آلومینیوم چیست؟

سبک، بادوام، مقاوم در برابر خوردگی و کاربردی - این ترکیبی از کیفیت است که آلومینیوم را به ماده اصلی ساختاری زمان ما تبدیل کرده است. آلومینیوم در خانه‌هایی که در آن زندگی می‌کنیم، ماشین‌ها، قطارها و هواپیماهایی که با آن‌ها سفر می‌کنیم، در تلفن‌های همراه و کامپیوترها، در قفسه‌های یخچال و در فضای داخلی مدرن وجود دارد. اما 200 سال پیش اطلاعات کمی در مورد این فلز وجود داشت.

"آنچه برای قرن ها غیرممکن به نظر می رسید، آنچه دیروز فقط یک رویای جسورانه بود، امروز به یک کار واقعی تبدیل می شود و فردا - یک دستاورد."

سرگئی پاولوویچ کورولف
دانشمند، طراح، بنیانگذار فضانوردی عملی

آلومینیوم – فلز نقره ای-سفید، سیزدهمین عنصر جدول تناوبی. باور نکردنی اما واقعی: آلومینیوم فراوان ترین فلز روی زمین است که بیش از 8 درصد از جرم کل پوسته زمین را تشکیل می دهد و سومین عنصر شیمیایی فراوان در سیاره ما پس از اکسیژن و سیلیکون است.

با این حال، آلومینیوم به دلیل واکنش شیمیایی بالا در طبیعت به شکل خالص یافت نمی شود. به همین دلیل است که ما نسبتاً اخیراً در مورد آن مطلع شدیم. آلومینیوم تنها در سال 1824 به طور رسمی تولید شد و نیم قرن دیگر از شروع تولید صنعتی آن گذشت.

اغلب در طبیعت، آلومینیوم در ترکیب یافت می شود زاج. اینها مواد معدنی هستند که دو نمک اسید سولفوریک را ترکیب می کنند: یکی بر اساس یک فلز قلیایی (لیتیوم، سدیم، پتاسیم، روبیدیم یا سزیم)، و دیگری بر اساس فلزی از گروه سوم جدول تناوبی، عمدتا آلومینیوم.

زاج هنوز هم امروزه در صنایع تصفیه آب، آشپزی، پزشکی، آرایشی و بهداشتی، شیمیایی و سایر صنایع استفاده می شود. به هر حال، آلومینیوم به لطف آلوم نام خود را گرفت که در لاتین آلومن نامیده می شد.

کوراندوم

یاقوت، یاقوت کبود، زمرد و آکوامارین از مواد معدنی آلومینیوم هستند.
دو مورد اول متعلق به کوراندوم هستند - این اکسید آلومینیوم (Al 2 O 3) به شکل کریستالی است. شفافیت طبیعی دارد و از نظر استحکام بعد از الماس دوم است. شیشه های ضد گلوله، شیشه های هواپیما و صفحه نمایش گوشی های هوشمند با استفاده از یاقوت کبود ساخته شده اند.
و یکی از مواد معدنی کم ارزش کوراندوم، سنباده، به عنوان یک ماده ساینده، از جمله برای ایجاد کاغذ سنباده استفاده می شود.

امروزه تقریباً 300 ترکیب و کانی آلومینیومی مختلف شناخته شده است - از فلدسپات که اصلی ترین کانی سازنده سنگ روی زمین است تا یاقوت سرخ، یاقوت کبود یا زمرد که دیگر چندان رایج نیستند.

هانس کریستین اورستد(1777-1851) - فیزیکدان دانمارکی، عضو افتخاری آکادمی علوم سن پترزبورگ (1830). در شهر رودکوربینگ در خانواده یک داروساز به دنیا آمد. در سال 1797 از دانشگاه کپنهاگ فارغ التحصیل شد و در سال 1806 استاد شد.

اما مهم نیست که آلومینیوم چقدر رایج بود، کشف آن تنها زمانی ممکن شد که دانشمندان ابزار جدیدی در اختیار داشتند که تجزیه مواد پیچیده را به مواد ساده‌تر ممکن می‌کرد. برق.

و در سال 1824 با استفاده از فرآیند الکترولیز، فیزیکدان دانمارکی هانس کریستین اورستد آلومینیوم به دست آورد. آلومینیم به ناخالصی‌های پتاسیم و جیوه درگیر در واکنش‌های شیمیایی آلوده بود، اما این اولین باری بود که آلومینیوم تولید شد.

با استفاده از الکترولیز، آلومینیوم هنوز هم امروزه تولید می شود.

امروزه ماده اولیه برای تولید آلومینیوم یکی دیگر از سنگ معدن آلومینیوم رایج در طبیعت است. بوکسیت. این سنگ رسی متشکل از اصلاحات مختلف هیدروکسید آلومینیوم با مخلوطی از اکسیدهای آهن، سیلیکون، تیتانیوم، گوگرد، گالیم، کروم، وانادیم، نمک های کربنات کلسیم، آهن و منیزیم است - تقریباً نیمی از جدول تناوبی. از 4 تا 5 تن بوکسیت به طور متوسط ​​1 تن آلومینیوم تولید می شود.

بوکسیت

بوکسیت توسط زمین شناس پیر برتیه در جنوب فرانسه در سال 1821 کشف شد. این نژاد نام خود را پس از منطقه Les Baux که در آن یافت شد، گرفت. حدود 90 درصد از ذخایر بوکسیت جهان در کشورهای مناطق گرمسیری و نیمه گرمسیری - گینه، استرالیا، ویتنام، برزیل، هند و جامائیکا متمرکز شده است.

از بوکسیت به دست می آید آلومینا. این اکسید آلومینیوم Al 2 O 3 است که به شکل پودر سفید است و از آن فلز با الکترولیز در کارخانه های ذوب آلومینیوم تولید می شود.

تولید آلومینیوم به مقدار زیادی برق نیاز دارد. برای تولید یک تن فلز، حدود 15 مگاوات ساعت انرژی مورد نیاز است - این میزان مصرف یک ساختمان 100 آپارتمانی برای یک ماه کامل است.بنابراین، ساختن کارخانه های ذوب آلومینیوم نزدیک به منابع انرژی قوی و تجدیدپذیر منطقی است. بهینه ترین راه حل است نیروگاه های برق آبی، نشان دهنده قدرتمندترین در بین تمام انواع "انرژی سبز" است.

خواص آلومینیوم

آلومینیوم ترکیبی نادر از خواص ارزشمند دارد. این یکی از سبک ترین فلزات در طبیعت است: تقریباً سه برابر سبک تر از آهن است، اما در عین حال قوی، بسیار انعطاف پذیر است و در معرض خوردگی نیست، زیرا سطح آن همیشه با یک اکسید نازک، اما بسیار بادوام پوشیده شده است. فیلم مغناطیسی نیست، الکتریسیته را به خوبی هدایت می کند و تقریباً با تمام فلزات آلیاژ می سازد.

آسان

سه برابر سبکتر از آهن

بادوام

از نظر استحکام با فولاد قابل مقایسه است

پلاستیک

مناسب برای انواع پردازش های مکانیکی

بدون خوردگی

لایه نازک اکسید از خوردگی محافظت می کند

آلومینیوم به راحتی با فشار، گرم و سرد پردازش می شود. می توان آن را نورد، کشید، مهر زد. آلومینیوم نمی سوزد، نیاز به رنگ آمیزی خاصی ندارد و برخلاف پلاستیک غیر سمی است.

چکش خواری آلومینیوم بسیار بالاست: ورق هایی با ضخامت تنها 4 میکرون و نازک ترین سیم را می توان از آن ساخت. و فویل آلومینیومی فوق نازک سه برابر نازکتر از موی انسان است. علاوه بر این، در مقایسه با سایر فلزات و مواد، مقرون به صرفه تر است.

توانایی بالا در تشکیل ترکیبات با عناصر شیمیایی مختلف باعث ایجاد آلیاژهای آلومینیوم زیادی شده است. حتی نسبت کمی از ناخالصی ها به طور قابل توجهی ویژگی های فلز را تغییر می دهد و مناطق جدیدی را برای کاربرد آن باز می کند. به عنوان مثال، ترکیب آلومینیوم با سیلیکون و منیزیم را می توان به معنای واقعی کلمه در زندگی روزمره در جاده ها یافت - به شکل چرخ های آلیاژی، موتورها، عناصر شاسی و سایر قسمت های یک ماشین مدرن. و اگر روی را به آلیاژ آلومینیوم اضافه کنید، شاید اکنون آن را در دستان خود نگه داشته اید، زیرا این آلیاژ در تولید قاب های تلفن همراه و تبلت استفاده می شود. در همین حال، دانشمندان به اختراع آلیاژهای جدید آلومینیوم ادامه می دهند.
ذخایر آلومینیوم
حدود 75 درصد از آلومینیوم تولید شده در سراسر این صنعت هنوز در حال استفاده است.

مواد عکس استفاده شده در این مقاله © Shutterstock و © Rusal.

فلزات یکی از راحت ترین مواد برای پردازش هستند. آنها همچنین رهبران خود را دارند. به عنوان مثال، خواص اولیه آلومینیوم از دیرباز برای مردم شناخته شده است. آنقدر برای استفاده روزمره مناسب هستند که این فلز بسیار محبوب شده است. در این مقاله به بررسی هر دو ماده ساده و اتم خواهیم پرداخت.

تاریخچه کشف آلومینیوم

از دیرباز، انسان ترکیب فلز مورد نظر را می‌شناخت - از آن به‌عنوان وسیله‌ای استفاده می‌شد که می‌توانست اجزای مخلوط را متورم کند و به هم بچسباند؛ این امر در ساخت محصولات چرمی نیز ضروری بود. وجود اکسید آلومینیوم به شکل خالص آن در قرن هجدهم در نیمه دوم آن شناخته شد. با این حال دریافت نشد.

دانشمند H.K. Ørsted اولین کسی بود که فلز را از کلرید آن جدا کرد. این او بود که نمک را با آمالگام پتاسیم و پودر خاکستری جدا شده از مخلوط، که به شکل خالص آلومینیوم بود، درمان کرد.

سپس مشخص شد که خواص شیمیایی آلومینیوم در فعالیت زیاد و توانایی احیایی قوی آن آشکار می شود. بنابراین، هیچ کس دیگری برای مدت طولانی با او کار نکرد.

با این حال، در سال 1854، دویل فرانسوی توانست شمش های فلزی را با الکترولیز مذاب بدست آورد. این روش هنوز هم مورد توجه است. به خصوص تولید انبوه مواد با ارزش در قرن بیستم آغاز شد، زمانی که مشکلات تولید مقادیر زیادی برق در شرکت ها حل شد.

امروزه این فلز یکی از پرطرفدارترین و پرکاربردترین ها در ساخت و ساز و صنایع خانگی می باشد.

مشخصات کلی اتم آلومینیوم

اگر عنصر مورد نظر را با موقعیت آن در جدول تناوبی مشخص کنیم، چندین نقطه را می توان تشخیص داد.

1. شماره سریال - 13.
2. واقع در سومین دوره کوچک، گروه سوم، زیر گروه اصلی.
3. جرم اتمی - 26.98.
4. تعداد الکترون های ظرفیت 3 عدد است.
5. پیکربندی لایه بیرونی با فرمول 3s 2 3p 1 بیان می شود.
6. نام عنصر آلومینیوم است.
7. به شدت بیان شده است.
8. در طبیعت هیچ ایزوتوپی ندارد، فقط به یک شکل با عدد جرمی 27 وجود دارد.
9. نماد شیمیایی AL است که در فرمول ها "آلومینیوم" خوانده می شود.
10. حالت اکسیداسیون یک برابر با +3 است.

خواص شیمیایی آلومینیوم به طور کامل توسط ساختار الکترونیکی اتم آن تایید می شود، زیرا با داشتن شعاع اتمی زیاد و میل ترکیبی الکترونی کم، می تواند مانند تمام فلزات فعال به عنوان یک عامل احیا کننده قوی عمل کند.

آلومینیوم به عنوان یک ماده ساده: خواص فیزیکی

اگر در مورد آلومینیوم به عنوان یک ماده ساده صحبت کنیم، آنگاه یک فلز براق سفید نقره ای است. در هوا به سرعت اکسید می شود و با یک فیلم اکسید متراکم پوشیده می شود. هنگام قرار گرفتن در معرض اسیدهای غلیظ نیز همین اتفاق می افتد.

وجود چنین ویژگی باعث می شود محصولات ساخته شده از این فلز در برابر خوردگی مقاوم باشند که طبیعتا برای افراد بسیار راحت است. به همین دلیل است که آلومینیوم در ساخت و ساز بسیار مورد استفاده قرار می گیرد. آنها همچنین جالب هستند زیرا این فلز بسیار سبک و در عین حال بادوام و نرم است. ترکیبی از چنین ویژگی هایی برای هر ماده ای در دسترس نیست.

چندین ویژگی فیزیکی اساسی وجود دارد که مشخصه آلومینیوم است.

1. درجه بالایی از چکش خواری و شکل پذیری. از این فلز فویل سبک، مستحکم و بسیار نازک ساخته شده و به صورت مفتولی نیز در می آید.
2. نقطه ذوب - 660 0 C.
3. نقطه جوش - 2450 0 C.
4. چگالی - 2.7 گرم بر سانتی متر مکعب.
5. شبکه کریستالی به صورت حجمی و به صورت فلزی است.
6. نوع اتصال - فلزی.

خواص فیزیکی و شیمیایی آلومینیوم زمینه های کاربرد و کاربرد آن را تعیین می کند. اگر در مورد جنبه های روزمره صحبت کنیم، ویژگی هایی که قبلاً در بالا مورد بحث قرار گرفتیم نقش مهمی ایفا می کنند. آلومینیوم به عنوان یک فلز سبک وزن، بادوام و ضد خوردگی، در هواپیماسازی و کشتی سازی استفاده می شود. بنابراین، دانستن این خواص بسیار مهم است.

خواص شیمیایی آلومینیوم

از نقطه نظر شیمیایی، فلز مورد نظر یک عامل احیا کننده قوی است که قادر است در عین حال که یک ماده خالص است، فعالیت شیمیایی بالایی از خود نشان دهد. نکته اصلی حذف فیلم اکسید است. در این صورت فعالیت به شدت افزایش می یابد.

خواص شیمیایی آلومینیوم به عنوان یک ماده ساده با توانایی آن در واکنش با:

• اسیدها؛
• مواد قلیایی
• هالوژن ها
• خاکستری

در شرایط عادی با آب تعامل ندارد. در این مورد، از هالوژن ها، بدون حرارت دادن، تنها با ید واکنش نشان می دهد. سایر واکنش ها به دما نیاز دارند.

برای نشان دادن خواص شیمیایی آلومینیوم می توان مثال هایی ارائه داد. معادلات واکنش های متقابل با:

• اسیدها- AL + HCL = AlCL 3 + H 2;
• قلیایی ها- 2Al + 6H 2 O + 2NaOH = Na + 3H 2;
• هالوژن ها- AL + Hal = ALHal 3 ;
• خاکستری- 2AL + 3S = AL 2 S 3.

به طور کلی مهمترین خاصیت ماده مورد بحث توانایی بالای آن در بازگرداندن عناصر دیگر از ترکیبات آنهاست.

ظرفیت احیا کننده

خواص کاهشی آلومینیوم در واکنش های برهمکنش با اکسیدهای فلزات دیگر به وضوح قابل مشاهده است. به راحتی آنها را از ترکیب ماده استخراج می کند و به آنها اجازه می دهد به شکل ساده وجود داشته باشند. به عنوان مثال: Cr 2 O 3 + AL = AL 2 O 3 + Cr.

در متالورژی، یک روش کامل برای تولید مواد بر اساس واکنش های مشابه وجود دارد. به آن آلومینوترمی می گویند. بنابراین، در صنایع شیمیایی از این عنصر به طور خاص برای تولید فلزات دیگر استفاده می شود.

پراکندگی در طبیعت

از نظر شیوع در میان سایر عناصر فلزی، آلومینیوم در رتبه اول قرار دارد. 8.8 درصد در پوسته زمین وجود دارد. اگر آن را با غیر فلزات مقایسه کنیم، پس از اکسیژن و سیلیکون، جایگاه آن سوم خواهد بود.

به دلیل فعالیت شیمیایی بالای آن، به صورت خالص یافت نمی شود، بلکه تنها به عنوان بخشی از ترکیبات مختلف یافت می شود. به عنوان مثال، بسیاری از سنگ‌های معدنی، کانی‌ها و سنگ‌هایی که حاوی آلومینیوم هستند، شناخته شده‌اند. با این حال، فقط از بوکسیت استخراج می شود که محتوای آن در طبیعت زیاد نیست.

رایج ترین مواد حاوی فلز مورد نظر:

• فلدسپات ها؛
• بوکسیت؛
• گرانیت؛
• سیلیس؛
• آلومینوسیلیکات ها؛
• بازالت ها و دیگران

در مقادیر کم، آلومینیوم لزوماً در سلول های موجودات زنده یافت می شود. برخی از گونه های خزه های باشگاهی و ساکنان دریایی قادرند این عنصر را در طول زندگی خود در بدن خود جمع کنند.

اعلام وصول

خواص فیزیکی و شیمیایی آلومینیوم به دست آوردن آن را تنها از یک طریق ممکن می کند: با الکترولیز مذاب اکسید مربوطه. با این حال، این فرآیند از نظر فناوری پیچیده است. نقطه ذوب AL 2 O 3 بیش از 2000 0 C است. به همین دلیل، نمی توان آن را مستقیماً تحت الکترولیز قرار داد. بنابراین به صورت زیر عمل کنید.

بازده محصول 99.7٪ است. با این حال، می توان حتی فلز خالص تری را نیز بدست آورد که برای اهداف فنی استفاده می شود.

کاربرد

خواص مکانیکی آلومینیوم آنقدر خوب نیست که بتوان از آن به شکل خالص استفاده کرد. بنابراین بیشتر از آلیاژهای مبتنی بر این ماده استفاده می شود. بسیاری از این موارد وجود دارد که می توانید ابتدایی ترین آنها را نام ببرید.

1. دورالومین.
2. آلومینیوم- منگنز.
3. آلومینیوم منیزیم.
4. آلومینیوم-مس.
5. سیلومین ها
6. پرنده.

تفاوت اصلی آنها، به طور طبیعی، افزودنی های شخص ثالث است. همه آنها بر پایه آلومینیوم ساخته شده اند. فلزات دیگر این ماده را بادوام تر، مقاوم در برابر خوردگی، مقاوم در برابر سایش و پردازش آسان تر می کنند.

چندین زمینه اصلی کاربرد آلومینیوم، هم به صورت خالص و هم به صورت ترکیبات (آلیاژ) آن وجود دارد.

به همراه آهن و آلیاژهای آن، آلومینیوم مهمترین فلز است. این دو نماینده جدول تناوبی بودند که گسترده ترین کاربرد صنعتی را در دست انسان پیدا کردند.

خواص هیدروکسید آلومینیوم

هیدروکسید رایج ترین ترکیبی است که آلومینیوم تشکیل می دهد. خواص شیمیایی آن مانند خود فلز است - آمفوتریک است. این بدان معنی است که می تواند ماهیت دوگانه ای از خود نشان دهد و با اسیدها و قلیاها واکنش نشان دهد.

هیدروکسید آلومینیوم خود یک رسوب ژلاتینی سفید رنگ است. به راحتی با واکنش نمک آلومینیوم با یک قلیایی یا با واکنش با اسیدها به دست می آید، این هیدروکسید نمک و آب معمول مربوطه را می دهد. اگر واکنش با یک قلیایی اتفاق بیفتد، هیدروکسو کمپلکس‌های آلومینیوم تشکیل می‌شوند که عدد هماهنگی آن 4 است. مثال: سدیم - تتراهیدروکسوآلومینات سدیم.

آلومینیوماولین بار توسط فردریش ولر به شکل خالص آن جدا شد. یک شیمیدان آلمانی کلرید بی آب این عنصر را با فلز پتاسیم گرم کرد. این در نیمه دوم قرن 19 اتفاق افتاد. تا قرن بیستم کیلوگرم آلومینیومهزینه بیشتر

فقط ثروتمندان و صاحبان دولت می توانستند فلز جدید را بخرند. دلیل گرانی، سختی جداسازی آلومینیوم از سایر مواد است. روشی برای استخراج عنصر در مقیاس صنعتی توسط چارلز هال پیشنهاد شد.

در سال 1886، او اکسید را در کرایولیت مذاب حل کرد. آلمانی مخلوط را در ظرف گرانیتی محصور کرد و جریان الکتریکی را به آن وصل کرد. پلاک های فلز خالص در ته ظرف نشست.

خواص شیمیایی و فیزیکی آلومینیوم

چه آلومینیومی؟نقره ای سفید، براق. بنابراین، فردریش ویلر گرانول های فلزی را که به دست آورده بود مقایسه کرد. اما یک هشدار وجود داشت: آلومینیوم بسیار سبک تر است.

پلاستیسیته نزدیک به گرانبها و. آلومینیوم یک ماده است، به راحتی به سیم و ورق نازک کشیده می شود. فقط فویل را به خاطر بسپارید. این بر اساس عنصر 13 ساخته شده است.

آلومینیوم به دلیل چگالی کم آن سبک وزن است. سه برابر کمتر از آهن است. در عین حال، عنصر سیزدهم تقریباً به همان اندازه قوی است.

این ترکیب باعث شده است که فلز نقره در صنعت به عنوان مثال در تولید قطعات خودرو ضروری باشد. ما در مورد تولید صنایع دستی نیز صحبت می کنیم، زیرا جوشکاری آلومینیومحتی در خانه امکان پذیر است

فرمول آلومینیومبه شما اجازه می دهد تا به طور فعال نور، و همچنین پرتوهای گرما را منعکس کنید. رسانایی الکتریکی عنصر نیز بالا است. نکته اصلی این است که آن را بیش از حد گرم نکنید. در دمای 660 درجه ذوب می شود. اگر دما کمی بیشتر شود، می سوزد.

فقط فلز ناپدید می شود اکسید آلومینیوم. همچنین در شرایط استاندارد، اما فقط به شکل یک فیلم سطحی تشکیل می شود. از فلز محافظت می کند. بنابراین، به خوبی در برابر خوردگی مقاومت می کند، زیرا دسترسی به اکسیژن مسدود شده است.

فیلم اکسید همچنین از فلز در برابر آب محافظت می کند. اگر پلاک را از سطح آلومینیوم بردارید، واکنشی با H 2 O شروع می شود، آزاد شدن گازهای هیدروژن حتی در دمای اتاق اتفاق می افتد. بنابراین، قایق آلومینیومیفقط به دلیل لایه اکسیدی و رنگ محافظ اعمال شده روی بدنه کشتی به دود تبدیل نمی شود.

فعال ترین تعامل آلومینیومبا غیر فلزات واکنش با برم و کلر حتی در شرایط عادی نیز انجام می شود. در نتیجه آنها تشکیل می شوند نمک های آلومینیوم. نمک های هیدروژن از ترکیب عنصر سیزدهم با محلول های اسیدی به دست می آیند. واکنش با قلیاها نیز انجام می شود، اما تنها پس از حذف فیلم اکسید. هیدروژن خالص آزاد خواهد شد.

کاربرد آلومینیوم

فلز روی آینه ها پاشیده می شود. مقادیر بالای بازتاب نور مفید هستند. این فرآیند در شرایط خلاء انجام می شود. آنها نه تنها آینه های استاندارد، بلکه اشیایی با سطوح آینه را نیز می سازند. اینها عبارتند از: کاشی و سرامیک، لوازم خانگی، لامپ.

دوئت آلومینیوم-مس– پایه دورالومینی است. به سادگی دورالومین نامیده می شود. به عنوان کیفیت اضافه کنید. این ترکیب 7 برابر قوی تر از آلومینیوم خالص است، بنابراین برای مهندسی مکانیک و ساخت هواپیما مناسب است.

مس به عنصر سیزدهم قدرت می دهد، اما سنگینی نمی کند. Dural 3 برابر سبک تر از آهن باقی می ماند. کم اهمیت جرم آلومینیوم- تضمین سبکی اتومبیل ها، هواپیماها، کشتی ها. این امر حمل و نقل و عملیات را ساده می کند و قیمت محصولات را کاهش می دهد.

آلومینیوم بخریدخودروسازان نیز مشتاق هستند زیرا آلیاژهای آن به راحتی می توانند با ترکیبات محافظ و تزئینی پوشانده شوند. رنگ سریعتر و یکنواختتر از فولاد و پلاستیک اعمال می شود.

در عین حال، آلیاژها چکش خوار هستند و پردازش آنها آسان است. با توجه به انبوه خم‌ها و تغییر طراحی در مدل‌های خودروهای مدرن، این ارزشمند است.

عنصر سیزدهم نه تنها رنگ آمیزی آسان دارد، بلکه می تواند خود به عنوان رنگ نیز عمل کند. در صنعت نساجی خریداری شده است سولفات آلومینیوم. همچنین در چاپ، جایی که رنگدانه های نامحلول مورد نیاز است، مفید است.

شگفت زده ام که راه حلسولفات آلومینیومآنها همچنین برای تصفیه آب استفاده می شوند. در حضور "عامل"، ناخالصی های مضر رسوب کرده و خنثی می شوند.

عنصر سیزدهم و اسیدها را خنثی می کند. به خصوص در این نقش خوب است هیدروکسید آلومینیوم. در فارماکولوژی و پزشکی ارزش دارد و آن را به داروهای سوزش سر دل اضافه می کند.

هیدروکسید همچنین برای زخم ها و فرآیندهای التهابی دستگاه روده تجویز می شود. بنابراین این دارو در داروخانه ها نیز موجود است آلومینیوم اسیددر معده - دلیلی برای یادگیری بیشتر در مورد چنین داروهایی.

در اتحاد جماهیر شوروی، برنز با 11٪ افزودن آلومینیوم نیز ضرب شد. ارزش علائم 1، 2 و 5 کوپک است. تولید آن را در سال 1926 آغاز کردند و در سال 1957 به پایان رساندند. اما تولید قوطی های آلومینیومی برای کنسرو متوقف نشده است.

گوشت خورش، سوری و سایر صبحانه های توریستی همچنان در ظروف بر اساس عنصر سیزدهم بسته بندی می شوند. چنین شیشه هایی با غذا واکنش نشان نمی دهند، در عین حال سبک و ارزان هستند.

پودر آلومینیوم بخشی از بسیاری از مخلوط‌های انفجاری از جمله مواد آتش‌زا است. این صنعت از مکانیسم های انفجار بر اساس تری نیتروتولوئن و عنصر خرد شده 13 استفاده می کند. یک ماده منفجره قوی نیز با افزودن نیترات آمونیوم به آلومینیوم به دست می آید.

در صنعت نفت ضروری است کلرید آلومینیوم. نقش یک کاتالیزور را در تجزیه مواد آلی به کسری ایفا می کند. روغن دارای خاصیت آزادسازی هیدروکربن های گازی و سبک از نوع بنزین است که با کلرید فلز سیزدهم در تعامل است. معرف باید بدون آب باشد. پس از افزودن کلرید، مخلوط تا 280 درجه سانتیگراد گرم می شود.

در ساخت و ساز من اغلب مخلوط می کنم سدیمو آلومینیوم. معلوم می شود که یک افزودنی برای بتن است. آلومینات سدیم با تسریع هیدراتاسیون سخت شدن آن را تسریع می کند.

سرعت میکروکریستالیزاسیون افزایش می یابد که به معنای افزایش مقاومت و سختی بتن است. علاوه بر این، آلومینات سدیم، آرماتور موجود در محلول را از خوردگی نجات می دهد.

استخراج آلومینیوم

فلز سه مورد از رایج ترین روی زمین را می بندد. این در دسترس بودن و استفاده گسترده آن را توضیح می دهد. با این حال، طبیعت عنصر را به شکل خالص به انسان نمی دهد. آلومینیوم باید از ترکیبات مختلف جدا شود. عنصر سیزدهم بیشترین فراوانی را در بوکسیت دارد. اینها سنگهای رس مانند هستند که عمدتاً در منطقه گرمسیری متمرکز شده اند.

بوکسیت خرد می شود، سپس خشک می شود، دوباره خرد می شود و در حضور حجم کمی آب آسیاب می شود. معلوم می شود که یک توده ضخیم است. با بخار گرم می شود. در عین حال، بیشتر آن که بوکسیت آن نیز ضعیف نیست، تبخیر می شود. چیزی که باقی می ماند اکسید سیزدهمین فلز است.

در حمام های صنعتی قرار می گیرد. آنها قبلاً حاوی کرایولیت مذاب هستند. دما در حدود 950 درجه سانتیگراد حفظ می شود. جریان الکتریکی حداقل 400 کیلو آمپر نیز مورد نیاز است. یعنی از الکترولیز استفاده می شود، درست مانند 200 سال پیش که این عنصر توسط چارلز هال جدا شد.

جریان با عبور از محلول داغ، پیوندهای بین فلز و اکسیژن را می شکند. در نتیجه کف حمام تمیز می ماند آلومینیوم واکنش هاتمام شده. این فرآیند با ریخته گری از رسوب و ارسال آن به مصرف کننده یا استفاده از آن برای تشکیل آلیاژهای مختلف تکمیل می شود.

تولید اصلی آلومینیوم در همان محل ذخایر بوکسیت قرار دارد. در خط مقدم - گینه. تقریباً 8000000 تن از عنصر سیزدهم در اعماق آن پنهان شده است. استرالیا با شاخص 6000000 در جایگاه دوم قرار دارد.در برزیل آلومینیوم در حال حاضر 2 برابر کمتر است. ذخایر جهانی 29000000 تن برآورد شده است.

قیمت آلومینیوم

برای یک تن آلومینیوم تقریباً 1500 دلار می خواهند. اینها داده‌های مبادلات فلزات غیرآهنی در 20 ژانویه 2016 است. هزینه ها عمدتا توسط صنعتگران تعیین می شود. به طور دقیق تر، قیمت آلومینیوم تحت تأثیر تقاضای آنها برای مواد خام است. همچنین بر تقاضای تامین کنندگان و هزینه برق تاثیر می گذارد، زیرا تولید عنصر سیزدهم انرژی بر است.

قیمت های متفاوتی برای آلومینیوم در نظر گرفته شده است. او به کارخانه ذوب می رود. هزینه به ازای هر کیلوگرم اعلام می شود و ماهیت مواد تحویلی مهم است.

بنابراین، برای فلز الکتریکی حدود 70 روبل می دهند. برای آلومینیوم درجه مواد غذایی می توانید 5-10 روبل کمتر دریافت کنید. برای فلز موتور همان پول را می دهند. اگر انواع مخلوط را اجاره کنید، قیمت آن 50-55 روبل در هر کیلوگرم است.

ارزان ترین نوع ضایعات براده های آلومینیومی است. شما می توانید فقط 15-20 روبل برای آن دریافت کنید. آنها برای عنصر سیزدهم کمی بیشتر می دهند. این به ظروف نوشیدنی و غذاهای کنسرو شده اشاره دارد.

رادیاتورهای آلومینیومی نیز ارزش زیادی ندارند. قیمت هر کیلوگرم قراضه حدود 30 روبل است. اینها میانگین هستند. در مناطق مختلف و در نقاط مختلف، آلومینیوم گرانتر یا ارزانتر پذیرفته می شود. اغلب هزینه مواد به حجم تحویل بستگی دارد.

آلومینیوم فلزی به رنگ سفید مایل به نقره ای است که رسانایی الکتریکی و حرارتی بالایی دارد. (رسانایی حرارتی آلومینیوم 1.8 برابر بیشتر از مس و 9 برابر بیشتر از فولاد ضد زنگ است.) چگالی آن کم است - تقریباً سه برابر کمتر از آهن، مس و روی. و در عین حال یک فلز بسیار بادوام است.

سه الکترون از پوسته بیرونی یک اتم آلومینیوم در سراسر شبکه کریستالی فلز آلومینیوم جابجا شده اند. این شبکه ساختار مکعبی رو به مرکز دارد، شبیه به شبکه قلع و طلا (به بخش 3.2 مراجعه کنید). بنابراین آلومینیوم چکش خواری خوبی دارد.

خواص شیمیایی

آلومینیوم ترکیبات یونی و کووالانسی را تشکیل می دهد. با انرژی یونیزاسیون بالا مشخص می شود (جدول 15.1). چگالی بار (نسبت بار به شعاع) برای یون در مقایسه با کاتیون های دیگر فلزات همان دوره بسیار زیاد است (جدول 15.2 را ببینید).

برنج. 15.2. یون آلومینیوم هیدراته

جدول 15.2. نسبت بار به شعاع کاتیون ها

از آنجایی که یون چگالی بار بالایی دارد، قدرت پلاریزاسیون بالایی دارد. این توضیح می دهد که چرا یون جدا شده تنها در ترکیبات بسیار کمی مانند فلوراید آلومینیوم بی آب و اکسید آلومینیوم یافت می شود و حتی این ترکیبات ویژگی کووالانسی قابل توجهی از خود نشان می دهند. در یک محلول آبی، یون مولکول های آب را قطبی می کند، که در نتیجه کاتیون را هیدراته می کند (شکل 15.2 را ببینید). این هیدراتاسیون با گرمازایی زیاد مشخص می شود:

پتانسیل ردوکس استاندارد آلومینیوم 1.66 ولت است:

بنابراین، آلومینیوم در سطح بالایی از عناصر الکتروشیمیایی قرار دارد (به بخش 10.5 مراجعه کنید). این نشان می دهد که آلومینیوم باید به راحتی با اکسیژن و اسیدهای معدنی رقیق واکنش نشان دهد. با این حال، هنگامی که آلومینیوم با اکسیژن واکنش می دهد، یک لایه نازک و غیر متخلخل از اکسید روی سطح آن تشکیل می شود. این لایه از آلومینیوم در برابر تعامل بیشتر با محیط محافظت می کند. لایه اکسیدی را می توان با مالش جیوه از روی سطح آلومینیوم جدا کرد. سپس آلومینیوم قادر است مستقیماً با اکسیژن و سایر فلزات غیرفلزی مانند گوگرد و نیتروژن ترکیب شود. تعامل با اکسیژن منجر به واکنش می شود

آندایز کردن آلومینیوم و آلیاژهای سبک آلومینیوم را می توان با ضخیم کردن لایه اکسید طبیعی از طریق فرآیندی به نام آنودایز محافظت کرد. در این فرآیند، یک جسم آلومینیومی به عنوان آند در یک سلول الکترولیتی قرار می گیرد که در آن از اسید کرومیک یا اسید سولفوریک به عنوان الکترولیت استفاده می شود.

آلومینیوم با اسیدهای هیدروکلریک و سولفوریک رقیق داغ واکنش می دهد و هیدروژن تشکیل می دهد:

این واکنش در ابتدا به دلیل وجود یک لایه اکسید کند است. با این حال، با حذف آن، واکنش شدیدتر می شود.

اسید نیتریک غلیظ و رقیق و همچنین اسید سولفوریک غلیظ آلومینیوم را غیرفعال می کند. این بدان معنی است که با اسیدهای گفته شده واکنش نشان نمی دهد. این انفعال با تشکیل یک لایه نازک اکسید روی سطح آلومینیوم توضیح داده می شود.

محلول‌های هیدروکسید سدیم و سایر قلیاها با آلومینیوم واکنش داده و یون‌های تتراهیدروکسوآلومینات (III) و هیدروژن را تشکیل می‌دهند:

اگر لایه اکسید از سطح جدا شود، آلومینیوم می تواند به عنوان یک عامل کاهنده در واکنش های ردوکس عمل کند (به بخش 10.2 مراجعه کنید). این فلزات واقع در زیر آن در سری الکتروشیمیایی را از محلول های آنها جابجا می کند. مثلا

یک مثال واضح از توانایی کاهش آلومینیوم واکنش آلومینومترمی است. این نام واکنش بین آلومینیوم پودری و

اکسید در شرایط آزمایشگاهی، معمولاً با استفاده از نوار منیزیم به عنوان جرقه زن شروع می شود. این واکنش بسیار شدید ادامه می یابد و مقداری انرژی آزاد می کند که برای ذوب آهن حاصله کافی است:

واکنش آلومینوترمیک برای انجام جوشکاری آلومینوترمیک استفاده می شود. به عنوان مثال، ریل ها به این روش متصل می شوند.

اکسید آلومینیوم اکسید آلومینیوم یا همان طور که اغلب به آن آلومینا می گویند، ترکیبی است که دارای خواص یونی و کووالانسی است. نقطه ذوب دارد و وقتی مذاب شود یک الکترولیت است. به همین دلیل، اغلب آن را یک ترکیب یونی می دانند. با این حال، در حالت جامد، اکسید آلومینیوم دارای ساختار کریستالی چارچوبی است.

کوراندوم. اشکال بی آب اکسید آلومینیوم در شرایط طبیعی توسط کانی های گروه کوراندوم تشکیل می شود. کوراندوم یک شکل کریستالی بسیار سخت از اکسید آلومینیوم است. به عنوان یک ماده ساینده استفاده می شود، زیرا سختی آن پس از الماس در رتبه دوم قرار دارد. کریستال های بزرگ و شفاف، اغلب رنگی، کوراندوم به عنوان سنگ های قیمتی ارزش گذاری می شوند. کوراندوم خالص بی رنگ است، اما وجود مقادیر کمی از ناخالصی های اکسید فلزی به کوراندوم گرانبها رنگ مشخص می دهد. به عنوان مثال رنگ یاقوت به دلیل وجود یون در کوراندوم و رنگ یاقوت کبود به دلیل وجود یون کبالت است و رنگ ارغوانی آمتیست به دلیل وجود ناخالصی های منگنز در آن است. با ذوب آلومینا با اکسیدهای فلزات مختلف، می توان سنگ های قیمتی مصنوعی به دست آورد (جدول 14.6 و 14.7 را نیز ببینید).

اکسید آلومینیوم در آب نامحلول است و خاصیت آمفوتریک دارد و هم با اسیدهای رقیق و هم با قلیاهای رقیق واکنش می دهد. واکنش با اسیدها با معادله کلی توصیف می شود:

واکنش با قلیاها منجر به تشکیل -یون می شود:

هالیدهای آلومینیوم ساختار و پیوند شیمیایی در هالیدهای آلومینیوم در بخش توضیح داده شده است. 16.2.

کلرید آلومینیوم را می توان با عبور کلر خشک یا کلرید هیدروژن خشک از روی آلومینیوم گرم شده تولید کرد. مثلا

به استثنای فلوراید آلومینیوم، سایر هالیدهای آلومینیوم توسط آب هیدرولیز می شوند:

به همین دلیل، هالیدهای آلومینیوم در تماس با هوای مرطوب "دود" می کنند.

یون های آلومینیوم قبلاً در بالا اشاره کردیم که یون در آب هیدراته می شود. هنگامی که نمک های آلومینیوم در آب حل می شوند، تعادل زیر برقرار می شود:

در این واکنش، آب به دلیل پذیرش پروتون به عنوان پایه عمل می کند و یون آلومینیوم هیدراته به دلیل اهدای پروتون به عنوان یک اسید عمل می کند. به همین دلیل نمک های آلومینیوم خاصیت اسیدی دارند. اگر در

یکی از رایج ترین عناصر روی این سیاره، آلومینیوم است. از خواص فیزیکی و شیمیایی آلومینیوم در صنعت استفاده می شود. هر آنچه را که باید در مورد این فلز بدانید در مقاله ما پیدا خواهید کرد.

ساختار اتمی

آلومینیوم سیزدهمین عنصر جدول تناوبی است. در دوره سوم، گروه سوم، زیرگروه اصلی قرار دارد.

خواص و کاربردهای آلومینیوم به ساختار الکترونیکی آن مربوط می شود. اتم آلومینیوم دارای یک هسته با بار مثبت (13+) و 13 الکترون با بار منفی است که در سه سطح انرژی قرار دارند. پیکربندی الکترونیکی اتم 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1 است.

سطح انرژی بیرونی شامل سه الکترون است که ظرفیت ثابت III را تعیین می کند. در واکنش با مواد، آلومینیوم به حالت برانگیخته می رود و می تواند هر سه الکترون را رها کند و پیوندهای کووالانسی تشکیل دهد. مانند سایر فلزات فعال، آلومینیوم یک عامل کاهنده قوی است.

برنج. 1. ساختار اتم آلومینیوم.

آلومینیوم یک فلز آمفوتریک است که اکسیدها و هیدروکسیدهای آمفوتریک را تشکیل می دهد. بسته به شرایط، ترکیبات خواص اسیدی یا بازی از خود نشان می دهند.

توصیف فیزیکی

آلومینیوم دارای:

• سبکی (تراکم 2.7 گرم بر سانتی متر 3)؛
• رنگ خاکستری نقره ای؛
• هدایت الکتریکی بالا؛
• چکش خواری؛
• پلاستیسیته؛
• نقطه ذوب - 658 درجه سانتیگراد؛
• نقطه جوش - 2518.8 درجه سانتیگراد.

ظروف قلع، فویل، سیم و آلیاژها از فلز ساخته می شوند. آلومینیوم در ساخت ریز مدارها، آینه ها و مواد کامپوزیت استفاده می شود.

برنج. 2. ظروف حلبی.

آلومینیوم پارامغناطیس است. فلز فقط در حضور میدان مغناطیسی به آهنربا جذب می شود.

خواص شیمیایی

در هوا، آلومینیوم به سرعت اکسید می شود و با یک فیلم اکسید پوشیده می شود. از فلز در برابر خوردگی محافظت می کند و همچنین از تعامل با اسیدهای غلیظ (نیتریک، سولفوریک) جلوگیری می کند. بنابراین اسیدها در ظروف آلومینیومی ذخیره و حمل می شوند.

در شرایط عادی، واکنش با آلومینیوم تنها پس از حذف فیلم اکسید امکان پذیر است. بیشتر واکنش ها در دمای بالا رخ می دهد.

خواص شیمیایی اصلی عنصر در جدول توضیح داده شده است.

واکنش	شرح	معادله
با اکسیژن	در دمای بالا می سوزد و گرما آزاد می کند	4Al + 3O 2 → 2Al 2 O 3
با غیر فلز	با گوگرد در دمای بالاتر از 200 درجه سانتیگراد، با فسفر - در 500 درجه سانتیگراد، با نیتروژن - در 800 درجه سانتیگراد، با کربن - در دمای 2000 درجه سانتیگراد واکنش می دهد.	2Al + 3S → Al 2 S 3 ; Al + P → AlP; 2Al + N 2 → 2AlN; 4Al + 3C → Al 4 C 3
با هالوژن	در شرایط عادی با ید واکنش می دهد - هنگامی که در حضور یک کاتالیزور (آب) گرم می شود.	2Al + 3Cl 2 → 2AlCl 3 ; 2Al + 3I 2 → 2AlI 3 ; 2Al + 3Br 2 → 2AlBr 3
با اسیدها	با اسیدهای رقیق در شرایط عادی و با اسیدهای غلیظ هنگام گرم شدن واکنش می دهد	2Al + 3H 2 SO 4 (رقیق شده) → Al 2 (SO 4) 3 + 3H 2; Al + 6HNO 3 (conc.) → Al(NO 3) 3 + 3NO 2 + 3H 2 O
با مواد قلیایی	با محلول های آبی قلیایی ها و پس از همجوشی واکنش می دهد	2Al + 2NaOH + 10H 2 O → 2Na + 3H 2; 2Al + 6KOH → 2KAlO 2 + 2K 2 O + 3H 2
با اکسیدها	فلزات کمتر فعال را جابجا می کند	2Al + Fe 2 O 3 → 2Fe + Al 2 O 3

آلومینیوم به طور مستقیم با هیدروژن واکنش نمی دهد. واکنش با آب پس از برداشتن فیلم اکسید امکان پذیر است.

برنج. 3. واکنش آلومینیوم با آب.

ما چه آموخته ایم؟

آلومینیوم یک فلز فعال آمفوتریک با ظرفیت ثابت است. چگالی کم، رسانایی الکتریکی بالا و انعطاف پذیری دارد. فقط در حضور میدان مغناطیسی توسط آهنربا جذب می شود. آلومینیوم با اکسیژن واکنش می دهد و یک لایه محافظ تشکیل می دهد که از واکنش با آب، اسیدهای نیتریک غلیظ و سولفوریک جلوگیری می کند. هنگامی که گرم می شود، با غیر فلزات و اسیدهای غلیظ و در شرایط عادی - با هالوژن ها و اسیدهای رقیق تعامل می کند. در اکسیدها، فلزات کمتر فعال را جابجا می کند. با هیدروژن واکنش نمی دهد.

در مورد موضوع تست کنید

ارزیابی گزارش

میانگین امتیاز: 4.3. مجموع امتیازات دریافت شده: 73.