Ciri-ciri aluminium menurut tabel periodik. Aluminium

Aluminium

Aluminium- unsur kimia golongan III sistem 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 umum untuk pelarutan aluminium dalam larutan alkali berair 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 ;
Kapasitas panas spesifik pada 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. Kristalnya transparan, berwarna merah atau Warna biru, mewakili permata- 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 varietas berbutir halusnya yang mengandung banyak pengotor - 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. Ia tidak menghantarkan listrik dan memiliki titik leleh yang sangat tinggi (sekitar 2050 °C), sehingga memerlukan energi yang terlalu besar.

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, harga yang 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.

Sifat 13 Al.

Massa atom	26,98	Clarke, pada.% (prevalensi di alam)	5,5
Konfigurasi elektronik*		Keadaan agregasi (Dengan baik.).	padat
	0,143	Warna	perak putih
	0,057		695
Energi ionisasi	5,98		2447
Keelektronegatifan relatif	1,5	Kepadatan	2,698
Kemungkinan keadaan oksidasi	1, +2,+3	Potensi elektroda standar	1,69

*Konfigurasi tingkat elektronik eksternal atom suatu unsur ditampilkan. Konfigurasi level elektronik yang tersisa bertepatan dengan konfigurasi gas mulia yang melengkapi periode sebelumnya dan ditunjukkan dalam tanda kurung.

Aluminium- perwakilan utama logam dari subkelompok utama kelompok III sistem periodik. Properti analognya - Galia, India Dan talium - dalam banyak hal mengingatkan pada sifat-sifat aluminium, karena semua elemen ini memiliki hal yang sama konfigurasi elektronik tingkat eksternal ns 2 np 1 dan oleh karena itu semuanya menunjukkan bilangan oksidasi 3+.

Properti fisik. Aluminium adalah logam berwarna putih keperakan dengan konduktivitas termal dan listrik yang tinggi. Permukaan logam dilapisi dengan lapisan aluminium oksida Al 2 Oz yang tipis namun sangat tahan lama.

Sifat kimia. Aluminium sangat aktif jika tidak ada lapisan pelindung Al 2 Oz. Film ini mencegah interaksi aluminium dengan air. Jika Anda melepas film pelindung secara kimia(misalnya, larutan alkali), kemudian logam mulai berinteraksi secara kuat dengan air, melepaskan hidrogen:

Aluminium dalam bentuk serutan atau bubuk terbakar terang di udara, melepaskan sejumlah besar energi:

Sifat aluminium ini banyak digunakan untuk memperoleh berbagai logam dari oksidanya melalui reduksi dengan aluminium. Metode tersebut disebut aluminotermi . Aluminotermi hanya dapat digunakan untuk memperoleh logam-logam yang kalor pembentukan oksidanya lebih kecil dari kalor pembentukan Al 2 O3, misalnya:

Ketika dipanaskan, aluminium bereaksi dengan halogen belerang, nitrogen dan karbon, masing-masing membentuk halida:

Aluminium sulfida dan karbida dihidrolisis sempurna untuk membentuk aluminium hidroksida dan, karenanya, hidrogen sulfida dan metana.

Aluminium mudah larut dalam asam klorida dengan konsentrasi berapa pun:

Asam sulfat dan asam nitrat pekat tidak berpengaruh pada aluminium dalam keadaan dingin (pasif). Pada Pemanasan aluminium mampu mereduksi asam-asam ini tanpa melepaskan hidrogen:

DI DALAM encer aluminium larut dalam asam sulfat, melepaskan hidrogen:

DI DALAM encer Dengan asam nitrat, reaksi berlangsung dengan pelepasan oksida nitrat (II):

Aluminium larut dalam larutan alkali dan logam alkali karbonat membentuk tetrahidroksialuminat:

Aluminium oksida. Al 2 O 3 memiliki 9 modifikasi kristal. Yang paling umum a - modifikasi. Ini adalah yang paling inert secara kimia; kristal tunggal dari berbagai batu ditanam atas dasar itu untuk digunakan dalam industri perhiasan dan teknologi.

Di laboratorium, aluminium oksida diperoleh dengan membakar bubuk aluminium dalam oksigen atau mengkalsinasi hidroksidanya:

Aluminium oksida, menjadi amfoter, dapat bereaksi tidak hanya dengan asam, tetapi juga dengan basa, serta bila digabungkan dengan logam alkali karbonat, menghasilkan metaaluminat:

dan dengan garam asam:

Aluminium hidroksida- zat agar-agar berwarna putih, praktis tidak larut dalam air, dengan amfoter properti. Aluminium hidroksida dapat diperoleh dengan mengolah garam aluminium dengan alkali atau amonium hidroksida. Dalam kasus pertama, perlu untuk menghindari kelebihan alkali, karena jika tidak, aluminium hidroksida akan larut membentuk kompleks tetrahidroksialuminat[Al(OH) 4 ]` :

Faktanya, reaksi terakhir menghasilkan ion tetrahydroxodiaquaaluminate`, namun bentuk sederhana [Al(OH) 4 ]` biasanya digunakan untuk menulis reaksi. Dengan pengasaman yang lemah, tetrahidroksoaluminat dihancurkan:

garam aluminium. Hampir semua garam aluminium dapat diperoleh dari aluminium hidroksida. Hampir semua garam aluminium dan asam kuat sangat larut dalam air dan sangat terhidrolisis.

Aluminium halida sangat larut dalam air, dan strukturnya dimer:

2AlCl 3 dan Al 2 Cl 6

Aluminium sulfat, seperti semua garamnya, mudah dihidrolisis:

Alum kalium-aluminium juga dikenal: KAl(SO 4) 2H 12H 2 O.

Aluminium asetat Al(CH3COO)3 digunakan dalam pengobatan sebagai lotion.

Aluminosilikat. Di alam, aluminium terdapat dalam bentuk senyawa dengan oksigen dan silikon - aluminosilikat. Rumus umum mereka: (Na, K) 2 Al 2 Si 2 O 8-nepheline.

Juga senyawa aluminium alami adalah: Al2O3- korundum, alumina; dan koneksi dengan rumus umum Al 2 O 3 H nH 2 O Dan Al(OH) 3H nH 2 O- bauksit.

Kuitansi. Aluminium diproduksi melalui elektrolisis lelehan Al 2 O 3.

Ini adalah logam paling umum di kerak bumi. Termasuk dalam kelompok logam ringan, memiliki massa jenis dan titik leleh yang rendah. Pada saat yang sama, plastisitas dan konduktivitas listrik berada pada level tinggi yang menyediakannya. Jadi, mari kita cari tahu apa titik leleh spesifik aluminium dan paduannya (dibandingkan dengan dan), konduktivitas termal dan listrik, kepadatan, sifat-sifat lainnya, serta apa saja ciri-ciri struktur paduan aluminium dan komposisi kimianya. .

Pertama-tama, struktur dan komposisi kimia aluminium harus kita pertimbangkan. Kekuatan tarik aluminium murni sangat kecil dan mencapai 90 MPa. Jika mangan atau magnesium ditambahkan ke komposisinya dalam jumlah kecil, kekuatannya dapat meningkat hingga 700 MPa. Penggunaan perlakuan panas khusus akan memberikan hasil yang sama.

Logam dengan kemurnian tertinggi (99,99% aluminium) dapat digunakan untuk keperluan khusus dan laboratorium, dalam kasus lain dengan kemurnian teknis. Pengotor yang paling umum di dalamnya mungkin berupa silikon dan besi, yang praktis tidak larut dalam aluminium. Akibat penambahannya, keuletan menurun dan kekuatan logam akhir meningkat.

Struktur aluminium diwakili oleh sel satuan, yang terdiri dari empat atom. Secara teoritis massa jenis logam ini adalah 2698 kg/m3.

Sekarang mari kita bicara tentang sifat-sifat logam aluminium.

Video ini akan memberi tahu Anda tentang struktur aluminium:

Sifat dan karakteristik

Sifat-sifat logam adalah konduktivitas termal dan listrik yang tinggi, kekebalan terhadap korosi, keuletan dan ketahanan yang tinggi suhu rendah. Selain itu, sifat utamanya adalah kepadatannya yang rendah (sekitar 2,7 g/cm 3 ).

Sifat mekanik, teknologi, serta fisik dan kimia logam ini berbanding lurus dengan pengotor yang menyusun komposisinya. Komponen alaminya meliputi dan.

Pengaturan utama

• Massa jenis aluminium adalah 2,7 * 10 3 kg/m 3 ;
• Berat jenisnya adalah 2,7 G/cm 3 ;
• Titik leleh aluminium 659°C;
• Titik didih 2000°C;
• Koefisien ekspansi linier adalah - 22,9 * 10 6 (1/derajat).

Sekarang konduktivitas termal dan konduktivitas listrik aluminium harus dipertimbangkan.

Video ini membandingkan titik leleh aluminium dan logam lain yang umum digunakan:

Konduktivitas listrik

Indikator penting dari aluminium adalah konduktivitas listriknya, yang nilainya kedua setelah emas, perak dan. Koefisien konduktivitas listrik yang tinggi dikombinasikan dengan kepadatan yang rendah menjadikan material ini sangat kompetitif dalam industri kabel dan kawat.

Selain pengotor utama, indikator ini juga dipengaruhi oleh mangan dan kromium. Jika aluminium dimaksudkan untuk produksi konduktor saat ini, maka jumlah total pengotor tidak boleh melebihi 0,01%.

• Indikator konduktivitas listrik dapat bervariasi tergantung pada kondisi di mana aluminium berada. Proses anil yang berkepanjangan meningkatkan angka ini, sedangkan pengerasan dingin, sebaliknya, menurunkannya.
• Resistansi spesifik pada suhu 20 0 C, tergantung jenis logamnya, berada pada kisaran 0,0277-0,029 Ohm*m.

Konduktivitas termal

Koefisien konduktivitas termal logam adalah sekitar 0,50 kal/cm*s*C dan meningkat seiring dengan tingkat kemurniannya.

Nilai ini lebih kecil dibandingkan perak, tetapi lebih besar dibandingkan logam lainnya. Berkat dia, aluminium secara aktif digunakan dalam produksi penukar panas dan radiator.

Tahan korosi

Logam itu sendiri bersifat kimia zat aktif, karena itu digunakan dalam aluminotermi. Setelah kontak dengan udara, lapisan tipis aluminium oksida terbentuk di atasnya, yang memiliki kelembaman kimia dan kekuatan tinggi. Tujuan utamanya adalah untuk melindungi logam dari proses oksidasi selanjutnya, serta dari efek korosi.

• Jika aluminium memiliki kemurnian tinggi, maka film ini tidak memiliki pori-pori, menutupi permukaannya sepenuhnya dan memberikan daya rekat yang andal. Hasilnya, logam ini tidak hanya tahan terhadap air dan udara, tetapi juga terhadap alkali dan asam anorganik.
• Di tempat-tempat di mana kotoran berada, lapisan pelindung film mungkin rusak. Tempat-tempat seperti itu menjadi rentan terhadap korosi. Oleh karena itu, korosi pitting dapat terjadi pada permukaan. Jika grade tersebut mengandung 99,7% aluminium dan kurang dari 0,25% besi maka laju korosinya adalah 1,1, dengan kandungan aluminium 99,0% angka ini meningkat menjadi 31.
• Besi yang terkandung juga mengurangi ketahanan logam terhadap alkali, namun tidak mengubah ketahanan terhadap asam sulfat dan asam nitrat.

Interaksi dengan berbagai zat

Aluminium yang bersuhu 100 0 C mampu berinteraksi dengan klorin. Terlepas dari tingkat pemanasannya, aluminium melarutkan hidrogen, tetapi tidak bereaksi dengannya. Itulah mengapa ini adalah komponen utama gas yang ada di dalam logam.

Secara umum, aluminium stabil pada lingkungan berikut:

• Air tawar dan air laut;
• Garam magnesium, natrium dan amonium;
• Asam sulfat;
• Solusi lemah kromium dan fosfor;
• Solusi amonia;
• Asam asetat, malat dan asam lainnya.

Aluminium tidak tahan:

• larutan asam sulfat;
• Asam hidroklorik;
• Alkali kaustik dan larutannya;
• Asam oksalat.

Baca di bawah tentang toksisitas dan keramahan lingkungan dari aluminium.

Konduktivitas listrik tembaga dan aluminium, serta perbandingan lain antara kedua logam tersebut, disajikan pada tabel di bawah ini.

Perbandingan karakteristik aluminium dan tembaga

Toksisitas

Meskipun aluminium sangat umum, namun tidak digunakan dalam metabolisme oleh makhluk hidup mana pun. Dia punya sedikit efek toksik, tetapi banyak senyawa anorganiknya yang larut dalam air bisa lama tetap dalam keadaan ini dan berdampak negatif pada organisme hidup. Paling zat beracun adalah asetat, klorida, dan nitrat.

Menurut standar, air minum mungkin mengandung 0,2-0,5 mg per 1 liter.

Terlebih lagi informasi berguna Video ini berisi informasi tentang sifat-sifat aluminium:

Karakteristik aluminium

industri kualitas logam aluminium

Aluminium adalah logam paling melimpah di kerak bumi. Kandungannya diperkirakan mencapai 7,45% (lebih banyak dibandingkan zat besi yang hanya 4,2%). Aluminium sebagai suatu unsur ditemukan baru-baru ini, pada tahun 1825, ketika bongkahan kecil pertama dari logam ini diperoleh. Awal perkembangan industrinya dimulai pada akhir abad terakhir. Dorongan untuk ini adalah pengembangan metode produksinya pada tahun 1886 dengan elektrolisis alumina yang dilarutkan dalam kriolit. Prinsip metode ini mendasari ekstraksi industri modern aluminium dari alumina di semua negara di dunia.

Oleh penampilan Aluminium merupakan logam berwarna putih keperakan mengkilat. Di udara ia teroksidasi dengan cepat dan ditutupi lapisan tipis Al2O berwarna putih matte. Film ini memiliki nilai yang tinggi sifat pelindung, oleh karena itu, jika dilapisi dengan film seperti itu, aluminium tahan korosi.

Aluminium cukup mudah dihancurkan oleh larutan alkali kaustik, asam klorida dan asam sulfat. Ini sangat tahan terhadap asam nitrat pekat dan asam organik.

Yang paling khas properti fisik aluminium itu kecil kepadatan relatif, sama dengan 2,7, serta konduktivitas termal dan listrik yang relatif tinggi. Pada 0C, konduktivitas listrik aluminium, mis. daya hantar listrik kawat aluminium dengan penampang 1 mm dan panjang 1 m adalah 37 1 ohm.

Ketahanan terhadap korosi dan terutama konduktivitas listrik aluminium semakin tinggi, semakin bersih maka semakin sedikit pengotor yang dikandungnya.

Titik leleh aluminium rendah, sekitar 660C. Namun panas laten peleburannya sangat besar - sekitar 100 kal g, oleh karena itu, untuk melelehkan aluminium, diperlukan konsumsi panas yang lebih besar daripada untuk melelehkan jumlah yang sama, misalnya tembaga tahan api, yang memiliki titik leleh 1083 C, kalor laten peleburan sebesar 43 kal g.

Untuk peralatan mekanis Aluminium dicirikan oleh keuletan tinggi dan kekuatan rendah. Aluminium yang digulung dan dianil memiliki = 10 kg mm, dan kekerasan HB25, = 80% dan = 35%.

Kisi kristal aluminium berbentuk kubus berpusat muka, yang pada suhu 20 C memiliki parameter (ukuran sisi) 4,04. Aluminium tidak mengalami transformasi alotropik.

Di alam, aluminium ditemukan dalam bentuk bijih aluminium: bauksit, nepheline, alunit dan kaolin. Bijih terpenting yang menjadi basis industri aluminium dunia adalah bauksit.

Produksi aluminium dari bijih terdiri dari dua tahap berturut-turut - pertama, alumina (Al2O) diproduksi, dan kemudian aluminium diperoleh darinya.

Metode produksi alumina yang dikenal saat ini dapat dibagi menjadi tiga kelompok: basa, asam, dan elektrotermal. Paling aplikasi yang luas menerima metode alkali.

Dalam beberapa jenis metode alkali, bauksit, yang didehidrasi pada 1000 C, dihancurkan di ball mill, dicampur dalam proporsi tertentu dengan kapur dan soda, dan disinter untuk mendapatkan natrium aluminat padat yang larut dalam air melalui reaksi.

Al O + Na CO = Al O Na O + CO

Massa yang disinter dihancurkan dan dicuci dengan air, dan natrium aluminat dimasukkan ke dalam larutan.

Dalam variasi lain dari metode alkali, alumina yang terkandung dalam bauksit diikat menjadi natrium aluminat dengan cara langsung mengolah bijih dengan alkali. Ini segera menghasilkan larutan aluminat dalam air.

Dalam kedua kasus tersebut, pendidikan larutan berair natrium aluminat menyebabkan pemisahannya dari komponen bijih yang tidak larut, yang terutama berupa oksida dan hidroksida silikon, besi dan titanium. Pemisahan larutan dari sedimen yang tidak larut, yang disebut lumpur merah, dilakukan di dalam tangki pengendapan.

Kapur ditambahkan ke larutan yang dihasilkan pada suhu 125 C dan tekanan 5 pagi, yang menyebabkan desilikonisasi - CaSiO mengendap, membentuk lumpur putih. Larutan, dibersihkan dari silikon, setelah dipisahkan dari lumpur putih, diolah dengan karbon dioksida pada 60-80 C, sebagai akibatnya kristal aluminium oksida hidrat mengendap:

AlONaO + 3H2O + CO = 2Al(OH) + NaCO.

Itu dicuci, dikeringkan dan dikalsinasi. Kalsinasi mengarah pada pembentukan alumina:

2Al(OH) = AlO + 3H2O.

Metode yang dijelaskan memastikan ekstraksi alumina dari bauksit yang cukup lengkap - sekitar 80%.

Produksi logam aluminium dari alumina melibatkan dekomposisi elektrolitik menjadi bagian-bagian penyusunnya - aluminium dan oksigen. Elektrolit dalam proses ini adalah larutan alumina dalam kriolit (AlF·3NaF). Kriolit, yang memiliki kemampuan melarutkan alumina, sekaligus menurunkan titik lelehnya. Alumina meleleh pada suhu sekitar 2000 C, dan titik leleh larutan yang terdiri dari, misalnya, 85% kriolit dan 15% alumina adalah 935 C.

Skema elektrolisis alumina cukup sederhana, namun secara teknologi proses ini rumit dan membutuhkan listrik dalam jumlah besar.

Bagian bawah bak dengan isolasi termal yang baik 1 dan kemasan karbon 2 berisi bus katoda 3, dihubungkan ke kutub negatif sumber arus listrik. Elektroda 5 dipasang pada bus anoda 4. Sebelum elektrolisis dimulai, lapisan tipis kokas dituangkan ke dasar bak, elektroda diturunkan hingga bersentuhan dengannya dan arus dihidupkan. Ketika kemasan karbon dipanaskan, kriolit dimasukkan secara bertahap. Jika ketebalan lapisan kriolit cair adalah 200-300 mm, alumina dimuat dengan laju 15% dari jumlah kriolit. Prosesnya terjadi pada 950-1000 C.

Di bawah pengaruh arus listrik, alumina menguraikan aluminium dan oksigen. Aluminium cair 6 terakumulasi di dasar karbon (bagian bawah penangas batubara), yang merupakan katoda, dan oksigen bergabung dengan karbon anoda, secara bertahap membakarnya. Cryolite dikonsumsi sedikit. Alumina ditambahkan secara berkala, elektroda diturunkan secara bertahap untuk mengimbangi bagian yang terbakar, dan aluminium cair yang terakumulasi dilepaskan ke dalam sendok 8 pada interval tertentu.

Selama elektrolisis, 1 ton aluminium mengkonsumsi sekitar 2 ton alumina, 0,6 ton elektroda karbon yang berfungsi sebagai anoda, 0,1 ton kriolit, dan listrik 17.000 hingga 18.000 kWh.

Aluminium mentah yang diperoleh dengan elektrolisis alumina mengandung pengotor logam (besi, silikon, titanium dan natrium), gas terlarut, yang utamanya adalah hidrogen, dan inklusi non-logam, yaitu partikel alumina, batu bara, dan kriolit. Dalam keadaan ini kurang layak untuk digunakan karena sifatnya yang rendah sehingga harus dimurnikan. Kotoran non-logam dan gas dihilangkan dengan melebur dan meniup logam dengan klorin. Pengotor logam hanya dapat dihilangkan dengan metode elektrolitik yang kompleks.

Setelah pemurnian, aluminium bermutu komersial diperoleh.

Kemurnian aluminium merupakan indikator penentu yang mempengaruhi seluruh sifat-sifatnya, oleh karena itu komposisi kimianya menjadi dasar klasifikasi aluminium.

Pengotor yang tidak dapat dihindari yang dihasilkan dari produksi aluminium adalah besi dan silikon. Keduanya dalam aluminium berbahaya. Besi tidak larut dalam aluminium, tetapi membentuk senyawa kimia rapuh FeAl dan Fe2Al bersamanya. Aluminium membentuk campuran mekanis eutektik dengan silikon pada 11,7% Si. Karena kelarutan silikon pada suhu kamar sangat rendah (0,05%), bahkan dengan jumlah yang kecil ia membentuk Fe + Si eutektik dan inklusi kristal silikon rapuh yang sangat keras (HB 800), yang mengurangi keuletan aluminium. Ketika silikon dan besi hadir bersama-sama, senyawa kimia terner dan eutektik terner terbentuk, yang juga mengurangi plastisitas.

Pengotor yang dikontrol pada aluminium adalah besi, silikon, tembaga dan titanium.

Aluminium dari semua tingkatan mengandung lebih dari 99% Al. Kelebihan kuantitatif dari nilai ini dalam seperseratus atau sepersepuluh persen ditunjukkan pada nama merek setelah huruf awal A. Jadi, kadar A85 mengandung 99,85% Al. Pengecualian terhadap prinsip penandaan ini adalah grade A AE, yang kandungan aluminiumnya sama dengan grade A0 dan A5, tetapi rasio pengotor besi dan silikon yang termasuk dalam komposisinya berbeda.

Huruf E pada grade AE ​​berarti aluminium grade ini ditujukan untuk produksi kabel listrik. Persyaratan tambahan untuk sifat-sifat aluminium adalah hambatan listrik yang rendah, yang untuk kawat yang terbuat dari aluminium tidak boleh lebih dari 0,0280 ohm mm m pada 20 C.

Aluminium digunakan untuk produksi produk dan paduan berdasarkan itu, yang sifatnya memerlukan tingkat kemurnian yang tinggi.

Tergantung pada tujuannya, aluminium dapat diproduksi dalam berbagai bentuk. Aluminium dari semua tingkatan (kemurnian tinggi dan teknis), dimaksudkan untuk peleburan kembali, dicetak dalam bentuk babi dengan berat 5; 15 dan 1000kg. Milik mereka nilai batas berikut ini: tinggi dari 60 hingga 600 mm, lebar dari 93 hingga 800 mm dan panjang dari 415 hingga 1000 mm.

Jika aluminium dimaksudkan untuk menggulung lembaran dan strip, maka batangan datar berukuran tujuh belas dicetak menggunakan metode kontinyu atau semi kontinyu. Ketebalannya berkisar antara 140 hingga 400 mm, lebarnya dari 560 hingga 2025 mm, dan berat 1 m panjang ingot adalah dari 210 hingga 2190 kg. Panjang ingot disepakati dengan pelanggan.

Jenis pengendalian utama aluminium, baik pada pig maupun flat ingot, adalah pemeriksaan komposisi kimia dan kesesuaiannya dengan nama merek. Ingot dan ingot yang dimaksudkan untuk perlakuan tekanan harus memenuhi persyaratan tambahan, seperti tidak adanya rongga, gelembung gas, retakan, terak, dan benda asing lainnya.

Untuk mendeoksidasi baja selama peleburan, serta untuk produksi ferroalloy dan aluminothermy, Anda dapat menggunakan aluminium yang lebih murah dengan kemurnian lebih rendah daripada yang ditunjukkan dalam tabel “Kemurnian aluminium dengan kadar berbeda.” Untuk tujuan ini, industri memproduksi enam tingkat aluminium dalam batangan dengan berat 3 hingga 16,5 kg, mengandung 98,0 hingga 87,0% Al. Kandungan besinya mencapai 2,5%, dan silikon serta tembaga masing-masing hingga 5%.

Penggunaan aluminium karena kekhasan sifat-sifatnya. Kombinasi ringannya dengan konduktivitas listrik yang cukup tinggi memungkinkan penggunaan aluminium sebagai penghantar arus listrik, menggantikan tembaga yang lebih mahal. Perbedaan konduktivitas listrik tembaga (631 ohm) dan aluminium (371 ohm) dikompensasi dengan meningkatkan penampang kawat aluminium. Massa kabel aluminium yang rendah memungkinkan untuk menggantungnya pada jarak yang jauh lebih jauh di antara penyangga dibandingkan dengan kabel tembaga, tanpa takut putusnya kabel di bawah pengaruh berat badan sendiri. Kabel, busbar, kapasitor, dan penyearah juga dibuat darinya. Ketahanan korosi yang tinggi pada aluminium menjadikannya dalam beberapa kasus bahan yang sangat diperlukan dalam teknik kimia, misalnya, untuk pembuatan peralatan yang digunakan dalam produksi, penyimpanan dan pengangkutan asam nitrat dan turunannya.

Ini juga banyak digunakan dalam industri makanan - berbagai peralatan memasak dibuat darinya. Dalam hal ini, tidak hanya ketahanannya terhadap asam organik yang digunakan, tetapi juga konduktivitas termalnya yang tinggi.

Daktilitas tinggi memungkinkan aluminium digulung menjadi foil, yang kini telah sepenuhnya menggantikan kertas timah yang lebih mahal yang sebelumnya digunakan. Foil berfungsi sebagai kemasan untuk berbagai macam produk makanan: teh, coklat, tembakau, keju, dll.

Aluminium digunakan dengan cara yang sama seperti lapisan anti korosi pada logam dan paduan lainnya. Hal ini dapat diaplikasikan dengan pelapisan, metalisasi difusi dan metode lainnya, termasuk pengecatan dengan aluminium yang mengandung cat dan pernis. Pelapis aluminium pada produk canai datar yang terbuat dari paduan aluminium yang kurang tahan korosi sangat umum terjadi.

Aktivitas kimia aluminium dalam kaitannya dengan oksigen digunakan untuk deoksidasi dalam produksi baja semi-tenang dan tenang dan untuk produksi logam yang sulit direduksi dengan menggantikan aluminium dari senyawa oksigennya.

Aluminium digunakan sebagai elemen paduan dalam berbagai macam baja dan paduan. Ini memberi mereka sifat spesifik. Misalnya, meningkatkan ketahanan panas pada paduan yang berbahan dasar besi, tembaga, titanium, dan beberapa logam lainnya.

Kita dapat menyebutkan bidang lain penerapan aluminium dengan tingkat kemurnian yang berbeda-beda, tetapi jumlah terbesarnya dihabiskan untuk memproduksi berbagai paduan ringan berdasarkan aluminium tersebut. Informasi tentang yang utama diberikan di bawah ini.

Secara umum, penggunaan aluminium di berbagai sektor perekonomian dengan menggunakan contoh negara-negara kapitalis maju diperkirakan dengan angka-angka berikut: teknik transportasi 20-23% (termasuk industri otomotif 15%), konstruksi 17-18%, teknik kelistrikan 10 -12%, produksi bahan kemasan 9-10%, produksi barang tahan lama konsumen 9-10%, teknik umum 8-10%.

Aluminium mendapatkan bidang penerapan baru, meskipun ada persaingan dari bahan lain dan terutama plastik.

Bijih industri utama yang mengandung aluminium adalah bauksit, nepheline, alunit dan kaolin.

Kualitas bijih ini dinilai dari kandungan alumina Al O yang mengandung 53% Al. Dari indikator mutu bijih aluminium lainnya, yang terpenting adalah komposisi pengotor, yang bahaya dan kegunaannya ditentukan oleh penggunaan bijih tersebut.

Bauksit merupakan bahan baku terbaik dan utama produksi aluminium di seluruh dunia. Ini juga digunakan untuk produksi korundum buatan, produk yang sangat tahan api dan untuk keperluan lainnya. Oleh komposisi kimia sedimen ini batu adalah campuran alumina hidrat AlO nH2O dengan oksida besi, silikon, titanium dan unsur lainnya. Hidrat alumina yang paling umum ditemukan dalam bauksit adalah mineral diaspore, boehmite, dan hydrargellite. Kandungan alumina dalam bauksit, bahkan dalam satu deposit, sangat bervariasi - dari 35 hingga 70%.

Mineral penyusun bauksit membentuk campuran yang sangat halus sehingga menyulitkan pengayaan. Dalam industri, bijih mentah terutama digunakan. Proses ekstraksi aluminium dari bijihnya rumit, sangat intensif energi dan terdiri dari dua tahap: pertama, alumina diekstraksi, dan kemudian aluminium diperoleh darinya.

Subyek perdagangan dunia adalah bauksit itu sendiri dan alumina atau bijih lainnya yang diekstraksi darinya.

Di CIS, simpanan bauksit tersebar tidak merata, dan bauksit dari simpanan berbeda memiliki kualitas yang tidak sama. Deposit bauksit dengan kualitas terbaik terletak di Ural. Cadangan bauksit yang besar juga tersedia di CIS bagian Eropa dan Kazakhstan Barat.

Dari negara-negara industri maju, hanya Perancis yang kini praktis aman, tempat pembangunannya pertama kali dimulai. Cadangan andal dan terduga di kelompok negara ini pada tahun 1975 diperkirakan mencapai 4,8 miliar ton (termasuk 4,6 miliar ton di Australia), sedangkan di negara berkembang ah sebesar 12,5 miliar ton, terutama di Afrika dan Amerika Latin(yang terkaya adalah Guinea, Kamerun, Brasil, Jamaika).

Selama periode pascaperang, lingkaran negara-negara di mana bauksit ditambang dan aluminium primer diproduksi telah berkembang pesat. Pada tahun 1950, bauksit hanya ditambang di 11 negara, tidak termasuk Uni Soviet, termasuk tiga negara dengan jumlah lebih dari 1 juta ton (Suriname, Guyana, AS) dan empat negara dengan jumlah lebih dari 0,1 juta ton (Prancis, Indonesia, Italia, Ghana). Pada tahun 1977, volume produksi meningkat 12 kali lipat dan geografinya berubah secara dramatis (lebih dari separuh produksi dunia kapitalis berada di negara-negara berkembang).

Berbeda dengan negara-negara berkembang, Australia yang kaya bahan bakar mengolah sebagian besar produksi bauksitnya (sebagian besar dari Semenanjung York, yang merupakan deposit bauksit terbesar di dunia) menjadi alumina, sehingga memainkan peran penting dalam ekspor globalnya. Tak terkecuali, negara-negara Karibia dan Afrika Barat terutama mengekspor bauksit. Hal ini disebabkan oleh alasan politik (monopoli aluminium dunia lebih memilih produksi alumina di luar negara-negara penghasil bauksit yang bergantung pada mereka) dan murni karena alasan ekonomi: bauksit, tidak seperti bijih logam berat non-besi, dapat diangkut (mengandung 35- 65% aluminium dioksida), dan produksi alumina membutuhkan jumlah yang signifikan biaya tertentu, yang tidak dimiliki oleh sebagian besar negara penambang bauksit.

Dalam upaya untuk melawan perintah monopoli aluminium dunia, negara-negara pengekspor bauksit pada tahun 1973 membentuk organisasi “ Asosiasi Internasional negara-negara pertambangan bauksit" (IABS). Termasuk Australia, Guinea, Guyana, Jamaika, dan Yugoslavia; kemudian mereka bergabung dengannya Republik Dominika, Haiti, Ghana, Sierra Leone, Suriname, serta Yunani dan India menjadi negara pengamat. Pada tahun pembentukannya, negara-negara bagian ini menyumbang sekitar 85% produksi bauksit di negara-negara non-sosialis.

Industri aluminium dicirikan oleh kesenjangan teritorial antara penambangan bauksit dan produksi alumina, dan antara produksi alumina dan peleburan aluminium primer. Produksi alumina terbesar (hingga 1-1,3 juta ton per tahun) berlokasi di pabrik peleburan aluminium (misalnya, di pabrik Kanada di Arvida di Quebec, yang memiliki kapasitas produksi 0,4 juta ton aluminium per tahun) dan di pelabuhan pengekspor bauksit (misalnya, Paranam di Suriname), serta pada jalur bauksit dari yang kedua ke yang pertama - misalnya, di Amerika Serikat di Gulf Coast (Corpus Christi, Point Comfort).

Di negara kita, semua bauksit yang ditambang dibagi menjadi sepuluh tingkatan. Perbedaan utama antara berbagai jenis bauksit adalah kandungannya jumlah yang berbeda komponen utama yang diekstraksi adalah alumina dan memiliki nilai modul silikon yang berbeda, yaitu kandungan alumina yang berbeda dengan kandungan pengotor silika berbahaya dalam bauksit (Al2O SiO). Modul silikon sangat indikator penting kualitas bauksit, penerapan dan teknologi pemrosesannya sangat bergantung padanya.

Kadar air bauksit dengan kadar apa pun ditentukan tergantung pada endapannya: kadar air terendah (tidak lebih dari 7%) ditetapkan untuk bauksit dari endapan Ural Selatan, dan untuk endapan Ural Utara, Kamensk-Ural, dan Tikhvin - tidak masing-masing lebih dari 12, 16 dan 22%. Indikator kelembaban bukan merupakan kriteria penolakan dan hanya digunakan untuk penyelesaian dengan konsumen.

Bauksit dipasok dalam bentuk potongan tidak lebih besar dari 500 mm. Itu diangkut dalam jumlah besar di platform atau di gondola.

Setiap unsur kimia dapat dilihat dari sudut pandang tiga ilmu: fisika, kimia dan biologi. Dan pada artikel kali ini kami akan mencoba mengkarakterisasi aluminium seakurat mungkin. Ini adalah unsur kimia yang terletak pada golongan ketiga dan periode ketiga, menurut tabel periodik. Aluminium merupakan logam yang memiliki reaktivitas kimia rata-rata. Sifat amfoter juga dapat diamati pada senyawanya. Massa atom aluminium adalah dua puluh enam gram per mol.

Ciri-ciri fisik aluminium

Pada kondisi normal itu adalah zat padat. Rumus aluminium sangat sederhana. Terdiri dari atom-atom (tidak digabungkan menjadi molekul), yang disusun menggunakan kisi kristal menjadi zat padat. Warna aluminium berwarna putih keperakan. Selain itu, ia memiliki kilau logam, seperti semua zat lain dalam kelompok ini. Warna aluminium yang digunakan dalam industri dapat bervariasi karena adanya pengotor dalam paduannya. Ini adalah logam yang cukup ringan.

Massa jenisnya adalah 2,7 g/cm3, artinya kira-kira tiga kali lebih ringan dari besi. Dalam hal ini ia hanya kalah dengan magnesium, yang bahkan lebih ringan dari logam tersebut. Kekerasan aluminium cukup rendah. Di dalamnya, ia lebih rendah daripada kebanyakan logam. Kekerasan aluminium hanya dua, oleh karena itu untuk memperkuatnya ditambahkan paduan yang lebih keras pada paduan berbahan dasar logam ini.

Aluminium meleleh pada suhu hanya 660 derajat Celcius. Dan akan mendidih jika dipanaskan hingga suhu dua ribu empat ratus lima puluh dua derajat Celcius. Ini adalah logam yang sangat ulet dan dapat melebur. Ciri fisik aluminium tidak berhenti sampai di situ. Saya juga ingin mencatat bahwa logam ini memiliki konduktivitas listrik terbaik setelah tembaga dan perak.

Prevalensi di alam

Aluminium, spesifikasi yang baru saja kita lihat cukup umum di lingkungan. Hal ini dapat diamati pada komposisi banyak mineral. Unsur aluminium merupakan unsur paling melimpah keempat di alam. Hampir sembilan persen berada di kerak bumi. Mineral utama yang mengandung atomnya adalah bauksit, korundum, dan kriolit. Yang pertama adalah batuan yang terdiri dari oksida besi, silikon, dan logam tersebut, dan molekul air juga terdapat dalam strukturnya. Ia memiliki warna yang heterogen: pecahan abu-abu, coklat kemerahan dan warna lain, yang bergantung pada adanya berbagai pengotor. Dari tiga puluh hingga enam puluh persen batuan ini adalah aluminium, fotonya dapat dilihat di atas. Selain itu, korundum merupakan mineral yang sangat umum di alam.

Ini adalah aluminium oksida. Rumus kimianya adalah Al2O3. Mungkin merah, kuning, biru atau cokelat. Kekerasannya pada skala Mohs adalah sembilan. Varietas korundum termasuk safir dan rubi yang terkenal, leucosapphires, serta padparadscha (safir kuning).

Cryolite merupakan mineral dengan rumus kimia yang lebih kompleks. Ini terdiri dari aluminium dan natrium fluorida - AlF3.3NaF. Tampaknya sebagai batu tidak berwarna atau keabu-abuan dengan kekerasan rendah hanya tiga skala Mohs. DI DALAM dunia modern itu disintesis secara artifisial dalam kondisi laboratorium. Ini digunakan dalam metalurgi.

Aluminium juga dapat ditemukan di alam dalam tanah liat, yang komponen utamanya adalah oksida silikon dan logam tersebut, berasosiasi dengan molekul air. Selain itu, unsur kimia ini dapat diamati pada komposisi nepheline yang rumus kimianya sebagai berikut: KNa34.

Kuitansi

Karakteristik aluminium mencakup pertimbangan metode sintesisnya. Ada beberapa metode. Produksi aluminium dengan metode pertama terjadi dalam tiga tahap. Yang terakhir adalah prosedur elektrolisis pada katoda dan karbon anoda. Untuk melakukan proses tersebut diperlukan aluminium oksida, serta zat pembantu seperti kriolit (rumus - Na3AlF6) dan kalsium fluorida (CaF2). Agar proses penguraian aluminium oksida yang dilarutkan dalam air dapat terjadi, perlu dipanaskan bersama dengan lelehan kriolit dan kalsium fluorida hingga suhu setidaknya sembilan ratus lima puluh derajat Celcius, dan kemudian mengalirkan arus sebesar delapan puluh ribu ampere dan tegangan lima melalui zat ini delapan volt. Jadi, karena proses ini Aluminium akan mengendap di katoda, dan molekul oksigen akan berkumpul di anoda, yang kemudian mengoksidasi anoda dan mengubahnya menjadi karbon dioksida. Sebelum prosedur ini, bauksit, dalam bentuk aluminium oksida yang ditambang, terlebih dahulu dimurnikan dari kotoran, dan juga mengalami proses dehidrasi.

Produksi aluminium dengan metode yang dijelaskan di atas sangat umum dalam metalurgi. Ada pula metode yang ditemukan pada tahun 1827 oleh F. Wöhler. Hal ini terletak pada kenyataan bahwa aluminium dapat diekstraksi menggunakan reaksi kimia antara klorida dan kaliumnya. Proses seperti itu hanya dapat dilakukan dengan mencipta kondisi khusus dalam bentuk suhu dan vakum yang sangat tinggi. Jadi, dari satu mol klorida dan volume kalium yang sama, dapat diperoleh satu mol aluminium dan tiga mol produk sampingan. Reaksi ini dapat ditulis dalam bentuk persamaan berikut: АІСІ3 + 3К = АІ + 3КІ. Metode ini belum mendapatkan banyak popularitas dalam metalurgi.

Karakteristik aluminium dari sudut pandang kimia

Seperti disebutkan di atas, ini adalah zat sederhana yang terdiri dari atom-atom yang tidak bergabung menjadi molekul. Hampir semua logam membentuk struktur serupa. Aluminium mempunyai aktivitas kimia yang cukup tinggi dan sifat pereduksi yang kuat. Karakterisasi kimia aluminium akan diawali dengan uraian reaksinya dengan zat sederhana lainnya, kemudian akan dijelaskan interaksinya dengan senyawa anorganik kompleks.

Aluminium dan zat sederhana

Ini termasuk, pertama-tama, oksigen - senyawa paling melimpah di planet ini. Dua puluh satu persen atmosfer bumi terdiri darinya. Reaksi suatu zat dengan zat lain disebut oksidasi atau pembakaran. Biasanya terjadi pada suhu tinggi. Namun dalam kasus aluminium, oksidasi dimungkinkan dalam kondisi normal - ini adalah bagaimana lapisan oksida terbentuk. Jika logam ini dihancurkan maka akan terbakar sehingga melepaskan energi dalam jumlah besar dalam bentuk panas. Untuk melakukan reaksi antara aluminium dan oksigen, diperlukan komponen-komponen tersebut dengan perbandingan molar 4:3 sehingga menghasilkan dua bagian oksida.

Interaksi kimia ini dinyatakan dalam bentuk persamaan berikut: 4АІ + 3О2 = 2АІО3. Reaksi aluminium dengan halogen, termasuk fluor, yodium, brom, dan klor, juga mungkin terjadi. Nama proses ini berasal dari nama halogen yang bersangkutan: fluorinasi, iodinasi, brominasi, dan klorinasi. Ini adalah reaksi adisi yang khas.

Sebagai contoh, mari kita perhatikan interaksi aluminium dengan klorin. Proses seperti ini hanya dapat terjadi dalam cuaca dingin.

Jadi, dengan mengambil dua mol aluminium dan tiga mol klorin, hasilnya adalah dua mol klorida dari logam tersebut. Persamaan reaksi ini adalah sebagai berikut: 2АІ + 3СІ = 2АІСІ3. Dengan cara yang sama Anda dapat memperoleh aluminium fluorida, bromida dan iodidanya.

Zat tersebut bereaksi dengan belerang hanya jika dipanaskan. Untuk melakukan reaksi antara kedua senyawa ini, Anda perlu mengambilnya dalam perbandingan molar dua banding tiga, dan satu bagian aluminium sulfida akan terbentuk. Persamaan reaksinya seperti ini: 2Al + 3S = Al2S3.

Selain itu, pada suhu tinggi, aluminium bereaksi dengan karbon, membentuk karbida, dan dengan nitrogen, membentuk nitrida. Persamaan reaksi kimia berikut dapat dijadikan contoh: 4АІ + 3С = АІ4С3; 2Al + N2 = 2AlN.

Interaksi dengan zat kompleks

Ini termasuk air, garam, asam, basa, oksida. Aluminium bereaksi berbeda dengan semua senyawa kimia ini. Mari kita lihat lebih dekat setiap kasusnya.

Reaksi dengan air

Aluminium bereaksi dengan zat kompleks paling umum di Bumi saat dipanaskan. Ini hanya terjadi jika lapisan oksida dihilangkan terlebih dahulu. Akibat interaksi tersebut, hidroksida amfoter, dan hidrogen juga dilepaskan ke udara. Dengan mengambil dua bagian aluminium dan enam bagian air, kita memperoleh hidroksida dan hidrogen dalam perbandingan molar dua banding tiga. Persamaan reaksi ini ditulis sebagai berikut: 2AI + 6H2O = 2AI(OH)3 + 3H2.

Interaksi dengan asam, basa dan oksida

Seperti logam aktif lainnya, aluminium mampu mengalami reaksi substitusi. Dengan melakukan hal ini, ia dapat menggantikan hidrogen dari asam atau kation logam yang lebih pasif dari garamnya. Sebagai hasil dari interaksi tersebut, garam aluminium terbentuk, dan hidrogen juga dilepaskan (dalam kasus asam) atau logam murni (yang kurang aktif dibandingkan yang dimaksud) mengendap. Dalam kasus kedua, sifat restoratif yang disebutkan di atas muncul. Contohnya adalah interaksi aluminium dengan aluminium klorida yang terbentuk dan hidrogen dilepaskan ke udara. Reaksi semacam ini dinyatakan dalam bentuk persamaan berikut: 2АІ + 6НІ = 2АІСІ3 + 3Н2.

Contoh interaksi aluminium dengan garam adalah reaksinya dengan Dengan mengambil kedua komponen tersebut, pada akhirnya kita akan memperoleh tembaga murni, yang akan mengendap. Aluminium bereaksi secara unik dengan asam seperti sulfat dan nitrat. Misalnya, ketika aluminium ditambahkan ke larutan encer asam nitrat dengan perbandingan molar delapan bagian berbanding tiga puluh, delapan bagian nitrat dari logam tersebut akan terbentuk, tiga bagian oksida nitrat, dan lima belas air. Persamaan reaksi ini ditulis sebagai berikut: 8Al + 30HNO3 = 8Al(NO3)3 + 3N2O + 15H2O. Proses ini hanya terjadi pada suhu tinggi.

Jika kita mencampurkan aluminium dan larutan asam sulfat lemah dalam perbandingan molar dua banding tiga, kita memperoleh sulfat dari logam tersebut dan hidrogen dengan perbandingan satu banding tiga. Artinya, reaksi substitusi biasa akan terjadi, seperti halnya asam lainnya. Agar lebih jelas, kami sajikan persamaannya: 2Al + 3H2SO4 = Al2(SO4)3 + 3H2. Namun, dengan larutan pekat dari asam yang sama, segalanya menjadi lebih rumit. Di sini, seperti halnya nitrat, produk sampingan terbentuk, tetapi tidak dalam bentuk oksida, tetapi dalam bentuk belerang dan air. Jika kita mengambil dua komponen yang kita butuhkan dengan perbandingan molar dua banding empat, maka hasilnya adalah masing-masing satu bagian garam logam tersebut dan belerang, serta empat bagian air. Interaksi kimia ini dapat dinyatakan dengan persamaan berikut: 2Al + 4H2SO4 = Al2(SO4)3 + S + 4H2O.

Selain itu, aluminium mampu bereaksi dengan larutan alkali. Untuk melakukan interaksi kimia seperti itu, Anda perlu mengambil dua mol logam tersebut, jumlah kalium yang sama, dan juga enam mol air. Akibatnya, terbentuk zat seperti natrium atau kalium tetrahidroksialuminat, serta hidrogen, yang dilepaskan dalam bentuk gas dengan bau menyengat dalam proporsi molar dua hingga tiga. Ini reaksi kimia dapat direpresentasikan dalam bentuk persamaan berikut: 2АІ + 2КОН + 6Н2О = 2К[АІ(ОН)4] + 3Н2.

Dan hal terakhir yang perlu diperhatikan adalah pola interaksi aluminium dengan oksida tertentu. Kasus yang paling umum dan digunakan adalah reaksi Beketov. Hal ini, seperti banyak hal lain yang dibahas di atas, hanya terjadi pada suhu tinggi. Jadi, untuk menerapkannya, Anda perlu mengambil dua mol aluminium dan satu mol besi oksida. Sebagai hasil interaksi kedua zat ini, kita memperoleh aluminium oksida dan besi bebas masing-masing dalam jumlah satu dan dua mol.

Penggunaan logam tersebut dalam industri

Perhatikan bahwa penggunaan aluminium adalah kejadian yang sangat umum. Pertama-tama, industri penerbangan membutuhkannya. Bersamaan dengan ini, paduan berdasarkan logam tersebut juga digunakan. Kita dapat mengatakan bahwa rata-rata pesawat terdiri dari 50% paduan aluminium, dan mesinnya - 25%. Aluminium juga digunakan dalam pembuatan kawat dan kabel karena konduktivitas listriknya yang sangat baik. Selain itu, logam ini dan paduannya banyak digunakan dalam industri otomotif. Bahan-bahan ini dibuat dari bahan-bahan tersebut, seperti badan mobil, bus, troli, beberapa trem, serta gerbong kereta api konvensional dan listrik.

Ini juga digunakan untuk tujuan skala kecil, misalnya, untuk produksi kemasan makanan dan produk lainnya, serta piring. Untuk membuat cat perak, Anda membutuhkan bubuk dari logam tersebut. Cat ini diperlukan untuk melindungi besi dari korosi. Dapat dikatakan bahwa aluminium merupakan logam kedua yang paling umum digunakan dalam industri setelah besi. Senyawanya dan dirinya sendiri sering digunakan dalam industri kimia. Hal ini dijelaskan oleh sifat kimia khusus aluminium, termasuk sifat pereduksi dan sifat amfoter senyawanya. Hidroksida subjek unsur kimia diperlukan untuk pemurnian air. Selain itu, digunakan dalam pengobatan dalam proses produksi vaksin. Hal ini juga dapat ditemukan pada beberapa jenis plastik dan bahan lainnya.

Peran di alam

Seperti yang sudah ditulis di atas, aluminium ditemukan dalam jumlah besar di kerak bumi. Ini sangat penting bagi organisme hidup. Aluminium terlibat dalam pengaturan proses pertumbuhan, membentuk jaringan ikat seperti tulang, ligamen dan lain-lain. Berkat unsur mikro ini, proses regenerasi jaringan tubuh menjadi lebih cepat. Kekurangannya ditandai dengan gejala berikut: gangguan tumbuh kembang pada anak, pada orang dewasa - kelelahan kronis, penurunan kinerja, gangguan koordinasi gerak, penurunan laju regenerasi jaringan, melemahnya otot terutama pada ekstremitas. Fenomena ini bisa terjadi jika Anda mengonsumsi terlalu sedikit makanan yang mengandung unsur mikro ini.

Namun masalah yang lebih umum adalah kelebihan aluminium pada bodi. Dalam hal ini, gejala-gejala berikut sering diamati: kegugupan, depresi, gangguan tidur, penurunan daya ingat, ketahanan terhadap stres, pelunakan sistem muskuloskeletal, yang dapat menyebabkan seringnya patah tulang dan keseleo. Dengan kelebihan aluminium dalam tubuh dalam jangka panjang, masalah sering muncul pada fungsi hampir setiap sistem organ.

Sejumlah alasan dapat menyebabkan fenomena ini. Pertama-tama, para ilmuwan telah lama membuktikan bahwa peralatan yang terbuat dari logam tersebut tidak cocok untuk memasak makanan di dalamnya, karena pada suhu tinggi sebagian aluminium masuk ke dalam makanan, dan akibatnya, Anda mengonsumsi lebih banyak unsur mikro ini daripada dibutuhkan tubuh.

Alasan kedua adalah penggunaan kosmetik secara teratur yang mengandung logam tersebut atau garamnya. Sebelum menggunakan produk apa pun, Anda harus membaca komposisinya dengan cermat. Kosmetik tidak terkecuali.

Alasan ketiga adalah mengonsumsi obat yang banyak mengandung aluminium dalam jangka waktu lama. Serta penyalahgunaan vitamin dan bahan tambahan makanan yang mengandung unsur mikro ini.

Sekarang mari kita cari tahu produk apa saja yang mengandung aluminium untuk mengatur pola makan dan menata menu dengan benar. Pertama-tama, wortel, keju olahan, gandum, tawas, kentang. Alpukat dan buah persik merupakan buah yang direkomendasikan. Juga kaya akan aluminium kubis putih, nasi, banyak tanaman obat. Selain itu, kation dari logam tersebut mungkin terkandung di dalamnya air minum. Untuk menghindari tingginya atau rendahnya kadar aluminium dalam tubuh (serta elemen lainnya), Anda perlu memantau pola makan Anda dengan cermat dan berusaha membuatnya seimbang mungkin.