Posisi aluminium dalam tabel periodik. Karakteristik aluminium

Aluminium alami terdiri dari satu nuklida, 27Al. Konfigurasi lapisan elektron terluar adalah 3s2p1. Di hampir semua senyawa, bilangan oksidasi aluminium adalah +3 (valensi III).

Jari-jari atom aluminium netral adalah 0,143 nm, jari-jari ion Al3+ adalah 0,057 nm. Energi ionisasi berurutan atom aluminium netral masing-masing adalah 5,984, 18,828, 28,44 dan 120 eV. Menurut skala Pauling, keelektronegatifan aluminium adalah 1,5.

Bahan sederhana aluminium adalah logam lunak, ringan, berwarna putih keperakan.

Properti

Aluminium adalah logam khas, kisi kristal kubik berpusat pada permukaan, parameter a = 0,40403 nm. Titik leleh logam murni adalah 660°C, titik didih sekitar 2450°C, dan massa jenis 2,6989 g/cm3. Koefisien termal ekspansi linier aluminium adalah sekitar 2,5·10-5 K-1.Potensi elektroda standar Al 3+/Al adalah 1,663V.

Secara kimia, aluminium merupakan logam yang cukup aktif. Di udara, permukaannya langsung ditutupi dengan lapisan padat oksida Al 2 O 3, yang mencegah akses lebih lanjut oksigen (O) ke logam dan menyebabkan terhentinya reaksi, yang menentukan sifat anti korosi yang tinggi pada aluminium. . Lapisan pelindung permukaan pada aluminium juga terbentuk jika ditempatkan dalam asam nitrat pekat.

Aluminium bereaksi aktif dengan asam lain:

6HCl + 2Al = 2AlCl3 + 3H2,

3H 2 JADI 4 + 2Al = Al 2 (JADI 4) 3 + 3H 2.

Aluminium bereaksi dengan larutan alkali. Pertama, lapisan oksida pelindung larut:

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

Maka terjadilah reaksi:

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

NaOH + Al(OH) 3 = Na,

atau seluruhnya:

2Al + 6H 2 O + 2NaOH = Na + 3H 2,

dan akibatnya terbentuk aluminat: Na - natrium aluminat (Na) (natrium tetrahidroksoaluminat), K - kalium aluminat (K) (kalium tetrahidroksoaluminat), atau lain-lain.Karena atom aluminium dalam senyawa ini dicirikan oleh bilangan koordinasi 6, bukan 4 , maka rumus sebenarnya dari senyawa tetrahidrokso tersebut adalah sebagai berikut:

Na dan K.

Saat dipanaskan, aluminium bereaksi dengan halogen:

2Al + 3Cl 2 = 2AlCl 3,

2Al + 3 Br 2 = 2AlBr 3.

Menariknya, reaksi antara bubuk aluminium dan yodium (I) dimulai pada suhu kamar jika beberapa tetes air ditambahkan ke dalam campuran awal, yang kemudian pada kasus ini berperan sebagai katalis:

2Al + 3I 2 = 2AlI 3.

Interaksi aluminium dengan belerang (S) bila dipanaskan menyebabkan terbentuknya aluminium sulfida:

2Al + 3S = Al 2 S 3,

yang mudah terurai oleh air:

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

Aluminium tidak berinteraksi langsung dengan hidrogen (H), namun secara tidak langsung, misalnya dengan menggunakan senyawa organoaluminium, dimungkinkan untuk mensintesis polimer padat aluminium hidrida (AlH 3) x - zat pereduksi yang sangat kuat.

Dalam bentuk bubuk, aluminium dapat dibakar di udara, dan bubuk aluminium oksida Al 2 O 3 yang tahan api dan berwarna putih akan terbentuk.

Tingginya kekuatan ikatan Al 2 O 3 menentukan tingginya panas pembentukannya dari zat sederhana dan kemampuan aluminium untuk mereduksi banyak logam dari oksidanya, misalnya:

3Fe 3 O 4 + 8Al = 4Al 2 O 3 + 9Fe dan genap

3CaO + 2Al = Al 2 O 3 + 3Ca.

Cara memperoleh logam ini disebut aluminotermi.

Oksida amfoter Al 2 O 3 berhubungan dengan hidroksida amfoter - senyawa polimer amorf yang tidak memiliki staf tetap. Komposisi aluminium hidroksida dapat dinyatakan dengan rumus xAl 2 O 3 ·yH 2 O; ketika belajar kimia di sekolah, rumus aluminium hidroksida paling sering disebut Al(OH) 3.

Di laboratorium, aluminium hidroksida dapat diperoleh dalam bentuk endapan agar-agar melalui reaksi pertukaran:

Al 2 (SO 4) 3 + 6NaOH = 2Al(OH) 3 + 3Na 2 SO 4,

atau dengan menambahkan soda ke dalam larutan garam aluminium:

2AlCl 3 + 3Na 2 CO 3 + 3H 2 O = 2Al(OH) 3 + 6NaCl + 3CO 2,

serta menambahkan larutan amonia ke dalam larutan garam aluminium:

AlCl 3 + 3NH 3 ·H2O = Al(OH) 3 + 3H 2 O + 3NH 4 Cl.

Nama dan sejarah penemuan: Bahasa Latin aluminium berasal dari bahasa Latin alumen yang berarti tawas (aluminium dan kalium sulfat (K) KAl(SO 4) 2 12H 2 O), yang telah lama digunakan dalam penyamakan kulit dan sebagai zat. Karena aktivitas kimianya yang tinggi, penemuan dan isolasi aluminium murni memakan waktu hampir 100 tahun. Kesimpulan bahwa "bumi" (zat tahan api, dalam istilah modern - aluminium oksida) dapat diperoleh dari tawas dibuat pada tahun 1754 oleh ahli kimia Jerman A. Marggraf. Belakangan ternyata “bumi” yang sama dapat diisolasi dari tanah liat, dan mulai disebut alumina. Baru pada tahun 1825 fisikawan Denmark H. K. Ørsted berhasil memperoleh logam aluminium. Dia mengolah aluminium klorida AlCl 3, yang dapat diperoleh dari alumina, dengan kalium amalgam (paduan kalium (K) dengan merkuri (Hg)), dan setelah menyuling merkuri (Hg), dia mengisolasi bubuk aluminium abu-abu.

Hanya seperempat abad kemudian metode ini sedikit dimodernisasi. Pada tahun 1854, ahli kimia Perancis A.E. Saint-Clair Deville mengusulkan penggunaan logam natrium (Na) untuk memproduksi aluminium, dan memperoleh batangan pertama dari logam baru tersebut. Harga aluminium pada saat itu sangat tinggi, dan perhiasan dibuat darinya.

Metode industri untuk produksi aluminium dengan elektrolisis lelehan campuran kompleks, termasuk aluminium oksida, fluorida, dan zat lainnya, dikembangkan secara independen pada tahun 1886 oleh P. Héroux (Prancis) dan C. Hall (AS). Produksi aluminium memerlukan konsumsi energi yang tinggi, sehingga baru diwujudkan secara besar-besaran pada abad ke-20. Di Uni Soviet, aluminium industri pertama diproduksi pada 14 Mei 1932 di pabrik aluminium Volkhov, yang dibangun di sebelah pembangkit listrik tenaga air Volkhov.

Logam ringan dengan warna putih keperakan kehidupan modern ditemukan hampir di mana-mana. Fisik dan Sifat kimia aluminium memungkinkannya digunakan secara luas dalam industri. Deposito paling terkenal ada di Afrika, Amerika Selatan, di wilayah Karibia. Di Rusia, lokasi penambangan bauksit berlokasi di Ural. Pemimpin dunia dalam produksi aluminium adalah Cina, Rusia, Kanada, dan Amerika Serikat.

Semua pertambangan

Di alam, logam berwarna keperakan ini karena aktivitas kimianya yang tinggi hanya ditemukan dalam bentuk senyawa. Batuan geologi yang paling terkenal mengandung aluminium adalah bauksit, alumina, korundum, dan feldspar. Bauksit dan alumina memiliki kepentingan industri, endapan bijih inilah yang memungkinkan untuk mengekstraksi aluminium dalam bentuk murni.

Properti

Properti fisik aluminium memudahkan untuk menggambar bagian kosong dari logam ini menjadi kawat dan menggulungnya menjadi lembaran tipis. Logam ini tidak tahan lama, untuk meningkatkan indikator ini selama peleburan, logam ini dicampur dengan berbagai bahan tambahan: tembaga, silikon, magnesium, mangan, seng. Untuk keperluan industri, sifat fisik lain dari aluminium juga penting - kemampuannya untuk teroksidasi dengan cepat di udara. Permukaan produk aluminium kondisi alam biasanya dilapisi dengan film oksida tipis yang secara efektif melindungi logam dan mencegah korosi. Ketika lapisan film ini dihancurkan, logam perak dengan cepat teroksidasi, dan suhunya meningkat secara signifikan.

Struktur internal aluminium

Sifat fisik dan kimia aluminium sangat bergantung padanya struktur internal. Kisi kristal elemen ini adalah sejenis kubus yang berpusat pada muka.

Kisi jenis ini banyak terdapat pada logam, seperti tembaga, brom, perak, emas, kobalt dan lain-lain. Konduktivitas termal yang tinggi dan kemampuannya menghantarkan listrik menjadikan logam ini salah satu yang paling populer di dunia. Sifat fisik aluminium lainnya, tabel yang disajikan di bawah ini, sepenuhnya mengungkapkan sifat-sifatnya dan menunjukkan ruang lingkup penerapannya.

Paduan aluminium

Sifat fisik tembaga dan aluminium sedemikian rupa sehingga ketika sejumlah tembaga ditambahkan ke paduan aluminium, kisi kristalnya menjadi terdistorsi, dan kekuatan paduan itu sendiri meningkat. Paduan paduan ringan didasarkan pada sifat Al untuk meningkatkan kekuatan dan ketahanannya terhadap lingkungan agresif.

Penjelasan proses pengerasan terletak pada perilaku atom tembaga pada kisi kristal aluminium. Partikel Cu cenderung keluar dari kisi kristal Al dan dikelompokkan dalam area khususnya.

Ketika atom-atom tembaga berkumpul, kisi kristal terbentuk tipe campuran CuAl 2, di mana partikel logam perak secara bersamaan dimasukkan dalam komposisi kisi kristal umum aluminium dan komposisi kisi tipe campuran CuAl 2. Kekuatan ikatan internal dalam kisi terdistorsi jauh lebih besar daripada di a kisi biasa. Artinya kekuatan zat yang baru terbentuk jauh lebih tinggi.

Sifat kimia

Interaksi aluminium dengan asam sulfat encer dan asam klorida telah diketahui. Saat dipanaskan, logam ini mudah larut di dalamnya. Asam nitrat pekat dingin atau sangat encer tidak melarutkan unsur ini. Larutan alkali dalam air secara aktif mempengaruhi zat, selama reaksi membentuk aluminat - garam yang mengandung ion aluminium. Misalnya:

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

Senyawa yang dihasilkan disebut natrium tetrahidroksoaluminat.

Lapisan tipis pada permukaan produk aluminium melindungi logam ini tidak hanya dari udara, tetapi juga dari air. Jika penghalang tipis ini dihilangkan, unsur tersebut akan berinteraksi secara hebat dengan air, melepaskan hidrogen darinya.

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

Zat yang dihasilkan disebut aluminium hidroksida.

AL (OH) 3 bereaksi dengan alkali membentuk kristal hidroksoaluminat:

Al(OH)2 +NaOH=2Na

Jika ini persamaan kimia tambahkan ke yang sebelumnya, kita mendapatkan rumus untuk melarutkan suatu unsur dalam larutan basa.

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

Pembakaran aluminium

Sifat fisik aluminium memungkinkannya bereaksi dengan oksigen. Jika bubuk logam atau aluminium foil ini dipanaskan, ia akan menyala dan terbakar dengan nyala api putih yang menyilaukan. Pada akhir reaksi, terbentuk aluminium oksida Al 2 O 3.

Alumina

Aluminium oksida yang dihasilkan memiliki nama geologis alumina. Dalam kondisi alami, itu terjadi dalam bentuk korundum - kristal transparan yang keras. Korundum sangat keras, dengan peringkat 9 pada skala padatan. Korundum sendiri tidak berwarna, namun berbagai kotoran dapat mengubahnya menjadi merah dan Warna biru, begitulah ternyata permata, yang dalam perhiasan disebut rubi dan safir.

Sifat fisik aluminium oksida memungkinkan batu permata ini ditanam kondisi buatan. Batu permata teknis digunakan tidak hanya untuk perhiasan, mereka digunakan dalam pembuatan instrumen presisi, untuk pembuatan jam tangan dan lain-lain. Kristal rubi buatan juga banyak digunakan pada perangkat laser.

Variasi korundum berbutir halus dengan jumlah besar kotoran yang diaplikasikan pada permukaan khusus dikenal semua orang sebagai ampelas. Sifat fisik aluminium oksida menjelaskan sifat abrasif korundum yang tinggi, serta kekerasan dan ketahanannya terhadap gesekan.

Aluminium hidroksida

Al 2 (OH) 3 adalah tipikal hidroksida amfoter. Jika digabungkan dengan asam, zat ini membentuk garam yang mengandung ion aluminium bermuatan positif, dalam basa membentuk aluminat. Sifat amfoter suatu zat diwujudkan dalam kenyataan bahwa ia dapat berperilaku baik sebagai asam maupun basa. Senyawa ini bisa berbentuk jeli dan padat.

Praktis tidak larut dalam air, tetapi bereaksi dengan sebagian besar asam dan basa aktif. Sifat fisik aluminium hidroksida digunakan dalam pengobatan; merupakan cara yang populer dan aman untuk mengurangi keasaman dalam tubuh; digunakan untuk gastritis, duodenitis, dan bisul. Dalam industri, Al 2 (OH) 3 digunakan sebagai adsorben, memurnikan air dengan sempurna dan mengendapkan unsur-unsur berbahaya yang terlarut di dalamnya.

Penggunaan industri

Aluminium ditemukan pada tahun 1825. Pada awalnya, logam ini dihargai lebih tinggi dibandingkan emas dan perak. Hal ini disebabkan sulitnya mengekstraksinya dari bijih. Sifat fisik aluminium dan kemampuannya untuk dengan cepat membentuk lapisan pelindung pada permukaannya membuat studi tentang elemen ini menjadi sulit. Baru pada akhir abad ke-19 ditemukan metode yang mudah untuk meleburkan unsur murni yang cocok untuk digunakan pada skala industri.

Ringan dan kemampuan menahan korosi merupakan sifat fisik unik aluminium. Paduan logam keperakan ini digunakan dalam peroketan, mobil, kapal laut, pesawat terbang dan pembuatan instrumen, serta dalam produksi peralatan makan dan peralatan makan.

Sebagai logam murni, Al digunakan dalam pembuatan suku cadang peralatan kimia, kabel listrik, dan kapasitor. Sifat fisik aluminium sedemikian rupa sehingga konduktivitas listriknya tidak setinggi tembaga, namun kelemahan ini dikompensasi oleh ringannya logam tersebut, yang memungkinkan untuk membuat kabel aluminium lebih tebal. Jadi, dengan daya hantar listrik yang sama, berat kawat aluminium setengah dari berat kawat tembaga.

Yang tidak kalah penting adalah penggunaan Al dalam proses aluminizing. Ini adalah nama reaksi penjenuhan permukaan produk besi tuang atau baja dengan aluminium untuk melindungi logam dasar dari korosi saat dipanaskan.

Saat ini, cadangan bijih aluminium yang diketahui cukup sebanding dengan kebutuhan masyarakat akan logam keperakan tersebut. Sifat fisik aluminium masih menghadirkan banyak kejutan bagi para peneliti, dan cakupan penerapan logam ini jauh lebih luas dari yang dibayangkan.

DEFINISI

Aluminium- unsur ketiga belas dari tabel periodik. Sebutannya - Al dari bahasa Latin "aluminium". Bertempat di periode ketiga, grup IIIA. Mengacu pada logam. Muatan inti adalah 13.

Aluminium adalah logam paling melimpah di kerak bumi. Ini adalah komponen tanah liat, feldspar, mika dan banyak mineral lainnya. Kandungan aluminium total pada kerak bumi adalah 8% (massa).

Aluminium adalah logam ringan berwarna putih keperakan (Gbr. 1). Itu mudah ditarik menjadi kawat dan digulung menjadi lembaran tipis.

Pada suhu kamar, aluminium tidak berubah di udara, tetapi hanya karena permukaannya dilapisi lapisan tipis oksida, yang memiliki efek perlindungan yang sangat kuat.

Beras. 1. Aluminium. Penampilan.

Massa atom dan molekul aluminium

Massa molekul relatif suatu zat (Mr) adalah angka yang menunjukkan berapa kali massa suatu molekul lebih besar dari 1/12 massa atom karbon, dan massa atom relatif suatu unsur(A r) - berapa kali massa rata-rata atom suatu unsur kimia lebih besar dari 1/12 massa atom karbon.

Karena aluminium berada dalam keadaan bebas dalam bentuk molekul Al monoatomik, nilai massa atom dan molekulnya sama. Keduanya sama dengan 26,9815.

Isotop aluminium

Diketahui bahwa di alam aluminium dapat ditemukan dalam bentuk satu isotop stabil 27 Al. Nomor massanya adalah 27. Inti atom isotop aluminium 27 Al mengandung tiga belas proton dan empat belas neutron.

Ada isotop radioaktif aluminium dengan nomor massa 21 hingga 42, di antaranya isotop 26 Al yang berumur paling lama, yang waktu paruhnya 720 ribu tahun.

Ion aluminium

Pada tingkat energi terluar atom aluminium terdapat tiga elektron, yaitu valensi:

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1 .

Akibat interaksi kimia, aluminium melepaskan elektron valensinya, mis. adalah donornya, dan berubah menjadi ion bermuatan positif:

Al 0 -3e → Al 3+ .

Molekul dan atom aluminium

Dalam keadaan bebas, aluminium ada dalam bentuk molekul Al monoatomik. Berikut beberapa sifat yang menjadi ciri atom dan molekul aluminium:

Paduan aluminium

Kegunaan utama aluminium adalah produksi paduan berdasarkan aluminium. Aditif paduan (misalnya tembaga, silikon, magnesium, seng, mangan) ditambahkan ke aluminium terutama untuk meningkatkan kekuatannya.

Duralumin yang mengandung tembaga dan magnesium, silumin yang bahan tambahan utamanya adalah silikon, magnalium (paduan aluminium dengan magnesium 9,5-11,5%) banyak digunakan.

Aluminium adalah salah satu bahan tambahan paling umum dalam paduan berbahan dasar tembaga, magnesium, titanium, nikel, seng, dan besi.

Contoh pemecahan masalah

CONTOH 1

CONTOH 2

Aluminium

Aluminium - unsur kimia Kelompok III tabel periodik Mendeleev (nomor atom 13, massa atom 26,98154). Pada sebagian besar senyawa, aluminium bersifat trivalen, tetapi pada suhu tinggi ia juga dapat menunjukkan bilangan oksidasi +1. Dari senyawa logam ini yang terpenting adalah oksida Al 2 O 3.

Aluminium- logam berwarna putih keperakan, ringan (massa jenis 2,7 g/cm3), ulet, penghantar listrik dan panas yang baik, titik leleh 660 °C. Itu mudah ditarik menjadi kawat dan digulung menjadi lembaran tipis. Aluminium aktif secara kimia (di udara ditutupi dengan lapisan oksida pelindung - aluminium oksida) dan secara andal melindungi logam dari oksidasi lebih lanjut. Tetapi jika bubuk aluminium atau aluminium foil dipanaskan dengan kuat, logam tersebut akan terbakar dengan nyala api yang menyilaukan, berubah menjadi aluminium oksida. Aluminium larut bahkan dalam asam klorida dan asam sulfat encer, terutama bila dipanaskan. Tetapi aluminium tidak larut dalam asam nitrat dingin yang sangat encer dan pekat. Ketika larutan alkali berair bekerja pada aluminium, lapisan oksida larut, dan aluminat terbentuk - garam yang mengandung aluminium sebagai bagian dari anion:

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

Aluminium, tanpa lapisan pelindung, berinteraksi dengan air, menggantikan hidrogen darinya:

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

Aluminium hidroksida yang dihasilkan bereaksi dengan alkali berlebih, membentuk hidroksoaluminat:

Al(OH)3 + NaOH = Na.

Persamaan keseluruhan untuk pelarutan aluminium dalam larutan berair alkali memiliki bentuk sebagai berikut:

2Al + 2NaOH +6H 2 O = 2Na + 3H 2.

Aluminium juga aktif berinteraksi dengan halogen. Aluminium hidroksida Al(OH) 3 adalah zat berwarna putih, tembus cahaya, dan berbentuk agar-agar.

Kerak bumi mengandung 8,8% aluminium. Ini adalah unsur ketiga yang paling melimpah di alam setelah oksigen dan silikon dan yang pertama di antara logam. Itu adalah bagian dari tanah liat, feldspar, dan mika. Beberapa ratus mineral Al telah diketahui (aluminosilikat, bauksit, alunit, dan lain-lain). Mineral aluminium terpenting, bauksit, mengandung 28-60% alumina - aluminium oksida Al 2 O 3.

Aluminium dalam bentuk murni pertama kali diperoleh oleh fisikawan Denmark H. Oersted pada tahun 1825, meskipun merupakan logam yang paling umum di alam.

Produksi aluminium dilakukan dengan elektrolisis alumina Al 2 O 3 dalam lelehan kriolit NaAlF 4 pada suhu 950 °C.

Aluminium digunakan dalam penerbangan, konstruksi, terutama dalam bentuk paduan aluminium dengan logam lain, teknik elektro (pengganti tembaga dalam pembuatan kabel, dll), industri makanan (foil), metalurgi (aditif paduan), aluminotermi, dll.

Kepadatan aluminium, berat jenis dan karakteristik lainnya.

Kepadatan - 2,7*10 3 kg/m 3 ;
Berat jenis - 2,7 G/cm 3 ;
Panas spesifik pada suhu 20°C - 0,21 kal/derajat;
Suhu leleh - 658,7°C ;
Kapasitas panas spesifik fusi - 76,8 kal/derajat;
Suhu mendidih - 2000°C ;
Perubahan volume relatif selama peleburan (ΔV/V) - 6,6%;
Koefisien ekspansi linier(pada suhu sekitar 20°C) : - 22,9 *10 6 (1/derajat);
Koefisien konduktivitas termal aluminium - 180 kkal/m*jam*derajat;

Modulus elastis aluminium dan rasio Poisson

Pemantulan cahaya oleh aluminium

Angka-angka yang diberikan dalam tabel menunjukkan berapa persentase cahaya yang datang tegak lurus permukaan dipantulkan darinya.

ALUMINIUM OKSIDA Al 2 O 3

Aluminium oksida Al 2 O 3, juga disebut alumina, terdapat di alam dalam bentuk kristal, membentuk mineral korundum. Korundum memiliki kekerasan yang sangat tinggi. Kristal transparannya, berwarna merah atau biru, melambangkan batu berharga rubi dan safir. Saat ini, batu rubi diproduksi secara artifisial dengan cara paduan dengan alumina dalam tungku listrik. Mereka digunakan bukan untuk dekorasi melainkan untuk tujuan teknis, misalnya, untuk pembuatan suku cadang instrumen presisi, batu arloji, dll. Kristal rubi yang mengandung campuran kecil Cr 2 O 3 digunakan sebagai generator kuantum - laser yang menghasilkan pancaran radiasi monokromatik terarah.

Korundum dan varietasnya yang berbutir halus mengandung sejumlah besar kotoran - ampelas, digunakan sebagai bahan abrasif.

PRODUKSI ALUMINIUM

Bahan baku utama untuk produksi aluminium bauksit yang mengandung 32-60% alumina Al 2 O 3 digunakan. Bijih aluminium terpenting juga termasuk alunit dan nepheline. Rusia memiliki cadangan bijih aluminium yang signifikan. Selain bauksit, yang sebagian besar depositnya terletak di Ural dan Bashkiria, sumber aluminium yang kaya adalah nepheline, yang ditambang di Semenanjung Kola. Aluminium juga banyak ditemukan di deposit di Siberia.

Aluminium dihasilkan dari aluminium oksida Al 2 O 3 dengan metode elektrolitik. Aluminium oksida yang digunakan untuk ini harus cukup murni, karena kotoran sulit dihilangkan dari aluminium yang dilebur. Al 2 O 3 yang dimurnikan diperoleh dengan mengolah bauksit alami.

Bahan awal utama untuk produksi aluminium adalah aluminium oksida. Itu tidak menghantarkan listrik dan memiliki sifat yang sangat suhu tinggi meleleh (sekitar 2050 °C), sehingga memerlukan terlalu banyak energi.

Titik leleh aluminium oksida perlu dikurangi hingga setidaknya 1000 o C. Metode ini secara bersamaan ditemukan oleh orang Prancis P. Héroux dan orang Amerika C. Hall. Mereka menemukan bahwa alumina larut dengan baik dalam kriolit cair, suatu mineral dengan komposisi AlF 3. 3NaF. Lelehan ini mengalami elektrolisis pada suhu hanya sekitar 950 °C produksi aluminium. Cadangan kriolit di alam tidak signifikan, sehingga kriolit sintetis diciptakan, yang secara signifikan mengurangi biaya produksi aluminium.

Campuran cair kriolit Na 3 dan aluminium oksida mengalami hidrolisis. Campuran yang mengandung sekitar 10 persen berat Al 2 O 3 meleleh pada 960 °C dan mempunyai konduktivitas listrik, densitas dan viskositas yang paling sesuai untuk proses tersebut. Untuk lebih meningkatkan karakteristik ini, aditif AlF 3, CaF 2 dan MgF 2 ditambahkan ke dalam campuran. Berkat ini, elektrolisis dimungkinkan pada 950 °C.

Elektroliser untuk peleburan aluminium adalah casing besi yang dilapisi dengan batu bata tahan api di bagian dalam. Bagian bawahnya (bawah), dirakit dari balok-balok batubara terkompresi, berfungsi sebagai katoda. Anoda (satu atau lebih) terletak di atas: ini adalah bingkai aluminium yang diisi briket batubara. Di pabrik modern, elektroliser dipasang secara seri; setiap seri terdiri dari 150 dan lagi elektroliser.

Selama elektrolisis, aluminium dilepaskan di katoda dan oksigen di anoda. Aluminium, yang memiliki kepadatan lebih tinggi dari lelehan aslinya, dikumpulkan di bagian bawah elektroliser, dan kemudian dilepaskan secara berkala. Saat logam dilepaskan, bagian baru aluminium oksida ditambahkan ke dalam lelehan. Oksigen yang dilepaskan selama elektrolisis berinteraksi dengan karbon di anoda, yang terbakar, membentuk CO dan CO 2 .

Pabrik peleburan aluminium pertama di Rusia dibangun pada tahun 1932 di Volkhov.

PADUAN ALUMINIUM

Paduan, yang meningkatkan kekuatan dan sifat lain dari aluminium, diperoleh dengan memasukkan aditif paduan ke dalamnya, seperti tembaga, silikon, magnesium, seng, mangan.

Duralumin(duralumin, duralumin, dari nama kota Jerman tempat produksi industri paduan dimulai). Paduan aluminium (basa) dengan tembaga (Cu: 2.2-5.2%), magnesium (Mg: 0.2-2.7%) mangan (Mn: 0.2-1%). Dapat mengalami pengerasan dan penuaan, sering kali dilapisi dengan aluminium. Ini adalah bahan struktural untuk teknik penerbangan dan transportasi.

Silumin- paduan pengecoran ringan aluminium (basa) dengan silikon (Si: 4-13%), terkadang hingga 23% dan beberapa elemen lainnya: Cu, Mn, Mg, Zn, Ti, Be). Mereka memproduksi suku cadang dengan konfigurasi kompleks, terutama di industri otomotif dan pesawat terbang.

Magnalia- paduan aluminium (basis) dengan magnesium (Mg: 1-13%) dan elemen lainnya, memiliki ketahanan korosi yang tinggi, kemampuan las yang baik, dan keuletan yang tinggi. Mereka memproduksi coran berbentuk (casting magnalia), lembaran, kawat, paku keling, dll. (Manalia yang dapat dideformasi).

Keuntungan utama dari semua paduan aluminium adalah kepadatannya yang rendah (2,5-2,8 g/cm3), kekuatan tinggi (per satuan berat), ketahanan yang memuaskan terhadap korosi atmosferik, relatif murah, serta kemudahan produksi dan pemrosesan.

Paduan aluminium digunakan dalam peroketan, pesawat terbang, mobil, pembuatan kapal dan pembuatan instrumen, dalam produksi peralatan makan, peralatan olahraga, furnitur, periklanan dan industri lainnya.

Paduan aluminium menempati urutan kedua dalam hal luas penerapannya setelah baja dan besi tuang.

Aluminium adalah salah satu bahan tambahan paling umum dalam paduan berbahan dasar tembaga, magnesium, titanium, nikel, seng, dan besi.

Aluminium juga digunakan untuk aluminisasi (aluminisasi)- menjenuhkan permukaan produk baja atau besi cor dengan aluminium untuk melindungi bahan dasar dari oksidasi pada pemanasan yang kuat, mis. meningkatkan ketahanan panas (hingga 1100 °C) dan ketahanan terhadap korosi atmosfer.

Jenis pelajaran. Gabungan.

Tugas:

Pendidikan:

1. Mengupdate pengetahuan siswa tentang struktur atom, pengertian fisika nomor urut, nomor golongan, nomor periode dengan menggunakan contoh alumunium.

2. Membentuk pengetahuan siswa bahwa aluminium dalam keadaan bebas mempunyai sifat fisika dan kimia yang khas dan bersifat khusus.

Pendidikan:

1. Merangsang minat mempelajari ilmu pengetahuan dengan memberikan laporan sejarah dan ilmiah singkat tentang aluminium masa lalu, sekarang dan masa depan.

2. Terus mengembangkan keterampilan penelitian siswa ketika bekerja dengan literatur dan melakukan pekerjaan laboratorium.

3. Memperluas konsep amfoterisitas dengan mengungkap struktur elektronik aluminium dan sifat kimia senyawanya.

Pendidikan:

1. Mendidik sikap hati-hati terhadap lingkungan, memberikan informasi tentang kemungkinan pemanfaatan aluminium kemarin, hari ini, besok.

2. Mengembangkan kemampuan bekerja tim pada setiap siswa, memperhatikan pendapat seluruh kelompok dan mempertahankan pendapatnya dengan benar ketika melakukan pekerjaan laboratorium.

3. Mengenalkan mahasiswa pada etika keilmuan, kejujuran dan integritas para ilmuwan alam masa lalu, memberikan informasi tentang perjuangan hak menjadi penemu alumunium.

MENGULANG MATERI TERTUTUP pada topik alkali dan alkali tanah M (ULANG):

Berapa jumlah elektron pada tingkat energi terluar alkali dan alkali tanah M?

Produk apa yang terbentuk ketika natrium atau kalium bereaksi dengan oksigen? (peroksida), apakah litium mampu menghasilkan peroksida jika bereaksi dengan oksigen? (tidak, reaksinya menghasilkan litium oksida.)

Bagaimana natrium dan kalium oksida diperoleh? (dengan kalsinasi peroksida dengan Me yang sesuai, Pr: 2Na + Na 2 O 2 = 2Na 2 O).

Apakah logam alkali dan alkali tanah terlihat kekuatan negatif oksidasi? (tidak, mereka tidak melakukannya, karena mereka adalah agen pereduksi kuat.).

Bagaimana jari-jari atom berubah pada subkelompok utama (dari atas ke bawah) Sistem Periodik? (meningkat), apa hubungannya? (dengan meningkatnya jumlah tingkat energi).

Kelompok logam manakah yang telah kita pelajari yang lebih ringan dari air? (untuk yang basa).

Dalam kondisi apa pembentukan hidrida terjadi pada logam alkali tanah? (pada suhu tinggi).

Zat manakah, kalsium atau magnesium, yang bereaksi lebih aktif dengan air? (kalsium bereaksi lebih aktif. Magnesium bereaksi aktif dengan air hanya jika dipanaskan hingga 100 0 C).

Bagaimana kelarutan hidroksida logam alkali tanah dalam air berubah dari kalsium menjadi barium? (kelarutan dalam air meningkat).

Ceritakan kepada kami tentang ciri-ciri penyimpanan logam alkali dan alkali tanah, mengapa disimpan dengan cara ini? (karena logam ini sangat reaktif, logam ini disimpan dalam wadah di bawah lapisan minyak tanah).

PERIKSA PEKERJAAN pada topik alkali dan alkali tanah M :

RINGKASAN PELAJARAN (MATERI BARU YANG DIBELAJAR):

Guru: Halo teman-teman, hari ini kita beralih ke pembelajaran subkelompok IIIA. Sebutkan unsur-unsur yang terletak pada subkelompok IIIA?

peserta pelatihan: Ini mencakup unsur-unsur seperti boron, aluminium, galium, indium dan talium.

Guru: Berapa jumlah elektron yang dikandungnya pada tingkat energi terluar, bilangan oksidasi?

peserta pelatihan: Tiga elektron, bilangan oksidasi +3, meskipun talium memiliki bilangan oksidasi +1 yang lebih stabil.

Guru: Sifat logam unsur-unsur subkelompok boron jauh lebih sedikit dibandingkan dengan unsur-unsur subkelompok berilium. Boron adalah non-M. Selanjutnya, dalam subkelompok, dengan meningkatnya muatan inti M, sifat-sifatnya meningkat. Aaku– sudah M, tapi tidak khas. Hidroksidanya memiliki sifat amfoter.

Dari M subgrup utama grup III nilai tertinggi memiliki aluminium, yang sifat-sifatnya akan kita pelajari secara rinci. Ini menarik bagi kami karena merupakan elemen transisi.