وصف عنصر الألمنيوم الكيميائي حسب الجدول. خاصية الألمنيوم

تعريف

الألومنيومتقع في الفترة الثالثة ، المجموعة الثالثة من المجموعة الفرعية الرئيسية (أ) من الجدول الدوري. هذا هو العنصر p الأول من الفترة الثالثة.

معدن. التعيين - Al. العدد الترتيبي - 13. الكتلة الذرية النسبية - 26.981 صباحًا.

الهيكل الإلكتروني لذرة الألومنيوم

تتكون ذرة الألومنيوم من نواة موجبة الشحنة (+13) ، يوجد بداخلها 13 بروتونًا و 14 نيوترونًا. النواة محاطة بثلاث قذائف ، يتحرك على طولها 13 إلكترونًا.

أرز. 1. تمثيل تخطيطي لهيكل ذرة الألومنيوم.

يتم توزيع الإلكترونات في المدارات على النحو التالي:

13Al) 2) 8) 3

1س 2 2س 2 2ص 6 3س 2 3ص 1 .

توجد ثلاثة إلكترونات على مستوى الطاقة الخارجية للألمنيوم ، وجميع الإلكترونات من المستوى الفرعي الثالث. يأخذ مخطط الطاقة الشكل التالي:

من الناحية النظرية ، من الممكن حدوث حالة مثارة لذرة الألومنيوم بسبب وجود شاغر 3 دمداري. ومع ذلك ، إزالة الإلكترون 3 س- المستوى الفرعي لا يحدث في الواقع.

أمثلة على حل المشكلات

مثال 1

نوع الدرس. مجموع.

مهام:

التعليمية:

1. تحديث معرفة الطلاب حول بنية الذرة والمعاني المادية للرقم التسلسلي ورقم المجموعة ورقم الفترة باستخدام الألومنيوم كمثال.

2. لتكوين معرفة الطلاب بأن الألمنيوم في الحالة الحرة له خصائص فيزيائية وكيميائية خاصة ومميزة.

النامية:

1. توليد الاهتمام بدراسة العلوم من خلال تقديم تقارير تاريخية وعلمية موجزة عن الماضي والحاضر والمستقبل للألمنيوم.

2. الاستمرار في تكوين مهارات البحث لدى الطلاب عند العمل مع الأدب وأداء العمل المخبري.

3. توسيع مفهوم التذبذب من خلال الكشف عن التركيب الإلكتروني للألمنيوم والخواص الكيميائية لمركباته.

التعليمية:

1. رفع مستوى احترام البيئة من خلال توفير معلومات حول الاستخدام المحتمل للألمنيوم أمس ، اليوم ، غدًا.

2. تكوين القدرة على العمل الجماعي لكل طالب ، لحساب رأي المجموعة بأكملها والدفاع عن أنفسهم بشكل صحيح من خلال القيام بالأعمال المخبرية.

3. تعريف الطلاب بالأخلاق العلمية والصدق والأخلاق لعلماء الطبيعة في الماضي ، وتوفير المعلومات حول النضال من أجل الحق في أن يكونوا مكتشفين للألمنيوم.

مراجعة موضوعات الأرض القلوية والقلوية M (REPEAT):

ما هو عدد الإلكترونات في مستوى الطاقة الخارجية للأرض القلوية والقلوية M؟

ما هي المنتجات التي تتشكل عندما يتفاعل الصوديوم أو البوتاسيوم مع الأكسجين؟ (بيروكسيد) ، هل الليثيوم قادر على إنتاج بيروكسيد بالتفاعل مع الأكسجين؟ (لا ، ينتج التفاعل أكسيد الليثيوم.)

كيف يتم الحصول على أكاسيد الصوديوم والبوتاسيوم؟ (تكليس البيروكسيدات مع Me ، Pr: 2Na + Na 2 O 2 = 2Na 2 O).

هل تعرض الفلزات الأرضية القلوية والقلوية حالات أكسدة سالبة؟ (لا ، لا يفعلون ذلك ، لأنهم عوامل اختزال قوية).

كيف يتغير نصف قطر الذرة في المجموعات الفرعية الرئيسية (من أعلى إلى أسفل) للنظام الدوري؟ (يزيد) ما سبب ذلك؟ (مع زيادة عدد مستويات الطاقة).

أي من مجموعات المعادن التي درسناها أخف من الماء؟ (في القلوية).

تحت أي ظروف يحدث تكوين الهيدريدات في المعادن الأرضية القلوية؟ (في درجات حرارة عالية).

ما هي مادة الكالسيوم أو المغنيسيوم التي تتفاعل بشكل أكثر فعالية مع الماء؟ (الكالسيوم يتفاعل بشكل أكثر فعالية. المغنيسيوم يتفاعل بنشاط مع الماء فقط عندما يسخن إلى 100 درجة مئوية).

كيف تتغير قابلية ذوبان هيدروكسيدات فلز الأرض القلوية في الماء في السلسلة من الكالسيوم إلى الباريوم؟ (تزداد قابلية الذوبان في الماء).

أخبرنا عن ميزات تخزين المعادن الأرضية القلوية والقلوية ، فلماذا يتم تخزينها بهذه الطريقة؟ (نظرًا لأن هذه المعادن شديدة التفاعل ، يتم تخزينها في وعاء تحت طبقة من الكيروسين).

عمل التحكم في موضوعات الأرض القلوية والقلوية M:

ملخص الدرس (دراسة مادة جديدة):

معلم: مرحبًا يا شباب ، ننتقل اليوم إلى دراسة المجموعة الفرعية IIIA. قائمة العناصر الموجودة في المجموعة الفرعية IIIA؟

المتدربون: يتضمن عناصر مثل البورون والألمنيوم والغاليوم والإنديوم والثاليوم.

معلم: كم عدد الإلكترونات التي تحتويها في مستوى طاقتها الخارجية ، حالات الأكسدة؟

المتدربون: ثلاثة إلكترونات ، +3 حالة أكسدة ، على الرغم من أن الثاليوم لديه حالة أكسدة أكثر استقرارًا تبلغ +1.

معلم: تكون الخصائص المعدنية لعناصر مجموعة البورون الفرعية أقل وضوحًا من تلك الخاصة بعناصر مجموعة البريليوم الفرعية. بور هو غير M. في المستقبل ، داخل المجموعة الفرعية ، مع زيادة الشحنة النووية M ، يتم تحسين الخصائص. لكنل- بالفعل M ، ولكن ليس نموذجي. يحتوي هيدروكسيده على خصائص مذبذبة.

من بين M للمجموعة الفرعية الرئيسية للمجموعة الثالثة ، يعتبر الألمنيوم ذو أهمية قصوى ، وسوف ندرس خصائصه بالتفصيل. إنه يهمنا لأنه عنصر انتقالي.

عقارات 13 Al.

* تم تقديم تكوين المستويات الإلكترونية الخارجية لذرة العنصر. يتطابق تكوين المستويات الإلكترونية المتبقية مع تكوين الغاز النبيل الذي يكمل الفترة السابقة والمشار إليه بين قوسين.

الألومنيوم- الممثل الرئيسي لمعادن المجموعة الفرعية الرئيسية للمجموعة الثالثة من النظام الدوري. خصائص نظائرها - الغاليوم الهندو الثاليوم -تشبه من نواح كثيرة خصائص الألومنيوم ، حيث أن كل هذه العناصر لها نفس التكوين الإلكتروني للمستوى الخارجي ns 2 np 1وبالتالي فإنهم جميعًا يظهرون حالة أكسدة تبلغ 3+.

الخصائص الفيزيائية.الألومنيوم معدن أبيض فضي مع الموصلية الحرارية والكهربائية العالية.السطح المعدني مغطى بغشاء رقيق ولكنه قوي للغاية من أكسيد الألومنيوم Al 2 Oz.

الخواص الكيميائية.الألومنيوم نشط للغاية إذا لم يكن هناك فيلم واقية من Al 2 Oz. يمنع هذا الفيلم الألومنيوم من التفاعل مع الماء. إذا تمت إزالة الفيلم الواقي كيميائيًا (على سبيل المثال ، باستخدام محلول قلوي) ، يبدأ المعدن في التفاعل بقوة مع الماء ، مما يؤدي إلى إطلاق الهيدروجين:

الألومنيوم على شكل نشارة أو مسحوق يحترق في الهواء بشكل مشرق ، ويطلق كمية كبيرة من الطاقة:

تُستخدم ميزة الألمنيوم هذه على نطاق واسع للحصول على معادن مختلفة من أكاسيدها عن طريق الاختزال بالألمنيوم. الطريقة تسمى الألمنيوم . يمكن للألمنيوم أن تنتج فقط تلك المعادن التي تكون فيها حرارة تكوين الأكاسيد أقل من حرارة تكوين Al 2 Oz ، على سبيل المثال:

عند تسخينه ، يتفاعل الألمنيوم مع الهالوجينات ، الكبريت ، النيتروجين والكربون ، مشكلاً ، على التوالي ، هاليدات:

يتم تحلل كبريتيد الألومنيوم وكربيد الألومنيوم تمامًا بتكوين هيدروكسيد الألومنيوم ، وبالتالي كبريتيد الهيدروجين والميثان.

الألومنيوم قابل للذوبان بسهولة في حمض الهيدروكلوريك من أي تركيز:

أحماض النيتريك والكبريتيك المركزة في البرد لا تعمل على الألمنيوم (سبات).في تدفئةالألومنيوم قادر على تقليل هذه الأحماض دون تطور الهيدروجين:

في مخففحمض الكبريتيك يذيب الألمنيوم بإطلاق الهيدروجين:

في مخففحمض النيتريك ، يستمر التفاعل بإطلاق أكسيد النيتريك (II):

يذوب الألمنيوم في محاليل القلويات وكربونات الفلزات القلوية رباعي هيدروكسي ألومينات:

أكسيد الألمونيوم.يحتوي Al 2 O 3 على 9 تعديلات بلورية. الأكثر شيوعًا هو التعديل. إنه الأكثر خمولًا كيميائيًا ؛ على أساسه ، تُزرع بلورات مفردة من أحجار مختلفة لاستخدامها في صناعة وتكنولوجيا المجوهرات.

في المختبر ، يتم الحصول على أكسيد الألومنيوم عن طريق حرق مسحوق الألمنيوم في الأكسجين أو عن طريق تكليس هيدروكسيده:

أكسيد الألومنيوم مذبذبيمكن أن تتفاعل ليس فقط مع الأحماض ، ولكن أيضًا مع القلويات ، وكذلك عندما تنصهر مع كربونات المعادن القلوية ، مع إعطاء ميتالومينات:

ومع الأملاح الحمضية:

هيدروكسيد الألومنيوم- مادة جيلاتينية بيضاء ، غير قابلة للذوبان عمليا في الماء ، حيازتها مذبذبالخصائص. يمكن الحصول على هيدروكسيد الألومنيوم بمعالجة أملاح الألومنيوم بالقلويات أو هيدروكسيد الأمونيوم. في الحالة الأولى ، يجب تجنب الفائض من القلويات ، وإلا فإن هيدروكسيد الألومنيوم سوف يذوب مع تكوين المركب رباعي هيدروكسي ألومينات[Al (OH) 4] `:

في الواقع ، في رد الفعل الأخير ، أيونات تتراهيدروكسوديكوالومينيت"، ومع ذلك ، فإن الصيغة المبسطة [Al (OH) 4]` تُستخدم عادةً لكتابة ردود الفعل. مع التحمض الضعيف ، يتم تدمير رباعي هيدروكسي ألومينات:

أملاح الألمنيوم.يمكن الحصول على جميع أملاح الألومنيوم تقريبًا من هيدروكسيد الألومنيوم. جميع أملاح الألومنيوم والأحماض القوية تقريبًا قابلة للذوبان في الماء وتتحلل بدرجة عالية من الماء.

هاليدات الألومنيوم عالية الذوبان في الماء ، وهي ثنائيات في هيكلها:

يتم تحلل كبريتات الألومنيوم ، مثل جميع أملاحها ، بالماء بسهولة:

يُعرف أيضًا شب البوتاسيوم والألمنيوم: KAl (SO 4) 2H 12H 2 O.

خلات الألومنيوم آل (CH 3 COO) 3يستخدم في الطب كمستحضر.

ألومينوسيليكات.في الطبيعة ، يحدث الألمنيوم على شكل مركبات تحتوي على الأكسجين والسيليكون - سيليكات الألمنيوم. صيغتهم العامة هي: (Na، K) 2 Al 2 Si 2 O 8-نفلين.

كما أن مركبات الألمنيوم الطبيعية هي: Al2O3- اكسيد الالمونيوم ، الالومينا. والمركبات ذات الصيغ العامة آل 2 O 3 H nH 2 Oو Al (OH) 3H nH 2 O- البوكسيت.

إيصال.يتم الحصول على الألمنيوم عن طريق التحليل الكهربائي لمادة Al 2 O 3 الذائبة.

الألومنيوم

الألومنيوم- عنصر كيميائي من المجموعة الثالثة من النظام الدوري لمندليف (العدد الذري 13 ، الكتلة الذرية 26.98154). في معظم المركبات ، يكون الألمنيوم ثلاثي التكافؤ ، ولكن في درجات الحرارة العالية يمكن أن يُظهر أيضًا حالة أكسدة +1. من أهم مركبات هذا المعدن أكسيد Al 2 O 3.

الألومنيوم- معدن فضي-أبيض ، ضوء (كثافة 2.7 جم / سم 3) ، مطيل ، موصل جيد للكهرباء والحرارة ، نقطة انصهار 660 درجة مئوية. يتم سحبها بسهولة إلى سلك وتدحرجت إلى صفائح رقيقة. الألومنيوم نشط كيميائيًا (في الهواء مغطى بطبقة أكسيد واقية - أكسيد الألومنيوم.) يحمي المعدن بشكل موثوق من المزيد من الأكسدة. ولكن إذا تم تسخين مسحوق الألمنيوم أو ورق الألمنيوم بقوة ، فإن المعدن يحترق بلهب يؤدي إلى العمى ، ويتحول إلى أكسيد الألومنيوم. يذوب الألمنيوم حتى في أحماض الهيدروكلوريك والكبريتيك المخففة ، خاصة عند تسخينه. ولكن في حمض النيتريك البارد المخفف والمركّز بدرجة عالية ، لا يذوب الألمنيوم. عندما تعمل المحاليل المائية للقلويات على الألومنيوم ، تذوب طبقة الأكسيد ، وتتشكل الألومينات - الأملاح المحتوية على الألومنيوم في تكوين الأنيون:

آل 2 O 3 + 2NaOH + 3H 2 O \ u003d 2Na.

يتفاعل الألمنيوم الخالي من طبقة واقية مع الماء ، مما يؤدي إلى إزاحة الهيدروجين منه:

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

يتفاعل هيدروكسيد الألومنيوم الناتج مع فائض من القلويات ، مكونًا هيدروكس ألومينات:

Al (OH) 3 + NaOH \ u003d Na.

المعادلة الشاملة لإذابة الألومنيوم في محلول مائي قلوي لها الشكل التالي:

2Al + 2NaOH + 6H 2 O \ u003d 2Na + 3H 2.

يتفاعل الألمنيوم بنشاط مع الهالوجينات. هيدروكسيد الألومنيوم Al (OH) 3 مادة هلامية بيضاء شفافة.

تحتوي القشرة الأرضية على 8.8٪ من الألومنيوم. إنه ثالث أكثر العناصر وفرة في الطبيعة بعد الأكسجين والسيليكون ، والأول بين المعادن. إنه جزء من الطين والفلسبار والميكا. تُعرف عدة مئات من معادن Al (الألومينو سيليكات ، البوكسيت ، الألونيت ، وغيرها). أهم معدن الألمنيوم - البوكسيت يحتوي على 28-60٪ من الألومينا - أكسيد الألومنيوم Al 2 O 3.

تم الحصول على الألومنيوم في شكله النقي لأول مرة من قبل الفيزيائي الدنماركي H. Oersted في عام 1825 ، على الرغم من أنه أكثر المعادن شيوعًا في الطبيعة.

يتم إنتاج الألمنيوم عن طريق التحليل الكهربائي لألومينا Al 2 O 3 في ذوبان NaAlF4 الكريوليت عند درجة حرارة 950 درجة مئوية.

يستخدم الألمنيوم في الطيران ، والبناء ، بشكل رئيسي في شكل سبائك الألومنيوم مع معادن أخرى ، والهندسة الكهربائية (بديل النحاس في صناعة الكابلات ، وما إلى ذلك) ، وصناعة الأغذية (رقائق معدنية) ، والمعادن (مضافات السبائك) ، والألمنيوم ، إلخ.

كثافة الألومنيوم والجاذبية النوعية وخصائص أخرى.

كثافة - 2,7*10 3 كجم / م 3 ;
جاذبية معينة - 2,7 جي/ سم 3 ؛
حرارة محددة عند 20 درجة مئوية - 0.21 كالوري / درجة
درجة حرارة الانصهار - 658.7 درجة مئوية ؛
السعة الحرارية النوعية للذوبان - 76.8 كالوري / درجة
درجة حرارة الغليان - 2000 درجة مئوية ؛
تغيير الحجم النسبي أثناء الانصهار (ΔV / V) - 6,6%;
معامل التمدد الخطي(عند حوالي 20 درجة مئوية) : - 22.9 * 10 6 (1 / درجة) ؛
معامل التوصيل الحراري للألمنيوم - 180 كيلو كالوري / م * ساعة * حائل ؛

معامل مرونة الألومنيوم ونسبة بواسون

انعكاس الضوء بواسطة الألمنيوم

توضح الأرقام الواردة في الجدول نسبة انعكاس الضوء المتعامد على السطح منه.

أكسيد الألومنيوم Al 2 O 3

أكسيد الألومنيوم Al 2 O 3، وتسمى أيضًا الألومينا ، وتوجد بشكل طبيعي في شكل بلوري ، مكونًا أكسيد الألمونيوم المعدني. يتميز الكوراندوم بصلابة عالية جدًا. بلوراتها الشفافة ، الملونة باللون الأحمر أو الأزرق ، هي أحجار كريمة - الياقوت والياقوت. حاليًا ، يتم الحصول على الياقوت بشكل مصطنع عن طريق الصهر مع الألومينا في فرن كهربائي. لا يتم استخدامها في المجوهرات بقدر ما يتم استخدامها للأغراض التقنية ، على سبيل المثال ، لتصنيع قطع غيار الأدوات الدقيقة ، والأحجار في الساعات ، وما إلى ذلك. تستخدم بلورات الياقوت المحتوية على شوائب صغيرة من Cr 2 O 3 كمولدات كمومية - ليزر ينتج شعاعًا موجهًا من الإشعاع أحادي اللون.

يستخدم الكوراندوم وصنفه الدقيق ، الذي يحتوي على كمية كبيرة من الشوائب - الصنفرة ، كمواد كاشطة.

إنتاج الألمنيوم

المواد الخام الرئيسية لـ إنتاج الألمنيومعبارة عن بوكسيتات تحتوي على 32-60٪ ألومينا ألومينا أل 2 يا 3. تشمل خامات الألمنيوم الأكثر أهمية أيضًا الألونيت والنيفلين. تمتلك روسيا احتياطيات كبيرة من خامات الألمنيوم. بالإضافة إلى البوكسيت ، التي توجد رواسب كبيرة منها في جبال الأورال والباشكيريا ، يعتبر النيفلين ، المستخرج من شبه جزيرة كولا ، مصدرًا غنيًا للألمنيوم. يوجد الكثير من الألومنيوم أيضًا في رواسب سيبيريا.

يتم الحصول على الألومنيوم من أكسيد الألومنيوم Al 2 O 3 بطريقة التحليل الكهربائي. يجب أن يكون أكسيد الألومنيوم المستخدم في ذلك نقيًا بدرجة كافية ، حيث تتم إزالة الشوائب من الألمنيوم المصهور بصعوبة كبيرة. يتم الحصول على Al 2 O 3 المنقى عن طريق معالجة البوكسيت الطبيعي.

مادة البداية الرئيسية لإنتاج الألومنيوم هي أكسيد الألومنيوم. لا توصل الكهرباء ولديها نقطة انصهار عالية جدًا (حوالي 2050 درجة مئوية) ، لذلك فهي تتطلب الكثير من الطاقة.

من الضروري تقليل درجة انصهار أكسيد الألومنيوم إلى ما لا يقل عن 1000 درجة مئوية. تم العثور على هذه الطريقة بالتوازي مع الفرنسي P. Eru و American C. Hall. وجدوا أن الألومينا يذوب جيدًا في الكريوليت المنصهر ، وهو معدن من تركيبة AlF3. 3NaF. يخضع هذا المصهور للتحليل الكهربائي عند درجة حرارة حوالي 950 درجة مئوية فقط في إنتاج الألومنيوم. احتياطيات الكريوليت في الطبيعة غير ذات أهمية ، لذلك تم إنشاء الكريوليت الصناعي ، مما قلل بشكل كبير من تكلفة إنتاج الألمنيوم.

يخضع التحلل المائي لمزيج مصهور من الكريوليت Na 3 وأكسيد الألومنيوم. يذوب خليط يحتوي على حوالي 10 في المائة بالوزن Al 2 O 3 عند 960 درجة مئوية وله الموصلية الكهربائية والكثافة واللزوجة الأكثر ملاءمة للعملية. لزيادة تحسين هذه الخصائص ، يتم إدخال المواد المضافة AlF3 و CaF2 و MgF2 في تكوين الخليط. وهذا يجعل التحليل الكهربائي ممكنًا عند درجة حرارة 950 درجة مئوية.

المحلل الكهربائي لصهر الألومنيوم عبارة عن غلاف حديدي مبطن بالطوب المقاوم للحرارة من الداخل. قاعه (تحت) ، مجمّع من كتل من الفحم المضغوط ، يعمل ككاثود. توجد الأنودات (واحد أو أكثر) في الأعلى: وهي إطارات من الألومنيوم مملوءة بقوالب الفحم. في المصانع الحديثة ، يتم تركيب المحلل الكهربائي في سلسلة ؛ تتكون كل سلسلة من 150 خلية أو أكثر.

أثناء التحليل الكهربائي ، يتم إطلاق الألمنيوم عند القطب السالب ، ويتم إطلاق الأكسجين عند القطب الموجب. الألومنيوم ، الذي يحتوي على كثافة أعلى من المصهور الأصلي ، يتم جمعه في قاع المحلل الكهربائي ، حيث يتم تفريغه بشكل دوري. عندما يتم إطلاق المعدن ، يتم إضافة أجزاء جديدة من أكسيد الألومنيوم إلى المصهور. يتفاعل الأكسجين المنطلق أثناء التحليل الكهربائي مع كربون الأنود ، الذي يحترق ، مكونًا ثاني أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكربون.

تم بناء أول مصنع للألمنيوم في روسيا عام 1932 في فولكوف.

سبائك الألومنيوم

سبائك، التي تزيد من قوة الألمنيوم وخصائصه الأخرى ، يتم الحصول عليها عن طريق إدخال إضافات صناعة السبائك فيه ، مثل النحاس ، والسيليكون ، والمغنيسيوم ، والزنك ، والمنغنيز.

دورالومين(duralumin ، duralumin ، من اسم المدينة الألمانية حيث بدأ الإنتاج الصناعي للسبائك). سبيكة ألومنيوم (قاعدة) مع نحاس (Cu: 2.2-5.2٪) ، مغنيسيوم (Mg: 0.2-2.7٪) منغنيز (Mn: 0.2-1٪). يتعرض للتصلب والشيخوخة ، وغالبًا ما يكون مغطى بالألمنيوم. إنها مادة هيكلية لهندسة الطيران والنقل.

سيلومين- سبائك الألمنيوم المصبوب الخفيف (القاعدة) مع السيليكون (Si: 4-13٪) ، أحيانًا تصل إلى 23٪ وبعض العناصر الأخرى: Cu ، Mn ، Mg ، Zn ، Ti ، Be). إنها تنتج أجزاء من التكوين المعقد ، خاصة في صناعات السيارات والطائرات.

ماجنوليا- سبائك الألومنيوم (القاعدة) مع المغنيسيوم (Mg: 1-13٪) وعناصر أخرى ذات مقاومة عالية للتآكل ، وقابلية لحام جيدة ، وليونة عالية. إنهم يصنعون مصبوبات على شكل (صب مغناطيسي) ، وصفائح ، وأسلاك ، ومسامير برشام ، إلخ. (ماجنوليا مشوه).

المزايا الرئيسية لجميع سبائك الألومنيوم هي كثافتها المنخفضة (2.5-2.8 جم / سم 3) ، القوة العالية (لكل وحدة وزن) ، المقاومة المرضية للتآكل الجوي ، التكلفة المنخفضة النسبية وسهولة الإنتاج والمعالجة.

تُستخدم سبائك الألومنيوم في تكنولوجيا الصواريخ والطائرات والسيارات والسفن والأدوات ، وفي إنتاج الأواني والسلع الرياضية والأثاث والإعلان وغيرها من الصناعات.

من حيث اتساع التطبيق ، تحتل سبائك الألومنيوم المرتبة الثانية بعد الفولاذ والحديد الزهر.

الألومنيوم هو أحد الإضافات الأكثر شيوعًا في السبائك التي تعتمد على النحاس والمغنيسيوم والتيتانيوم والنيكل والزنك والحديد.

يستخدم الألمنيوم أيضًا في ألومينيزينج (ألومينينج)- تشبع سطح الفولاذ أو منتجات الحديد الزهر بالألمنيوم لحماية المادة الأساسية من الأكسدة أثناء التسخين القوي ، أي زيادة مقاومة الحرارة (حتى 1100 درجة مئوية) ومقاومة التآكل الجوي.

الألومنيومفي شكله النقي تم عزله لأول مرة بواسطة فريدريش فولر. كيميائي ألماني قام بتسخين كلوريد العنصر اللامائي بمعدن البوتاسيوم. حدث ذلك في النصف الثاني من القرن التاسع عشر. قبل القرن العشرين كجم من الألومنيوميكلف اكثر.

فقط الأغنياء والدولة هم من يستطيعون تحمل تكلفة المعدن الجديد. سبب ارتفاع التكلفة هو صعوبة فصل الألمنيوم عن المواد الأخرى. اقترح تشارلز هول طريقة استخراج العنصر على نطاق صناعي.

في عام 1886 ، قام بحل الأكسيد في ذوبان الكريوليت. وضع الألماني الخليط في وعاء من الجرانيت وربط تيارًا كهربائيًا به. استقرت لوحات معدنية نقية في قاع الحاوية.

الخصائص الكيميائية والفيزيائية للألمنيوم

ما الألمنيوم؟أبيض فضي لامع. لذلك ، قارن فريدريش فولر الحبيبات المعدنية التي حصل عليها. ولكن ، كان هناك تحذير - الألومنيوم أخف بكثير.

اللدونة قريبة من النفيسة و. الألمنيوم مادة، دون مشاكل تمتد إلى أسلاك وأوراق رقيقة. يكفي أن تتذكر الرقاقة. وهي مصنوعة على أساس العنصر الثالث عشر.

الألمنيوم خفيف بسبب كثافته المنخفضة. ثلاث مرات أقل من الحديد. في الوقت نفسه ، يكاد العنصر الثالث عشر ليس أقل شأنا من حيث القوة.

هذا المزيج جعل المعدن الفضي لا غنى عنه في الصناعة ، على سبيل المثال ، إنتاج قطع غيار للسيارات. نحن نتحدث عن إنتاج الحرف اليدوية لأن لحام الألمنيومممكن حتى في المنزل.

صيغة الألومنيوميسمح لك بعكس الضوء بنشاط ، ولكن أيضًا أشعة الحرارة. الموصلية الكهربائية للعنصر عالية أيضًا. الشيء الرئيسي هو عدم ارتفاع درجة الحرارة. سوف تذوب عند 660 درجة. ارفع درجة الحرارة أعلى قليلاً - سوف تحترق.

سيختفي المعدن فقط أكسيد الألمونيوم. يتم تشكيلها أيضًا في ظل ظروف قياسية ، ولكن فقط في شكل فيلم سطحي. يحمي المعدن. لذلك فهو يقاوم التآكل جيدًا ، لأن وصول الأكسجين محظور.

يحمي فيلم الأكسيد أيضًا المعدن من الماء. إذا تمت إزالة البلاك من سطح الألمنيوم ، سيبدأ التفاعل مع H 2 O ، وسيتم إطلاق غازات الهيدروجين حتى في درجة حرارة الغرفة. لهذا السبب، قارب من الألومنيوملا يتحول إلى دخان فقط بسبب طبقة الأكسيد والطلاء الواقي المطبق على بدن الوعاء.

أكثر نشاطا تفاعل الألمنيوممع اللافلزات. تستمر التفاعلات مع البروم والكلور حتى في ظل الظروف العادية. نتيجة لذلك ، يتشكلون أملاح الألمنيوم. يتم الحصول على أملاح الهيدروجين من خلال الجمع بين العنصر الثالث عشر والمحاليل الحمضية. سيحدث التفاعل أيضًا مع القلويات ، ولكن فقط بعد إزالة فيلم الأكسيد. سيتم إطلاق الهيدروجين النقي.

تطبيق الألمنيوم

يتم رش المعدن على المرايا. انعكاس ضوء جيد. تتم العملية في ظل ظروف فراغ. إنهم لا يصنعون مرايا قياسية فحسب ، بل يصنعون كائنات ذات أسطح مرآة. هذه هي: بلاط السيراميك ، والأجهزة المنزلية ، والمصابيح.

دويتو الألومنيوم والنحاس- قاعدة دورالومين. يطلق عليه ببساطة Dural. كما أضيف. التركيبة أقوى 7 ​​مرات من الألمنيوم النقي ، لذلك فهي مناسبة لمجال الهندسة الميكانيكية وتصميم الطائرات.

يعطي النحاس قوة العنصر الثالث عشر ، ولكن ليس الثقل. يبقى دورال 3 مرات أخف من الحديد. صغير كتلة الألمنيوم- تعهد خفة السيارات والطائرات والسفن. هذا يبسط النقل والتشغيل ويقلل من أسعار المنتجات.

شراء الألومنيوميسعى مصنعو السيارات أيضًا لأن المركبات الواقية والزخرفية يمكن تطبيقها بسهولة على سبائكها. يتم وضع الطلاء بشكل أسرع وأكثر توازناً من الفولاذ والبلاستيك.

في الوقت نفسه ، تكون السبائك مرنة وسهلة المعالجة. يعد هذا أمرًا ذا قيمة ، نظرًا لكتلة الانحناءات والتحولات البناءة في طرازات السيارات الحديثة.

لا يتم صبغ العنصر الثالث عشر بسهولة فحسب ، بل يمكن أيضًا أن يكون بمثابة صبغة. تم شراؤها في صناعة النسيج كبريتات الألومنيوم. كما أنه مفيد في الطباعة ، حيث يلزم وجود أصباغ غير قابلة للذوبان.

من المثير للاهتمام أن المحلولكبريتات الألومنيومتستخدم أيضا لتنقية المياه. في وجود "عامل" ، تترسب الشوائب الضارة ويتم تحييدها.

يحيد العنصر الثالث عشر والأحماض. إنه جيد بشكل خاص في هذا الدور. هيدروكسيد الألومنيوم. يتم تقييمه في علم الأدوية والطب وإضافة أدوية الحموضة المعوية.

يوصف هيدروكسيد أيضًا للقرحة والعمليات الالتهابية في الأمعاء. لذلك يوجد أيضًا دواء صيدلي الألومنيوم. حامضفي المعدة - سبب لمعرفة المزيد عن هذه الأدوية.

في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية ، تم أيضًا سك البرونز مع إضافة 11 ٪ من الألومنيوم. قيمة العلامات هي 1 و 2 و 5 كوبيل. بدأوا في الإنتاج في عام 1926 ، وانتهى في عام 1957. لكن إنتاج علب الألمنيوم للأغذية المعلبة لم يتوقف.

لا تزال اللحوم المطهية ، سمك الصوري ووجبات الإفطار الأخرى للسياح معبأة في حاويات على أساس العنصر الثالث عشر. مثل هذه العلب لا تتفاعل مع الطعام ، رغم أنها خفيفة ورخيصة.

مسحوق الألمنيوم جزء من العديد من المخاليط المتفجرة ، بما في ذلك الألعاب النارية. في الصناعة ، يتم استخدام آليات تخريبية تعتمد على ثلاثي نيتروتولوين والعنصر المسحوق 13. يتم الحصول على مادة متفجرة قوية أيضًا عن طريق إضافة نترات الأمونيوم إلى الألومنيوم.

احتياجات صناعة النفط كلوريد الألومنيوم. يلعب دور المحفز في تحلل المادة العضوية إلى كسور. النفط لديه القدرة على إطلاق الهيدروكربونات الغازية الخفيفة من نوع البنزين ، تتفاعل مع كلوريد المعدن الثالث عشر. يجب أن يكون الكاشف لا مائي. بعد إضافة الكلوريد ، يسخن الخليط إلى 280 درجة مئوية.

في البناء ، غالبًا ما أختلط صوديومو الألومنيوم. اتضح إضافة إلى الخرسانة. تعمل ألومينات الصوديوم على تسريع تصلبها عن طريق تسريع الترطيب.

يزداد معدل التبلور الدقيق ، مما يعني زيادة قوة وصلابة الخرسانة. بالإضافة إلى ذلك ، تحافظ ألومينات الصوديوم على التركيبات الموضوعة في المحلول من التآكل.

تعدين الألمنيوم

يغلق المعدن الثلاثة الأوائل الأكثر شيوعًا على وجه الأرض. هذا ما يفسر توافرها وتطبيقها الواسع. ومع ذلك ، فإن الطبيعة لا تعطي العنصر للإنسان في شكله النقي. يجب عزل الألمنيوم عن المركبات المختلفة. معظم العنصر الثالث عشر موجود في البوكسيت. هذه الصخور تشبه الطين ، وتتركز بشكل أساسي في المنطقة الاستوائية.

يتم سحق البوكسيت ، ثم تجفيفه ، وسحقه مرة أخرى وطحنه في وجود كمية صغيرة من الماء. اتضح كتلة سميكة. يتم تسخينه بالبخار. في الوقت نفسه ، يتبخر معظمها من البوكسيت ليس فقيرًا أيضًا. يبقى أكسيد المعدن الثالث عشر.

يتم وضعها في الحمامات الصناعية. أنها تحتوي بالفعل على الكريوليت المنصهر. يتم الحفاظ على درجة الحرارة عند حوالي 950 درجة مئوية. نحتاج أيضًا إلى تيار كهربائي بقوة 400 كيلو أمبير على الأقل. وهذا يعني أن التحليل الكهربائي يُستخدم ، تمامًا كما كان الحال قبل 200 عام ، عندما تم عزل العنصر بواسطة Charles Hall.

بالمرور عبر محلول ساخن ، يكسر التيار الروابط بين المعدن والأكسجين. نتيجة لذلك ، في الجزء السفلي من الحمامات لا تزال نظيفة الألومنيوم. تفاعلاتتم الانتهاء من. يتم الانتهاء من العملية عن طريق الصب من الرواسب وإرسالها إلى المستهلك ، أو بدلاً من ذلك ، استخدامها لتشكيل سبائك مختلفة.

يقع إنتاج الألمنيوم الرئيسي في نفس مكان رواسب البوكسيت. غينيا في المقدمة. ما يقرب من 8،000،000 طن من العنصر الثالث عشر مخبأة في أمعائها. تحتل أستراليا المرتبة الثانية بمؤشر يبلغ 6.000.000 ، بينما الألمنيوم في البرازيل أقل بمرتين. تقدر الاحتياطيات العالمية بـ 29.000.000 طن.

سعر الألمنيوم

للحصول على طن من الألمنيوم يطلبون ما يقرب من 1500 دولار أمريكي. هذه هي بيانات تبادل المعادن غير الحديدية اعتبارًا من 20 يناير 2016. يتم تحديد التكلفة بشكل رئيسي من قبل الصناعيين. بتعبير أدق ، يتأثر سعر الألمنيوم بطلبهم على المواد الخام. ويؤثر على طلبات الموردين وتكلفة الكهرباء ، لأن إنتاج العنصر الثالث عشر يستهلك الكثير من الطاقة.

تم تحديد أسعار أخرى للألمنيوم. يذهب إلى الانهيار. يتم الإعلان عن التكلفة لكل كيلوغرام ، وطبيعة المواد المسلمة مهمة.

لذلك ، بالنسبة للمعادن الكهربائية ، يعطون حوالي 70 روبل. بالنسبة للألمنيوم المخصص للطعام ، يمكنك الحصول على 5-10 روبل أقل. يتم دفع نفس الشيء لمعدن السيارات. إذا تم استئجار مجموعة متنوعة ، فإن سعرها يتراوح بين 50 و 55 روبل لكل كيلوغرام.

أرخص أنواع الخردة هي نشارة الألمنيوم. لأنها تمكنت من الحصول على 15-20 روبل فقط. سيتم إعطاء المزيد للعنصر الثالث عشر. يشير هذا إلى حاويات المشروبات والأطعمة المعلبة.

يتم الاستهانة أيضًا بمشعات الألومنيوم. سعر الكيلوغرام الواحد من الخردة حوالي 30 روبل. هذه أرقام متوسطة. في مناطق مختلفة ، وفي نقاط مختلفة ، يتم قبول الألمنيوم بسعر أعلى أو أرخص. غالبًا ما تعتمد تكلفة المواد على الكميات المسلمة.