Navnet aluminium kommer fra latin. alumen - så tilbake i 500 f.Kr. e. kalt aluminiumalun, som ble brukt som beisemiddel til farging av stoffer og til garving av skinn. Den danske vitenskapsmannen H. K. Oersted i 1825, som virket med kaliumamalgam på vannfri AlCl 3 og deretter destillerte av kvikksølv, oppnådde relativt rent aluminium. Den første industrielle metoden for produksjon av aluminium ble foreslått i 1854 av den franske kjemikeren A. E. Saint-Clair Deville: metoden besto i reduksjon av dobbeltklorid av aluminium og natrium Na 3 AlCl 6 med metallisk natrium. I samme farge som sølv var aluminium veldig dyrt i begynnelsen. Fra 1855 til 1890 ble det kun produsert 200 tonn aluminium. Den moderne metoden for å produsere aluminium ved elektrolyse av kryolitt-aluminiumoksydsmelte ble utviklet i 1886 samtidig og uavhengig av C. Hall i USA og P. Heroux i Frankrike.
Distribusjon av aluminium i naturen. Når det gjelder overflod i naturen, rangerer aluminium 3. etter oksygen og silisium og 1. blant metaller. Innholdet i jordskorpen er 8,80 vekt%. Aluminium forekommer ikke i fri form på grunn av sin kjemiske aktivitet. Det er kjent flere hundre aluminiummineraler, hovedsakelig aluminiumsilikater. Bauksitt, alunitt og nefelin er av industriell betydning. Nefelinbergarter er fattigere på alumina enn bauxitt, men deres komplekse bruk produserer viktige biprodukter: brus, potaske, svovelsyre. En metode for integrert bruk av nefeliner er utviklet i USSR. Nepheline malmer i USSR danner, i motsetning til bauxitt, svært store forekomster og skaper praktisk talt ubegrensede muligheter for utvikling av aluminiumsindustrien.
Fysiske egenskaper av aluminium. Aluminium kombinerer et meget verdifullt sett med egenskaper: lav tetthet, høy termisk og elektrisk ledningsevne, høy duktilitet og god korrosjonsbestandighet. Det kan enkelt smides, stemples, rulles, tegnes. Aluminium er godt sveiset med gass, kontakt og andre typer sveising. Aluminiumsgitter er kubisk ansiktssentrert med parameter a = 4,0413 Å. Egenskapene til aluminium, som alle metaller, avhenger derfor av renheten. Egenskaper av høyrent aluminium (99,996%): tetthet (ved 20°C) 2698,9 kg/m 3 ; t pl 660,24°C; kokepunkt ca. 2500°C; termisk utvidelseskoeffisient (fra 20° til 100°C) 23,86·10 -6; termisk ledningsevne (ved 190°C) 343 W/m·K, spesifikk varmekapasitet (ved 100°С) 931,98 J/kg·K. ; elektrisk ledningsevne i forhold til kobber (ved 20 °C) 65,5 %. Aluminium har lav styrke (strekkfasthet 50-60 Mn/m2), hardhet (170 Mn/m2 ifølge Brinell) og høy duktilitet (opptil 50%). Under kaldvalsing øker strekkfastheten til aluminium til 115 Mn/m2, hardhet - til 270 Mn/m2, relativ forlengelse reduseres til 5% (1 Mn/m2 ~ og 0,1 kgf/mm2). Aluminium er høypolert, eloksert og har en høy reflektivitet nær sølv (det reflekterer opptil 90 % av den innfallende lysenergien). Med høy affinitet for oksygen er aluminium i luft dekket med en tynn, men veldig sterk film av Al 2 O 3 oksid, som beskytter metallet mot ytterligere oksidasjon og bestemmer dets høye anti-korrosjonsegenskaper. Styrken til oksidfilmen og dens beskyttende effekt reduseres sterkt i nærvær av urenheter av kvikksølv, natrium, magnesium, kobber, etc. Aluminium er motstandsdyktig mot atmosfærisk korrosjon, sjø og ferskvann, samhandler praktisk talt ikke med konsentrert eller sterkt fortynnet salpetersyre syre, organiske syrer, matvarer.
Kjemiske egenskaper av aluminium. Det ytre elektronskallet til aluminiumatomet består av 3 elektroner og har strukturen 3s 2 3p 1. Under normale forhold er aluminium i forbindelser 3-valent, men ved høye temperaturer kan det være monovalent, og danne såkalte underforbindelser. Aluminiumsubhalogenider, AlF og AlCl, kun stabile i gassform, i vakuum eller i en inert atmosfære, når temperaturen synker, spaltes (uproporsjonalt) til rent Al og AlF 3 eller AlCl 3 og kan derfor brukes til å produsere ultrarent aluminium . Ved oppvarming brenner finmalt eller pulverisert aluminium kraftig i luften. Ved å brenne aluminium i en strøm av oksygen oppnås temperaturer over 3000°C. Egenskapen til aluminium til å aktivt samhandle med oksygen brukes til å gjenopprette metaller fra deres oksider (Aluminothermy). Ved mørkerød varme interagerer fluor energisk med aluminium og danner AlF 3 . Klor og flytende brom reagerer med aluminium ved romtemperatur, jod - ved oppvarming. Ved høye temperaturer kombineres aluminium med nitrogen, karbon og svovel, og danner henholdsvis AlN-nitrid, Al 4 C 3-karbid og Al 2 S 3-sulfid. Aluminium interagerer ikke med hydrogen; Aluminiumhydrid (AlH 3) X ble oppnådd indirekte. Av stor interesse er doble hydrider av aluminium og elementer fra gruppe I og II i det periodiske sammensetningssystem MeH n · n AlH 3, de såkalte aluminiumhydridene. Aluminium løses lett opp i alkalier, frigjør hydrogen og danner aluminater. De fleste aluminiumssalter er svært løselige i vann. Løsninger av aluminiumsalter viser en sur reaksjon på grunn av hydrolyse.
Produksjon av aluminium. I industrien produseres aluminium ved elektrolyse av aluminiumoksyd Al 2 O 3 oppløst i smeltet kryolitt NasAlF 6 ved en temperatur på ca. 950 ° C. Det brukes elektrolysatorer med tre hovedutforminger: 1) elektrolysatorer med kontinuerlige selvbakende anoder og sidestrømforsyning , 2) det samme, men med en øvre strømforsyning og 3) elektrolysatorer med bakte anoder. Elektrolyttbadet er et jernhus, innvendig foret med varme- og elektrisk isolerende materiale - ildfast murstein, og foret med kullplater og blokker. Arbeidsvolumet er fylt med en smeltet elektrolytt bestående av 6-8% aluminiumoksyd og 94-92% kryolitt (vanligvis med tilsetning av AlF3 og ca. 5-6% av en blanding av kalium- og magnesiumfluorider). Katoden er bunnen av badet, anoden er brente karbonblokker nedsenket i elektrolytten eller fylte selvbakende elektroder. Når strømmen går, frigjøres smeltet aluminium ved katoden, som samler seg på ildstedet, og ved anoden - oksygen, som danner CO og CO 2 med karbonanoden. Alumina, det viktigste forbruksmaterialet, har høye krav til renhet og partikkelstørrelse. Tilstedeværelsen i den av oksider av elementer som er mer elektropositive enn aluminium fører til forurensning av aluminium. Med tilstrekkelig aluminiumoksydinnhold fungerer badet normalt ved en elektrisk spenning i størrelsesorden 4-4,5 V. Badene er koblet til en likestrømkilde i serie (i serier på 150-160 bad). Moderne elektrolysatorer fungerer ved strømmer på opptil 150 kA. Aluminium fjernes vanligvis fra bad ved hjelp av en vakuumøse. Smeltet aluminium med en renhet på 99,7% helles i former. Høyrent aluminium (99,9965%) oppnås ved elektrolytisk raffinering av primæraluminium ved bruk av den såkalte trelagsmetoden, som reduserer innholdet av Fe, Si og Cu-urenheter. Studier av prosessen med elektrolytisk raffinering av aluminium ved bruk av organiske elektrolytter har vist den grunnleggende muligheten for å oppnå aluminium med en renhet på 99,999 % med relativt lavt energiforbruk, men så langt har denne metoden lav produktivitet. For dyprensing av aluminium brukes sonesmelting eller destillasjon gjennom subfluorid.
Under elektrolytisk produksjon av aluminium kan det oppstå elektrisk støt, høy temperatur og skadelige gasser. For å unngå ulykker er badekar pålitelig isolert; arbeidere bruker tørre filtstøvler og passende verneklær. En sunn atmosfære opprettholdes av effektiv ventilasjon. Ved konstant innånding av støv fra metallisk aluminium og dets oksid, kan pulmonal aluminose oppstå. Arbeidere involvert i aluminiumsproduksjon har ofte katarr i de øvre luftveiene (rhinitt, faryngitt, laryngitt). Maksimal tillatt konsentrasjon i luften av støv av metallisk aluminium, dets oksid og legeringer er 2 mg/m 3.
Påføring av aluminium. Kombinasjonen av fysiske, mekaniske og kjemiske egenskaper av aluminium bestemmer dets utbredte bruk i nesten alle områder av teknologi, spesielt i form av legeringer med andre metaller. I elektroteknikk erstatter aluminium med suksess kobber, spesielt i produksjonen av massive ledere, for eksempel i luftledninger, høyspentkabler, bryterbusser, transformatorer (den elektriske ledningsevnen til aluminium når 65,5% av den elektriske ledningsevnen til kobber, og den er mer enn tre ganger lettere enn kobber; med et tverrsnitt som gir samme ledningsevne, er massen av aluminiumstråder halvparten av kobber). Ultrarent aluminium brukes til produksjon av elektriske kondensatorer og likerettere, hvis handling er basert på evnen til aluminiumoksidfilmen til å sende elektrisk strøm i bare én retning. Ultrapure aluminium, renset ved sonesmelting, brukes til syntese av halvlederforbindelser av type A III B V, brukt til produksjon av halvlederenheter. Pure Aluminium brukes i produksjon av ulike typer speilreflektorer. Høyrent aluminium brukes til å beskytte metalloverflater mot atmosfærisk korrosjon (kledning, aluminiumsmaling). Med et relativt lavt nøytronabsorpsjonstverrsnitt brukes aluminium som et strukturelt materiale i atomreaktorer.
Aluminiumstanker med stor kapasitet lagrer og transporterer flytende gasser (metan, oksygen, hydrogen, etc.), salpetersyre og eddiksyrer, rent vann, hydrogenperoksid og matoljer. Aluminium er mye brukt i næringsmiddelindustriens utstyr og apparater, til matemballasje (i form av folie), og til produksjon av ulike typer husholdningsprodukter. Forbruket av aluminium til etterbehandling av bygninger, arkitektoniske, transport- og idrettskonstruksjoner har økt kraftig.
I metallurgi er aluminium (i tillegg til legeringer basert på det) et av de vanligste legeringstilsetningene i legeringer basert på Cu, Mg, Ti, Ni, Zn og Fe. Aluminium brukes også til å deoksidere stål før det helles i en form, så vel som i prosessene med å produsere visse metaller ved bruk av aluminiumtermisk metode. Basert på aluminium ble SAP (sintret aluminiumspulver) laget ved bruk av pulvermetallurgi, som har høy varmebestandighet ved temperaturer over 300°C.
Aluminium brukes i produksjon av eksplosiver (ammonal, alumotol). Ulike aluminiumsforbindelser er mye brukt.
Aluminiumsproduksjonen og -forbruket vokser kontinuerlig, og er betydelig høyere enn veksthastigheten for produksjon av stål, kobber, bly og sink.
Geokjemi av aluminium. De geokjemiske egenskapene til aluminium bestemmes av dets høye affinitet for oksygen (i mineraler er aluminium inkludert i oksygenoktaedre og tetraeder), konstant valens (3) og lave løselighet av de fleste naturlige forbindelser. I endogene prosesser under størkning av magma og dannelsen av magmatiske bergarter, kommer aluminium inn i krystallgitteret til feltspat, glimmer og andre mineraler - aluminosilikater. I biosfæren er aluminium en svak migrant; det er lite i organismer og hydrosfæren. I et fuktig klima, hvor de nedbrytende restene av rikelig vegetasjon danner mange organiske syrer, migrerer aluminium i jord og vann i form av organominerale kolloidale forbindelser; Aluminium absorberes av kolloider og avsettes i den nedre delen av jord. Bindingen mellom aluminium og silisium er delvis brutt og enkelte steder i tropene dannes det mineraler - aluminiumhydroksider - bøhmitt, diasporer, hydrarglitt. Det meste av aluminiumet er en del av aluminosilikater - kaolinitt, beidellitt og andre leiremineraler. Svak mobilitet bestemmer gjenværende akkumulering av aluminium i forvitringsskorpen i de fuktige tropene. Som et resultat dannes eluvial bauxitt. I tidligere geologiske epoker akkumulerte bauxitt også i innsjøer og kystsoner av hav i tropiske områder (for eksempel sedimentære bauxitter i Kasakhstan). I stepper og ørkener, hvor det er lite levende stoffer og vannet er nøytralt og alkalisk, vandrer aluminium nesten ikke. Migrasjonen av aluminium er mest energisk i vulkanske områder, hvor det observeres svært sure elver og grunnvann rikt på aluminium. På steder der surt vann blandes med alkalisk - sjøvann (ved munningen av elver og andre), avsettes aluminium med dannelse av bauxittavsetninger.
Aluminium i kroppen. Aluminium er en del av vevet til dyr og planter; i organene til pattedyr ble det funnet fra 10 -3 til 10 -5 % aluminium (på rå basis). Aluminium akkumuleres i leveren, bukspyttkjertelen og skjoldbruskkjertelen. I planteprodukter varierer aluminiuminnholdet fra 4 mg per 1 kg tørrstoff (poteter) til 46 mg (gule neper), i produkter av animalsk opprinnelse - fra 4 mg (honning) til 72 mg per 1 kg tørrstoff ( storfekjøtt). I det daglige menneskelige kostholdet når aluminiuminnholdet 35-40 mg. Organismer som er kjent for å være konsentratorer av aluminium, for eksempel moser (Lycopodiaceae), som inneholder opptil 5,3 % aluminium i asken, og bløtdyr (Helix og Lithorina), som inneholder 0,2-0,8 % aluminium i asken. Ved å danne uløselige forbindelser med fosfater, forstyrrer aluminium ernæringen til planter (absorpsjon av fosfater ved røtter) og dyr (absorpsjon av fosfater i tarmen).
Fysiske egenskaper av aluminium
Aluminium er et mykt, lett, sølvhvitt metall med høy termisk og elektrisk ledningsevne. Smeltepunkt 660°C.
Når det gjelder overflod i jordskorpen, rangerer aluminium 3. etter oksygen og silisium blant alle atomer og 1. blant metaller.
Fordelene med aluminium og dets legeringer inkluderer dens lave tetthet (2,7 g/cm3), relativt høye styrkeegenskaper, god termisk og elektrisk ledningsevne, produksjonsevne og høy korrosjonsmotstand. Kombinasjonen av disse egenskapene gjør at vi kan klassifisere aluminium som et av de viktigste tekniske materialene.
Aluminium og dets legeringer er delt i henhold til produksjonsmetoden i smidd, utsatt for trykkbehandling og støperi, brukt i form av formede støpegods; om bruk av varmebehandling - på de som ikke er termisk herdet og de som er termisk herdet, samt på legeringssystemer.
Kvittering
Aluminium ble først produsert av Hans Oersted i 1825. Den moderne produksjonsmetoden ble utviklet uavhengig av amerikaneren Charles Hall og franskmannen Paul Héroult. Den består av å løse opp aluminiumoksid Al2O3 i en smelte av kryolitt Na3AlF6, etterfulgt av elektrolyse ved bruk av grafittelektroder. Denne produksjonsmetoden krever mye strøm, og ble derfor populær først på 1900-tallet.
applikasjon
Aluminium er mye brukt som byggemateriale. De viktigste fordelene med aluminium i denne kvaliteten er letthet, formbarhet for stempling, korrosjonsmotstand (i luft er aluminium umiddelbart dekket med en slitesterk Al2O3-film, som forhindrer ytterligere oksidasjon), høy varmeledningsevne og ikke-toksisitet av forbindelsene. Spesielt har disse egenskapene gjort aluminium ekstremt populært i produksjon av kokekar, aluminiumsfolie i næringsmiddelindustrien og til emballasje.
Den største ulempen med aluminium som konstruksjonsmateriale er dens lave styrke, så det er vanligvis legert med en liten mengde kobber og magnesium (legeringen kalles duralumin).
Den elektriske ledningsevnen til aluminium er sammenlignbar med kobber, mens aluminium er billigere. Derfor er det mye brukt i elektroteknikk for fremstilling av ledninger, deres skjerming, og til og med i mikroelektronikk for fremstilling av ledere i brikker. Riktignok har aluminium som et elektrisk materiale en ubehagelig egenskap - på grunn av sin sterke oksidfilm er det vanskelig å lodde.
På grunn av dets komplekse egenskaper er det mye brukt i termisk utstyr.
Innføringen av aluminiumslegeringer i konstruksjonen reduserer metallforbruket, øker holdbarheten og påliteligheten til strukturer når de opererer under ekstreme forhold (lav temperatur, jordskjelv, etc.).
Aluminium er mye brukt i ulike typer transport. På det nåværende stadiet av luftfartsutvikling er aluminiumslegeringer de viktigste strukturelle materialene i flykonstruksjon. Aluminium og dets legeringer brukes i økende grad i skipsbygging. Aluminiumslegeringer brukes til å lage skipsskrog, dekksoverbygninger, kommunikasjon og ulike typer skipsutstyr.
Det pågår forskning for å utvikle skummet aluminium som et spesielt sterkt og lett materiale.
Edelt aluminium
For tiden er aluminium et av de mest populære og mest brukte metallene. Siden oppdagelsen på midten av 1800-tallet har den blitt ansett som en av de mest verdifulle på grunn av sine fantastiske egenskaper: hvit som sølv, lett i vekt og upåvirket av miljøet. Prisen var høyere enn prisen på gull. Det er ikke overraskende at aluminium først og fremst brukes til å lage smykker og dyre dekorative elementer.
På verdensutstillingen i Paris i 1855 var aluminium hovedattraksjonen. Aluminiumsprodukter ble plassert i en montre ved siden av de franske krondiamantene. Etter hvert oppsto en viss mote for aluminium. Det ble ansett som et edelt, lite studert metall, utelukkende brukt til å lage kunstverk.
Aluminium ble oftest brukt av gullsmeder. Ved hjelp av spesiell overflatebehandling oppnådde gullsmeder den lyseste fargen på metallet, og derfor ble det ofte likestilt med sølv. Men sammenlignet med sølv hadde aluminium en mykere glans, noe som gjorde gullsmeder enda mer glad i det.
Fordi kjemiske og fysiske egenskaper av aluminium Til å begynne med ble de dårlig studert; gullsmeder oppfant selv nye teknikker for å behandle det. Aluminium er teknisk lett å behandle; dette myke metallet lar deg lage utskrifter av alle mønstre, bruke design og lage ønsket form på produktet. Aluminium ble belagt med gull, polert og ferdig til matte nyanser.
Men over tid begynte aluminium å falle i pris. Hvis kostnaden for ett kilo aluminium i 1854-1856 var 3 tusen gamle franc, ble det på midten av 1860-tallet gitt rundt hundre gamle franc per kilo av dette metallet. Deretter, på grunn av den lave kostnaden, gikk aluminium av moten.
Foreløpig er de aller første aluminiumsproduktene svært sjeldne. De fleste av dem overlevde ikke avskrivningen av metallet og ble erstattet av sølv, gull og andre edle metaller og legeringer. Den siste tiden har det vært en økt interesse for aluminium blant spesialister igjen. Dette metallet var gjenstand for en separat utstilling organisert i 2000 av Carnegie Museum i Pittsburgh. Ligger i Frankrike Institutt for aluminiumshistorie, som spesielt forsker på de første smykkene laget av dette metallet.
I Sovjetunionen ble cateringapparater, vannkoker osv. laget av aluminium. Og ikke bare. Den første sovjetiske satellitten var laget av aluminiumslegering. En annen forbruker av aluminium er den elektriske industrien: den brukes til å lage ledninger for høyspentoverføringslinjer, viklinger av motorer og transformatorer, kabler, lampebaser, kondensatorer og mange andre produkter. I tillegg brukes aluminiumspulver i eksplosiver og fast brensel til raketter, ved å bruke dets evne til å antennes raskt: hvis aluminium ikke var dekket med en tynn oksidfilm, kunne det eksplodere i luften.
Den siste oppfinnelsen er aluminiumskum, den såkalte. "metallskum", som er spådd å ha en stor fremtid.
Det kjemiske elementet aluminium er et lettmetall med en sølvaktig farge. Aluminium er det vanligste metallet i jordskorpen. De fysiske og kjemiske egenskapene til aluminium har gjort det mulig for det å finne bred anvendelse i moderne industri og hverdagsliv.
Kjemiske egenskaper av aluminium
Den kjemiske formelen til aluminium er Al. Atomnummer 13. Aluminium er et enkelt stoff, siden molekylet inneholder et atom av bare ett grunnstoff. Det ytre energinivået til et aluminiumatom inneholder 3 elektroner. Disse elektronene blir lett gitt opp av aluminiumatomet under kjemiske reaksjoner. Derfor har aluminium høy kjemisk aktivitet og er i stand til å fortrenge metaller fra oksidene deres. Men under normale forhold er den ganske motstandsdyktig mot kjemisk interaksjon, da den er dekket med en slitesterk oksidfilm.
Aluminium reagerer kun med oksygen ved høye temperaturer. Som et resultat av reaksjonen dannes aluminiumoksid. Interaksjon med svovel, fosfor, nitrogen og karbon skjer også ved høye temperaturer. Men aluminium reagerer med klor og brom under normale forhold. Den reagerer med jod når den varmes opp, men bare hvis katalysatoren er vann. Aluminium interagerer ikke med hydrogen.
Med metaller er aluminium i stand til å danne forbindelser kalt aluminider.
Aluminium, renset for oksidfilmen, reagerer med vann. Hydroksydet som oppnås som et resultat av denne reaksjonen er en lett løselig forbindelse.
Aluminium reagerer lett med fortynnede syrer, og danner salter. Men det reagerer med konsentrerte syrer bare når det varmes opp, og danner salter og syreduserende produkter.
Aluminium reagerer lett med alkalier.
Fysiske egenskaper av aluminium
Aluminium er et slitesterkt metall, men samtidig er det også duktilt og kan enkelt bearbeides: stempling, polering, tegning.
Aluminium er det letteste metallet. Har svært høy varmeledningsevne. Når det gjelder elektrisk ledningsevne, er aluminium praktisk talt ikke dårligere enn kobber, men samtidig er det mye lettere og billigere.
Påføring av aluminium
Metallet aluminium ble først anskaffet av en dansk fysiker Hans Christian Oersted i 1825. Og i de dager ble aluminium ansett som et edelt metall. Motefolk elsket å bruke smykker laget av det.
Men den industrielle metoden for å produsere aluminium ble skapt mye senere - i 1855 av den franske kjemikeren Henri Etienne Saint-Clair Deville.
Aluminiumslegeringer brukes i nesten alle verkstedindustrier. Moderne luftfarts-, rom- og bilindustri, og skipsbygging kan ikke klare seg uten slike legeringer. De mest kjente legeringene er duralumin, silumin og støpte legeringer. Kanskje den mest populære av disse legeringene er duralumin.
Ved bearbeiding av aluminium produserer varm- og kaldbearbeiding profiler, tråd, rør, strips og plater. Aluminiumsplater eller striper er mye brukt i moderne konstruksjon. Derfor brukes en spesiell aluminiumstape for å forsegle endene av ulike bygningspaneler for å gi pålitelig beskyttelse mot nedbør og støv som kommer inn i panelet.
Siden aluminium har høy elektrisk ledningsevne, brukes det til fremstilling av elektriske ledninger og elektriske samleskinner.
Aluminium er ikke et edelt metall. Men noen av dets forbindelser brukes i smykkeindustrien. Sannsynligvis ikke alle vet at rubin og safir er enkeltkrystaller av aluminiumoksid som fargeoksider er tilsatt. Den røde fargen på rubin er gitt av kromioner, og den blå fargen på safir skyldes innholdet av jern og titanioner. Rent krystallinsk aluminiumoksid kalles korund.
Under industrielle forhold skapes kunstig korund, rubin og safir.
Aluminium brukes også i medisin. Det er en del av noen medikamenter som har en adsorberende, omsluttende og smertestillende effekt.
Det er vanskelig å finne en gren av moderne industri som ikke bruker aluminium og dets forbindelser.
Aluminium er et grunnstoff i hovedundergruppen i gruppe III, tredje periode, med atomnummer 13. Aluminium er et p-element. Det ytre energinivået til et aluminiumatom inneholder 3 elektroner, som har den elektroniske konfigurasjonen 3s 2 3p 1. Aluminium har en oksidasjonstilstand på +3.
Tilhører gruppen lettmetaller. Det vanligste metallet og det tredje mest utbredte kjemiske elementet i jordskorpen (etter oksygen og silisium).
Det enkle stoffet aluminium er et lett, paramagnetisk metall med sølvhvit farge, lett å forme, støpe og bearbeide. Aluminium har høy termisk og elektrisk ledningsevne og motstand mot korrosjon på grunn av rask dannelse av sterke oksidfilmer som beskytter overflaten mot ytterligere interaksjon.
Kjemiske egenskaper av aluminium
Under normale forhold er aluminium dekket med en tynn og slitesterk oksidfilm og reagerer derfor ikke med klassiske oksidasjonsmidler: med H 2 O (t°); O 2, HNO 3 (uten oppvarming). Takket være dette er aluminium praktisk talt ikke utsatt for korrosjon og er derfor mye etterspurt i moderne industri. Når oksidfilmen ødelegges, fungerer aluminium som et aktivt reduserende metall.
1. Aluminium reagerer lett med enkle ikke-metalliske stoffer:
4Al + 3O 2 = 2Al 2 O 3
2Al + 3Cl 2 = 2AlCl 3,
2Al + 3 Br 2 = 2 AlBr 3
2Al + N2 = 2AlN
2Al + 3S = Al 2S 3
4Al + 3C = Al4C3
Aluminiumsulfid og karbid er fullstendig hydrolysert:
Al 2 S 3 + 6H 2 O = 2 Al(OH) 3 + 3H 2 S
Al 4 C 3 + 12H 2 O = 4Al(OH) 3 + 3CH 4
2. Aluminium reagerer med vann
(etter fjerning av den beskyttende oksidfilmen):
2Al + 6H2O = 2Al(OH)3 + 3H2
3. Aluminium reagerer med alkalier
2Al + 2NaOH + 6H2O = 2Na + 3H2
2(NaOHH 2 O) + 2Al = 2NaAlO 2 + 3H 2
Først oppløses den beskyttende oksidfilmen: Al 2 O 3 + 2NaOH + 3H 2 O = 2Na.
Deretter skjer reaksjonene: 2Al + 6H 2 O = 2Al(OH) 3 + 3H 2, NaOH + Al(OH) 3 = Na,
eller totalt: 2Al + 6H 2 O + 2 NaOH = Na + 3H 2,
og som et resultat dannes det aluminater: Na - natriumtetrahydroksoaluminat Siden aluminiumatomet i disse forbindelsene er karakterisert ved et koordinasjonstall på 6, ikke 4, er den faktiske formelen for tetrahydroksoforbindelser som følger: Na
4. Aluminium løses lett i saltsyre og fortynnede svovelsyrer:
2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2
2Al + 3H 2 SO 4 (dil) = Al 2 (SO 4) 3 + 3H 2
Ved oppvarming løses den opp i syrer - oksidasjonsmidler, danner løselige aluminiumsalter:
8Al + 15H 2 SO 4 (konsentrert) = 4Al 2 (SO 4) 3 + 3H 2 S + 12H 2 O
Al + 6HNO 3 (kons.) = Al(NO 3) 3 + 3NO 2 + 3H 2 O
5. Aluminium reduserer metaller fra oksidene deres (aluminiumtermi):
8Al + 3Fe3O4 = 4Al2O3 + 9Fe
2Al + Cr 2 O 3 = Al 2 O 3 + 2 Cr
Laster inn...
