Atomski broj aluminijuma. Hemijske reakcije aluminijuma

DEFINICIJA

Aluminijum– hemijski element 3. perioda grupe IIIA. Serijski broj – 13. Metal. Aluminijum spada u elemente p-familije. Simbol – Al.

Atomska masa – 27 amu. Elektronska konfiguracija vanjskog energetskog nivoa je 3s 2 3p 1. U svojim jedinjenjima, aluminijum pokazuje oksidaciono stanje „+3“.

Hemijska svojstva aluminijuma

Aluminij pokazuje redukciona svojstva u reakcijama. Budući da se oksidni film formira na njegovoj površini kada je izložen zraku, otporan je na interakciju s drugim tvarima. Na primjer, aluminijum se pasivira u vodi, koncentrovanoj azotnoj kiselini i rastvoru kalijum dihromata. Međutim, nakon uklanjanja oksidnog filma sa svoje površine, on je u stanju komunicirati s jednostavnim tvarima. Većina reakcija se javlja kada se zagrije:

2Al prah +3/2O 2 = Al 2 O 3;

2Al + 3F 2 = 2AlF 3 (t);

2Al prah + 3Hal 2 = 2AlHal 3 (t = 25C);

2Al + N 2 = 2AlN (t);

2Al +3S = Al 2 S 3 (t);

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

4Al + P 4 = 4AlP (t, u atmosferi H 2).

Također, nakon uklanjanja oksidnog filma sa svoje površine, aluminij može stupiti u interakciju s vodom i formirati hidroksid:

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

Aluminij pokazuje amfoterna svojstva, pa je sposoban rastvarati se u razrijeđenim otopinama kiselina i lužina:

2Al + 3H 2 SO 4 (razblažen) = Al 2 (SO 4) 3 + 3H 2;

2Al + 6HCl razblažen = 2AlCl 3 + 3 H 2 ;

8Al + 30HNO 3 (razrijeđeno) = 8Al(NO 3) 3 + 3N 2 O + 15H 2 O;

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

2Al + 2(NaOH×H 2 O) = 2NaAlO 2 + 3 H 2.

Aluminotermija je metoda proizvodnje metala iz njihovih oksida, zasnovana na redukciji ovih metala aluminijumom:

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

2Al + Cr 2 O 3 = Al 2 O 3 + 2Cr.

Fizička svojstva aluminijuma

Aluminijum je srebrno-bijele boje. Glavna fizička svojstva aluminija su lakoća, visoka toplinska i električna provodljivost. U slobodnom stanju, kada je izložen zraku, aluminij je prekriven trajnim filmom od Al 2 O 3 oksida, što ga čini otpornim na djelovanje koncentriranih kiselina. Tačka topljenja – 660,37C, tačka ključanja – 2500C.

Proizvodnja i upotreba aluminijuma

Aluminij se proizvodi elektrolizom rastaljenog oksida ovog elementa:

2Al 2 O 3 = 4Al + 3O 2

Međutim, zbog niskog prinosa proizvoda, češće se koristi metoda proizvodnje aluminija elektrolizom mješavine Na 3 i Al 2 O 3 . Reakcija se odvija pri zagrijavanju na 960C iu prisustvu katalizatora - fluorida (AlF 3, CaF 2 itd.), dok se na katodi javlja oslobađanje aluminijuma, a na anodi oslobađa kiseonik.

Aluminijum je našao široku primenu u industriji. Legure na bazi aluminijuma su glavni konstruktivni materijali u avionskoj i brodogradnji.

Primjeri rješavanja problema

PRIMJER 1

Aluminij je metal čiji je sadržaj u prirodi najveći od svih poznatih. Kasni početak njegove upotrebe je zbog činjenice da se, budući da ima visoku hemijsku aktivnost, nalazi u zemljinoj kori samo kao deo različitih hemijskih jedinjenja. Oporavak čistog metala povezan je s nizom poteškoća, koje je postalo moguće prevladati tek razvojem tehnologija rudarenja metala.

Čisti aluminijum je mekan, savitljiv metal srebrno-bele boje. Ovo je jedan od najlakših metala, koji se, osim toga, dobro uklapa u različite mehaničke obrade, štancanje, valjanje i livenje. Na otvorenom se gotovo trenutno prekriva tankim i izdržljivim filmom oksida, koji sprječava daljnju oksidaciju.

Mehanička svojstva aluminijuma, kao što su mekoća, savitljivost za štancanje, lakoća obrade, postala su široko rasprostranjena u mnogim industrijama. Aluminij se posebno često koristi u legurama s drugim metalima.

Fizička i kemijska svojstva aluminijskih legura dovela su do njihove široke upotrebe kao strukturnih materijala koji smanjuju ukupnu težinu konstrukcije bez ugrožavanja njenih svojstava čvrstoće.

Fizička svojstva

Aluminij nema jedinstvena fizička svojstva, ali njihova kombinacija čini metal jednim od najtraženijih.

Čisti aluminijum ima Mohsovu tvrdoću tri, što je znatno niže od većine metala. Ova činjenica je praktično jedina prepreka upotrebi čistog metala.

Ako pažljivo razmotrite tabelu fizičkih svojstava aluminija, možete istaknuti sljedeće kvalitete:

• Mala gustina (2,7 g/cm3);
• Visoka plastičnost;
• Niska električna otpornost (0,027 Ohm mm 2 /m);
• Visoka toplotna provodljivost (203,5 W/(m K));
• Visoka reflektivnost;
• Niska tačka topljenja (660°C).

Takva fizička svojstva aluminija kao što su visoka duktilnost, niska tačka topljenja, izvrsne kvalitete livenja omogućuju upotrebu ovog metala u čistom obliku i kao dio legura na njegovoj osnovi za proizvodnju proizvoda bilo koje složene konfiguracije.

Istovremeno, to je jedan od rijetkih metala čija se krhkost ne povećava kada se ohladi na ultra niske temperature. Ovo svojstvo odredilo je jedno od područja primjene u konstrukcijskim elementima kriogene tehnologije i opreme.

Legure na bazi aluminijuma imaju znatno veću čvrstoću, uporedivu sa čvrstoćom nekih vrsta čelika. Najrasprostranjenije su legure sa dodatkom magnezijuma, bakra i mangana - legure duraluminijuma i sa dodatkom silicija - silumini. Prvu grupu odlikuje visoka čvrstoća, a druga ima jednu od najboljih kvaliteta livenja.

Niska tačka topljenja smanjuje troškove proizvodnje i troškove tehnoloških procesa u proizvodnji konstrukcijskih materijala na bazi aluminijuma i njegovih legura.

Za proizvodnju ogledala koriste se kvalitete kao što su visoki koeficijent refleksije, uporediv sa srebrom, te jednostavnost i proizvodnost vakuumskog nanošenja aluminijskih folija na različite nosive površine (plastika, metal, staklo).

Prilikom topljenja aluminijuma i izvođenja livenja posebna pažnja se poklanja sposobnosti taline da apsorbuje vodonik. Bez ikakvog uticaja na hemijskom nivou, vodonik pomaže u smanjenju gustine i čvrstoće usled stvaranja mikroskopskih pora kada se talina stvrdne.

Zbog svoje male gustine i niskog električnog otpora (ne mnogo veće od bakra), čiste aluminijumske žice se prvenstveno koriste za prenos električne energije u dalekovodima, u čitavom rasponu struja i napona u elektrotehnici, kao alternativa bakrenom napajanju i namotajima. žice. Otpor bakra je nešto manji, pa se aluminijske žice moraju koristiti s većim poprečnim presjekom, ali su konačna masa proizvoda i njegova cijena nekoliko puta manji. Jedino ograničenje je nešto manja čvrstoća aluminija i visoka otpornost na lemljenje zbog oksidnog filma na površini. Prisustvo jakog elektrohemijskog potencijala pri kontaktu sa metalom kao što je bakar igra važnu ulogu. Kao rezultat toga, na mjestu mehaničkog kontakta između bakra i aluminija formira se jak oksidni film s visokim električnim otporom. Ova pojava dovodi do zagrijavanja spoja sve dok se provodnici ne rastope. Postoje stroga ograničenja i preporuke za upotrebu aluminija u elektrotehnici.

Visoka plastičnost omogućava proizvodnju tanke folije koja se koristi u proizvodnji kondenzatora velikog kapaciteta.

Lakoća aluminijuma i njegovih legura postali su fundamentalni kada se koriste u vazduhoplovnoj industriji u proizvodnji većine strukturnih elemenata aviona: od nosivih konstrukcija do elemenata omotača, kućišta instrumenata i opreme.

Hemijska svojstva

Budući da je prilično reaktivan metal, aluminijum se aktivno odupire koroziji. To se događa zbog stvaranja vrlo jakog oksidnog filma na njegovoj vanjskoj površini pod utjecajem kisika.

Izdržljiv oksidni film dobro štiti površinu čak i od jakih kiselina kao što su dušična i sumporna kiselina. Ova kvaliteta je široko rasprostranjena u hemiji i industriji za transport koncentrovane azotne kiseline.

Film se može uništiti jako razrijeđenom dušičnom kiselinom, alkalijama pri zagrijavanju ili kontaktom sa živom, kada se na površini formira amalgam. U tim slučajevima, oksidni film nije zaštitni faktor i aluminij aktivno stupa u interakciju s kiselinama, alkalijama i oksidacijskim agensima. Oksidni film se također lako uništava u prisustvu halogena (hlor, brom). Dakle, hlorovodonična kiselina HCl dobro reaguje sa aluminijumom pod bilo kojim uslovima.

Hemijska svojstva aluminijuma zavise od čistoće metala. Upotreba aditiva za legiranje određenih metala, posebno mangana, omogućava povećanje čvrstoće zaštitnog filma, čime se povećava otpornost aluminija na koroziju. Neki metali, na primjer, nikal i željezo, pomažu u smanjenju otpornosti na koroziju, ali povećavaju otpornost legura na toplinu.

Oksidni film na površini aluminijskih proizvoda igra negativnu ulogu tijekom zavarivanja. Trenutna oksidacija bazena rastopljenog metala tokom zavarivanja ne dozvoljava formiranje zavarenog šava, budući da aluminijum oksid ima veoma visoku tačku topljenja. Za zavarivanje aluminija koriste se specijalne mašine za zavarivanje s elektrodom koja se ne troši (volfram). Sam proces se odvija u okruženju inertnog gasa - argona. U nedostatku procesa oksidacije, zavareni šav je čvrst i monolitan. Neki aditivi za legiranje u legurama dodatno poboljšavaju svojstva zavarivanja aluminija.

Čisti aluminij praktički ne stvara toksične spojeve, pa se aktivno koristi u prehrambenoj industriji u proizvodnji kuhinjskog posuđa, ambalaže za hranu i posuda za piće. Samo neka neorganska jedinjenja mogu imati negativan efekat. Istraživanja su takođe utvrdila da se aluminijum ne koristi u metabolizmu živih bića, njegova uloga u životu je zanemarljiva.

Oko 1807. Davy, koji je pokušavao da izvrši elektrolizu glinice, dao je ime metalu koji je trebalo da sadrži, aluminijum. Aluminij je prvi dobio Hans Oersted 1825. djelovanjem kalijum amalgama na aluminij hlorid nakon čega je uslijedila destilacija žive. Godine 1827. Wöhler je izolovao metal aluminijuma na efikasniji način - zagrevanjem anhidrovanog aluminijum hlorida sa metalnim kalijumom.

Boravak u prirodi, primanje:

Što se tiče rasprostranjenosti u prirodi, zauzima 1. mjesto među metalima i 3. među elementima, drugo nakon kisika i silicija. Sadržaj aluminijuma u zemljinoj kori, prema različitim istraživačima, kreće se od 7,45% do 8,14% mase zemljine kore. U prirodi se aluminijum nalazi samo u jedinjenjima (minerali).
korund: Al 2 O 3 - pripada klasi jednostavnih oksida, a ponekad formira prozirne plemenite kristale - safir i, uz dodatak hroma, rubin. Akumulira se u placerima.
boksit: Al 2 O 3 *nH 2 O - sedimentne rude aluminijuma. Sadrži štetnu nečistoću - SiO 2. Boksit služi kao važna sirovina za proizvodnju aluminijuma, kao i boja i abraziva.
kaolinit: Al 2 O 3 *2SiO 2 *2H 2 O je mineral podklase slojevitih silikata, glavna komponenta bijele, vatrostalne i porcelanske gline.
Modernu metodu za proizvodnju aluminija samostalno su razvili Amerikanac Charles Hall i Francuz Paul Héroux. Sastoji se od rastvaranja aluminijum oksida Al 2 O 3 u topljenju kriolita Na 3 AlF 3 nakon čega slijedi elektroliza pomoću grafitnih elektroda. Ovaj način proizvodnje zahtijeva puno električne energije, pa je postao popularan tek u 20. stoljeću. Za proizvodnju 1 tone aluminijuma potrebno je 1,9 tona glinice i 18 hiljada kWh električne energije.

Fizička svojstva:

Metal je srebrno-bijel, lagan, gustina 2,7 g/cm 3, tačka topljenja 660°C, tačka ključanja 2500°C. Visoka duktilnost, umotan u tanke listove i čak foliju. Aluminij ima visoku električnu i toplinsku provodljivost i vrlo je reflektirajući. Aluminij formira legure sa gotovo svim metalima.

Hemijska svojstva:

U normalnim uslovima, aluminijum je prekriven tankim i izdržljivim oksidnim filmom i stoga ne reaguje sa klasičnim oksidantima: sa H 2 O (t° O 2, HNO 3) (bez grejanja). Zahvaljujući tome, aluminijum praktički nije podložan koroziji i stoga je široko tražen u modernoj industriji. Međutim, kada je oksidni film uništen (na primjer, u kontaktu s otopinama amonijevih soli NH 4 +, vrućim alkalijama ili kao rezultat amalgamacije), aluminij djeluje kao aktivni redukcijski metal. Lako reaguje sa jednostavnim supstancama: kiseonik, halogeni: 2Al + 3Br 2 = 2AlBr 3
Aluminij reagira s drugim nemetalima kada se zagrije:
2Al + 3S = Al 2 S 3 2Al + N 2 = 2AlN
Aluminij može samo otopiti vodonik, ali ne reagira s njim.
Sa složenim supstancama: aluminijum reaguje sa alkalijama (da nastane tetrahidroksoaluminate):
2Al + 2NaOH + 6H 2 O = 2Na + 3H 2
Lako se otapa u razrijeđenim i koncentriranim sumpornim kiselinama:
2Al + 3H 2 SO 4 (dil) = Al 2 (SO 4) 3 + 3H 2 2Al + 6H 2 SO 4 (konc) = Al 2 (SO 4) 3 + 3SO 2 + 6H 2 O
Aluminij reducira metale iz njihovih oksida (aluminotermija): 8Al + 3Fe 3 O 4 = 4Al 2 O 3 + 9Fe

Najvažnije veze:

Aluminijum oksid, Al 2 O 3: čvrsta, vatrostalna bijela supstanca. Kristalni Al 2 O 3 je hemijski pasivan, amorfni je aktivniji. Sporo reaguje sa kiselinama i alkalijama u rastvoru, pokazujući amfoterna svojstva:
Al 2 O 3 + 6HCl (konc.) = 2AlCl 3 + ZH 2 O Al 2 O 3 + 2NaOH (konc.) + 3H 2 O = 2Na
(NaAlO 2 nastaje u alkalnom topljenju).
Aluminijum hidroksid, Al(OH) 3: bijela amorfna (gelasta) ili kristalna. Praktično nerastvorljiv u vodi. Kada se zagreje, razlaže se korak po korak. Pokazuje amfoterna, podjednako izražena kisela i bazična svojstva. Kada se spoji sa NaOH, nastaje NaAlO 2. Za dobijanje precipitata Al(OH) 3 obično se ne koristi lužina (zbog lakoće prelaska taloga u rastvor), već deluje na soli aluminijuma rastvorom amonijaka - Al(OH) 3 nastaje na sobnoj temperaturi
Aluminijumske soli. Aluminijeve soli i jake kiseline su vrlo topljive u vodi i podliježu značajnoj hidrolizi katjona, stvarajući jako kiselu sredinu u kojoj se otapaju metali poput magnezija i cinka: Al 3+ + H 2 O = AlOH 2+ + H +
AlF 3 fluorid i AlPO 4 ortofosfat su nerastvorljivi u vodi, a soli vrlo slabih kiselina, na primjer H 2 CO 3, uopće ne nastaju precipitacijom iz vodenog rastvora.
Poznate su dvostruke aluminijumske soli - alum sastava MAl(SO 4) 2 *12H 2 O (M=Na +, K+, Rb +, Cs +, TI +, NH 4 +), najčešći od njih je kalijum alum KAl(SO 4) 2 *12H 2 O .
Otapanje amfoternih hidroksida u alkalnim rastvorima smatra se procesom formiranja hidrokso soli(hidroksi kompleksi). Eksperimentalno je dokazano postojanje hidroksokopleksa [Al(OH) 4 (H 2 O) 2] -, [Al(OH) 6] 3-, [Al(OH) 5 (H 2 O)] 2-; od njih, prvi je najizdržljiviji. Koordinacioni broj aluminijuma u ovim kompleksima je 6, tj. aluminijum je šestokoordinisan.
Binarna jedinjenja aluminijuma Jedinjenja s pretežno kovalentnim vezama, na primjer Al 2 S 3 sulfid i Al 4 C 3 karbid, potpuno se razlažu vodom:
Al 2 S 3 + 6H 2 O = 2Al(OH) 3 + 3H 2 S Al 4 C 3 + 12H 2 O = 4Al(OH) 3 + 3CH 4

primjena:

Široko se koristi kao građevinski materijal. Glavne prednosti aluminijuma ovog kvaliteta su lakoća, savitljivost za štancanje, otpornost na koroziju i visoka toplotna provodljivost. Aluminijum je važna komponenta mnogih legura (bakar - aluminijum bronza, magnezijum, itd.)
Koristi se u elektrotehnici za proizvodnju žica i njihovu zaštitu.
Aluminij se široko koristi u termalnoj opremi i u kriogenoj tehnologiji.
Visoka refleksivnost, u kombinaciji sa niskom cijenom i lakoćom nanošenja, čini aluminijum idealnim materijalom za izradu ogledala.
Aluminijum i njegova jedinjenja se koriste u raketnoj tehnologiji kao raketno gorivo. U proizvodnji građevinskog materijala kao sredstvo za stvaranje gasa.

Allayarov Damir
HF Tjumenski državni univerzitet, 561 grupa.

Jedan od najčešćih elemenata na planeti je aluminijum. Fizička i hemijska svojstva aluminijuma se koriste u industriji. Sve što trebate znati o ovom metalu pronaći ćete u našem članku.

Atomska struktura

Aluminijum je 13. element periodnog sistema. To je u trećem periodu, grupa III, glavna podgrupa.

Svojstva i upotreba aluminijuma su povezani sa njegovom elektronskom strukturom. Atom aluminija ima pozitivno nabijeno jezgro (+13) i 13 negativno nabijenih elektrona, smještenih na tri energetska nivoa. Elektronska konfiguracija atoma je 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1.

Vanjski energetski nivo sadrži tri elektrona, koji određuju konstantnu valencu III. U reakcijama sa supstancama, aluminijum prelazi u pobuđeno stanje i može donirati sva tri elektrona, formirajući kovalentne veze. Kao i drugi aktivni metali, aluminijum je moćno redukciono sredstvo.

Rice. 1. Struktura atoma aluminija.

Aluminij je amfoterni metal koji stvara amfoterne okside i hidrokside. U zavisnosti od uslova, jedinjenja pokazuju kisela ili bazna svojstva.

Fizički opis

Aluminijum ima:

• lakoća (gustina 2,7 g/cm 3);
• srebrno-siva boja;
• visoka električna provodljivost;
• savitljivost;
• plastičnost;
• tačka topljenja - 658°C;
• tačka ključanja - 2518,8°C.

Limene posude, folija, žica i legure izrađuju se od metala. Aluminij se koristi u proizvodnji mikro krugova, ogledala i kompozitnih materijala.

Rice. 2. Limene posude.

Aluminijum je paramagnetičan. Metal privlači magnet samo u prisustvu magnetnog polja.

Hemijska svojstva

Na zraku, aluminijum brzo oksidira, prekrivajući se oksidnim filmom. Štiti metal od korozije i također sprječava interakciju s koncentriranim kiselinama (dušičnim, sumpornim). Stoga se kiseline skladište i transportuju u aluminijskim kontejnerima.

U normalnim uvjetima, reakcije s aluminijem su moguće tek nakon uklanjanja oksidnog filma. Većina reakcija se odvija na visokim temperaturama.

Glavna hemijska svojstva elementa opisana su u tabeli.

Aluminij ne reagira direktno sa vodonikom. Reakcija s vodom je moguća nakon uklanjanja oksidnog filma.

Rice. 3. Reakcija aluminijuma sa vodom.

Šta smo naučili?

Aluminij je amfoterni aktivni metal sa konstantnom valentnošću. Ima malu gustoću, visoku električnu provodljivost i plastičnost. Privučen magnetom samo u prisustvu magnetnog polja. Aluminij reagira s kisikom, stvarajući zaštitni film koji sprječava reakcije s vodom, koncentriranom dušičnom i sumpornom kiselinom. Kada se zagrije, reagira s nemetalima i koncentriranim kiselinama, au normalnim uvjetima - s halogenima i razrijeđenim kiselinama. U oksidima istiskuje manje aktivne metale. Ne reaguje sa vodonikom.

Testirajte na temu

Evaluacija izvještaja

Prosječna ocjena: 4.3. Ukupno primljenih ocjena: 74.

Ovaj lagani metal srebrno-bijele nijanse nalazi se gotovo svugdje u modernom životu. Fizička i hemijska svojstva aluminijuma omogućavaju mu široku upotrebu u industriji. Najpoznatija ležišta su u Africi, Južnoj Americi i na Karibima. U Rusiji se nalazišta za iskopavanje boksita nalaze na Uralu. Svjetski lideri u proizvodnji aluminija su Kina, Rusija, Kanada i SAD.

Al rudarstvo

U prirodi se ovaj srebrnasti metal, zbog svoje visoke hemijske aktivnosti, javlja samo u obliku jedinjenja. Najpoznatije geološke stijene koje sadrže aluminij su boksit, glinica, korund i feldspat. Boksit i glinica su od industrijskog značaja. Upravo nalazišta ovih ruda omogućavaju ekstrakciju aluminijuma u njegovom čistom obliku.

Svojstva

Fizička svojstva aluminijuma olakšavaju uvlačenje praznih delova ovog metala u žicu i valjanje u tanke listove. Ovaj metal nije izdržljiv za povećanje ovog pokazatelja tokom topljenja, legiran je raznim aditivima: bakar, silicijum, magnezijum, mangan, cink. Za industrijske svrhe važno je još jedno fizičko svojstvo aluminija - njegova sposobnost da brzo oksidira na zraku. Površina aluminijumskog proizvoda u prirodnim uslovima obično je prekrivena tankim oksidnim filmom, koji efikasno štiti metal i sprečava njegovu koroziju. Kada se ovaj film uništi, srebrni metal brzo oksidira, a temperatura mu se značajno povećava.

Unutrašnja konstrukcija od aluminijuma

Fizička i hemijska svojstva aluminijuma u velikoj meri zavise od njegove unutrašnje strukture. Kristalna rešetka ovog elementa je tip kocke sa licem.

Ova vrsta rešetke svojstvena je mnogim metalima, kao što su bakar, brom, srebro, zlato, kobalt i drugi. Visoka toplotna provodljivost i sposobnost provođenja električne energije učinili su ovaj metal jednim od najpopularnijih na svijetu. Preostala fizička svojstva aluminija, čija je tabela prikazana u nastavku, u potpunosti otkrivaju njegova svojstva i pokazuju opseg njihove primjene.

Legiranje aluminijuma

Fizička svojstva bakra i aluminija su takva da kada se u aluminijsku leguru doda određena količina bakra, njena kristalna rešetka se izobličuje, a čvrstoća same legure se povećava. Legiranje lakih legura zasniva se na ovoj osobini Al da povećava njihovu čvrstoću i otpornost na agresivne sredine.

Objašnjenje procesa stvrdnjavanja leži u ponašanju atoma bakra u kristalnoj rešetki aluminija. Čestice Cu imaju tendenciju da ispadnu iz Al kristalne rešetke i grupišu se u posebnim područjima.

Tamo gdje atomi bakra formiraju klastere, formira se CuAl 2 kristalna rešetka, u kojoj su čestice metala srebra istovremeno uključene u opću aluminijsku kristalnu rešetku i CuAl 2 mješovitu rešetku su mnogo veće nego u uobičajenom. To znači da je čvrstoća novonastale tvari mnogo veća.

Hemijska svojstva

Poznata je interakcija aluminijuma sa razblaženom sumpornom i hlorovodoničnom kiselinom. Kada se zagrije, ovaj metal se lako rastvara u njima. Hladna koncentrirana ili jako razrijeđena dušična kiselina ne otapa ovaj element. Vodene otopine alkalija aktivno utječu na tvar, tokom reakcije formirajući aluminate - soli koje sadrže ione aluminija. na primjer:

Al 2 O 3 +3H2O+2NaOH=2Na

Dobiveni spoj naziva se natrijum tetrahidroksoaluminat.

Tanak film na površini aluminijskih proizvoda štiti ovaj metal ne samo od zraka, već i od vode. Ako se ova tanka barijera ukloni, element će nasilno stupiti u interakciju s vodom, oslobađajući iz nje vodonik.

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

Dobivena tvar naziva se aluminij hidroksid.

AL (OH) 3 reaguje sa alkalijom, formirajući kristale hidroksoaluminata:

Al(OH) 2 +NaOH=2Na

Ako se ova hemijska jednačina doda prethodnoj, dobijamo formulu za otapanje elementa u alkalnom rastvoru.

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

Sagorevanje aluminijuma

Fizička svojstva aluminijuma omogućavaju mu da reaguje sa kiseonikom. Ako se prah ove metalne ili aluminijske folije zagrije, on se rasplamsa i gori bijelim, zasljepljujućim plamenom. Na kraju reakcije nastaje aluminijum oksid Al 2 O 3.

Alumina

Nastali aluminijum oksid ima geološki naziv glinice. U prirodnim uslovima javlja se u obliku korunda - tvrdih prozirnih kristala. Korund je veoma tvrd, sa ocjenom tvrdoće 9. Sam korund je bezbojan, ali razne nečistoće ga mogu pretvoriti u crveno i plavo, što rezultira dragim kamenjem poznatim u nakitu kao rubini i safiri.

Fizička svojstva aluminijum oksida omogućavaju da se ovo drago kamenje uzgaja u veštačkim uslovima. Industrijsko drago kamenje se ne koristi samo za izradu nakita, već se koristi u izradi preciznih instrumenata, izradi satova i drugim stvarima. Umjetni kristali rubina također se široko koriste u laserskim uređajima.

Fino zrnasta sorta korunda s velikim brojem nečistoća, nanesena na posebnu površinu, svima je poznata kao šmirgla. Fizička svojstva aluminijum oksida objašnjavaju visoka abrazivna svojstva korunda, kao i njegovu tvrdoću i otpornost na trenje.

Aluminijum hidroksid

Al 2 (OH) 3 je tipičan amfoterni hidroksid. U kombinaciji s kiselinom, ova tvar stvara sol koja sadrži pozitivno nabijene aluminijeve ione u lužinama stvara aluminate. Amfoterna priroda tvari očituje se u činjenici da se može ponašati i kao kiselina i kao lužina. Ovo jedinjenje može postojati i u obliku želea iu čvrstom obliku.

Praktično je nerastvorljiv u vodi, ali reaguje sa većinom aktivnih kiselina i lužina. Fizička svojstva aluminijum hidroksida koriste se u medicini, popularno je i sigurno sredstvo za smanjenje kiselosti u organizmu; U industriji se Al 2 (OH) 3 koristi kao adsorbent, savršeno pročišćava vodu i taloži štetne elemente otopljene u njoj.

Industrijska upotreba

Aluminijum je otkriven 1825. U početku je ovaj metal bio cijenjen više od zlata i srebra. To je objašnjeno teškoćom vađenja iz rude. Fizička svojstva aluminija i njegova sposobnost da brzo formira zaštitni film na svojoj površini otežali su proučavanje ovog elementa. Tek krajem 19. veka otkrivena je pogodna metoda za topljenje čistog elementa pogodnog za upotrebu u industrijskim razmerama.

Lakoća i sposobnost otpornosti na koroziju jedinstvena su fizička svojstva aluminija. Legure ovog srebrnog metala koriste se u raketnoj, automobilskoj, brodskoj, avionskoj i instrumentarskoj proizvodnji, te u proizvodnji pribora za jelo i jelo.

Kao čisti metal, Al se koristi u proizvodnji delova za hemijsku opremu, električnih žica i kondenzatora. Fizička svojstva aluminija su takva da njegova električna provodljivost nije tako visoka kao bakra, ali se ovaj nedostatak nadoknađuje lakoćom metala o kojem je riječ, što omogućava debljanje aluminijskih žica. Dakle, uz istu električnu provodljivost, aluminijska žica teži upola manje od bakrene žice.

Ništa manje važna je upotreba Al u procesu aluminizacije. Ovo je naziv dat reakciji zasićenja površine proizvoda od lijevanog željeza ili čelika aluminijem kako bi se osnovni metal zaštitio od korozije kada se zagrijava.

Trenutno su poznate rezerve aluminijskih ruda prilično uporedive s potrebama ljudi za ovim srebrnim metalom. Fizička svojstva aluminija i dalje mogu predstavljati mnoga iznenađenja za njegove istraživače, a opseg primjene ovog metala je mnogo širi nego što se može zamisliti.