Kimyasal özellikler al. Alüminyumun kimyasal ve fiziksel özellikleri

Gümüşi beyaz renk tonuna sahip bu hafif metal, modern yaşamın hemen hemen her yerinde bulunur. Alüminyumun fiziksel ve kimyasal özellikleri endüstride yaygın olarak kullanılmasına olanak sağlar. En ünlü yataklar Afrika, Güney Amerika ve Karayipler'dedir. Rusya'da boksit madenciliği sahaları Urallarda bulunmaktadır. Alüminyum üretiminde dünya liderleri Çin, Rusya, Kanada ve ABD'dir.

Al madenciliği

Doğada bu gümüş rengi metal, yüksek kimyasal aktivitesi nedeniyle yalnızca bileşikler halinde bulunur. Alüminyum içeren en iyi bilinen jeolojik kayalar boksit, alümina, korindon ve feldispattır. Boksit ve alümina endüstriyel öneme sahiptir; alüminyumun saf halde çıkarılmasını mümkün kılan bu cevherlerin yataklarıdır.

Özellikler

Alüminyumun fiziksel özellikleri, bu metalin boşluklarını tel haline getirmeyi ve ince tabakalar halinde yuvarlamayı kolaylaştırır. Bu metal dayanıklı değildir, eritme sırasında bu göstergeyi arttırmak için çeşitli katkı maddeleri ile alaşımlanır: bakır, silikon, magnezyum, manganez, çinko. Endüstriyel amaçlar için alüminyumun bir başka fiziksel özelliği de önemlidir: havada hızla oksitlenme yeteneği. Doğal koşullar altında bir alüminyum ürünün yüzeyi genellikle metali etkili bir şekilde koruyan ve korozyonunu önleyen ince bir oksit filmle kaplanır. Bu film yok edildiğinde gümüş metal hızla oksitlenir ve sıcaklığı gözle görülür şekilde artar.

Alüminyumun iç yapısı

Alüminyumun fiziksel ve kimyasal özellikleri büyük ölçüde iç yapısına bağlıdır. Bu elementin kristal kafesi bir tür yüz merkezli küptür.

Bu tür kafes, bakır, brom, gümüş, altın, kobalt ve diğerleri gibi birçok metalin doğasında vardır. Yüksek ısı iletkenliği ve elektriği iletme yeteneği bu metali dünyanın en popülerlerinden biri haline getirmiştir. Aşağıda tablosu sunulan alüminyumun geri kalan fiziksel özellikleri, özelliklerini tam olarak ortaya koymakta ve uygulama kapsamını göstermektedir.

Alüminyum alaşımlama

Bakır ve alüminyumun fiziksel özellikleri öyledir ki, bir alüminyum alaşımına belirli bir miktarda bakır eklendiğinde kristal kafesi bozulur ve alaşımın mukavemeti artar. Hafif alaşımların alaşımlanması, Al'ın bu özelliğinin dayanımlarını ve agresif ortamlara karşı dirençlerini artırmasına dayanmaktadır.

Sertleşme sürecinin açıklaması, alüminyum kristal kafesindeki bakır atomlarının davranışında yatmaktadır. Cu parçacıkları Al kristal kafesinden düşme eğilimindedir ve özel alanlarında gruplanır.

Bakır atomlarının kümeler oluşturduğu yerde, gümüş metal parçacıklarının aynı anda hem genel alüminyum kristal kafesine hem de CuAl2 karışık tip kafesine dahil edildiği bir CuAl 2 karışık tip kristal kafes oluşur. normalden çok daha büyüktür. Bu, yeni oluşan maddenin gücünün çok daha yüksek olduğu anlamına gelir.

Kimyasal özellikler

Alüminyumun seyreltik sülfürik ve hidroklorik asit ile etkileşimi bilinmektedir. Isıtıldığında bu metal içlerinde kolayca çözünür. Soğuk konsantre veya yüksek oranda seyreltilmiş nitrik asit bu elementi çözmez. Alkalilerin sulu çözeltileri, reaksiyon oluşturan alüminatlar - alüminyum iyonları içeren tuzlar sırasında maddeyi aktif olarak etkiler. Örneğin:

Al203 +3H2O+2NaOH=2Na

Ortaya çıkan bileşiğe sodyum tetrahidroksoalüminat adı verilir.

Alüminyum ürünlerin yüzeyindeki ince bir film, bu metali sadece havadan değil aynı zamanda sudan da korur. Bu ince bariyer kaldırılırsa element suyla şiddetli bir şekilde etkileşime girecek ve sudan hidrojen açığa çıkacak.

2AL+6H 2 O= 2 AL (OH) 3 +3H 2

Ortaya çıkan maddeye alüminyum hidroksit denir.

AL (OH) 3 alkali ile reaksiyona girerek hidroksoalüminat kristalleri oluşturur:

Al(OH)2 +NaOH=2Na

Bu kimyasal denklem bir öncekine eklenirse, bir elementin alkalin çözeltide çözülmesine ilişkin formülü elde ederiz.

Al(OH)3 +2NaOH+6H2O=2Na +3H2

Alüminyum yakma

Alüminyumun fiziksel özellikleri oksijenle reaksiyona girmesine izin verir. Bu metalin veya alüminyum folyonun tozu ısıtılırsa parlar ve beyaz, kör edici bir alevle yanar. Reaksiyonun sonunda alüminyum oksit Al 2 O 3 oluşur.

alümina

Ortaya çıkan alüminyum oksitin jeolojik adı alüminadır. Doğal koşullar altında korindon - sert şeffaf kristaller şeklinde oluşur. Korundum oldukça serttir ve sertlik derecesi 9'dur. Korundumun kendisi renksizdir, ancak çeşitli yabancı maddeler onu kırmızı ve maviye çevirebilir, bu da mücevherlerde yakut ve safir olarak bilinen değerli taşların oluşmasına neden olabilir.

Alüminyum oksidin fiziksel özellikleri bu değerli taşların yapay koşullarda yetiştirilmesine olanak tanır. Endüstriyel değerli taşlar sadece mücevher yapımında kullanılmaz, aynı zamanda hassas alet yapımında, saat yapımında ve diğer şeylerde de kullanılır. Yapay yakut kristalleri lazer cihazlarında da yaygın olarak kullanılmaktadır.

Özel bir yüzeye uygulanan, çok sayıda yabancı madde içeren ince taneli korindon çeşidi herkes tarafından zımpara olarak bilinir. Alüminyum oksidin fiziksel özellikleri, korundumun yüksek aşındırıcı özelliklerinin yanı sıra sertliğini ve sürtünmeye karşı direncini de açıklamaktadır.

Alüminyum hidroksit

Al2(OH)3 tipik bir amfoterik hidroksittir. Bu madde bir asitle birleştiğinde pozitif yüklü alüminyum iyonları içeren bir tuz oluşturur; alkalilerde ise alüminatlar oluşturur. Bir maddenin amfoterik doğası, hem asit hem de alkali olarak davranabilmesiyle ortaya çıkar. Bu bileşik hem jöle hem de katı formda bulunabilir.

Suda pratik olarak çözünmez, ancak çoğu aktif asit ve alkali ile reaksiyona girer. Alüminyum hidroksitin fiziksel özellikleri tıpta kullanılmaktadır; vücuttaki asitliği azaltmanın popüler ve güvenli bir yoludur; gastrit, duodenit ve ülserlerde kullanılır. Endüstride adsorban olarak Al 2 (OH) 3 kullanılır, suyu mükemmel şekilde arındırır ve içinde çözünmüş zararlı elementleri çökeltir.

Endüstriyel kullanım

Alüminyum 1825'te keşfedildi. Başlangıçta bu metale altın ve gümüşten daha fazla değer veriliyordu. Bu, onu cevherden çıkarmanın zorluğuyla açıklandı. Alüminyumun fiziksel özellikleri ve yüzeyinde hızlı bir şekilde koruyucu film oluşturma yeteneği, bu elementin incelenmesini zorlaştırdı. Endüstriyel ölçekte kullanıma uygun saf bir elementin eritilmesine yönelik uygun bir yöntem ancak 19. yüzyılın sonunda keşfedildi.

Hafiflik ve korozyona karşı dayanıklılık alüminyumun benzersiz fiziksel özellikleridir. Bu gümüşi metalin alaşımları roketçilik, otomobil, gemi, uçak ve alet yapımında, çatal bıçak takımı ve sofra takımı üretiminde kullanılmaktadır.

Saf bir metal olan Al, kimyasal ekipman parçaları, elektrik kabloları ve kapasitörlerin üretiminde kullanılır. Alüminyumun fiziksel özellikleri öyledir ki, elektrik iletkenliği bakırınki kadar yüksek değildir ancak bu dezavantaj, söz konusu metalin hafifliği ile telafi edilir ve bu da alüminyum tellerin daha kalın yapılmasını mümkün kılar. Yani aynı elektrik iletkenliğine sahip bir alüminyum tel, bakır telin yarısı kadar ağırlığa sahiptir.

Alüminize etme işleminde Al'ın kullanılması daha az önemli değildir. Ana metalin ısıtıldığında korozyondan korunması amacıyla dökme demir veya çelik bir ürünün yüzeyinin alüminyumla doyurulması reaksiyonuna verilen isimdir.

Şu anda bilinen alüminyum cevheri rezervleri, insanların bu gümüşi metale olan ihtiyaçlarıyla oldukça karşılaştırılabilir düzeydedir. Alüminyumun fiziksel özellikleri araştırmacılara hâlâ pek çok sürpriz sunabiliyor ve bu metalin uygulama alanı sanıldığından çok daha geniş.

Alüminyum- D.I. Mendeleev'in kimyasal elementlerinin periyodik sisteminin üçüncü periyodunun üçüncü grubunun ana alt grubunun bir elementi, atom numarası 13. Al (Alüminyum) sembolü ile gösterilir. Hafif metaller grubuna aittir. Yerkabuğunda en yaygın metal ve oksijen ve silikondan sonra en çok bulunan üçüncü kimyasal elementtir.

Basit bir madde olan alüminyum (CAS numarası: 7429-90-5), kolayca şekillendirilebilen, dökülebilen ve işlenebilen hafif, paramanyetik gümüş-beyaz bir metaldir. Alüminyum, yüzeyi daha fazla etkileşimden koruyan güçlü oksit filmlerinin hızla oluşması nedeniyle yüksek termal ve elektriksel iletkenliğe ve korozyona karşı dirence sahiptir.

Bazı biyolojik çalışmalara göre insan vücudunda alüminyum alımının Alzheimer hastalığının gelişiminde bir faktör olduğu düşünülüyordu, ancak bu çalışmalar daha sonra eleştirildi ve aralarındaki bağlantı hakkındaki sonuç çürütüldü.

Hikaye

Alüminyum ilk olarak 1825 yılında Hans Oersted tarafından potasyum amalgamın alüminyum klorür üzerindeki etkisi ve ardından cıvanın damıtılmasıyla elde edildi.

Fiş

Modern üretim yöntemi, Amerikalı Charles Hall ve Fransız Paul Héroux tarafından bağımsız olarak geliştirildi. Alüminyum oksit Al203'ün bir kriyolit Na3AlF6 eriyiğinde çözülmesinden ve ardından grafit elektrotlar kullanılarak elektrolizden oluşur. Bu üretim yöntemi çok fazla elektrik gerektirir ve bu nedenle ancak 20. yüzyılda popüler hale geldi.

1 ton ham alüminyum üretmek için 1.920 ton alümina, 0.065 ton kriyolit, 0.035 ton alüminyum florür, 0.600 ton anot kütlesi ve 17 bin kWh DC elektrik gerekmektedir.

Fiziki ozellikleri

Metal gümüş-beyaz renklidir, hafiftir, yoğunluğu - 2,7 g/cm³, teknik alüminyum için erime noktası - 658 °C, yüksek saflıkta alüminyum için - 660 °C, spesifik füzyon ısısı - 390 kJ/kg, kaynama noktası - 2500 ° C, özgül buharlaşma ısısı - 10,53 MJ/kg, dökme alüminyumun geçici direnci - 10-12 kg/mm², deforme olabilir - 18-25 kg/mm², alaşımlar - 38-42 kg/mm².

Brinell sertliği 24-32 kgf/mm², yüksek süneklik: teknik - %35, saf - %50, ince tabakalara ve hatta folyoya haddelenmiş.

Alüminyum, bakırın elektrik iletkenliğinin %65'i kadar yüksek elektrik ve ısı iletkenliğine sahiptir ve yüksek ışık yansıtma özelliğine sahiptir.

Alüminyum hemen hemen tüm metallerle alaşımlar oluşturur.

Doğada olmak

Doğal alüminyum neredeyse tamamen tek bir kararlı izotop olan 27Al'den oluşur ve eser miktarda 26Al, yarı ömrü 720.000 yıl olan radyoaktif bir izotop olup, çekirdeklerin bombardımanı ile atmosferde üretilir. argon kozmik ışın protonları.

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

Doğada alüminyum yalnızca bileşiklerde (minerallerde) bulunur. 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
• 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. Al203. 6SiO2

Doğal sular, alüminyum florür gibi düşük toksik kimyasal bileşikler formunda alüminyum içerir. Katyon veya anyonun türü her şeyden önce sulu ortamın asitliğine bağlıdır. Rusya'daki yüzey suyu kütlelerindeki alüminyum konsantrasyonları 0,001 ile 10 mg/l arasında değişmektedir.

Kimyasal özellikler

Alüminyum hidroksit

Normal koşullar altında alüminyum, ince ve dayanıklı bir oksit filmle kaplanmıştır ve bu nedenle klasik oksitleyici maddelerle reaksiyona girmez: H2O (t°); O2, HNO3 (ısıtmadan). Bu sayede alüminyum pratikte korozyona uğramaz ve bu nedenle modern endüstride yaygın olarak talep görmektedir. Bununla birlikte, oksit filmi yok edildiğinde (örneğin, amonyum tuzları NH4 + çözeltileri, sıcak alkaliler veya amalgamasyonun bir sonucu olarak temas ettiğinde), alüminyum aktif bir indirgeyici metal görevi görür.

Basit maddelerle kolayca reaksiyona girer:

• oksijen ile: 4Al + 3O 2 = 2Al 2 O 3
• halojenlerle: 2Al + 3Br 2 = 2AlBr 3
• ısıtıldığında diğer metal olmayanlarla reaksiyona girer:
  • kükürt ile alüminyum sülfit oluşturan: 2Al + 3S = Al 2 S 3
  • nitrojen ile alüminyum nitrür oluşturur: 2Al + N 2 = 2AlN
  • karbonlu, alüminyum karbür oluşturan: 4Al + 3C = Al 4 C 3

Fransa'da Charles Hall ve ABD'de Paul Héroux tarafından 1886'da hemen hemen eş zamanlı olarak icat edilen ve erimiş kriyolit içinde çözünmüş alüminanın elektrolizi yoluyla alüminyum üretimine dayanan yöntem, modern alüminyum üretim yönteminin temelini attı. O zamandan beri elektrik mühendisliğindeki gelişmeler nedeniyle alüminyum üretimi gelişti. Alümina üretiminin gelişimine kayda değer bir katkı Rus bilim adamları K. I. Bayer, D. A. Penyakov, A. N. Kuznetsov, E. I. Zhukovsky, A. A. Yakovkin ve diğerleri tarafından yapıldı.

Rusya'daki ilk alüminyum izabe tesisi 1932'de Volkhov'da inşa edildi. SSCB'nin metalurji endüstrisi 1939'da 47,7 bin ton alüminyum üretti, 2,2 bin ton da ithal edildi.

Rusya'da alüminyum üretiminde fiili tekel, dünya alüminyum pazarının yaklaşık %13'ünü ve alüminanın %16'sını oluşturan Russian Aluminium OJSC'dir.

Dünyanın boksit rezervleri neredeyse sınırsızdır, yani talebin dinamikleriyle orantısızdır. Mevcut tesisler yılda 44,3 milyon tona kadar birincil alüminyum üretebilmektedir. Gelecekte alüminyumun bazı uygulamalarının, örneğin kompozit malzemelerin kullanımına yeniden yönlendirilebileceği de dikkate alınmalıdır.

Başvuru

Bir parça alüminyum ve bir Amerikan parası.

İnşaat malzemesi olarak yaygın olarak kullanılır. Alüminyumun bu kalitedeki ana avantajları hafiflik, damgalama için dövülebilirlik, korozyon direnci (havada alüminyum anında daha fazla oksidasyonu önleyen dayanıklı bir Al2O3 filmi ile kaplanır), yüksek ısı iletkenliği ve toksik olmamadır. bileşiklerinden oluşur. Özellikle bu özellikler alüminyumu pişirme kapları üretiminde, gıda endüstrisinde alüminyum folyoda ve ambalajlamada son derece popüler hale getirmiştir.

Alüminyumun yapısal bir malzeme olarak ana dezavantajı düşük mukavemetidir, bu nedenle genellikle az miktarda bakır ve magnezyum ile alaşımlanır. duralumin alaşımı.

Alüminyumun elektrik iletkenliği bakırınkinden yalnızca 1,7 kat daha azdır, alüminyum ise yaklaşık 2 kat daha ucuzdur. Bu nedenle, elektrik mühendisliğinde tellerin üretiminde, bunların ekranlanmasında ve hatta mikroelektronikte çiplerdeki iletkenlerin üretiminde yaygın olarak kullanılmaktadır. Alüminyumun bakıra (63 1/ohm) kıyasla daha düşük elektrik iletkenliği (37 1/ohm), alüminyum iletkenlerin kesitinin arttırılmasıyla telafi edilir. Alüminyumun bir elektrik malzemesi olarak dezavantajı, lehimlemeyi zorlaştıran güçlü oksit filmidir.

• Özelliklerinin karmaşık olması nedeniyle ısıtma ekipmanlarında yaygın olarak kullanılır.
• Alüminyum ve alaşımları ultra düşük sıcaklıklarda mukavemetini korur. Bu nedenle kriyojenik teknolojide yaygın olarak kullanılmaktadır.
• Düşük maliyet ve kaplama kolaylığı ile birlikte yüksek yansıtma özelliği, alüminyumu ayna yapımında ideal bir malzeme haline getirir.
• Gaz oluşturucu madde olarak yapı malzemelerinin üretiminde.
• Alüminizasyon, pistonlu içten yanmalı motor valfleri, türbin kanatları, yağ platformları, ısı değişim ekipmanları gibi çelik ve diğer alaşımlara korozyon ve kireçlenme direnci kazandırır ve ayrıca galvanizlemenin yerini alır.
• Alüminyum sülfür, hidrojen sülfit üretmek için kullanılır.
• Özellikle güçlü ve hafif bir malzeme olarak köpüklü alüminyumun geliştirilmesine yönelik araştırmalar devam etmektedir.

İndirgeyici ajan olarak

• Termitin bir bileşeni olarak alüminotermi karışımları
• Alüminyum, nadir metalleri oksitlerinden veya halojenürlerinden kurtarmak için kullanılır.

Alüminyum alaşımları

Genellikle kullanılan yapı malzemesi saf alüminyum değil, ona dayalı çeşitli alaşımlardır.

— Alüminyum-magnezyum alaşımları yüksek korozyon direncine sahiptir ve iyi kaynaklanmıştır; Örneğin yüksek hızlı gemilerin gövdelerinin yapımında kullanılırlar.

— Alüminyum-manganez alaşımları birçok yönden alüminyum-magnezyum alaşımlarına benzer.

— Alüminyum-bakır alaşımları (özellikle duralumin), mukavemetlerini büyük ölçüde artıran ısıl işleme tabi tutulabilir. Ne yazık ki ısıl işlem görmüş malzemeler kaynaklanamadığından uçak parçaları hala perçinlerle birbirine bağlanıyor. Daha yüksek bakır içeriğine sahip bir alaşımın rengi altına çok benzer ve bazen ikincisini taklit etmek için kullanılır.

— Alüminyum-silikon alaşımları (siluminler) döküm için en uygun olanlardır. Çeşitli mekanizmaların vakaları genellikle onlardan dökülür.

— Alüminyum bazlı kompleks alaşımlar: avial.

— Alüminyum 1,2 Kelvin sıcaklıkta süper iletken duruma geçer.

Diğer alaşımlara katkı maddesi olarak alüminyum

Alüminyum birçok alaşımın önemli bir bileşenidir. Örneğin alüminyum bronzlarda ana bileşenler bakır ve alüminyumdur. Magnezyum alaşımlarında alüminyum çoğunlukla katkı maddesi olarak kullanılır. Elektrikli ısıtma cihazlarında spiral üretimi için fechral (Fe, Cr, Al) (diğer alaşımlarla birlikte) kullanılır.

Takı

Alüminyumun çok pahalı olduğu zamanlarda ondan çeşitli takılar yapıldı. Üretimi için yeni teknolojiler ortaya çıktığında, onlar için moda hemen geçti ve bu da maliyeti birçok kez düşürdü. Günümüzde kostüm takılarının üretiminde bazen alüminyum kullanılmaktadır.

Cam yapımı

Cam yapımında florür, fosfat ve alüminyum oksit kullanılır.

Gıda endüstrisi

Alüminyum gıda katkı maddesi E173 olarak kayıtlıdır.

Roket teknolojisinde alüminyum ve bileşikleri

Alüminyum ve bileşikleri, iki yakıtlı roket yakıtlarında yüksek verimli bir yakıt olarak ve katı roket yakıtlarında yanıcı bir bileşen olarak kullanılır. Aşağıdaki alüminyum bileşikleri roket yakıtı olarak en büyük pratik ilgi alanına sahiptir:

— Alüminyum: roket yakıtlarındaki yakıt. Hidrokarbonlar vb. içinde toz ve süspansiyon halinde kullanılır.
— Alüminyum hidrit
— Alüminyum boranat
— Trimetilalüminyum
— Trietilalüminyum
— Tripropilalüminyum

Alüminyum hidrürün çeşitli oksitleyicilerle oluşturduğu yakıtların teorik özellikleri.

Dünya kültüründe alüminyum

Şair Andrei Voznesensky, 1959'da alüminyumu sanatsal bir imge olarak kullandığı “Sonbahar” şiirini yazdı:
...Ve genç donda pencerenin arkasında
alüminyum tarlaları var...

Viktor Tsoi koroyla birlikte “Alüminyum Salatalıklar” şarkısını yazdı:
Alüminyum salatalık ekimi
Bir branda alanında
Alüminyum salatalık ekiyorum
Bir branda alanında

Toksisite

Hafif bir toksik etkiye sahiptir, ancak birçok suda çözünebilen inorganik alüminyum bileşiği uzun süre çözünmüş halde kalır ve içme suyu yoluyla insanlar ve sıcakkanlı hayvanlar üzerinde zararlı etki yaratabilir. En zehirli olanları klorürler, nitratlar, asetatlar, sülfatlar vb.'dir. İnsanlar için, aşağıdaki dozlardaki alüminyum bileşikleri (mg/kg vücut ağırlığı) yutulduğunda toksik etkiye sahiptir: alüminyum asetat - 0,2-0,4; alüminyum hidroksit - 3,7-7,3; alüminyum şap - 2,9. Öncelikle sinir sistemini etkiler (sinir dokusunda birikerek merkezi sinir sisteminde ciddi bozukluklara yol açar). Bununla birlikte, alüminyumun nörotoksisitesi, metalin insan vücudunda birikmesinin eliminasyon mekanizması tarafından engellenmesi nedeniyle 1960'ların ortalarından beri araştırılmaktadır. Normal koşullar altında günde 15 mg'a kadar element idrarla atılabilir. Buna göre en büyük olumsuz etki, böbrek boşaltım fonksiyonu bozulmuş kişilerde görülür.

Ek Bilgiler

— Alüminyum hidroksit
— Alüminyum hakkında ansiklopedi
— Alüminyum bağlantılar
— Uluslararası Alüminyum Enstitüsü

Alüminyum, Alüminyum, Al (13)

Alüminyum içeren bağlayıcılar eski çağlardan beri bilinmektedir. Ancak özellikle Pliny'nin bahsettiği şap (Latince Alumen veya Alumin, Almanca Alaun), eski çağlarda ve Orta Çağ'da çeşitli maddeler olarak anlaşılmıştır. Ruland'ın Simya Sözlüğünde Alumen kelimesi, çeşitli tanımların eklenmesiyle 34 anlamda verilmiştir. Özellikle, antimon, Alumen alafuri - alkalin tuz, Alumen Alcori - nitrum veya alkali şap, Alumen creptum - iyi şarabın tartarı (tartar), Alumen fascioli - alkali, Alumen odig - amonyak, Alumen scoriole - alçıtaşı, vb. anlamına geliyordu. Lemery Ünlü “Basit Eczacılık Ürünleri Sözlüğü” nün (1716) yazarı, aynı zamanda şap çeşitlerinin geniş bir listesini de sunmaktadır.

18. yüzyıla kadar alüminyum bileşikleri (şap ve oksit) görünüş olarak benzer diğer bileşiklerden ayırt edilememiştir. Lemery şapı şu şekilde tanımlıyor: “1754 r. Marggraf, bir şap çözeltisinden (alkali etkisiyle) "şap toprağı" (Alaunerde) adını verdiği bir alüminyum oksit çökeltisini izole etti ve diğer topraklardan farkını ortaya koydu. Yakında şap toprağı alümina (Alümina veya Alümin) adını aldı. 1782 yılında Lavoisier, alüminyumun bilinmeyen bir elementin oksiti olduğu fikrini ortaya attı. Lavoisier, Basit Cisimler Tablosunda Alümini "basit cisimler, tuz oluşturan, dünyevi" arasına yerleştirdi. İşte alümina isminin eşanlamlıları: argile, şap. toprak, şapın temeli. Lemery'nin sözlüğünde belirttiği gibi argilla veya argilla kelimesi Yunancadan gelmektedir. çömlek kili. Dalton, “Yeni Kimya Felsefesi Sistemi”nde alüminyuma özel bir işaret verir ve şap için karmaşık bir yapısal(!) formül verir.

Galvanik elektrik kullanılarak alkali metallerin keşfedilmesinden sonra Davy ve Berzelius, aynı şekilde metalik alüminyumu alüminadan ayırmayı başaramadılar. Sorun ancak 1825'te Danimarkalı fizikçi Oersted tarafından kimyasal bir yöntem kullanılarak çözüldü. Kloru sıcak bir alümina ve kömür karışımından geçirdi ve elde edilen susuz alüminyum klorür, potasyum amalgam ile ısıtıldı. Oersted, cıvanın buharlaşmasından sonra görünüş olarak kalay benzeri bir metal elde edildiğini yazıyor. Son olarak, 1827'de Wöhler, susuz alüminyum klorürü potasyum metali ile ısıtarak alüminyum metalini daha verimli bir şekilde izole etti.

1807 civarında alüminanın elektrolizini yapmaya çalışan Davy, içerdiği varsayılan metale alüminyum (Alüminyum) veya alüminyum (Alüminyum) adını verdi. İkinci isim o zamandan beri ABD'de yaygınlaşırken, İngiltere ve diğer ülkelerde daha sonra aynı Davy tarafından önerilen Alüminyum adı benimsendi. Tüm bu isimlerin kökeni hakkında çeşitli yazarların delillerine dayanarak antik çağlara kadar uzanan farklı görüşlerin olduğu Latince alum (Alumen) kelimesinden geldiği oldukça açıktır.

A. M. Vasiliev, bu kelimenin belirsiz kökenine dikkat çekerek, belirli bir Isidore'un (belli ki 560 - 636'da yaşayan bir piskopos olan, özellikle etimolojik araştırmalarla uğraşan bir ansiklopedist olan Sevillalı Isidore) görüşünden alıntı yapıyor: “Alümen lümen denir, peki boyama sırasında eklendiğinde boyalara nasıl lümen (ışık, parlaklık) verir." Ancak bu açıklama her ne kadar çok eski olsa da alumen kelimesinin tam olarak böyle bir kökene sahip olduğunu kanıtlamaz. Burada yalnızca tesadüfi bir totolojinin olması muhtemeldir. Lemery (1716) alümen kelimesinin Yunanca (halmi) kelimesiyle ilişkili olduğunu ve tuzluluk, tuzlu su, tuzlu su vb. anlamına geldiğini belirtir.

19. yüzyılın ilk on yıllarında alüminyumun Rusça isimleri. oldukça çeşitlidir. Bu dönemin kimya üzerine kitap yazarlarının her biri açıkça kendi başlığını önermeye çalıştı. Böylece, Zakharov alüminyum alümina (1810), Giese - alüminyum (1813), Strakhov - şap (1825), Iovsky - kil, Shcheglov - alümina (1830) adını verir. Dvigubsky Mağazasında (1822 - 1830), alüminaya alümina, alümina, alümina (örneğin, fosforik asit alümina) ve metale alüminyum ve alüminyum (1824) adı verilir. Hess, “Foundations of Pure Chemistry” (1831) kitabının ilk baskısında alümina (Alüminyum) adını ve beşinci baskısında (1840) kil adını kullanır. Bununla birlikte, alümina terimine, örneğin alümina sülfata dayalı olarak tuzlar için isimler oluşturur. Mendeleev “Fundamentals of Chemistry” (1871) kitabının ilk baskısında alüminyum ve kil isimlerini kullanmış, sonraki baskılarda ise kil kelimesi artık kullanılmamıştır.

(A l), galyum (Ga), indiyum (In) ve talyum (T l).

Yukarıdaki verilerden de görülebileceği gibi, tüm bu unsurlar keşfedilmiştir. XIX yüzyıl.

Ana alt grubun metallerinin keşfi III gruplar

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

Bu dersimizde alüminyumun özelliklerine daha yakından bakacağız.

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

Alüminyum eleman şurada bulunur: III grup, ana “A” alt grubu, periyodik sistemin 3. periyodu, seri numarası No. 13, bağıl atom kütlesi Ar(Al ) = 27. Tablonun soldaki komşusu tipik bir metal olan magnezyum, sağdaki ise metal olmayan silikondur. 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

2. Fiziksel özellikler

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

3. 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

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

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

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

· Beril - 3BeO Al 2 O 3 6SiO 2

4. Alüminyum ve bileşiklerinin kimyasal özellikleri

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

OKSİT FİLMİNİN GÖSTERİMİ

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).

BEN. Basit maddelerle etkileşim

Zaten oda sıcaklığında alüminyum, tüm halojenlerle aktif olarak reaksiyona girerek halojenürler oluşturur. Isıtıldığında kükürt (200 °C), nitrojen (800 °C), fosfor (500 °C) ve karbon (2000 °C) ile bir katalizör - su varlığında iyot ile reaksiyona girer:

2A l + 3 S = A l 2 S 3 (alüminyum sülfür),

2A l + N 2 = 2A lN (alüminyum nitrür),

Al + P = Al P (alüminyum fosfit),

4A l + 3C = A l 4 C3 (alüminyum karbür).

2 Al +3 I 2 =2 Al I 3 (alüminyum iyodür) DENEYİM

Tüm bu bileşikler, alüminyum hidroksit ve buna bağlı olarak hidrojen sülfit, amonyak, fosfin ve metan oluşturmak üzere tamamen hidrolize edilir:

Al 2 S 3 + 6H 2 Ö = 2Al(OH) 3 + 3H 2 S

Al4C3 + 12H20 = 4Al(OH)3 + 3CH4

Talaş veya toz halinde havada parlak bir şekilde yanar ve büyük miktarda ısı açığa çıkarır:

4A l + 3 Ö 2 = 2A l 2 Ö 3 + 1676 kJ.

HAVADA ALÜMİNYUM YANMA

DENEYİM

II. Karmaşık maddelerle etkileşim

Su ile etkileşim :

2 Al + 6 H 2 O=2 Al (OH) 3 +3 H 2

oksit filmi olmadan

DENEYİM

Metal oksitlerle etkileşim:

Alüminyum aktif metallerden biri olduğundan iyi bir indirgeyici maddedir. Faaliyet serisinde toprak alkali metallerden hemen sonra yer alır. Bu yüzden metalleri oksitlerinden geri kazandırır . Bu reaksiyon, alümotermi, tungsten, vanadyum vb. gibi saf nadir metallerin üretilmesi için kullanılır.

3 Fe 3 O 4 +8 Al =4 Al 2 O 3 +9 Fe + Q

Termit kaynağında Fe 3 O 4 ve Al (toz) termit karışımı da kullanılır.

C r 2 Ö 3 + 2A l = 2C r + A l 2 Ö 3

Asitlerle etkileşim :

Sülfürik asit çözeltisi ile: 2 Al+ 3 H 2 SO 4 = Al 2 (SO 4) 3 +3 H 2

Soğuk konsantre kükürt ve nitrojen (pasifatlar) ile reaksiyona girmez. Bu nedenle nitrik asit alüminyum tanklarda taşınır. Alüminyum ısıtıldığında hidrojen açığa çıkarmadan bu asitleri indirgeyebilir:

2A l + 6H 2 S Ö 4 (kons) = A l 2 (S Ö 4) 3 + 3 S Ö 2 + 6H 2 O,

Al + 6H NO3 (kons) = Al (NO3)3 + 3 NO2 + 3H20.

Alkalilerle etkileşim .

2 Al + 2 NaOH + 6 H20 = 2 Na [ Al(OH)4 ] +3 H2

DENEYİM

Hayır[Aben(OH)4] – sodyum tetrahidroksialüminat

Kimyager Gorbov'un önerisi üzerine Rus-Japon Savaşı sırasında bu reaksiyon balonlar için hidrojen üretmek amacıyla kullanıldı.

Tuz çözeltileri ile:

2 Al + 3 CuSO 4 = Al 2 (S04) 3 + 3 Cu

Alüminyumun yüzeyi cıva tuzu ile ovulduğunda aşağıdaki reaksiyon meydana gelir:

2 Al + 3 HgCl 2 = 2 AlCl 3 + 3 Hg

Açığa çıkan cıva alüminyumu çözerek amalgam oluşturur .

Solüsyonlarda alüminyum iyonlarının tespiti : DENEYİM

5. Alüminyum ve bileşiklerinin uygulanması

Alüminyumun fiziksel ve kimyasal özellikleri teknolojide yaygın şekilde kullanılmasına yol açmıştır. Havacılık endüstrisi en büyük alüminyum tüketicisidir: Uçağın 2/3'ü alüminyum ve alaşımlarından oluşmaktadır. Çelik bir uçak çok ağır olur ve çok daha az yolcu taşıyabilir. Bu nedenle alüminyuma kanatlı metal denilmektedir. Kablolar ve teller alüminyumdan yapılmıştır: aynı elektrik iletkenliğine sahip olanların kütleleri, karşılık gelen bakır ürünlere göre 2 kat daha azdır.

Alüminyumun korozyon direnci göz önüne alındığında, nitrik asit için makine parçaları ve kaplar imalatı. Alüminyum tozu, demir ürünlerini korozyondan korumak ve ısı ışınlarını yansıtmak için gümüş boya üretiminin temelini oluşturur; bu tür boya, yağ depolama tanklarının ve itfaiyeci kıyafetlerinin kaplanmasında kullanılır.

Alüminyum oksit, alüminyum üretiminde ve ayrıca refrakter malzeme olarak kullanılır.

Alüminyum hidroksit, mide suyunun asitliğini azaltan iyi bilinen Maalox ve Almagel ilaçlarının ana bileşenidir.

Alüminyum tuzları yüksek oranda hidrolize edilir. Bu özellik su arıtma sürecinde kullanılır. Ortaya çıkan asidi nötralize etmek için arıtılacak suya alüminyum sülfat ve az miktarda sönmüş kireç eklenir. Sonuç olarak, çökelerek askıda kalan bulanıklık ve bakteri parçacıklarını taşıyan hacimli bir alüminyum hidroksit çökeltisi açığa çıkar.

Dolayısıyla alüminyum sülfat bir pıhtılaştırıcıdır.

6. Alüminyum üretimi

1) Alüminyum üretimi için modern, uygun maliyetli bir yöntem, 1886 yılında American Hall ve Fransız Héroult tarafından icat edildi. Erimiş kriyolit içindeki bir alüminyum oksit çözeltisinin elektrolizini içerir. Erimiş kriyolit Na3 AlF6, tıpkı suyun şekeri çözdüğü gibi Al203'ü çözer. Erimiş kriyolit içindeki bir alüminyum oksit "çözeltisinin" elektrolizi, sanki kriyolit yalnızca çözücü ve alüminyum oksit elektrolitmiş gibi gerçekleşir.

2Al 2 O 3 elektrik akımı →4Al + 3O 2

İngilizce “Erkekler ve Kızlar için Ansiklopedi” de alüminyumla ilgili bir makale şu sözlerle başlıyor: “23 Şubat 1886'da medeniyet tarihinde yeni bir metal çağı başladı - alüminyum çağı. Bu gün, 22 yaşında bir kimyager olan Charles Hall, elinde bir düzine küçük gümüşi beyaz alüminyum topla ve metali ucuza üretmenin bir yolunu bulduğu haberiyle ilk öğretmeninin laboratuvarına girdi. büyük miktarlarda." Böylece Hall, bilimi büyük bir işe dönüştüren bir adam olarak Amerikan alüminyum endüstrisinin kurucusu ve Anglo-Sakson ulusal kahramanı oldu.

2) 2Al 2 O 3 +3 C=4 Al+3 CO 2

BU İLGİNÇ:

• Alüminyum metali ilk kez 1825 yılında Danimarkalı fizikçi Hans Christian Oersted tarafından izole edildi. Oersted, klor gazını kömürle karıştırılmış sıcak alüminyum oksit tabakasından geçirerek alüminyum klorürü en ufak bir nem izi olmadan izole etti. Metalik alüminyumu eski haline getirmek için Oersted'in alüminyum klorürü potasyum amalgam ile işleme tabi tutması gerekiyordu. 2 yıl sonra Alman kimyager Friedrich Woeller. Potasyum amalgamı saf potasyumla değiştirerek yöntemi geliştirdi.
• 18. ve 19. yüzyıllarda mücevherlerin ana metali alüminyumdu. 1889'da Londra'daki D.I. Mendeleev, kimyanın geliştirilmesindeki hizmetlerinden dolayı altın ve alüminyumdan yapılmış teraziler için değerli bir hediye ile ödüllendirildi.
• 1855'e gelindiğinde Fransız bilim adamı Saint-Clair Deville, teknik ölçekte alüminyum metali üretmek için bir yöntem geliştirdi. Ancak yöntem çok pahalıydı. Deville, Fransa İmparatoru III. Napolyon'un özel himayesinden yararlandı. Deville, bağlılığının ve minnettarlığının bir göstergesi olarak, Napolyon'un yeni doğan prensi için, alüminyumdan yapılmış ilk "tüketici ürünü" olan, zarif bir şekilde oyulmuş bir çıngırak yaptı. Napolyon, muhafızlarını alüminyum zırhlılarla donatmayı bile planladı, ancak fiyatı fahiş çıktı. O zamanlar 1 kg alüminyumun fiyatı 1000 marktı, yani. Gümüşten 5 kat daha pahalıdır. Ancak elektrolitik prosesin icadından sonra alüminyumun değeri sıradan metallerle eşit hale geldi.
• Alüminyumun insan vücuduna girdiğinde sinir sisteminde rahatsızlıklara neden olduğunu, fazla olduğunda metabolizmanın bozulduğunu biliyor muydunuz? Koruyucu maddeler ise C vitamini, kalsiyum ve çinko bileşikleridir.
• Alüminyum oksijen ve florda yandığında çok fazla ısı açığa çıkar. Bu nedenle roket yakıtına katkı maddesi olarak kullanılır. Satürn roketi uçuşu sırasında 36 ton alüminyum tozu yakıyor. Metalleri roket yakıtının bir bileşeni olarak kullanma fikri ilk olarak F. A. Zander tarafından önerildi.

EGZERSİZLER

Simülatör No. 1 - D. I. Mendeleev'in Periyodik Element Tablosundaki pozisyona göre alüminyumun özellikleri

Simülatör No. 2 - Alüminyumun basit ve karmaşık maddelerle reaksiyonlarının denklemleri

Simülatör No. 3 - Alüminyumun kimyasal özellikleri

ATAMA GÖREVLERİ

1 numara. Alüminyum klorürden alüminyum elde etmek için indirgeyici madde olarak kalsiyum metali kullanılabilir. Bu kimyasal reaksiyon için bir denklem yazın ve bu süreci elektronik terazi kullanarak karakterize edin.
Düşünmek! Bu reaksiyon neden sulu bir çözelti içinde gerçekleştirilemiyor?

2 numara. Kimyasal reaksiyonların denklemlerini tamamlayın:
Al + H 2 SO 4 (çözelti ) ->
Al + CuCl 2 ->
Al + HNO3 ( kons. ) - t ->
Al + NaOH + H 2 O ->

Numara 3. Dönüşümleri gerçekleştirin:
Al -> AlCl 3 -> Al -> Al 2 S 3 -> Al(OH) 3 - t -> Al 2 O 3 -> Al

4 numara. Problemi çöz:
Bir alüminyum-bakır alaşımı ısıtılırken aşırı miktarda konsantre sodyum hidroksit çözeltisine maruz bırakıldı. 2,24 litre gaz (n.o.) açığa çıktı. Toplam kütlesi 10 g ise alaşımın yüzde bileşimini hesaplayın?

1807 civarında, alüminanın elektrolizini gerçekleştirmeye çalışan Davy, onu içerdiği varsayılan metale Alumium adını verdi. Alüminyum ilk olarak 1825 yılında Hans Oersted tarafından potasyum amalgamın alüminyum klorür üzerindeki etkisi ve ardından cıvanın damıtılmasıyla elde edildi. 1827'de Wöhler, susuz alüminyum klorürü potasyum metali ile ısıtarak alüminyum metalini daha verimli bir şekilde izole etti.

Doğada olmak, almak:

Doğadaki yaygınlık açısından metaller arasında 1., elementler arasında ise 3., oksijen ve silikondan sonra ikinci sırada yer alır. Çeşitli araştırmacılara göre yer kabuğundaki alüminyum içeriği yer kabuğu kütlesinin %7,45 ila %8,14'ü arasında değişmektedir. Doğada alüminyum yalnızca bileşiklerde (minerallerde) bulunur.
Korindon: Al 2 O 3 - basit oksitler sınıfına aittir ve bazen şeffaf değerli kristaller oluşturur - safir ve krom ilavesiyle yakut. Plaserlerde birikir.
Boksit: Al 2 O 3 *nH 2 O - tortul alüminyum cevherleri. Zararlı bir safsızlık içerir - SiO 2. Boksit, alüminyum üretiminin yanı sıra boya ve aşındırıcıların üretiminde de önemli bir hammadde görevi görmektedir.
Kaolinit: Al 2 O 3 *2SiO 2 *2H 2 O, beyaz, refrakter ve porselen kilinin ana bileşeni olan katmanlı silikat alt sınıfının bir mineralidir.
Alüminyum üretmenin modern yöntemi, Amerikalı Charles Hall ve Fransız Paul Héroux tarafından bağımsız olarak geliştirildi. Alüminyum oksit Al203'ün bir kriyolit Na3AlF3 eriyiğinde çözülmesinden ve ardından grafit elektrotlar kullanılarak elektrolizden oluşur. Bu üretim yöntemi çok fazla elektrik gerektirir ve bu nedenle ancak 20. yüzyılda popüler hale geldi. 1 ton alüminyum üretmek için 1,9 ton alümina ve 18 bin kWh elektrik gerekmektedir.

Fiziki ozellikleri:

Metal gümüşi beyazdır, hafiftir, yoğunluğu 2,7 g/cm3, erime noktası 660°C, kaynama noktası 2500°C'dir. Yüksek süneklik, ince tabakalara ve hatta folyoya haddelenmiş. Alüminyum yüksek elektriksel ve termal iletkenliğe sahiptir ve oldukça yansıtıcıdır. Alüminyum hemen hemen tüm metallerle alaşımlar oluşturur.

Kimyasal özellikler:

Normal koşullar altında alüminyum, ince ve dayanıklı bir oksit filmle kaplanmıştır ve bu nedenle klasik oksitleyici maddelerle reaksiyona girmez: H2O (t°); O2, HNO3 (ısıtmadan). Bu sayede alüminyum pratikte korozyona uğramaz ve bu nedenle modern endüstride yaygın olarak talep görmektedir. Bununla birlikte, oksit filmi yok edildiğinde (örneğin, amonyum tuzları NH4 + çözeltileri, sıcak alkaliler veya amalgamasyonun bir sonucu olarak temas ettiğinde), alüminyum aktif bir indirgeyici metal görevi görür. Basit maddelerle kolayca reaksiyona girer: oksijen, halojenler: 2Al + 3Br 2 = 2AlBr 3
Alüminyum ısıtıldığında diğer metal olmayanlarla reaksiyona girer:
2Al + 3S = Al 2 S 3 2Al + N 2 = 2AlN
Alüminyum yalnızca hidrojeni çözebilir ancak onunla reaksiyona girmez.
Karmaşık maddelerle: alüminyum alkalilerle reaksiyona girer (tetrahidroksialüminatlar oluşturmak için):
2Al + 2NaOH + 6H20 = 2Na + 3H2
Seyreltik ve konsantre sülfürik asitlerde kolaylıkla çözünür:
2Al + 3H 2 SO 4 (dil) = Al 2 (SO 4) 3 + 3H 2 2 Al + 6H 2 SO 4 (kons) = Al 2 (SO 4) 3 + 3SO 2 + 6H 2 O
Alüminyum, metalleri oksitlerinden ayırır (alüminotermi): 8Al + 3Fe 3 O 4 = 4Al 2 O 3 + 9Fe

En önemli bağlantılar:

Alüminyum oksit, Al 2 O 3: katı, refrakter beyaz bir madde. Kristalin Al 2 O 3 kimyasal olarak pasiftir, amorf ise daha aktiftir. Çözeltideki asitler ve alkalilerle yavaş reaksiyona girerek amfoterik özellikler gösterir:
Al203 + 6HCl (konsantre) = 2AlCl3 + ZH20 Al203 + 2NaOH (konsantre) + 3H20 = 2Na
(Alkali eriyiğinde NaAlO2 oluşur).
Alüminyum hidroksit, Al(OH)3: beyaz amorf (jel benzeri) veya kristalin. Suda pratik olarak çözünmez. Isıtıldığında adım adım ayrışır. Amfoterik, eşit derecede belirgin asidik ve bazik özellikler sergiler. NaOH ile birleştiğinde NaAlO2 oluşur. Al(OH)3 çökeltisini elde etmek için alkali genellikle kullanılmaz (çökeltinin çözeltiye geçiş kolaylığı nedeniyle), ancak alüminyum tuzları üzerinde amonyak çözeltisiyle etki eder - Al(OH)3 oda sıcaklığında oluşur
Alüminyum tuzları. Alüminyum tuzları ve güçlü asitler suda yüksek oranda çözünür ve önemli katyon hidrolizine uğrayarak magnezyum ve çinko gibi metallerin çözündüğü güçlü asidik bir ortam yaratır: Al 3+ + H 2 O = AlOH 2+ + H +
AIF3 florür ve AIP04 ortofosfat suda çözünmez ve çok zayıf asitlerin tuzları, örneğin H2C03, sulu bir çözeltiden çökeltilerek hiçbir şekilde oluşmaz.
Çift alüminyum tuzları bilinmektedir - şap bileşim MAl(SO 4) 2 *12H 2 O (M=Na +, K +, Rb +, Cs +, TI +, NH 4 +), bunlardan en yaygın olanı potasyum şap KAl(SO 4) 2 *12H'dir. 2 O.
Amfoterik hidroksitlerin alkali çözeltilerde çözünmesi bir oluşum süreci olarak kabul edilir. hidrokso tuzları(hidroksi kompleksleri). Hidrokso komplekslerin [Al(OH)4(H20)2]-, [Al(OH)6]3-, [Al(OH)5(H20)]2- varlığı deneysel olarak kanıtlanmıştır; bunlardan ilki en dayanıklı olanıdır. Bu komplekslerdeki alüminyumun koordinasyon sayısı 6'dır. alüminyum altı koordinelidir.
İkili alüminyum bileşikleri Ağırlıklı olarak kovalent bağlara sahip bileşikler, örneğin Al 2 S 3 sülfür ve Al 4 C 3 karbür, su tarafından tamamen ayrışır:
Al 2 S 3 + 6H 2 Ö = 2Al(OH) 3 + 3H 2 S Al 4 C3 + 12H 2 Ö = 4Al(OH) 3 + 3CH 4

Başvuru:

İnşaat malzemesi olarak yaygın olarak kullanılır. Alüminyumun bu kalitedeki ana avantajları hafiflik, damgalama için dövülebilirlik, korozyon direnci ve yüksek ısı iletkenliğidir. Alüminyum birçok alaşımın (bakır - alüminyum bronz, magnezyum vb.) önemli bir bileşenidir.
Elektrik mühendisliğinde tellerin ve bunların ekranlamalarının imalatında kullanılır.
Alüminyum hem termal ekipmanlarda hem de kriyojenik teknolojide yaygın olarak kullanılmaktadır.
Düşük maliyet ve kaplama kolaylığı ile birlikte yüksek yansıtma özelliği, alüminyumu ayna yapımında ideal bir malzeme haline getirir.
Alüminyum ve bileşikleri roket teknolojisinde roket yakıtı olarak kullanılmaktadır. Gaz oluşturucu madde olarak yapı malzemelerinin üretiminde.

Allayarov Damir
HF Tyumen Devlet Üniversitesi, 561 grubu.

TANIM

Alüminyum– grup IIIA'nın 3. periyodunun kimyasal elementi. Seri numarası – 13. Metal. Alüminyum p-ailesinin elementlerine aittir. Sembol – Al.

Atom kütlesi – 27 amu. Dış enerji seviyesinin elektronik konfigürasyonu 3s 2 3p 1'dir. Bileşiklerinde alüminyum “+3” oksidasyon durumu sergiler.

Alüminyumun kimyasal özellikleri

Alüminyum reaksiyonlarda indirgeyici özellikler gösterir. Havaya maruz kaldığında yüzeyinde oksit filmi oluştuğu için diğer maddelerle etkileşime karşı dayanıklıdır. Örneğin alüminyum su, konsantre nitrik asit ve bir potasyum dikromat çözeltisi içinde pasifleştirilir. Ancak oksit filmi yüzeyinden çıkardıktan sonra basit maddelerle etkileşime girebilir. Çoğu reaksiyon ısıtıldığında meydana gelir:

2Al tozu +3/2O2 = Al203;

2Al + 3F2 = 2AlF3(t);

2Al tozu + 3Hal2 = 2AlHal3 (t = 25C);

2Al + N2 = 2AlN(t);

2Al +3S = Al2S3(t);

4Al + 3C grafit = Al4C3(t);

4Al + P4 = 4AlP (t, H2 atmosferinde).

Ayrıca, oksit filmi yüzeyinden çıkardıktan sonra alüminyum, suyla etkileşime girerek hidroksit oluşturabilir:

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

Alüminyum amfoterik özellikler sergiler, bu nedenle seyreltik asit ve alkali çözeltilerinde çözünebilir:

2Al + 3H2S04 (seyreltik) = Al2(S04)3 + 3H2;

2Al + 6HCl seyreltik = 2AlCl3 + 3 H2;

8Al + 30HNO3 (seyreltik) = 8Al(NO3)3 + 3N20 + 15H20;

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

2Al + 2(NaOH×H20) = 2NaAlO2 + 3H2.

Alüminotermi, bu metallerin alüminyum ile indirgenmesine dayanan, oksitlerinden metal üretme yöntemidir:

8Al + 3Fe304 = 4Al203 + 9Fe;

2Al + Cr203 = Al203 + 2Cr.

Alüminyumun fiziksel özellikleri

Alüminyum gümüşi beyaz renktedir. Alüminyumun temel fiziksel özellikleri hafiflik, yüksek termal ve elektrik iletkenliğidir. Serbest durumda, alüminyum havaya maruz kaldığında dayanıklı bir Al203 oksit filmi ile kaplanır ve bu da onu konsantre asitlerin etkisine karşı dirençli kılar. Erime noktası – 660.37C, kaynama noktası – 2500C.

Alüminyum üretimi ve kullanımı

Alüminyum, bu elementin erimiş oksidinin elektrolizi ile üretilir:

2Al 2 Ö 3 = 4Al + 3O 2

Bununla birlikte, ürünün düşük verimi nedeniyle, Na3 ve Al203 karışımının elektrolizi yoluyla alüminyum üretme yöntemi daha sık kullanılır. Reaksiyon, 960 ° C'ye ısıtıldığında ve katalizörlerin - florürlerin (AlF3, CaF2, vb.) varlığında meydana gelirken, katotta alüminyum salınımı meydana gelir ve anotta oksijen salınır.

Alüminyum endüstride geniş uygulama alanı bulmuştur; alüminyum bazlı alaşımlar uçak ve gemi yapımında ana yapısal malzemelerdir.

Problem çözme örnekleri

ÖRNEK 1