Alüminium kimyəvi elementinin xüsusiyyətləri. Alüminium xüsusiyyəti
Yer qabığında çoxlu alüminium var: çəki ilə 8,6%. Bütün metallar arasında birinci, digər elementlər arasında (oksigen və silikondan sonra) üçüncü yerdədir. Dəmirdən iki dəfə çox alüminium və mis, sink, xrom, qalay və qurğuşun birlikdə 350 dəfə çoxdur! Necə ki, 100 ildən çox əvvəl klassik dərsliyində yazmışdı Kimyanın əsasları D.İ.Mendeleyev, bütün metallardan “alüminium təbiətdə ən çox yayılmışdır; onun gilin bir hissəsi olduğunu qeyd etmək kifayətdir ki, alüminiumun yer qabığında ümumi paylanması aydın olsun. Alüminium və ya alumin metalı (alumen), buna görə də gildə olan gil adlanır.
Ən mühüm alüminium mineralı əsas oksid AlO(OH) və hidroksid Al(OH) 3 qarışığı olan boksitdir. Boksitin ən böyük yataqları Avstraliya, Braziliya, Qvineya və Yamaykadadır; sənaye istehsalı başqa ölkələrdə də həyata keçirilir. Alunit (alum daşı) (Na, K) 2 SO 4 Al 2 (SO 4) 3 4Al (OH) 3, nefelin (Na, K) 2 O Al 2 O 3 2SiO 2 də alüminiumla zəngindir. Ümumilikdə 250-dən çox mineral məlumdur, bunlara alüminium daxildir; onların əksəriyyəti alüminosilikatlardır ki, onlardan əsasən yer qabığı əmələ gəlir. Onlar aşındıqda gil əmələ gəlir ki, onun əsasını kaolinit mineralı Al 2 O 3 2SiO 2 2H 2 O təşkil edir. Dəmir çirkləri adətən gili qəhvəyi rəngə boyanır, lakin ağ gil də var - çini hazırlamaq üçün istifadə edilən kaolin. və fayans məhsulları.
Bəzən olduqca sərt (yalnız almazdan sonra ikinci) mineral korund tapılır - Al 2 O 3 kristal oksidi, tez-tez müxtəlif rənglərdə çirklərlə rənglənir. Onun mavi çeşidi (titan və dəmir qarışığı) sapfir, qırmızısı (xrom qarışığı) yaqut adlanır. Müxtəlif çirklər nəcib korund adlananı yaşıl, sarı, narıncı, bənövşəyi və digər rəng və çalarlarda da rəngləndirə bilər.
Son vaxtlara qədər alüminiumun çox aktiv bir metal olaraq təbiətdə sərbəst vəziyyətdə ola bilməyəcəyinə inanılırdı, lakin 1978-ci ildə Sibir Platformasının süxurlarında - cəmi 0,5 mm uzunluğunda bığ şəklində yerli alüminium aşkar edildi. (bir neçə mikrometr ip qalınlığı ilə). Böhran və Bərəkət Dənizləri bölgələrindən Yerə çatdırılan Ay torpağında da yerli alüminium tapılıb. Güman edilir ki, metal alüminium qazdan kondensasiya yolu ilə əmələ gələ bilər. Məlumdur ki, alüminium halidləri - xlorid, bromid, flüor qızdırıldıqda, onlar az və ya çox asanlıqla buxarlana bilər (məsələn, AlCl 3 artıq 180 ° C-də sublimasiya edir). Temperaturun güclü artması ilə alüminium halidləri parçalanır, metalın daha aşağı valentliyi olan bir vəziyyətə keçir, məsələn, AlCl. Belə bir birləşmə temperaturun azalması və oksigenin olmaması ilə kondensasiya edildikdə, bərk fazada qeyri-mütənasiblik reaksiyası baş verir: alüminium atomlarının bir hissəsi oksidləşir və adi üçvalent vəziyyətə keçir, bəziləri isə azalır. Monovalent alüminium yalnız metala qədər azaldıla bilər: 3AlCl ® 2Al + AlCl 3 . Bu fərziyyə həm də yerli alüminium kristallarının filamentli forması ilə dəstəklənir. Tipik olaraq, bu strukturun kristalları qaz fazasından sürətli böyümə səbəbindən əmələ gəlir. Yəqin ki, Ay torpağındakı mikroskopik alüminium külçələri də analoji şəkildə əmələ gəlib.
Alüminium adı Latın alumenindən (cins aluminis) gəlir. Alum adlanır, ikiqat kalium-alüminium sulfat KAl (SO 4) 2 12H 2 O), parçalar boyayarkən mordan kimi istifadə olunurdu. Latın adı, ehtimal ki, yunanca "halme" - duzlu su, şoran həllinə qayıdır. Maraqlıdır ki, İngiltərədə alüminium alüminiumdur, ABŞ-da isə alüminiumdur.
Kimyaya dair bir çox məşhur kitablarda adı tarixdə qorunmayan müəyyən bir ixtiraçının eramızın 14-27-ci illərində Romaya hökmdarlıq edən imperator Tiberiyə rəngi gümüşə bənzəyən metaldan hazırlanmış bir qab gətirdiyi barədə bir əfsanə var. daha yüngül. Bu hədiyyə ustaya həyatı bahasına başa gəldi: Tiberius onu edam etməyi və emalatxananı dağıtmağı əmr etdi, çünki o, yeni metalın imperiya xəzinəsindəki gümüşü dəyərdən sala biləcəyindən qorxurdu.
Bu əfsanə Roma yazıçısı və alimi, yazıçısı Yaşlı Plininin hekayəsinə əsaslanır təbii Tarix- qədim dövrlərə aid təbiətşünaslıq biliklərinin ensiklopediyaları. Pliniyə görə, yeni metal "gil torpaqdan" əldə edilib. Lakin gildə alüminium var.
Müasir müəlliflər demək olar ki, həmişə bu hekayənin gözəl bir nağıldan başqa bir şey olmadığını qeyd edirlər. Və bu təəccüblü deyil: alüminium qayalar balta oksigenə son dərəcə güclü bağlıdır və onu buraxmaq üçün çoxlu enerji tələb olunur. Ancaq bu yaxınlarda, antik dövrdə metal alüminiumun əldə edilməsinin əsas imkanları haqqında yeni məlumatlar ortaya çıxdı. Spektral analizlə göstərildiyi kimi, 3-cü əsrin əvvəllərində vəfat etmiş Çin komandiri Çjou-Çju məzarının üzərindəki bəzəklər. AD, 85% alüminium olan bir ərintidən hazırlanır. Qədimlər pulsuz alüminium əldə edə bilərdilərmi? Bütün məlum üsullar (elektroliz, metal natrium və ya kalium ilə reduksiya) avtomatik olaraq aradan qaldırılır. Antik dövrdə, məsələn, qızıl, gümüş, mis külçələri kimi yerli alüminium tapıla bilərmi? Bu da istisna edilir: yerli alüminium cüzi miqdarda baş verən ən nadir mineraldır, buna görə də qədim ustalar lazımi miqdarda belə külçələri tapıb toplaya bilmədilər.
Bununla belə, Plininin hekayəsinin başqa bir izahı da mümkündür. Alüminiumu təkcə elektrik və qələvi metalların köməyi ilə deyil, filizlərdən çıxarmaq olar. Qədim dövrlərdən bəri mövcud və geniş istifadə olunan bir azaldıcı maddə var - bu kömürdür, onun köməyi ilə bir çox metalın oksidləri qızdırıldıqda sərbəst metallara çevrilir. 1970-ci illərin sonlarında alman kimyaçıları alüminiumun antik dövrdə kömürlə azaldılması yolu ilə hazırlana biləcəyini yoxlamağa qərar verdilər. Onlar gil qarışığını kömür tozu və adi duz və ya kalium (kalium karbonat) ilə bir gil qabda qızdırdılar. Yalnız antik dövrdə mövcud olan maddələr və üsullardan istifadə etmək üçün dəniz suyundan duz, bitki külündən isə kalium alınırdı. Bir müddət sonra tigenin səthində alüminium topları olan şlak üzdü! Metalın hasilatı az idi, lakin ola bilsin ki, qədim metallurqlar məhz bu yolla “XX əsrin metalını” əldə edə bildilər.
alüminium xüsusiyyətləri.
Təmiz alüminiumun rəngi gümüşə bənzəyir, çox yüngül metaldır: onun sıxlığı cəmi 2,7 q/sm3 təşkil edir. Alüminiumdan daha yüngül yalnız qələvi və qələvi torpaq metalları (barium istisna olmaqla), berilyum və maqneziumdur. Alüminium da asanlıqla əriyir - 600 ° C-də (nazik alüminium məftil adi bir mətbəx ocağında əridilə bilər), lakin o, yalnız 2452 ° C-də qaynar. Elektrik keçiriciliyinə görə alüminium 4-cü yerdədir, gümüşdən sonra ikinci yerdədir. (birinci yerdədir), alüminiumun ucuzluğunu nəzərə alaraq, böyük praktik əhəmiyyətə malik olan mis və qızıl. Metalların istilik keçiriciliyi eyni ardıcıllıqla dəyişir. Alüminium qaşıqını aşağı salmaqla alüminiumun yüksək istilik keçiriciliyini yoxlamaq asandır isti çay. Bu metalın daha bir əlamətdar xüsusiyyəti: onun hamar, parlaq səthi işığı mükəmməl əks etdirir: dalğa uzunluğundan asılı olaraq spektrin görünən bölgəsində 80-dən 93%-ə qədər. Ultrabənövşəyi bölgədə alüminiumun bu baxımdan tayı-bərabəri yoxdur və yalnız qırmızı bölgədə gümüşdən bir qədər aşağıdır (ultrabənövşəyidə gümüş çox aşağı yansıtıcılığa malikdir).
Saf alüminium olduqca yumşaq bir metaldır - misdən demək olar ki, üç dəfə yumşaqdır, buna görə də nisbətən qalın alüminium plitələr və çubuqlar asanlıqla əyilir, lakin alüminium ərintilər əmələ gətirdikdə (bunların çoxu var) onun sərtliyi on qat arta bilər.
Alüminiumun xarakterik oksidləşmə vəziyyəti +3-dür, lakin doldurulmamış 3 olması səbəbindən R- və 3 d-orbital alüminium atomları əlavə donor-akseptor bağları yarada bilər. Buna görə də kiçik radiuslu Al 3+ ionu müxtəlif kation və anion kompleksləri əmələ gətirərək kompleks əmələ gəlməyə çox meyllidir: AlCl 4 – , AlF 6 3– , 3+ , Al(OH) 4 – , Al(OH) 6 3 – , AlH 4 – və bir çox başqaları. Üzvi birləşmələri olan komplekslər də məlumdur.
Alüminiumun kimyəvi aktivliyi çox yüksəkdir; elektrod potensialları seriyasında maqneziumdan dərhal geri qalır. İlk baxışdan belə bir ifadə qəribə görünə bilər: bütün bunlardan sonra alüminium qab və ya qaşıq havada kifayət qədər sabitdir və qaynar suda çökmür. Alüminium, dəmirdən fərqli olaraq, paslanmır. Belə çıxır ki, havada metal rəngsiz, nazik, lakin güclü oksid "zireh" ilə örtülür və bu metalı oksidləşmədən qoruyur. Beləliklə, 0,5-1 mm qalınlığında qalın bir alüminium məftil və ya boşqab brülörün alovuna daxil edilərsə, metal əriyir, lakin alüminium oksidinin bir çantasında qaldığı üçün axmır. Alüminium soysanız qoruyucu film və ya onu boşaldın (məsələn, civə duzlarının məhluluna batırmaqla), alüminium dərhal əsl mahiyyətini göstərəcək: artıq otaq temperaturunda hidrogenin ayrılması ilə su ilə güclü reaksiya verməyə başlayacaq: 2Al + 6H 2 O ® 2Al (OH) 3 + 3H 2. Havada qoruyucu təbəqədən məhrum olan alüminium gözümüzün qarşısında boş oksid tozuna çevrilir: 2Al + 3O 2 ® 2Al 2 O 3. Alüminium incə bölünmüş vəziyyətdə xüsusilə aktivdir; alüminium tozu, alova üfürüldükdə dərhal yanır. Əgər keramika boşqabda alüminium tozunu natrium peroksidlə qarışdırıb qarışığın üzərinə su töksəniz, alüminium da alovlanır və ağ alovla yanır.
Alüminiumun oksigenə çox yüksək yaxınlığı ona bir sıra digər metalların oksidlərindən oksigeni “aparmağa”, onları bərpa etməyə imkan verir (alüminotermiya üsulu). Ən məşhur nümunə termit qarışığıdır, onun yanması zamanı o qədər istilik ayrılır ki, nəticədə dəmir əriyir: 8Al + 3Fe 3 O 4 ® 4Al 2 O 3 + 9Fe. Bu reaksiya 1856-cı ildə N.N.Beketov tərəfindən kəşf edilmişdir. Bu yolla Fe 2 O 3 , CoO , NiO , MoO 3 , V 2 O 5 , SnO 2 , CuO və bir sıra başqa oksidləri metallara bərpa etmək mümkündür. Cr 2 O 3 , Nb 2 O 5 , Ta 2 O 5 , SiO 2 , TiO 2 , ZrO 2 , B 2 O 3-ü alüminiumla reduksiya edərkən reaksiyanın istiliyi reaksiya məhsullarını ərimə nöqtəsindən yuxarı qızdırmaq üçün kifayət etmir.
Alüminium duzlar əmələ gətirmək üçün seyreltilmiş mineral turşularda asanlıqla həll olunur. Konsentratlaşdırılmış nitrat turşusu, alüminium səthini oksidləşdirərək, oksid filminin qalınlaşmasına və sərtləşməsinə kömək edir (metal passivasiyası adlanır). Bu şəkildə işlənmiş alüminium hətta xlorid turşusu ilə reaksiya vermir. Alüminium səthində elektrokimyəvi anodik oksidləşmədən (anodizasiya) istifadə edərək, müxtəlif rənglərdə asanlıqla rənglənə bilən qalın bir film yarada bilərsiniz.
Duz məhlullarından daha az aktiv metalların alüminium tərəfindən yerdəyişməsi çox vaxt alüminium səthində qoruyucu bir filmlə maneə törədir. Bu film mis xlorid tərəfindən sürətlə məhv edilir, buna görə də 3CuCl 2 + 2Al ® 2AlCl 3 + 3Cu reaksiyası asanlıqla davam edir, bu da güclü qızdırma ilə müşayiət olunur. Güclü qələvi məhlullarında alüminium hidrogenin ayrılması ilə asanlıqla həll olunur: 2Al + 6NaOH + 6H 2 O ® 2Na 3 + 3H 2 (digər anion hidrokso kompleksləri də əmələ gəlir). Alüminium birləşmələrinin amfoter təbiəti həm də onun təzə çökmüş oksid və hidroksidinin qələvilərdə asanlıqla həll edilməsində özünü göstərir. Kristal oksid (korund) turşulara və qələvilərə çox davamlıdır. Qələvilərlə birləşdirildikdə susuz aluminatlar əmələ gəlir: Al 2 O 3 + 2NaOH ® 2NaAlO 2 + H 2 O. Maqnezium alüminat Mg (AlO 2) 2 adətən müxtəlif rənglərdə çirklərlə rənglənmiş yarı qiymətli şpinel daşıdır. .
Alüminium halogenlərlə şiddətlə reaksiya verir. 1 ml brom olan sınaq borusuna nazik alüminium məftil daxil edilərsə, qısa müddətdən sonra alüminium alovlanır və parlaq alovla yanır. Alüminium və yod tozlarının qarışığının reaksiyası bir damla su ilə başlayır (yodlu su oksid filmini məhv edən bir turşu meydana gətirir), bundan sonra bənövşəyi yod buxarı ilə parlaq bir alov görünür. Sulu məhlullardakı alüminium halogenidləri hidroliz nəticəsində turşudur: AlCl 3 + H 2 O Al(OH)Cl 2 + HCl.
Alüminiumun azotla reaksiyası yalnız AlN nitridin əmələ gəlməsi ilə 800 ° C-dən yuxarı, 200 ° C-də kükürdlə (Al 2 S 3 sulfid əmələ gəlir), 500 ° C-də fosforla (AlP fosfidi əmələ gəlir) baş verir. Bor ərimiş alüminiuma daxil edildikdə, AlB 2 və AlB 12 tərkibli boridlər əmələ gəlir - turşulara davamlı odadavamlı birləşmələr. Hidrid (AlH) x (x = 1.2) yalnız atom hidrogeninin alüminium buxarı ilə reaksiyasında aşağı temperaturda vakuumda əmələ gəlir. Otaq temperaturunda rütubət olmadıqda sabit olan AlH 3 hidrid susuz efir məhlulunda alınır: AlCl 3 + LiH ® AlH 3 + 3LiCl. LiH artıqlığı ilə duza bənzər litium alüminium hidrid LiAlH 4 əmələ gəlir - üzvi sintezdə istifadə olunan çox güclü reduksiya agenti. Dərhal su ilə parçalanır: LiAlH 4 + 4H 2 O ® LiOH + Al (OH) 3 + 4H 2.
Alüminium almaq.
Alüminiumun sənədləşdirilmiş kəşfi 1825-ci ildə baş verdi. Danimarkalı fizik Hans Kristian Oersted ilk dəfə bu metalı kalium amalgamının susuz alüminium xlorid üzərində təsiri ilə (xloru alüminium oksidi və kömürün isti qarışığından keçirərək əldə edilir) təcrid edərkən əldə etdi. Civəni uzaqlaşdıraraq, Oersted çirkləri ilə çirklənmiş alüminium əldə etdi. 1827-ci ildə alman kimyaçısı Fridrix Wöhler kalium heksafluoroalüminatı azaltmaqla toz şəklində alüminium əldə etdi:
Na 3 AlF 6 + 3K ® Al + 3NaF + 3KF. Daha sonra o, parlaq metal toplar şəklində alüminium əldə etməyi bacardı. 1854-cü ildə fransız kimyaçısı Henri-Étienne Saint-Clair Deville ilk sənaye yolu alüminium əldə etmək - tetraxloroalüminatın natrium ilə əriməsini azaltmaqla: NaAlCl 4 + 3Na ® Al + 4NaCl. Bununla belə, alüminium son dərəcə nadir və bahalı metal olmaqda davam edirdi; qızıldan çox ucuz deyil və dəmirdən 1500 dəfə bahadır (indi cəmi üç dəfə). Qızıldan, alüminiumdan və qiymətli daşlardan 1850-ci illərdə Fransa imperatoru III Napoleonun oğlu üçün çınqırıq hazırlanmışdır. 1855-ci ildə Parisdə keçirilən Ümumdünya Sərgisində yeni üsulla əldə edilmiş böyük bir alüminium külçəsi nümayiş etdiriləndə ona ləl-cəvahirat kimi baxılırdı. ABŞ paytaxtında Vaşinqton abidəsinin yuxarı hissəsi (piramida formasında) qiymətli alüminiumdan hazırlanıb. O zamanlar alüminium gümüşdən çox da ucuz deyildi: məsələn, ABŞ-da 1856-cı ildə bir funt (454 q) 12 dollara, gümüş isə 15 dollara satılırdı. Brockhaus və Efron ensiklopedik lüğəti "alüminium hələ də əsasən sarğı üçün istifadə olunur ... lüks əşyalar" dedi. O vaxta qədər dünyada hər il cəmi 2,5 ton metal hasil edilirdi. Yalnız 19-cu əsrin sonlarına doğru elektrolitik üsul alüminium əldə edərək, onun illik istehsalı minlərlə ton təşkil etməyə başladı və 20-ci əsrdə. – milyon ton. Bu, alüminiumu geniş yayılmış yarı qiymətli metal etdi.
Alüminium istehsalının müasir üsulu 1886-cı ildə gənc amerikalı tədqiqatçı Çarlz Martin Holl tərəfindən kəşf edilmişdir. Uşaqlıqdan kimyaya maraq göstərib. Atasının köhnə kimya dərsliyini tapdıqdan sonra onu səylə öyrənməyə, eləcə də təcrübə aparmağa başladı, hətta bir dəfə yemək süfrəsini zədələdiyi üçün anasından danlamışdı. Və 10 il sonra o, onu bütün dünyada izzətləndirən görkəmli bir kəşf etdi.
16 yaşında tələbə adını qazanan Holl müəllimi F.F.Cevettdən eşitmişdi ki, əgər kimsə alüminium əldə etməyin ucuz yolunu inkişaf etdirməyi bacararsa, o zaman bu insan nəinki bəşəriyyətə böyük xidmət göstərəcək, həm də böyük pul qazanacaq. bəxt. Jewett nə danışdığını bilirdi: o, əvvəllər Almaniyada təlim keçmişdi, Wöhlerdə işləmişdir və onunla alüminium əldə etmək problemlərini müzakirə etmişdir. Cevett özü ilə birlikdə Amerikaya nadir metal nümunəsini də gətirdi və onu tələbələrinə göstərdi. Birdən Holl yüksək səslə dedi: "Mən bu metalı alacam!"
Altı illik gərgin iş davam etdi. Hall müxtəlif üsullarla alüminium əldə etməyə çalışdı, lakin uğursuz oldu. Nəhayət, bu metalı elektroliz yolu ilə çıxarmağa çalışdı. O dövrdə elektrik stansiyaları yox idi, cərəyan kömür, sink, azot və sulfat turşularından böyük ev batareyalarından istifadə edilməli idi. Hall kiçik bir laboratoriya qurduğu anbarda işləyirdi. Ona qardaşının təcrübələri ilə çox maraqlanan bacısı Culiya kömək edirdi. O, bütün məktublarını və iş jurnallarını saxlayırdı ki, bu da kəşfin tarixini hər gün izləməyə imkan verir. Onun xatirələrindən bir parçanı təqdim edirik:
Çarlz həmişə olub yaxşı əhval, və ən pis günlərində belə bədbəxt ixtiraçıların taleyinə gülməyi bacardı. Uğursuz vaxtlarda köhnə pianomuzda təsəlli tapırdı. Ev laboratoriyasında uzun saatlar fasiləsiz işləyirdi; və bir müddət çəkiliş meydançasını tərk edə bildikdə, bir az oynamaq üçün bizim uzun evimizdə yarışdı... Bilirdim ki, belə cazibə və hisslə oynayaraq, daim öz işi haqqında düşünürdü. Bu işdə ona musiqi kömək etdi.
Ən çətin hissəsi elektrolitin tapılması və alüminiumu oksidləşmədən qorumaq idi. Altı aylıq yorucu əməkdən sonra, nəhayət, potada bir neçə kiçik gümüş top göründü. Hall müvəffəqiyyəti haqqında hesabat vermək üçün dərhal keçmiş müəlliminin yanına qaçdı. "Professor, başa düşdüm!" o, əlini uzadaraq qışqırdı: ovucunda onlarla kiçik alüminium top uzanmışdı. Bu, 1886-cı il fevralın 23-də baş verdi. Və düz iki ay sonra, elə həmin il aprelin 23-də fransız Pol Héroux müstəqil və demək olar ki, eyni vaxtda hazırladığı oxşar ixtira üçün patent aldı (digər iki təsadüf diqqəti cəlb edir: hər ikisi Hall və Héroux 1863-cü ildə anadan olub və 1914-cü ildə vəfat ediblər).
Hall tərəfindən əldə edilən ilk alüminium topları milli relikt kimi Pittsburqdakı Amerika Alüminium Şirkətində saxlanılır və onun kollecində alüminiumdan tökmə Holl abidəsi var. Daha sonra Jewett yazırdı: “Mənim ən mühüm kəşfim insanın kəşfi idi. Məhz Çarlz M. Hall 21 yaşında filizdən alüminiumun çıxarılmasının yolunu kəşf etdi və bununla da alüminiumu hazırda bütün dünyada geniş istifadə olunan o ecazkar metal etdi. Jewett'in peyğəmbərliyi gerçəkləşdi: Hall geniş tanındı, bir çox elmi cəmiyyətlərin fəxri üzvü oldu. Lakin onun şəxsi həyatı uğursuz alınıb: gəlin nişanlısının bütün vaxtını laboratoriyada keçirməsinə dözmək istəməyib və nişanı kəsib. Hall həyatının sonuna qədər çalışdığı doğma kollecində təsəlli tapdı. Çarlzın qardaşının yazdığı kimi, "Kollec onun həyat yoldaşı və uşaqları və hər şeyi, bütün həyatı idi". Holl həmçinin kollecə mirasının böyük hissəsini - 5 milyon dolları vəsiyyət edib.Hall 51 yaşında leykemiyadan vəfat edib.
Hall metodu geniş miqyasda elektrik enerjisindən istifadə edərək nisbətən ucuz alüminium əldə etməyə imkan verdi. Əgər 1855-ci ildən 1890-cı ilə qədər cəmi 200 ton alüminium alınmışdısa, sonrakı onillikdə Hall metoduna görə bütün dünyada bu metaldan 28.000 ton əldə edilmişdir! 1930-cu ilə qədər dünya illik alüminium istehsalı 300.000 tona çatdı. İndi ildə 15 milyon tondan çox alüminium istehsal olunur. 960-970 ° C temperaturda olan xüsusi vannalarda alüminium oksidinin (texniki Al 2 O 3) məhlulu qismən mineral şəklində və qismən xüsusi olaraq çıxarılan ərimiş kriolit Na 3 AlF 6-da elektrolizə məruz qalır. sintez edilmişdir. Maye alüminium hamamın dibində (katod) yığılır, oksigen karbon anodlarında sərbəst buraxılır, tədricən yanar. Aşağı gərginlikdə (təxminən 4,5 V) elektrolizatorlar böyük cərəyanlar istehlak edirlər - 250.000 A-a qədər! Bir gün ərzində bir elektrolizator təxminən bir ton alüminium istehsal edir. İstehsal böyük miqdarda elektrik enerjisi tələb edir: 1 ton metal istehsal etmək üçün 15 min kilovat-saat elektrik enerjisi sərf olunur. Bu qədər elektrik enerjisi 150 mənzilli böyük bir binanı bir ay ərzində sərf edir. Alüminium istehsalı ekoloji cəhətdən təhlükəlidir, çünki atmosfer havası uçucu flüor birləşmələri ilə çirklənir.
Alüminiumun istifadəsi.
Hətta D.İ.Mendeleyev yazırdı ki, “böyük yüngüllük və möhkəmliyə və havada az dəyişkənliyə malik olan metal alüminium bəzi məhsullar üçün çox uyğundur”. Alüminium ən çox yayılmış və ucuz metallardan biridir. Onsuz təsəvvür etmək çətindir müasir həyat. Təəccüblü deyil ki, alüminium 20-ci əsrin metalı adlanır. O, emal üçün yaxşı uyğun gəlir: döymə, ştamplama, yayma, çəkmə, basma. Saf alüminium kifayət qədər yumşaq metaldır; üçün elektrik naqilləri, konstruksiya hissələri, folqa hazırlamaq üçün istifadə olunur qida məhsulları, mətbəx əşyaları və "gümüş" boya. Bu gözəl və yüngül metal tikintidə geniş istifadə olunur və aviasiya texnologiyası. Alüminium işığı çox yaxşı əks etdirir. Buna görə də, güzgülərin istehsalı üçün istifadə olunur - vakuumda metal çökdürülməsi ilə.
Təyyarə və maşınqayırmada, tikinti konstruksiyalarının istehsalında daha sərt alüminium ərintiləri istifadə olunur. Ən məşhurlarından biri mis və maqnezium ilə alüminium ərintisidir (duralumin və ya sadəcə "duralumin"; adı Almaniyanın Düren şəhərindən gəlir). Bu ərinti, sərtləşdikdən sonra xüsusi bir sərtlik əldə edir və təmiz alüminiumdan təxminən 7 dəfə daha möhkəm olur. Eyni zamanda, dəmirdən demək olar ki, üç dəfə yüngüldür. Alüminiumun mis, maqnezium, manqan, silisium və dəmirin kiçik əlavələri ilə alaşımlanması ilə əldə edilir. Siluminlər geniş yayılmışdır - alüminium ərintilərinin silisiumla tökülməsi. Yüksək möhkəmliyə malik, kriogen (şaxtaya davamlı) və istiliyədavamlı ərintilər də istehsal olunur. Qoruyucu və dekorativ örtüklər alüminium ərintilərindən hazırlanan məhsullara asanlıqla tətbiq olunur. Alüminium ərintilərinin yüngülliyi və möhkəmliyi aviasiya texnologiyasında xüsusilə faydalı idi. Məsələn, helikopter pərvanələri alüminium, maqnezium və silisium ərintisindən hazırlanır. Nisbətən ucuz alüminium bürünc (11% -ə qədər Al) yüksək mexaniki xüsusiyyətlərə malikdir, dəniz suyunda və hətta seyreltilmiş xlorid turşusunda sabitdir. SSRİ-də alüminium bürüncdən 1926-1957-ci illərdə 1, 2, 3 və 5 qəpik nominalında sikkələr zərb edilmişdir.
Hazırda bütün alüminiumun dörddə biri tikinti ehtiyacları üçün istifadə olunur, eyni miqdar nəqliyyat mühəndisliyi tərəfindən istehlak edilir, hissənin təxminən 17% -i qablaşdırma materialları və qutulara, 10% - elektrik mühəndisliyinə sərf olunur.
Alüminium həmçinin çoxlu yanan və partlayıcı qarışıqları ehtiva edir. Alumotol, trinitrotoluenin alüminium tozu ilə tökmə qarışığı ən güclü sənaye partlayıcılarından biridir. Ammonal ammonium nitrat, trinitrotoluol və alüminium tozundan ibarət partlayıcı maddədir. Yandırıcı kompozisiyalar alüminium və oksidləşdirici maddə - nitrat, perklorat ehtiva edir. Pirotexniki kompozisiyalar "Zvezdochka" da toz alüminiumdan ibarətdir.
Alüminium tozunun metal oksidləri (termit) ilə qarışığı müəyyən metallar və ərintilər əldə etmək üçün, relsləri qaynaq etmək üçün, yandırıcı döyüş sursatlarında istifadə olunur.
Alüminium da tapıldı praktik istifadə raket yanacağı kimi. 1 kq alüminiumun tam yanması üçün 1 kq kerosindən təxminən dörd dəfə az oksigen tələb olunur. Bundan əlavə, alüminium təkcə sərbəst oksigenlə deyil, həm də suyun və ya suyun bir hissəsi olan bağlı oksigenlə oksidləşə bilər. karbon qazı. Alüminiumun suda "yanması" zamanı 1 kq məhsula 8800 kJ ayrılır; bu, metalın təmiz oksigendə yandırılması ilə müqayisədə 1,8 dəfə az, lakin havada yandırıldığı zamandan 1,3 dəfə çoxdur. Bu o deməkdir ki, belə yanacaq üçün oksidləşdirici maddə kimi təhlükəli və bahalı birləşmələrin əvəzinə adi su istifadə edilə bilər. Alüminiumdan yanacaq kimi istifadə ideyası hələ 1924-cü ildə rus alimi və ixtiraçısı F.A.Zander tərəfindən irəli sürülüb. Onun planına görə, kosmik gəminin alüminium elementləri əlavə yanacaq kimi istifadə oluna bilər. Bu cəsarətli layihə hələ praktiki olaraq həyata keçirilməyib, lakin hazırda məlum olan bərk yanacaqların əksəriyyətində incə bölünmüş toz şəklində alüminium metal var. Yanacağa 15% alüminium əlavə etmək yanma məhsullarının temperaturunu min dərəcə (2200-dən 3200 K-ə qədər) qaldıra bilər; mühərrik nozzindən yanma məhsullarının işlənmə sürəti də nəzərəçarpacaq dərəcədə artır - raket yanacağının səmərəliliyini təyin edən əsas enerji göstəricisi. Bu baxımdan, yalnız litium, berilyum və maqnezium alüminiumla rəqabət edə bilər, lakin onların hamısı alüminiumdan qat-qat bahadır.
Alüminium birləşmələri də geniş istifadə olunur. Alüminium oksid odadavamlı və aşındırıcı (zümrüd) materialdır, keramika istehsalı üçün xammaldır. Ondan lazer materialları, saat podşipnikləri, zərgərlik daşları (süni yaqutlar) da hazırlanır. Kalsine edilmiş alüminium oksidi qazların və mayelərin təmizlənməsi üçün adsorbent və bir sıra üzvi reaksiyalar üçün katalizatordur. Susuz alüminium xlorid üzvi sintezdə katalizatordur (Friedel-Crafts reaksiyası), yüksək saflıqda alüminium əldə etmək üçün başlanğıc materialdır. Alüminium sulfat suyun təmizlənməsi üçün istifadə olunur; Tərkibindəki kalsium bikarbonat ilə reaksiya:
Al 2 (SO 4) 3 + 3Ca (HCO 3) 2 ® 2AlO (OH) + 3CaSO 4 + 6CO 2 + 2H 2 O, oksid-hidroksid lopaları əmələ gətirir, onlar çökür, tutur və həmçinin səthdə sorblanır. su dayandırılmış çirkləri və hətta mikroorqanizmləri. Bundan əlavə, alüminium sulfat parçaların rənglənməsi, dərinin aşılanması, ağacın qorunması və kağızın ölçülməsi üçün mordan kimi istifadə olunur. Kalsium aluminat bağlayıcıların, o cümlədən Portland sementinin tərkib hissəsidir. İtrium alüminium qranat (YAG) YAlO 3 lazer materialıdır. Alüminium nitrid elektrik sobaları üçün odadavamlı materialdır. Sintetik seolitlər (onlar alüminosilikatlara aiddir) xromatoqrafiya və katalizatorlarda adsorbentlərdir. Organoalüminium birləşmələri (məsələn, trietilaluminium) yüksək keyfiyyətli sintetik kauçuk da daxil olmaqla polimerlərin sintezi üçün istifadə olunan Ziegler-Natta katalizatorlarının komponentləridir.
İlya Leenson
Ədəbiyyat:
Tixonov V.N. Alüminiumun analitik kimyası. M., "Elm", 1971
Kimyəvi elementlərin məşhur kitabxanası. M., "Elm", 1983
Craig N.C. Charles Martin Hall və onun Metall. J.Chem.Educ. 1986, cild. 63, № 7
Kumar V., Milewski L. Charles Martin Hall və Böyük Alüminium İnqilabı. J.Chem.Educ., 1987, cild. 64, № 8
ALÜMİNİYUM NƏDİR
Yüngül, davamlı, korroziyaya davamlı və funksional - alüminiumu dövrümüzün əsas struktur materialına çevirən keyfiyyətlərin bu birləşməsidir. Alüminium yaşadığımız evlərdə, səyahət etdiyimiz avtomobillərdə, qatarlarda və təyyarələrdə, cib telefonlarında və kompüterlərdə, soyuducu rəflərində və müasir interyerlərdə olur. Ancaq hətta 200 il əvvəl bu metal haqqında çox az şey məlum idi.
"Dünən yalnız cəsarətli bir arzu olan əsrlər boyu həyata keçirilməsi mümkün olmayan şey bu gün real işə, sabah isə nailiyyətə çevrilir."
Sergey Pavloviç Korolev
alim, konstruktor, praktiki astronavtikanın banisi
Alüminium - gümüşü-ağ metal, Mendeleyevin dövri cədvəlinin 13-cü elementi. İnanılmaz, lakin həqiqətdir: alüminium Yer üzündə ən çox yayılmış metaldır, yer qabığının ümumi kütləsinin 8% -dən çoxunu təşkil edir və planetimizdə oksigen və silikondan sonra üçüncü ən çox yayılmış kimyəvi elementdir.
Eyni zamanda, alüminium yüksək kimyəvi aktivliyə görə təbiətdə təmiz formada baş vermir. Buna görə biz bu barədə nisbətən yaxınlarda öyrəndik. Formal olaraq, alüminium yalnız 1824-cü ildə əldə edildi və sənaye istehsalına başlamazdan daha yarım əsr keçdi.
Alüminium ən çox təbiətdə tərkibində olur alum. Bunlar sulfat turşusunun iki duzunu birləşdirən minerallardır: biri qələvi metala (litium, natrium, kalium, rubidium və ya sezium), digəri isə dövri cədvəlin üçüncü qrupunun metalına, əsasən alüminiuma əsaslanır.
Alum bu gün də suyun təmizlənməsində, yeməkdə, tibbdə, kosmetologiyada, kimya sənayesində və digər sahələrdə istifadə olunur. Yeri gəlmişkən, alüminium adını Latın dilində alumen adlandırılan alum sayəsində almışdır.
korund
Yaqut, sapfir, zümrüd və akuamarin alüminium minerallarıdır.
İlk ikisi korundla bağlıdır - bu, kristal şəklində alüminium oksiddir (Al 2 O 3). Təbii şəffaflığa malikdir və möhkəmliyinə görə almazdan sonra ikinci yerdədir. Gülləkeçirməz şüşələr, təyyarələrdəki illüminatorlar, smartfon ekranları sapfirdən hazırlanır.
Və daha az qiymətli korund minerallarından biri - zümrüd aşındırıcı material kimi, o cümlədən zımpara yaratmaq üçün istifadə olunur.
Bu günə qədər alüminiumun 300-ə yaxın müxtəlif birləşmələri və mineralları məlumdur - Yer kürəsində əsas süxur əmələ gətirən mineral olan feldispatdan tutmuş yaqut, sapfir və ya zümrüdə qədər, indi o qədər də geniş yayılmayan.
Hans Kristian Oersted(1777-1851) - Danimarka fiziki, Sankt-Peterburq Elmlər Akademiyasının fəxri üzvü (1830). Rudkörbing şəhərində əczaçı ailəsində anadan olub. 1797-ci ildə Kopenhagen Universitetini bitirmiş, 1806-cı ildə professor olmuşdur.
Lakin alüminium nə qədər geniş yayılmış olsa da, onun kəşfi yalnız elm adamlarının ixtiyarında olduqda mümkün oldu yeni alət, mürəkkəb maddələri sadə maddələrə bölməyə imkan verir, - elektrik .
1824-cü ildə isə danimarkalı fizik Hans Kristian Oersted elektroliz prosesindən istifadə edərək alüminium əldə etdi. Tərkibində olan kalium və civə çirkləri ilə çirklənmişdi kimyəvi reaksiyalar, lakin bu, alüminiumun əldə edilməsi ilə bağlı ilk hadisə idi.
Alüminium bu gün də elektroliz üsulu ilə istehsal olunur.
Bu gün alüminium istehsalı üçün xammal təbiətdə yayılmış başqa bir alüminium filizidir - boksitlər. Bu, dəmir, silisium, titan, kükürd, qalium, xrom, vanadium, kalsium, dəmir və maqneziumun karbonat duzlarının oksidlərinin qarışığı ilə alüminium hidroksidinin müxtəlif modifikasiyalarından ibarət olan gilli bir qayadır - dövri cədvəlin demək olar ki, yarısı. Orta hesabla 4-5 ton boksitdən 1 ton alüminium istehsal olunur.
boksitlər
Boksit 1821-ci ildə Fransanın cənubunda geoloq Pierre Berthier tərəfindən kəşf edilmişdir. Cins adını tapıldığı Les Baux bölgəsinin şərəfinə almışdır. Dünya boksit ehtiyatlarının təxminən 90%-i tropik və subtropik zonalar ölkələrində - Qvineya, Avstraliya, Vyetnam, Braziliya, Hindistan və Yamaykada cəmləşmişdir.
Boksitdən əldə edilir alüminium oksidi. Bu, ağ toz şəklində olan və alüminium zavodlarında elektroliz yolu ilə metal əldə edilən Al 2 O 3 alüminium oksididir.
Alüminium istehsalı tələb olunur böyük məbləğ elektrik. Bir ton metal istehsalı üçün təxminən 15 MVt/saat enerji tələb olunur - 100 mənzilli bir bina bütün ay ərzində nə qədər istehlak edir.Ona görə də güclü və bərpa olunan enerji mənbələrinin yaxınlığında alüminium əritmə zavodlarının tikilməsi ən məqsədəuyğundur. Ən yaxşı həll - su elektrik stansiyaları, bütün növ "yaşıl enerji"nin ən güclüsünü təmsil edir.
alüminium xüsusiyyətləri
Alüminium nadir bir birləşməyə malikdir qiymətli xassələri. Bu təbiətdəki ən yüngül metallardan biridir: dəmirdən demək olar ki, üç dəfə yüngüldür, lakin eyni zamanda güclü, son dərəcə çevikdir və korroziyaya məruz qalmır, çünki səthi həmişə ən nazik, lakin çox güclü oksidlə örtülmüşdür. film. Maqnit deyil, elektrik cərəyanını yaxşı keçirir və demək olar ki, bütün metallarla ərintilər əmələ gətirir.
Asan
Dəmirdən üç dəfə yüngüldür
Uzunmüddətli
Güc baxımından poladla müqayisə edilə bilər
plastik
Bütün növ mexaniki emallara uyğundur
Korroziya yoxdur
İncə oksid filmi korroziyadan qoruyur
Alüminium həm isti, həm də soyuq təzyiqlə asanlıqla işlənir. O, yuvarlanmağa, çəkməyə, möhürləməyə borcludur. Alüminium yanmır, xüsusi rəngləmə tələb etmir və plastikdən fərqli olaraq zəhərli deyil.
Alüminiumun çevikliyi çox yüksəkdir: 4 mikron qədər nazik təbəqələr və ondan ən incə məftil hazırlana bilər. Ultra nazik alüminium folqa insan saçından üç dəfə nazikdir. Bundan əlavə, digər metal və materiallarla müqayisədə daha qənaətcildir.
Müxtəlif kimyəvi elementlərlə birləşmələr yaratmaq qabiliyyətinin yüksək olması bir çox alüminium ərintilərinin yaranmasına səbəb olmuşdur. Çirklərin hətta kiçik bir hissəsi metalın xüsusiyyətlərini əhəmiyyətli dərəcədə dəyişdirir və onun tətbiqi üçün yeni sahələr açır. Məsələn, alüminiumun silikon və maqneziumla gündəlik həyatda birləşməsinə sözün əsl mənasında yolda - tökmə təkərlər, mühərriklər, şassi elementləri və müasir avtomobilin digər hissələri şəklində rast gəlmək olar. Və əlavə etsəniz Alüminium ərintisi sink, onda bəlkə indi onu əlinizdə saxlayırsınız, çünki qutuların istehsalında istifadə olunan bu ərintidir mobil telefonlar və tabletlər. Bu arada elm adamları yeni və yeni alüminium ərintiləri icad etməyə davam edirlər.
Alüminium ehtiyatları
Sənayenin bütün mövcudluğu ərzində istehsal olunan alüminiumun təxminən 75% -i hələ də istifadə olunur.
Bu məqalədə istifadə olunan şəkil © Shutterstock və © Rusal.
Alüminium III qrupun əsas yarımqrupunun üçüncü dövrün elementidir, atom nömrəsi 13. Alüminium p-elementidir. Alüminium atomunun xarici enerji səviyyəsi elektron konfiqurasiyaya malik 3 elektrondan ibarətdir 3s 2 3p 1. Alüminium +3 oksidləşmə vəziyyətini nümayiş etdirir.
Yüngül metallar qrupuna aiddir. Yer qabığında ən çox yayılmış metal və üçüncü ən çox yayılmış kimyəvi element (oksigen və silisiumdan sonra).
Sadə bir maddə alüminium yüngül, paramaqnit metal gümüşüdür ağ rəng, asan formalaşdırmaq, tökmək, emal. Alüminium yüksək istilik və elektrik keçiriciliyinə, səthi sonrakı qarşılıqlı təsirdən qoruyan güclü oksid filmlərinin sürətlə əmələ gəlməsi səbəbindən korroziyaya qarşı müqavimətə malikdir.
Alüminiumun kimyəvi xassələri
At normal şərait alüminium nazik və güclü oksid filmi ilə örtülmüşdür və buna görə də klassik oksidləşdirici maddələrlə reaksiya vermir: H 2 O (t °); O 2, HNO 3 (qızdırmadan). Buna görə alüminium praktiki olaraq korroziyaya məruz qalmır və buna görə də müasir sənaye tərəfindən geniş tələb olunur. Oksid filmi məhv edildikdə, alüminium aktiv reduksiyaedici metal kimi çıxış edir.
1. Alüminium sadə qeyri-metal maddələrlə asanlıqla reaksiya verir:
4Al + 3O 2 \u003d 2Al 2 O 3
2Al + 3Cl 2 \u003d 2AlCl 3,
2Al + 3Br 2 = 2AlBr 3
2Al + N 2 = 2AlN
2Al + 3S = Al 2 S 3
4Al + 3C \u003d Al 4 C 3
Alüminium sulfid və alüminium karbid tamamilə hidrolizə olunur:
Al 2 S 3 + 6H 2 O \u003d 2Al (OH) 3 + 3H 2 S
Al 4 C 3 + 12H 2 O \u003d 4Al (OH) 3 + 3CH 4
2. Alüminium su ilə reaksiya verir
(qoruyucu oksid filmi çıxarıldıqdan sonra):
2Al + 6H 2 O \u003d 2Al (OH) 3 + 3H 2
3. Alüminium qələvilərlə reaksiya verir
2Al + 2NaOH + 6H 2 O = 2Na + 3H 2
2(NaOH H 2 O) + 2Al \u003d 2NaAlO 2 + 3H 2
Birincisi, qoruyucu oksid filmi həll olunur: Al 2 O 3 + 2NaOH + 3H 2 O = 2Na.
Sonra reaksiyalar davam edir: 2Al + 6H 2 O \u003d 2Al (OH) 3 + 3H 2, NaOH + Al (OH) 3 \u003d Na,
və ya cəmi: 2Al + 6H 2 O + 2NaOH \u003d Na + 3H 2,
və nəticədə alüminatlar əmələ gəlir: Na - natrium tetrahidroksoalüminat Bu birləşmələrdə alüminium atomu 4 deyil, 6 koordinasiya nömrəsi ilə xarakterizə olunduğundan tetrahidrokso birləşmələrinin faktiki düsturu aşağıdakı kimidir: Na
4. Alüminium xlorid və seyreltilmiş sulfat turşularında asanlıqla həll olunur:
2Al + 6HCl = 2AlCl 3 + 3H 2
2Al + 3H 2 SO 4 (razb) \u003d Al 2 (SO 4) 3 + 3H 2
Qızdırıldıqda içəridə həll olunur turşular - oksidləşdirici maddələr, həll olunan alüminium duzları əmələ gətirir:
8Al + 15H 2 SO 4 (konk) = 4Al 2 (SO 4) 3 + 3H 2 S + 12H 2 O
Al + 6HNO 3 (konc) = Al(NO 3) 3 + 3NO 2 + 3H 2 O
5. Alüminium metalları oksidlərindən bərpa edir (alüminotermiya):
8Al + 3Fe 3 O 4 = 4Al 2 O 3 + 9Fe
2Al + Cr 2 O 3 \u003d Al 2 O 3 + 2Cr
Təmiz alüminiumdan bir parça
Doğma elementlər sinfinin metallar və intermetal birləşmələri alt sinifinin mis-kupalit ailəsinin çox nadir mineralı. Əsasən davamlı incə dənəli strukturun mikroskopik seqreqasiyaları şəklində. 1 mm-ə qədər lamel və ya pullu kristallar əmələ gətirə bilər., 0,5 mm uzunluğa qədər filiform kristallar qeyd olunur. bir neçə mikron filament qalınlığı ilə. Gümüş-ağ rəngli yüngül paramaqnit metal, asanlıqla qəliblənir, tökülür, emal olunur.
Həmçinin bax:
STRUKTUR
Kub üz mərkəzli quruluş. 4 narıncı atom
Alüminiumun kristal şəbəkəsi 4°K-dən ərimə nöqtəsinə qədər olan temperaturda sabit olan üz mərkəzli kubdur. Alüminiumda allotropik çevrilmələr yoxdur; onun strukturu daimidir. Vahid hüceyrə ölçüsü 4,049596×10 -10 m olan dörd atomdan ibarətdir; 25 °C-də atom diametri (qəfəsdəki atomlar arasında ən qısa məsafə) 2,86×10 -10 m, atom həcmi isə 9,999×10 -6 m 3 /q-atomdur.
Alüminiumdakı çirklər qəfəs parametrinin dəyərinə az təsir göstərir. Alüminium yüksək kimyəvi aktivliyə malikdir, onun oksigen, kükürd və karbonla birləşmələrinin əmələ gəlmə enerjisi çox yüksəkdir. Gərginliklər seriyasında ən çox elektronegativ elementlər arasındadır və onun normal elektrod potensialı -1,67 V-dir. Normal şəraitdə atmosfer oksigeni ilə qarşılıqlı əlaqədə olan alüminium nazik (2-10 -5 sm) ilə örtülür, lakin güclü yüksək korroziyaya davamlılığını təyin edən daha çox oksidləşmədən qoruyan alüminium oksid A1 2 0 3 filmi. Bununla belə, əgər alüminiumda varsa və ya mühit Hg, Na, Mg, Ca, Si, Cu və bəzi digər elementlər, oksid filminin gücü və onun qoruyucu xüsusiyyətləri kəskin şəkildə azalır.
XÜSUSİYYƏTLƏRİ
Doğal alüminium. Baxış sahəsi 5 x 4 mm. Azərbaycan, Qobustan rayonu, Xəzər dənizi, Xərə-Zirə və ya Bulla adası
Alüminium yumşaq, yüngül, gümüşü-ağ metaldır, yüksək istilik və elektrik keçiriciliyinə malikdir, paramaqnitdir. Ərimə nöqtəsi 660°C. Alüminium və onun ərintilərinin üstünlükləri arasında onun aşağı sıxlığı (2,7 q / sm 3), nisbətən yüksək möhkəmlik xüsusiyyətləri, yaxşı istilik və elektrik keçiriciliyi, istehsal qabiliyyəti, yüksək korroziyaya davamlılıq daxildir. Bu xüsusiyyətlərin birləşməsi alüminiumu ən vaciblərdən biri kimi təsnif etməyə imkan verir texniki materiallar. Asanlıqla bir telə çəkilir və içəriyə yuvarlanır nazik təbəqələr. Alüminium kimyəvi cəhətdən aktivdir (havada qoruyucu oksid filmi ilə örtülmüşdür - alüminium oksidi.) Metalı sonrakı oksidləşmədən etibarlı şəkildə qoruyur. Amma əgər alüminium tozu və ya alüminium folqa güclü qızdırılan metal alüminium oksidə çevrilərək gözqamaşdırıcı alovla yanır. Alüminium hətta seyreltilmiş xlorid və sulfat turşularında, xüsusən də qızdırıldıqda həll olur. Ancaq yüksək dərəcədə seyreltilmiş və konsentrasiya edilmiş soyuqda azot turşusu alüminium həll olunmur. Alüminium üzərində qələvi sulu məhlulların təsiri altında oksid təbəqəsi həll olunur və aluminatlar əmələ gəlir - anion tərkibində alüminium olan duzlar.
Ehtiyatlar və istehsal
Yer qabığında yayılma baxımından Yer metallar arasında 1-ci, elementlər arasında isə 3-cü yeri, oksigen və silikondan sonra ikinci yeri tutur. Yer qabığında alüminiumun kütləvi konsentrasiyası, müxtəlif tədqiqatçıların fikrincə, 7,45 ilə 8,14% arasında qiymətləndirilir.
Müasir hazırlıq üsulu, Hall-Héroult prosesi 1886-cı ildə Amerikalı Çarlz Holl və fransız Pol Héroux tərəfindən müstəqil olaraq hazırlanmışdır. Alüminium oksidi Al 2 O 3-ün Na 3 AlF 6 kriolitin əriməsində həll olunduqdan sonra istehlak olunan koks və ya qrafit anod elektrodlarından istifadə edərək elektrolizdən ibarətdir. Bu əldəetmə üsulu çox böyük miqdarda elektrik enerjisi tələb edir və buna görə də alınır sənaye tətbiqi yalnız 20-ci əsrdə.
MƏŞKİL
Səthində bayerit qabığı ilə yığılmış alüminium. Özbəkistan, Nəvai rayonu, Üçküduk
Yüksək kimyəvi aktivliyə görə təmiz formada deyil, yalnız müxtəlif birləşmələrin tərkibində tapılır. Beləliklə, məsələn, alüminium daxil olan çoxlu filizlər, minerallar, qayalar var. Lakin o, yalnız təbiətdə çox da yüksək olmayan boksitlərdən hasil edilir. Sözügedən metalı ehtiva edən ən çox yayılmış maddələr bunlardır: feldispatlar; boksit; qranitlər; silisium; alüminosilikatlar; bazaltlar və s. Az miqdarda alüminium mütləq canlı orqanizmlərin hüceyrələrinin bir hissəsidir. Klub mamırlarının və dəniz canlılarının bəzi növləri bu elementi həyatları boyu bədənlərində toplaya bilirlər.
TƏTBİQ
alüminium bəzək
Struktur material kimi geniş istifadə olunur. Bu tutumda alüminiumun əsas üstünlükləri yüngüllük, ştamplama üçün elastiklik və korroziyaya davamlılıqdır. Alüminiumun elektrik keçiriciliyi misdən cəmi 1,7 dəfə azdır, alüminium isə kiloqram üçün təxminən 4 dəfə ucuzdur, lakin 3,3 dəfə aşağı sıxlığa görə bərabər müqavimət əldə etmək üçün təxminən 2 dəfə az çəki lazımdır. Buna görə də, elektrik mühəndisliyində naqillərin istehsalı, onların ekranlaşdırılması və hətta mikrosxem kristallarının səthində keçiricilərin çökməsi zamanı mikroelektronikada geniş istifadə olunur.
Alüminium çox baha olanda ondan müxtəlif zinət əşyaları hazırlanırdı. Beləliklə, III Napoleon alüminium düymələr sifariş etdi və 1889-cu ildə Mendeleyevə qızıl və alüminiumdan hazırlanmış qablar olan tərəzi hədiyyə edildi. Alüminium zərgərlik dəbi, istehsalı üçün yeni texnologiyalar ortaya çıxanda dərhal itdi, bu da dəyəri dəfələrlə azaldır. İndi alüminium bəzən zərgərlik istehsalında istifadə olunur.
Alüminium (İngilis Alüminiumu) - Al
Kalium alumunun alınması
Alüminium(lat. Alüminium), - dövri sistemdə alüminium üçüncü dövrdə, üçüncü qrupun əsas yarımqrupundadır. Əsas yük +13. Atomun elektron quruluşu 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1-dir. Metalın atom radiusu 0,143 nm, kovalenti 0,126 nm, Al 3+ ionunun şərti radiusu 0,057 nm-dir. İonlaşma enerjisi Al - Al + 5,99 eV.
Alüminium atomunun ən xarakterik oksidləşmə vəziyyəti +3-dür. Mənfi oksidləşmə vəziyyəti nadirdir. Atomun xarici elektron təbəqəsində sərbəst d-alt səviyyələri var. Buna görə birləşmələrdə onun koordinasiya nömrəsi təkcə 4 (AlCl 4-, AlH 4-, alüminosilikatlar) deyil, həm də 6 (Al 2 O 3, 3+) ola bilər.
Tarixi istinad. Alüminium adı latdan gəlir. alumen - eramızdan əvvəl 500-cü illərdə. alüminium alum adlanır, ondan parçalar boyanmasında və dərinin aşılanmasında mordan kimi istifadə olunurdu. Danimarka alimi H. K. Oersted 1825-ci ildə susuz AlCl 3 üzərində kaliumun bir amalqamı ilə hərəkət edərək və sonra civəni uzaqlaşdıraraq nisbətən təmiz alüminium əldə etdi. Alüminium istehsalının ilk sənaye üsulu 1854-cü ildə fransız kimyaçısı A.E. St. Clair Deville: üsul alüminium və natrium ikiqat xlorid Na 3 AlCl 6-nın natrium metal ilə reduksiyasından ibarət idi. Rənginə görə gümüşə bənzəyən alüminium əvvəlcə çox baha idi. 1855-1890-cı illərdə cəmi 200 ton alüminium istehsal edilmişdir. Kriolit-alüminium əriməsinin elektrolizi yolu ilə alüminium istehsalının müasir üsulu 1886-cı ildə eyni vaxtda və müstəqil olaraq ABŞ-da C.Hall və Fransada P.Héroux tərəfindən hazırlanmışdır.
Təbiətdə olmaq
Alüminium yer qabığında ən çox yayılmış metaldır. 5,5-6,6 mol təşkil edir. pay% və ya 8 wt.%. Onun əsas kütləsi alüminosilikatlarda cəmləşmişdir. Onların əmələ gətirdiyi süxurların məhv edilməsinin son dərəcə geniş yayılmış məhsulu, əsas tərkibi Al 2 O 3 düsturuna uyğun gələn gildir. 2SiO2. 2H 2 O. Alüminiumun digər təbii formalarından boksit Al 2 O 3 ən böyük əhəmiyyətə malikdir. xH 2 O və minerallar korund Al 2 O 3 və kriolit AlF 3. 3NaF.
Qəbz
Hazırda sənayedə alüminium ərinmiş kriolitdə alüminium oksidi Al 2 O 3 məhlulunun elektrolizi yolu ilə istehsal olunur. Al 2 O 3 kifayət qədər təmiz olmalıdır, çünki çirklər əridilmiş alüminiumdan çox çətinliklə çıxarılır. Al 2 O 3-ün ərimə temperaturu təqribən 2050 o C, kriolitinki isə 1100 o C-dir. Tərkibində çəkisi təxminən 10% Al 2 O 3 olan kriolit və Al 2 O 3-ün ərimiş qarışığı əriyir. 960 o C-də və elektrik keçiriciliyinə, sıxlığına və özlülüyünə malikdir, proses üçün ən əlverişlidir. AlF 3, CaF 2 və MgF 2 əlavə etməklə 950°C-də elektroliz mümkündür.
Alüminium əridilməsi üçün elektrolitik hüceyrə içəridən odadavamlı kərpiclərlə örtülmüş bir dəmir korpusdur. Sıxılmış kömür bloklarından yığılmış dibi (altı) katod kimi xidmət edir. Anodlar yuxarıda yerləşir: bunlar kömür briketləri ilə doldurulmuş alüminium çərçivələrdir.
Al 2 O 3 \u003d Al 3+ + AlO 3 3-
Katodda maye alüminium ayrılır:
Al 3+ + 3e - \u003d Al
Alüminium sobanın dibində toplanır, oradan vaxtaşırı buraxılır. Anodda oksigen buraxılır:
4AlO 3 3- - 12e - \u003d 2Al 2 O 3 + 3O 2
Oksigen qrafiti karbon oksidinə oksidləşdirir. Karbon yandıqca anod yığılır.
Alüminium istiliyə davamlılıq vermək üçün bir çox ərintilərə bir alaşım əlavəsi kimi də istifadə olunur.
Alüminiumun fiziki xassələri. Alüminium çox qiymətli xüsusiyyətlər toplusunu birləşdirir: aşağı sıxlıq, yüksək istilik və elektrik keçiriciliyi, yüksək çeviklik və yaxşı korroziyaya davamlılıq. Asanlıqla döymək, möhürləmək, yuvarlamaq, çəkmək olar. Alüminium qaz, kontakt və digər qaynaq növləri ilə yaxşı qaynaqlanır. Alüminium qəfəs a = 4.0413 Å parametri ilə üz mərkəzli kubdur. Alüminiumun xassələri, bütün metallar kimi, böyük dərəcədə onun saflığından asılıdır. Yüksək təmizlikli alüminiumun xüsusiyyətləri (99,996%): sıxlıq (20 °C-də) 2698,9 kq/m 3 ; t pl 660,24 °C; t balya təxminən 2500 °C; istilik genişlənmə əmsalı (20 ° -dən 100 ° C-ə qədər) 23,86 10 -6; istilik keçiriciliyi (190 °C-də) 343 Vt/m K, xüsusi istilik tutumu (100 °C-də) 931,98 J/kq K. ; misə görə elektrik keçiriciliyi (20 °C-də) 65,5%. Alüminium aşağı möhkəmliyə (dartılma gücü 50-60 MN/m2), sərtliyə (Brinell görə 170 MN/m2) və yüksək çevikliyə (50%-ə qədər) malikdir. Soyuq yayma zamanı Alüminiumun dartılma gücü 115 MN/m 2-ə, sərtlik - 270 MN/m 2-ə qədər artır, nisbi uzanma 5%-ə qədər azalır (1 MN/m 2 ~ və 0,1 kqf/mm 2). Alüminium yaxşı cilalanmış, anodlaşdırılmışdır və gümüşə yaxın yüksək əks etdirmə qabiliyyətinə malikdir (o, düşən işıq enerjisinin 90%-ə qədərini əks etdirir). Oksigenə yüksək yaxınlığa malik olan havadakı alüminium nazik, lakin çox güclü oksid Al 2 O 3 filmi ilə örtülmüşdür ki, bu da metalı daha da oksidləşmədən qoruyur və onun yüksək antikorroziya xüsusiyyətlərini müəyyən edir. Oksid filminin gücü və onun qoruyucu təsiri civə, natrium, maqnezium, mis və s. çirkləri olduqda əhəmiyyətli dərəcədə azalır. Alüminium atmosfer korroziyasına, dənizə və şirin suya davamlıdır, konsentratlaşdırılmış və ya yüksək dərəcədə seyreltilmiş azotla praktiki olaraq qarşılıqlı təsir göstərmir. turşu, üzvi turşularla, qida məhsulları.
Kimyəvi xassələri
İncə parçalanmış alüminium qızdırıldıqda, havada güclü şəkildə yanır. Onun kükürdlə qarşılıqlı təsiri də eyni şəkildə davam edir. Xlor və brom ilə birləşmə artıq adi temperaturda, yod ilə - qızdırıldığında baş verir. Çox yüksək temperaturda alüminium da birbaşa azot və karbonla birləşir. Əksinə, hidrogenlə qarşılıqlı təsir göstərmir.
Alüminium suya kifayət qədər davamlıdır. Lakin oksid filminin qoruyucu təsiri mexaniki və ya birləşmə yolu ilə çıxarılarsa, enerjili bir reaksiya meydana gəlir:
Yüksək dərəcədə seyreltilmiş, həmçinin çox konsentrasiyalı HNO3 və H2SO4 alüminiuma (soyuqda) demək olar ki, heç bir təsir göstərmir, bu turşuların orta konsentrasiyalarında isə tədricən həll olunur. Saf alüminium xlorid turşusuna nisbətən kifayət qədər sabitdir, lakin adi texniki metal onda həll olur.
Alüminiumdakı qələvi sulu məhlulların təsiri altında oksid təbəqəsi həll olunur və aluminatlar əmələ gəlir - anion tərkibində alüminium olan duzlar:
Al 2 O 3 + 2NaOH + 3H 2 O \u003d 2Na
Qoruyucu bir filmdən məhrum olan alüminium su ilə qarşılıqlı əlaqə qurur, ondan hidrogeni çıxarır:
2Al + 6H 2 O \u003d 2Al (OH) 3 + 3H 2
Nəticədə alüminium hidroksid həddindən artıq qələvi ilə reaksiya verərək hidroksoalüminat əmələ gətirir:
Al(OH) 3 + NaOH = Na
Qələvi sulu məhlulda alüminiumun həlli üçün ümumi tənlik:
2Al + 2NaOH + 6H 2 O = 2Na + 3H 2
Alüminium, hidrolizə görə turşu və ya qələvi reaksiya verən duzların məhlullarında, məsələn, Na 2 CO 3 məhlulunda nəzərəçarpacaq dərəcədə həll olunur.
Bir sıra gərginliklərdə Mg və Zn arasında yerləşir. Bütün sabit birləşmələrində alüminium üçvalentdir.
Alüminiumun oksigenlə birləşməsi bir çox digər metallardan daha çox istilik (1676 kJ/mol Al 2 O 3) buraxılması ilə müşayiət olunur. Bunu nəzərə alaraq, müvafiq metal oksidin alüminium tozu ilə qarışığı qızdırıldıqda, alınan oksiddən sərbəst metalın ayrılmasına səbəb olan şiddətli reaksiya baş verir. Al (alüminium) ilə reduksiya üsulu çox vaxt bir sıra elementləri (Cr, Mn, V, W və s.) sərbəst vəziyyətdə əldə etmək üçün istifadə olunur.
Alüminotermiya bəzən ayrı-ayrı polad hissələrin, xüsusən də tramvay relslərinin birləşmələrinin qaynaqlanması üçün istifadə olunur. İstifadə olunan qarışıq ("termit") adətən alüminium və Fe 3 O 4 incə tozlarından ibarətdir. Al və BaO 2 qarışığından bir qoruyucu ilə alovlanır. Əsas reaksiya tənliyə uyğun olaraq gedir:
8Al + 3Fe 3 O 4 = 4Al 2 O 3 + 9Fe + 3350 kJ
Üstəlik, temperatur 3000 o C ətrafında inkişaf edir.
Alüminium oksidi ağ, çox odadavamlı (mp 2050 o C) və suda həll olunmayan kütlədir. Təbii Al 2 O 3 (korund mineralı), eləcə də süni şəkildə əldə edilən və sonra güclü kalsine edilmiş yüksək sərtlik və turşularda həll olunmaması ilə fərqlənir. Al 2 O 3 (alüminium oksidi adlanır) qələvilərlə birləşmə yolu ilə həll olunan vəziyyətə çevrilə bilər.
Normalda dəmir oksidi ilə çirklənmiş təbii korund həddindən artıq sərtliyinə görə daşlama çarxlarının, barların və s. istehsalı üçün istifadə olunur. İncə əzilmiş formada zümrüd adlanır və metal səthləri təmizləmək və zımpara etmək üçün istifadə olunur. Eyni məqsədlər üçün tez-tez boksitin əridilməsi ilə əldə edilən Al 2 O 3 istifadə olunur (texniki ad - alund).
Şəffaf rəngli korund kristalları - qırmızı yaqut - xrom qarışığı - və mavi sapfir - titan və dəmir - qiymətli daşların qarışığı. Onlar həmçinin süni şəkildə alınır və texniki məqsədlər üçün, məsələn, dəqiq alətlər üçün hissələrin, saatlarda daşların və s. istehsalı üçün istifadə olunur. Kiçik bir Cr 2 O 3 çirkini ehtiva edən yaqut kristalları kvant generatorları - monoxromatik şüalanmanın yönəldilmiş şüasını yaradan lazerlər kimi istifadə olunur.
Al 2 O 3 suda həll olunmaması səbəbindən bu oksidə uyğun olan hidroksid Al(OH) 3 yalnız dolayı yolla duzlardan alına bilər. Hidroksidin istehsalı aşağıdakı sxem kimi təqdim edilə bilər. Qələvilərin təsiri altında OH ionları tədricən akvokomplekslərdə 3+ su molekulunu əvəz edir:
3+ + OH - \u003d 2+ + H 2 O
2+ + OH - = + + H 2 O
OH - \u003d 0 + H 2 O
Al(OH) 3 həcmli ağ jelatinli çöküntüdür, suda praktiki olaraq həll olunmur, lakin turşularda və güclü qələvilərdə asanlıqla həll olunur. Buna görə də amfoter xarakter daşıyır. Bununla birlikdə, onun əsas və xüsusilə turşu xüsusiyyətləri olduqca zəif ifadə edilir. NH 4 OH-dan artıq olduqda, alüminium hidroksid həll olunmur. Susuzlaşdırılmış hidroksidin bir forması, alüminium gel, adsorbent kimi mühəndislikdə istifadə olunur.
Güclü qələvilərlə qarşılıqlı əlaqədə olduqda müvafiq aluminatlar əmələ gəlir:
NaOH + Al(OH) 3 = Na
Ən aktiv monovalent metalların aluminatları suda yüksək dərəcədə həll olunur, lakin güclü hidroliz sayəsində onların məhlulları yalnız kifayət qədər qələvi artıqlığı olduqda sabitdir. Daha zəif əsaslardan alınan aluminatlar məhlulda demək olar ki, tamamilə hidrolizə olunur və buna görə də yalnız quru yolla əldə edilə bilər (Al 2 O 3-ü müvafiq metalların oksidləri ilə əritməklə). Tərkibində metaalüminium turşusu HAlO 2-dən alınan metaalüminatlar əmələ gəlir. Onların əksəriyyəti suda həll olunmur.
Al(OH) 3 turşularla duzlar əmələ gətirir. Əksər güclü turşuların törəmələri suda yüksək dərəcədə həll olur, lakin daha çox hidrolizə məruz qalır və buna görə də onların məhlulları asidik reaksiya göstərir. Alüminiumun və zəif turşuların həll olunan duzları daha da güclü hidroliz olunur. Hidroliz səbəbindən sulu məhlullardan sulfid, karbonat, siyanid və bəzi digər alüminium duzlarını almaq mümkün deyil.
Sulu mühitdə Al 3+ anionu birbaşa altı su molekulu ilə əhatə olunmuşdur. Belə bir hidratlanmış ion sxemə görə bir qədər dissosiasiya olunur:
3+ + H 2 O \u003d 2+ + OH 3 +
Onun dissosiasiya sabiti 1-dir. 10 -5 yəni. zəif turşudur (güc baxımından sirkə turşusuna bənzəyir). Altı su molekulu olan Al 3+ oktaedral mühiti bir sıra alüminium duzlarının kristal hidratlarında da saxlanılır.
Alüminosilikatlar, silisium-oksigen tetraedrinin bir hissəsi SiO 4 4 - alüminium-oksigen tetraedr AlO 4 5 ilə əvəz olunan silikatlar hesab edilə bilər. yer qabığı. Onların əsas nümayəndələri minerallardır
ortoklaz K 2 Al 2 Si 6 O 16 və ya K 2 O. Al 2 O 3 . 6SiO2
albit Na 2 Al 2 Si 6 O 16 və ya Na 2 O. Al 2 O 3 . 6SiO2
anortit CaAl 2 Si 2 O 8 və ya CaO. Al 2 O 3 . 2SiO2
Mika qrupunun mineralları çox yayılmışdır, məsələn, muskovit Kal 2 (AlSi 3 O 10) (OH) 2. Böyük praktik əhəmiyyətə malik mineral nefelin (Na, K) 2 alüminium oksidi, soda məhsulları və sement almaq üçün istifadə olunur. Bu istehsal aşağıdakı əməliyyatlardan ibarətdir: a) nefelin və əhəngdaşı boru sobalarında 1200°C temperaturda sinterlənir:
(Na, K) 2 + 2CaCO 3 = 2CaSiO 3 + NaAlO 2 + KAlO 2 + 2CO 2
b) yaranan kütlə su ilə yuyulur - natrium və kalium alüminatlarının məhlulu və CaSiO 3 şlamı əmələ gəlir:
NaAlO 2 + KAlO 2 + 4H 2 O \u003d Na + K
c) Sinterləmə zamanı əmələ gələn CO 2 alüminat məhlulundan keçirilir:
Na + K + 2CO 2 = NaHCO 3 + KHCO 3 + 2Al(OH) 3
d) qızdırılan Al (OH) 3 alüminium oksidi alınır:
2Al(OH) 3 \u003d Al 2 O 3 + 3H 2 O
e) ana məhlulun buxarlanması ilə soda və potaj ayrılır və əvvəllər alınmış şlam sement istehsalı üçün istifadə olunur.
1 t Al 2 O 3 istehsalında 1 t soda məmulatı və 7,5 t sement alınır.
Bəzi alüminosilikatlar boş bir quruluşa malikdir və ion mübadiləsi qabiliyyətinə malikdir. Belə silikatlar - təbii və xüsusilə süni - suyun yumşaldılması üçün istifadə olunur. Bundan əlavə, yüksək inkişaf etmiş səthinə görə katalizator daşıyıcıları kimi istifadə olunur, yəni. katalizatorla hopdurulmuş materiallar kimi.
Normal şəraitdə alüminium halidləri rəngsiz kristal maddələrdir. Alüminium halidləri seriyasında AlF 3 öz analoqlarından xassələrinə görə çox fərqlənir. Odadavamlıdır, suda az həll olunur, kimyəvi cəhətdən təsirsizdir. AlF 3 əldə etməyin əsas üsulu susuz HF-nin Al 2 O 3 və ya Al-a təsirinə əsaslanır:
Al 2 O 3 + 6HF = 2AlF 3 + 3H 2 O
Xlor, brom və yod ilə alüminium birləşmələri əriyir, yüksək reaktivdir və təkcə suda deyil, həm də bir çox üzvi həlledicilərdə yaxşı həll olunur. Alüminium halogenidlərinin su ilə qarşılıqlı əlaqəsi istiliyin əhəmiyyətli dərəcədə sərbəst buraxılması ilə müşayiət olunur. Sulu məhlulda onların hamısı yüksək dərəcədə hidrolizə məruz qalır, lakin tipik qeyri-metal turşu halogenidlərindən fərqli olaraq, onların hidrolizi natamam və geri çevrilir. Normal şəraitdə nəzərəçarpacaq dərəcədə uçucu olan AlCl 3, AlBr 3 və AlI 3 nəmli havada tüstülənir (hidroliz nəticəsində). Onları sadə maddələrin birbaşa qarşılıqlı təsiri ilə əldə etmək olar.
Nisbətən aşağı temperaturda AlCl 3, AlBr 3 və AlI 3-ün buxar sıxlıqları ikiqat düsturlara - Al 2 Hal 6-ya az və ya çox uyğun gəlir. Bu molekulların məkan quruluşu ümumi kənarı olan iki tetraedra uyğun gəlir. Hər bir alüminium atomu dörd halogen atomuna, mərkəzi halogen atomlarının hər biri isə hər iki alüminium atomuna bağlıdır. Mərkəzi halogen atomunun iki bağından biri donor-akseptordur, alüminium isə qəbuledici kimi fəaliyyət göstərir.
Bir sıra monovalent metalların halid duzları ilə alüminium halidləri kompleks birləşmələr əmələ gətirir, əsasən M 3 və M tipli (burada Hal xlor, brom və ya yoddur). Əlavə reaksiyalarına meyl ümumiyyətlə nəzərdən keçirilən halidlərdə güclü şəkildə ifadə edilir. AlCl 3-ün katalizator kimi (neft emalı və üzvi sintezlərdə) ən mühüm texniki tətbiqinin səbəbi budur.
Flüoroalüminatlardan kriolit Na 3 ən çox tətbiq edilir (Al, F 2, emaye, şüşə və s. istehsalı üçün). sənaye istehsalı süni kriolit alüminium hidroksidinin hidrofluorik turşu və soda ilə işlənməsinə əsaslanır:
2Al(OH) 3 + 12HF + 3Na 2 CO 3 = 2Na 3 + 3CO 2 + 9H 2 O
Xloro-, bromo- və yodoalüminatlar alüminium trihalidləri müvafiq metalların halidləri ilə əritməklə əldə edilir.
Alüminium hidrogenlə kimyəvi reaksiya verməsə də, alüminium hidrid dolayı yolla əldə edilə bilər. Bu ağ amorf tərkib kütləsidir (AlH 3) n . Hidrogenin ayrılması ilə 105 ° C-dən yuxarı qızdırıldıqda parçalanır.
AlH 3 efir məhlulunda əsas hidridlərlə qarşılıqlı əlaqədə olduqda hidroalüminatlar əmələ gəlir:
LiH + AlH 3 = Li
Hidridoalüminatlar ağ bərk maddələrdir. Su ilə sürətlə parçalanır. Onlar güclü bərpaçılardır. Üzvi sintezdə (xüsusilə Li) istifadə olunur.
Alüminium sulfat Al 2 (SO 4) 3. 18H 2 O isti sulfat turşusunun alüminium oksidi və ya kaolin üzərində təsiri ilə əldə edilir. Suyun təmizlənməsində, həmçinin bəzi növ kağızların hazırlanmasında istifadə olunur.
Kalium alum KAl(SO 4) 2 . 12H 2 O çox miqdarda dərinin aşılanmasında, həmçinin pambıq parçalar üçün mordan kimi rənglənmədə istifadə olunur. Sonuncu halda, alumun təsiri ona əsaslanır ki, onların hidrolizi nəticəsində əmələ gələn alüminium hidroksid parçanın liflərində incə dispers vəziyyətdə yerləşdirilir və boyanı adsorbsiya edərək, onu lifdə möhkəm tutur. .
Digər alüminium törəmələrindən parçalar boyamada (mordan kimi) və tibbdə (losyonlar və kompreslər) istifadə olunan onun asetatını (əks halda sirkə turşusu duzu) Al(CH 3 COO) 3-ü qeyd etmək lazımdır. Alüminium nitrat suda asanlıqla həll olunur. Alüminium fosfat suda və sirkə turşusunda həll olunmur, lakin güclü turşularda və qələvilərdə həll olunur.
bədəndə alüminium. Alüminium heyvanların və bitkilərin toxumalarının bir hissəsidir; məməlilərin orqanlarında 10 -3-dən 10 -5%-ə qədər alüminium (bir xam maddədə) aşkar edilmişdir. Alüminium qaraciyər, mədəaltı vəzi və qalxanabənzər vəzlərdə toplanır. Tərəvəz məhsullarında alüminium miqdarı 1 kq quru maddəyə (kartof) 4 mq-dan 46 mq-a (sarı şalgam), heyvan məhsullarında - 4 mq (bal) ilə 1 kq quru maddəyə (mal əti) 72 mq-a qədər dəyişir. . Gündəlik insan pəhrizində alüminiumun miqdarı 35-40 mq-a çatır. Məlum orqanizmlər var - alüminium konsentratorları, məsələn, küldə 5,3% -ə qədər alüminium olan klub mamırları (Lycopodiaceae), küllərində 0,2-0,8% alüminium olan mollyuskalar (Helix və Lithorina). Fosfatlarla həll olunmayan birləşmələr əmələ gətirən alüminium bitkilərin (fosfatın köklər tərəfindən udulması) və heyvanların (bağırsaqlarda fosfatın udulması) qidalanmasını pozur.
Alüminiumun geokimyası. Alüminiumun geokimyəvi xüsusiyyətləri onun oksigenə yüksək yaxınlığı (minerallarda alüminium oksigen oktaedrləri və tetraedrlərə daxildir), sabit valentliyi (3) və əksər təbii birləşmələrin aşağı həll olması ilə müəyyən edilir. Maqmanın bərkiməsi və maqmatik süxurların əmələ gəlməsi zamanı endogen proseslərdə alüminium feldispatların, slyudaların və digər mineralların - alüminosilikatların kristal qəfəsinə daxil olur. Biosferdə alüminium zəif miqrantdır, orqanizmlərdə və hidrosferdə azdır. Bol bitki örtüyünün çürüyən qalıqlarının çoxlu üzvi turşular əmələ gətirdiyi rütubətli iqlimdə alüminium torpaqlarda və sularda üzvi-mineral kolloid birləşmələr şəklində miqrasiya edir; alüminium kolloidlər tərəfindən adsorbsiya edilir və torpaqların aşağı hissəsində çökür. Alüminium və silisium arasındakı əlaqə qismən pozulur və tropiklərdə yerlərdə minerallar - alüminium hidroksidləri - bemit, diaspor, hidrargillit əmələ gəlir. Alüminiumun çox hissəsi alüminosilikatların bir hissəsidir - kaolinit, beidellit və digər gil mineralları. Zəif hərəkətlilik rütubətli tropiklərin aşınma qabığında alüminiumun qalıq yığılmasını müəyyən edir. Nəticədə elüvial boksitlər əmələ gəlir. Keçmiş geoloji dövrlərdə boksitlər tropik bölgələrin göllərində və dənizlərinin sahil zonasında da toplanmışdır (məsələn, Qazaxıstanın çöküntü boksitləri). Canlı maddənin az olduğu, suların neytral və qələvi olduğu çöllərdə və səhralarda alüminium demək olar ki, miqrasiya etmir. Alüminiumun miqrasiyası yüksək turşuluqlu çay və alüminiumla zəngin yeraltı suların müşahidə olunduğu vulkanik ərazilərdə ən güclüdür. Turşu suların qələvi - dənizlə (çayların ağzında və başqaları) yerdəyişmə yerlərində alüminium boksit çöküntülərinin əmələ gəlməsi ilə çökür.
Alüminium tətbiqi. Alüminiumun fiziki, mexaniki və kimyəvi xüsusiyyətlərinin birləşməsi onun texnologiyanın demək olar ki, bütün sahələrində, xüsusən də digər metallarla ərintiləri şəklində geniş tətbiqini müəyyənləşdirir. Elektrik mühəndisliyində alüminium misi uğurla əvəz edir, xüsusən də kütləvi keçiricilərin istehsalında, məsələn, hava xətlərində, yüksək gərginlikli kabellərdə, keçid qurğularında, transformatorlarda (alüminiumun elektrik keçiriciliyi misin elektrik keçiriciliyinin 65,5% -nə çatır və misdən üç dəfədən çox yüngüldür; eyni keçiriciliyi təmin edən kəsişmə ilə alüminium tellərin kütləsi mis tellərin yarısıdır). Ultra təmiz Alüminium elektrik kondansatörlərinin və rektifikatorlarının istehsalında istifadə olunur, onların işləməsi alüminium oksid plyonkasının elektrik cərəyanını yalnız bir istiqamətdə ötürmək qabiliyyətinə əsaslanır. Zona əriməsi ilə təmizlənmiş ultra təmiz alüminium yarımkeçirici cihazların istehsalı üçün istifadə olunan A III B V tipli yarımkeçirici birləşmələrin sintezi üçün istifadə olunur. Saf Alüminium müxtəlif güzgü reflektorlarının istehsalında istifadə olunur. Yüksək təmizlikli alüminium metal səthləri atmosfer korroziyasından qorumaq üçün istifadə olunur (üzlük, alüminium boya). Nisbətən aşağı neytron udma kəsiyinə malik olan alüminium nüvə reaktorlarında struktur material kimi istifadə olunur.
Böyük tutumlu alüminium çənləri maye qazları (metan, oksigen, hidrogen və s.), azot və sirkə turşularını, Təmiz su, hidrogen peroksid və yemək yağları. Alüminium avadanlıq və aparatlarda geniş istifadə olunur Qida sənayesi, qida qablaşdırması üçün (folqa şəklində), müxtəlif məişət məmulatlarının istehsalı üçün. Binaların, memarlıq, nəqliyyat və idman obyektlərinin bitirilməsi üçün alüminium istehlakında kəskin artım müşahidə edilmişdir.
Metallurgiyada alüminium (buna əsaslanan ərintilərdən başqa) Cu, Mg, Ti, Ni, Zn və Fe əsasında ərintilərdə ən çox yayılmış alaşımlı əlavələrdən biridir. Alüminium poladı qəlibə tökməzdən əvvəl deoksidləşdirmək üçün də, həmçinin alüminotermiya üsulu ilə müəyyən metalların alınması proseslərində istifadə olunur. Alüminium əsaslı üsul toz metallurgiyası 300 ° C-dən yuxarı temperaturda yüksək istilik müqavimətinə malik olan SAP (sinterlənmiş alüminium tozu) yaradılmışdır.
Alüminium partlayıcı maddələrin (ammonal, alumotol) istehsalında istifadə olunur. Geniş istifadə olunur müxtəlif əlaqələr alüminium.
Alüminium istehsalı və istehlakı durmadan artır, artım templərinə görə polad, mis, qurğuşun və sink istehsalını əhəmiyyətli dərəcədə üstələyir.
İstifadə olunmuş ədəbiyyatların siyahısı
1. V.A. Rabinoviç, Z.Ya. Khavin "Qısa Kimyəvi İstinad"
2. L.S. Guzey "Ümumi kimyadan mühazirələr"
3. N.S. Axmetov "Ümumi və qeyri-üzvi kimya"
4. B.V. Nekrasov "Ümumi kimya dərsliyi"
5. N.L. Glinka "Ümumi kimya"
