A fémek az egyik legkényelmesebben feldolgozható anyag. Saját vezetőik is vannak. Például az alumínium alapvető tulajdonságait már régóta ismerik az emberek. Annyira alkalmasak a mindennapi életben való használatra, hogy ez a fém nagyon népszerűvé vált. Ebben a cikkben megvizsgáljuk, milyen tulajdonságai vannak az alumíniumnak egyszerű anyagként és atomként.
Az alumínium felfedezésének története
Az ember régóta ismeri a szóban forgó fém vegyületét – a káliumtimsót. A keverék összetevőit duzzadó és egymáshoz kötni képes szerként használták, erre a bőrtermékek öltözködésénél is szükség volt. A tiszta alumínium-oxid létezése a 18. században, annak második felében vált ismertté. Azonban nem sikerült tiszta anyagot kapni.
H. K. Oersted tudósnak sikerült először elkülönítenie a fémet a kloridjától. Ő volt az, aki a sót kálium-amalgámmal kezelte, és a keverékből szürke port izolált, amely tiszta formában alumínium volt.
Ezután világossá vált, hogy az alumínium kémiai tulajdonságai nagy aktivitásában, erős redukáló képességében nyilvánulnak meg. Ezért senki más nem dolgozott vele sokáig.
A francia Deville 1854-ben azonban olvadékelektrolízissel fémrúdokat tudott előállítani. Ez a módszer ma is aktuális. Az értékes anyagok tömeges gyártása különösen a 20. században kezdődött, amikor megoldódtak a vállalkozások nagy mennyiségű villamos energia beszerzésének problémái.
Ma ez a fém az egyik legnépszerűbb és leghasznosabb az építőiparban és a háztartási iparban.
Az alumíniumatom általános jellemzői
Ha a vizsgált elemet a periódusos rendszerben elfogl alt helyzetével jellemezzük, több pontot is kiemelhetünk.
- Sorszám - 13.
- A harmadik mellékperiódusban, a harmadik csoportban, a fő alcsoportban található.
- Atomtömeg - 26, 98.
- A vegyértékelektronok száma - 3.
- A külső réteg konfigurációja 3s23p1.
- Az elem neve alumínium.
- A fém tulajdonságai erősek.
- A természetben nincs izotópja, csak egy formában létezik, 27 tömegszámmal.
- A vegyjel AL, a képletekben "alumínium"-ként olvasható.
- Az oxidációs állapot egy, egyenlő +3.
Az alumínium kémiai tulajdonságait atomjának elektronszerkezete teljes mértékben alátámasztja, mivel nagy atomsugárral és alacsony elektronaffinitással képes erős redukálószerként működni, mint minden aktív fém.
Alumínium mint egyszerű anyag: fizikai tulajdonságok
Ha alumíniumról beszélünk, mit szólnálegyszerű anyag, ez egy ezüstös-fehér fényes fém. Levegőben gyorsan oxidálódik, és sűrű oxidfilm borítja. Ugyanez történik a koncentrált savak hatására.
E funkció jelenléte az ebből a fémből készült termékeket korrózióállóvá teszi, ami természetesen nagyon kényelmes az emberek számára. Ezért az alumínium az építőiparban ilyen széles körben alkalmazható. Az anyag tulajdonságai abból a szempontból is érdekesek, hogy ez a fém nagyon könnyű, ugyanakkor erős és puha. Az ilyen jellemzők kombinációja nem minden anyag esetében érhető el.
Az alumíniumra számos alapvető fizikai tulajdonság jellemző.
- Magas fokú alakíthatóság és hajlékonyság. Ebből a fémből készül könnyű, erős és nagyon vékony fólia, amelyet dróttá is tekernek.
- Olvadáspont - 660 0C.
- Forráspont - 2450 0C.
- Sűrűség - 2,7 g/cm3.
- Kristályrács-térfogat homlokközpontú, fémes.
- Csatlakozás típusa - fém.
Az alumínium fizikai és kémiai tulajdonságai meghatározzák az alkalmazási és felhasználási területeket. Ha hétköznapi szempontokról beszélünk, akkor az általunk fentebb már figyelembe vett jellemzők nagy szerepet játszanak. Könnyű, tartós és korróziógátló fémként az alumíniumot repülőgép- és hajógyártásban használják. Ezért ezeket a tulajdonságokat nagyon fontos tudni.
Az alumínium kémiai tulajdonságai
A szemszögből nézveA kémiában a szóban forgó fém erős redukálószer, amely tiszta anyag lévén nagy kémiai aktivitást képes felmutatni. A lényeg az oxidfilm eltávolítása. Ebben az esetben az aktivitás meredeken növekszik.
Az alumínium mint egyszerű anyag kémiai tulajdonságait a következőkkel való reakcióképessége határozza meg:
- savak;
- lúg;
- halogének;
- szürke.
Normál körülmények között nem lép kölcsönhatásba a vízzel. Ugyanakkor a halogénekből melegítés nélkül csak jóddal reagál. Más reakciók hőmérsékletet igényelnek.
Lehet példákat mondani az alumínium kémiai tulajdonságaira. Kölcsönhatási reakcióegyenletek a következőkkel:
- savak - AL + HCL=AlCL3 + H2;
-
lúg - 2Al + 6H2O + 2NaOH=Na[Al(OH)4] + 3H 2;
- halogének - AL + Hal=ALHal3;
- szürke - 2AL + 3S=AL2S3.
Általában a szóban forgó anyag legfontosabb tulajdonsága az, hogy nagy mértékben képes visszaállítani más elemeket vegyületeikből.
Helyreállító képesség
Az alumínium redukáló tulajdonságai jól nyomon követhetők más fémek oxidjaival való kölcsönhatásban. Könnyen kivonja őket az anyag összetételéből, és lehetővé teszi, hogy egyszerű formában létezzenek. Például: Cr2O3 + AL=AL2O3 + Cr.
A kohászatban egy egész technika létezik az anyagok előállítására,ilyen válaszok alapján. Aluminotermiának hívják. Ezért a vegyiparban ezt az elemet pontosan más fémek előállítására használják.
terjed a természetben
A többi fémelem között az alumínium áll az első helyen. Tartalma a földkéregben 8,8%. Ha nem fémekkel hasonlítjuk össze, akkor az oxigén és a szilícium után a harmadik lesz.
Magas kémiai aktivitása miatt nem tiszta formában, hanem csak különféle vegyületek részeként található meg. Így például sok érc, ásvány, kőzet van, köztük alumínium is. Azonban csak bauxitokból bányászják, amelyek tartalma a természetben nem túl magas.
A kérdéses fémet tartalmazó leggyakoribb anyagok:
- földpát;
- bauxitok;
- gránit;
- szilika;
- alumínium-szilikátok;
- baz altok és mások.
Kis mennyiségben az alumínium szükségszerűen az élő szervezetek sejtjeinek része. Egyes mohák és tengeri élőlényfajok életük során képesek felhalmozni ezt az elemet a testükben.
Fogadás
Az alumínium fizikai és kémiai tulajdonságai egyetlen módon teszik lehetővé az alumínium előállítását: a megfelelő oxid olvadék elektrolízisével. Ez a folyamat azonban technológiailag összetett. Az AL2O3 olvadáspontja 2000 0C felett van. Emiatt közvetlenül nem elektrolizálható. Ígyjárjon el a következőképpen.
- Bauxitokat bányásznak.
- Tisztítsa meg őket a szennyeződésektől, így csak alumínium-oxid marad.
- Ezután a kriolit megolvad.
- Adjon hozzá oxidot.
- Ezt a keveréket elektrolizálják, és tiszta alumíniumot és szén-dioxidot kapnak.
A termék hozama 99,7%. Lehetséges azonban még tisztább fémet előállítani, amelyet műszaki célokra használnak fel.
Alkalmazás
Az alumínium mechanikai tulajdonságai nem elég jók a tiszta formájában történő felhasználáshoz. Ezért leggyakrabban ezen az anyagon alapuló ötvözeteket használnak. Sok van belőlük, a legalapvetőbbeket nevezhetjük meg.
- Duralumin.
- Alumínium-mangán.
- Alumínium-magnézium.
- Alumínium-réz.
- Silumins.
- Avial.
Fő különbségük természetesen a harmadik féltől származó adalékanyagok. Mindegyik alumínium alapú. Más fémek tartósabbá, korrózióállóbbá, kopásállóbbá és képlékenyebbé teszik az anyagot.
Az alumíniumnak több fő felhasználási területe van mind tiszta formában, mind vegyületei (ötvözetek) formájában.
- Otthoni drót és fólia készítéséhez.
- Tűzhelykészítés.
- Repülőgépipar.
- Hajógyártás.
- Építés és építészet.
- Űripar.
- Reaktorok építése.
A vassal együttalumíniumötvözetek - a legfontosabb fém. A periódusos rendszer e két képviselője találta a legszélesebb körű ipari felhasználást emberi kézben.
Az alumínium-hidroxid tulajdonságai
A hidroxid a leggyakoribb vegyület, amely alumíniumot képez. Kémiai tulajdonságai megegyeznek a fémével – amfoter. Ez azt jelenti, hogy kettős természetű, savakkal és lúgokkal egyaránt reagál.
Az alumínium-hidroxid maga fehér kocsonyás csapadék. Könnyen beszerezhető, ha alumíniumsót lúggal vagy ammónium-hidroxiddal reagáltatunk. Ha savakkal reagáltatjuk, ez a hidroxid a szokásos megfelelő sót és vizet adja. Ha a reakció lúggal megy végbe, akkor alumínium hidroxokomplexek keletkeznek, amelyek koordinációs száma 4. Példa: Na[Al(OH)4] - nátrium-tetrahidroxoaluminát.
