Alüminyumu periyodik tabloya göre karakterize edin. Alüminyum

Alüminyum

Alüminyum- Mendeleev periyodik sisteminin III. grubunun kimyasal elementi (atom numarası 13, atom kütlesi 26.98154). Çoğu bileşikte alüminyum üç değerliklidir ancak yüksek sıcaklıklarda +1 oksidasyon durumu da sergileyebilir. Bu metalin bileşiklerinden en önemlisi Al 2 O 3 oksittir.

Alüminyum- gümüşi beyaz metal, hafif (yoğunluk 2,7 g/cm3), esnek, elektriği ve ısıyı iyi iletken, erime noktası 660 °C. Kolayca tel halinde çekilir ve ince tabakalar halinde yuvarlanır. Alüminyum kimyasal olarak aktiftir (havada koruyucu bir oksit filmi - alüminyum oksit ile kaplanır) ve metali daha fazla oksidasyondan güvenilir bir şekilde korur. Ancak alüminyum tozu veya alüminyum folyo kuvvetli bir şekilde ısıtılırsa, metal kör edici bir alevle yanarak alüminyum okside dönüşür. Alüminyum, özellikle ısıtıldığında seyreltik hidroklorik ve sülfürik asitlerde bile çözünür. Ancak alüminyum yüksek oranda seyreltilmiş ve konsantre edilmiş soğuk nitrik asitte çözünmez. Alkalilerin sulu çözeltileri alüminyuma etki ettiğinde, oksit tabakası çözülür ve alüminatlar oluşur - anyonun bir parçası olarak alüminyum içeren tuzlar:

Al203 + 2NaOH + 3H20 = 2Na.

Koruyucu bir filmden yoksun olan alüminyum, suyla etkileşime girerek hidrojeni ondan uzaklaştırır:

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

Ortaya çıkan alüminyum hidroksit, fazla alkali ile reaksiyona girerek hidroksoalüminat oluşturur:

Al(OH)3 + NaOH = Na.

Alüminyumun sulu bir alkali çözeltide çözünmesine ilişkin genel denklem aşağıdaki forma sahiptir:

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

Alüminyum ayrıca halojenlerle aktif olarak etkileşime girer. Alüminyum hidroksit Al(OH)3 beyaz, yarı saydam, jelatinimsi bir maddedir.

Yerkabuğunda %8,8 oranında alüminyum bulunur. Doğada oksijen ve silikondan sonra en çok bulunan üçüncü, metaller arasında ise birinci elementtir. Killerin, feldispatların ve mikanın bir parçasıdır. Birkaç yüz Al minerali bilinmektedir (alüminosilikatlar, boksitler, alunit ve diğerleri). En önemli alüminyum minerali olan boksit, %28-60 oranında alümina - alüminyum oksit Al 2 O 3 içerir.

Alüminyum, doğadaki en yaygın metal olmasına rağmen, saf haliyle ilk kez 1825 yılında Danimarkalı fizikçi H. Oersted tarafından elde edilmiştir.

Alüminyum üretimi, alümina Al2O3'ün erimiş kriyolit NaAlF4 içerisinde 950 °C sıcaklıkta elektrolizi ile gerçekleştirilir.

Alüminyum havacılıkta, inşaatta, esas olarak diğer metallerle alüminyum alaşımları şeklinde, elektrik mühendisliğinde (kablo üretiminde bakırın yerine geçen bir madde), gıda endüstrisinde (folyo), metalurjide (alaşım katkı maddesi), alümintermide, vesaire.

Alüminyum yoğunluğu, özgül ağırlık ve diğer özellikler.

Yoğunluk - 2,7*10 3 kg/m 3 ;
Spesifik yer çekimi - 2,7 G/cm3;
20°C'de özgül ısı kapasitesi - 0,21 cal/derece;
Erime sıcaklığı - 658.7°C;
Füzyonun özgül ısı kapasitesi - 76,8 cal/derece;
Kaynama sıcaklığı - 2000°C;
Erime sırasında bağıl hacim değişimi (ΔV/V) - 6,6%;
Doğrusal genleşme katsayısı(yaklaşık 20°C'de) : - 22,9*106 (1/derece);
Alüminyum ısıl iletkenlik katsayısı - 180 kcal/m*saat*derece;

Alüminyum elastik modüller ve Poisson oranı

Işığın alüminyum tarafından yansıması

Tabloda verilen sayılar yüzeye dik olarak gelen ışığın yüzde kaçının oradan yansıdığını göstermektedir.

ALÜMİNYUM OKSİT Al 2 O 3

Alüminyum oksit Al 2 O 3 Alümina olarak da adlandırılan, doğada kristal formda bulunur ve mineral korindonu oluşturur. Korindon çok yüksek bir sertliğe sahiptir. Şeffaf kristalleri kırmızı veya Mavi renk, temsil etmek taşlar- yakut ve safir. Şu anda yakutlar, elektrikli bir fırında alümina ile alaşımlanarak yapay olarak üretiliyor. Dekorasyon için değil, teknik amaçlar için, örneğin hassas aletler, saat taşları vb. için parçaların imalatında kullanılırlar. Küçük bir Cr203 karışımı içeren yakut kristalleri, yönlendirilmiş bir monokromatik radyasyon ışını oluşturan lazerler olan kuantum jeneratörleri olarak kullanılır.

Aşındırıcı malzemeler olarak korindon ve çok miktarda yabancı madde - zımpara içeren ince taneli çeşidi kullanılır.

ALÜMİNYUM ÜRETİMİ

için ana hammadde alüminyum üretimi%32-60 alümina Al2O3 içeren boksitler kullanılır. En önemli alüminyum cevherleri ayrıca alunit ve nefelin içerir. Rusya'nın önemli miktarda alüminyum cevheri rezervi var. Büyük yatakları Urallar ve Başkurtya'da bulunan boksitin yanı sıra, Kola Yarımadası'nda çıkarılan nefelin de zengin bir alüminyum kaynağı. Sibirya'daki yataklarda da çok miktarda alüminyum bulunur.

Alüminyum, elektrolitik yöntemle alüminyum oksit Al 2 O 3'ten üretilir. Bunun için kullanılan alüminyum oksit yeterince saf olmalıdır çünkü yabancı maddelerin eritilmiş alüminyumdan çıkarılması zordur. Saflaştırılmış Al 2 O 3, doğal boksitin işlenmesiyle elde edilir.

Alüminyum üretiminin ana başlangıç ​​malzemesi alüminyum oksittir. Elektriği iletmez ve çok yüksek bir erime noktasına sahiptir (yaklaşık 2050 °C), dolayısıyla çok fazla enerji gerektirir.

Alüminyum oksidin erime noktasının en az 1000 o C'ye düşürülmesi gerekmektedir. Bu yöntem aynı anda Fransız P. Héroux ve Amerikalı C. Hall tarafından keşfedilmiştir. Alüminanın, AlF3 bileşimine sahip bir mineral olan erimiş kriyolitte iyi çözündüğünü keşfettiler. 3NaF. Bu eriyik sadece yaklaşık 950 °C'lik bir sıcaklıkta elektrolize tabi tutulur. alüminyum üretimi. Doğadaki kriyolit rezervleri önemsizdir, bu nedenle alüminyum üretim maliyetini önemli ölçüde azaltan sentetik kriyolit oluşturuldu.

Erimiş bir kriyolit Na3 ve alüminyum oksit karışımı hidrolize tabi tutulur. Ağırlıkça yaklaşık yüzde 10 Al203 içeren bir karışım 960 °C'de erir ve işlem için en uygun elektriksel iletkenliğe, yoğunluğa ve viskoziteye sahiptir. Bu özellikleri daha da geliştirmek için karışıma AlF 3, CaF 2 ve MgF 2 katkı maddeleri eklenir. Bu sayede 950 °C'de elektroliz mümkündür.

Alüminyum eritme için elektrolizör, iç kısmı refrakter tuğlalarla kaplı demir bir mahfazadır. Sıkıştırılmış kömür bloklarından bir araya getirilen tabanı (alt kısmı) katot görevi görür. Anotlar (bir veya daha fazla) üstte bulunur: bunlar kömür briketleriyle doldurulmuş alüminyum çerçevelerdir. Modern tesislerde elektrolizörler seri olarak kurulur; Her seri 150'den oluşur ve Daha elektrolizörler.

Elektroliz sırasında katotta alüminyum, anotta ise oksijen açığa çıkar. Orijinal eriyikten daha yüksek yoğunluğa sahip olan alüminyum, elektrolizörün tabanında toplanır ve buradan periyodik olarak salınır. Metal serbest kaldıkça eriyiğe yeni alüminyum oksit kısımları eklenir. Elektroliz sırasında açığa çıkan oksijen, anodun karbonu ile etkileşime girerek yanarak CO ve CO2 oluşturur.

Rusya'daki ilk alüminyum izabe tesisi 1932'de Volkhov'da inşa edildi.

ALÜMİNYUM ALAŞIMLARI

Alaşımlar Alüminyumun mukavemetini ve diğer özelliklerini artıran bakır, silikon, magnezyum, çinko, manganez gibi alaşım katkı maddelerinin eklenmesiyle elde edilir.

Duralümin(duralumin, duralumin, alaşımın endüstriyel üretiminin başladığı Alman şehrinin adından gelir). Bakır (Cu: %2,2-5,2), magnezyum (Mg: %0,2-2,7) manganez (Mn: %0,2-1) içeren alüminyum alaşımı (baz). Sertleşmeye ve eskimeye maruz kalır, genellikle alüminyumla kaplanır. Havacılık ve ulaştırma mühendisliği için yapısal bir malzemedir.

Silümin- alüminyumun (baz) silikonla (Si: %4-13), bazen %23'e kadar ve diğer bazı elementlerle hafif döküm alaşımları: Cu, Mn, Mg, Zn, Ti, Be). Özellikle otomotiv ve uçak endüstrilerinde karmaşık konfigürasyonlara sahip parçalar üretiyorlar.

Manolya- Yüksek korozyon direncine, iyi kaynaklanabilirliğe ve yüksek sünekliğe sahip olan, magnezyum (Mg: %1-13) ve diğer elementlerle alüminyum (baz) alaşımları. Şekillendirilmiş dökümler (döküm magnalia), levhalar, tel, perçinler vb. üretirler. (deforme olabilen magnalia).

Tüm alüminyum alaşımlarının ana avantajları, düşük yoğunlukları (2,5-2,8 g/cm3), yüksek mukavemetleri (birim ağırlık başına), atmosferik korozyona karşı tatmin edici dirençleri, karşılaştırmalı ucuzluğu ve üretim ve işleme kolaylığıdır.

Alüminyum alaşımları roketçilik, uçak, otomobil, gemi yapımı ve alet yapımında, sofra takımı, spor malzemeleri, mobilya, reklam ve diğer endüstrilerde kullanılmaktadır.

Alüminyum alaşımları, uygulama genişliği açısından çelik ve dökme demirden sonra ikinci sırada yer almaktadır.

Alüminyum, bakır, magnezyum, titanyum, nikel, çinko ve demir bazlı alaşımlarda en yaygın katkı maddelerinden biridir.

Alüminyum da kullanılıyor alüminize etme (alüminize etme)- Temel malzemeyi güçlü ısıtma altında oksidasyondan korumak için çelik veya dökme demir ürünlerin yüzeyinin alüminyumla doyurulması; artan ısı direnci (1100 °C'ye kadar) ve atmosferik korozyona karşı direnç.

13 Al'in özellikleri.

Atom kütlesi	26,98	Clarke, %'de (doğada yaygınlık)	5,5
Elektronik konfigürasyon*		Toplama durumu (Kuyu.).	sağlam
	0,143	Renk	gümüş beyaz
	0,057		695
İyonlaşma enerjisi	5,98		2447
Bağıl elektronegatiflik	1,5	Yoğunluk	2,698
Olası oksidasyon durumları	1, +2,+3	Standart elektrot potansiyeli	1,69

*Bir elementin atomunun harici elektronik seviyelerinin konfigürasyonu gösterilmiştir. Geri kalan elektronik seviyelerin konfigürasyonu, önceki periyodu tamamlayan soy gazın konfigürasyonuyla örtüşmektedir ve parantez içinde belirtilmektedir.

Alüminyum- periyodik tablonun III. grubunun ana alt grubunun metallerinin ana temsilcisi. Analoglarının özellikleri - Galya, Hindistan Ve talyum - Bütün bu elementler aynı özelliklere sahip olduğundan birçok yönden alüminyumun özelliklerini anımsatırlar. elektronik konfigürasyon harici seviye ns2 np1 ve bu nedenle hepsi 3+ oksidasyon durumu sergiler.

Fiziki ozellikleri. Alüminyum gümüşi beyaz renkte bir metaldir yüksek termal ve elektriksel iletkenlik. Metal yüzey ince fakat çok dayanıklı bir alüminyum oksit Al 2 Oz filmi ile kaplanmıştır.

Kimyasal özellikler. Al 2 Oz'un koruyucu filmi yoksa alüminyum çok aktiftir. Bu film alüminyumun su ile etkileşimini engeller. Koruyucu filmi çıkarırsanız kimyasal olarak(örneğin, bir alkali çözelti), daha sonra metal, hidrojen açığa çıkararak suyla kuvvetli bir şekilde etkileşime girmeye başlar:

Talaş veya toz halindeki alüminyum havada parlak bir şekilde yanarak büyük miktarda enerji açığa çıkarır:

Alüminyumun bu özelliği, alüminyum ile indirgenerek oksitlerinden çeşitli metallerin elde edilmesinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Yöntem denir alüminotermi . Alüminotermi yalnızca oksit oluşum ısısı Al2O3 oluşum ısısından daha az olan metalleri elde etmek için kullanılabilir, örneğin:

Alüminyum ısıtıldığında sırasıyla kükürt, nitrojen ve karbon halojenleriyle reaksiyona girerek sırasıyla oluşur. halojenürler:

Alüminyum sülfit ve karbür, alüminyum hidroksit ve buna bağlı olarak hidrojen sülfit ve metan oluşturmak üzere tamamen hidrolize edilir.

Alüminyum, herhangi bir konsantrasyondaki hidroklorik asitte kolayca çözünür:

Konsantre sülfürik ve nitrik asitlerin soğukta alüminyum üzerinde hiçbir etkisi yoktur (pasif).Şu tarihte: ısıtma alüminyum, hidrojen açığa çıkarmadan bu asitleri indirgeme yeteneğine sahiptir:

İÇİNDE seyreltilmiş alüminyum sülfürik asitte çözünür ve hidrojen açığa çıkar:

İÇİNDE seyreltilmiş Nitrik asit ile reaksiyon, nitrik oksidin (II) salınmasıyla ilerler:

Alüminyum, alkaliler ve alkali metal karbonatların çözeltilerinde çözünür ve tetrahidroksialüminatlar:

Alüminyum oksit. Al 2 O 3'ün 9 kristal modifikasyonu vardır. En yaygın a - modifikasyonu. Kimyasal olarak en inert olanıdır; mücevher endüstrisi ve teknolojisinde kullanılmak üzere çeşitli taşların tek kristalleri esas alınarak yetiştirilir.

Laboratuvarda alüminyum oksit, alüminyum tozunun oksijen içinde yakılması veya hidroksitinin kalsine edilmesiyle elde edilir:

Alüminyum oksit, amfoterik, sadece asitlerle değil aynı zamanda alkalilerle de reaksiyona girebilir ve ayrıca alkali metal karbonatlarla birleştirildiğinde metaaluminatlar:

ve asit tuzları ile:

Alüminyum hidroksit- suda hemen hemen çözünmeyen beyaz jelatinimsi bir madde; amfoteriközellikler. Alüminyum hidroksit, alüminyum tuzlarının alkaliler veya amonyum hidroksit ile işlenmesiyle elde edilebilir. İlk durumda, aşırı alkaliden kaçınmak gerekir, aksi takdirde alüminyum hidroksit çözünerek kompleks oluşturur. tetrahidroksialüminatlar[Al(OH)4]' :

Aslında, son reaksiyon üretir tetrahidroksodiakualüminat iyonları Ancak reaksiyonları yazmak için genellikle basitleştirilmiş [Al(OH)4]' formu kullanılır. Zayıf asitleştirme ile tetrahidroksoalüminatlar yok edilir:

Alüminyum tuzları. Hemen hemen tüm alüminyum tuzları alüminyum hidroksitten elde edilebilir. Hemen hemen tüm alüminyum tuzları ve güçlü asitler suda yüksek oranda çözünür ve yüksek oranda hidrolize edilir.

Alüminyum halojenürler suda oldukça çözünür ve yapıları dimerdir:

2AlCl 3 є Al 2 Cl 6

Alüminyum sülfatlar, tüm tuzları gibi kolayca hidrolize edilir:

Potasyum-alüminyum şap da bilinmektedir: KAl(S04) 2H 12H 2 O.

Alüminyum asetat Al(CH3COO)3 Tıpta losyon olarak kullanılır.

Alüminosilikatlar. Doğada alüminyum, oksijen ve silikon - alüminosilikatlar içeren bileşikler formunda oluşur. Genel formülleri: (Na, K) 2 Al 2 Si 2 Ö 8-nefelin.

Ayrıca doğal alüminyum bileşikleri şunlardır: Al2O3- korindon, alümina; ve bağlantıları genel formüller Al 2 O 3 H nH 2 O Ve Al(OH) 3H nH20- boksit.

Fiş. Alüminyum, Al2O3 eriyiğinin elektrolizi ile üretilir.

Yerkabuğunda en çok bulunan metaldir. Hafif metaller grubuna aittir, yoğunluğu ve erime noktası düşüktür. Aynı zamanda plastisite ve elektriksel iletkenlik de aynı seviyededir. yüksek seviye bu da bunu sağlıyor. Öyleyse, alüminyum ve alaşımlarının spesifik erime noktasının (ve ile karşılaştırıldığında), termal ve elektriksel iletkenlik, yoğunluk, diğer özelliklerin yanı sıra alüminyum alaşımlarının yapısının özellikleri ve kimyasal bileşimlerinin neler olduğunu öğrenelim. .

Öncelikle alüminyumun yapısı ve kimyasal bileşimi bizim değerlendirmemize tabidir. Saf alüminyumun çekme mukavemeti son derece küçüktür ve 90 MPa'ya kadar çıkar. Bileşimine az miktarda manganez veya magnezyum eklenirse mukavemet 700 MPa'ya kadar çıkabilmektedir. Özel ısıl işlemin kullanılması aynı sonuca yol açacaktır.

En yüksek saflığa sahip metal (%99,99 alüminyum), özel ve laboratuvar amaçlı, diğer durumlarda ise teknik saflıkta kullanılabilir. İçindeki en yaygın yabancı maddeler, alüminyumda pratik olarak çözünmeyen silikon ve demir olabilir. Bunların eklenmesi sonucunda süneklik azalır ve nihai metalin mukavemeti artar.

Alüminyumun yapısı, dört atomdan oluşan birim hücrelerle temsil edilir. Teorik olarak bu metalin yoğunluğu 2698 kg/m3'tür.

Şimdi alüminyum metalin özelliklerinden bahsedelim.

Bu video size alüminyumun yapısını anlatacak:

Özellikler ve özellikler

Metalin özellikleri, yüksek termal ve elektriksel iletkenliği, korozyona karşı dayanıklılığı, yüksek sünekliği ve darbelere karşı direncidir. Düşük sıcaklık. Ayrıca ana özelliği düşük yoğunluğudur (yaklaşık 2,7 g/cm3).

Bu metalin mekanik, teknolojik, fiziksel ve kimyasal özellikleri doğrudan bileşiminde bulunan yabancı maddelere bağlıdır. Doğal bileşenleri arasında ve bulunur.

Ana ayarlar

• Alüminyumun yoğunluğu 2,7 * 103 kg/m3'tür;
• Özgül ağırlık - 2,7 G/cm3;
• Alüminyumun erime noktası 659°C;
• Kaynama noktası 2000°C;
• Doğrusal genleşme katsayısı - 22,9 * 10 6 (1/derece)'dir.

Artık alüminyumun termal iletkenliği ve elektrik iletkenliği dikkate alınmaktadır.

Bu video alüminyumun ve yaygın olarak kullanılan diğer metallerin erime noktalarını karşılaştırır:

Elektiriksel iletkenlik

Alüminyumun önemli bir göstergesi, değer olarak yalnızca altın, gümüş ve ikinci sırada yer alan elektrik iletkenliğidir. Düşük yoğunlukla birlikte yüksek elektrik iletkenlik katsayısı, malzemeyi kablo ve tel endüstrisinde oldukça rekabetçi hale getirir.

Bu gösterge, ana safsızlıklara ek olarak manganez ve kromdan da etkilenir. Alüminyumun akım iletkenlerinin üretimi için kullanılması amaçlanıyorsa, toplam yabancı madde miktarı% 0,01'i geçmemelidir.

• Elektriksel iletkenlik göstergesi alüminyumun bulunduğu duruma göre değişiklik gösterebilir. Uzun süreli tavlama işlemi bu göstergeyi arttırır, soğuk sertleştirme ise tam tersine azaltır.
• 20 0 C sıcaklıktaki özgül direnç, metalin cinsine bağlı olarak 0,0277-0,029 μOhm*m aralığındadır.

Termal iletkenlik

Metalin ısıl iletkenlik katsayısı yaklaşık 0,50 cal/cm*s*C olup, saflık derecesine göre artar.

Bu değer gümüşten daha az fakat diğer metallerden daha yüksektir. Onun sayesinde alüminyum, ısı eşanjörleri ve radyatörlerin üretiminde aktif olarak kullanılıyor.

Korozyon direnci

Metalin kendisi kimyasal olarak aktif madde Bu nedenle alüminotermide kullanılır. Havayla temas ettiğinde üzerinde kimyasal inertliğe ve yüksek mukavemete sahip ince bir alüminyum oksit filmi oluşur. Ana amacı metali sonraki oksidasyon işleminden ve ayrıca korozyon etkilerinden korumaktır.

• Alüminyum yüksek saflıkta ise bu filmin gözenekleri yoktur, yüzeyini tamamen kaplar ve güvenilir yapışma sağlar. Sonuç olarak metal sadece suya ve havaya değil aynı zamanda alkalilere ve inorganik asitlere karşı da dayanıklıdır.
• Kirliliklerin bulunduğu yerlerde filmin koruyucu tabakası zarar görebilir. Bu tür yerler korozyona karşı savunmasız hale gelir. Bu nedenle yüzeyde çukurlaşma korozyonu meydana gelebilir. Kalite %99,7 alüminyum ve %0,25'ten az demir içeriyorsa korozyon oranı 1,1'dir, %99,0 alüminyum içeriğiyle bu rakam 31'e çıkar.
• İçerdiği demir aynı zamanda metalin alkalilere karşı direncini azaltır ancak sülfürik ve nitrik asitlere karşı direncini değiştirmez.

Çeşitli maddelerle etkileşim

Alüminyum 100 0 C sıcaklığa sahip olduğunda klor ile etkileşime girebilir. Isıtma derecesine bakılmaksızın alüminyum hidrojeni çözer ancak onunla reaksiyona girmez. Bu nedenle metalin içinde bulunan gazların ana bileşenidir.

Genel olarak alüminyum aşağıdaki ortamlarda stabildir:

• Tatlı ve deniz suyu;
• Magnezyum, sodyum ve amonyum tuzları;
• Sülfürik asit;
• Krom ve fosforun zayıf çözeltileri;
• Amonyak çözeltisi;
• Asetik, malik ve diğer asitler.

Alüminyum dayanıklı değildir:

• Sülfürik asit çözeltisi;
• Hidroklorik asit;
• Kostik alkaliler ve çözeltileri;
• Oksalik asit.

Alüminyumun toksisitesi ve çevre dostu olması hakkında aşağıyı okuyun.

Bakır ve alüminyumun elektriksel iletkenlikleri ve iki metal arasındaki diğer karşılaştırmalar aşağıdaki tabloda sunulmaktadır.

Alüminyum ve bakırın özelliklerinin karşılaştırılması

Toksisite

Alüminyum çok yaygın olmasına rağmen hiçbir canlı tarafından metabolizmada kullanılmaz. Onun çok az şeyi var toksik etki ancak suda çözünen inorganik bileşiklerinin çoğu uzun zaman bu durumda kalır ve canlı organizmaları olumsuz etkiler. En zehirli maddeler asetatlar, klorürler ve nitratlardır.

Standartlara göre içme suyu 1 litrede 0,2-0,5 mg içerebilir.

Hatta daha fazla kullanışlı bilgi Bu video alüminyumun özellikleri hakkında bilgi içerir:

Alüminyumun özellikleri

alüminyum metal kalite endüstrisi

Alüminyum yerkabuğunda en yaygın bulunan metaldir. İçeriğinin %7,45 olduğu tahmin edilmektedir (sadece %4,2 olan demirden daha fazla). Bir element olarak alüminyum, yakın zamanda, 1825'te, bu metalin ilk küçük topaklarının elde edilmesiyle keşfedildi. Endüstriyel gelişiminin başlangıcı geçen yüzyılın sonuna kadar uzanıyor. Bunun itici gücü, 1886'da kriyolit içinde çözünmüş alüminanın elektrolizi yoluyla üretimi için bir yöntemin geliştirilmesiydi. Yöntemin ilkesi, dünyanın tüm ülkelerinde alüminyumun alüminadan modern endüstriyel olarak çıkarılmasının temelini oluşturur.

İle dış görünüş Alüminyum parlak gümüşi beyaz bir metaldir. Havada hızla oksitlenir ve ince beyaz mat bir Al2O filmiyle kaplanır. Bu filmin yüksek koruyucu özellikler bu nedenle böyle bir filmle kaplanan alüminyum korozyona dayanıklıdır.

Alüminyum, kostik alkaliler, hidroklorik ve sülfürik asitlerin çözeltileri tarafından oldukça kolay bir şekilde yok edilir. Konsantre nitrik asit ve organik asitlere karşı oldukça dayanıklıdır.

En karakteristik fiziki ozellikleri alüminyum küçük bağıl yoğunluk, 2,7'ye eşit ve nispeten yüksek termal ve elektriksel iletkenlik. 0C'de alüminyumun elektriksel iletkenliği, yani. kesiti 1 mm ve uzunluğu 1 m olan alüminyum telin elektrik iletkenliği 37 1 ohm'dur.

Alüminyumun korozyon direnci ve özellikle elektrik iletkenliği ne kadar yüksek olursa, ne kadar temiz olursa o kadar az yabancı madde içerir.

Alüminyumun erime noktası düşüktür, yaklaşık 660C'dir. Bununla birlikte, gizli füzyon ısısı çok büyüktür - yaklaşık 100 calg, bu nedenle alüminyumu eritmek için, aynı miktarda, örneğin erime noktası 1083 C olan refrakter bakırın eritilmesinden daha fazla ısı tüketimi gerekir, 43 cal g'lik gizli füzyon ısısı.

İçin Mekanik özellikler Alüminyum, yüksek süneklik ve düşük mukavemet ile karakterize edilir. Haddelenmiş ve tavlanmış alüminyum = 10 kg mm ve sertliği HB25, = %80 ve = %35'tir.

Alüminyumun kristal kafesi, 20°C'de parametresi (yan boyutu) 4.04 olan, yüz merkezli bir küptür. Alüminyum allotropik dönüşümlere uğramaz.

Doğada alüminyum, alüminyum cevherleri formunda bulunur: boksit, nefelin, alunit ve kaolin. Dünya alüminyum endüstrisinin çoğunun dayandığı en önemli cevher boksittir.

Cevherlerden alüminyum üretimi iki ardışık aşamadan oluşur - önce alümina (Al2O) üretilir ve daha sonra ondan alüminyum elde edilir.

Alümina üretimine yönelik şu anda bilinen yöntemler üç gruba ayrılabilir: alkalin, asit ve elektrotermal. En geniş uygulama Alkali yöntemler aldı.

Alkali yöntemlerin bazı çeşitlerinde, 1000 C de suyu kurutulan boksit, bilyalı değirmenlerde kırılır, belli oranlarda tebeşir ve soda ile karıştırılarak sinterlenerek suda çözünür katı sodyum alüminat elde edilir.

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

Sinterlenmiş kütle ezilir ve su ile süzülür ve sodyum alüminat çözeltiye girer.

Alkali yönteminin diğer varyasyonlarında, boksit içindeki alümina, cevherin alkalilerle doğrudan işlenmesi yoluyla sodyum alüminata bağlanır. Bu hemen suda bir alüminat çözeltisi üretir.

Her iki durumda da eğitim sulu çözelti sodyum alüminat, esas olarak silikon, demir ve titanyumun oksitleri ve hidroksitleri olan cevherin çözünmeyen bileşenlerinden ayrılmasına yol açar. Çözeltinin kırmızı çamur adı verilen çözünmeyen çökeltiden ayrıştırılması çökeltme tanklarında gerçekleştirilir.

Elde edilen çözeltiye 125°C'de ve 5 am basınçta kireç eklenir, bu da silikonsuzlaştırmaya yol açar - CaSiO çökelerek beyaz çamur oluşturur. Silikondan temizlenen çözelti, beyaz çamurdan ayrıldıktan sonra 60-80 C'de karbon dioksit ile muamele edilir, bunun sonucunda kristalli alüminyum oksit hidrat çökelir:

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

Yıkanır, kurutulur ve kalsine edilir. Kalsinasyon alümina oluşumuna yol açar:

2Al(OH) = AlO + 3H2O.

Açıklanan yöntem, alüminanın boksitten oldukça eksiksiz bir şekilde çıkarılmasını sağlar - yaklaşık% 80.

Alüminadan alüminyum metal üretimi, onun kurucu parçalarına (alüminyum ve oksijen) elektrolitik ayrışmasını içerir. Bu işlemdeki elektrolit, kriyolit (AlF 3NaF) içindeki bir alümina çözeltisidir. Alümini çözme yeteneğine sahip olan Cryolite, aynı zamanda erime noktasını da düşürür. Alümina yaklaşık 2000 C sıcaklıkta erir ve örneğin %85 kriyolit ve %15 alüminadan oluşan bir çözeltinin erime noktası 935 C'dir.

Alümina elektroliz şeması oldukça basittir ancak teknolojik olarak bu süreç karmaşıktır ve büyük miktarda elektrik gerektirir.

İyi bir ısı yalıtımına (1) ve karbon dolgusuna (2) sahip banyonun tabanı, elektrik akımı kaynağının negatif kutbuna bağlanan katot baralarını (3) içerir. Elektrotlar 5, anot veriyoluna 4 bağlanır. Elektroliz başlamadan önce, banyonun tabanına ince bir kok tabakası dökülür, elektrotlar onunla temas edene kadar indirilir ve akım açılır. Karbon dolgu ısıtıldığında, kriyolit yavaş yavaş eklenir. Erimiş kriyolit tabakasının kalınlığı 200-300 mm olduğunda kriyolit miktarının %15'i oranında alümina yüklenir. İşlem 950-1000 C'de gerçekleşir.

Elektrik akımının etkisi altında alümina, alüminyum ve oksijeni ayrıştırır. Sıvı alüminyum 6, katot olan karbon tabanında (kömür banyosunun tabanı) birikir ve oksijen, anotların karbonu ile birleşerek onları yavaş yavaş yakar. Kriyolit önemsiz miktarda tüketilir. Alümina periyodik olarak eklenir, yanan kısmı telafi etmek için elektrotlar kademeli olarak aşağıya indirilir ve biriken sıvı alüminyum belirli aralıklarla pota 8'e bırakılır.

Elektroliz sırasında 1 ton alüminyum, yaklaşık 2 ton alümina, 0,6 ton anot görevi gören karbon elektrot, 0,1 ton kriyolit ve 17.000 ila 18.000 kWh elektrik tüketir.

Alüminanın elektrolizi ile elde edilen ham alüminyum, metal safsızlıkları (demir, silikon, titanyum ve sodyum), esas olarak hidrojen olan çözünmüş gazlar ve alümina, kömür ve kriyolit parçacıkları olan metalik olmayan kalıntılar içerir. Bu haliyle düşük özelliklere sahip olduğundan kullanıma uygun değildir, dolayısıyla rafine edilmesi gerekir. Metalik olmayan ve gaz halindeki yabancı maddeler, metalin eritilmesi ve klor ile üflenmesiyle giderilir. Metal yabancı maddeleri yalnızca karmaşık elektrolitik yöntemlerle giderilebilir.

Rafinasyondan sonra ticari kalitede alüminyum elde edilir.

Alüminyumun saflığı, tüm özelliklerini etkileyen belirleyici bir göstergedir, bu nedenle kimyasal bileşim, alüminyumun sınıflandırılmasının temelini oluşturur.

Alüminyum üretiminden kaynaklanan kaçınılmaz yabancı maddeler demir ve silikondur. Her ikisi de alüminyumda zararlıdır. Demir, alüminyumda çözünmez ancak onunla birlikte FeAl ve Fe2Al gibi kırılgan kimyasal bileşikler oluşturur. Alüminyum, %11,7 Si'de silikon ile ötektik bir mekanik karışım oluşturur. Silisyumun oda sıcaklığında çözünürlüğü çok düşük (%0,05) olduğundan, çok küçük bir miktarla bile Fe + Si ötektikleri ve alüminyumun sünekliğini azaltan çok sert (HB 800) kırılgan silisyum kristallerinin kalıntıları oluşur. Silikon ve demir bir arada bulunduğunda üçlü bir kimyasal bileşik ve üçlü bir ötektik oluşur ve bu da plastisiteyi azaltır.

Alüminyumdaki kontrollü safsızlıklar demir, silikon, bakır ve titanyumdur.

Tüm sınıflardaki alüminyum %99'dan fazla Al içerir. Bu değerin yüzde biri veya onda biri cinsinden niceliksel fazlası, marka adında ilk harf A'dan sonra belirtilir. Dolayısıyla A85 sınıfı %99,85 Al içerir. Bu işaretleme ilkesinin bir istisnası, alüminyum içeriğinin A0 ve A5 sınıflarıyla aynı olduğu ancak bileşime dahil edilen demir ve silikon safsızlıklarının oranının farklı olduğu A AE sınıflarıdır.

AE sınıfındaki E harfi, bu kalitedeki alüminyumun elektrik kablolarının üretimi için tasarlandığı anlamına gelir. Alüminyumun özellikleri için ek bir gereklilik, düşük elektrik direncidir; bu, ondan yapılan tel için 20 C'de 0,0280 ohm mm m'den fazla olmamalıdır.

Alüminyum, özellikleri yüksek derecede saflık gerektiren ürün ve alaşımların üretiminde kullanılır.

Amaca bağlı olarak alüminyum da üretilebilmektedir. çeşitli şekillerde. Yeniden eritilmesi amaçlanan her derecedeki (yüksek ve teknik saflık) alüminyum, 5 ağırlığında domuz şeklinde dökülür; 15 ve 1000 kg. Onların sınır değerlerişu şekildedir: yükseklik 60 ila 600 mm, genişlik 93 ila 800 mm ve uzunluk 415 ila 1000 mm.

Alüminyumun haddeleme levhaları ve şeritleri için tasarlanması durumunda, on yedi boyuttaki yassı külçeler sürekli veya yarı sürekli bir yöntem kullanılarak dökülür. Kalınlıkları 140 ila 400 mm, genişlikleri 560 ila 2025 mm arasında değişir ve 1 m külçe uzunluğunun ağırlığı 210 ila 2190 kg arasındadır. Külçenin uzunluğu müşteri ile kararlaştırılır.

Hem domuzlarda hem de düz külçelerde alüminyumun ana kontrol türü, kimyasal bileşimin ve bunun marka ismine uygunluğunun kontrol edilmesidir. Basınç işlemine yönelik külçeler ve külçeler, boşlukların, gaz kabarcıklarının, çatlakların, cürufun ve diğer yabancı kalıntıların bulunmaması gibi ek gereksinimlere tabidir.

Çeliğin eritilmesi sırasında deoksidize edilmesinin yanı sıra ferroalyajların ve alüminoterminin üretimi için, "Farklı derecelerdeki alüminyumun saflığı" tablosunda belirtilenden daha düşük saflıkta daha ucuz alüminyum kullanabilirsiniz. Bu amaçla endüstri, ağırlığı 3 ila 16,5 kg arasında değişen ve %98,0 ila 87,0 Al içeren külçeler halinde altı dereceli alüminyum üretmektedir. Demir içeriği %2,5'e, silikon ve bakır ise %5'e kadar ulaşır.

Alüminyumun kullanımı, özelliklerinin kendine özgü olmasından kaynaklanmaktadır. Hafifliğin yeterince yüksek elektrik iletkenliği ile birleşimi, daha pahalı bakırın yerine alüminyumun elektrik akımı iletkeni olarak kullanılmasına olanak tanır. Bakırın (631 ohm) ve alüminyumun (371 ohm) elektriksel iletkenliğindeki fark, alüminyum telin kesitinin arttırılmasıyla telafi edilir. Alüminyum tellerin düşük kütlesi, bakır tellere göre destekler arasında çok daha büyük bir mesafeye asılmalarını mümkün kılar ve telin etkisi altında kırılma korkusu olmadan Özkütle. Kablolar, baralar, kapasitörler ve redresörler de ondan yapılır. Alüminyumun yüksek korozyon direnci, onu bazı durumlarda kimya mühendisliğinde, örneğin nitrik asit ve türevlerinin üretiminde, depolanmasında ve taşınmasında kullanılan ekipmanların imalatında vazgeçilmez bir malzeme haline getirir.

Aynı zamanda gıda endüstrisinde de yaygın olarak kullanılmaktadır - ondan yemek pişirmek için çeşitli mutfak eşyaları yapılmaktadır. Bu durumda sadece organik asitlere karşı direnci değil, aynı zamanda yüksek ısı iletkenliği de kullanılır.

Yüksek süneklik, alüminyumun daha önce kullanılan daha pahalı kalay folyonun yerini tamamen alan folyoya sarılmasına olanak tanır. Folyo, çok çeşitli gıda ürünleri için ambalaj görevi görür: çay, çikolata, tütün, peynir vb.

Alüminyum, diğer metallerin ve alaşımların korozyon önleyici kaplamasıyla aynı şekilde kullanılır. Kaplama, difüzyon metalizasyonu ve alüminyum içeren boya ve verniklerle boyama dahil diğer yöntemlerle uygulanabilir. Korozyona daha az dayanıklı alüminyum alaşımlarından yapılan yassı haddelenmiş ürünlerin alüminyum kaplaması özellikle yaygındır.

Alüminyumun oksijene göre kimyasal aktivitesi, yarı sessiz ve sakin çelik üretiminde deoksidasyon için ve alüminyumu oksijen bileşiklerinden uzaklaştırarak indirgenmesi zor metallerin üretiminde kullanılır.

Alüminyum, çok çeşitli çelik ve alaşımlarda alaşım elementi olarak kullanılır. Onlara belirli özellikler kazandırır. Örneğin demir, bakır, titanyum ve diğer bazı metallere dayanan alaşımların ısı direncini arttırır.

Alüminyumun farklı saflık derecelerine sahip diğer uygulama alanlarını adlandırabiliriz, ancak en büyük miktarı buna dayalı çeşitli hafif alaşımların üretilmesine harcanmaktadır. Başlıcaları hakkında bilgi aşağıda verilmiştir.

Genel olarak, gelişmiş kapitalist ülkeler örneğinde ekonominin çeşitli sektörlerinde alüminyum kullanımı şu rakamlarla tahmin edilmektedir: ulaştırma mühendisliği %20-23 (%15 otomotiv endüstrisi dahil), inşaat %17-18, elektrik mühendisliği 10 -%12, ambalaj malzemeleri üretimi %9-10, dayanıklı tüketim malları üretimi %9-10, genel mühendislik %8-10.

Alüminyum, diğer malzemelerin ve özellikle plastiklerin rekabetine rağmen giderek daha fazla yeni uygulama alanı kazanıyor.

Alüminyum içeren başlıca endüstriyel cevherler boksit, nefelin, alunit ve kaolindir.

Bu cevherlerin kalitesi, %53 Al içeren alümina içeriği Al O ile değerlendirilir. Alüminyum cevherlerinin diğer kalite göstergelerinden en önemlisi, zararlılığı ve kullanışlılığı cevherin kullanımıyla belirlenen safsızlıkların bileşimidir.

Boksit, dünya çapında alüminyum üretiminin en iyi ve ana hammaddesidir. Aynı zamanda yapay korindon, yüksek refrakter ürünlerin üretiminde ve diğer amaçlarla da kullanılır. İle kimyasal bileşim bu tortul kaynak alümina hidratlar AlO nH2O'nun demir, silikon, titanyum ve diğer elementlerin oksitleri ile bir karışımıdır. Boksitte bulunan en yaygın alümina hidratlar diaspor, boehmit ve hidrargellit mineralleridir. Boksitteki alümina içeriği, tek bir yatakta bile çok geniş sınırlar içinde değişir - %35'ten %70'e kadar.

Boksiti oluşturan minerallerin çok ince bir karışım oluşturması zenginleştirmeyi zorlaştırmaktadır. Endüstride ağırlıklı olarak ham cevher kullanılmaktadır. Cevherden alüminyum çıkarma işlemi karmaşıktır, çok enerji yoğundur ve iki aşamadan oluşur: önce alümina çıkarılır ve sonra ondan alüminyum elde edilir.

Dünya ticaretinin konusu hem boksitin kendisi, hem de ondan elde edilen alümina veya diğer cevherlerdir.

BDT'de boksit yatakları eşit olmayan bir şekilde dağılmıştır ve farklı yataklardan elde edilen boksit eşit olmayan kalitededir. En kaliteli boksit yatakları Urallarda bulunmaktadır. BDT'nin Avrupa kısmında ve Batı Kazakistan'da da büyük boksit rezervleri mevcuttur.

Endüstriyel açıdan gelişmiş ülkelerden yalnızca Fransa, gelişiminin ilk başladığı yer olan Fransa artık pratik olarak güvende. 1975 yılında bu eyaletler grubundaki güvenilir ve olası rezervlerin 4,8 milyar ton (Avustralya'daki 4,6 milyar ton dahil) olduğu tahmin ediliyordu. gelişmekte olan ülkeler ah 12,5 milyar ton, özellikle Afrika'da ve Latin Amerika(en zenginleri Gine, Kamerun, Brezilya, Jamaika'dır).

Savaş sonrası dönemde, boksitin çıkarıldığı ve birincil alüminyumun üretildiği ülkeler çemberi keskin bir şekilde genişledi. 1950'de boksit, SSCB hariç yalnızca 11 ülkede çıkarıldı; bunların üçü 1 milyon tonun üzerinde (Surinam, Guyana, ABD) ve dördü 0,1 milyon tonun üzerinde (Fransa, Endonezya, İtalya, Gana). 1977'ye gelindiğinde üretim hacmi 12 kat arttı ve coğrafyası çarpıcı biçimde değişti (kapitalist dünyadaki üretimin yarısından fazlası gelişmekte olan ülkelerdeydi).

Gelişmekte olan ülkelerin aksine, yakıt zengini Avustralya, boksit üretiminin çoğunu (çoğunlukla dünyanın en büyük boksit yatağı olan York Yarımadası'ndan) alüminaya dönüştürerek küresel ihracatında önemli bir rol oynuyor. Örnek değil, Karayipler ve Batı Afrika ülkeleri ağırlıklı olarak boksit ihraç ediyor. Bunun nedeni hem politik nedenlerden (dünyadaki alüminyum tekelleri, alümina üretimini kendilerine bağlı olan boksit madenciliği yapan ülkeler dışında tercih etmektedir) hem de tamamen ekonomik nedenlerden kaynaklanmaktadır: boksit, ağır demir dışı metal cevherlerinin aksine taşınabilir (35-35-35- içerir). %65 alüminyum dioksit) ve alümina üretimi önemli ölçüde gerektirir spesifik maliyetler Boksit madenciliği yapan ülkelerin büyük çoğunluğunda bu yok.

Boksit ihraç eden ülkeler, dünya alüminyum tekellerinin dayatmalarına direnmek amacıyla 1973 yılında “örgüt”ü kurdular. Uluslararası Dernek boksit madenciliği yapan ülkeler" (IABS). Avustralya, Gine, Guyana, Jamaika ve Yugoslavya'yı içeriyordu; daha sonra ona katıldılar Dominik Cumhuriyeti, Haiti, Gana, Sierra Leone, Surinam, Yunanistan ve Hindistan gözlemci ülkeler oldu. Yaratılış yılında bu devletler, sosyalist olmayan devletlerdeki boksit üretiminin yaklaşık %85'ini oluşturuyordu.

Alüminyum endüstrisi, boksit madenciliği ile alümina üretimi arasında ve ikincisi ile birincil alüminyumun eritilmesi arasında bölgesel bir boşluk ile karakterize edilir. En büyük alümina üretimi (yılda 1-1,3 milyon tona kadar) hem alüminyum izabe tesislerinde (örneğin, yılda 0,4 milyon ton alüminyum üretim kapasitesine sahip Quebec'teki Arvida'daki Kanada fabrikasında) hem de yerelleştirilmiştir. boksit ihracat limanları (örneğin, Surinam'daki Paranam) ve ayrıca ikinciden birinciye kadar olan boksit rotalarında - örneğin ABD'de Körfez Kıyısında (Corpus Christi, Point Comfort).

Ülkemizde çıkarılan boksitlerin tamamı on kaliteye ayrılmaktadır. Farklı derecelerdeki boksit arasındaki temel fark, içerdikleri farklı miktarlarçıkarılan ana bileşen alüminadır ve farklı silikon modül değerlerine sahiptir; boksitteki (AlO SiO) zararlı silika safsızlıklarının içeriğine göre farklı alümina içeriği. Silikon modülü çok önemli gösterge Boksitin kalitesi, uygulama ve işleme teknolojisi büyük ölçüde buna bağlıdır.

Herhangi bir derecedeki boksitteki nem içeriği, yataklarına bağlı olarak belirlenir: en düşük nem içeriği (% 7'den fazla değil) Güney Ural yataklarından gelen boksit ve Kuzey Ural, Kamensk-Ural ve Tikhvin yatakları için belirlenir - hayır sırasıyla %12, %16 ve %22'den fazla. Nem göstergesi bir ret kriteri değildir ve yalnızca tüketiciyle yapılan yerleşimlerde kullanılır.

Boksit 500 mm'den büyük olmayan parçalar halinde tedarik edilir. Platformlarda veya gondollarda toplu olarak taşınır.

Her kimyasal element üç bilim açısından ele alınabilir: fizik, kimya ve biyoloji. Ve bu yazıda alüminyumu mümkün olduğunca doğru bir şekilde karakterize etmeye çalışacağız. Periyodik tabloya göre üçüncü grup ve üçüncü periyotta yer alan kimyasal bir elementtir. Alüminyum ortalama kimyasal reaktiviteye sahip bir metaldir. Bileşiklerinde amfoterik özellikler de gözlemlenebilir. Alüminyumun atom kütlesi mol başına yirmi altı gramdır.

Alüminyumun fiziksel özellikleri

Şu tarihte: normal koşullar katı bir maddedir. Alüminyumun formülü çok basittir. Katı bir madde halinde bir kristal kafes kullanılarak düzenlenen atomlardan (moleküller halinde birleşmemiş) oluşur. Alüminyum rengi gümüş-beyazdır. Ayrıca bu gruptaki diğer tüm maddeler gibi metalik bir parlaklığa sahiptir. Endüstride kullanılan alüminyumun rengi, alaşımdaki yabancı maddelerin varlığına bağlı olarak değişiklik gösterebilir. Bu oldukça hafif bir metaldir.

Yoğunluğu 2,7 g/cm3 olup demirden yaklaşık üç kat daha hafiftir. Bu konuda yalnızca söz konusu metalden bile daha hafif olan magnezyumdan daha aşağı olabilir. Alüminyumun sertliği oldukça düşüktür. İçinde çoğu metalden daha düşüktür. Alüminyumun sertliği sadece ikidir, bu nedenle onu güçlendirmek için bu metali esas alan alaşımlara daha sert olanlar eklenir.

Alüminyum yalnızca 660 santigrat derece sıcaklıkta erir. Ve iki bin dört yüz elli iki santigrat dereceye kadar ısıtıldığında kaynar. Oldukça sünek ve eriyebilir bir metaldir. Alüminyumun fiziksel özellikleri burada bitmiyor. Bu metalin bakır ve gümüşten sonra en iyi elektrik iletkenliğine sahip olduğunu da belirtmek isterim.

Doğada yaygınlık

Alüminyum, özellikler az önce baktığımız çevrede oldukça yaygın. Birçok mineralin bileşiminde gözlenebilir. Alüminyum elementi doğada en çok bulunan dördüncü elementtir. Yer kabuğunda neredeyse yüzde dokuzdur. Atomlarını içeren ana mineraller boksit, korindon ve kriyolittir. Birincisi demir, silikon ve söz konusu metalin oksitlerinden oluşan bir kayadır ve yapısında su molekülleri de mevcuttur. Heterojen bir renge sahiptir: çeşitli safsızlıkların varlığına bağlı olarak gri, kırmızımsı kahverengi ve diğer renk parçaları. Bu kayanın yüzde otuz ila altmışı alüminyumdan oluşuyor ve fotoğrafı yukarıda görülebiliyor. Ayrıca korindon doğada çok yaygın olarak bulunan bir mineraldir.

Bu alüminyum oksittir. Kimyasal formülü Al2O3'tür. Kırmızı, sarı, mavi veya kahverengi. Mohs ölçeğine göre sertliği dokuzdur. Korindon çeşitleri arasında iyi bilinen safirler ve yakutlar, leucosapphires ve padparadscha (sarı safir) bulunur.

Cryolite daha karmaşık bir kimyasal formüle sahip bir mineraldir. Alüminyum ve sodyum florürlerden oluşur - AlF3.3NaF. Mohs ölçeğine göre sertliği yalnızca üç olan, renksiz veya grimsi bir taş olarak görünür. İÇİNDE modern dünya laboratuvar koşullarında yapay olarak sentezlenir. Metalurjide kullanılır.

Alüminyum ayrıca doğada, ana bileşenleri silikon oksitler ve su molekülleriyle ilişkili söz konusu metal olan kilde de bulunabilir. Ayrıca kimyasal formülü şu şekilde olan nefelinlerin bileşiminde de bu kimyasal element gözlenebilmektedir: KNa34.

Fiş

Alüminyumun özellikleri, sentezi için yöntemlerin dikkate alınmasını içerir. Birkaç yöntem var. Birinci yöntemle alüminyum üretimi üç aşamada gerçekleşir. Bunlardan sonuncusu katot ve karbon anot üzerinde yapılan elektroliz işlemidir. Böyle bir işlemi gerçekleştirmek için alüminyum oksitin yanı sıra kriyolit (formül - Na3AlF6) ve kalsiyum florür (CaF2) gibi yardımcı maddeler de gereklidir. Suda çözünmüş alüminyum oksidin ayrışma işleminin gerçekleşmesi için, erimiş kriyolit ve kalsiyum florür ile birlikte en az dokuz yüz elli santigrat derece sıcaklığa kadar ısıtılması ve ardından bir akım geçirilmesi gerekir. seksen bin amper ve bu maddelerden geçen beş voltaj, sekiz volt. Böylece, nedeniyle bu süreç Alüminyum katotta birikecek ve oksijen molekülleri anotta toplanacak, bu da anodu oksitleyip karbondioksite dönüştürecek. Bu işlemden önce, alüminyum oksitin çıkarıldığı formdaki boksit, ilk olarak safsızlıklardan arındırılır ve ayrıca bir dehidrasyon işlemine tabi tutulur.

Yukarıda açıklanan yöntemle alüminyum üretimi metalurjide çok yaygındır. Bir de F. Wöhler'in 1827'de icat ettiği bir yöntem var. Alüminyumun, klorür ve potasyum arasındaki kimyasal reaksiyon kullanılarak ekstrakte edilebileceği gerçeğinde yatmaktadır. Böyle bir süreç ancak oluşturularak gerçekleştirilebilir. Özel durumlarçok yüksek sıcaklık ve vakum şeklindedir. Böylece bir mol klorür ve aynı hacimde potasyumdan, bir mol alüminyum ve yan ürün olarak üç mol elde edilebilir. Bu reaksiyon aşağıdaki denklem formunda yazılabilir: АІСІ3 + 3К = АІ + 3КІ. Bu yöntem metalurjide pek popülerlik kazanmamıştır.

Alüminyumun kimyasal açıdan özellikleri

Yukarıda belirtildiği gibi bu, moleküller halinde birleştirilmeyen atomlardan oluşan basit bir maddedir. Hemen hemen tüm metaller benzer yapılar oluşturur. Alüminyum oldukça yüksek kimyasal aktiviteye ve güçlü indirgeme özelliklerine sahiptir. Alüminyumun kimyasal karakterizasyonu, diğer basit maddelerle olan reaksiyonlarının tanımlanmasıyla başlayacak ve daha sonra karmaşık inorganik bileşiklerle etkileşimleri anlatılacaktır.

Alüminyum ve basit maddeler

Bunlar, her şeyden önce, gezegendeki en yaygın bileşik olan oksijeni içerir. Dünya atmosferinin yüzde yirmi biri bundan oluşur. Belirli bir maddenin başka herhangi bir maddeyle reaksiyonuna oksidasyon veya yanma denir. Genellikle yüksek sıcaklıklarda meydana gelir. Ancak alüminyum söz konusu olduğunda normal koşullar altında oksidasyon mümkündür - oksit filmi bu şekilde oluşur. Bu metal ezilirse yanar ve büyük miktarda enerji ısı şeklinde açığa çıkar. Alüminyum ve oksijen arasındaki reaksiyonun gerçekleştirilmesi için bu bileşenlerin molar oranının 4:3 olması gerekir, bu da iki kısım oksit oluşturur.

Bu kimyasal etkileşim aşağıdaki denklem formunda ifade edilir: 4АІ + 3О2 = 2АІО3. Alüminyumun flor, iyot, brom ve klor içeren halojenlerle reaksiyonları da mümkündür. Bu proseslerin isimleri karşılık gelen halojenlerin isimlerinden gelmektedir: florlama, iyotlama, brominasyon ve klorlama. Bunlar tipik ekleme reaksiyonlarıdır.

Örnek olarak alüminyumun klor ile etkileşimini ele alalım. Bu tür bir süreç ancak soğukta gerçekleşebilir.

Yani, iki mol alüminyum ve üç mol klor alındığında, söz konusu metalin iki mol klorürü elde edilir. Bu reaksiyonun denklemi aşağıdaki gibidir: 2АІ + 3СІ = 2АІСІ3. Aynı şekilde alüminyum florürü, onun bromürünü ve iyodürünü de elde edebilirsiniz.

Söz konusu madde kükürt ile ancak ısıtıldığında reaksiyona girer. Bu iki bileşik arasındaki reaksiyonu gerçekleştirmek için bunları iki ila üç molar oranlarda almanız gerekir ve bir kısım alüminyum sülfür oluşur. Reaksiyon denklemi şuna benzer: 2Al + 3S = Al2S3.

Ek olarak, yüksek sıcaklıklarda alüminyum hem karbonla reaksiyona girerek karbür oluşturur, hem de nitrojenle reaksiyona girerek nitrit oluşturur. Örnek olarak aşağıdaki kimyasal reaksiyon denklemleri verilebilir: 4АІ + 3С = АІ4С3; 2Al + N2 = 2AlN.

Karmaşık maddelerle etkileşim

Bunlara su, tuzlar, asitler, bazlar, oksitler dahildir. Alüminyum tüm bu kimyasal bileşiklerle farklı tepki verir. Her duruma daha yakından bakalım.

Su ile reaksiyon

Alüminyum, ısıtıldığında dünyadaki en yaygın karmaşık maddeyle reaksiyona girer. Bu yalnızca oksit film ilk önce çıkarıldığında gerçekleşir. Etkileşim sonucunda, amfoterik hidroksit ve hidrojen de havaya salınır. İki kısım alüminyum ve altı kısım su alarak, molar oranları iki ila üç olan hidroksit ve hidrojen elde ederiz. Bu reaksiyonun denklemi şu şekilde yazılır: 2AI + 6H2O = 2AI(OH)3 + 3H2.

Asitler, bazlar ve oksitlerle etkileşim

Diğer aktif metaller gibi alüminyum da ikame reaksiyonlarına girebilmektedir. Bunu yaparken asitteki hidrojeni veya tuzundaki daha pasif bir metalin katyonunu değiştirebilir. Bu tür etkileşimlerin bir sonucu olarak, bir alüminyum tuzu oluşur ve ayrıca hidrojen açığa çıkar (bir asit durumunda) veya saf bir metal (söz konusu olandan daha az aktif olan) çökelir. İkinci durumda yukarıda bahsedilen onarıcı özellikler ortaya çıkar. Bir örnek, alüminyum klorürün oluştuğu ve hidrojenin havaya salındığı alüminyumun etkileşimidir. Bu tür bir reaksiyon aşağıdaki denklem formunda ifade edilir: 2АІ + 6НІ = 2АІСІ3 + 3Н2.

Alüminyumun tuzla etkileşimine bir örnek, bu iki bileşeni alarak sonuçta çökelecek olan saf bakır elde edeceğiz. Alüminyum, sülfürik ve nitrik gibi asitlerle benzersiz bir şekilde reaksiyona girer. Örneğin, sekiz kısıma otuz molar oranında seyreltik bir nitrat asit çözeltisine alüminyum eklendiğinde, söz konusu metalin sekiz kısmı nitrat, üç kısmı nitrik oksit ve on beş kısmı su oluşur. Bu reaksiyonun denklemi şu şekilde yazılır: 8Al + 30HNO3 = 8Al(NO3)3 + 3N2O + 15H2O. Bu işlem yalnızca yüksek sıcaklığın varlığında gerçekleşir.

Alüminyumu ve zayıf bir sülfat asit çözeltisini iki ila üç molar oranlarda karıştırırsak, söz konusu metalin sülfatını ve bire üç oranında hidrojen elde ederiz. Yani diğer asitlerde olduğu gibi sıradan bir yer değiştirme reaksiyonu meydana gelecektir. Açıklık sağlamak için şu denklemi sunuyoruz: 2Al + 3H2SO4 = Al2(SO4)3 + 3H2. Ancak aynı asidin konsantre bir çözeltisiyle her şey daha karmaşıktır. Burada tıpkı nitratta olduğu gibi bir yan ürün oluşur, ancak oksit formunda değil, kükürt ve su formunda. İhtiyacımız olan iki bileşeni iki ila dört molar oranında alırsak, sonuç, söz konusu metalin tuzunun ve kükürtün her birinin bir kısmı ve ayrıca dört kısım su olacaktır. Bu kimyasal etkileşim aşağıdaki denklem kullanılarak ifade edilebilir: 2Al + 4H2SO4 = Al2(SO4)3 + S + 4H2O.

Ayrıca alüminyum alkali çözeltilerle reaksiyona girebilmektedir. Böyle bir kimyasal etkileşimi gerçekleştirmek için, söz konusu metalden iki mol, aynı miktarda potasyum ve ayrıca altı mol su almanız gerekir. Sonuç olarak, sodyum veya potasyum tetrahidroksialüminat gibi maddeler ve iki ila üç molar oranlarda keskin kokulu bir gaz formunda salınan hidrojen oluşur. Bu Kimyasal reaksiyon aşağıdaki denklem biçiminde temsil edilebilir: 2АІ + 2КОН + 6Н2О = 2К[АІ(ОН)4] + 3Н2.

Ve dikkate alınması gereken son şey, alüminyumun belirli oksitlerle etkileşim kalıplarıdır. En yaygın ve kullanılan durum Beketov reaksiyonudur. Yukarıda tartışılan diğerleri gibi bu da yalnızca yüksek sıcaklıklarda meydana gelir. Yani bunu uygulamak için iki mol alüminyum ve bir mol ferrum oksit almanız gerekir. Bu iki maddenin etkileşimi sonucunda sırasıyla bir ve iki mol miktarında alüminyum oksit ve serbest demir elde ederiz.

Söz konusu metalin sanayide kullanımı

Alüminyum kullanımının çok yaygın bir durum olduğunu unutmayın. Öncelikle havacılık sektörünün buna ihtiyacı var. Bununla birlikte söz konusu metali esas alan alaşımlar da kullanılmaktadır. Ortalama bir uçağın %50'sinin alüminyum alaşımlarından, motorunun ise %25'inden oluştuğunu söyleyebiliriz. Alüminyum, mükemmel elektrik iletkenliği nedeniyle tel ve kabloların imalatında da kullanılır. Ayrıca bu metal ve alaşımları otomotiv endüstrisinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Arabaların, otobüslerin, troleybüslerin, bazı tramvayların, konvansiyonel ve elektrikli tren vagonlarının gövdeleri bu malzemelerden yapılıyor.

Aynı zamanda daha küçük ölçekli amaçlar için de kullanılır; örneğin gıda ve diğer ürünlere yönelik ambalajların ve tabakların üretiminde. Gümüş boya yapmak için söz konusu metalin tozuna ihtiyacınız vardır. Demiri korozyondan korumak için bu boyaya ihtiyaç vardır. Alüminyumun sanayide ferrumdan sonra en çok kullanılan ikinci metal olduğunu söyleyebiliriz. Bileşikleri ve kendisi sıklıkla kullanılır. kimyasal endüstri. Bu, alüminyumun indirgeyici özellikleri ve bileşiklerinin amfoterik özellikleri de dahil olmak üzere özel kimyasal özellikleriyle açıklanmaktadır. Konunun hidroksiti kimyasal element su arıtma için gereklidir. Ayrıca tıpta aşı üretim sürecinde de kullanılmaktadır. Ayrıca bazı plastik türlerinde ve diğer malzemelerde de bulunabilir.

Doğadaki rolü

Yukarıda yazıldığı gibi alüminyum yer kabuğunda büyük miktarlarda bulunur. Özellikle canlı organizmalar için önemlidir. Alüminyum büyüme süreçlerinin düzenlenmesinde rol oynar, kemik, bağ ve diğerleri gibi bağ dokularını oluşturur. Bu mikro element sayesinde vücut dokularının yenilenme süreçleri daha hızlı gerçekleştirilir. Eksikliği aşağıdaki semptomlarla karakterize edilir: çocuklarda, yetişkinlerde gelişim ve büyüme bozuklukları - kronik yorgunluk Performansın azalması, hareketlerin koordinasyonunun bozulması, doku yenilenme oranlarının azalması, özellikle ekstremitelerde kasların zayıflaması. Bu fenomen, bu mikro elementi içeren çok az yiyecek yerseniz ortaya çıkabilir.

Ancak daha sık görülen bir sorun vücutta fazla miktarda alüminyum bulunmasıdır. Bu durumda sıklıkla şu belirtiler gözlenir: sinirlilik, depresyon, uyku bozuklukları, hafıza azalması, stres direnci, kas-iskelet sisteminin yumuşaması, bu da sık sık kırıklara ve burkulmalara yol açabilir. Vücutta uzun süreli alüminyum fazlalığı nedeniyle, hemen hemen her organ sisteminin işleyişinde sıklıkla sorunlar ortaya çıkar.

Bu fenomene bir dizi neden yol açabilir. Her şeyden önce, bilim adamları, söz konusu metalden yapılan mutfak eşyalarının, içinde yemek pişirmek için uygun olmadığını uzun zamandır kanıtladılar, çünkü yüksek sıcaklıklarda alüminyumun bir kısmı yiyeceğe giriyor ve sonuç olarak, bu mikro elementten çok daha fazlasını tüketiyorsunuz. vücudun ihtiyacı var.

İkinci neden ise söz konusu metali veya tuzlarını içeren kozmetiklerin düzenli kullanımıdır. Herhangi bir ürünü kullanmadan önce bileşimini dikkatlice okumalısınız. Kozmetikler istisna değildir.

Üçüncü sebep ise bol miktarda alüminyum içeren ilaçları uzun süre kullanmaktır. Bu mikro elementi içeren vitaminlerin ve gıda katkı maddelerinin yanlış kullanılmasının yanı sıra.

Şimdi diyetinizi düzenlemek ve menünüzü doğru bir şekilde düzenlemek için hangi ürünlerin alüminyum içerdiğini bulalım. Öncelikle bunlar havuç, işlenmiş peynirler, buğday, şap, patates. Avokado ve şeftali tavsiye edilen meyvelerdir. Ayrıca alüminyum açısından zengin Beyaz lahana, pirinç, birçok şifalı bitki. Ayrıca söz konusu metalin katyonları da bulunabilir. içme suyu. Vücuttaki yüksek veya düşük alüminyum seviyelerinden (ve diğer eser elementlerden) kaçınmak için diyetinizi dikkatle izlemeniz ve mümkün olduğunca dengeli hale getirmeye çalışmanız gerekir.