i aluminit me të holluar në krahasim me acidin nitrik të koncentruar çon në produkte të një reduktimi më të thellë të azotit. Në vend të NO, në varësi të shkallës së hollimit, mund të formohen N 2 O dhe NH 4 NO 3:

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

8Al + 30HNO 3 (shumë i holluar) = 8Al (NO 3) 3 + 3NH 4 NO 3 + 9H 2 O

me alkalet

Alumini reagon të dyja me tretësirat ujore të alkaleve:

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

dhe me alkalet e pastra gjatë shkrirjes:

Në të dyja rastet, reagimi fillon me shpërbërjen e filmit mbrojtës të oksidit të aluminit:

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

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

Në rastin e një tretësire ujore, alumini, i pastruar nga filmi mbrojtës i oksidit, fillon të reagojë me ujin sipas ekuacionit:

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

Hidroksidi i aluminit që rezulton, duke qenë amfoterik, reagon me një tretësirë ​​ujore të hidroksidit të natriumit për të formuar tetrahidroksoaluminat natriumi të tretshëm:

Al(OH) 3 + NaOH = Na