Τα μέταλλα είναι ένα από τα πιο βολικά υλικά για επεξεργασία. Έχουν επίσης τους δικούς τους ηγέτες. Για παράδειγμα, οι βασικές ιδιότητες του αλουμινίου είναι γνωστές στους ανθρώπους εδώ και πολύ καιρό. Είναι τόσο κατάλληλα για χρήση στην καθημερινή ζωή που αυτό το μέταλλο έχει γίνει πολύ δημοφιλές. Ποιες είναι οι ιδιότητες του αλουμινίου ως απλής ουσίας και ως ατόμου, θα εξετάσουμε σε αυτό το άρθρο.
Η ιστορία της ανακάλυψης του αλουμινίου
Για πολύ καιρό, ο άνθρωπος γνώριζε την ένωση του εν λόγω μετάλλου - στυπτηρία καλίου. Χρησιμοποιήθηκε ως παράγοντας ικανός να διογκώνει και να συνδέει τα συστατικά του μείγματος μεταξύ τους· αυτό ήταν επίσης απαραίτητο για το ντύσιμο δερμάτινων προϊόντων. Η ύπαρξη καθαρού οξειδίου του αλουμινίου έγινε γνωστή τον 18ο αιώνα, στο δεύτερο μισό του. Ωστόσο, δεν ελήφθη καθαρή ουσία.
Κατάφερε να απομονώσει το μέταλλο από το χλωριούχο του για πρώτη φορά ο επιστήμονας H. K. Oersted. Ήταν αυτός που επεξεργάστηκε το αλάτι με αμάλγαμα καλίου και απομόνωσε μια γκρίζα σκόνη από το μείγμα, η οποία ήταν αλουμίνιο στην καθαρή του μορφή.
Τότε έγινε σαφές ότι οι χημικές ιδιότητες του αλουμινίου εκδηλώνονται στην υψηλή δραστικότητα, την ισχυρή αναγωγική του ικανότητα. Επομένως, κανείς άλλος δεν δούλεψε μαζί του για μεγάλο χρονικό διάστημα.
Ωστόσο, το 1854, ο Γάλλος Deville μπόρεσε να αποκτήσει μεταλλικά πλινθώματα με ηλεκτρόλυση τήγματος. Αυτή η μέθοδος εξακολουθεί να ισχύει σήμερα. Ιδιαίτερα η μαζική παραγωγή πολύτιμου υλικού ξεκίνησε τον 20ο αιώνα, όταν λύθηκαν τα προβλήματα απόκτησης μεγάλης ποσότητας ηλεκτρικής ενέργειας στις επιχειρήσεις.
Σήμερα, αυτό το μέταλλο είναι ένα από τα πιο δημοφιλή και χρησιμοποιείται στις κατασκευές και τις οικιακές βιομηχανίες.
Γενικά χαρακτηριστικά του ατόμου αλουμινίου
Αν χαρακτηρίσουμε το υπό εξέταση στοιχείο από τη θέση του στο περιοδικό σύστημα, μπορούμε να ξεχωρίσουμε αρκετά σημεία.
- Τακτικός αριθμός - 13.
- Βρίσκεται στην τρίτη δευτερεύουσα περίοδο, η τρίτη ομάδα, η κύρια υποομάδα.
- Ατομική μάζα - 26, 98.
- Αριθμός ηλεκτρονίων σθένους - 3.
- Η διαμόρφωση του εξωτερικού στρώματος εκφράζεται ως 3s23p1.
- Το όνομα του στοιχείου είναι αλουμίνιο.
- Οι ιδιότητες των μετάλλων είναι ισχυρές.
- Δεν έχει ισότοπα στη φύση, υπάρχει μόνο σε μία μορφή, με μαζικό αριθμό 27.
- Το χημικό σύμβολο είναι AL, διαβάζεται ως "αλουμίνιο" στους τύπους.
- Η κατάσταση οξείδωσης είναι μία, ίση με +3.
Οι χημικές ιδιότητες του αλουμινίου επιβεβαιώνονται πλήρως από την ηλεκτρονική δομή του ατόμου του, επειδή έχοντας μεγάλη ατομική ακτίνα και χαμηλή συγγένεια ηλεκτρονίων, μπορεί να δρα ως ισχυρός αναγωγικός παράγοντας, όπως όλα τα ενεργά μέταλλα.
Αλουμίνιο ως απλή ουσία: φυσικές ιδιότητες
Αν μιλάμε για αλουμίνιο, τι θα λέγατεαπλή ουσία, είναι ένα ασημί-λευκό γυαλιστερό μέταλλο. Στον αέρα, οξειδώνεται γρήγορα και καλύπτεται με ένα πυκνό φιλμ οξειδίου. Το ίδιο συμβαίνει και με τη δράση των συμπυκνωμένων οξέων.
Η παρουσία ενός τέτοιου χαρακτηριστικού καθιστά τα προϊόντα που κατασκευάζονται από αυτό το μέταλλο ανθεκτικά στη διάβρωση, κάτι που, φυσικά, είναι πολύ βολικό για τους ανθρώπους. Επομένως, είναι το αλουμίνιο που βρίσκει τόσο ευρεία εφαρμογή στην κατασκευή. Οι ιδιότητες της ουσίας είναι επίσης ενδιαφέρουσες καθώς αυτό το μέταλλο είναι πολύ ελαφρύ, ενώ είναι ισχυρό και μαλακό. Ο συνδυασμός τέτοιων χαρακτηριστικών δεν είναι διαθέσιμος σε κάθε ουσία.
Υπάρχουν αρκετές βασικές φυσικές ιδιότητες που είναι χαρακτηριστικές του αλουμινίου.
- Υψηλός βαθμός ελατότητας και ολκιμότητας. Ελαφρύ, δυνατό και πολύ λεπτό φύλλο είναι κατασκευασμένο από αυτό το μέταλλο, τυλίγεται επίσης σε σύρμα.
- Σημείο τήξεως - 660 0C.
- Σημείο βρασμού - 2450 0C.
- Πυκνότητα - 2,7 g/cm3.
- Κρυσταλλικό πλέγμα όγκος με επίκεντρο πρόσωπο, μεταλλικό.
- Τύπος σύνδεσης - μέταλλο.
Οι φυσικές και χημικές ιδιότητες του αλουμινίου καθορίζουν τους τομείς εφαρμογής και χρήσης του. Αν μιλάμε για καθημερινές πτυχές, τότε τα χαρακτηριστικά που έχουμε ήδη εξετάσει παραπάνω παίζουν μεγάλο ρόλο. Ως ελαφρύ, ανθεκτικό και αντιδιαβρωτικό μέταλλο, το αλουμίνιο χρησιμοποιείται σε αεροσκάφη και ναυπηγεία. Επομένως, αυτές οι ιδιότητες είναι πολύ σημαντικό να γνωρίζετε.
Χημικές ιδιότητες του αλουμινίου
Από την άποψηΧημεία, το εν λόγω μέταλλο είναι ένας ισχυρός αναγωγικός παράγοντας που είναι ικανός να επιδεικνύει υψηλή χημική δράση, καθώς είναι μια καθαρή ουσία. Το κύριο πράγμα είναι να εξαλειφθεί η μεμβράνη οξειδίου. Σε αυτήν την περίπτωση, η δραστηριότητα αυξάνεται απότομα.
Οι χημικές ιδιότητες του αλουμινίου ως απλής ουσίας καθορίζονται από την ικανότητά του να αντιδρά με:
- οξέα;
- alkali;
- αλογόνα;
- γκρι.
Δεν αλληλεπιδρά με το νερό υπό κανονικές συνθήκες. Ταυτόχρονα, από αλογόνα, χωρίς θέρμανση, αντιδρά μόνο με ιώδιο. Άλλες αντιδράσεις απαιτούν θερμοκρασία.
Είναι δυνατό να δοθούν παραδείγματα που απεικονίζουν τις χημικές ιδιότητες του αλουμινίου. Εξισώσεις αντίδρασης αλληλεπίδρασης με:
- οξέα - AL + HCL=AlCL3 + H2;
-
αλκάλια - 2Al + 6H2O + 2NaOH=Na[Al(OH)4] + 3H 2;
- αλογόνα - AL + Hal=ALHal3;
- γκρι - 2AL + 3S=AL2S3.
Γενικά, η πιο σημαντική ιδιότητα της εν λόγω ουσίας είναι η υψηλή ικανότητά της να αποκαθιστά άλλα στοιχεία από τις ενώσεις τους.
Ικανότητα αποκατάστασης
Οι αναγωγικές ιδιότητες του αλουμινίου εντοπίζονται καλά στις αντιδράσεις αλληλεπίδρασης με οξείδια άλλων μετάλλων. Τα εξάγει εύκολα από τη σύνθεση της ουσίας και τους επιτρέπει να υπάρχουν σε απλή μορφή. Για παράδειγμα: Cr2O3 + AL=AL2O3 + Cr.
Στη μεταλλουργία, υπάρχει μια ολόκληρη τεχνική για τη λήψη ουσιών,με βάση τέτοιες απαντήσεις. Ονομάζεται αλουμινοθερμία. Επομένως, στη χημική βιομηχανία, αυτό το στοιχείο χρησιμοποιείται ακριβώς για την απόκτηση άλλων μετάλλων.
Απλώστε στη φύση
Όσον αφορά την επικράτηση μεταξύ άλλων μεταλλικών στοιχείων, το αλουμίνιο κατέχει την πρώτη θέση. Η περιεκτικότητά του στον φλοιό της γης είναι 8,8%. Αν συγκριθεί με τα αμέταλλα, τότε η θέση του θα είναι τρίτη, μετά το οξυγόνο και το πυρίτιο.
Λόγω της υψηλής χημικής του δράσης, δεν βρίσκεται στην καθαρή του μορφή, αλλά μόνο ως μέρος διαφόρων ενώσεων. Έτσι, για παράδειγμα, υπάρχουν πολλά μεταλλεύματα, ορυκτά, πετρώματα, τα οποία περιλαμβάνουν αλουμίνιο. Ωστόσο, εξορύσσεται μόνο από βωξίτες, η περιεκτικότητα των οποίων δεν είναι πολύ υψηλή στη φύση.
Οι πιο κοινές ουσίες που περιέχουν το εν λόγω μέταλλο:
- feldspars;
- βωξίτες;
- γρανίτες;
- πυρίτιο;
- αλουμινοπυριτικά;
- βασάλτες και άλλα.
Σε μικρή ποσότητα, το αλουμίνιο είναι απαραίτητα μέρος των κυττάρων των ζωντανών οργανισμών. Ορισμένα είδη βρύων και θαλάσσιας ζωής μπορούν να συσσωρεύσουν αυτό το στοιχείο μέσα στο σώμα τους κατά τη διάρκεια της ζωής τους.
Λήψη
Οι φυσικές και χημικές ιδιότητες του αλουμινίου καθιστούν δυνατή την απόκτησή του με έναν μόνο τρόπο: με ηλεκτρόλυση ενός τήγματος του αντίστοιχου οξειδίου. Ωστόσο, αυτή η διαδικασία είναι τεχνολογικά πολύπλοκη. Το σημείο τήξης της AL2O3 είναι πάνω από το 2000 0C. Εξαιτίας αυτού, δεν μπορεί να ηλεκτρολυθεί απευθείας. Έτσιπροχωρήστε ως εξής.
- Οι βωξίτες εξορύσσονται.
- Καθαρίστε τα από ακαθαρσίες, αφήνοντας μόνο οξείδιο του αλουμινίου.
- Στη συνέχεια ο κρυόλιθος λιώνει.
- Προσθέστε οξείδιο εκεί.
- Αυτό το μείγμα ηλεκτρολύεται και λαμβάνεται καθαρό αλουμίνιο και διοξείδιο του άνθρακα.
Η απόδοση προϊόντος είναι 99,7%. Ωστόσο, είναι δυνατό να αποκτήσετε ένα ακόμη πιο καθαρό μέταλλο, το οποίο χρησιμοποιείται για τεχνικούς σκοπούς.
Αίτηση
Οι μηχανικές ιδιότητες του αλουμινίου δεν είναι αρκετά καλές για να χρησιμοποιηθούν στην καθαρή του μορφή. Ως εκ τούτου, τα κράματα που βασίζονται σε αυτήν την ουσία χρησιμοποιούνται συχνότερα. Υπάρχουν πολλά από αυτά, μπορούμε να αναφέρουμε τα πιο βασικά.
- Duralumin.
- Αλουμίνιο-μαγγάνιο.
- Αλουμίνιο-μαγνήσιο.
- Αλουμίνιο-χαλκός.
- Silumins.
- Avial.
Η κύρια διαφορά τους είναι, φυσικά, τα πρόσθετα τρίτων κατασκευαστών. Όλα είναι βασισμένα στο αλουμίνιο. Άλλα μέταλλα κάνουν το υλικό πιο ανθεκτικό, ανθεκτικό στη διάβρωση, ανθεκτικό στη φθορά και εύπλαστο.
Υπάρχουν αρκετοί κύριοι τομείς εφαρμογής του αλουμινίου τόσο σε καθαρή μορφή όσο και με τη μορφή των ενώσεων του (κράματα).
- Για την κατασκευή σύρματος και αλουμινόχαρτου που χρησιμοποιούνται στο σπίτι.
- Παρασκευή μαγειρικών σκευών.
- Βιομηχανία αεροσκαφών.
- Ναυπηγική.
- Κατασκευές και αρχιτεκτονική.
- Διαστημική βιομηχανία.
- Κατασκευή αντιδραστήρων.
Μαζί με το σίδερο και τοκράματα αλουμινίου - το πιο σημαντικό μέταλλο. Αυτοί οι δύο εκπρόσωποι του περιοδικού συστήματος έχουν βρει την πιο εκτεταμένη βιομηχανική χρήση στα ανθρώπινα χέρια.
Ιδιότητες υδροξειδίου του αργιλίου
Το υδροξείδιο είναι η πιο κοινή ένωση που σχηματίζει αλουμίνιο. Οι χημικές του ιδιότητες είναι ίδιες με αυτές του ίδιου του μετάλλου - είναι αμφοτερικό. Αυτό σημαίνει ότι είναι ικανό να παρουσιάζει διπλή φύση, να αντιδρά τόσο με οξέα όσο και με αλκάλια.
Το ίδιο το υδροξείδιο του αργιλίου είναι ένα λευκό ζελατινώδες ίζημα. Είναι εύκολο να το αποκτήσετε αντιδρώντας ένα άλας αλουμινίου με αλκάλιο ή υδροξείδιο του αμμωνίου. Όταν αντιδρά με οξέα, αυτό το υδροξείδιο δίνει το συνηθισμένο αντίστοιχο αλάτι και νερό. Εάν η αντίδραση συνεχιστεί με αλκάλια, τότε σχηματίζονται υδροξοσύμπλεγμα αλουμινίου, στα οποία ο αριθμός συντονισμού του είναι 4. Παράδειγμα: Na[Al(OH)4] - τετραϋδροξοαργιλικό νάτριο.
