Metale to jedne z najwygodniejszych materiałów w obróbce. Mają też własnych liderów. Na przykład podstawowe właściwości aluminium znane są ludziom od dawna. Są tak odpowiednie do użytku w życiu codziennym, że metal ten stał się bardzo popularny. Jakie są właściwości aluminium jako prostej substancji i jako atomu, rozważymy w tym artykule.
Historia odkrycia aluminium
Od dawna człowiek zna związek omawianego metalu - ałun potasowy. Stosowano go jako środek zdolny do pęcznienia i wiązania ze sobą składników mieszanki, co było również niezbędne przy wyprawianiu wyrobów skórzanych. Istnienie czystego tlenku glinu stało się znane w XVIII wieku, w jego drugiej połowie. Jednak nie uzyskano czystej substancji.
Po raz pierwszy udało się odizolować metal od chlorku naukowcowi H. K. Oerstedowi. To on potraktował sól amalgamatem potasu i wyizolował z mieszaniny szary proszek, którym było aluminium w czystej postaci.
Wtedy stało się jasne, że właściwości chemiczne aluminium przejawiają się w jego wysokiej aktywności, silnej zdolności redukującej. Dlatego nikt inny nie pracował z nim przez długi czas.
Jednak w 1854 roku Francuz Deville zdołał uzyskać metalowe wlewki metodą elektrolizy stopionej. Ta metoda jest nadal aktualna. Szczególnie masowa produkcja cennego materiału rozpoczęła się w XX wieku, kiedy rozwiązano problemy pozyskania dużej ilości energii elektrycznej w przedsiębiorstwach.
Dzisiaj ten metal jest jednym z najpopularniejszych i stosowanych w przemyśle budowlanym i gospodarstwa domowego.
Ogólna charakterystyka atomu aluminium
Jeśli scharakteryzujemy rozpatrywany pierwiastek ze względu na jego pozycję w układzie okresowym, możemy wyróżnić kilka punktów.
- Liczba porządkowa - 13.
- Znajduje się w trzecim małym okresie, trzeciej grupie, głównej podgrupie.
- Masa atomowa - 26, 98.
- Liczba elektronów walencyjnych - 3.
- Konfiguracja warstwy zewnętrznej jest wyrażona jako 3s23p1.
- Nazwa elementu to aluminium.
- Właściwości metalu są silne.
- Nie ma izotopów w naturze, istnieje tylko w jednej postaci, o liczbie masowej 27.
- Symbol chemiczny to AL, we wzorach odczytywany jako „aluminium”.
- Stan utlenienia to jeden, równy +3.
Właściwości chemiczne aluminium są w pełni potwierdzone przez strukturę elektronową jego atomu, ponieważ mając duży promień atomowy i niskie powinowactwo elektronowe, może działać jako silny czynnik redukujący, jak wszystkie aktywne metale.
Aluminium jako prosta substancja: właściwości fizyczne
Jeżeli mówimy o aluminium, to jak oprosta substancja, to srebrzystobiały błyszczący metal. W powietrzu szybko się utlenia i pokrywa się gęstym filmem tlenkowym. To samo dzieje się z działaniem stężonych kwasów.
Obecność takiej cechy sprawia, że produkty wykonane z tego metalu są odporne na korozję, co oczywiście jest bardzo wygodne dla ludzi. Dlatego to właśnie aluminium znajduje tak szerokie zastosowanie w budownictwie. Interesujące są również właściwości substancji, ponieważ metal ten jest bardzo lekki, a jednocześnie mocny i miękki. Połączenie takich cech nie jest dostępne dla każdej substancji.
Istnieje kilka podstawowych właściwości fizycznych charakterystycznych dla aluminium.
- Wysoki stopień ciągliwości i ciągliwości. Z tego metalu wykonana jest lekka, mocna i bardzo cienka folia, która jest również zwijana w drut.
- Temperatura topnienia - 660 0C.
- Temperatura wrzenia - 2450 0C.
- Gęstość - 2,7 g/cm3.
- Kryształowa kratka skoncentrowana na twarzy, metaliczna.
- Typ połączenia - metal.
Właściwości fizyczne i chemiczne aluminium określają obszary jego zastosowania i zastosowania. Jeśli mówimy o codziennych aspektach, to cechy, które już rozważaliśmy powyżej, odgrywają dużą rolę. Aluminium jako lekki, trwały i antykorozyjny metal jest wykorzystywane w przemyśle lotniczym i stoczniowym. Dlatego te właściwości są bardzo ważne, aby wiedzieć.
Właściwości chemiczne aluminium
Z punktu widzeniametal, o którym mowa, jest silnym środkiem redukującym, który może wykazywać wysoką aktywność chemiczną, będąc czystą substancją. Najważniejsze jest wyeliminowanie filmu tlenkowego. W takim przypadku aktywność gwałtownie wzrasta.
Właściwości chemiczne aluminium jako prostej substancji są określane przez jego zdolność do reagowania z:
- kwasy;
- alkalia;
- halogeny;
- szary.
W normalnych warunkach nie wchodzi w interakcje z wodą. Jednocześnie z halogenów, bez ogrzewania, reaguje tylko z jodem. Inne reakcje wymagają temperatury.
Można podać przykłady ilustrujące chemiczne właściwości aluminium. Równania reakcji interakcji z:
- kwasy - AL + HCL=AlCL3 + H2;
-
zasady - 2Al + 6H2O + 2NaOH=Na[Al(OH)4] + 3H 2;
- halogeny - AL + Hal=ALHal3;
- szary - 2AL + 3S=AL2S3.
Ogólnie rzecz biorąc, najważniejszą właściwością substancji, o której mowa, jest jej wysoka zdolność do przywracania innych pierwiastków z ich związków.
Zdolność regeneracyjna
Właściwości redukujące aluminium są dobrze prześledzone w reakcjach interakcji z tlenkami innych metali. Z łatwością wydobywa je ze składu substancji i pozwala zaistnieć w prostej formie. Na przykład: Cr2O3 + AL=AL2O3 + Cr.
W metalurgii istnieje cała technika pozyskiwania substancji,na podstawie takich odpowiedzi. Nazywa się to aluminotermią. Dlatego w przemyśle chemicznym pierwiastek ten jest wykorzystywany właśnie do pozyskiwania innych metali.
Rozprzestrzeniaj się w naturze
Pod względem przewagi wśród innych elementów metalowych, aluminium zajmuje pierwsze miejsce. Jego zawartość w skorupie ziemskiej wynosi 8,8%. W porównaniu z niemetalami jego miejsce zajmie trzecie miejsce, po tlenie i krzemie.
Ze względu na wysoką aktywność chemiczną nie występuje w czystej postaci, a jedynie jako część różnych związków. Na przykład istnieje wiele rud, minerałów, skał, w tym aluminium. Wydobywana jest jednak wyłącznie z boksytów, których zawartość nie jest zbyt wysoka.
Najpopularniejsze substancje zawierające dany metal:
- Skalnie;
- boksyty;
- granity;
- krzemionka;
- glinokrzemiany;
- baz alty i inne.
W niewielkiej ilości aluminium jest z konieczności częścią komórek żywych organizmów. Niektóre gatunki widłaków i organizmów morskich są w stanie gromadzić ten pierwiastek w swoich ciałach podczas swojego życia.
Odbierz
Właściwości fizyczne i chemiczne aluminium pozwalają na jego otrzymanie tylko w jeden sposób: przez elektrolizę stopionego odpowiedniego tlenku. Proces ten jest jednak złożony technologicznie. Temperatura topnienia AL2O3 przekracza 2000 0C. Z tego powodu nie można go bezpośrednio elektrolizować. Więcpostępuj w następujący sposób.
- Boksyty są wydobywane.
- Oczyść je z zanieczyszczeń, pozostawiając tylko tlenek glinu.
- Następnie kriolit topi się.
- Dodaj tam tlenek.
- Ta mieszanina jest poddawana elektrolizie i otrzymuje się czyste aluminium i dwutlenek węgla.
Uzysk produktu wynosi 99,7%. Jednak możliwe jest uzyskanie jeszcze czystszego metalu, który jest używany do celów technicznych.
Aplikacja
Właściwości mechaniczne aluminium nie są wystarczająco dobre, aby można je było stosować w czystej postaci. Dlatego najczęściej stosuje się stopy na bazie tej substancji. Jest ich wiele, możemy wymienić te najbardziej podstawowe.
- Duraluminium.
- Aluminium-mangan.
- Aluminium-magnez.
- Aluminium-miedź.
- Siluminy.
- Avial.
Ich główną różnicą są oczywiście dodatki innych firm. Wszystkie oparte są na aluminium. Inne metale sprawiają, że materiał jest trwalszy, odporny na korozję, odporny na zużycie i plastyczny.
Istnieje kilka głównych obszarów zastosowania aluminium zarówno w czystej postaci, jak i w postaci jego związków (stopów).
- Do robienia drutu i folii używanych w domu.
- Przyrządzanie naczyń.
- Przemysł lotniczy.
- Przemysł stoczniowy.
- Budowa i architektura.
- Przemysł kosmiczny.
- Budowa reaktorów.
Razem z żelazem i jegostopy aluminium - najważniejszy metal. To właśnie ci dwaj przedstawiciele układu okresowego znaleźli najszersze zastosowanie przemysłowe w ludzkich rękach.
Właściwości wodorotlenku glinu
Wodorotlenek jest najczęstszym związkiem, który tworzy aluminium. Jego właściwości chemiczne są takie same jak samego metalu - jest amfoteryczny. Oznacza to, że może wykazywać dwojaki charakter, reagując zarówno z kwasami, jak i zasadami.
Sam wodorotlenek glinu jest białym galaretowatym osadem. Łatwo go uzyskać w reakcji soli glinu z zasadą lub wodorotlenkiem amonu. W reakcji z kwasami wodorotlenek ten daje zwykle odpowiednią sól i wodę. Jeśli reakcja przebiega z alkaliami, powstają hydroksokompleksy glinu, w których jego liczba koordynacyjna wynosi 4. Przykład: Na[Al(OH)4] - tetrahydroksoglinian sodu.
