Alumínium reakciója oxigénnel. Alumínium - az elem általános jellemzői, kémiai tulajdonságai

Alumínium Friedrich Wöhler izolálta először tiszta formájában. Egy német vegyész az elem vízmentes kloridját káliumfémmel hevítette. Ez a 19. század második felében történt. Egészen a 20. századig kg alumínium többe kerül.

Csak a gazdagok és az állami tulajdonúak engedhették meg maguknak az új fémet. A magas költségek oka az alumínium más anyagoktól való elválasztásának nehézsége. Az elem ipari méretekben történő kinyerésének módszerét Charles Hall javasolta.

1886-ban feloldotta az oxidot olvadt kriolitban. A német a keveréket gránitedénybe zárta, és elektromos áramot csatlakoztatott hozzá. Tiszta fém plakkok telepedtek a tartály aljára.

Az alumínium kémiai és fizikai tulajdonságai

Milyen alumínium? Ezüstfehér, fényes. Ezért Friedrich Wöhler összehasonlította az általa kapott fémgranulátumokat. De volt egy figyelmeztetés: az alumínium sokkal könnyebb.

A plaszticitás közel áll az értékes és. Az alumínium egy anyag, könnyen húzható vékony huzalba és lapokba. Emlékezzen csak a fóliára. A 13. elem alapján készül.

Az alumínium kis sűrűsége miatt könnyű. Háromszor kevesebb, mint a vasé. Ugyanakkor a 13. elem majdnem olyan erős, mint amilyen.

Ez a kombináció az ezüstfémet nélkülözhetetlenné tette az iparban, például az autóalkatrészek gyártásában. Kézműves termelésről is beszélünk, mert alumínium hegesztés akár otthon is lehetséges.

Alumínium formula lehetővé teszi a fény, de a hősugárzás aktív visszaverését is. Az elem elektromos vezetőképessége is magas. A lényeg, hogy ne melegítsük fel túlságosan. 660 fokon fog megolvadni. Ha a hőmérséklet egy kicsit magasabbra emelkedik, megég.

Csak a fém fog eltűnni alumínium-oxid. Normál körülmények között is kialakul, de csak felületi film formájában. Megvédi a fémet. Ezért jól ellenáll a korróziónak, mivel az oxigén hozzáférése blokkolva van.

Az oxidfilm a fémet a víztől is védi. Ha eltávolítja a lepedéket az alumínium felületéről, akkor reakció indul meg H 2 O-val, és szobahőmérsékleten is hidrogéngázok szabadulnak fel. Így, alumínium csónak csak a hajótestre felvitt oxidfilmnek és védőfestéknek köszönhetően nem válik füstté.

A legaktívabb alumínium kölcsönhatás nem fémekkel. A brómmal és klórral való reakciók normál körülmények között is végbemennek. Ennek eredményeként kialakulnak alumínium sók. A hidrogénsókat úgy állítják elő, hogy a 13. elemet savas oldatokkal kombinálják. A reakció lúgokkal is végbemegy, de csak az oxidfilm eltávolítása után. Tiszta hidrogén szabadul fel.

Alumínium alkalmazása

Fémet szórnak a tükrökre. A magas fényvisszaverési értékek jól jönnek. A folyamat vákuumkörülmények között zajlik. Nemcsak szabványos tükröket, hanem tükörfelületű tárgyakat is készítenek. Ide tartoznak: kerámia csempe, háztartási gépek, lámpák.

Duett alumínium-réz– az alap duralumínium. Egyszerűen duralumíniumnak hívják. Hozzáadás minőségként. Összetétele 7-szer erősebb, mint a tiszta alumínium, ezért alkalmas gépgyártásra és repülőgépgyártásra.

A réz erőt ad a 13. elemnek, de nem nehézkességet. A Dural 3-szor könnyebb marad, mint a vas. Kicsi alumínium tömege– garancia az autók, repülőgépek, hajók könnyűségére. Ez leegyszerűsíti a szállítást és a kezelést, valamint csökkenti a termékek árait.

Vásároljon alumíniumot az autógyártók azért is érdeklődnek, mert ötvözetei könnyen bevonhatók védő- és díszítőanyagokkal. A festék gyorsabban és egyenletesebben hordható fel, mint az acélon és a műanyagon.

Ugyanakkor az ötvözetek képlékenyek és könnyen feldolgozhatók. Ez értékes, tekintettel a modern autómodellek kanyarjainak és tervezési átmeneteinek tömegére.

A 13. elem nemcsak könnyen festhető, hanem maga is festékként funkcionálhat. A textiliparban vásárolt alumínium-szulfát. Nyomtatásban is hasznos, ahol oldhatatlan pigmentekre van szükség.

Vajon mit megoldás szulfát alumínium Víztisztításra is használják. Az „ágens” jelenlétében a káros szennyeződések kicsapódnak és semlegesítik.

Semlegesíti a 13. elemet és a savakat. Különösen jó ebben a szerepben alumínium-hidroxid. A farmakológiában és az orvostudományban értékelik, gyomorégés elleni gyógyszerekhez adják.

A hidroxidot a bélrendszer fekélyeire és gyulladásos folyamataira is felírják. Tehát a gyógyszer a gyógyszertárakban is kapható alumínium. Sav a gyomorban - ok arra, hogy többet megtudjon az ilyen gyógyszerekről.

A Szovjetunióban bronzot is vertek 11% alumínium hozzáadásával. A jelek címlete 1, 2 és 5 kopejka. 1926-ban kezdték el gyártani és 1957-ben fejezték be. De a konzervipari alumíniumdobozok gyártása nem állt le.

A 13. elem alapján továbbra is konténerekbe csomagolják a pörkölt húst, a savanyú és egyéb turisztikai reggeliket. Az ilyen tégelyek nem reagálnak az étellel, ugyanakkor könnyűek és olcsók.

Az alumíniumpor számos robbanásveszélyes keverék része, beleértve a pirotechnikát is. Az ipar trinitrotoluolon és 13-as zúzott elemen alapuló robbantási mechanizmusokat használ. Erőteljes robbanóanyagot is kapunk, ha ammónium-nitrátot adunk az alumíniumhoz.

Az olajiparban ez szükséges alumínium-klorid. Katalizátor szerepét tölti be a szerves anyagok frakciókra való lebontásában. Az olajnak megvan az a tulajdonsága, hogy gáz halmazállapotú, könnyű benzin típusú szénhidrogéneket bocsát ki, és kölcsönhatásba lép a 13. fém kloridjával. A reagensnek vízmentesnek kell lennie. A klorid hozzáadása után az elegyet 280 Celsius-fokra melegítjük.

Az építőiparban gyakran keverem nátriumÉs alumínium. Kiderül, hogy adalék a betonhoz. A nátrium-aluminát a hidratáció felgyorsításával gyorsítja a keményedést.

Növekszik a mikrokristályosodás sebessége, ami azt jelenti, hogy nő a beton szilárdsága és keménysége. Ezenkívül a nátrium-aluminát megóvja az oldatba fektetett erősítést a korróziótól.

Alumínium bányászat

A földön legelterjedtebb három első helyet a fém zárja. Ez magyarázza elérhetőségét és széles körű használatát. A természet azonban nem tiszta formában adja az elemet az embernek. Az alumíniumot el kell választani a különféle vegyületektől. A 13. elem a bauxitban van a legnagyobb mennyiségben. Ezek agyagszerű kőzetek, elsősorban a trópusi övezetben koncentrálódnak.

A bauxitot összetörik, majd megszárítják, újra összetörik és kis mennyiségű víz jelenlétében megőrlik. Sűrű masszának bizonyul. Gőzzel melegítik. Ugyanakkor a nagy része, amelyből a bauxit sem szegény, elpárolog. Ami megmarad, az a 13. fém oxidja.

Ipari fürdőkbe kerül. Már olvadt kriolitot tartalmaznak. A hőmérsékletet 950 Celsius fok körül tartják. Legalább 400 kA elektromos áram is szükséges. Azaz elektrolízist alkalmaznak, akárcsak 200 évvel ezelőtt, amikor az elemet Charles Hall izolálta.

A forró oldaton áthaladva az áram megszakítja a fém és az oxigén közötti kötéseket. Ennek eredményeként a fürdő alja tiszta marad alumínium. Reakciók befejezett. A folyamat az üledékből történő öntéssel és a fogyasztóhoz való eljuttatásával fejeződik be, vagy különféle ötvözetek előállítására.

A fő alumínium termelés ugyanazon a helyen található, ahol a bauxit lelőhelyek találhatók. Az élen - Guinea. A 13. elemből csaknem 8 000 000 tonna rejtőzik a mélyében. Ausztrália a 2. helyen áll 6 000 000-es mutatójával. Brazíliában az alumínium már 2-szer kevesebb. A globális készleteket 29 000 000 tonnára becsülik.

Alumínium ár

Egy tonna alumíniumért csaknem 1500 dollárt kérnek. Ezek a színesfém-tőzsdék adatai 2016. január 20-án. A költségeket elsősorban az iparosok határozzák meg. Pontosabban, az alumínium árát az alapanyag iránti kereslet befolyásolja. A beszállítói igényeket és a villamos energia költségét is érinti, mert a 13. elem termelése energiaigényes.

Az alumíniumra eltérő árak vonatkoznak. A kohóba megy. A költséget kilogrammonként hirdetik meg, és a szállított anyag jellege számít.

Tehát az elektromos fémért körülbelül 70 rubelt adnak. Élelmiszer-minőségű alumíniumért 5-10 rubel kevesebbet kaphat. Ugyanannyit fizetnek a motorfémért. Ha vegyes fajtát bérel, annak ára 50-55 rubel kilogrammonként.

A legolcsóbb hulladékfajta az alumíniumforgács. Csak 15-20 rubelt kaphat érte. Kicsit többet adnak a 13. elemért. Ez italok és konzervek tárolására szolgáló tartályokra vonatkozik.

Az alumínium radiátorokat szintén nem értékelik nagyra. A törmelék kilogrammonkénti ára körülbelül 30 rubel. Ezek átlagok. A különböző régiókban és különböző pontokon az alumíniumot drágábban vagy olcsóbban fogadják el. Az anyagok költsége gyakran a szállított mennyiségtől függ.

1. Nem lép kölcsönhatásba a H2-vel.

2. Hogyan reagál egy aktív fém szinte minden nemfémmel melegítés nélkül, ha az oxidfilmet eltávolítjuk.

4Al + 3O 2 → 2Al 2 O 3

2Al + 3Cl 2 → 2AlCl 3

Al + P → AlP

3. H2O-val reagál:

Az alumínium reaktív fém, nagy affinitással az oxigénhez. Levegőben oxid védőfóliával borítja. Ha a film megsemmisül, az alumínium aktívan kölcsönhatásba lép a vízzel.

2Al + 6H 2O = 2Al(OH)3 + 3H2

4. Híg savakkal:

2Al + 6HCl → 2AlCl3 + 3H 2

2Al + 3H 2SO 4 → Al 2 (SO 4) 3 + 3H 2

Tömény HNO 3-mal és H 2 SO 4-gyel normál körülmények között nem, hanem csak melegítés hatására reagál.

5. Lúgokkal:

2Al + 2NaOH 2NaAlO 2 + 3H 2

Az alumínium lúgok vizes oldataival komplexeket képez:

2Al + 2NaOH + 10 H2O = 2Na + - + 3H 2

vagy Na,

Na3, Na2– hidroxoaluminátok. A termék a lúgkoncentrációtól függ.

4Al + 3O 2 → 2Al 2 O 3

Az Al 2 O 3 (timföld) a természetben korund ásványi formában fordul elő (keménysége közel áll a gyémánthoz). A drágakövek, a rubin és a zafír szintén Al 2 O 3, vas és króm szennyeződésekkel színezve

Alumínium-oxid– amfoter. Ha lúgokkal olvasztják össze, a meta-alumíniumsav HAlO 2 sói keletkeznek. Például:

A savakkal is kölcsönhatásba lép

Fehér zselatinos üledék alumínium-hidroxid savakban oldódik

Al(OH) 3 + 3HCl = AlCl 3 + 3 H 2 O,

és lúgos oldatok feleslegében amfoteritást mutat

Al(OH) 3 + NaOH + 2H 2 O = Na

Lúgokkal összeolvasztva az alumínium-hidroxid meta-alumínium vagy orto-alumínium savak sóit képezi

Al(OH) 3 Al 2 O 3 + H 2 O

Az alumíniumsók erősen hidrolizáltak. Az alumíniumsók és a gyenge savak bázikus sókká alakulnak vagy teljes hidrolízisen mennek keresztül:

AlCl 3 + HOH ↔ AlOHCl 2 + HCl

Al +3 + HOH ↔ AlOH +2 + H + A pH>7 az I. szakaszban fordul elő, de melegítve a II.

AlOHCl 2 + HOH ↔ Al(OH) 2 Cl + HCl

AlOH +2 + HOH ↔ Al(OH) 2 + + H +

Forrás közben a III. szakasz is előfordulhat

Al(OH) 2 Cl + HOH ↔ Al(OH) 3 + HCl

Al(OH) 2 + + HOH ↔ Al(OH) 3 + H +

Az alumíniumsók jól oldódnak.

Az AlCl 3 - alumínium-klorid katalizátor az olajfinomításban és különféle szerves szintézisekben.

Az Al 2 (SO 4) 3 × 18H 2 O - alumínium-szulfátot a víz tisztítására használják a hidrolízis és a keménység csökkentése során képződött Al (OH) 3 által felfogott kolloid részecskéktől.

Al 2 (SO 4) 3 + Ca(HCO 3) 2 = Al(OH) 3 + CO 2 + CaSO 4 ↓

A bőriparban morzsolódó pamutszövetek marójaként szolgál - KAl(SO 4) 2 × 12H 2 O - kálium-alumínium-szulfát (káliumtimsó).

Az alumínium fő felhasználási területe az arra épülő ötvözetek előállítása. A duralumínium alumínium, réz, magnézium és mangán ötvözete.

Szilumin – alumínium és szilícium.

Fő előnyük az alacsony sűrűség és a megfelelő légköri korrózióállóság. A mesterséges földi műholdak és űrhajók teste alumíniumötvözetből készül.

Az alumíniumot redukálószerként használják a fémolvasztásban (aluminotermia)

Cr 2 O 3 + 2 Al t = 2Cr + Al 2 O 3.

Fémtermékek termithegesztésére is használják (alumínium és vas-oxid Fe 3 O 4 keveréke), amelyet termitnek neveznek, és körülbelül 3000 ° C hőmérsékletet biztosít.

A kálium timsó előállítása

Alumínium(latinul: Alumínium), – a periódusos rendszerben az alumínium a harmadik periódusban, a harmadik csoport fő alcsoportjában található. Alaptöltés +13. Az atom elektronszerkezete 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1. A fém atomsugár 0,143 nm, a kovalens sugara 0,126 nm, az Al 3+ ion hagyományos sugara 0,057 nm. Ionizációs energia Al – Al + 5,99 eV.

Az alumíniumatom legjellemzőbb oxidációs állapota +3. Negatív oxidációs állapot ritkán fordul elő. Az atom külső elektronrétegében szabad d-alszintek találhatók. Ennek köszönhetően a koordinációs száma vegyületekben nemcsak 4 (AlCl 4-, AlH 4-, alumínium-szilikátok), hanem 6 (Al 2 O 3, 3+) is lehet.

Történelmi hivatkozás. Az alumínium név a latinból származik. alumen – tehát Kr.e. 500-ban. alumínium timsónak nevezett, amelyet maróanyagként használtak szövetek festésére és bőr cserzésére. A dán tudós, H. K. Oersted 1825-ben, kálium-amalgámmal vízmentes AlCl 3-ra hatva, majd a higanyt ledesztillálta, viszonylag tiszta alumíniumot kapott. Az alumínium előállításának első ipari módszerét 1854-ben egy francia vegyész, A.E. javasolta. Sainte-Clair Deville: a módszer kettős alumínium és nátrium-klorid Na 3 AlCl 6 redukálásából állt fémes nátriummal. Az ezüsthöz hasonló színű alumínium kezdetben nagyon drága volt. 1855 és 1890 között mindössze 200 tonna alumíniumot gyártottak. Az alumínium kriolit-alumínium-oxid olvadék elektrolízisével történő előállításának modern módszerét 1886-ban egyidejűleg és egymástól függetlenül fejlesztette ki C. Hall az USA-ban és P. Heroux Franciaországban.

A természetben lenni

Az alumínium a leggyakoribb fém a földkéregben. 5,5–6,6 mol mennyiséget tesz ki. frakció% vagy 8 tömeg%. Fő tömege alumínium-szilikátokban koncentrálódik. Az általuk képződött kőzetek pusztulásának rendkívül gyakori terméke az agyag, amelynek fő összetétele az Al 2 O 3 képletnek felel meg. 2SiO2. 2H 2 O. Az alumínium egyéb természetes formái közül a bauxit Al 2 O 3 a legnagyobb jelentőségű. xH 2 O és ásványok korund Al 2 O 3 és kriolit AlF 3. 3NaF.

Nyugta

Jelenleg az iparban az alumíniumot alumínium-oxid Al 2 O 3 olvadt kriolitban oldott oldatának elektrolízisével állítják elő. Az Al 2 O 3-nak meglehetősen tisztanak kell lennie, mivel a szennyeződéseket nehéz eltávolítani az olvasztott alumíniumból. Az Al 2 O 3 olvadáspontja körülbelül 2050 o C, a kriolité pedig 1100 o C. A kriolit és Al 2 O 3 olvadt keverékét, amely körülbelül 10 tömeg% Al 2 O 3 -ot tartalmaz, elektrolízisnek vetjük alá, amely 960 °C-on olvad. o C és elektromos vezetőképessége , sűrűsége és viszkozitása a folyamat szempontjából a legkedvezőbb. AlF 3, CaF 2 és MgF 2 hozzáadásával az elektrolízis 950 o C-on válik lehetővé.

Az alumínium olvasztására szolgáló elektrolizátor egy belül tűzálló téglával bélelt vasház. A tömörített széntömbökből összeállított alja katódként szolgál. Az anódok felül találhatók: ezek szénbrikettel töltött alumínium keretek.

Al 2 O 3 = Al 3+ + AlO 3 3-

A katódon folyékony alumínium szabadul fel:

Al 3+ + 3е - = Al

Az alumíniumot a kemence alján gyűjtik össze, ahonnan időszakosan kiengedik. Oxigén szabadul fel az anódon:

4AlO 3 3 - 12e - = 2Al 2 O 3 + 3O 2

Az oxigén a grafitot szén-oxidokká oxidálja. Ahogy a szén ég, az anód felépül.

Az alumíniumot számos ötvözethez ötvöző adalékként is használják, hogy hőállóságot kölcsönözzenek nekik.

Az alumínium fizikai tulajdonságai. Az alumínium egy nagyon értékes tulajdonságkészletet egyesít: alacsony sűrűség, magas hő- és elektromos vezetőképesség, nagy alakíthatóság és jó korrózióállóság. Könnyen kovácsolható, bélyegezhető, hengerelhető, húzható. Az alumínium jól hegeszthető gáz-, kontakt- és más típusú hegesztéssel. Az alumíniumrács köbös felületű, a paraméter a = 4,0413 Å. Az alumínium tulajdonságai tehát, mint minden fém, a tisztaságától függenek. A nagy tisztaságú alumínium (99,996%) tulajdonságai: sűrűség (20 °C-on) 2698,9 kg/m 3; tpl 660,24 °C; forráspontja körülbelül 2500 °C; hőtágulási együttható (20°-tól 100°C-ig) 23,86·10 -6; hővezető képesség (190 °C-on) 343 W/m·K, fajlagos hőkapacitás (100 °С-on) 931,98 J/kg·K. ; elektromos vezetőképesség rézre vonatkoztatva (20 °C-on) 65,5%. Az alumínium szilárdsága alacsony (szakítószilárdság 50-60 Mn/m2), keménysége (Brinell szerint 170 Mn/m2) és nagy a rugalmassága (akár 50%). A hideghengerlés során az alumínium szakítószilárdsága 115 Mn/m2-re, keménysége 270 Mn/m2-re, relatív nyúlása 5%-ra csökken (1 Mn/m2 ~ és 0,1 kgf/mm2). Az alumínium erősen polírozott, eloxált, és az ezüsthöz közeli nagy fényvisszaverő képességgel rendelkezik (a beeső fényenergia akár 90%-át is visszaveri). Az oxigénnel szembeni nagy affinitású alumíniumot a levegőben vékony, de nagyon erős Al 2 O 3 oxid film borítja, amely megvédi a fémet a további oxidációtól, és meghatározza annak magas korróziógátló tulajdonságait. Az oxidfilm szilárdsága és védőhatása nagymértékben csökken higany, nátrium, magnézium, réz stb. szennyeződések jelenlétében. Az alumínium ellenáll a légköri korróziónak, a tengervíznek és az édesvíznek, gyakorlatilag nem lép kölcsönhatásba tömény vagy erősen hígított salétromsavval savak, szerves savak, élelmiszeripari termékek.

Kémiai tulajdonságok

A finomra zúzott alumíniumot hevítve erőteljesen ég a levegőben. Kénnel való kölcsönhatása hasonlóan megy végbe. A klórral és brómmal való kombináció normál hőmérsékleten, jóddal pedig melegítéskor történik. Nagyon magas hőmérsékleten az alumínium is közvetlenül egyesül nitrogénnel és szénnel. Éppen ellenkezőleg, nem lép kölcsönhatásba a hidrogénnel.

Az alumínium meglehetősen vízálló. De ha az oxidfilm védő hatását mechanikusan vagy összeolvadással eltávolítják, erőteljes reakció lép fel:

Az erősen hígított és nagyon tömény HNO3 és H2SO4 szinte nincs hatással az alumíniumra (hidegben), míg ezeknek a savaknak közepes koncentrációban fokozatosan oldódik. A tiszta alumínium meglehetősen ellenáll a sósavnak, de a közönséges ipari fém feloldódik benne.

Amikor az alumíniumot lúgok vizes oldatának teszik ki, az oxidréteg feloldódik, és aluminátok képződnek - az anion részeként alumíniumot tartalmazó sók:

Al 2 O 3 + 2NaOH + 3H 2 O = 2Na

A védőfólia nélküli alumínium kölcsönhatásba lép a vízzel, és kiszorítja belőle a hidrogént:

2Al + 6H 2O = 2Al(OH)3 + 3H2

A keletkező alumínium-hidroxid reakcióba lép feleslegben lévő lúggal, hidroxoaluminátot képezve:

Al(OH)3 + NaOH = Na

Az alumínium vizes lúgoldatban való oldódásának általános egyenlete:

2Al + 2NaOH + 6H 2O = 2Na + 3H 2

Az alumínium észrevehetően oldódik olyan sók oldatában, amelyek hidrolízisük miatt savas vagy lúgos reakcióba lépnek, például Na 2 CO 3 oldatban.

A feszültségsorokban Mg és Zn között helyezkedik el. Az alumínium minden stabil vegyületében háromértékű.

Az alumínium és az oxigén kombinációját hatalmas hőleadás kíséri (1676 kJ/mol Al 2 O 3 ), sokkal nagyobb, mint sok más fémé. Ennek fényében, amikor a megfelelő fém oxidjának alumíniumporral való elegyét hevítik, heves reakció lép fel, ami szabad fém felszabadulásához vezet a felvett oxidból. Az Al-t alkalmazó redukciós módszert (aluminotermia) gyakran alkalmazzák számos elem (Cr, Mn, V, W stb.) szabad állapotú kinyerésére.

Az aluminotermiát néha egyes acél alkatrészek, különösen a villamossínek kötéseinek hegesztésére használják. Az alkalmazott keverék („termit”) általában alumínium és Fe 3 O 4 finom porából áll. Al és BaO 2 keverékéből készült biztosítékkal gyújtják meg. A fő reakció a következő egyenletet követi:

8Al + 3Fe 3 O 4 = 4 Al 2 O 3 + 9 Fe + 3350 kJ

Ráadásul a hőmérséklet 3000 o C körül alakul.

Az alumínium-oxid fehér, nagyon tűzálló (olvadáspont: 2050 o C), vízben nem oldódik. A természetes Al 2 O 3 (ásványi korund), valamint a mesterségesen előállított, majd erősen kalcinált anyagokat nagy keménység és savakban való oldhatatlanság jellemzi. Az Al 2 O 3 (ún. alumínium-oxid) lúgokkal való fúzióval oldható állapotba hozható.

Jellemzően a vas-oxiddal szennyezett természetes korundból rendkívül keménysége miatt csiszolókorongokat, fenőköveket stb. Finomra zúzott formában smirglinek nevezik, és fémfelületek tisztítására és csiszolópapír készítésére használják. Ugyanezen célokra gyakran használják az Al 2 O 3-at, amelyet bauxit olvasztásával nyernek (műszaki név - alundum).

Átlátszó színű korund kristályok - vörös rubin - króm keveréke - és kék zafír - titán és vas keveréke - drágakövek. Mesterségesen is nyerik, és műszaki célokra használják fel, például precíziós műszerek alkatrészeinek gyártásához, órakövekhez stb. A kis mennyiségű Cr 2 O 3 keveréket tartalmazó rubinkristályokat kvantumgenerátorként használják - lézerek, amelyek irányított monokromatikus sugárzást hoznak létre.

Az Al 2 O 3 vízben való oldhatatlansága miatt ennek az oxidnak megfelelő Al(OH) 3 hidroxid csak közvetve nyerhető sókból. A hidroxid előállítása a következő séma szerint ábrázolható. Lúgok hatására az OH-ionokat fokozatosan 3+ vízmolekulák váltják fel a vízkomplexekben:

3+ + OH- = 2+ + H 2 O

2+ + OH - = + + H 2 O

OH- = 0 + H2O

Az Al(OH) 3 egy terjedelmes zselatinos fehér csapadék, vízben gyakorlatilag nem oldódik, de savakban és erős lúgokban könnyen oldódik. Emiatt amfoter jellegű. Bázikus és különösen savas tulajdonságai azonban meglehetősen gyengén fejeződnek ki. Az alumínium-hidroxid feleslegben lévő NH 4 OH-ban oldhatatlan. A dehidratált hidroxid egyik formáját, az alumíniumgélt adszorbensként használják a technikában.

Erős lúgokkal való kölcsönhatás során a megfelelő aluminátok képződnek:

NaOH + Al(OH) 3 = Na

A legaktívabb egyértékű fémek aluminátjai jól oldódnak vízben, de az erős hidrolízis miatt oldataik csak megfelelő lúgfelesleg jelenlétében stabilak. A gyengébb bázisokból előállított aluminátok oldatban szinte teljesen hidrolizálódnak, ezért csak szárazon nyerhetők (Al 2 O 3 összeolvasztásával a megfelelő fémek oxidjaival). Metaaluminátok keletkeznek, amelyek összetétele HAlO 2 metaalumíniumsavból származik. Legtöbbjük vízben oldhatatlan.

Az Al(OH)3 savakkal sókat képez. A legtöbb erős sav származékai jól oldódnak vízben, de jelentős mértékben hidrolizálódnak, ezért oldataik savas reakciót mutatnak. Az oldható alumíniumsók és a gyenge savak még jobban hidrolizálódnak. A hidrolízis miatt vizes oldatokból nem nyerhető szulfid, karbonát, cianid és néhány más alumíniumsó.

Vizes környezetben az Al 3+ aniont közvetlenül hat vízmolekula veszi körül. Az ilyen hidratált ion a séma szerint némileg disszociál:

3+ + H 2 O = 2+ + OH 3 +

Disszociációs állandója 1. 10 -5, azaz ez egy gyenge sav (erősségében közel áll az ecetsavhoz). Az Al 3+ hat vízmolekulát tartalmazó oktaéderes környezete számos alumíniumsó kristályos hidrátjaiban is megmarad.

Az alumínium-szilikátok olyan szilikátoknak tekinthetők, amelyekben a szilícium-oxigén-tetraéder SiO 4 4 - egy részét alumínium-oxigén-tetraéder AlO 4 5 helyettesíti. Az alumínium-szilikátok közül a legelterjedtebbek a földpátok, amelyek tömegének több mint felét teszik ki. földkéreg. Fő képviselőik az ásványok

ortokláz K 2 Al 2 Si 6 O 16 vagy K 2 O . Al 2O 3. 6SiO2

albit Na 2 Al 2 Si 6 O 16 vagy Na 2 O. Al 2O 3. 6SiO2

anortit CaAl 2 Si 2 O 8 vagy CaO. Al 2O 3. 2SiO2

Nagyon gyakoriak a csillámcsoport ásványai, például a muszkovit Kal 2 (AlSi 3 O 10) (OH) 2. A timföld, szódatermékek és cement előállításához használt ásványi nefelin (Na, K) 2 nagy gyakorlati jelentőséggel bír. Ez a gyártás a következő műveletekből áll: a) a nefelint és a mészkövet csőkemencékben 1200 o C-on szinterelik:

(Na, K) 2 + 2CaCO 3 = 2CaSiO 3 + NaAlO 2 + KAlO 2 + 2CO 2

b) a kapott masszát vízzel kilúgozzuk - nátrium- és kálium-aluminát oldat, valamint CaSiO 3 iszap keletkezik:

NaAlO 2 + KAlO 2 + 4H 2 O = Na + K

c) A szinterezés során keletkező CO 2 áthalad az aluminát oldaton:

Na + K + 2CO 2 = NaHCO 3 + KHCO 3 + 2Al(OH) 3

d) Al(OH) 3 hevítéssel alumínium-oxidot kapunk:

2Al(OH)3 = Al 2 O 3 + 3H 2 O

e) az anyalúg elpárologtatásával a szódát és a főzetet leválasztják, és a korábban keletkezett iszapot cementgyártáshoz használják fel.

1 tonna Al 2 O 3 előállítása során 1 tonna szódaterméket és 7,5 tonna cementet kapunk.

Egyes alumínium-szilikátok laza szerkezetűek és ioncserére képesek. Az ilyen természetes és különösen mesterséges szilikátokat vízlágyításra használják. Ezen kívül magasan fejlett felületük miatt katalizátor hordozóként használják, pl. mint katalizátorral impregnált anyagok.

Az alumínium-halogenidek normál körülmények között színtelen kristályos anyagok. Az alumínium-halogenidek sorozatában az AlF 3 tulajdonságaiban nagyon különbözik analógjaitól. Tűzálló, vízben gyengén oldódik és kémiailag inaktív. Az AlF 3 előállításának fő módszere a vízmentes HF Al 2 O 3-ra vagy Al-ra gyakorolt ​​hatásán alapul:

Al 2 O 3 + 6HF = 2AlF 3 + 3H 2 O

A klórral, brómmal és jóddal alkotott alumíniumvegyületek olvadékonyak, nagyon reakcióképesek és nem csak vízben, hanem számos szerves oldószerben is jól oldódnak. Az alumínium-halogenidek vízzel való kölcsönhatása jelentős hőkibocsátással jár. Vizes oldatban mindegyik erősen hidrolizált, de a tipikus savas nemfém-halogenidekkel ellentétben hidrolízisük nem teljes és reverzibilis. Mivel normál körülmények között is észrevehetően illékony, az AlCl 3, AlBr 3 és AlI 3 nedves levegőben füstölög (a hidrolízis következtében). Egyszerű anyagok közvetlen kölcsönhatásával nyerhetők.

Az AlCl 3, AlBr 3 és AlI 3 gőzsűrűsége viszonylag alacsony hőmérsékleten többé-kevésbé pontosan megfelel a kettős képleteknek - Al 2 Hal 6. Ezeknek a molekuláknak a térszerkezete két közös élű tetraédernek felel meg. Mindegyik alumíniumatom négy halogénatomhoz, a központi halogénatomok mindegyike pedig mindkét alumíniumatomhoz kapcsolódik. A központi halogénatom két kötése közül az egyik donor-akceptor, az alumínium pedig akceptorként működik.

Számos egyértékű fém halogenid sóival az alumínium-halogenidek összetett vegyületeket képeznek, főleg M 3 és M típusúak (ahol Hal jelentése klór, bróm vagy jód). Az addíciós reakciókra való hajlam általában nagyon hangsúlyos a szóban forgó halogenideknél. Pontosan ez az oka az AlCl 3 katalizátorként történő legfontosabb technikai felhasználásának (az olajfinomításban és a szerves szintézisekben).

A fluoraluminátok közül a legnagyobb felhasználás (Al, F 2, zománcok, üvegek stb. gyártásához) a Na 3 kriolit. A mesterséges kriolit ipari gyártása az alumínium-hidroxid hidrogén-fluoriddal és szódával történő kezelésén alapul:

2Al(OH)3 + 12HF + 3Na 2CO 3 = 2Na 3 + 3CO 2 + 9H 2 O

A klór-, bróm- és jód-aluminátokat alumínium-trihalogenideknek a megfelelő fémek halogenideivel való olvasztásával állítják elő.

Bár az alumínium nem lép kémiai reakcióba hidrogénnel, közvetett módon alumínium-hidridet lehet előállítani. Ez egy fehér amorf tömeg, amelynek összetétele (AlH 3) n. 105 o C fölé hevítve hidrogén felszabadulásával bomlik.

Amikor az AlH3 kölcsönhatásba lép bázikus hidridekkel éteres oldatban, hidroaluminátok képződnek:

LiH + AlH3 = Li

A hidroaluminátok fehér szilárd anyagok. Vízzel gyorsan lebomlik. Erős redukálószerek. Szerves szintézisben használják őket (különösen a Li-t).

Alumínium-szulfát Al 2 (SO 4) 3. A 18H 2 O-t forró kénsav alumínium-oxidon vagy kaolinon történő hatására kapják. Víztisztításra, valamint bizonyos papírfajták elkészítésére használják.

Kálium-alumínium timsó KAl(SO 4) 2. A 12H 2 O-t nagy mennyiségben használják bőr cserzésére, valamint a festőiparban pamutszövetek maróanyagaként. Ez utóbbi esetben a timsó hatása azon alapszik, hogy a hidrolízise eredményeként keletkező alumínium-hidroxid finoman diszpergált állapotban rakódik le a szövetszálakban, és a festéket adszorbeálva szilárdan a szálon tartja.

A többi alumíniumszármazék közül meg kell említeni acetátját (egyébként ecetsav sója) Al(CH 3 COO) 3, amelyet textíliák festésére (maradóként) és gyógyászatban (vizek és borogatások) használnak. Az alumínium-nitrát vízben könnyen oldódik. Az alumínium-foszfát vízben és ecetsavban oldhatatlan, de erős savakban és lúgokban oldódik.

Alumínium a testben. Az alumínium az állatok és növények szöveteinek része; emlősök szerveiben 10-3-10-5% alumíniumot találtak (nyers alapon). Az alumínium a májban, a hasnyálmirigyben és a pajzsmirigyben halmozódik fel. Növényi termékekben az alumíniumtartalom 4 mg/1 kg szárazanyag (burgonya) és 46 mg (sárga fehérrépa), állati eredetű termékekben - 4 mg (méz) és 72 mg/1 kg szárazanyag között ( marhahús). A napi emberi étrendben az alumíniumtartalom eléri a 35-40 mg-ot. Az alumíniumot koncentráló szervezetek ismertek, például a mohák (Lycopodiaceae), amelyek hamuban legfeljebb 5,3% alumíniumot tartalmaznak, és a puhatestűek (Helix és Lithorina), amelyek hamuban 0,2–0,8% alumíniumot tartalmaznak. Azáltal, hogy foszfátokkal oldhatatlan vegyületeket képez, az alumínium megzavarja a növények (a foszfátok felszívódása a gyökerekben) és az állatok táplálkozását (a foszfátok felszívódása a belekben).

Az alumínium geokémiája. Az alumínium geokémiai jellemzőit az oxigénnel szembeni nagy affinitása (ásványokban az alumínium az oxigénoktaéderekben és a tetraéderekben), az állandó vegyérték (3) és a legtöbb természetes vegyület alacsony oldhatósága határozza meg. Az endogén folyamatokban a magma megszilárdulása és a magmás kőzetek képződése során az alumínium belép a földpátok, csillámok és más ásványok - alumínium-szilikátok - kristályrácsába. A bioszférában az alumínium gyenge vándorló, az élőlényekben és a hidroszférában ritka. Nedves éghajlaton, ahol a bőséges növényzet lebomló maradványai sok szerves savat képeznek, az alumínium szerves ásványi kolloid vegyületek formájában vándorol a talajban és a vizekben; Az alumíniumot kolloidok adszorbeálják, és a talajok alsó részében rakódnak le. Az alumínium és a szilícium közötti kötés részben megszakad és a trópusokon helyenként ásványok képződnek - alumínium-hidroxidok - böhmit, diaszpórák, hidrargillit. Az alumínium nagy része az alumínium-szilikátok - kaolinit, beidellit és más agyagásványok - része. A gyenge mobilitás meghatározza az alumínium maradék felhalmozódását a nedves trópusok mállási kérgében. Ennek eredményeként eluviális bauxit képződik. A múlt geológiai korszakaiban a bauxit a tavakban és a tengerek part menti övezeteiben is felhalmozódott a trópusi régiókban (például Kazahsztán üledékes bauxitjai). A sztyeppeken és sivatagokban, ahol kevés az élőanyag, a vizek semlegesek és lúgosak, az alumínium szinte nem vándorol. Az alumínium vándorlása a vulkanikus területeken a legerősebb, ahol erősen savas folyó- és alumíniumban gazdag talajvíz figyelhető meg. Azokon a helyeken, ahol a savas vizek lúgos tengervízzel keverednek (a folyók és egyebek torkolatánál), az alumínium kicsapódik bauxitlerakódások képződésével.

Alumínium alkalmazása. Az alumínium fizikai, mechanikai és kémiai tulajdonságainak kombinációja meghatározza széles körű alkalmazását a technológia szinte minden területén, különösen más fémekkel alkotott ötvözetek formájában. Az elektrotechnikában az alumínium sikeresen helyettesíti a rezet, különösen a masszív vezetők gyártásában, például felsővezetékekben, nagyfeszültségű kábelekben, kapcsolóberendezési buszokban, transzformátorokban (az alumínium elektromos vezetőképessége eléri a réz elektromos vezetőképességének 65,5%-át, ill. több mint háromszor könnyebb a réznél; azonos vezetőképességű keresztmetszet mellett az alumíniumhuzalok tömege fele a réz tömegének). Az ultratiszta alumíniumot elektromos kondenzátorok és egyenirányítók gyártásához használják, amelyek működése az alumínium-oxid film azon képességén alapul, hogy az elektromos áramot csak egy irányba vezeti át. A zóna olvasztással tisztított ultratiszta alumíniumot A III B V típusú félvezető vegyületek szintézisére használják, amelyeket félvezető eszközök gyártásához használnak. A tiszta alumíniumot különféle típusú tükörreflektorok gyártásához használják. A nagy tisztaságú alumíniumot a fémfelületek légköri korrózió elleni védelmére használják (burkolat, alumíniumfesték). Viszonylag alacsony neutronabszorpciós keresztmetszetével az alumíniumot atomreaktorok szerkezeti anyagaként használják.

A nagy kapacitású alumínium tartályok folyékony gázokat (metán, oxigén, hidrogén stb.), salétrom- és ecetsavakat, tiszta vizet, hidrogén-peroxidot és étkezési olajokat tárolnak és szállítanak. Az alumíniumot széles körben használják élelmiszeripari berendezésekben és készülékekben, élelmiszerek csomagolására (fólia formájában), valamint különféle háztartási cikkek gyártására. Az épületek, építészeti, közlekedési és sportépítmények befejezéséhez használt alumínium felhasználása meredeken nőtt.

A kohászatban az alumínium (a rajta alapuló ötvözetek mellett) az egyik legelterjedtebb ötvöző adalék a réz-, magnézium-, titán-, nikkel-, cink- és vasalapú ötvözetekben. Az alumíniumot az acél dezoxidálására is használják a formába öntés előtt, valamint bizonyos fémek alumíniumtermikus eljárással történő előállítási folyamataiban. Alumínium alapú porkohászattal hozták létre az SAP-t (szinterezett alumíniumpor), amely 300 °C feletti hőmérsékleten nagy hőállósággal rendelkezik.

Az alumíniumot robbanóanyagok (ammonál, alumotol) gyártásához használják. Különféle alumíniumvegyületeket széles körben alkalmaznak.

Az alumínium termelése és felhasználása folyamatosan növekszik, jelentősen meghaladva az acél-, réz-, ólom- és cinktermelés növekedési ütemét.

Felhasznált irodalom jegyzéke

1. V.A. Rabinovich, Z.Ya. Khavin "Egy rövid kémiai kézikönyv"

2. L.S. Guzey "Előadások az általános kémiáról"

3. N.S. Akhmetov „Általános és szervetlen kémia”

4. B.V. Nekrasov „Általános kémia tankönyv”

5. N.L. Glinka „Általános kémia”

Alumínium-oxid(alumínium-oxid) A1 2 O 3, színtelen. kristályok; o.p. olvadáspont: 2044 °C; t. bála 3530 °C. Az egyetlen stabil kristályos 2044°C-ig. alumínium-oxid-A1 2 O 3 (korund) módosítása: romboéder rács, a = 0,512 nm, = 55,25° (hatszögletű beépítésnél a = 0,475 nm, c = 1,299 nm, D 6 3d, z = 2 tércsoport); sűrű 3,99 g/cm3;° pl 111,4 kJ/mol; hőmérséklet-függés szintje: hőkapacitás C° p = = 114,4 + 12,9*10 -3 T - 34,3*10 5 T 2 JDmol*K) (298T 1800 K), gőznyomás Igp (Pa) = -54800/7+1,68 (~ 3500 K-ig); hőmérsékleti együttható lineáris tágulás (7,2-8,6)*10 -6 K -1 (300T1200 K); hővezető 730 °C-on szinterezett minta 0,35 W/(mol*K); Mohs-keménység 9; közönséges sugár törésmutatója n 0 1,765, rendkívüli sugár n 0 1,759.

Az alumínium-oxid (Al2O3) kivételes tulajdonságokkal rendelkezik, mint például:

• Magas keménység
• Jó hővezető képesség
• Kiváló korrózióállóság
• Kis sűrűségű
• Megőrzi szilárdságát széles hőmérsékleti tartományban
• Elektromos szigetelő tulajdonságok
• Alacsony költség más kerámia anyagokhoz képest

Mindezek a kombinációk az anyagot pótolhatatlanná teszik a korrózióálló, kopásálló, elektromos szigetelő és hőálló termékek gyártásában a legkülönbözőbb iparágak számára.

Főbb alkalmazások:

• Malmok, hidrociklonok, betonkeverők, extruderek, szállítószalagok, csövek és egyéb hordható berendezések bélése
• Mechanikus tömítőgyűrűk
• Matricák, vezetékek, vezetők
• Vegyipari szivattyúk csúszócsapágyai, tengelyei és nedves alkatrészeinek bélése
• Csiszolóközeg
• Papírgyártó berendezések alkatrészei
• Égők
• Extruder fúvókák (magok)
• Tégelyek
• Szelepek és elzárószelepek elemei
• Fúvókák argon-ívhegesztő gépekhez
• Elektromos szigetelők

Az alumínium-oxidnak számos módosítása létezik a fő fázis és a szennyeződések tartalmától függően, amelyeket szilárdság és vegyszerállóság különböztet meg.

Alumínium-hidroxid

Az alumínium-hidroxid Al(OH)3 színtelen szilárd anyag, vízben oldhatatlan, számos bauxitban megtalálható. Négy polimorf változatban létezik. Hidegben α-Al(OH) 3 képződik - bayerit, forró oldatból leválasztva pedig γ-Al(OH) 3 - gibbsit (hidrargilit), mindkettő a monoklin rendszerben kristályosodik, réteges szerkezetű, a rétegek oktaéderekből állnak, a rétegek között hidrogénkötés van. Van még egy triklinikus gibbsit γ’-Al(OH) 3, egy triklinikus nordstrandite β-Al(OH) 3 és az oxohidroxid AlOOH két módosítása - ortorombikus böhmit és diaszpórák. Az amorf alumínium-hidroxid összetétele változó: Al 2 O 3 · nH 2 O. 180°C feletti hőmérsékleten lebomlik.

Kémiai tulajdonságok

Az alumínium-hidroxid tipikus amfoter vegyület, a frissen nyert hidroxid savakban és lúgokban oldódik:

2Al(OH)3 + 6HCl = 2AlCl3 + 6H2O

Al(OH) 3 + NaOH + 2H 2 O = Na.

Melegítéskor lebomlik; a kiszáradási folyamat meglehetősen összetett, és sematikusan a következőképpen ábrázolható:

Al(OH)3 = AlOOH + H20;

2AlOOH = Al 2 O 3 + H 2 O.

Az alumínium-hidroxid egy kémiai anyag, amely alumínium-oxid és víz vegyülete. Folyékony és szilárd halmazállapotban is létezhet. A folyékony hidroxid zselészerű átlátszó anyag, amely nagyon rosszul oldódik vízben. A szilárd hidroxid fehér kristályos anyag, amely passzív kémiai tulajdonságokkal rendelkezik, és gyakorlatilag semmilyen más elemmel vagy vegyülettel nem lép reakcióba.

Alumínium-klorid

Normál nyomáson 183 °C-on szublimál (nyomás alatt 192,6 °C-on olvad meg). Vízben nagyon jól oldódik (44,38 g 100 g vízben 25 °C-on); A hidrolízis következtében nedves levegőben füstöl, HCl szabadul fel. Vizes oldatokból AlCl 3 · 6H 2 O kristályhidrát csapódik ki - sárgásfehér terjedő kristályok. Jól oldódik számos szerves vegyületben (etanolban - 100 g / 100 g alkohol 25 ° C-on, acetonban, diklór-etánban, etilénglikolban, nitrobenzolban, szén-tetraklorid satöbbi.); benzolban és toluolban azonban gyakorlatilag nem oldódik.

Alumínium-szulfát

Az alumínium-szulfát egy szürke, kék vagy rózsaszín árnyalatú fehér só, normál körülmények között Al 2 (SO 4) 3 · 18H 2 O kristályos hidrát formájában létezik - színtelen kristályok. Melegítéskor olvadás nélkül vizet veszít, hevítéskor Al 2 O 3 -ra, SO 3 -ra és O 2 -re bomlik. Vízben jól oldódik. A műszaki alumínium-szulfát bauxit vagy agyag kénsavval történő kezelésével, a tiszta termék pedig az Al(OH) 3 forró tömény H 2 SO 4-ben való feloldásával nyerhető.

Az alumínium-szulfátot koagulánsként használják víztisztításra háztartási, ivási és ipari célokra, valamint papír-, textil-, bőr- és egyéb iparágakban.

Élelmiszer-adalékanyagként használt E-520

Alumínium karbid

Az alumínium-karbidot az alumínium és a szén közvetlen reakciójával állítják elő ívkemencében.

4 A l + 3 C ⟶ A l 4 C 3 (\displaystyle (\mathsf (4Al+3C\longrightarrow Al_(4)C_ Kis mennyiségű alumínium-karbid normális a műszaki kalcium-karbid keverékében. Az alumínium elektrolitikus gyártása során ezt a vegyületet grafitelektródákban korróziós termékként nyerik. Szén és alumínium-oxid reakciójával nyerik:

Vasaló alumíniummal

Alni- kemény mágneses (erősen koercitív) ötvözetek csoportja vas (Fe) - nikkel (Ni) - alumínium (Al).

Az alni-ötvözetek ötvözése javítja mágneses tulajdonságaikat, rézzel való ötvözést alkalmaznak (például 24% nikkel, 4% réz, 13% alumínium és 59% vas ötvözete), kobalt (alnico és magnico ötvözetek). A szénkeverék csökkenti az ötvözet mágneses tulajdonságait, tartalma nem haladhatja meg a 0,03%-ot.

Az Alni ötvözetekre nagy keménység és ridegség jellemző, ezért öntéssel állandó mágneseket készítenek belőlük.

Nátrium-aluminát

Nátrium-aluminát- egy szervetlen vegyület, nátrium és alumínium komplex oxidja, amelynek képlete NaAlO 2, fehér amorf anyag, reagál vízzel.

Ortoaluminsav

Alumina" te, alumíniumsavak sói: ortoalumínium H3 AlO3, metaalumínium HAlO2 stb. A természetben a legelterjedtebbek az R általános képletû aluminátok, ahol R jelentése Mg, Ca, Be, Zn stb. Ezek közé tartoznak: 1) oktaéderes változatok, az úgynevezett. spinellek - Mg (nemes spinell), Zn (ganit vagy cink spinell) stb. és 2) rombuszos fajták - Be (krizoberil) stb. (képletekben ásványok a szerkezeti csoportot alkotó atomokat általában szögletes zárójelek közé teszik).

Az alkálifém-aluminátokat úgy állítják elő, hogy Al vagy Al(OH)3 maró lúgokkal reagáltatják: Al(OH)3 + KOH = KAlO2 + 2H2 O. Ezek közül a nátrium-aluminát NaAlO2, amely az alumínium-oxid előállításának lúgos folyamata során keletkezik. , textilgyártásban maróanyagként használják. Az alkáliföldfémek aluminátjait oxidjaik Al2O3-mal való olvasztásával állítják elő; Ezek közül a CaAl2O4 kalcium-aluminátok a gyorsan keményedő alumíniumcement fő alkotóeleme.

A ritkaföldfém elemek aluminátjai gyakorlati jelentőségre tettek szert. Ezeket úgy állítják elő, hogy a ritkaföldfém elemek R2 03 és Al(NO3 )3 oxidjait salétromsavban együttesen oldják, a keletkezett oldatot a sók kikristályosodásáig bepárolják, és ez utóbbit 1000-1100°C-on kalcinálják. Az aluminátok képződését röntgendiffrakcióval, valamint kémiai fázisanalízissel szabályozzák. Ez utóbbi a kiindulási oxidok és a képződött vegyület eltérő oldhatóságán alapul (az A. pl. ecetsavban stabil, míg a ritkaföldfémek oxidjai jól oldódnak benne). A ritkaföldfém-aluminátok nagy vegyszerállósággal rendelkeznek, az előégetési hőmérsékletüktől függően; stabil vízben magas hőmérsékleten (350°C-ig) nyomás alatt. A ritkaföldfém-aluminátok legjobb oldószere a sósav. A ritkaföldfém elemek aluminátjait nagy tűzállóság és jellegzetes szín jellemzi. Sűrűségük 6500 és 7500 között van kg /m3.

1807 körül Davy, aki az alumínium-oxid elektrolízisét próbálta elvégezni, az alumínium-oxidot tartalmazó fém nevet adta. Az alumíniumot először Hans Oersted állította elő 1825-ben kálium-amalgám alumínium-kloridon történő hatására, majd a higanyt desztillálták. 1827-ben Wöhler hatékonyabb módon izolálta az alumínium fémet - vízmentes alumínium-kloridot fém káliummal hevített.

A természetben lenni, megkapni:

A természetben való elterjedtségét tekintve a fémek között az 1., az elemek között a 3. helyen áll, csak az oxigén és a szilícium után. A földkéreg alumíniumtartalma különböző kutatók szerint a földkéreg tömegének 7,45%-a és 8,14%-a között mozog. A természetben az alumínium csak vegyületekben (ásványi anyagokban) található.
Korund: Al 2 O 3 - az egyszerű oxidok osztályába tartozik, és néha átlátszó értékes kristályokat képez - zafírt, és króm hozzáadásával rubint. Helyezőkben halmozódik fel.
Bauxit: Al 2 O 3 *nH 2 O - üledékes alumíniumércek. Káros szennyeződést tartalmaznak - SiO 2. A bauxit fontos nyersanyagként szolgál az alumínium, valamint a festékek és csiszolóanyagok gyártásához.
Kaolinit: Az Al 2 O 3 * 2SiO 2 * 2H 2 O a rétegszilikát alosztály ásványa, a fehér, tűzálló és porcelán agyag fő összetevője.
Az alumíniumgyártás modern módszerét az amerikai Charles Hall és a francia Paul Héroult egymástól függetlenül dolgozta ki. Ez abból áll, hogy alumínium-oxidot Al 2 O 3 feloldanak egy kriolit Na 3 AlF 3 olvadékban, majd elektrolízist végeznek grafitelektródákkal. Ez az előállítási mód sok elektromosságot igényel, ezért csak a 20. században vált népszerűvé. 1 tonna alumínium előállításához 1,9 tonna timföldre és 18 ezer kWh villamos energiára van szükség.

Fizikai tulajdonságok:

A fém ezüstfehér, könnyű, sűrűsége 2,7 g/cm 3, olvadáspontja 660°C, forráspontja 2500°C. Nagy rugalmasság, vékony lapokká és egyenletes fóliába tekerve. Az alumínium magas elektromos és hővezető képességgel rendelkezik, és erősen tükröződik. Az alumínium szinte minden fémmel ötvözetet képez.

Kémiai tulajdonságok:

Normál körülmények között az alumíniumot vékony és tartós oxidfilm borítja, ezért nem lép reakcióba a klasszikus oxidálószerekkel: H 2 O (t°); O 2, HNO 3 (hevítés nélkül). Ennek köszönhetően az alumínium gyakorlatilag nincs kitéve a korróziónak, ezért széles körben keresett a modern iparban. Ha azonban az oxidfilm megsemmisül (például NH 4 + ammóniumsók oldataival, forró lúgokkal vagy összeolvadás következtében), az alumínium aktív redukáló fémként működik. Könnyen reagál egyszerű anyagokkal: oxigén, halogének: 2Al + 3Br 2 = 2AlBr 3
Az alumínium hevítés közben reagál más nemfémekkel:
2Al + 3S = Al 2 S 3 2Al + N 2 = 2AlN
Az alumínium csak a hidrogént képes feloldani, de nem reagál vele.
Összetett anyagokkal: alumínium reakcióba lép lúgokkal (tetrahidroxi-aluminátokat képezve):
2Al + 2NaOH + 6H 2O = 2Na + 3H 2
Könnyen oldódik híg és tömény kénsavban:
2Al + 3H 2SO 4 (dil) = Al 2 (SO 4) 3 + 3H 2 2Al + 6H 2 SO 4 (konc) = Al 2 (SO 4) 3 + 3SO 2 + 6H 2 O
Az alumínium redukálja a fémeket oxidjaikból (aluminotermia): 8Al + 3Fe 3 O 4 = 4Al 2 O 3 + 9Fe

A legfontosabb kapcsolatok:

Alumínium-oxid, Al 2 O 3: szilárd, tűzálló fehér anyag. A kristályos Al 2 O 3 kémiailag passzív, az amorf aktívabb. Lassan reagál savakkal és lúgokkal oldatban, amfoter tulajdonságokat mutatva:
Al 2 O 3 + 6HCl (tömény) = 2AlCl 3 + ZH 2 O Al 2 O 3 + 2NaOH (tömény) + 3H 2 O = 2Na
(Az alkáli olvadékban NaAlO 2 képződik).
Alumínium-hidroxid, Al(OH) 3: fehér amorf (gélszerű) vagy kristályos. Vízben gyakorlatilag nem oldódik. Melegítéskor lépésről lépésre bomlik. Amfoter, egyformán kifejezett savas és bázikus tulajdonságokat mutat. NaOH-val összeolvasztva NaAlO 2 képződik. Az Al(OH) 3 csapadék előállításához általában nem használnak lúgot (a csapadék oldatba való átmenetének egyszerűsége miatt), hanem ammóniaoldattal hat az alumíniumsókra - szobahőmérsékleten Al(OH) 3 képződik.
Alumínium sók. Az alumíniumsók és az erős savak jól oldódnak vízben, és jelentős kationhidrolízisen mennek keresztül, ami erősen savas környezetet hoz létre, amelyben a fémek, például a magnézium és a cink feloldódnak: Al 3+ + H 2 O = AlOH 2+ + H +
Az AlF 3 fluorid és az AlPO 4 ortofoszfát vízben oldhatatlan, és nagyon gyenge savak sói, például H 2 CO 3, egyáltalán nem képződnek vizes oldatból történő kicsapással.
A kettős alumíniumsók ismertek - timsóösszetétele MAl(SO 4) 2 *12H 2 O (M=Na +, K +, Rb +, Cs +, TI +, NH 4 +), ezek közül a leggyakoribb a kálium timsó KAl(SO 4) 2 *12H 2 O .
Az amfoter hidroxidok lúgos oldatokban való oldódása képződési folyamatnak tekinthető hidroxosók(hidroxi komplexek). Az [Al(OH) 4 (H 2 O) 2] -, [Al(OH) 6] 3-, [Al(OH) 5 (H 2 O)] 2- hidroxokomplexek létezését kísérletileg igazolták; ezek közül az első a legtartósabb. Az alumínium koordinációs száma ezekben a komplexekben 6, azaz. az alumínium hat koordinációjú.
Bináris alumíniumvegyületek A túlnyomórészt kovalens kötésekkel rendelkező vegyületek, például az Al 2 S 3 szulfid és az Al 4 C 3 karbid, víz hatására teljesen lebomlanak:
Al 2S 3 + 6H 2 O = 2Al(OH) 3 + 3H 2 S Al 4 C 3 + 12H 2 O = 4Al(OH) 3 + 3CH 4

Alkalmazás:

Széles körben használják építőanyagként. Az alumínium fő előnyei ebben a minőségben a könnyűség, a sajtoláshoz való alakíthatóság, a korrózióállóság és a magas hővezető képesség. Az alumínium számos ötvözet (réz - alumínium bronz, magnézium stb.) fontos összetevője.
Az elektrotechnikában vezetékek és árnyékolásuk gyártására használják.
Az alumíniumot széles körben használják mind a hőtechnikában, mind a kriogén technológiában.
A nagy fényvisszaverő képesség, az alacsony költséggel és a könnyű lerakódással kombinálva az alumíniumot ideális anyaggá teszi a tükrök készítéséhez.
Az alumíniumot és vegyületeit a rakétatechnológiában rakéta-üzemanyagként használják. Építőanyagok gyártásában gázképző szerként.

Allajarov Damir
HF Tyumen Állami Egyetem, 561 csoport.