Alyuminiy va temirning fizik xossalari. Alyuminiyning kimyoviy va fizik xossalari

TA'RIF

alyuminiy- o'n uchinchi element Davriy jadval. Belgilanishi - Al lotincha "alyuminiy" dan. Uchinchi davrda joylashgan, IIIA guruhi. Metalllarga ishora qiladi. Yadro zaryadi 13 ga teng.

Alyuminiy er qobig'idagi eng keng tarqalgan metalldir. U gil, dala shpati, slyuda va boshqa koʻplab minerallarda uchraydi. Yer qobig'idagi alyuminiyning umumiy miqdori 8% (massa).

Alyuminiy kumushsimon oq (1-rasm) engil metalldir. U osongina simga tortiladi va yupqa choyshablarga o'raladi.

Xona haroratida alyuminiy havoda o'zgarmaydi, lekin uning yuzasi juda kuchli himoya ta'siriga ega bo'lgan ingichka oksid plyonkasi bilan qoplanganligi sababli.

Guruch. 1. Alyuminiy. Tashqi ko'rinish.

Alyuminiyning atom va molekulyar og'irligi

Moddaning nisbiy molekulyar og'irligi (M r) ma'lum molekulaning massasi uglerod atomi massasining 1/12 qismidan necha marta katta ekanligini ko'rsatadigan raqam va elementning nisbiy atom massasi(A r) - kimyoviy element atomlarining o'rtacha massasi uglerod atomi massasining 1/12 qismidan necha marta katta.

Alyuminiy erkin holatda monotomik Al molekulalari shaklida mavjud bo'lganligi sababli, uning atom va molekulyar og'irlik mos. Ular 26,9815 ga teng.

Alyuminiyning izotoplari

Ma'lumki, tabiatda alyuminiy bitta barqaror 27Al izotopi shaklida bo'lishi mumkin. Massa soni 27. Alyuminiy izotopining yadrosi 27 Al o'n uch proton va o'n to'rt neytrondan iborat.

Alyuminiyning massa soni 21 dan 42 gacha bo'lgan radioaktiv izotoplari mavjud, ular orasida 26Al izotopi eng uzoq umr ko'radi, yarimparchalanish davri 720 ming yil.

alyuminiy ionlari

Alyuminiy atomining tashqi energiya darajasida valentlik bo'lgan uchta elektron mavjud:

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

Natijada kimyoviy o'zaro ta'sir alyuminiy o'zining valentlik elektronlarini beradi, ya'ni. ularning donoridir va musbat zaryadlangan ionga aylanadi:

Al 0 -3e → Al 3+.

Alyuminiyning molekulasi va atomi

Erkin holatda alyuminiy monotomik Al molekulalari shaklida mavjud. Alyuminiy atomi va molekulasini tavsiflovchi ba'zi xususiyatlar:

alyuminiy qotishmalari

Alyuminiyning asosiy qo'llanilishi uning asosida qotishmalarni ishlab chiqarishdir. Qotishma qo'shimchalari (masalan, mis, kremniy, magniy, rux, marganets) alyuminiyga asosan uning mustahkamligini oshirish uchun kiritiladi.

Mis va magniyni o'z ichiga olgan duralyuminlar, asosiy qo'shimcha kremniy, magnaliy (9,5-11,5% magniyli alyuminiy qotishmasi) bo'lgan siluminlar keng qo'llaniladi.

Alyuminiy mis, magniy, titan, nikel, sink va temirga asoslangan qotishmalarning eng keng tarqalgan qo'shimchalaridan biridir.

Muammoni hal qilishga misollar

MISOL 1

Mashq qilish	Aluminotermik usul yordamida relslarni payvandlash uchun alyuminiy va temir oksidi Fe 3 O 4 aralashmasi ishlatiladi. 1 kg (1000 g) og’irlikdagi temir hosil bo’lganda 6340 kJ issiqlik ajralib chiqsa, termokimyoviy reaksiya tenglamasini tuzing.
Yechim	Aluminotermik usulda temir ishlab chiqarish reaksiya tenglamasini yozamiz: 8Al + 3Fe 2 O 3 \u003d 9Fe + 4Al 2 O 3. Temirning nazariy massasini topamiz (reaksiyaning termokimyoviy tenglamasidan hisoblangan): n(Fe) = 9 mol; m(Fe) = n(Fe) ×M(Fe); m (Fe) = 9 × 56 = 504 g. Reaksiya jarayonida x kJ issiqlik ajralib chiqsin. Keling, nisbatni tuzamiz: 1000 g - 6340 kJ; 504 g - x kJ. Demak, x ga teng bo'ladi: x \u003d 540 × 6340 / 1000 \u003d 3195. Demak, temirni aluminotermik usulda olish reaksiyasida 3195 kJ issiqlik ajralib chiqadi. Termokimyoviy reaktsiya tenglamasi quyidagi ko'rinishga ega: 8Al + 3Fe 2 O 3 = 9Fe + 4Al 2 O 3 + 3195 kJ.
Javob	Reaksiya jarayonida 3195 kJ issiqlik ajralib chiqadi.

2-MISA

Mashq qilish	Alyuminiy 200 g 16% li nitrat kislota eritmasi bilan ishlov berildi va gaz ajralib chiqdi. Chiqarilgan gazning massasi va hajmini aniqlang.
Yechim	Alyuminiyning nitrat kislotada erishi reaksiya tenglamasini yozamiz: 2Al + 6HNO 3 \u003d 2Al (NO 3) 3 + 3H 2 -. Nitrat kislotaning erigan moddasining massasini hisoblang: m (HNO 3) = m eritma (HNO 3) × w (HNO 3) / 100%; m(HNO 3) \u003d 20 × 96% / 100% \u003d 19,2 g. Azot kislotasi moddasining miqdorini toping: 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. Reaksiya tenglamasiga ko'ra n (HNO 3): n (H 2) = 6: 3, ya'ni. n (H 2) \u003d 3 × n (HNO 3) / 6 \u003d ½ × n (HNO 3) \u003d ½ × 0,3 \u003d 0,15 mol. Keyin chiqarilgan vodorodning massasi va hajmi quyidagilarga teng bo'ladi: 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.
Javob	Reaktsiya natijasida massasi 0,3 g va hajmi 3,36 litr bo'lgan vodorod ajralib chiqadi.

(A l ), ​​galliy (Ga ), indiy (In ) va talliy (T l ).

Berilgan ma'lumotlardan ko'rinib turibdiki, bu elementlarning barchasi ochilgan XIX asr.

Asosiy kichik guruh metallarini kashf qilish III guruhlar

DA	Al	Ga	In	Tl
1806	1825 yil	1875 yil	1863 yil	1861 yil
G. Lussak,	G.H.Oersted	L. de Boisbaudran	F. Reyx,	V. Kruks
L. Tenard	(Daniya)	(Frantsiya)	I. Rixter	(Angliya)
(Frantsiya)			(Germaniya)

Bor - metall bo'lmagan. Alyuminiy o'tish metalli, galiy, indiy va talliy esa to'liq metallardir. Shunday qilib, davriy tizimning har bir guruhi elementlarining atom radiuslari ortishi bilan oddiy moddalarning metall xossalari ortadi.

Ushbu ma'ruzada biz alyuminiyning xususiyatlarini batafsil ko'rib chiqamiz.

1. D. I. Mendeleyev jadvalidagi alyuminiyning o'rni. Atomning tuzilishi, oksidlanish darajalari ko'rsatilgan.

Alyuminiy elementi ichida joylashgan III guruh, asosiy “A” kichik guruhi, davriy sistemaning 3-davrasi, seriya raqami 13, nisbiy atom massasi Ar (Al ) = 27. Jadvalning chap tomonidagi qo'shnisi odatiy metall bo'lgan magniy va o'ngda endi metall bo'lmagan kremniydir. Shuning uchun alyuminiy ba'zi bir oraliq tabiatning xususiyatlarini ko'rsatishi kerak va uning birikmalari amfoterdir.

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

Asosiy holat 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1
hayajonlangan holat 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 3p 2

Alyuminiy birikmalarda +3 oksidlanish darajasini ko'rsatadi:

Al 0 - 3 e - → Al +3

2. Jismoniy xususiyatlar

Erkin shakldagi alyuminiy yuqori issiqlik va elektr o'tkazuvchanligiga ega bo'lgan kumush-oq metalldir.Erish harorati 650 ° S. Alyuminiy past zichlikka ega (2,7 g / sm 3) - temir yoki misdan taxminan uch barobar kamroq va ayni paytda u bardoshli metalldir.

3. Tabiatda bo‘lish

Tabiatda tarqalishi jihatidan u egallaydi Metalllar bo'yicha 1-o'rin va elementlar orasida 3-o'rin kislorod va kremniydan keyin ikkinchi o'rinda turadi. Alyuminiyning er qobig'idagi ulushi, turli tadqiqotchilarning fikriga ko'ra, er qobig'i massasining 7,45 dan 8,14% gacha.

Tabiatda alyuminiy faqat birikmalarda uchraydi (minerallar).

Ulardan ba'zilari:

· Boksitlar - Al 2 O 3 H 2 O (siO 2, Fe 2 O 3, CaCO 3 aralashmalari bilan)

· Nefelinlar - KNa 3 4

· Alunitlar - KAl(SO 4) 2 2Al(OH) 3

· Alumina (kaolinlarning qum SiO 2, ohaktosh CaCO 3, magnezit MgCO 3 bilan aralashmasi)

· Korund - Al 2 O 3

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

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

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

· Beril - 3BeO Al 2 O 3 6SiO 2

Boksit
Al2O3	korund
	Ruby
	Safir

4. Alyuminiy va uning birikmalarining kimyoviy xossalari

Alyuminiy normal sharoitda kislorod bilan osongina o'zaro ta'sir qiladi va oksidli plyonka bilan qoplangan (u mat ko'rinish beradi).

OKSID FILMINING NAMOSI

Uning qalinligi 0,00001 mm, lekin uning yordamida alyuminiy korroziyaga uchramaydi. Alyuminiyning kimyoviy xossalarini o'rganish uchun oksid plyonkasi chiqariladi. (Zımpara yordamida yoki kimyoviy usulda: avval oksidli plyonkani olib tashlash uchun gidroksidi eritmasiga tushirish orqali, so'ngra alyuminiy-simob qotishmasi - amalgam hosil qilish uchun simob tuzlari eritmasiga).

I. Oddiy moddalar bilan o'zaro ta'siri

Xona haroratida alyuminiy barcha halogenlar bilan faol reaksiyaga kirishib, galogenidlarni hosil qiladi. Qizdirilganda u oltingugurt (200 ° C), azot (800 ° C), fosfor (500 ° C) va uglerod (2000 ° C), yod bilan katalizator - suv ishtirokida o'zaro ta'sir qiladi:

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

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

A l + P = A l P (alyuminiy fosfidi),

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

2 Al +3 I 2 \u003d 2 A l I 3 (alyuminiy yodid) TAJRIBASI

Ushbu birikmalarning barchasi alyuminiy gidroksidi va shunga mos ravishda vodorod sulfidi, ammiak, fosfin va metan hosil bo'lishi bilan to'liq gidrolizlanadi:

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

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

Talaş yoki kukun shaklida u havoda yorqin yonib, ko'p miqdorda issiqlik chiqaradi:

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

ALyuminiyning havoda yonishi

TAJRIBASI

II. Murakkab moddalar bilan o'zaro ta'siri

Suv bilan o'zaro ta'siri :

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

oksidli plyonkasiz

TAJRIBASI

Metall oksidlari bilan o'zaro ta'siri:

Alyuminiy yaxshi qaytaruvchi vositadir, chunki u faol metallardan biridir. U ishqoriy tuproq metallaridan keyin faollik qatorida joylashgan. Shunung uchun metallarni oksidlaridan tiklaydi . Bunday reaksiya - aluminotermiya sof nodir metallar, masalan, volfram, vanadiy va boshqalarni olish uchun ishlatiladi.

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

Termit bilan payvandlashda Fe 3 O 4 va Al (chang) ning termit aralashmasi ham qo'llaniladi.

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

Kislotalar bilan o'zaro ta'siri :

Sulfat kislota eritmasi bilan: 2 Al + 3 H 2 SO 4 \u003d Al 2 (SO 4) 3 +3 H 2

Sovuq konsentrlangan sulfat va azotli (passivatlar) bilan reaksiyaga kirishmaydi. Shuning uchun nitrat kislota alyuminiy rezervuarlarda tashiladi. Alyuminiy qizdirilganda vodorodni chiqarmasdan bu kislotalarni kamaytirishga qodir:

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

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

Ishqorlar bilan o'zaro ta'siri .

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

TAJRIBASI

Na[BUTl(OH) 4] – natriy tetrahidroksoalyuminat

Kimyogar Gorbovning taklifiga ko'ra, rus-yapon urushi davrida bu reaktsiya sharlar uchun vodorod ishlab chiqarish uchun ishlatilgan.

Tuz eritmalari bilan:

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

Agar alyuminiy yuzasi simob tuzi bilan ishqalansa, quyidagi reaktsiya sodir bo'ladi:

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

Chiqarilgan simob alyuminiyni eritib, amalgama hosil qiladi .

Eritmalarda alyuminiy ionlarini aniqlash : TAJRIBASI

5. Alyuminiy va uning birikmalarini qo'llash

Alyuminiyning fizikaviy va kimyoviy xossalari uning texnologiyada keng qo'llanilishiga olib keldi. Alyuminiyning asosiy iste'molchisi hisoblanadi aviatsiya sanoati : 2/3 samolyot alyuminiy va uning qotishmalaridan qilingan. Po'latdan yasalgan samolyot juda og'ir va kamroq yo'lovchilarni tashishi mumkin edi. Shuning uchun alyuminiy qanotli metall deb ataladi. Kabellar va simlar alyuminiydan qilingan: bir xil elektr o'tkazuvchanligi bilan ularning massasi mos keladigan mis mahsulotlaridan 2 baravar kam.

Alyuminiyning korroziyaga chidamliligini hisobga olgan holda, u azot kislotasi uchun apparatlar va idishlar qismlarini ishlab chiqarish. Alyuminiy kukuni temir buyumlarni korroziyadan himoya qilish, shuningdek, termal nurlarni aks ettirish uchun kumush bo'yoq ishlab chiqarish uchun asos bo'lib, bunday bo'yoq neft omborlari va o't o'chiruvchilarning kostyumlarini yopish uchun ishlatiladi.

Alyuminiy oksidi alyuminiy ishlab chiqarish uchun, shuningdek, o'tga chidamli material sifatida ishlatiladi.

Alyuminiy gidroksidi - me'da shirasining kislotaliligini pasaytiradigan taniqli Maalox, Almagel preparatlarining asosiy komponenti.

Alyuminiy tuzlari kuchli gidrolizlanadi. Bu xususiyat suvni tozalash jarayonida qo'llaniladi. Olingan kislotani zararsizlantirish uchun tozalanadigan suvga alyuminiy sulfat va oz miqdorda o'chirilgan ohak qo'shiladi. Natijada alyuminiy gidroksidning hajmli cho'kmasi ajralib chiqadi, u cho'kib, o'zi bilan loyqalik va bakteriyalarning to'xtatilgan zarralarini oladi.

Shunday qilib, alyuminiy sulfat koagulyant hisoblanadi.

6. Alyuminiyni olish

1) Alyuminiy ishlab chiqarishning zamonaviy tejamkor usuli 1886 yilda Amerika Xoll va frantsuz Héroux tomonidan ixtiro qilingan. U eritilgan kriolitdagi alyuminiy oksidi eritmasini elektroliz qilishdan iborat. Eritilgan kriolit Na 3 AlF 6 Al 2 O 3 ni suv shakarni eritganday eritadi. Eritilgan kriolitdagi alyuminiy oksidining "eritmasi" ning elektrolizi xuddi kriolit faqat erituvchi, alyuminiy oksidi esa elektrolit bo'lgandek davom etadi.

2Al 2 O 3 elektr toki → 4Al + 3O 2

O‘g‘il va qizlar uchun ingliz ensiklopediyasida alyuminiy haqidagi maqola quyidagi so‘zlar bilan boshlanadi: “1886-yil 23-fevralda tsivilizatsiya tarixida yangi metall davri – alyuminiy davri boshlandi. Shu kuni 22 yoshli kimyogar Charlz Xoll o'zining birinchi o'qituvchi laboratoriyasida qo'lida kumush-oq alyuminiydan o'nlab kichik sharlar bilan va bu metallni ishlab chiqarish yo'lini topgani haqidagi xabar bilan paydo bo'ldi. arzon va katta miqdorda. Shunday qilib, Xoll ilm-fandan katta biznes qilgan odam sifatida Amerika alyuminiy sanoatining asoschisi va anglo-sakson milliy qahramoniga aylandi.

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

BU QIZIQ:

• Metall alyuminiy birinchi marta 1825 yilda daniyalik fizik Xans Kristian Oersted tomonidan ajratilgan. Ko'mir bilan aralashtirilgan issiq alumina qatlami orqali gazsimon xlorni o'tkazib, Oersted alyuminiy xloridni eng kichik namlik izisiz izolyatsiya qildi. Metall alyuminiyni qayta tiklash uchun Oersted alyuminiy xloridni kaliy amalgam bilan davolash kerak edi. 2 yildan keyin nemis kimyogari Fridrix Voller. U kaliy amalgamasini sof kaliy bilan almashtirish orqali usulni takomillashtirdi.
• 18-19-asrlarda alyuminiy asosiy zargarlik metalli edi. 1889-yilda Londonda D.I.Mendeleyevga kimyo fanini rivojlantirishdagi xizmatlari uchun qimmatbaho sovg‘a — oltin va alyuminiydan yasalgan tarozilar topshirildi.
• 1855 yilga kelib frantsuz olimi Sen-Kler Devil sanoat miqyosida alyuminiy metall ishlab chiqarish jarayonini ishlab chiqdi. Ammo bu usul juda qimmatga tushdi. Devil Frantsiya imperatori Napoleon III ning alohida homiyligidan bahramand bo'lgan. Devil o'zining fidoyiligi va minnatdorligining belgisi sifatida Napoleonning o'g'li, yangi tug'ilgan shahzoda uchun alyuminiydan yasalgan birinchi "iste'mol mahsuloti" - nafis o'yilgan shang'iroq yasadi. Napoleon hatto o'z qo'riqchilarini alyuminiy choyshablar bilan jihozlamoqchi edi, ammo uning narxi juda yuqori edi. O'sha paytda 1 kg alyuminiy 1000 markani tashkil etdi, ya'ni. Kumushdan 5 barobar qimmatroq. Faqat elektrolitik jarayon ixtiro qilinmaguncha alyuminiy an'anaviy metallar kabi qimmatga tushdi.
• Bilasizmi, alyuminiy inson tanasiga kirib, asab tizimining buzilishiga olib keladi.U ortiqcha bo'lsa, metabolizm buziladi. Va himoya vositalari - vitamin C, kaltsiy, sink birikmalari.
• Alyuminiy kislorod va ftorda yonganda juda ko'p issiqlik ajralib chiqadi. Shuning uchun u raketa yoqilg'isiga qo'shimcha sifatida ishlatiladi. Saturn raketasi parvoz paytida 36 tonna alyuminiy kukunini yoqib yuboradi. Metalllarni raketa yoqilg'isining tarkibiy qismi sifatida ishlatish g'oyasi birinchi marta F.A. Zander tomonidan taklif qilingan.

SIMULYATORLAR

Simulyator №1 - D. I. Mendeleyev elementlarining davriy tizimidagi pozitsiyasi bo'yicha alyuminiyning xususiyatlari

Simulyator № 2 - alyuminiyning oddiy va murakkab moddalar bilan reaktsiyalari uchun tenglamalar

3-sonli simulyator - alyuminiyning kimyoviy xossalari

MUSTAHKAMLASH UCHUN VAZIFALAR

№ 1. Alyuminiy xloriddan alyuminiy olish uchun metall kaltsiyni qaytaruvchi vosita sifatida foydalanish mumkin. Ushbu kimyoviy reaksiya uchun tenglama tuzing, elektron balans yordamida bu jarayonni xarakterlang.
O'ylab ko'ring! Nima uchun bu reaksiyani suvli eritmada olib borib bo'lmaydi?

№ 2. Kimyoviy reaksiyalar tenglamalarini tuzing:
Al + H 2 SO 4 (eritma ) ->
Al + CuCl 2 ->
Al + HNO 3 ( kons )-t ->
Al + NaOH + H 2 O ->

3 raqami. Transformatsiyalarni amalga oshiring:
Al -> AlCl 3 -> Al -> Al 2 S 3 -> Al(OH) 3 - t -> Al 2 O 3 -> Al

№ 4. Muammoni hal qiling:
Alyuminiy-mis qotishmasi qizdirilganda ortiqcha konsentrlangan natriy gidroksid eritmasiga duchor bo'ldi. 2,24 litr gaz (n.o.s.) chiqarildi. Agar qotishmaning umumiy massasi 10 g bo'lsa, uning foiz tarkibini hisoblang?

Alyuminiyning fizik xususiyatlari

Alyuminiy yumshoq, engil, kumush-oq metall bo'lib, yuqori issiqlik va elektr o'tkazuvchanligiga ega. Erish nuqtasi 660 ° C.

Er qobig'ida tarqalishi bo'yicha alyuminiy barcha atomlar orasida kislorod va kremniydan keyin 3-o'rinni va metallar orasida 1-o'rinni egallaydi.

Alyuminiy va uning qotishmalarining afzalliklari uning past zichligi (2,7 g / sm3), nisbatan yuqori mustahkamlik xususiyatlari, yaxshi issiqlik va elektr o'tkazuvchanligi, ishlab chiqarish qobiliyati va yuqori korroziyaga chidamliligini o'z ichiga oladi. Ushbu xususiyatlarning kombinatsiyasi alyuminiyni eng muhim texnik materiallardan biri sifatida tasniflash imkonini beradi.

Alyuminiy va uning qotishmalari ishlab chiqarish usuliga ko'ra deformatsiyalanadigan, bosim bilan ishlov beriladigan va quyma, shaklli quyma shaklida qo'llaniladiganlarga bo'linadi; issiqlik bilan ishlov berishdan foydalanish bo'yicha - termal qotib qolmagan va termal qattiqlashtirilgan, shuningdek qotishma tizimlarida.

Kvitansiya

Alyuminiyni birinchi marta 1825 yilda Hans Oersted olgan. Zamonaviy usul Kvitansiyalarni amerikalik Charlz Xoll va fransuz Pol Héroux mustaqil ravishda ishlab chiqqan. U alyuminiy oksidi Al2O3 ni Na3AlF6 kriyolit eritmasida eritishdan, so'ngra grafit elektrodlari yordamida elektrolizdan iborat. Ushbu olish usuli katta miqdorda elektr energiyasini talab qiladi va shuning uchun faqat 20-asrda talab qilingan.

Ilova

sifatida alyuminiy keng qo'llaniladi strukturaviy material. Alyuminiyning bu sifatdagi asosiy afzalliklari engilligi, shtamplash uchun egiluvchanligi, korroziyaga chidamliligi (havoda alyuminiy bir zumda kuchli Al2O3 plyonkasi bilan qoplanadi, bu uning keyingi oksidlanishiga to'sqinlik qiladi), yuqori issiqlik o'tkazuvchanligi, uning birikmalarining toksik emasligi. Xususan, bu xususiyatlar alyuminiyni kostryulkalar ishlab chiqarishda juda mashhur qildi, alyuminiy folga oziq-ovqat sanoatida va qadoqlash uchun.

Strukturaviy material sifatida alyuminiyning asosiy kamchiligi uning past quvvatidir, shuning uchun u odatda oz miqdorda mis va magniy bilan qotishma qilinadi (qotishma duralumin deb ataladi).

Alyuminiyning elektr o'tkazuvchanligi mis bilan taqqoslanadi, alyuminiy esa arzonroq. Shuning uchun u elektrotexnikada simlarni ishlab chiqarish, ularni ekranlash va hatto mikroelektronikada chiplarda o'tkazgichlar ishlab chiqarish uchun keng qo'llaniladi. To'g'ri, alyuminiy elektr materiali sifatida yoqimsiz xususiyatga ega - kuchli oksidli plyonka tufayli uni lehimlash qiyin.

Xususiyatlar majmuasi tufayli u issiqlik uskunalarida keng qo'llaniladi.

Qurilishga alyuminiy qotishmalarining kiritilishi metall sarfini kamaytiradi, ekstremal sharoitlarda (past harorat, zilzila va boshqalar) foydalanishda konstruksiyalarning chidamliligi va ishonchliligini oshiradi.

Alyuminiy keng qo'llaniladi har xil turlari transport. Aviatsiya rivojlanishining hozirgi bosqichida alyuminiy qotishmalari samolyot qurilishida asosiy konstruktiv materiallar hisoblanadi. Alyuminiy va uning asosidagi qotishmalar kemasozlikda tobora ko'proq foydalanilmoqda. Alyuminiy qotishmalaridan korpuslar, kemaning ustki tuzilmalari, aloqa vositalari va har xil turdagi kema jihozlari ishlab chiqariladi.

Ko'pikli alyuminiyni ayniqsa mustahkam va engil material sifatida ishlab chiqish bo'yicha tadqiqotlar olib borilmoqda.

qimmatbaho alyuminiy

Alyuminiy bugungi kunda eng mashhur va keng qo'llaniladigan metallardan biridir. 19-asrning o'rtalarida kashf etilgan paytdan boshlab u o'zining ajoyib fazilatlari tufayli eng qimmatlilaridan biri hisoblangan: kumushdek oq, vazni engil va ta'sir qilmaydi. muhit. Uning qiymati oltin narxidan yuqori edi. Alyuminiy birinchi marta zargarlik buyumlari va qimmatbaho bezak buyumlarini yaratishda ishlatilganligi ajablanarli emas.

1855 yilda Parijdagi universal ko'rgazmada alyuminiy asosiy diqqatga sazovor joy edi. Alyuminiy buyumlar frantsuz toj olmoslari yonidagi vitrinaga joylashtirildi. Asta-sekin alyuminiy uchun ma'lum bir moda tug'ildi. U faqat san'at asarlarini yaratish uchun ishlatiladigan olijanob, kam o'rganilgan metall hisoblangan.

Ko'pincha alyuminiy zargarlar tomonidan ishlatilgan. Maxsus sirt ishlov berish yordamida zargarlar metallning eng engil rangiga erishdilar, shuning uchun u ko'pincha kumush bilan tenglashtirildi. Ammo kumush bilan solishtirganda, alyuminiy yumshoqroq porloq bo'lib, zargarlarni yanada yaxshi ko'rar edi.

Chunki alyuminiyning kimyoviy va fizik xususiyatlari dastlab ular yaxshi o'rganilmagan, zargarlarning o'zlari uni qayta ishlashning yangi usullarini ixtiro qilishgan. Alyuminiyni texnik jihatdan qayta ishlash oson, bu yumshoq metall har qanday naqshlarning nashrlarini yaratish, chizmalarni qo'llash va mahsulotning kerakli shaklini yaratish imkonini beradi. Alyuminiy oltin bilan qoplangan, sayqallangan va mot soyalarga keltirilgan.

Ammo vaqt o'tishi bilan alyuminiy narxi tusha boshladi. Agar 1854-1856 yillarda bir kilogramm alyuminiyning narxi 3 ming eski frankni tashkil etgan bo'lsa, 1860-yillarning o'rtalarida ushbu metallning kilogrammiga yuzga yaqin eski frank berilgan. Keyinchalik, arzonligi tufayli alyuminiy modadan chiqib ketdi.

Hozirgi vaqtda eng birinchi alyuminiy mahsulotlari juda kam uchraydi. Ularning aksariyati metallning qadrsizlanishidan omon qolmadi va kumush, oltin va boshqa qimmatbaho metallar va qotishmalar bilan almashtirildi. So'nggi paytlarda mutaxassislar orasida alyuminiyga qiziqish yangilandi. Ushbu metall 2000 yilda Pitsburgdagi Karnegi muzeyi tomonidan tashkil etilgan alohida ko'rgazmaning mavzusi edi. Frantsiyada joylashgan Alyuminiy tarixi instituti, xususan, ushbu metalldan yasalgan birinchi zargarlik buyumlarini o'rganish bilan shug'ullanadi.

Sovet Ittifoqida alyuminiydan umumiy ovqatlanish asboblari, choynaklar va boshqalar ishlab chiqarilgan. Nafaqat. Birinchi Sovet sun'iy yo'ldoshi ishlab chiqarilgan alyuminiy qotishmasi. Alyuminiyning yana bir iste'molchisi - elektrotexnika sanoati: undan yuqori voltli elektr uzatish liniyalarining simlari, dvigatellar va transformatorlarning o'rashlari, kabellar, lampalar asoslari, kondensatorlar va boshqa ko'plab mahsulotlar ishlab chiqariladi. Bundan tashqari, alyuminiy kukuni portlovchi moddalar va raketalar uchun qattiq yoqilg'ida ishlatiladi, bu uning tez yonish qobiliyatidan foydalanadi: agar alyuminiy nozik oksidli plyonka bilan qoplanmagan bo'lsa, u havoda yonib ketishi mumkin edi.

Eng so'nggi ixtiro alyuminiy ko'pik, deb ataladigan narsadir. buyuk kelajak bashorat qilingan "metall ko'pik".

Alyuminiy amfoter metalldir. Alyuminiy atomining elektron konfiguratsiyasi 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1. Shunday qilib, uning tashqi elektron qatlamida uchta valentlik elektronlari mavjud: 2 - 3s-da va 1 - 3p-pastki sathida. Ushbu tuzilish bilan bog'liq holda, u reaktsiyalar bilan tavsiflanadi, buning natijasida alyuminiy atomi tashqi darajadan uchta elektronni yo'qotadi va +3 oksidlanish holatiga ega bo'ladi. Alyuminiy juda faol metall bo'lib, juda kuchli qaytaruvchi xususiyatga ega.

Alyuminiyning oddiy moddalar bilan o'zaro ta'siri

kislorod bilan

Mutlaqo sof alyuminiy havo bilan aloqa qilganda, sirt qatlamida joylashgan alyuminiy atomlari bir zumda havo kislorodi bilan o'zaro ta'sir qiladi va alyuminiyni himoya qiladigan Al 2 O 3 tarkibidagi eng nozik, bir necha o'nlab atom qatlamli qalin, kuchli oksidli plyonka hosil qiladi. keyingi oksidlanishdan. Bundan tashqari, alyuminiyning katta namunalarini juda yuqori haroratlarda ham oksidlash mumkin emas. Biroq, nozik alyuminiy kukunlari yondirgich alangasida juda oson yonadi:

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

halogenlar bilan

Alyuminiy barcha galogenlar bilan juda kuchli reaksiyaga kirishadi. Shunday qilib, alyuminiy va yodning aralash kukunlari orasidagi reaktsiya katalizator sifatida bir tomchi suv qo'shilgandan keyin xona haroratida davom etadi. Yodning alyuminiy bilan o'zaro ta'siri tenglamasi:

2Al + 3I 2 \u003d 2AlI 3

To'q jigarrang suyuqlik bo'lgan brom bilan alyuminiy ham qizdirmasdan reaksiyaga kirishadi. Suyuq bromga alyuminiy namunasini kiritish kifoya: shiddatli reaktsiya darhol katta miqdordagi issiqlik va yorug'lik chiqishi bilan boshlanadi:

2Al + 3Br 2 = 2AlBr 3

Alyuminiy va xlor o'rtasidagi reaksiya qizdirilgan alyuminiy folga yoki nozik alyuminiy kukuni xlor bilan to'ldirilgan kolbaga kiritilganda davom etadi. Alyuminiy quyidagi tenglama bo'yicha xlorda samarali yonadi:

2Al + 3Cl 2 = 2AlCl 3

oltingugurt bilan

150-200 ° C gacha qizdirilganda yoki chang alyuminiy va oltingugurt aralashmasi yoqilgandan so'ng, ular orasida yorug'lik chiqishi bilan kuchli ekzotermik reaktsiya boshlanadi:

— sulfid alyuminiy

azot bilan

Alyuminiy azot bilan taxminan 800 o C haroratda o'zaro ta'sirlashganda alyuminiy nitridi hosil bo'ladi:

uglerod bilan

Taxminan 2000 o C haroratda alyuminiy uglerod bilan o'zaro ta'sir qiladi va metandagi kabi -4 oksidlanish holatida uglerodni o'z ichiga olgan alyuminiy karbid (metanid) hosil qiladi.

Alyuminiyning murakkab moddalar bilan o'zaro ta'siri

suv bilan

Yuqorida aytib o'tilganidek, Al 2 O 3 ning barqaror va bardoshli oksidli plyonkasi alyuminiyning havoda oksidlanishiga yo'l qo'ymaydi. Xuddi shu himoya oksidi plyonkasi alyuminiyni suvga ham inert qiladi. Himoya oksidi plyonkasini gidroksidi, ammoniy xlorid yoki simob tuzlarining suvli eritmalari bilan ishlov berish (birlashma) kabi usullar bilan sirtdan olib tashlashda alyuminiy alyuminiy gidroksidi va vodorod gazini hosil qilish uchun suv bilan kuchli reaksiyaga kirisha boshlaydi:

metall oksidlari bilan

Alyuminiy aralashmasi kam faol metallar oksidi bilan yondirilgandan so'ng (faoliyat seriyasida alyuminiyning o'ng tomonida) o'ta shiddatli, kuchli ekzotermik reaktsiya boshlanadi. Shunday qilib, alyuminiyning temir oksidi (III) bilan o'zaro ta'sirida 2500-3000 ° S harorat paydo bo'ladi.Ushbu reaksiya natijasida yuqori toza erigan temir hosil bo'ladi:

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

Metalllarni ularning oksidlaridan alyuminiy bilan qaytarish yo'li bilan olishning bunday usuli deyiladi aluminotermiya yoki aluminotermiya.

oksidlovchi bo'lmagan kislotalar bilan

Alyuminiyning oksidlanmaydigan kislotalar bilan o'zaro ta'siri, ya'ni. konsentrlangan sulfat va nitrat kislotalardan tashqari deyarli barcha kislotalar tegishli kislota va vodorod gazining alyuminiy tuzi hosil boʻlishiga olib keladi:

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

oksidlovchi kislotalar bilan

- konsentrlangan sulfat kislota

Alyuminiyning konsentrlangan sulfat kislota bilan normal sharoitda, shuningdek past haroratlarda o'zaro ta'siri passivatsiya deb ataladigan ta'sir tufayli yuzaga kelmaydi. Qizdirilganda reaktsiya mumkin va sulfat kislota tarkibiga kiruvchi oltingugurtning kamayishi natijasida hosil bo'lgan alyuminiy sulfat, suv va vodorod sulfidi hosil bo'lishiga olib keladi:

Oltingugurtning oksidlanish darajasi +6 (H 2 SO 4 da) dan -2 (H 2 S da) oksidlanish darajasiga qadar bunday chuqur qisqarishi alyuminiyning juda yuqori qaytarilish qobiliyati tufayli sodir bo'ladi.

- konsentrlangan azot kislotasi

Konsentrlangan nitrat kislota alyuminiyni normal sharoitda ham passivlashtiradi, bu esa uni alyuminiy idishlarda saqlash imkonini beradi. Konsentrlangan oltingugurt holatida bo'lgani kabi, alyuminiyning konsentrlangan nitrat kislotasi bilan o'zaro ta'siri kuchli qizdirilganda mumkin bo'ladi, reaksiya esa asosan davom etadi:

- suyultirilgan azot kislotasi

Konsentrlangan nitrat kislota bilan solishtirganda alyuminiyning suyultirilgan bilan o'zaro ta'siri azotning chuqurroq qisqarishiga olib keladi. NO o'rniga suyultirish darajasiga qarab N 2 O va NH 4 NO 3 hosil bo'lishi mumkin:

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

8Al + 30HNO 3 (yuqori darajada suyultirilgan) = 8Al (NO 3) 3 + 3NH 4 NO 3 + 9H 2 O

ishqorlar bilan

Alyuminiy ishqorlarning suvli eritmalari bilan ham reaksiyaga kirishadi:

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

va sintez paytida sof ishqorlar bilan:

Ikkala holatda ham reaktsiya alyuminiy oksidining himoya plyonkasining erishi bilan boshlanadi:

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

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

Suvli eritma bo'lsa, himoya oksidi plyonkasidan tozalangan alyuminiy tenglama bo'yicha suv bilan reaksiyaga kirisha boshlaydi:

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

Hosil boʻlgan alyuminiy gidroksid amfoter boʻlib, natriy gidroksidning suvdagi eritmasi bilan reaksiyaga kirishib, eruvchan natriy tetragidroksoalyuminat hosil qiladi:

Al(OH) 3 + NaOH = Na