Metalai yra viena iš patogiausių medžiagų apdirbti. Jie taip pat turi savo lyderius. Pavyzdžiui, pagrindinės aliuminio savybės žmonėms žinomos nuo seno. Jie taip tinka naudoti kasdieniame gyvenime, kad šis metalas tapo labai populiarus. Kokios yra aliuminio, kaip paprastos medžiagos ir kaip atomo, savybės, aptarsime šiame straipsnyje.
Aliuminio atradimo istorija
Ilgą laiką žmogus žinojo nagrinėjamo metalo junginį – kalio alūną. Jis buvo naudojamas kaip priemonė, galinti išbrinkinti ir surišti mišinio komponentus, tai buvo būtina ir apdirbant odos gaminius. Gryno aliuminio oksido egzistavimas tapo žinomas XVIII amžiuje, jo antroje pusėje. Tačiau grynos medžiagos nebuvo gauta.
Mokslininkui H. K. Oerstedui pirmą kartą pavyko išskirti metalą nuo chlorido. Būtent jis apdorojo druską kalio amalgama ir iš mišinio išskyrė pilkus miltelius, kurie buvo gryno aliuminio pavidalo.
Tada tapo aišku, kad aliuminio cheminės savybės pasireiškia dideliu jo aktyvumu, stipriu redukciniu gebėjimu. Todėl niekas kitas ilgą laiką su juo nedirbo.
Tačiau 1854 m. prancūzas Deville sugebėjo gauti metalo luitus lydalo elektrolizės būdu. Šis metodas yra aktualus ir šiandien. Ypač masinė vertingų medžiagų gamyba prasidėjo XX amžiuje, kai buvo išspręstos didelių elektros energijos kiekių gavimo įmonėse problemos.
Šiandien šis metalas yra vienas populiariausių ir naudojamų statybos ir namų ūkio pramonėje.
Bendrosios aliuminio atomo charakteristikos
Jei nagrinėjamą elementą charakterizuojame pagal jo vietą periodinėje sistemoje, galime išskirti keletą taškų.
- Eilinis skaičius – 13.
- Yra trečiame mažame periode, trečioje grupėje, pagrindiniame pogrupyje.
- Atominė masė – 26, 98.
- Valentinių elektronų skaičius – 3.
- Išorinio sluoksnio konfigūracija išreiškiama kaip 3s23p1.
- Elemento pavadinimas yra aliuminis.
- Metalo savybės yra stiprios.
- Gamtoje neturi izotopų, egzistuoja tik viena forma, kurios masės skaičius yra 27.
- Cheminis simbolis yra AL, formulėse skaitomas kaip „aliuminis“.
- Oksidacijos būsena yra viena, lygi +3.
Aliuminio chemines savybes visiškai patvirtina jo atomo elektroninė struktūra, nes turėdamas didelį atominį spindulį ir mažą elektronų giminingumą, jis, kaip ir visi aktyvieji metalai, gali veikti kaip stiprus reduktorius.
Aliuminis kaip paprasta medžiaga: fizinės savybės
Jei kalbėtume apie aliuminį, kaip apie taipaprasta medžiaga, tai sidabriškai b altas blizgus metalas. Ore jis greitai oksiduojasi ir pasidengia tankia oksido plėvele. Tas pats atsitinka veikiant koncentruotoms rūgštims.
Dėl tokios funkcijos gaminiai iš šio metalo yra atsparūs korozijai, o tai, žinoma, yra labai patogu žmonėms. Todėl būtent aliuminis taip plačiai pritaikomas statybose. Medžiagos savybės įdomios ir tuo, kad šis metalas yra labai lengvas, tuo pačiu yra tvirtas ir minkštas. Tokių savybių derinys prieinamas ne kiekvienai medžiagai.
Yra keletas pagrindinių fizinių savybių, būdingų aliuminiui.
- Aukštas plastiškumas ir lankstumas. Iš šio metalo pagaminta lengva, stipri ir labai plona folija, ji taip pat susukama į vielą.
- Lydymosi temperatūra – 660 0C.
- Virimo temperatūra – 2450 0C.
- Tankis – 2,7 g/cm3.
- Kristalinės gardelės apimtis orientuota į veidą, metalinė.
- Jungties tipas – metalinis.
Fizikinės ir cheminės aliuminio savybės lemia jo taikymo ir naudojimo sritis. Jei kalbėsime apie kasdienius aspektus, tai jau mūsų aukščiau aptartos savybės vaidina didelį vaidmenį. Aliuminis, kaip lengvas, patvarus ir antikorozinis metalas, naudojamas orlaivių ir laivų statyboje. Todėl šias savybes labai svarbu žinoti.
Cheminės aliuminio savybės
Iš požiūriochemijoje, aptariamas metalas yra stiprus reduktorius, galintis turėti didelį cheminį aktyvumą, nes yra gryna medžiaga. Svarbiausia yra pašalinti oksido plėvelę. Tokiu atveju aktyvumas smarkiai padidėja.
Aliuminio, kaip paprastos medžiagos, chemines savybes lemia jo gebėjimas reaguoti su:
- rūgštys;
- šarmas;
- halogenai;
- pilka.
Įprastomis sąlygomis jis nesąveikauja su vandeniu. Tuo pačiu metu iš halogenų, nekaitinant, jis reaguoja tik su jodu. Kitoms reakcijoms reikalinga temperatūra.
Galima pateikti pavyzdžių, iliustruojančių aliuminio chemines savybes. Sąveikos reakcijos lygtys su:
- rūgštys – AL + HCL=AlCL3 + H2;
-
šarmai - 2Al + 6H2O + 2NaOH=Na[Al(OH)4] + 3H 2;
- halogenai – AL + Hal=ALHal3;
- pilka – 2AL + 3S=AL2S3.
Apskritai svarbiausia aptariamos medžiagos savybė yra didelis jos gebėjimas atkurti kitus elementus iš jų junginių.
Atkuriamasis pajėgumas
Aliuminio redukuojančios savybės yra gerai atsekamos sąveikos su kitų metalų oksidais reakcijose. Jis lengvai išskiria juos iš medžiagos sudėties ir leidžia jiems egzistuoti paprasta forma. Pavyzdžiui: Cr2O3 + AL=AL2O3 + Cr.
Metalurgijoje yra visa medžiagų gavimo technika,remiantis tokiais atsakymais. Tai vadinama aliuminotermija. Todėl chemijos pramonėje šis elementas naudojamas būtent kitiems metalams gauti.
Pleisk gamtoje
Pagal paplitimą tarp kitų metalinių elementų aliuminis užima pirmą vietą. Jo kiekis žemės plutoje yra 8,8%. Palyginus su nemetalais, jo vieta bus trečia po deguonies ir silicio.
Dėl didelio cheminio aktyvumo jis randamas ne gryna forma, o tik kaip įvairių junginių dalis. Taigi, pavyzdžiui, yra daug rūdų, mineralų, uolienų, įskaitant aliuminį. Tačiau jis kasamas tik iš boksitų, kurių gamtoje nėra per daug.
Dažniausios medžiagos, kurių sudėtyje yra atitinkamo metalo:
- lauko špatai;
- boksitai;
- granitas;
- silika;
- aliumosilikatai;
- baz altai ir kiti.
Nedidelis aliuminio kiekis būtinai yra gyvų organizmų ląstelių dalis. Kai kurios samanų rūšys ir jūrų gyvūnai per savo gyvenimą gali kaupti šį elementą savo kūne.
Gauti
Aliuminio fizinės ir cheminės savybės leidžia jį gauti tik vienu būdu: elektrolizuojant atitinkamo oksido lydalą. Tačiau šis procesas yra technologiškai sudėtingas. AL2O3 lydymosi temperatūra viršija 2000 0C. Dėl šios priežasties jis negali būti tiesiogiai elektrolizuojamas. Taigielkitės taip.
- Boksitai kasami.
- Išvalykite juos nuo nešvarumų, palikdami tik aliuminio oksidą.
- Tada kriolitas ištirpsta.
- Įpilkite oksido.
- Šis mišinys elektrolizuojamas ir gaunamas grynas aliuminis bei anglies dioksidas.
Produkto išeiga yra 99,7%. Tačiau galima gauti dar grynesnį metalą, kuris naudojamas techniniams tikslams.
Programa
Mechaninės aliuminio savybės nėra pakankamai geros, kad jį būtų galima naudoti gryna forma. Todėl dažniausiai naudojami šios medžiagos lydiniai. Jų yra daug, galime įvardyti pačius paprasčiausius.
- Duraliuminis.
- Aliuminis-manganas.
- Aliuminis-magnis.
- Aliuminis-varis.
- Silumins.
- Avial.
Pagrindinis jų skirtumas, žinoma, yra trečiųjų šalių priedai. Visi jie pagaminti aliuminio pagrindu. Dėl kitų metalų medžiaga tampa patvaresnė, atsparesnė korozijai, atspari dilimui ir kalioji.
Yra kelios pagrindinės aliuminio ir gryno pavidalo, ir jo junginių (lydinių) naudojimo sritys.
- Namų vielai ir folijai gaminti.
- Indų gamyba.
- Orlaivių pramonė.
- Laivų statyba.
- Statyba ir architektūra.
- Kosmoso pramonė.
- Statome reaktorius.
Kartu su geležimi ir josaliuminio lydiniai – svarbiausias metalas. Būtent šie du periodinės sistemos atstovai buvo plačiai naudojami pramonėje žmonių rankose.
Aliuminio hidroksido savybės
Hidroksidas yra labiausiai paplitęs junginys, sudarantis aliuminį. Jo cheminės savybės yra tokios pat kaip ir paties metalo – jis yra amfoterinis. Tai reiškia, kad jis gali turėti dvejopą prigimtį, reaguodamas ir su rūgštimis, ir su šarmais.
Pats aliuminio hidroksidas yra b altos želatininės nuosėdos. Jį lengva gauti aliuminio druskai reaguojant su šarmu arba amonio hidroksidu. Reaguodamas su rūgštimis, šis hidroksidas suteikia įprastą atitinkamą druską ir vandenį. Jei reakcija vyksta su šarmu, susidaro aliuminio hidroksokompleksai, kuriuose jo koordinacinis skaičius yra 4. Pavyzdys: Na[Al(OH)4] - natrio tetrahidroksoaliuminatas.
