Урок 27 Бесплатно Алюминий

Нахождение в природе и получение

Алюминий – химический элемент III группы периодической системы элементов.

Это типичный металл. Во всех своих соединениях он проявляет единственную степень окисления +3. 

Само собой, в простом веществе степень окисления алюминия – 0.

Алюминий – самый распространённый на Земле среди металлов, а среди всех элементов занимает третье место после кислорода и кремния.

Каждый 20-й атом на земле – атом алюминия.

Он встречается только в соединениях:

  • в основном это горная порода боксит Аl2Oх Н2O
  • основной компонент глины каолинит Al2Ox 2 SiOx 2 H2O
  • корунд Аl2O3

Корунд, представляющий собой прозрачные кристаллы, обладает очень высокой твёрдостью.

Его кристаллы, окрашенные примесями, являются драгоценными камнями: красный рубин и синий сапфир.

В настоящее время рубины и сапфиры получают искусственно и применяют не только в ювелирном деле, но и для технических целей, например, для изготовления некоторых деталей часов и других точных механизмов.

Кристаллы рубина применяют в лазерах.

Грязные, неправильные или очень мелкие кристаллы корунда используют для изготовления наждачных кругов или шлифовальных порошков.

Впервые алюминий был получен датским физиком Эрстедом в 1825 году действием амальгамы калия (амальгама – раствор металла в ртути) на хлорид алюминия с последующей отгонкой ртути.

При обычных условиях эта реакция не идёт, но при растворении в ртути калий становится во много раз активнее.

Однако археологи находят и древние изделия из алюминия. На настоящий момент самое древнее изделие из алюминия датируется III веком до нашей эры. При этом в его составе – 85 % алюминия. Очень даже неплохо для технологий того времени!

Название элемента образовано от латинского «alumen» – квасцы. Квасцы издавна используются в текстильной промышленности и представляют собой сульфат алюминия и калия KAl(SO4)2x12H2O, и именно из них впервые был выделен алюминий.

До открытия промышленного способа получения алюминия этот металл был дороже золота.

Сейчас алюминий получают электролизом раствора его оксида в расплавленном криолите 3NaF х A1Fпри температуре около 1000 °С.

Производство алюминия требует больших затрат электроэнергии.

Пройти тест
Закрыть тест

Пройти тест и получить оценку можно после входа или регистрации

Физические и химические свойства алюминия

Алюминий – очень лёгкий серебристо-белый металл, плавится всего при 660 °С.

Он очень пластичен, легко вытягивается в проволоку и прокатывается в листы и фольгу, по электропроводности уступает только серебру и меди.

С этим связано широкое применение алюминия для изготовления электрических проводов.

Однако у алюминия есть большой недостаток: со временем он становится хрупким.

Этого недостатка лишена медь, но медные провода дороже алюминиевых.

По металлическому блеску алюминий – чемпион.

Он отражает 92 % падающих на него лучей света.

Очень часто в фантастических романах и фильмах авторы покрывают космические скафандры и костюмы экипажей именно алюминием для отражения падающей на них солнечной радиации.

Алюминий – химически очень активен, сильный восстановитель, он легко взаимодействует с кислородом и другими окислителями.

Но на воздухе алюминий мгновенно покрывается тонкой, но очень плотной оксидной плёнкой, которая изолирует его от дальнейшего контакта с воздухом и водой.

Если же взять порошок алюминия или тонкую алюминиевую фольгу и сильно нагреть, то они легко воспламенятся на воздухе:

На этой реакции основано применение алюминия для изготовления бенгальских огней и фейерверков, потому что реакция проходит с образованием большого количества искр.

 

С другими неметаллами алюминий реагирует при нагревании (за исключением реакций с галогенами):

С галогенами алюминий реагирует очень активно.

Красива реакция алюминия с бромом. Алюминий горит в броме с выделением большого количества тепла и света, с яркими искрами.

При высокой температуре алюминий восстанавливает менее активные металлы из их оксидов.

Реакция проходит с выделением большого количества тепла.

Смесь порошков алюминия и оксида железа называют «термит». При нагревании этой смеси протекает химическая реакция:

Выделяющегося тепла достаточно для того, чтобы расплавить образующееся железо.

Эту реакцию используют для сварки стальных рельс: засыпают в щель термит и поджигают.

При нормальных условиях в воде алюминий не растворяется.

Если с поверхности алюминия удалить оксидную пленку, то без неё он способен реагировать даже с водой (при этом образуется гидроксид алюминия).

Оксидную пленку можно легко разрушить, например, добавлением ртути, – это является причиной запрета на провоз ртути в самолетах.

При разливе ртути она способна как бы «прожечь дыру» в алюминии, а все металлические части самолетов делают из алюминиевых сплавов.

Также алюминий растворяется в кислотах и в щелочах, обладает амфотерными свойствами.

Пройти тест
Закрыть тест

Пройти тест и получить оценку можно после входа или регистрации

Соединения алюминия и их применение

Сфера применения алюминия очень широка.

Сплавы на основе алюминия занимают второе место по широте применения после сталей.

Основные их достоинства – лёгкость и прочность, стойкость в атмосферных условиях и воде.

Например, сплав алюминия с магнием, медью, марганцем (дюралюминий) по лёгкости приближается к алюминию, а по твёрдости – к стали, поэтому его используют в авиационной технике.

Чистый алюминий нетоксичен, поэтому широко используется в быту: из него изготавливают столовые приборы, упаковку, кулинарную фольгу.

Алюминий широко применяется в самолетостроении, в производстве строительных материалов, в тепловом оборудовании, в ювелирном деле алюминием часто заменяют серебро.

Также его широко используют для изготовления оружия, при производстве стекла. Многие соединения алюминия используются в качестве ракетного горючего.

Широко применяется не только алюминий, но и его соединения.

Оксид алюминия Аl2O3 можно получить сжиганием порошка алюминия или разложением гидроксида алюминия.

Наряду с оксидом кремния, это основной компонент большинства горных пород, а также глины.

Это белое твёрдое вещество, не растворяющееся в воде.

Оксид алюминия используют в качестве украшений – рубин, сапфир; из-за его большой твердости он является основным компонентом абразивов.

Также он широко применяется как огнеупорный материал, из него изготавливают компоненты печей.

 

Алюмокалиевые квасцы KAl(SO4)x 12 H2O (двойной сульфат алюминия-калия) – белые кристаллы, хорошо растворимые в воде.

Получают медленной кристаллизацией из раствора, содержащего сульфат калия и сульфат алюминия.

Это вещество широко применяется в текстильной промышленности при крашении тканей, а также для придания тканям огнеупорных свойств.

Квасцы также применяют как пищевую добавку (Е522) и при очистке сточных вод: их образуют прочные нерастворимые комплексы с различными примесями, за счет чего и происходит очистка.

 

Хлорид алюминия AlCl3– белое кристаллическое вещество (из-за разложения часто желтоватое), хорошо растворимое в воде, очень гигроскопичное: во влажном воздухе разлагается с выделением HCl (дымит).

Это вещество является промежуточным при выплавке алюминия из глинозема и корунда, но также находит очень широкое применение.

Хлорид алюминия легко образует комплексы с органическими веществами, из-за чего является хорошим катализатором при переработке нефти и природного газа; наряду с квасцами его используют как коагулянт при очистке сточных вод.

Им обрабатывают древесину для придания ей устойчивости к гниению.

Вот такой это полезный химический элемент – алюминий.

Пройти тест
Закрыть тест

Пройти тест и получить оценку можно после входа или регистрации

Заключительный тест

Пройти тест