Alüminyumun kimyasal formülü. Alüminyumun kimyasal ve fiziksel özellikleri

Alüminyumun kimyasal özellikleri, kimyasal elementlerin periyodik tablosundaki konumuna göre belirlenir.

Aşağıda alüminyumun diğer kimyasal elementlerle ana kimyasal reaksiyonları verilmiştir. Bu reaksiyonlar alüminyumun temel kimyasal özelliklerini belirler.

Alüminyum neyle reaksiyona girer?

Basit maddeler:

• halojenler (flor, klor, brom ve iyot)
• fosfor
• karbon
• oksijen (yanma)

Karmaşık maddeler:

• mineral asitler (hidroklorik, fosforik)
• sülfürik asit
• Nitrik asit
• alkaliler
• oksitleyici maddeler
• daha az aktif metallerin oksitleri (alüminotermi)

Alüminyum neyle reaksiyona girmez?

Alüminyum reaksiyona girmez:

• hidrojen ile
• normal koşullar altında - konsantre sülfürik asit ile (pasivasyon nedeniyle - yoğun bir oksit filminin oluşumu)
• normal koşullar altında - konsantre nitrik asitle (aynı zamanda pasivasyon nedeniyle)

Alüminyum ve hava

Tipik olarak, alüminyumun yüzeyi her zaman ince bir alüminyum oksit tabakası ile kaplanır, bu da onu havaya veya daha doğrusu oksijene maruz kalmaktan korur. Bu nedenle alüminyumun hava ile reaksiyona girmediğine inanılmaktadır. Bu oksit tabakası hasar görürse veya kaldırılırsa taze alüminyum yüzey havadaki oksijenle reaksiyona girer. Alüminyum oksijen içinde kör edici beyaz bir alevle yanarak alüminyum oksit Al2O3 oluşturabilir.

Alüminyumun oksijenle reaksiyonu:

• 4Al + 3O2 -> 2Al2O3

Alüminyum ve su

Alüminyum su ile aşağıdaki reaksiyonlarda reaksiyona girer:

• 2Al + 6H 2 Ö = 2Al(OH) 3 + 3H 2 (1)
• 2Al + 4H20 = 2AlO(OH) + 3H2 (2)
• 2Al + 3H 2 Ö = Al 2 Ö 3 + 3H 2 (3)

Bu reaksiyonlar sonucunda sırasıyla aşağıdakiler oluşur:

• alüminyum hidroksit bayerit ve hidrojenin modifikasyonu (1)
• alüminyum hidroksit bohemit ve hidrojenin modifikasyonu (2)
• alüminyum oksit ve hidrojen (3)

Bu reaksiyonlar, hidrojenle çalışan araçlar için hidrojen üretimine yönelik kompakt tesislerin geliştirilmesinde büyük ilgi görüyor.

Tüm bu reaksiyonlar, oda sıcaklığından alüminyumun erime noktasına 660 ºС'ye kadar olan sıcaklıklarda termodinamik olarak mümkündür. Bunların hepsi de ekzotermiktir, yani ısının açığa çıkmasıyla meydana gelirler:

• Oda sıcaklığından 280 ºС'ye kadar sıcaklıklarda en kararlı reaksiyon ürünü Al(OH)3'tür.
• 280 ila 480 ºС arasındaki sıcaklıklarda en kararlı reaksiyon ürünü AlO(OH)'dur.
• 480 ºС'nin üzerindeki sıcaklıklarda en kararlı reaksiyon ürünü Al203'tür.

Böylece alüminyum oksit Al203, yüksek sıcaklıklarda termodinamik olarak Al(OH)3'e göre daha kararlı hale gelir. Alüminyumun oda sıcaklığında suyla reaksiyonunun ürünü alüminyum hidroksit Al(OH)3 olacaktır.

Reaksiyon (1), alüminyumun oda sıcaklığında suyla kendiliğinden reaksiyona girmesi gerektiğini gösterir. Ancak pratikte suya batırılmış bir alüminyum parçası oda sıcaklığındaki suyla, hatta kaynayan su ile reaksiyona girmez. Gerçek şu ki, alüminyumun yüzeyinde ince, tutarlı bir alüminyum oksit Al203 tabakası vardır. Bu oksit filmi alüminyumun yüzeyine sıkı bir şekilde yapışır ve suyla reaksiyona girmesini önler. Bu nedenle alüminyumun oda sıcaklığında suyla reaksiyonunu başlatmak ve sürdürmek için bu oksit tabakasının sürekli olarak uzaklaştırılması veya yok edilmesi gerekir.

Alüminyum ve halojenler

Alüminyum tüm halojenlerle şiddetli reaksiyona girer - bunlar:

• flor F
• klor Cl
• brom Br ve
• iyot (iyot) I,

sırasıyla eğitim ile:

• florür AlF 3
• AlCl3 klorür
• bromür Al 2 Br 6 ve
• Al 2 Br 6 iyodür.

Hidrojenin flor, klor, brom ve iyot ile reaksiyonları:

• 2Al + 3F 2 → 2AlF 3
• 2Al + 3Cl 2 → 2AlCl 3
• 2Al + 3Br 2 → Al 2 Br 6
• 2Al + 3l 2 → Al 2 I 6

Alüminyum ve asitler

Alüminyum, seyreltik asitlerle aktif olarak reaksiyona girer: sülfürik, hidroklorik ve nitrik, karşılık gelen tuzların oluşumuyla: alüminyum sülfat Al2S04, alüminyum klorür AlCl3 ve alüminyum nitrat Al(NO3)3.

Alüminyumun seyreltik asitlerle reaksiyonları:

• 2Al + 3H 2 SO 4 -> Al 2 (SO 4) 3 + 3H 2
• 2Al + 6HCl -> 2AlCl3 + 3H2
• 2Al + 6HNO 3 -> 2Al(NO 3) 3 + 3H 2

Oda sıcaklığında konsantre sülfürik ve hidroklorik asitlerle etkileşime girmez; ısıtıldığında reaksiyona girerek tuzlar, oksitler ve su oluşturur.

Alüminyum ve alkaliler

Sulu bir alkali - sodyum hidroksit çözeltisi içindeki alüminyum, sodyum alüminat oluşturmak üzere reaksiyona girer.

Alüminyumun sodyum hidroksit ile reaksiyonu şu şekildedir:

• 2Al + 2NaOH + 10H20 -> 2Na + 3H2

Kaynaklar:

1. Kimyasal Elementler. İlk 118 öğe, alfabetik olarak sıralanmıştır / ed. Vikipedistler - 2018

2. Hidrojen Üretmek İçin Alüminyumun Suyla Reaksiyonu / John Petrovic ve George Thomas, ABD. Enerji Bakanlığı, 2008

Aluminyum oksit(alümina) A1 2 O 3, renksiz. kristaller; e.n. 2044°C; t.balya 3530°C. 2044°C'ye kadar stabil olan tek kristal. alüminyum oksit-A1203 (korindon) modifikasyonu: eşkenar dörtgen kafes, a = 0,512 nm, = 55,25° (altıgen kurulum için a = 0,475 nm, c = 1,299 nm, uzay grubu D 6 3d, z = 2); yoğun 3,99 g/cm3;° pl 111,4 kJ/mol; sıcaklığa bağımlılık düzeyi: ısı kapasitesi C° p = = 114,4 + 12,9*10 -3 T - 34,3*10 5 T 2 JDmol*K) (298T 1800 K), buhar basıncı Igp (Pa) = -54800/7+1,68 (~ 3500 K'ye kadar); sıcaklık katsayısı doğrusal genleşme (7,2-8,6)*10 -6 K -1 (300T1200 K); termal iletkenlik 730°C'de sinterlenmiş numune 0,35 W/(mol*K); Mohs sertliği 9; sıradan bir ışın için kırılma indisi n 0 1,765, olağanüstü bir ışın için n 0 1,759'dur.

Alüminyum oksit (Al2O3) aşağıdaki gibi olağanüstü özelliklere sahiptir:

• Yüksek sertlik
• İyi termal iletkenlik
• Mükemmel korozyon direnci
• Düşük yoğunluklu
• Geniş bir sıcaklık aralığında gücü korur
• Elektrik yalıtım özellikleri
• Diğer seramik malzemelere göre düşük maliyet

Tüm bu kombinasyonlar, malzemeyi çok çeşitli endüstrilere yönelik korozyona dayanıklı, aşınmaya dayanıklı, elektrik yalıtımı ve ısıya dayanıklı ürünlerin üretiminde vazgeçilmez kılmaktadır.

Ana Uygulamalar:

• Değirmenlerin, hidrosiklonların, beton karıştırıcılarının, ekstruderlerin, konveyörlerin, boruların ve diğer giyilebilir ekipmanların astarları
• Mekanik salmastra halkaları
• Kalıplar, teller, kılavuzlar
• Kimyasal pompaların ıslak parçalarının kayar yatakları, milleri ve astarları
• Taşlama ortamı
• Kağıt yapım ekipmanı parçaları
• Brülörler
• Ekstruder nozulları (çekirdekler)
• Potalar
• Vana elemanları ve kapatma vanaları
• Argon arkı kaynak makineleri için nozullar
• Elektrik izolatörleri

Ana fazın içeriğine ve safsızlıklara bağlı olarak, mukavemet ve kimyasal direnç ile ayırt edilen çeşitli alüminyum oksit modifikasyonları vardır.

Alüminyum hidroksit

Alüminyum hidroksit Al(OH)3, birçok boksitte bulunan, suda çözünmeyen, renksiz bir katıdır. Dört polimorfik modifikasyonda bulunur. Soğukta, α-Al(OH)3 oluşur - bayerit ve sıcak bir çözeltiden biriktirildiğinde γ-Al(OH)3 - gibbsit (hidrarjilit), her ikisi de monoklinik sistemde kristalleşir, katmanlı bir yapıya sahiptir, katmanlar oktahedradan oluşur, katmanlar arasında bir hidrojen bağı vardır. Ayrıca triklinik bir gibsit γ'-Al(OH)3, bir triklinik Nordstrandit β-Al(OH)3 ve oksohidroksit AlOOH'nin iki modifikasyonu vardır - ortorombik boehmit ve diasporlar. Amorf alüminyum hidroksitin değişken bir Al 2 O 3 · nH 2 O bileşimi vardır. 180°C'nin üzerine ısıtıldığında ayrışır.

Kimyasal özellikler

Alüminyum hidroksit tipik bir amfoterik bileşiktir; taze elde edilen hidroksit asitlerde ve alkalilerde çözünür:

2Al(OH)3 + 6HCl = 2AlCl3 + 6H20

Al(OH)3 + NaOH + 2H20 = Na.

Isıtıldığında ayrışır; dehidrasyon süreci oldukça karmaşıktır ve şematik olarak aşağıdaki gibi temsil edilebilir:

Al(OH)3 = AlOOH + H20;

2AlOOH = Al203 + H20.

Alüminyum hidroksit, alüminyum oksitin su ile bileşiği olan kimyasal bir maddedir. Sıvı ve katı hallerde bulunabilir. Sıvı hidroksit, suda çok az çözünen jöle benzeri şeffaf bir maddedir. Katı hidroksit, pasif kimyasal özelliklere sahip olan ve neredeyse hiçbir başka element veya bileşikle reaksiyona girmeyen beyaz kristalli bir maddedir.

Alüminyum klorür

Normal basınçta 183 °C'de süblimleşir (basınç altında 192,6 °C'de erir). Suda çok çözünür (25 ° C'de 100 g H20'da 44,38 g); Hidroliz nedeniyle nemli havada sigara içerek HCl açığa çıkarır. AlCl3 · 6H20 kristal hidrat sulu çözeltilerden çöker - sarımsı beyaz yayılan kristaller. Birçok organik bileşikte iyi çözünür (etanolde - 25 ° C'de 100 g alkol başına 100 g, aseton, dikloroetan, etilen glikol, nitrobenzen, karbon tetraklorür ve benzeri.); ancak benzen ve toluen içinde pratik olarak çözünmez.

Alüminyum sülfat

Alüminyum sülfat, gri, mavi veya pembe renkte beyaz bir tuzdur; normal koşullar altında kristalin hidrat Al2 (SO4) 3 ·18H2O - renksiz kristaller formunda bulunur. Isıtıldığında erimeden su kaybeder, ısıtıldığında Al 2 O 3 ve SO 3 ve O 2'ye ayrışır. Suda iyi çözünür. Teknik alüminyum sülfat, boksit veya kilin sülfürik asitle işlenmesiyle elde edilebilir ve saf ürün, Al(OH)3'ün sıcak konsantre H2S04 içinde çözülmesiyle elde edilebilir.

Alüminyum sülfat, evsel, içme ve endüstriyel amaçlarla su arıtmada pıhtılaştırıcı olarak ve kağıt, tekstil, deri ve diğer endüstrilerde kullanım için kullanılır.

Gıda katkı maddesi olarak kullanılır E-520

Alüminyum karbür

Alüminyum karbür, alüminyumun ark ocağında karbonla doğrudan reaksiyonuyla üretilir.

Alüminyum ile demir

Alni- bir grup sert manyetik (yüksek zorlayıcı) alaşım demir (Fe) - nikel (Ni) - alüminyum (Al).

Alni alaşımlarının alaşımlanması manyetik özelliklerini iyileştirir; bakırla alaşımlama (örneğin, %24 nikel, %4 bakır, %13 alüminyum ve %59 demirden oluşan bir alaşım), kobalt (alniko ve magniko alaşımları) kullanılır. Karbon katkısı alaşımın manyetik özelliklerini azaltır, içeriği %0,03'ü geçmemelidir.

Alni alaşımları yüksek sertlik ve kırılganlık ile karakterize edilir, bu nedenle onlardan kalıcı mıknatıslar yapmak için döküm kullanılır.

Sodyum alüminat

Sodyum alüminat- beyaz amorf bir madde olan NaAlO2 formülüne sahip bir sodyum ve alüminyum kompleksi olan inorganik bir bileşik, suyla reaksiyona girer.

Ortoaluminik asit

Alümina" sen, alüminyum asitlerin tuzları: ortoalüminyum H3 AlO3, metaalüminyum HAlO2, vb. Doğada en yaygın olanı, R'nin Mg, Ca, Be, Zn vb. olduğu genel formül R'ye ait Alüminatlardır. Bunlar arasında: 1) oktahedral çeşitler, sözde. spinel - Mg (asil spinel), Zn (ganit veya çinko spinel), vb. ve 2) eşkenar dörtgen çeşitler - Be (krisoberil), vb. (formüllerde) mineraller yapısal bir grubu oluşturan atomlar genellikle köşeli parantez içine alınır).

Alkali metal alüminatlar, Al veya Al(OH)3'ün kostik alkalilerle reaksiyona sokulmasıyla elde edilir: Al(OH)3 + KOH = KAlO2 + 2H2 O. Bunlardan sodyum alüminatlar NaAlO2, alümina üretiminin alkalin işlemi sırasında oluşur. , Tekstil üretiminde mordan olarak kullanılır. Alkali toprak metallerin alüminatları, oksitlerinin Al2O3 ile kaynaştırılmasıyla elde edilir; Bunlardan kalsiyum alüminatlar CaAl2 O4 hızla sertleşen alüminli çimentonun ana bileşeni olarak hizmet eder.

Nadir toprak elementlerinin alüminatları pratik önem kazanmıştır. Nadir toprak elementleri R2 03 ve Al(NO3)3'ün oksitlerinin nitrik asit içinde birlikte çözülmesi, elde edilen çözeltinin tuzlar kristalleşene kadar buharlaştırılması ve ikincisinin 1000-1100°C'de kalsine edilmesiyle elde edilirler. Alüminatların oluşumu X-ışını kırınımı ve kimyasal faz analizi ile kontrol edilir. İkincisi, başlangıç ​​oksitlerinin ve oluşan bileşiğin farklı çözünürlüğüne dayanmaktadır (örneğin A. asetik asitte stabildir, nadir toprak elementlerinin oksitleri ise içinde iyi çözünür). Nadir toprak alüminatları, pişirme öncesi sıcaklıklarına bağlı olarak büyük kimyasal dirence sahiptir; Basınç altında yüksek sıcaklıklarda (350°C'ye kadar) suda stabildir. Nadir toprak alüminatları için en iyi çözücü hidroklorik asittir. Nadir toprak elementlerinin alüminatları, yüksek refrakterlik ve karakteristik renk ile karakterize edilir. Yoğunlukları 6500 ile 7500 arasında değişmektedir. kilogram /m3.

Alüminyum amfoterik bir metaldir. Alüminyum atomunun elektronik konfigürasyonu 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1'dir. Dolayısıyla, dış elektron katmanında üç değerlik elektronu vardır: 3s'de 2 ve 3p alt düzeyinde 1. Bu yapı nedeniyle, alüminyum atomunun dış seviyeden üç elektronu kaybetmesi ve +3 oksidasyon durumunu elde etmesi sonucu oluşan reaksiyonlarla karakterize edilir. Alüminyum oldukça reaktif bir metaldir ve çok güçlü indirgeme özellikleri sergiler.

Alüminyumun basit maddelerle etkileşimi

oksijen ile

Kesinlikle saf alüminyum hava ile temas ettiğinde, yüzey katmanında bulunan alüminyum atomları anında havadaki oksijenle etkileşime girer ve alüminyumu koruyan Al2O3 bileşiminin ince, onlarca atomik katman kalınlığında, dayanıklı bir oksit filmi oluşturur. daha fazla oksidasyon. Ayrıca büyük alüminyum numunelerini çok yüksek sıcaklıklarda bile oksitlemek imkansızdır. Bununla birlikte, ince alüminyum tozu, brülör alevinde oldukça kolay yanar:

4Al + 3O2 = 2Al203

halojenli

Alüminyum tüm halojenlerle çok kuvvetli reaksiyona girer. Böylece, karışık alüminyum ve iyot tozları arasındaki reaksiyon, katalizör olarak bir damla su eklendikten sonra zaten oda sıcaklığında meydana gelir. İyotun alüminyum ile etkileşimi için denklem:

2Al + 3I 2 =2AlI 3

Alüminyum ayrıca koyu kahverengi bir sıvı olan bromla da ısıtmadan reaksiyona girer. Sıvı broma bir alüminyum numunesi eklemeniz yeterlidir: şiddetli bir reaksiyon hemen başlar ve büyük miktarda ısı ve ışık açığa çıkar:

2Al + 3Br2 = 2AlBr3

Alüminyum ve klor arasındaki reaksiyon, ısıtılmış alüminyum folyo veya ince alüminyum tozunun klorla dolu bir şişeye eklenmesiyle meydana gelir. Alüminyum aşağıdaki denkleme göre klorda etkili bir şekilde yanar:

2Al + 3Cl2 = 2AlCl3

kükürtlü

150-200 o C'ye ısıtıldığında veya toz halindeki alüminyum ve kükürt karışımı tutuşturulduktan sonra, ışık salınımıyla aralarında yoğun bir ekzotermik reaksiyon başlar:

— sülfür alüminyum

nitrojen ile

Alüminyum yaklaşık 800 o C sıcaklıkta nitrojenle reaksiyona girdiğinde alüminyum nitrür oluşur:

karbonlu

Yaklaşık 2000 o C sıcaklıkta alüminyum, karbonla reaksiyona girer ve metanda olduğu gibi -4 oksidasyon durumunda karbon içeren alüminyum karbür (metanit) oluşturur.

Alüminyumun karmaşık maddelerle etkileşimi

su ile

Yukarıda bahsedildiği gibi, Al203'ün sağlam ve dayanıklı oksit filmi, alüminyumun havada oksitlenmesini önler. Aynı koruyucu oksit filmi alüminyumu suya karşı etkisiz hale getirir. Koruyucu oksit filmi, alkali, amonyum klorür veya cıva tuzlarının sulu çözeltileri (amaljiasyon) ile işlemden geçirme gibi yöntemlerle yüzeyden çıkarıldığında, alüminyum, alüminyum hidroksit ve hidrojen gazı oluşturmak üzere suyla kuvvetli bir şekilde reaksiyona girmeye başlar:

metal oksitler ile

Alüminyum karışımının daha az aktif metal oksitlerle (aktivite serisinde alüminyumun sağında) ateşlenmesinden sonra son derece şiddetli, oldukça ekzotermik bir reaksiyon başlar. Böylece alüminyumun demir (III) oksit ile etkileşimi durumunda 2500-3000 o C sıcaklık gelişir.Bu reaksiyon sonucunda yüksek saflıkta erimiş demir oluşur:

2AI + Fe 2 Ö 3 = 2 Fe + Al 2 Ö 3

Alüminyum ile indirgeme yoluyla oksitlerinden metal elde etme yöntemine denir. alüminotermi veya alüminotermi.

oksitleyici olmayan asitlerle

Alüminyumun oksitleyici olmayan asitlerle etkileşimi, yani. Konsantre sülfürik ve nitrik asitler hariç hemen hemen tüm asitlerle, karşılık gelen asit ve hidrojen gazının bir alüminyum tuzunun oluşumuna yol açar:

a) 2Al + 3H2 SO4 (seyreltilmiş) = Al2 (SO4)3 + 3H2

2Al0 + 6H + = 2Al3+ + 3H20;

b) 2AI + 6HCl = 2AICl3 + 3H2

oksitleyici asitlerle

-konsantre sülfürik asit

Normal koşullar altında ve düşük sıcaklıklarda alüminyumun konsantre sülfürik asit ile etkileşimi pasivasyon adı verilen bir etki nedeniyle oluşmaz. Isıtıldığında reaksiyon mümkündür ve sülfürik asidin bir parçası olan sülfürün indirgenmesi sonucu oluşan alüminyum sülfat, su ve hidrojen sülfit oluşumuna yol açar:

Kükürtün +6 oksidasyon durumundan (H2S04'te) oksidasyon durumu -2'ye (H2S'de) bu kadar derin bir şekilde indirgenmesi, alüminyumun çok yüksek indirgeme kabiliyeti nedeniyle meydana gelir.

- konsantre nitrik asit

Normal koşullar altında konsantre nitrik asit, alüminyumu da pasifleştirerek alüminyum kaplarda saklanmasını mümkün kılar. Tıpkı konsantre sülfürik asitte olduğu gibi, alüminyumun konsantre nitrik asitle etkileşimi güçlü ısıtmayla mümkün olur ve reaksiyon ağırlıklı olarak meydana gelir:

- nitrik asidi seyreltin

Alüminyumun, konsantre nitrik asitle karşılaştırıldığında seyreltilmiş nitrik asitle etkileşimi, daha derin nitrojen indirgenmesi ürünlerine yol açar. NO yerine seyreltme derecesine bağlı olarak N2O ve NH4NO3 oluşturulabilir:

8Al + 30HNO 3(dil.) = 8Al(NO 3) 3 +3N 2 O + 15H 2 O

8Al + 30HNO3(saf seyreltik) = 8Al(NO3)3 + 3NH4NO3 + 9H2O

alkaliler ile

Alüminyum, alkalilerin sulu çözeltileriyle reaksiyona girer:

2Al + 2NaOH + 6H20 = 2Na + 3H2

ve füzyon sırasında saf alkalilerle:

Her iki durumda da reaksiyon, alüminyum oksitten oluşan koruyucu filmin çözünmesiyle başlar:

Al203 + 2NaOH + 3H20 = 2Na

Al203 + 2NaOH = 2NaAlO2 + H20

Sulu bir çözelti durumunda, koruyucu oksit filminden arındırılmış alüminyum, aşağıdaki denkleme göre su ile reaksiyona girmeye başlar:

2Al + 6H20 = 2Al(OH)3 + 3H2

Elde edilen amfoterik alüminyum hidroksit, sulu bir sodyum hidroksit çözeltisi ile reaksiyona girerek çözünür sodyum tetrahidroksoalüminat oluşturur:

Al(OH)3 + NaOH = Na

Metaller işlenmesi en uygun malzemelerden biridir. Onların da kendi liderleri var. Örneğin alüminyumun temel özellikleri insanlar tarafından uzun zamandır bilinmektedir. Günlük kullanıma o kadar uygundurlar ki bu metal çok popüler hale gelmiştir. Bu makalede hem basit bir madde hem de bir atomun ne olduğunu ele alacağız.

Alüminyumun keşfinin tarihi

Uzun zamandır insan, söz konusu metalin bileşiğini biliyordu; bu, karışımın bileşenlerini şişip birbirine bağlayabilen bir araç olarak kullanılıyordu; bu aynı zamanda deri ürünlerinin imalatında da gerekliydi. Alüminyum oksidin saf haliyle varlığı 18. yüzyılın ikinci yarısında biliniyordu. Ancak alınmadı.

Bilim adamı H. K. Ørsted, metali klorürden izole eden ilk kişiydi. Tuzu potasyum amalgamla işleyen ve saf haliyle alüminyum olan karışımdan gri tozu izole eden oydu.

Daha sonra alüminyumun kimyasal özelliklerinin yüksek aktivitesinde ve güçlü indirgeme kabiliyetinde ortaya çıktığı anlaşıldı. Bu nedenle uzun süre kimse onunla çalışmadı.

Ancak 1854 yılında Fransız Deville eriyiğin elektrolizi yoluyla metal külçeler elde etmeyi başardı. Bu yöntem bugün hala geçerlidir. Özellikle değerli malzemelerin seri üretimi, işletmelerde büyük miktarda elektrik üretme sorunlarının çözüldüğü 20. yüzyılda başladı.

Günümüzde bu metal inşaat ve ev endüstrisinde en popüler ve kullanılan metallerden biridir.

Alüminyum atomunun genel özellikleri

Söz konusu elementi periyodik tablodaki konumuna göre karakterize edersek, birkaç nokta ayırt edilebilir.

1. Seri numarası - 13.
2. Üçüncü küçük periyotta yer alan üçüncü grup, ana alt grup.
3. Atom kütlesi - 26,98.
4. Değerlik elektronlarının sayısı 3'tür.
5. Dış katmanın konfigürasyonu 3s 2 3p 1 formülüyle ifade edilir.
6. Elemanın adı alüminyumdur.
7. güçlü bir şekilde ifade edilmiştir.
8. Doğada izotopları yoktur, kütle numarası 27 olan tek bir formda bulunur.
9. Kimyasal sembolü AL'dir ve formüllerde "alüminyum" olarak okunur.
10. Oksidasyon durumu +3'e eşit birdir.

Alüminyumun kimyasal özellikleri, atomunun elektronik yapısı ile tamamen doğrulanmıştır, çünkü büyük bir atom yarıçapına ve düşük elektron ilgisine sahip olduğundan, tüm aktif metaller gibi güçlü bir indirgeyici madde olarak hareket etme kapasitesine sahiptir.

Basit bir madde olarak alüminyum: fiziksel özellikler

Alüminyumdan basit bir madde olarak bahsedersek gümüş beyazı parlak bir metaldir. Havada hızla oksitlenir ve yoğun bir oksit filmi ile kaplanır. Aynı şey konsantre asitlere maruz kaldığında da olur.

Böyle bir özelliğin varlığı, bu metalden üretilen ürünleri korozyona karşı dayanıklı hale getirir ve bu da doğal olarak insanlar için oldukça uygundur. Alüminyumun inşaatlarda bu kadar yaygın kullanılmasının nedeni budur. Ayrıca ilginçtirler çünkü bu metal çok hafiftir, buna rağmen dayanıklı ve yumuşaktır. Bu özelliklerin birleşimi her maddede mevcut değildir.

Alüminyumun karakteristik birkaç temel fiziksel özelliği vardır.

1. Yüksek derecede işlenebilirlik ve süneklik. Bu metalden hafif, güçlü ve çok ince folyo yapılır ve ayrıca tel haline getirilir.
2. Erime noktası - 660 0 C.
3. Kaynama noktası - 2450 0 C.
4. Yoğunluk - 2,7 g/cm3.
5. Kristal kafes hacimsel yüz merkezli, metaldir.
6. Bağlantı türü - metal.

Alüminyumun fiziksel ve kimyasal özellikleri uygulama ve kullanım alanlarını belirler. Gündelik yönlerden bahsedersek yukarıda tartıştığımız özellikler büyük rol oynar. Hafif, dayanıklı ve korozyon önleyici bir metal olan alüminyum, uçak ve gemi yapımında kullanılır. Bu nedenle bu özelliklerin bilinmesi oldukça önemlidir.

Alüminyumun kimyasal özellikleri

Kimyasal açıdan bakıldığında söz konusu metal, saf bir madde iken yüksek kimyasal aktivite sergileyebilen güçlü bir indirgeyici maddedir. Önemli olan oksit filmi çıkarmaktır. Bu durumda aktivite keskin bir şekilde artar.

Basit bir madde olarak alüminyumun kimyasal özellikleri, aşağıdakilerle reaksiyona girme yeteneği ile belirlenir:

• asitler;
• alkaliler;
• halojenler;
• kükürt.

Normal şartlarda su ile etkileşime girmez. Bu durumda halojenler ısıtılmadan sadece iyot ile reaksiyona girer. Diğer reaksiyonlar sıcaklık gerektirir.

Alüminyumun kimyasal özelliklerini göstermek için örnekler verilebilir. Aşağıdakilerle etkileşim reaksiyonlarının denklemleri:

• asitler- AL + HCL = AlCL3 + H2;
• alkaliler- 2Al + 6H20 + 2NaOH = Na + 3H2;
• halojenler- AL + Hal = ALHal3;
• gri- 2AL + 3S = AL 2 S 3.

Genel olarak söz konusu maddenin en önemli özelliği, bileşiklerinden diğer elementleri geri kazanma yeteneğinin yüksek olmasıdır.

Rejeneratif kapasite

Alüminyumun indirgeyici özellikleri, diğer metallerin oksitleriyle etkileşim reaksiyonlarında açıkça görülebilir. Bunları maddenin bileşiminden kolayca çıkarır ve basit bir biçimde var olmalarını sağlar. Örneğin: Cr 2 O 3 + AL = AL 2 O 3 + Cr.

Metalurjide benzer reaksiyonlara dayalı maddelerin üretilmesi için bütün bir yöntem vardır. Buna alüminotermi denir. Bu nedenle kimya endüstrisinde bu element özellikle diğer metallerin üretiminde kullanılmaktadır.

Doğada dağılım

Diğer metal elementler arasında yaygınlık açısından alüminyum ilk sırada yer almaktadır. Yer kabuğunda %8,8 oranında bulunur. Metal olmayanlarla karşılaştırırsak oksijen ve silikondan sonra üçüncü sırada yer alacaktır.

Yüksek kimyasal aktivitesi nedeniyle saf halde bulunmaz, yalnızca çeşitli bileşiklerin bir parçası olarak bulunur. Örneğin alüminyum içeren birçok cevher, mineral ve kaya bilinmektedir. Ancak yalnızca doğada içeriği çok yüksek olmayan boksitten elde edilir.

Söz konusu metali içeren en yaygın maddeler:

• feldispatlar;
• boksit;
• granitler;
• silika;
• alüminosilikatlar;
• bazaltlar ve diğerleri.

Küçük miktarlarda alüminyum mutlaka canlı organizmaların hücrelerinde bulunur. Bazı kulüp yosunu türleri ve deniz canlıları, bu elementi yaşamları boyunca vücutlarında biriktirme yeteneğine sahiptir.

Fiş

Alüminyumun fiziksel ve kimyasal özellikleri, onu yalnızca tek bir şekilde elde etmeyi mümkün kılar: karşılık gelen oksit eriyiğinin elektrolizi ile. Ancak bu süreç teknolojik açıdan karmaşıktır. AL 2 O 3'ün erime noktası 2000 0 C'yi aşmaktadır. Bu nedenle doğrudan elektrolize tabi tutulamaz. Bu nedenle aşağıdaki şekilde ilerleyin.

Ürün verimi %99,7'dir. Ancak teknik amaçlar için kullanılan daha saf metali bile elde etmek mümkündür.

Başvuru

Alüminyumun mekanik özellikleri saf haliyle kullanılabilecek kadar iyi değildir. Bu nedenle en çok bu maddeye dayalı alaşımlar kullanılır. Bunlardan çok var, en temellerini sayabilirsiniz.

1. Duralümin.
2. Alüminyum-manganez.
3. Alüminyum-magnezyum.
4. Alüminyum-bakır.
5. Siluminler.
6. Avial.

Temel farkları elbette üçüncü taraf katkı maddeleridir. Hepsi alüminyuma dayanıyor. Diğer metaller malzemeyi daha dayanıklı, korozyona dayanıklı, aşınmaya dayanıklı ve işlenmesi kolay hale getirir.

Alüminyumun hem saf formda hem de bileşikleri (alaşımları) formunda birkaç ana uygulama alanı vardır.

Alüminyum, demir ve alaşımlarıyla birlikte en önemli metaldir. İnsan elindeki en kapsamlı endüstriyel uygulamayı bulan, periyodik tablonun bu iki temsilcisiydi.

Alüminyum hidroksitin özellikleri

Hidroksit alüminyumun oluşturduğu en yaygın bileşiktir. Kimyasal özellikleri metalin kendisiyle aynıdır; amfoteriktir. Bu, hem asitlerle hem de alkalilerle reaksiyona girerek ikili bir doğa sergileyebildiği anlamına gelir.

Alüminyum hidroksitin kendisi beyaz jelatinimsi bir çökeltidir. Bir alüminyum tuzunun bir alkali ile reaksiyona sokulması veya asitlerle reaksiyona sokulması yoluyla kolaylıkla elde edilir; bu hidroksit, olağan karşılık gelen tuzu ve suyu verir. Reaksiyon bir alkali ile meydana gelirse, koordinasyon numarası 4 olan alüminyumun hidrokso kompleksleri oluşur. Örnek: Na - sodyum tetrahidroksoalüminat.

Alüminyum ve bileşikleri

Periyodik tablonun III. grubunun ana alt grubu bor (B), alüminyum (Al), galyum (Ga), indiyum (In) ve talyumdan (Tl) oluşur.

Yukarıdaki verilerden de anlaşılacağı üzere tüm bu unsurlar 19. yüzyılda keşfedilmiştir.

Bor metal olmayan bir elementtir. Alüminyum bir geçiş metalidir, galyum, indiyum ve talyum ise tam teşekküllü metallerdir. Böylece periyodik tablonun her grubunun elementlerinin atomlarının yarıçapı arttıkça basit maddelerin metalik özellikleri artar.

D. I. Mendeleev’in masasında alüminyumun konumu. Atomik yapı, oksidasyon durumları

Alüminyum elementi grup III'te, ana “A” alt grubu, periyodik sistemin 3. periyodunda, seri numarası 13, bağıl atom kütlesi Ar(Al) = 27'de bulunur. Tablonun soldaki komşusu magnezyumdur - tipik bir metal ve sağda - silikon - zaten metal değil. Sonuç olarak, alüminyumun bazı ara nitelikte özellikler sergilemesi gerekir ve bileşikleri amfoteriktir.

Al +13) 2) 8) 3, p – element,

Alüminyum, bileşiklerde +3 oksidasyon durumu sergiler:

Al 0 – 3 e - → Al +3

Fiziki ozellikleri

Serbest haliyle alüminyum, yüksek termal ve elektrik iletkenliğine sahip gümüşi beyaz bir metaldir. Erime noktası 650 o C'dir. Alüminyumun yoğunluğu düşüktür (2,7 g/cm3) - demir veya bakırınkinden yaklaşık üç kat daha azdır ve aynı zamanda dayanıklı bir metaldir.

Doğada olmak

Doğadaki yaygınlık açısından, Metaller arasında 1., elementler arasında 3. sırada oksijen ve silikondan sonra ikinci sıradadır. Çeşitli araştırmacılara göre yer kabuğundaki alüminyum içeriğinin yüzdesi yer kabuğunun kütlesinin% 7,45 ila 8,14'ü arasında değişmektedir.

Doğada alüminyum yalnızca bileşikler halinde bulunur(mineraller).

Bazıları:

· Boksit - Al 2 O 3 H 2 O (SiO 2, Fe 2 O 3, CaCO 3 safsızlıkları ile)

· Nefelinler - KNa 3 4

Alunitler - KAl(SO 4) 2 2Al(OH) 3

· Alümina (kaolinlerin kum SiO 2, kireçtaşı CaCO 3, manyezit MgCO 3 ile karışımları)

Korindon - Al 2 O 3 (yakut, safir)

· Feldispat (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

Alüminyum ve bileşiklerinin kimyasal özellikleri

Alüminyum normal koşullar altında oksijenle kolayca reaksiyona girer ve bir oksit filmle kaplanır (bu ona mat bir görünüm verir).

Kalınlığı 0,00001 mm'dir ancak bu sayede alüminyum paslanmaz. Alüminyumun kimyasal özelliklerini incelemek için oksit filmi çıkarılır. (Zımpara kağıdı kullanarak veya kimyasal olarak: önce oksit filmi çıkarmak için alkali bir çözeltiye, ardından cıva - amalgam ile bir alüminyum alaşımı oluşturmak için cıva tuzları çözeltisine batırmak).