Metallit ovat yksi kätevimmistä materiaaleista käsitellä. Heillä on myös omat johtajansa. Esimerkiksi alumiinin perusominaisuudet ovat olleet ihmisten tiedossa jo pitkään. Ne soveltuvat niin hyvin jokapäiväiseen käyttöön, että tästä metallista on tullut erittäin suosittu. Mitä ominaisuuksia alumiinilla on yksinkertaisena aineena ja atomina, tarkastelemme tässä artikkelissa.
Alumiinin löytämisen historia
Ihminen on pitkään tuntenut kyseessä olevan metallin yhdisteen - kaliumaluna. Sitä käytettiin aineena, joka pystyi turpoamaan ja sitomaan seoksen komponentteja yhteen, mikä oli tarpeen myös nahkatuotteiden pukemisessa. Puhtaan alumiinioksidin olemassaolo tuli tunnetuksi 1700-luvulla, sen toisella puoliskolla. Puhdasta ainetta ei kuitenkaan saatu.
Tieteilija H. K. Oersted onnistui eristämään metallin kloridistaan ensimmäistä kertaa. Hän käsitteli suolaa kaliumamalgaamilla ja eristi seoksesta harmaata jauhetta, joka oli alumiinia puhtaassa muodossaan.
Sitten kävi selväksi, että alumiinin kemialliset ominaisuudet ilmenevät sen korkeassa aktiivisuudessa, vahvassa pelkistyskyvyssä. Siksi kukaan muu ei työskennellyt hänen kanssaan pitkään aikaan.
Vuonna 1854 ranskalainen Deville pystyi kuitenkin saamaan metalliharkkoja sulaelektrolyysillä. Tämä menetelmä on edelleen ajankohtainen. Erityisesti arvokkaiden materiaalien massatuotanto alkoi 1900-luvulla, jolloin yritysten suuren sähkömäärän saannin ongelmat ratkaistiin.
Tämä metalli on nykyään yksi suosituimmista ja käytetyimmistä rakennus- ja kotitalousteollisuudessa.
Alumiiniatomin yleiset ominaisuudet
Jos luonnehdimme tarkasteltavaa elementtiä sen sijainnilla jaksollisessa järjestelmässä, voimme erottaa useita kohtia.
- Järjestysluku - 13.
- Sijaitsee kolmannessa sivujaksossa, kolmannessa ryhmässä, pääalaryhmässä.
- Atomimassa - 26, 98.
- Valenssielektronien lukumäärä - 3.
- Ulkokerroksen kokoonpano ilmaistaan muodossa 3s23p1.
- Elementin nimi on alumiini.
- Metallin ominaisuudet ovat vahvat.
- Luonnossa ei ole isotooppeja, se on olemassa vain yhdessä muodossa, massaluvulla 27.
- Kemiallinen symboli on AL, luetaan kaavoissa "alumiiniksi".
- Hapetusaste on yksi, yhtä suuri kuin +3.
Alumiinin kemialliset ominaisuudet vahvistaa täysin sen atomin elektronirakenne, koska suurella atomisäteellä ja alhaisella elektroniaffiniteetilla se pystyy toimimaan voimakkaana pelkistimenä, kuten kaikki aktiiviset metallit.
Alumiini yksinkertaisena aineena: fysikaaliset ominaisuudet
Jos puhumme alumiinista, entäyksinkertainen aine, se on hopeanvalkoinen kiiltävä metalli. Ilmassa se hapettuu nopeasti ja peittyy tiheällä oksidikalvolla. Sama tapahtuu väkevien happojen kanssa.
Tällaisen ominaisuuden ansiosta tästä metallista valmistetut tuotteet kestävät korroosiota, mikä on tietysti erittäin kätevää ihmisille. Siksi alumiinilla on niin laaja sovellus rakentamisessa. Aineen ominaisuudet ovat mielenkiintoisia myös siinä mielessä, että tämä metalli on erittäin kevyt, mutta samalla vahva ja pehmeä. Tällaisten ominaisuuksien yhdistelmä ei ole saatavilla kaikille aineille.
Alumiinille tyypillisiä fyysisiä perusominaisuuksia on useita.
- Korkea muokattavuus ja sitkeys. Tästä metallista valmistetaan kevyt, vahva ja erittäin ohut folio, joka on myös rullattu langaksi.
- Sulamispiste - 660 0C.
- Keehumispiste - 2450 0C.
- Tiheys - 2,7 g/cm3.
- Crystal hila volyymi kasvokeskeinen, metallinen.
- Liitäntätyyppi - metalli.
Alumiinin fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet määräävät sen käyttö- ja käyttöalueet. Jos puhumme jokapäiväisistä näkökohdista, niin yllä jo tarkastelemillamme ominaisuuksilla on suuri rooli. Kevyenä, kestävänä ja korroosionestometallina alumiinia käytetään lento- ja laivanrakennuksessa. Siksi nämä ominaisuudet ovat erittäin tärkeitä tietää.
Alumiinin kemialliset ominaisuudet
NäkökulmastaKemiassa kyseessä oleva metalli on vahva pelkistävä aine, joka pystyy osoittamaan suurta kemiallista aktiivisuutta, koska se on puhdas aine. Tärkeintä on poistaa oksidikalvo. Tässä tapauksessa aktiivisuus lisääntyy jyrkästi.
Alumiinin kemialliset ominaisuudet yksinkertaisena aineena määräytyvät sen kyvystä reagoida seuraavien kanssa:
- hapot;
- alkali;
- halogeenit;
- harmaa.
Se ei ole vuorovaikutuksessa veden kanssa normaaleissa olosuhteissa. Samaan aikaan halogeeneista, ilman lämmitystä, se reagoi vain jodin kanssa. Muut reaktiot vaativat lämpötilan.
Voidaan antaa esimerkkejä alumiinin kemiallisista ominaisuuksista. Vuorovaikutusreaktioyhtälöt:
- hapot - AL + HCL=AlCL3 + H2;
-
alkalit - 2Al + 6H2O + 2NaOH=Na[Al(OH)4] + 3H 2;
- halogeenit - AL + Hal=ALHal3;
- harmaa - 2AL + 3S=AL2S3.
Yleensä kyseisen aineen tärkein ominaisuus on sen korkea kyky palauttaa muita alkuaineita yhdisteistään.
Palauttava kapasiteetti
Alumiinin pelkistysominaisuudet ovat hyvin jäljitettyjä vuorovaikutusreaktioissa muiden metallien oksidien kanssa. Se erottaa ne helposti aineen koostumuksesta ja mahdollistaa niiden olemassaolon yksinkertaisessa muodossa. Esimerkki: Cr2O3 + AL=AL2O3 + Cr.
Metallurgiassa on olemassa koko tekniikka aineiden saamiseksi,tällaisten vastausten perusteella. Sitä kutsutaan alumiinilämpöksi. Siksi kemianteollisuudessa tätä alkuainetta käytetään juuri muiden metallien saamiseksi.
Levittää luonnossa
Muiden metallielementtien joukossa alumiini on ensimmäisellä sijalla. Sen pitoisuus maankuoressa on 8,8 %. Ei-metalleihin verrattuna sen paikka on kolmas hapen ja piin jälkeen.
Korkean kemiallisen aktiivisuutensa vuoksi sitä ei löydy puhtaassa muodossaan, vaan vain osana erilaisia yhdisteitä. Joten esimerkiksi on olemassa monia malmeja, mineraaleja, kiviä, jotka sisältävät alumiinia. Sitä louhitaan kuitenkin vain bauksiiteista, joiden pitoisuus ei ole luonnossa liian korkea.
Yleisimmät kyseistä metallia sisältävät aineet:
- maasälpää;
- bauksiitit;
- graniitit;
- piidioksidi;
- aluminosilikaatit;
- bas altit ja muut.
Pieni määrä alumiinia on välttämättä osa elävien organismien soluja. Jotkut sammallajit ja meren eläimet pystyvät kerääntymään tämän alkuaineen kehoonsa elämänsä aikana.
Vastaanota
Alumiinin fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet mahdollistavat sen saamisen vain yhdellä tavalla: vastaavan oksidin sulan elektrolyysillä. Tämä prosessi on kuitenkin teknisesti monimutkainen. AL2O3 sulamispiste on yli 2000 0C. Tästä syystä sitä ei voida elektrolysoida suoraan. Niintoimi seuraavasti.
- Bauksiitteja louhitaan.
- Puhdista ne epäpuhtauksista jättäen jäljelle vain alumiinioksidia.
- Sitten kryoliitti sulaa.
- Lisää siihen oksidia.
- Tämä seos elektrolysoidaan ja saadaan puhdasta alumiinia ja hiilidioksidia.
Tuotteen tuotto on 99,7 %. On kuitenkin mahdollista saada vielä puhtaampaa metallia, jota käytetään teknisiin tarkoituksiin.
Hakemus
Alumiinin mekaaniset ominaisuudet eivät ole tarpeeksi hyviä käytettäväksi sen puhtaassa muodossa. Siksi tähän aineeseen perustuvia seoksia käytetään useimmiten. Niitä on monia, voimme nimetä alkeellisimmat.
- Duralumiini.
- Alumiini-mangaani.
- Alumiini-magnesium.
- Alumiini-kupari.
- Siluminit.
- Avial.
Niiden tärkein ero on tietysti kolmansien osapuolien lisäaineet. Kaikki ne perustuvat alumiiniin. Muut metallit tekevät materiaalista kestävämmän, korroosionkestävämmän, kulutusta kestävän ja muokattavamman.
Alumiinilla on useita pääkäyttöalueita sekä puhtaassa muodossa että sen yhdisteiden (seosten) muodossa.
- Kotona käytettävän langan ja folion valmistukseen.
- Ruoanlaittovälineiden valmistus.
- Lentoteollisuus.
- Laivanrakennus.
- Rakennus ja arkkitehtuuri.
- Avaruusteollisuus.
- Reaktoreiden rakentaminen.
Yhdessä raudan ja sen kanssaalumiiniseokset - tärkein metalli. Juuri nämä kaksi jaksollisen järjestelmän edustajaa ovat löytäneet laajimman teollisen käytön ihmiskäsissä.
Alumiinihydroksidin ominaisuudet
Hydroksidi on yleisin alumiinia muodostava yhdiste. Sen kemialliset ominaisuudet ovat samat kuin itse metallilla - se on amfoteerinen. Tämä tarkoittaa, että se pystyy osoittamaan kaksoisluonnetta ja reagoimaan sekä happojen että emästen kanssa.
Alumiinihydroksidi itsessään on valkoinen hyytelömäinen sakka. Se on helppo saada antamalla alumiinisuola reagoida alkalin tai ammoniumhydroksidin kanssa. Tämä hydroksidi antaa reagoidessaan happojen kanssa tavanomaisen vastaavan suolan ja veden. Jos reaktio etenee alkalilla, muodostuu alumiinihydroksokomplekseja, joissa sen koordinaatioluku on 4. Esimerkki: Na[Al(OH)4] - natriumtetrahydroksoaluminaatti.
