Aluminij je srebrno bijeli metal visoke električne i toplinske vodljivosti. (Toplinska vodljivost aluminija je 1,8 puta veća od bakra i 9 puta veća od nehrđajućeg čelika.) Ima nisku gustoću - otprilike tri puta manju od željeza, bakra i cinka. A ipak je to vrlo izdržljiv metal.

Tri elektrona iz vanjske ljuske atoma aluminija delokalizirana su duž kristalne rešetke metalnog aluminija. Ova rešetka ima kubičnu strukturu usredotočenu na površinu sličnu onoj od kositra i zlata (vidi Odjeljak 3.2). Stoga aluminij ima dobru duktilnost.

Kemijska svojstva

Aluminij tvori spojeve ionskog i kovalentnog tipa. Karakterizira ga visoka energija ionizacije (tablica 15.1). Gustoća naboja (omjer naboja i radijusa) za ion je vrlo visoka u usporedbi s kationima drugih metala istog perioda (vidi tablicu 15.2).

Riža. 15.2. Hidratizirani ion aluminija.

Tablica 15.2. Omjer naboja i polumjera kationa

Budući da ion ima veliku gustoću naboja, ima veliku polarizirajuću moć. To objašnjava zašto se izolirani ion nalazi samo u vrlo malom broju spojeva, na primjer, u bezvodnom aluminijevom fluoridu i aluminijevom oksidu, a čak i ti spojevi pokazuju zamjetan kovalentni karakter. U vodenoj otopini ion polarizira molekule vode, koje kao rezultat hidratiziraju kation (vidi sliku 15.2). Ovu hidrataciju karakterizira visoka egzotermnost:

Standardni redoks potencijal aluminija je - 1,66 V:

Stoga se u elektrokemijskom nizu elemenata aluminij nalazi prilično visoko (vidi odjeljak 10.5). Ovo sugerira da bi aluminij trebao lako reagirati s kisikom i razrijeđenim mineralnim kiselinama. Međutim, kada aluminij reagira s kisikom, na njegovoj se površini stvara tanki, neporozni sloj oksida. Ovaj sloj štiti aluminij od daljnje interakcije s okolinom. Sloj oksida može se ukloniti s površine aluminija trljanjem žive. Nakon toga, aluminij se može izravno spajati s kisikom i drugim nemetalima, poput sumpora i dušika. Interakcija s kisikom dovodi do reakcije

Anodiziranje. Aluminij i lake aluminijske legure mogu se dodatno zaštititi podebljavanjem sloja prirodnog oksida kroz proces koji se naziva eloksiranje. U ovom procesu, aluminijski predmet se postavlja kao anoda u elektrolitičku ćeliju, gdje se kao elektrolit koristi kromna kiselina ili sumporna kiselina.

Aluminij reagira s vrućom razrijeđenom klorovodičnom i sumpornom kiselinom pri čemu nastaje vodik:

U početku se ova reakcija odvija sporo zbog prisutnosti oksidnog sloja. Međutim, kako se uklanja, reakcija postaje intenzivnija.

Koncentrirana i razrijeđena dušična kiselina, kao i koncentrirana sumporna kiselina, čine aluminij pasivnim. To znači da ne reagira s navedenim kiselinama. Takva se pasivnost objašnjava stvaranjem tankog sloja oksida na površini aluminija.

Otopine natrijevog hidroksida i drugih lužina stupaju u interakciju s aluminijem, tvoreći tetrahidroksoaluminatne (III) ione i vodik:

Ako se oksidni sloj ukloni s površine, aluminij može djelovati kao redukcijsko sredstvo u redoks reakcijama (vidi odjeljak 10.2). Istiskuje metale ispod sebe u elektrokemijskom nizu iz njihovih otopina. Na primjer

Dobar primjer redukcijske sposobnosti aluminija je aluminotermna reakcija. Ovo je naziv za reakciju između aluminija u prahu i

oksid U laboratoriju se obično pokreće uporabom magnezijske vrpce kao osigurača. Ova reakcija se odvija vrlo brzo, au njoj se oslobađa takva količina energije koja je dovoljna da se nastalo željezo rastali:

Aluminotermna reakcija se koristi za izvođenje aluminotermnog zavarivanja; na primjer, tračnice su spojene na ovaj način.

Aluminijev oksid Aluminijev oksid, ili glinica kako se često naziva, je spoj koji ima i ionska i kovalentna svojstva. Ima točku taljenja i u rastaljenom stanju je elektrolit. Zbog toga se često smatra ionskim spojem. Međutim, u čvrstom stanju glinica ima skeletnu kristalnu strukturu.

Korund. Bezvodni oblici aluminijevog oksida stvaraju u prirodnim uvjetima minerale korundne skupine. Korund je vrlo tvrdi kristalni oblik glinice. Koristi se kao abrazivni materijal, jer je po tvrdoći odmah iza dijamanta. Veliki i prozirni, često obojeni, kristali korunda cijenjeni su kao drago kamenje. Čisti korund je bezbojan, ali prisutnost u njemu male količine nečistoća metalnih oksida daje plemenitim korundima karakterističnu boju. Na primjer, boja rubina je zbog prisutnosti iona u korundu, a boja safira je zbog prisutnosti iona kobalta. Ljubičasta boja ametista je zbog prisutnosti nečistoće mangana u njemu . Spajanjem glinice s oksidima raznih metala može se dobiti umjetno drago kamenje (vidi također tablice 14.6 i 14.7).

Aluminijev oksid je netopljiv u vodi i amfoteran je, reagira i s razrijeđenim kiselinama i s razrijeđenim alkalijama. Reakcija s kiselinama opisuje se općom jednadžbom:

Reakcija s alkalijama dovodi do stvaranja -iona:

aluminijevi halogenidi. Struktura i kemijska veza u aluminijevim halogenidima opisani su u Sec. 16.2.

Aluminijev klorid se može dobiti propuštanjem suhog klora ili suhog klorovodika preko zagrijanog aluminija. Na primjer

Uz izuzetak aluminijevog fluorida, svi ostali aluminijevi halogenidi se hidroliziraju vodom:

Iz tog razloga aluminijevi halogenidi "dime" u dodiru s vlažnim zrakom.

ioni aluminija. Već smo gore naznačili da je ion hidratiziran u vodi. Kada se aluminijeve soli otope u vodi, uspostavlja se sljedeća ravnoteža:

U ovoj reakciji voda djeluje kao baza, budući da prihvaća proton, a hidratizirani aluminijev ion djeluje kao kiselina, budući da predaje proton. Zbog toga su aluminijeve soli kisele. Ako u

Sam naziv metala "aluminij" dolazi od latinske riječi "aluminij". Kemijski simbol predmetnog elementa je skup prva dva slova imena - "Al", u periodnom sustavu Dmitrija Ivanoviča Mendeljejeva nalazi se u trećoj skupini, ima atomski broj trinaest i atomsku masu od 26.9815.

Pogledajmo osnovna kemijska svojstva elementa. Aluminij je lagan, mekan bijelo-srebrni metal. Prilično brzo oksidira, ima specifičnu težinu od 2,7 g/cm³ i talište od 660 stupnjeva Celzijusa.

Aluminij je najčešći metal u zemljinoj kori i treći je najzastupljeniji od svih atoma nakon tvari kao što su kisik i silicij. U prirodi je razmatrani kemijski element predstavljen samo jednim stabilnim nuklidom "27 Al". Umjetno su dobiveni različiti radioaktivni izotopi aluminija, od kojih je najdugovječniji "26 Al", poluvijek mu je čak 720 tisuća godina.

Kao što je gore navedeno, aluminij je najčešći metal u zemljinoj kori našeg planeta i zauzima treće mjesto među svim poznatim kemijski elementi Zemljina kora. Želio bih napomenuti da udio ovog metala čini oko osam posto sastava cijele zemljine kore općenito.

Trenutno se industrijska proizvodnja aluminija uglavnom odvija preradom boksitne rude. Osamdeset do devedeset milijuna tona baksitne rude iskopa se svake godine diljem svijeta. Nešto manje od trideset posto svjetske proizvodnje dolazi iz Australije, a petnaest posto svjetskih dokazanih rezervi rude boksita dolazi s Jamajke. Ako se zadrži sadašnja razina međunarodne potrošnje i proizvodnje aluminija, postojeće dokazane zalihe metala bit će sasvim dovoljne za zadovoljenje potreba čovječanstva za nekoliko stotina godina.

Ako uzmemo u obzir sve metale koji danas postoje, možemo vidjeti da aluminij ima najsvestraniju primjenu u raznim industrijama. Pogledajmo pobliže koje industrije najčešće koriste aluminij kao metal.

Aluminij se široko koristi u strojarskoj industriji. Svi znaju da se od ovog metala izrađuju zrakoplovi, osim toga, metal se koristi u proizvodnji automobila, morskih i riječnih plovila, proizvodnji dijelova za druge strojeve i opremu.

U kemijskoj industriji aluminij se koristi kao tzv. redukcijsko sredstvo. U građevinskoj industriji ovaj se metal naširoko koristi u proizvodnji okvira prozora, kao i ulaza i unutarnja vrata, završni elementi, ostali elementi.

Aluminij se također koristi u prehrambenoj industriji kao pomoćni materijal u proizvodnji ambalaže. Između ostalog, aluminij se široko koristi u proizvodnji kućanskih potrepština, kao što su aluminijski pribor za jelo (žlice, vilice, kuhinjski noževi), ili aluminijske folije za čuvanje hrane i druge robe.

Priča

Sam naziv metala "Aluminij" potječe od latinske riječi "aluminium", koja pak dolazi od latinske riječi "alumen". Tako su u davna vremena nazivali stipsu, koja je kalijev i aluminijev sulfat, čija je kemijska formula KAl (SO 4) 2 12H 2 O. Ove stipse dugo vremena koristi se kao pomoćno sredstvo pri doradi i obradi kože, kao i adstrigent.

Aluminij ima visoku kemijsku aktivnost, zbog čega je bilo potrebno stotinjak godina da se otvori i izolira čisti aluminij. Već krajem osamnaestog stoljeća, 1754. godine, njemački kemičar A. Marggraf zaključio je da se iz stipse može dobiti čvrsta vatrostalna tvar, drugim riječima, aluminijev oksid. Marggraf je to opisao malo drugačijim riječima, rekao je da je sasvim moguće dobiti "zemlju" iz stipse (tada su je zvali čvrstom vatrostalnom tvari). Nešto kasnije postalo je poznato da se potpuno ista "zemlja" može dobiti od najobičnije gline, zbog čega se ova "zemlja" počela nazivati ​​glinicom.

Aluminij kao metal, ljudi su uspjeli dobiti tek 1825. godine. Pionir na tom području bio je danski fizičar H. K. Oersted. Tvar AlCl 3 preradio je legurom kalija i žive (u kemiji se ta smjesa naziva natrijev amalgam), t.j. aluminijev klorid. Takva bi se tvar mogla dobiti iz običnog aluminijevog oksida. Na kraju eksperimenta, Oersted je jednostavno izvršio destilaciju žive, nakon čega je bilo moguće izolirati aluminijski prah, koji ima sivu nijansu.

Više od četvrt stoljeća ova je metoda bila jedina moguća metoda u svijetu za dobivanje metalnog aluminija, no nešto kasnije ju je bilo moguće modernizirati. Godine 1854. francuski kemičar A. E. Saint-Clair Deville predložio je vlastitu metodu dobivanja aluminija kao metala. Pri vađenju aluminija koristio je metalni natrij iz kojeg je bilo moguće dobiti potpuno novi metal, pa su se tako u povijesti pojavili prvi ingoti pravog metalnog aluminija. U to vrijeme aluminij je bio jako skup, ovaj metal se smatrao dragocjenim i od njega se izrađivao razni nakit i skupi dodaci.

Industrijska proizvodnja aluminija započela je još kasnije, tek na samom kraju 19. stoljeća. Godine 1886. francuski znanstvenik P. Héroux i američki znanstvenik C. Hall neovisno su razvili i predložili industrijsku metodu proizvodnje aluminija kao metala elektrolizom taline složenih kemijskih smjesa, uključujući fluorid i aluminijev oksid, kao i druge tvari.

No, krajem devetnaestog stoljeća električna energija još nije bila široko korištena kako bi se aluminijskoj industriji omogućio puni potencijal, jer proces proizvodnje aluminija zahtijeva ogromne količine električne energije. Upravo je taj čimbenik uzrokovao kašnjenje široke industrijske proizvodnje aluminija za još nekoliko desetljeća. Na industrijskoj razini aluminij se počeo dobivati ​​tek u dvadesetom stoljeću.

U našoj domovini aluminij se počeo kopati nešto kasnije nego na Zapadu. To se dogodilo u vrijeme staljinističkog režima i industrijskog napretka gospodarstva Sovjetskog Saveza. Dana 14. svibnja 1932. prvi je put u SSSR-u industrijski dobiven prvi industrijski aluminij. Ovaj značajan događaj dogodio se u tvornici aluminija Volkhov, koja je izgrađena neposredno uz hidroelektranu Volkhov. Od tada se aluminij uvelike proizvodi u mnogim zemljama svijeta i ne manje se koristi u većini različitim područjimaživota modernog društva.

Biti u prirodi

Aluminij je jedna od najčešćih tvari na našem planetu. Među svim do sada poznatim metalima koji se nalaze u zemljinoj kori, on je na prvom mjestu, a među svim kemijskim elementima zemljine kore, na trećem je mjestu, odmah iza kisika i silicija. Aluminij čini približno 8,8 posto ukupne mase zemljine kore.

Na Zemlji ima dvostruko više aluminija nego željeza, tristo pedeset puta više nego bakra, kroma, cinka, olova i kositra zajedno. Aluminij je dio velikog broja raznih minerala, od kojih su glavni dio aluminosilikati i stijene. Aluminijeve spojeve kao kemijski element sadrže gline, bazalti, kao i graniti, feldspati i druge prirodne tvorevine.

Uz svu raznolikost stijena i minerala koji sadrže aluminij, glavna sirovina za industrijsku razinu proizvodnje aluminija je samo boksit, čija su nalazišta vrlo, vrlo rijetka. Unutar teritorija Ruska Federacija takve naslage mogu se pronaći samo u Sibiru i na Uralu. Osim toga, nefelini i aluniti su od industrijske važnosti.

Najvažniji mineral aluminija danas je boksit, koji je smjesa bazičnog oksida, čija je kemijska formula AlO (OH) s hidroksidom, kemijska formula je Al (OH) 3. Najveća nalazišta boksita nalaze se u zemljama kao što su Australija (oko 30% svjetskih rezervi), Jamajka, Brazil i Gvineja. Industrijska proizvodnja boksita odvija se iu drugim zemljama svijeta.

Prilično bogat aluminijem je alunit (tzv. kamen stipse), čija je kemijska formula sljedeća (Na, K) 2 SO 4 Al 2 (SO 4) 3 4Al (OH), kao i kemijska formula nefelina ( Na, K) 2 O Al 2 O 3 2SiO 2 . Ali poznato je više od dvjesto pedeset minerala koji sadrže aluminij. Većina ovih minerala su aluminosilikati, od kojih se u većoj mjeri formira zemljina kora našeg planeta. Kada ovi minerali troše, nastaje glina čija je osnova mineral kaolinit, čija je kemijska formula Al 2 O 3 2SiO 2 2H 2 O. U glini su obično prisutne primjese željeza koje joj daju smećkastu boju, ali ponekad čista bijela glina koja se zove kaolin. Takva se glina naširoko koristi u proizvodnji raznih proizvoda od porculana, kao i proizvoda od fajanse.

Izuzetno je rijedak vrlo tvrdi mineral korund, drugi po tvrdoći iza dijamanta. Mineral je kristalni oksid, ima kemijska formula Al 2 O 3, često je obojen zbog primjesa drugih elemenata u razne boje. Postoji plava varijanta ovog minerala, koja je dobila svoju boju zbog prisutnosti nečistoća željeza i titana; ovo je dobro poznati dragi kamen safir. Korund s crvenom primjesom naziva se rubin, a tu je boju dobio zbog primjesa kroma. Razne nečistoće mogu obojiti takozvani plemeniti mineral korund u druge boje, uključujući zelenu, žutu, ljubičastu, narančastu, kao i druge vrlo različite boje i nijanse.

Aluminij kao element u tragovima može biti prisutan u tkivima stanovnika našeg planeta: biljaka i životinja. U prirodi postoje bića s organizmima koji koncentriraju aluminij, akumuliraju metal u nekim svojim organima. Takvi organizmi uključuju mahovine i neke mekušce.

Primjena

Aluminij i njegove legure na drugom su mjestu iza željeza i njegovih legura. Široka upotreba aluminija u raznim područjima uvelike je posljedica njegovih jedinstvenih svojstava: male gustoće, otpornosti na koroziju u zraku, visoke električne i toplinske vodljivosti te relativno velike čvrstoće. Aluminij se lako obrađuje: štancanje, kovanje, valjanje itd.

Električna vodljivost aluminija je prilično visoka (65,5% električne vodljivosti bakra) velika čvrstoća, pa se čisti aluminij koristi za izradu žice i folije za pakiranje. Ali glavni dio aluminija troši se za proizvodnju legura. Aluminijske legure imaju visoku gustoću, dobru otpornost na koroziju, toplinsku i električnu vodljivost, duktilnost, otpornost na toplinu. Na površinu takvih legura lako se mogu nanijeti dekorativni ili zaštitni premazi.

Raznolikost aluminijskih legura posljedica je raznih aditiva koji s njim tvore intermetalne spojeve ili otopine. Glavni dio aluminija koristi se u proizvodnji lakih legura: silumin, duralumin, itd. Nakon stvrdnjavanja takva legura postaje oko 7 puta jača od čistog aluminija i tri puta lakša od željeza. Proizvodi se legiranjem aluminija s bakrom, magnezijem, manganom, silicijem i željezom.

Široko se koriste silumini, t.j. silicij-aluminijske legure. Također se proizvode legure otporne na toplinu i kriogene legure. Izvanredna lakoća i čvrstoća aluminijskih legura vrlo je korisna u proizvodnji zrakoplova. Na primjer, propeleri helikoptera izrađeni su od legure aluminija s magnezijem i silicijem. Aluminijska bronca (11% aluminija) vrlo je otporna ne samo na morska voda, ali i u klorovodična kiselina. U Sovjetskom Savezu od 26 do 57 godina. od takve legure kovani su novčići u apoenima od 1 do 5 kopejki. U metalurgiji se aluminij koristi kao osnova za legure, kao i kao dodatak legiranju u legurama na bazi magnezija, željeza, bakra, nikla itd.

Aluminijske legure imaju široku primjenu u svakodnevnom životu, u arhitekturi i građevinarstvu, u brodogradnji, automobilskoj industriji, kao iu svemirskoj i zrakoplovnoj tehnici. Prvi umjetni satelit na Zemlji napravljen je od aluminijske legure. Zircaloy - legura aluminija i cirkonija - široko se koristi u nuklearnoj raketnoj znanosti. Aluminij se također koristi u proizvodnji eksploziva. Lijevana mješavina TNT-a i aluminijskog praha, t.j. alumotol, jedan je od najjačih industrijskih eksploziva. Zapaljivi sastavi, osim aluminija, sadrže oksidirajuće sredstvo, perklorat, nitrat. Pirotehnički sastav Zvezdočke također uključuje aluminij. termit, tj. mješavina aluminijeva praha s oksidima drugih metala, služi za dobivanje raznih legura i metala, u zapaljivom streljivu, za zavarivanje tračnica.

Vrijedno je istaknuti mogućnost bojanja filma aluminijevog oksida na metalnoj površini, koja se dobiva elektrokemijskom metodom. Takav aluminij naziva se eloksiran. Anodizirani aluminij izgleda poput zlata i služi kao materijal za izradu nakita.

Kada koristite aluminijske proizvode u svakodnevnom životu, morate razumjeti da se samo tekućine neutralne kiselosti, poput vode, mogu čuvati u aluminijskom posuđu ili zagrijavati u njemu. Ako juhu od kiselog kupusa kuhate u aluminijskoj posudi, hrana će dobiti neugodan metalni okus. Stoga se ne preporučuje korištenje aluminijskog posuđa.

Otprilike četvrtina ukupnog aluminija proizvedenog u svijetu otpada na građevinarstvo, isto toliko na prometno inženjerstvo, oko 15% na proizvodnju ambalažnog materijala, a desetina na radioelektroniku.

Proizvodnja

Charles Martin Hall otkrio je modernu metodu proizvodnje aluminija još 1886. godine. U dobi od 16 godina čuo je svog učitelja F. F. Jewetta kako govori da će osoba koja otkrije jeftin način proizvodnje aluminija postati ne samo ludo bogata, već i učiniti veliku uslugu cijelom čovječanstvu. Jewett je svojim studentima pokazao mali uzorak rebrastog metala, nakon čega je Charles Martin Hall izjavio da će pronaći način da ga dobije.

Hall je šest godina radio s aluminijem, pokušavajući na sve načine, ali bezuspješno. Na kraju se odlučio za elektrolizu. U to daleko vrijeme nije bilo elektrana, pa se električna struja dobivala iz ogromnih ugljeno-cinkovih baterija sa sumpornom i dušičnom kiselinom. Hall je u svojoj staji postavio mali laboratorij. Njegova sestra Julia pomogla je bratu na sve moguće načine, uspjela je sačuvati sve njegove bilješke, zahvaljujući kojima se otkriće može pratiti po danu.

Najteži dio posla bio je izbor elektrolita, kao i zaštita aluminija od oksidacije. Nakon šest mjeseci iscrpljujućeg rada, napokon su uspjeli doći do nekoliko metalnih kuglica. Pod utjecajem emocija, Hall je odmah otrčao do sada već bivšeg učitelja i pokazao mu srebrne loptice uz riječi "I got it!". Ovaj incident dogodio se 23. veljače 1886. godine. Koliko god čudno izgledalo, ali dva mjeseca nakon ovog datuma, Francuz Paul Heru je patentirao izum. Zapravo, oni su neovisno jedan o drugom gotovo istovremeno otkrili metodu za proizvodnju aluminija. Zanimljivo je da se godine rođenja i smrti ovih znanstvenika također podudaraju.

Prvih deset lopti koje je Hall uspio proizvesti čuva u Pittsburghu American Aluminium Company. Ovaj se predmet smatra nacionalnom relikvijom. Na koledžu Pittsburgh postoji spomenik dvorani, izliven od aluminija.

21-godišnji znanstvenik, kako je predviđao njegov učitelj, dobio je svjetsko priznanje, postao slavan i bogat čovjek. S njim je sve bilo u redu, ali osobno ne. Hallova zaručnica nije se mogla pomiriti s činjenicom da je njezin zaručnik cijelo vrijeme proveo u laboratoriju, te je nakon toga raskinula zaruke, nikad se ne vjenčavši. Nakon toga, Hall se vratio na svoj rodni koledž, gdje je radio do kraja života. Govorilo se da su Hallov koledž majka, žena i djeca. Charles Martin Hall ostavio je rodnom koledžu više od polovice svog nasljedstva, točnije 5.000.000 dolara (u to vrijeme to je bio samo kozmički iznos). Hall je umro od leukemije kada je imao 51 godinu.

Metoda koju su razvili Hall i Eru omogućila je dobivanje veliki iznos aluminij s strujom. Relativno jeftina metoda ubrzo je dosegla industrijsku razinu. Ako usporedimo koliko je aluminija dobiveno prije i poslije otkrića, sve će odmah postati jasno. Od 1855. do 1890. godine proizvedeno je samo 200 tona metala, dok je od 1890. do 1900. godine, prema metodi Charlesa Martina Halla, u cijelom svijetu primljeno već 28.000 tona metala. Do početka 30-ih godina dvadesetog stoljeća svjetska proizvodnja aluminija dosegla je 300 tisuća tona godišnje. Danas se svake godine proizvede oko 15 milijuna tona aluminija.

U posebno dizajniranim kupkama na temperaturi od oko 965 ° C, tehnički Al2O3 (otopina glinice) podvrgava se elektrolizi u Na3AlF6, tj. rastaljeni kriolit, koji se djelomično sintetizira ili vadi kao mineral. Tekući aluminij (katoda) nakuplja se na dnu kupke, a kisik se oslobađa na unutarnjim anodama koje postupno izgaraju. Ako je napon nizak i iznosi oko 4,5 V, trenutna potrošnja bit će oko 250 tisuća A. Za proizvodnju 1 tone aluminija potrebno je 1 dan i 15 tisuća kW/h električne energije. Usporedbe radi, ova bi energija za zgradu s tri ulaza na devet katova bila dovoljna za više od mjesec dana. U proizvodnji aluminija nastaju hlapljivi spojevi, pa se proizvodnja metala smatra ekološki opasnom proizvodnjom.

Fizička svojstva

U pogledu općih fizikalnih svojstava, aluminij je tipičan metal. Njegova kristalna rešetka je kubična, usmjerena na lice. Parametar metala a je 0,40403 nm. Talište aluminija u čistom obliku je 660 stupnjeva Celzijusa, vrelište metala je 2450 stupnjeva Celzijusa, gustoća tvari je 2,6989 grama po kubnom metru. Za metal koji se razmatra, temperaturni koeficijent linearnog širenja je približno 2,5·10 -5 K -1. Aluminij ima standardni elektronički potencijal, koji se može predstaviti kao Al 3+ /Al-1,663V.

Na temelju mase metala može se reći da je aluminij jedna od najlakših metalnih tvari na planetu. Lakši od njega su samo metali poput magnezija i berilija, kao i zemnoalkalijski i alkalni metali, bez barija. Topljenje aluminija prilično je jednostavno, za to morate zagrijati metal na temperaturu od 660 stupnjeva Celzijusa. Na primjer, tanka aluminijska žica može se rastopiti na običnom plameniku jednostavnog kućnog plinskog štednjaka. No puno je teže doći do vrelišta, aluminij počinje vrijeti tek kad dosegne 2452 stupnja Celzijusa.

Po svojstvima elektroprovodljivosti aluminij je na četvrtom mjestu među svim ostalim metalima. Inferiorno je u odnosu na srebro, koje je, usput, na prvom mjestu, a također je inferiorno u odnosu na bakar i zlato. Ova činjenica dovodi do širokog praktičnu upotrebu metala, čemu je uvelike pridonijela njegova relativna jeftinoća. Istim redoslijedom mijenja se i toplinska vodljivost gore navedenih metala. Sposobnost aluminija da brzo provodi toplinu vrlo je lako provjeriti u praksi, za to je potrebno samo umočiti aluminijsku žlicu u vrući čaj ili kavu i odmah ćete osjetiti koliko se brzo žlica zagrijala.

Još jedan rijedak, i to na mnogo načina jedinstveno svojstvo aluminij je njegova refleksivna sposobnost. Glatka polirana sjajna metalna površina savršeno odbija svjetlosne zrake. Reflektira od osamdeset do devedeset posto svjetlosti u vidljivom području spektra, točna brojka uvelike ovisi o samoj valnoj duljini. U području ultraljubičastog zračenja, aluminij općenito nema ravnog među ostalim metalima, ovdje su njegove reflektirajuće sposobnosti jednostavno jedinstvene. Na primjer, srebro, u ultraljubičastom, ima vrlo nisku refleksiju. Ali u infracrvenom području, aluminij je inferioran srebru u svojim reflektirajućim sposobnostima.

Čisti aluminij, lišen svih vrsta nečistoća, prilično je mekan metal. Želio bih napomenuti da je oko tri puta mekši od istog bakra. Zbog toga se prilično debele aluminijske šipke ili trake iznenađujuće lako savijaju bez puno napora. Ali to je samo u svom čistom obliku, u nekim od desetaka poznatih aluminijskih legura, tvrdoća metala se povećava mnogo puta, pa čak i desetke puta.

Između ostalog, aluminij ima vrlo nisku osjetljivost na korozivne utjecaje okoline.
Aluminij i njegove legure prema načinu proizvodnje mogu se podijeliti u tri vrste:

• - deformabilan;
• - podvrgnuti obradi tlakom;
• - ljevaonice, koje se koriste u obliku oblikovanih odljevaka.

• - nije termički otvrdnut;
• - termički otvrdnuto.

S iznimkom gore navedenih klasifikacija, aluminijske legure također se mogu podijeliti prema sustavima legiranja.

Kemijska svojstva

Aluminij je prilično aktivan metal. Antikorozivna svojstva aluminija posljedica su činjenice da je na zraku prekriven debelim oksidnim filmom Al 2 O 3, koji sprječava daljnje prodiranje kisika. Film se također stvara ako se metal stavi u koncentrat dušične kiseline.

Oksidacijsko stanje karakteristično za aluminij je +3. Ali aluminij također može formirati donor-akceptorske veze zbog nepopunjenih 3d i 3p orbitala. Zato je ion kao što je Al3+ sklon stvaranju kompleksa i stvara anionske i kationske komplekse: AlF 6 3- , AlCl 4 - , Al(OH) 4 - , Al(OH) 6 3- i mnoge druge. Postoje i kompleksi s organskim spojevima.

Po kemijskoj aktivnosti aluminij je odmah iza magnezija. Ovo se može činiti čudnim, jer se aluminijski proizvodi ne raspadaju ni na zraku ni u kipućoj vodi, za razliku od željeza, aluminij ne hrđa. Ali sve je to zbog prisutnosti zaštitne ljuske od aluminijevog oksida. Ako počnete zagrijavati tanku metalnu ploču do 1 mm na plameniku, ona će se rastopiti, ali neće teći, jer. uvijek je u oksidnoj ljusci. Ali ako se aluminiju skine zaštitni "oklop", što se može postići uranjanjem u otopinu živinih soli, on odmah počinje pokazivati ​​svoju "slabost". Čak i na sobnoj temperaturi, snažno reagira s vodom, oslobađajući vodik 2Al + 6H 2 O -> 2Al(OH) 3 + 3H 2 . I, budući da je u zraku, aluminij, lišen zaštitnog filma, jednostavno se pretvara u prah 2Al + 3O 2 -> 2Al 2 O 3. U zgnječenom stanju, aluminij je posebno aktivan, metalna prašina odmah gori. Ako uzmete i pomiješate aluminijev prah s natrijevim peroksidom, a zatim ispustite mješavinu vode, aluminij će se lako zapaliti i izgorjeti bijelim plamenom.

Zbog svoje čvrste veze s kisikom, aluminij može doslovno "oduzeti" kisik oksidima drugih metala. Na primjer, mješavina termita. Pri sagorijevanju oslobađa se toliko topline da se nastalo željezo počinje topiti 8Al + 3Fe 3 O 4 -> 4Al 2 O 3 + 9Fe. Ova metoda vraća u metale CoO, Fe 2 O 3 , NiO, V 2 O 5 , MoO 3 i brojne druge okside. Međutim, kada su aluminotermni oksidi Cr 2 O 3 , Nb 2 O 5 , Ta 2 O 5 , SiO 2 , TiO 2 , ZrO 2 , B 2 O 3 reakcijska toplina nije dovoljna da postigne temperaturu taljenja produkata reakcije.

Aluminij se lako otapa u mineralnim kiselinama, tvoreći soli. Koncentrat dušične kiseline pridonosi zadebljanju filma metalnog oksida; nakon takve obrade aluminij prestaje reagirati čak i na učinak klorovodične kiseline. Uz pomoć anodiziranja, na površini metala formira se debeli film koji se lako može obojiti u različite boje.

Reakcija 3CuCl 2 + 2Al -> 2AlCl 3 + 3Cu je prilično laka, kao rezultat se stvara mnogo topline, a sve je to zbog brzog uništavanja zaštitnog filma zbog bakrenog klorida. Kada se metal stopi s alkalijama, nastaju takozvani bezvodni aluminati: Al 2 O 3 + 2NaOH -> 2NaAlO 2 + H 2 O. Postoji i poludragi aluminat Mg (AlO2) 2, to je spinel kamen.

Aluminij burno reagira s halogenima. Ako se u 1 ml broma stavi tanka žica izrađen od aluminija, nakon nekog vremena će jako zasvijetliti. Ako pomiješate aluminij i jod u prahu, reakciju možete pokrenuti kapljicom vode, nakon čega možete vidjeti svijetli plamen i ljubičasti dim iz joda. Aluminijevi halogeni uvijek imaju kiselu reakciju AlCl 3 + H 2 O -> Al(OH)Cl 2 + HCl, zbog hidrolize.

S dušikom, aluminij reagira samo na temperaturi od 800 ° C, uz stvaranje AlN nitrida, s fosforom na temperaturi od 500 ° C, uz stvaranje fosfida AlP. Sa sumporom reakcija počinje nakon dostizanja 200°C, pri čemu nastaje Al 2 S 3 sulfid. Boridi AlB 2 i AlB 12 nastaju dodavanjem bora rastaljenom aluminiju.

(A l ), ​​​​galij (Ga ), indij (In ) i talij (T l ).

Kao što je vidljivo iz navedenih podataka, svi ovi elementi su otvoreni u XIX stoljeće.

Otkriće metala glavne podskupine III skupine

Bor je nemetal. Aluminij je prijelazni metal, dok su galij, indij i talij puni metali. Dakle, s povećanjem atomskih polumjera elemenata svake skupine periodnog sustava povećavaju se metalna svojstva jednostavnih tvari.

U ovom predavanju pobliže ćemo se osvrnuti na svojstva aluminija.

1. Položaj aluminija u tablici D. I. Mendelejeva. Struktura atoma, prikazana oksidacijska stanja.

Aluminijski element nalazi se u III skupina, glavna "A" podskupina, 3. period periodnog sustava, redni broj br. 13, relativna atomska masa Ar (Al ) = 27. Njegov susjed lijevo u tablici je magnezij, tipični metal, a desno silicij koji više nije metal. Stoga aluminij mora pokazivati ​​svojstva neke srednje prirode i njegovi su spojevi amfoterni.

Al +13) 2) 8) 3 , p je element,

Aluminij pokazuje oksidacijsko stanje +3 u spojevima:

Al 0 - 3 e - → Al +3

2. Fizička svojstva

Aluminij slobodnog oblika je srebrnobijeli metal visoke toplinske i električne vodljivosti.Temperatura taljenja je 650 ° C. Aluminij ima nisku gustoću (2,7 g / cm 3) - oko tri puta manje od željeza ili bakra, a istovremeno je izdržljiv metal.

3. Boravak u prirodi

Što se tiče rasprostranjenosti u prirodi, zauzima 1. među metalima i 3. među elementima odmah iza kisika i silicija. Postotak sadržaja aluminija u zemljinoj kori, prema različitim istraživačima, kreće se od 7,45 do 8,14% mase zemljine kore.

U prirodi se aluminij javlja samo u spojevima (minerali).

Neki od njih:

· Boksiti - Al 2 O 3 H 2 O (sa nečistoćama SiO 2, Fe 2 O 3, CaCO 3)

· Nefelini - KNa 3 4

· Aluniti - KAl(SO 4) 2 2Al(OH) 3

· Glinica (mješavine kaolina s pijeskom SiO 2, vapnenac CaCO 3, magnezit MgCO 3)

· Korund - Al 2 O 3

· Feldspat (ortoklas) - K 2 O × Al 2 O 3 × 6SiO 2

· Kaolinit - Al 2 O 3 × 2SiO 2 × 2H 2 O

· alunit - (Na,K) 2 SO 4 × Al 2 (SO 4) 3 × 4Al (OH) 3

· Beril - 3BeO Al 2 O 3 6SiO 2

4. Kemijska svojstva aluminija i njegovih spojeva

Aluminij lako komunicira s kisikom u normalnim uvjetima i prekriven je oksidnim filmom (daje mat izgled).

DEMONSTRACIJA OKSIDNOG FILMA

Debljina mu je 0,00001 mm, ali zahvaljujući njemu aluminij ne korodira. Za proučavanje kemijskih svojstava aluminija uklanja se oksidni film. (Upotrebom brusnog papira ili kemijski: prvo spuštanjem u otopinu lužine da se ukloni oksidni film, a zatim u otopinu živinih soli da se dobije legura aluminija i žive - amalgam).

ja. Interakcija s jednostavnim tvarima

Aluminij već na sobnoj temperaturi aktivno reagira sa svim halogenima, stvarajući halogenide. Kada se zagrijava, stupa u interakciju sa sumporom (200 °C), dušikom (800 °C), fosforom (500 °C) i ugljikom (2000 °C), s jodom u prisutnosti katalizatora - vode:

2A l + 3 S \u003d A l 2 S 3 (aluminijev sulfid),

2A l + N 2 \u003d 2A lN (aluminijev nitrid),

A l + P = A l P (aluminijev fosfid),

4A l + 3C \u003d A l 4 C 3 (aluminijev karbid).

2 Al +3 I 2 \u003d 2 A l I 3 (aluminijev jodid) ISKUSTVO

Svi ovi spojevi su potpuno hidrolizirani uz stvaranje aluminijevog hidroksida i, sukladno tome, sumporovodika, amonijaka, fosfina i metana:

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

U obliku strugotina ili praha, gori na zraku, oslobađajući se veliki broj toplina:

4A l + 3 O 2 \u003d 2A l 2 O 3 + 1676 kJ.

IZGARANJE ALUMINA NA ZRAKU

ISKUSTVO

II. Interakcija sa složenim tvarima

Interakcija s vodom :

2 Al + 6 H 2 O \u003d 2 Al (OH) 3 + 3 H 2

bez oksidnog filma

ISKUSTVO

Interakcija s metalnim oksidima:

Aluminij je dobar redukcijski agens, jer je jedan od aktivnih metala. U nizu aktivnosti nalazi se odmah nakon zemnoalkalijskih metala. Zato obnavlja metale iz njihovih oksida . Takva reakcija - aluminotermija - koristi se za dobivanje čistih rijetkih metala, poput volframa, vanadija itd.

3 Fe 3 O 4 +8 Al \u003d 4 Al 2 O 3 +9 Fe + Q

Termitna smjesa Fe 3 O 4 i Al (prah) također se koristi za termičko zavarivanje.

C r 2 O 3 + 2A l \u003d 2C r + A l 2 O 3

Interakcija s kiselinama :

S otopinom sumporne kiseline: 2 Al + 3 H 2 SO 4 \u003d Al 2 (SO 4) 3 +3 H 2

Ne reagira s hladnim koncentriranim sumpornim i dušičnim (pasivanima). Stoga se dušična kiselina prevozi u aluminijskim cisternama. Kada se zagrijava, aluminij može reducirati te kiseline bez oslobađanja vodika:

2A l + 6H 2 S O 4 (konc) \u003d A l 2 (S O 4) 3 + 3 S O 2 + 6 H 2 O,

A l + 6H NO 3 (konc) \u003d A 1 (NO 3) 3 + 3 NO 2 + 3 H 2 O.

Interakcija s alkalijama .

2 Al + 2 NaOH + 6 H 2 O \u003d 2 Na [ Al(OH)4 ] +3H2

ISKUSTVO

Na[ALIl(OH) 4] – natrijev tetrahidroksoaluminat

Na prijedlog kemičara Gorbova, in Rusko-japanski rat ta je reakcija korištena za proizvodnju vodika za balone.

S otopinama soli:

2 Al + 3 CuSO 4 \u003d Al 2 (SO 4) 3 + 3 Cu

Ako se površina aluminija trlja živinom soli, dolazi do sljedeće reakcije:

2 Al + 3 HgCl 2 = 2 AlCl 3 + 3 hg

Oslobođena živa otapa aluminij, stvarajući amalgam .

Dokazivanje aluminijevih iona u otopinama : ISKUSTVO

5. Primjena aluminija i njegovih spojeva

Fizikalna i kemijska svojstva aluminija dovela su do njegove široke primjene u tehnologiji. Zrakoplovna industrija veliki je potrošač aluminija.: 2/3 letjelice izrađene su od aluminija i njegovih legura. Letjelica napravljena od čelika bila bi preteška i mogla bi prevesti mnogo manje putnika. Stoga se aluminij naziva krilati metal. Kabeli i žice izrađeni su od aluminija: uz istu električnu vodljivost, njihova je masa 2 puta manja od odgovarajućih bakrenih proizvoda.

S obzirom na otpornost aluminija na koroziju, to izrada dijelova aparata i spremnika za dušičnu kiselinu. Aluminijski prah je osnova za proizvodnju srebrne boje za zaštitu proizvoda od željeza od korozije, kao i za reflektiranje toplinskih zraka, takva boja se koristi za pokrivanje skladišta ulja i vatrogasnih odijela.

Aluminijev oksid se koristi za proizvodnju aluminija, ali i kao vatrostalni materijal.

Aluminijev hidroksid je glavna komponenta poznatih lijekova Maalox, Almagel, koji smanjuju kiselost želučanog soka.

Aluminijeve soli su jako hidrolizirane. Ovo se svojstvo koristi u procesu pročišćavanja vode. Aluminijev sulfat i mala količina gašenog vapna dodaju se u vodu koja se pročišćava kako bi se neutralizirala nastala kiselina. Kao rezultat toga, oslobađa se volumetrijski precipitat aluminijevog hidroksida, koji, taloženjem, sa sobom nosi suspendirane čestice zamućenja i bakterije.

Dakle, aluminijev sulfat je koagulant.

6. Dobivanje aluminija

1) Modernu ekonomičnu metodu za proizvodnju aluminija izumili su Amerikanac Hall i Francuz Héroux 1886. godine. Sastoji se od elektrolize otopine aluminijevog oksida u rastaljenom kriolitu. Rastaljeni kriolit Na 3 AlF 6 otapa Al 2 O 3 kao što voda otapa šećer. Elektroliza "otopine" aluminijeva oksida u rastaljenom kriolitu odvija se kao da je kriolit samo otapalo, a aluminijev oksid elektrolit.

2Al 2 O 3 električna struja → 4Al + 3O 2

U Engleskoj enciklopediji za dječake i djevojčice članak o aluminiju počinje riječima: “Dana 23. veljače 1886. godine započelo je novo metalno doba u povijesti civilizacije – doba aluminija. Na današnji dan Charles Hall, 22-godišnji kemičar, pojavio se u laboratoriju svog prvog učitelja s desetak malih kuglica srebrno-bijelog aluminija u ruci i s viješću da je pronašao način za proizvodnju ovog metala. jeftino i u velikim količinama. Tako je Hall postao utemeljitelj američke industrije aluminija i anglosaksonski nacionalni heroj, kao čovjek koji je od znanosti napravio veliki biznis.

2) 2Al 2 O 3 +3 C \u003d 4 Al + 3 CO 2

ZANIMLJIVO JE:

• Metalni aluminij prvi je izolirao danski fizičar Hans Christian Oersted 1825. godine. Propuštanjem plinovitog klora kroz sloj vruće glinice pomiješane s ugljenom, Oersted je izolirao aluminijev klorid bez i najmanjeg traga vlage. Kako bi obnovio metalni aluminij, Oersted je trebao tretirati aluminijev klorid s kalijevim amalgamom. Nakon 2 godine, njemački kemičar Friedrich Wöller. Poboljšao je metodu zamjenom kalijevog amalgama čistim kalijem.
• U 18. i 19. stoljeću aluminij je bio glavni metal za nakit. Godine 1889. u Londonu je D. I. Mendelejev za svoje zasluge u razvoju kemije dobio vrijedan dar - vage od zlata i aluminija.
• Do 1855. francuski znanstvenik Saint-Clair Deville razvio je proces za proizvodnju metalnog aluminija u industrijskim razmjerima. Ali metoda je bila vrlo skupa. Deville je uživao posebno pokroviteljstvo francuskog cara Napoleona III. U znak svoje odanosti i zahvalnosti, Deville je za Napoleonova sina, novorođenog princa, izradio elegantno graviranu zvečku - prvi "proizvod široke potrošnje" izrađen od aluminija. Napoleon je čak namjeravao opremiti svoje gardiste aluminijskim kirasama, ali je cijena bila previsoka. Tada je 1 kg aluminija koštao 1000 maraka, tj. 5 puta skuplji od srebra. Tek izumom elektrolitičkog procesa aluminij je postao jednako vrijedan kao i konvencionalni metali.
• Jeste li znali da aluminij ulaskom u ljudski organizam uzrokuje poremećaj živčanog sustava, a kada ga ima u višku dolazi do poremećaja metabolizma. A zaštitna sredstva su vitamin C, spojevi kalcija, cinka.
• Kada aluminij gori u kisiku i fluoru, oslobađa se mnogo topline. Stoga se koristi kao dodatak raketnom gorivu. Raketa Saturn tijekom leta spaljuje 36 tona aluminijskog praha. Ideju o korištenju metala kao komponente raketnog goriva prvi je predložio F.A. Zander.

SIMULATORI

Simulator br. 1 - Karakteristike aluminija po položaju u periodnom sustavu elemenata D. I. Mendeljejeva

Simulator br. 2 - Jednadžbe za reakcije aluminija s jednostavnim i složenim tvarima

Simulator br. 3 - Kemijska svojstva aluminija

ZADACI ZA UTVRĐIVANJE

broj 1. Za dobivanje aluminija iz aluminijevog klorida, metalni kalcij može se koristiti kao redukcijsko sredstvo. Napravite jednadžbu za ovu kemijsku reakciju, okarakterizirajte taj proces pomoću elektronske vage.
Razmišljati! Zašto se ova reakcija ne može izvesti u vodenoj otopini?

broj 2. Dovršite jednadžbe kemijskih reakcija:
Al + H2SO4 (otopina ) ->
Al + CuCl 2 ->
Al + HNO 3 ( konc )-t ->
Al + NaOH + H2O ->

Broj 3. Izvršite transformacije:
Al -> AlCl 3 -> Al -> Al 2 S 3 -> Al(OH) 3 - t -> Al 2 O 3 -> Al

broj 4. Riješiti problem:
Legura aluminija i bakra bila je tijekom zagrijavanja izložena višku koncentrirane otopine natrijevog hidroksida. Ispušteno je 2,24 litre plina (n.o.s.). Izračunajte postotni sastav legure ako je njezina ukupna masa bila 10 g?

Dobivanje kalijeve stipse

Aluminij(lat. Aluminium), - u periodnom sustavu aluminij se nalazi u trećoj periodi, u glavnoj podskupini treće skupine. Naboj jezgre +13. Elektronska struktura atoma je 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1 . Atomski radijus metala je 0,143 nm, kovalentni je 0,126 nm, uvjetni radijus iona Al 3+ je 0,057 nm. Energija ionizacije Al - Al + 5,99 eV.

Najkarakterističnije oksidacijsko stanje atoma aluminija je +3. Negativno oksidacijsko stanje je rijetko. U vanjskom elektronskom sloju atoma postoje slobodni d-podrazine. Zbog toga njegov koordinacijski broj u spojevima može biti ne samo 4 (AlCl 4-, AlH 4-, alumosilikati), već i 6 (Al 2 O 3, 3+).

Referenca povijesti. Naziv aluminij dolazi od lat. alumen – dakle još 500. pr. zvan aluminijska stipsa, koja se koristila kao sredstvo za jedkanje u bojanju tkanina i za štavljenje kože. Danski znanstvenik H. K. Oersted 1825. godine, djelujući amalgamom kalija na bezvodni AlCl 3 i potom otjeravši živu, dobio je relativno čisti aluminij. Prvu industrijsku metodu za proizvodnju aluminija predložio je 1854. francuski kemičar A.E. St. Clair Deville: metoda se sastojala u redukciji aluminijevog i natrijevog dvostrukog klorida Na 3 AlCl 6 metalnim natrijem. Po boji sličan srebru, aluminij je u početku bio vrlo skup. Od 1855. do 1890. godine proizvedeno je samo 200 tona aluminija. Suvremenu metodu proizvodnje aluminija elektrolizom taline kriolit-aluminij oksida razvili su 1886. istodobno i neovisno jedan o drugom C. Hall u SAD i P. Héroux u Francuskoj.

Biti u prirodi

Aluminij je najzastupljeniji metal u zemljinoj kori. Čini 5,5–6,6 mol. udjela% ili 8 tež.%. Njegova glavna masa je koncentrirana u aluminosilikatima. Izuzetno čest proizvod razaranja stijena koje su formirale je glina, čiji glavni sastav odgovara formuli Al 2 O 3. 2SiO2. 2H 2 O. Od ostalih prirodnih oblika aluminija najveći značaj ima boksit Al 2 O 3. xH 2 O i minerali korund Al 2 O 3 i kriolit AlF 3 . 3NaF.

Priznanica

Danas se aluminij u industriji proizvodi elektrolizom otopine glinice Al 2 O 3 u rastaljenom kriolitu. Al 2 O 3 mora biti dovoljno čist, budući da se nečistoće s velikim poteškoćama uklanjaju iz taljenog aluminija. Temperatura taljenja Al 2 O 3 je oko 2050 o C, a kriolita - 1100 o C. Elektrolizi se podvrgava rastaljena smjesa kriolita i Al 2 O 3 koja sadrži oko 10 tež.% Al 2 O 3, koja se tali na 960 o C i ima električnu vodljivost, gustoću i viskoznost, najpovoljnije za proces. Dodavanjem AlF 3 , CaF 2 i MgF 2 moguća je elektroliza na 950°C.

Elektrolitička ćelija za taljenje aluminija je željezno kućište obloženo iznutra vatrostalnom opekom. Njegovo dno (ispod), sastavljeno od blokova komprimiranog ugljena, služi kao katoda. Anode se nalaze na vrhu: to su aluminijski okviri ispunjeni briketima ugljena.

Al 2 O 3 \u003d Al 3+ + AlO 3 3-

Tekući aluminij se oslobađa na katodi:

Al 3+ + 3e - \u003d Al

Aluminij se skuplja na dnu peći, odakle se povremeno ispušta. Na anodi se oslobađa kisik:

4AlO 3 3- - 12e - \u003d 2Al 2 O 3 + 3O 2

Kisik oksidira grafit do ugljikovih oksida. Kako ugljik izgara, anoda se nakuplja.

Aluminij se također koristi kao legirajući dodatak mnogim legurama kako bi im se dala otpornost na toplinu.

Fizikalna svojstva aluminija. Aluminij kombinira vrlo vrijedan niz svojstava: nisku gustoću, visoku toplinsku i električnu vodljivost, visoku duktilnost i dobru otpornost na koroziju. Lako se može kovati, štancati, valjati, izvlačiti. Aluminij je dobro zavaren plinskim, kontaktnim i drugim vrstama zavarivanja. Aluminijska rešetka je plošno centrirana kubična s parametrom a = 4,0413 Å. Svojstva aluminija, kao i svih metala, u velikoj mjeri ovise o njegovoj čistoći. Svojstva aluminija visoke čistoće (99,996%): gustoća (pri 20 °C) 2698,9 kg/m 3 ; tpl 660,24 °C; t bale oko 2500 °C; koeficijent toplinske ekspanzije (od 20 ° do 100 ° C) 23,86 10 -6; toplinska vodljivost (pri 190 °C) 343 W/m K, specifični toplinski kapacitet (pri 100 °C) 931,98 J/kg K. ; električna vodljivost u odnosu na bakar (na 20 °C) 65,5%. Aluminij ima malu čvrstoću (vlačna čvrstoća 50–60 MN/m2), tvrdoću (170 MN/m2 po Brinellu) i visoku duktilnost (do 50%). Tijekom hladnog valjanja, vlačna čvrstoća aluminija raste na 115 MN/m 2, tvrdoća - do 270 MN/m 2, relativno istezanje se smanjuje na 5% (1 MN/m 2 ~ i 0,1 kgf/mm 2). Aluminij je dobro poliran, anodiziran i ima visoku reflektivnost blisku srebru (reflektira do 90% energije upadne svjetlosti). Posjedujući visok afinitet prema kisiku, aluminij je u zraku prekriven tankim, ali vrlo jakim oksidnim filmom Al 2 O 3 , koji štiti metal od daljnje oksidacije i određuje njegova visoka antikorozivna svojstva. Čvrstoća oksidnog filma i njegov zaštitni učinak znatno se smanjuju u prisutnosti nečistoća žive, natrija, magnezija, bakra itd. Aluminij je otporan na atmosfersku koroziju, morsku i slatku vodu, praktički ne stupa u interakciju s koncentriranim ili visoko razrijeđenim nitratom kiselina, s organskim kiselinama, prehrambeni proizvodi.

Kemijska svojstva

Kad se fino usitnjeni aluminij zagrijava, on snažno gori na zraku. Slično se odvija i njegova interakcija sa sumporom. S klorom i bromom, kombinacija se javlja već na običnoj temperaturi, s jodom - kada se zagrijava. Na vrlo visokim temperaturama, aluminij se također spaja izravno s dušikom i ugljikom. Naprotiv, ne stupa u interakciju s vodikom.

Aluminij je prilično otporan na vodu. Ali ako se zaštitni učinak oksidnog filma ukloni mehanički ili amalgamacijom, dolazi do energetske reakcije:

Visoko razrijeđene, kao i vrlo koncentrirane HNO3 i H2SO4, gotovo ne djeluju na aluminij (na hladnom), dok se pri srednjim koncentracijama ovih kiselina on postupno otapa. Čisti aluminij je prilično stabilan u odnosu na solnu kiselinu, ali se uobičajeni tehnički metal otapa u njemu.

Pod djelovanjem alkalnih vodenih otopina na aluminij, oksidni sloj se otapa i nastaju aluminati - soli koje sadrže aluminij u sastavu aniona:

Al 2 O 3 + 2NaOH + 3H 2 O \u003d 2Na

Aluminij, bez zaštitnog filma, stupa u interakciju s vodom, istiskujući vodik iz nje:

2Al + 6H 2 O \u003d 2Al (OH) 3 + 3H 2

Nastali aluminijev hidroksid reagira s viškom lužine, stvarajući hidroksoaluminat:

Al(OH) 3 + NaOH = Na

Ukupna jednadžba za otapanje aluminija u vodenoj otopini lužine:

2Al + 2NaOH + 6H2O = 2Na + 3H 2

Aluminij se primjetno otapa u otopinama soli koje hidrolizom imaju kiselu ili alkalnu reakciju, npr. u otopini Na 2 CO 3 .

U nizu naprezanja nalazi se između Mg i Zn. U svim svojim stabilnim spojevima aluminij je trovalentan.

Spajanje aluminija s kisikom popraćeno je ogromnim oslobađanjem topline (1676 kJ/mol Al 2 O 3), mnogo većim nego kod mnogih drugih metala. S obzirom na to, kada se smjesa oksida odgovarajućeg metala s aluminijevim prahom zagrijava, dolazi do burne reakcije koja dovodi do oslobađanja slobodnog metala iz uzetog oksida. Metoda redukcije s Al (aluminij) često se koristi za dobivanje niza elemenata (Cr, Mn, V, W itd.) u slobodnom stanju.

Aluminotermija se ponekad koristi za zavarivanje pojedinih čeličnih dijelova, posebice spojeva tramvajskih tračnica. Upotrijebljena smjesa ("termit") obično se sastoji od finog praha aluminija i Fe 3 O 4 . Pali se fitiljem od mješavine Al i BaO 2. Glavna reakcija odvija se prema jednadžbi:

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

Štoviše, temperatura se razvija oko 3000 o C.

Aluminijev oksid je bijela, vrlo vatrostalna (tt 2050 o C) i u vodi netopljiva masa. Prirodni Al 2 O 3 (mineral korund), kao i umjetno dobiven i zatim jako kalciniran, odlikuju se visokom tvrdoćom i netopljivošću u kiselinama. Al 2 O 3 (tzv. glinica) može se prevesti u topljivo stanje fuzijom s alkalijama.

Prirodni korund, inače onečišćen željeznim oksidom, koristi se za proizvodnju bruseva, šipki itd. zbog svoje izuzetne tvrdoće. U sitno usitnjenom obliku naziva se šmirgl i koristi se za čišćenje metalnih površina i izradu brusnog papira. U iste svrhe često se koristi Al 2 O 3, dobiven taljenjem boksita (tehnički naziv - alund).

Prozirni obojeni kristali korunda - crveni rubin - primjesa kroma - i plavi safir - primjesa titana i željeza - drago kamenje. Također se dobivaju umjetnim putem i koriste u tehničke svrhe, primjerice za izradu dijelova za precizne instrumente, kamenje u satovima i sl. Kristali rubina koji sadrže malu nečistoću Cr 2 O 3 koriste se kao kvantni generatori - laseri koji stvaraju usmjereni snop monokromatskog zračenja.

Zbog netopljivosti Al 2 O 3 u vodi, hidroksid Al(OH) 3 koji odgovara ovom oksidu može se dobiti samo neizravno iz soli. Proizvodnja hidroksida može se prikazati sljedećom shemom. Pod djelovanjem lužina, OH ioni postupno zamjenjuju 3+ molekule vode u akvokompleksima:

3+ + OH - \u003d 2+ + H2O

2+ + OH - = + + H 2 O

OH - \u003d 0 + H2O

Al(OH) 3 je voluminozni želatinasti talog bijela boja, praktički netopljiv u vodi, ali lako topiv u kiselinama i jakim alkalijama. Stoga ima amfoteran karakter. Međutim, njegova bazična, a posebno kisela svojstva su dosta slabo izražena. U suvišku NH 4 OH, aluminijev hidroksid je netopljiv. Jedan oblik dehidriranog hidroksida, aluminijev gel, koristi se u tehnici kao adsorbent.

U interakciji s jakim alkalijama nastaju odgovarajući aluminati:

NaOH + Al(OH)3 = Na

Aluminati najaktivnijih jednovalentnih metala vrlo su topljivi u vodi, ali su zbog jake hidrolize njihove otopine postojane samo uz dovoljan suvišak lužina. Aluminati proizvedeni od slabijih baza gotovo su potpuno hidrolizirani u otopini i stoga se mogu dobiti samo suhim putem (legiranjem Al 2 O 3 s oksidima odgovarajućih metala). Nastaju metaaluminati koji po svom sastavu nastaju iz metaaluminijeve kiseline HAlO 2 . Većina ih je netopljiva u vodi.

Al(OH) 3 stvara soli s kiselinama. Derivati ​​većine jakih kiselina lako su topljivi u vodi, ali su prilično hidrolizirani, pa stoga njihove otopine pokazuju kiselu reakciju. Topljive soli aluminija i slabe kiseline još su jače hidrolizirane. Zbog hidrolize se iz vodenih otopina ne mogu dobiti sulfidne, karbonatne, cijanidne i neke druge soli aluminija.

U vodenom mediju, Al 3+ anion je izravno okružen sa šest molekula vode. Takav hidratizirani ion je donekle disociran prema shemi:

3+ + H 2 O \u003d 2+ + OH 3 +

Njegova konstanta disocijacije je 1. 10 -5 tj. to je slaba kiselina (po snazi ​​je slična octenoj kiselini). Oktaedarski okoliš Al 3+ sa šest molekula vode također se zadržava u kristalnim hidratima niza aluminijevih soli.

Aluminosilikate možemo smatrati silikatima u kojima je dio tetraedra silicij-kisik SiO 4 4 - zamijenjen tetraedrima aluminij-kisik AlO 4 5- Od aluminosilikata najčešći su feldspati koji čine više od polovice mase zemljina kora. Njihovi glavni predstavnici su minerali

ortoklas K 2 Al 2 Si 6 O 16 ili K 2 O . Al2O3. 6SiO2

albit Na 2 Al 2 Si 6 O 16 ili Na 2 O . Al2O3. 6SiO2

anortit CaAl 2 Si 2 O 8 ili CaO. Al2O3. 2SiO2

Vrlo su česti minerali iz skupine tinjca, na primjer muskovit Kal 2 (AlSi 3 O 10) (OH) 2. Od velike praktične važnosti je mineral nefelin (Na, K) 2, koji se koristi za dobivanje glinice, sode i cementa. Ova se proizvodnja sastoji od sljedećih postupaka: a) nefelin i vapnenac sinteriraju se u cijevnim pećima na 1200°C:

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

b) dobivena masa se ispire vodom - nastaje otopina natrijevih i kalijevih aluminata i CaSiO 3 talog:

NaAlO 2 + KAlO 2 + 4H 2 O \u003d Na + K

c) CO 2 koji nastaje tijekom sinteriranja prolazi kroz otopinu aluminata:

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

d) zagrijavanjem dobiva se Al (OH) 3 glinica:

2Al(OH)3 \u003d Al2O3 + 3H2O

e) isparavanjem matične lužnice izdvaja se soda i potaž, a prethodno dobiveni mulj koristi se za proizvodnju cementa.

Pri proizvodnji 1 t Al 2 O 3 dobije se 1 t soda proizvoda i 7,5 t cementa.

Neki aluminosilikati imaju labavu strukturu i sposobni su za ionsku izmjenu. Takvi silikati - prirodni i posebno umjetni - koriste se za omekšavanje vode. Osim toga, zbog svoje visoko razvijene površine, koriste se kao nosači katalizatora, tj. kao materijali impregnirani katalizatorom.

Aluminijevi halogenidi su u normalnim uvjetima bezbojne kristalne tvari. U nizu aluminijevih halogenida, AlF 3 se uvelike razlikuje po svojstvima od svojih kolega. Vatrostalan je, slabo topiv u vodi, kemijski neaktivan. Glavna metoda za dobivanje AlF 3 temelji se na djelovanju bezvodnog HF na Al 2 O 3 ili Al:

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

Aluminijevi spojevi s klorom, bromom i jodom topljivi su, visoko reaktivni i visoko topljivi ne samo u vodi, već iu mnogim organskim otapalima. Međudjelovanje aluminijevih halogenida s vodom prati značajno oslobađanje topline. U vodenoj otopini svi su visoko hidrolizirani, ali za razliku od tipičnih kiselih halogenida nemetala, njihova je hidroliza nepotpuna i reverzibilna. Budući da su primjetno hlapljivi već u normalnim uvjetima, AlCl 3 , AlBr 3 i AlI 3 dime se u vlažnom zraku (zbog hidrolize). Mogu se dobiti izravnom interakcijom jednostavnih tvari.

Gustoće pare AlCl 3 , AlBr 3 i AlI 3 pri relativno niskim temperaturama više-manje točno odgovaraju udvostručenim formulama - Al 2 Hal 6 . Prostorna struktura ovih molekula odgovara dvama tetraedrima sa zajedničkim rubom. Svaki atom aluminija vezan je na četiri atoma halogena, a svaki od središnjih atoma halogena vezan je na oba atoma aluminija. Od dvije veze središnjeg atoma halogena, jedna je donor-akceptorska, a aluminij djeluje kao akceptor.

S halogenim solima niza jednovalentnih metala, aluminijevi halogenidi tvore kompleksne spojeve, uglavnom tipa M3 i M (gdje je Hal klor, brom ili jod). Sklonost reakcijama adicije općenito je jako izražena u halogenidima koji se razmatraju. To je razlog najvažnije tehničke primjene AlCl 3 kao katalizatora (u rafiniranju nafte iu organskim sintezama).

Od fluoroaluminata najveću primjenu ima kriolit Na 3 (za proizvodnju Al, F 2, emajla, stakla i dr.). Industrijska proizvodnja umjetnog kriolita temelji se na obradi aluminijevog hidroksida fluorovodičnom kiselinom i sodom:

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

Kloro-, bromo- i jodoaluminati se dobivaju taljenjem aluminijevih trihalogenida s halogenidima odgovarajućih metala.

Iako aluminij ne reagira kemijski s vodikom, aluminijev hidrid se može dobiti neizravno. To je bijela amorfna masa sastava (AlH 3) n . Raspada se zagrijavanjem iznad 105 °C uz oslobađanje vodika.

Kada AlH 3 međudjeluje s bazičnim hidridima u otopini etera, nastaju hidroaluminati:

LiH + AlH 3 = Li

Hidroaluminati su bijele krutine. Brzo se razlaže vodom. Oni su moćni restauratori. Koristi se (osobito Li) u organskoj sintezi.

Aluminijev sulfat Al 2 (SO 4) 3. 18H 2 O dobiva se djelovanjem vruće sumporne kiseline na aluminijev oksid ili kaolin. Koristi se za pročišćavanje vode, kao i u pripremi nekih vrsta papira.

Kalijeva stipsa KAl(SO 4) 2 . 12H 2 O se koristi u velikim količinama za štavljenje kože, kao i za bojenje kao sredstvo za jedkanje pamučnih tkanina. U potonjem slučaju, učinak stipse temelji se na činjenici da se aluminijev hidroksid nastao kao rezultat njihove hidrolize taloži u vlaknima tkanine u fino raspršenom stanju i, adsorbirajući boju, čvrsto je drži na vlaknu.

Od ostalih derivata aluminija treba spomenuti njegov acetat (inače octena sol) Al(CH 3 COO) 3, koji se koristi za bojanje tkanina (kao sredstvo za jedkanje) i u medicini (losioni i oblozi). Aluminijev nitrat lako je topiv u vodi. Aluminijev fosfat je netopljiv u vodi i octenoj kiselini, ali je topiv u jakim kiselinama i lužinama.

aluminij u tijelu. Aluminij je dio tkiva životinja i biljaka; u organima sisavaca nađeno je od 10 -3 do 10 -5% aluminija (po sirovoj tvari). Aluminij se nakuplja u jetri, gušterači i štitne žlijezde. U biljnim proizvodima sadržaj aluminija kreće se od 4 mg po 1 kg suhe tvari (krumpir) do 46 mg (žuta repa), u životinjskim proizvodima - od 4 mg (med) do 72 mg po 1 kg suhe tvari (govedina). . U dnevnoj ljudskoj prehrani sadržaj aluminija doseže 35-40 mg. Poznati su organizmi - koncentratori aluminija, na primjer, mahovine (Lycopodiaceae), koje sadrže do 5,3% aluminija u pepelu, mekušci (Helix i Lithorina), u pepelu od kojih 0,2–0,8% aluminija. Tvoreći netopljive spojeve s fosfatima, aluminij remeti ishranu biljaka (apsorpcija fosfata iz korijena) i životinja (apsorpcija fosfata u crijevima).

Geokemija aluminija. Geokemijska svojstva aluminija određena su njegovim visokim afinitetom prema kisiku (u mineralima je aluminij uključen u kisikove oktaedre i tetraedre), konstantnom valencijom (3) i niskom topljivošću većine prirodnih spojeva. U endogenim procesima tijekom skrućivanja magme i stvaranja magmatskih stijena, aluminij ulazi u kristalnu rešetku feldspata, tinjca i drugih minerala – aluminosilikata. U biosferi je aluminij slab migrant, u organizmima i hidrosferi ga ima malo. U vlažnoj klimi, gdje truli ostaci bujne vegetacije stvaraju mnogo organskih kiselina, aluminij migrira u tlima i vodama u obliku organomineralnih koloidnih spojeva; aluminij se adsorbira koloidima i taloži u donjem dijelu tla. Veza između aluminija i silicija je djelomično prekinuta i mjestimice u tropima nastaju minerali - aluminijevi hidroksidi - bemit, dijaspora, hidrargilit. Najveći dio aluminija ulazi u sastav aluminosilikata - kaolinita, beidelita i drugih glinenih minerala. Slaba pokretljivost određuje rezidualno nakupljanje aluminija u kori trošenja vlažnih tropa. Kao rezultat toga nastaju eluvijalni boksiti. U prošlim geološkim epohama boksiti su se nakupljali iu jezerima i obalnom pojasu mora tropskih područja (na primjer, sedimentni boksiti Kazahstana). U stepama i pustinjama, gdje ima malo žive tvari, a vode su neutralne i alkalne, aluminij gotovo ne migrira. Migracija aluminija najsnažnija je u vulkanskim područjima, gdje se uočavaju izrazito kisele riječne i podzemne vode bogate aluminijem. Na mjestima istiskivanja kiselih voda s alkalnim - morskim (na ušćima rijeka i dr.), aluminij se taloži uz stvaranje naslaga boksita.

Primjena aluminija. Kombinacija fizikalnih, mehaničkih i kemijskih svojstava aluminija uvjetuje njegovu široku primjenu u gotovo svim područjima tehnike, a posebice u obliku njegovih legura s drugim metalima. U elektrotehnici aluminij uspješno zamjenjuje bakar, posebice u proizvodnji masivnih vodiča, npr. u nadzemnim vodovima, visokonaponskim kabelima, rasklopnim sabirnicama, transformatorima (električna vodljivost aluminija doseže 65,5% električne vodljivosti bakra, a više je od tri puta lakša od bakra; s presjekom koji osigurava istu vodljivost, masa aluminijskih žica upola je manja od mase bakrenih žica). Ultra čisti aluminij koristi se u proizvodnji električnih kondenzatora i ispravljača, čiji se rad temelji na sposobnosti filma aluminijevog oksida da prenosi električnu struju samo u jednom smjeru. Ultra čisti aluminij, pročišćen zonskim taljenjem, koristi se za sintezu poluvodičkih spojeva tipa A III B V koji se koriste za proizvodnju poluvodičkih elemenata. Čisti aluminij koristi se u proizvodnji raznih zrcalnih reflektora. Aluminij visoke čistoće koristi se za zaštitu metalnih površina od atmosferske korozije (obloge, aluminijske boje). Zbog relativno niskog presjeka apsorpcije neutrona, aluminij se koristi kao konstrukcijski materijal u nuklearnim reaktorima.

Aluminijski spremnici velikog kapaciteta skladište i transportiraju tekuće plinove (metan, kisik, vodik itd.), dušičnu i octenu kiselinu, čistu vodu, vodikov peroksid i jestiva ulja. Aluminij se široko koristi u opremi i aparatima Industrija hrane, za pakiranje hrane (u obliku folije), za proizvodnju raznih proizvoda za kućanstvo. Došlo je do naglog porasta potrošnje aluminija za završnu obradu zgrada, arhitektonskih, prometnih i sportskih objekata.

U metalurgiji je aluminij (osim legura na njegovoj osnovi) jedan od najčešćih legirnih dodataka u legurama na bazi Cu, Mg, Ti, Ni, Zn i Fe. Aluminij se također koristi za deoksidaciju čelika prije izlijevanja u kalupe, kao i u procesima dobivanja pojedinih metala aluminotermijom. Na bazi aluminija metalurgijom praha nastao je SAP (sinterirani aluminijski prah) koji ima visoku otpornost na toplinu na temperaturama iznad 300°C.

Aluminij se koristi u proizvodnji eksploziva (amonala, alumotola). Široko upotrebljavan razne veze aluminij.

Proizvodnja i potrošnja aluminija u stalnom je porastu, te po stopama rasta znatno nadmašuje proizvodnju čelika, bakra, olova i cinka.

Popis korištene literature

1. V.A. Rabinovich, Z.Ya. Khavin "Sažeta kemijska referenca"

2. L.S. Guzey "Predavanja o općoj kemiji"

3. N.S. Akhmetov "Opća i anorganska kemija"

4. B.V. Nekrasov "Udžbenik opće kemije"

5. N.L. Glinka "Opća kemija"

U zemljinoj kori ima puno aluminija: 8,6% mase. Prvi je među svim metalima i treći među ostalim elementima (iza kisika i silicija). Aluminija ima dvostruko više nego željeza i 350 puta više nego bakra, cinka, kroma, kositra i olova zajedno! Kako je napisao prije više od 100 godina u svom klasičnom udžbeniku Osnove kemije D. I. Mendeleev, od svih metala, “aluminij je najčešći u prirodi; dovoljno je istaknuti da je dio gline, pa da bude jasna opća raspodjela aluminija u zemljinoj kori. Aluminij, ili kovina stipse (alumen), zove se dakle inače glina, koja se nalazi u glini.

Najvažniji mineral aluminija je boksit, smjesa bazičnog oksida AlO(OH) i hidroksida Al(OH) 3 . Najveća nalazišta boksita su u Australiji, Brazilu, Gvineji i Jamajci; industrijska proizvodnja odvija se i u drugim zemljama. Alunit (stipsa) (Na, K) 2 SO 4 Al 2 (SO 4) 3 4Al (OH) 3, nefelin (Na, K) 2 O Al 2 O 3 2SiO 2 također su bogati aluminijem. Ukupno je poznato više od 250 minerala, koji uključuju aluminij; većina njih su alumosilikati, od kojih je uglavnom sastavljena zemljina kora. Njihovim trošenjem nastaje glina čiju osnovu čini mineral kaolinit Al 2 O 3 2SiO 2 2H 2 O. Primjese željeza obično boje glinu u smeđu boju, ali ima i bijele gline - kaolina koja se koristi za izradu porculana i proizvodi od fajanse.

Povremeno se može naći izuzetno tvrd (drugi iza dijamanta) mineral korund - kristalni oksid Al 2 O 3, često obojen nečistoćama u različitim bojama. Njegova plava varijanta (mješavina titana i željeza) naziva se safir, crvena (mješavina kroma) naziva se rubin. Različite primjese mogu obojiti tzv. plemeniti korund također u zelene, žute, narančaste, ljubičaste i druge boje i nijanse.

Donedavno se vjerovalo da se aluminij, kao vrlo aktivan metal, ne može pojaviti u prirodi u slobodnom stanju, no 1978. godine u stijenama Sibirske platforme otkriven je samorodni aluminij - u obliku brkova dugih samo 0,5 mm (s debljinom niti od nekoliko mikrometara). Izvorni aluminij također je pronađen u Mjesečevom tlu dostavljenom na Zemlju iz područja Mora Kriza i Izobilja. Pretpostavlja se da metalni aluminij može nastati kondenzacijom iz plina. Poznato je da kada se aluminijevi halogenidi - klorid, bromid, fluorid - zagrijavaju, mogu više ili manje lako ispariti (na primjer, AlCl 3 sublimira već na 180 ° C). S jakim porastom temperature, aluminijevi halidi se raspadaju, prelazeći u stanje s nižom valencijom metala, na primjer, AlCl. Kada se takav spoj kondenzira uz pad temperature i odsutnost kisika, dolazi do reakcije disproporcioniranja u čvrstoj fazi: neki od atoma aluminija se oksidiraju i prelaze u uobičajeno trovalentno stanje, a neki se reduciraju. Jednovalentni aluminij može se reducirati samo na metal: 3AlCl ® 2Al + AlCl 3 . Ovu pretpostavku također podupire nitasti oblik kristala prirodnog aluminija. Tipično, kristali ove strukture nastaju zbog brz rast iz plinske faze. Vjerojatno su na sličan način nastali mikroskopski grumenčići aluminija u Mjesečevom tlu.

Naziv aluminij dolazi od latinske riječi alumen (genus case aluminis). Takozvani alum, dvostruki kalij-aluminijev sulfat KAl (SO 4) 2 12H 2 O), koji se koristio kao sredstvo za jedkanje pri bojanju tkanina. Latinsko ime, vjerojatno, seže do grčkog "halme" - slana otopina, slana otopina. Zanimljivo je da je u Engleskoj aluminij aluminij, au SAD-u aluminij.

U mnogim popularnim knjigama o kemiji postoji legenda da je izvjesni izumitelj, čije ime povijest nije sačuvala, donio caru Tiberiju, koji je vladao Rimom 14.-27. godine nove ere, zdjelu od metala nalik srebru, upaljač. Taj je dar majstora koštao života: Tiberije je naredio da ga pogube i unište radionicu jer se bojao da bi novi metal mogao obezvrijediti srebro u carskoj riznici.

Ova se legenda temelji na priči Plinija Starijeg, rimskog pisca i učenjaka, autora prirodna povijest- enciklopedije prirodoslovnih spoznaja antičkog doba. Prema Pliniju, novi metal je dobiven iz "glinene zemlje". Ali glina sadrži aluminij.

Moderni autori gotovo uvijek ističu da cijela ova priča nije ništa više od lijepe bajke. I to ne čudi: aluminij u stijenama izuzetno je čvrsto vezan za kisik, a za njegovo oslobađanje potrebno je mnogo energije. Međutim, nedavno su se pojavili novi podaci o temeljnoj mogućnosti dobivanja metalnog aluminija u antici. Kako pokazuje spektralna analiza, ukrasi na grobu kineskog zapovjednika Zhou-Zhua, koji je preminuo početkom 3.st. AD, izrađeni su od legure koja se sastoji od 85% aluminija. Jesu li drevni ljudi mogli dobiti besplatni aluminij? Sve poznate metode (elektroliza, redukcija s metalnim natrijem ili kalijem) automatski se eliminiraju. Je li se u antici moglo pronaći samorodni aluminij, kao što su, na primjer, grumeni zlata, srebra, bakra? Ovo je također isključeno: domaći aluminij je najrjeđi mineral koji se pojavljuje u zanemarivim količinama, tako da drevni majstori nisu mogli pronaći i sakupiti takve nuggets u pravoj količini.

Međutim, moguće je i drugo objašnjenje Plinijeve priče. Aluminij se iz ruda može dobiti ne samo uz pomoć električne energije i alkalnih metala. Od davnina je dostupno i naširoko korišteno redukcijsko sredstvo - to je ugljen, uz pomoć kojeg se oksidi mnogih metala zagrijavanjem reduciraju u slobodne metale. U kasnim 1970-ima njemački kemičari odlučili su ispitati je li aluminij mogao biti napravljen u antici redukcijom ugljenom. Zagrijali su mješavinu gline s ugljenim prahom i kuhinjskom soli ili potašom (kalijev karbonat) u glinenom loncu do crvene vrućine. Sol se dobivala iz morske vode, a potaša iz biljnog pepela, kako bi se koristile samo one tvari i metode koje su bile dostupne u antici. Nakon nekog vremena na površini lonca isplivala je troska s aluminijskim kuglicama! Proizvodnja metala bila je mala, ali je moguće da su na taj način stari metalurzi mogli dobiti "metal 20. stoljeća".

svojstva aluminija.

Boja čistog aluminija nalikuje srebru, vrlo je lagan metal: njegova gustoća je samo 2,7 g / cm 3. Lakši od aluminija su samo alkalijski i zemnoalkalijski metali (osim barija), berilij i magnezij. Aluminij se također lako topi - na 600 ° C (tanka aluminijska žica može se rastopiti na običnom kuhinjskom plameniku), ali vrije tek na 2452 ° C. Što se tiče električne vodljivosti, aluminij je na 4. mjestu, odmah iza srebra (na prvom je mjestu), bakar i zlato, što je, s obzirom na jeftinost aluminija, od velike praktične važnosti. Toplinska vodljivost metala mijenja se istim redom. Visoku toplinsku vodljivost aluminija lako je provjeriti umakanjem aluminijske žlice u vrući čaj. I još jedno izvanredno svojstvo ovog metala: njegova glatka, sjajna površina savršeno odbija svjetlost: od 80 do 93% u vidljivom području spektra, ovisno o valnoj duljini. U ultraljubičastom području aluminiju u tom pogledu nema premca, a samo u crvenom području malo je inferioran u odnosu na srebro (u ultraljubičastom srebro ima vrlo nisku refleksiju).

Čisti aluminij je prilično mekan metal - gotovo tri puta mekši od bakra, pa se čak i relativno debele aluminijske ploče i šipke lako savijaju, ali kada aluminij tvori legure (ima ih ogroman broj), njegova se tvrdoća može udeseterostručiti.

Karakteristično oksidacijsko stanje aluminija je +3, ali zbog prisutnosti neispunjenog 3 R- i 3 d-orbitale atoma aluminija mogu stvarati dodatne donor-akceptorske veze. Stoga je ion Al 3+ malog radijusa vrlo sklon stvaranju kompleksa, tvoreći različite kationske i anionske komplekse: AlCl 4 – , AlF 6 3– , 3+ , Al(OH) 4 – , Al(OH) 6 3 – , AlH 4 – i mnogi drugi. Poznati su i kompleksi s organskim spojevima.

Kemijska aktivnost aluminija je vrlo visoka; u nizu elektrodnih potencijala nalazi se odmah iza magnezija. Na prvi pogled takva se izjava može činiti čudnom: naposljetku, aluminijska posuda ili žlica prilično je stabilna na zraku i ne sruši se u kipućoj vodi. Aluminij, za razliku od željeza, ne hrđa. Ispada da je u zraku metal prekriven bezbojnim, tankim, ali jakim "oklopom" oksida, koji štiti metal od oksidacije. Dakle, ako se u plamen plamenika unese debela aluminijska žica ili ploča debljine 0,5-1 mm, metal se topi, ali aluminij ne teče, jer ostaje u vrećici svog oksida. Ako aluminiju oduzmete zaštitni film ili ga olabavite (npr. uranjanjem u otopinu živinih soli), aluminij će odmah pokazati svoju pravu bit: već na sobnoj temperaturi počet će snažno reagirati s vodom uz oslobađanje vodik: 2Al + 6H 2 O ® 2Al (OH) 3 + 3H 2 . U zraku, aluminij bez zaštitnog filma pretvara se u rahli oksidni prah pred našim očima: 2Al + 3O 2 ® 2Al 2 O 3. Aluminij je posebno aktivan u fino usitnjenom stanju; aluminijska prašina, kad se upuhne u plamen, odmah izgori. Ako pomiješate aluminijsku prašinu s natrijevim peroksidom na keramičkoj ploči i kapnete vodu na smjesu, aluminij također bukti i gori bijelim plamenom.

Vrlo visok afinitet aluminija prema kisiku omogućuje mu da "oduzima" kisik iz oksida niza drugih metala, obnavljajući ih (metoda aluminotermije). Najpoznatiji primjer je termitska smjesa, pri čijem izgaranju se oslobađa toliko topline da se nastalo željezo rastali: 8Al + 3Fe 3 O 4 ® 4Al 2 O 3 + 9Fe. Ovu reakciju je 1856. godine otkrio N.N. Beketov. Na ovaj način moguće je vratiti u metale Fe 2 O 3 , CoO, NiO, MoO 3 , V 2 O 5 , SnO 2 , CuO i niz drugih oksida. Kod redukcije Cr 2 O 3 , Nb 2 O 5 , Ta 2 O 5 , SiO 2 , TiO 2 , ZrO 2 , B 2 O 3 s aluminijem, toplina reakcije nije dovoljna da zagrije reakcijske produkte iznad njihovog tališta.

Aluminij se lako otapa u razrijeđenim mineralnim kiselinama stvarajući soli. Koncentrirana dušična kiselina, oksidirajući površinu aluminija, pridonosi zgušnjavanju i stvrdnjavanju oksidnog filma (tzv. pasivizacija metala). Ovako obrađen aluminij ne reagira ni sa solnom kiselinom. Pomoću elektrokemijske anodne oksidacije (anodizacije) na površini aluminija možete stvoriti debeli film koji se lako može obojiti u različite boje.

Istiskivanje manje aktivnih metala iz otopina soli aluminijem često je ometeno zaštitnim filmom na površini aluminija. Ovaj film se brzo uništava bakrenim kloridom, pa reakcija 3CuCl 2 + 2Al ® 2AlCl 3 + 3Cu teče lako, što je popraćeno jakim zagrijavanjem. U jakim alkalijskim otopinama aluminij se lako otapa uz razvijanje vodika: 2Al + 6NaOH + 6H 2 O ® 2Na 3 + 3H 2 (stvaraju se i drugi anionski hidrokso kompleksi). Amfoternost aluminijevih spojeva također se očituje u lakom otapanju njegovih svježe istaloženih oksida i hidroksida u alkalijama. Kristalni oksid (korund) vrlo je otporan na kiseline i lužine. Kada se spoje s alkalijama, nastaju bezvodni aluminati: Al 2 O 3 + 2NaOH ® 2NaAlO 2 + H 2 O. Magnezijev aluminat Mg (AlO 2) 2 je poludragi kamen spinel, obično obojen nečistoćama u raznim bojama .

Aluminij burno reagira s halogenima. Ako se u epruvetu s 1 ml broma uvede tanka aluminijska žica, a zatim kroz kratko vrijeme aluminij se zapali i gori jakim plamenom. Reakcija mješavine praha aluminija i joda inicira se kapljicom vode (voda s jodom stvara kiselinu koja uništava oksidni film), nakon čega se pojavljuje svijetli plamen s klubovima ljubičastih jodnih para. Aluminijevi halogenidi u vodenim otopinama su kiseli zbog hidrolize: AlCl 3 + H 2 O Al(OH)Cl 2 + HCl.

Reakcija aluminija s dušikom odvija se tek iznad 800 ° C uz stvaranje AlN nitrida, sa sumporom pri 200 ° C (formira se Al 2 S 3 sulfid), s fosforom pri 500 ° C (formira se AlP fosfid). Kada se bor uvede u rastaljeni aluminij, nastaju boridi sastava AlB 2 i AlB 12 - vatrostalni spojevi otporni na kiseline. Hidrid (AlH) x (x = 1.2) nastaje samo u vakuumu pri niske temperature u reakciji atomskog vodika s parama aluminija. AlH 3 hidrid, koji je stabilan bez vlage na sobnoj temperaturi, dobiva se u bezvodnoj eterskoj otopini: AlCl 3 + LiH ® AlH 3 + 3LiCl. S viškom LiH nastaje litij aluminij hidrid LiAlH 4 sličan soli - vrlo jak redukcijski agens koji se koristi u organskoj sintezi. Trenutno se razgrađuje s vodom: LiAlH 4 + 4H 2 O ® LiOH + Al (OH) 3 + 4H 2.

Dobivanje aluminija.

Dokumentirano otkriće aluminija dogodilo se 1825. godine. Danski fizičar Hans Christian Oersted prvi je dobio ovaj metal kada ga je izolirao djelovanjem kalijevog amalgama na bezvodni aluminijev klorid (dobiven propuštanjem klora kroz vruću mješavinu aluminijevog oksida i ugljena). Nakon što je otjerao živu, Oersted je dobio aluminij, ali onečišćen nečistoćama. Godine 1827. njemački kemičar Friedrich Wöhler dobio je aluminij u obliku praha redukcijom kalijevog heksafluoroaluminata:

Na 3 AlF 6 + 3K ® Al + 3NaF + 3KF. Kasnije je uspio dobiti aluminij u obliku sjajnih metalnih kuglica. Godine 1854. francuski kemičar Henri Etienne Saint-Clair Deville razvio je prvu industrijsku metodu za proizvodnju aluminija - redukcijom taline natrijeva tetrakloroaluminata: NaAlCl 4 + 3Na ® Al + 4NaCl. Međutim, aluminij je i dalje bio izuzetno rijedak i skup metal; koštalo je ne mnogo jeftinije od zlata i 1500 puta skuplje od željeza (sada samo tri puta). Od zlata, aluminija i dragog kamenja pedesetih godina 19. stoljeća izrađena je zvečka za sina francuskog cara Napoleona III. Kada je 1855. godine na Svjetskoj izložbi u Parizu bio izložen veliki ingot aluminija dobiven novom metodom, na njega se gledalo kao na dragulj. Gornji dio (u obliku piramide) Washington Monumenta u glavnom gradu SAD-a napravljen je od dragocjenog aluminija. U to vrijeme aluminij nije bio mnogo jeftiniji od srebra: u SAD-u se, primjerice, 1856. godine prodavao po cijeni od 12 dolara za funtu (454 g), a srebro po 15 dolara. U 1. svesku slavnog enciklopedijski rječnik Brockhaus i Efron rekli su da se "aluminij još uvijek koristi uglavnom za odijevanje ... luksuznih predmeta." Do tada se u cijelom svijetu iskopavalo samo 2,5 tone metala godišnje. Tek potkraj 19. st., kada se razvija elektrolitička metoda dobivanja aluminija, njegova godišnja proizvodnja počinje iznositi tisuće tona, a u 20.st. – milijuna tona. To je učinilo aluminij široko dostupnim poluplemenitim metalom.

Suvremenu metodu dobivanja aluminija otkrio je 1886. godine mladi američki istraživač Charles Martin Hall. Za kemiju se zainteresirao još kao dijete. Pronašavši očev stari udžbenik iz kemije, počeo ga je marljivo učiti, ali i eksperimentirati, a jednom je čak dobio i prekoru od majke jer je oštetio stolnjak. A 10 godina kasnije došao je do izvanrednog otkrića koje ga je proslavilo u cijelom svijetu.

Postavši student sa 16 godina, Hall je čuo od svog učitelja, F. F. Jewetta, da ako netko uspije razviti jeftin način dobivanja aluminija, ta osoba ne samo da će pružiti veliku uslugu čovječanstvu, već će i zaraditi golemu bogatstvo. Jewett je znao o čemu govori: prethodno se usavršavao u Njemačkoj, radio za Wöhlera i s njim razgovarao o problemima dobivanja aluminija. Jewett je sa sobom u Ameriku donio i uzorak rijetkog metala koji je pokazao svojim studentima. Odjednom, Hall je glasno izjavio: "Donijet ću ovaj metal!"

Šest godina napornog rada se nastavlja. Hall je raznim metodama pokušao dobiti aluminij, ali bez uspjeha. Konačno, pokušao je izvući ovaj metal elektrolizom. U to vrijeme nije bilo elektrana, struja se morala dobivati ​​pomoću velikih kućnih baterija od ugljena, cinka, dušične i sumporne kiseline. Hall je radio u staji gdje je postavio mali laboratorij. Pomagala mu je sestra Julija, koja je bila jako zainteresirana za bratove pokuse. Čuvala je sva njegova pisma i radne dnevnike, koji doslovce iz dana u dan omogućuju praćenje povijesti otkrića. Evo odlomka iz njezinih memoara:

Charles je oduvijek bio dobro raspoloženje, a i u najgorim danima znao se nasmijati sudbini nesretnih izumitelja. U trenucima neuspjeha nalazio je utjehu u našem starom klaviru. U svom kućnom laboratoriju radio je duge sate bez pauze; a kad je mogao nakratko napustiti set, jurio je kroz našu dugačku kuću da se malo poigra... Znao sam da je, svirajući s takvim šarmom i osjećajem, neprestano razmišljao o svom poslu. I glazba mu je u tome pomogla.

Najteže je bilo pronaći elektrolit i zaštititi aluminij od oksidacije. Nakon šest mjeseci iscrpljujućeg rada, nekoliko malih srebrnih kuglica konačno se pojavilo u lončiću. Hall je odmah otrčao svom bivšem učitelju da ga izvijesti o svom uspjehu. “Profesore, shvatio sam!” uzviknuo je ispruživši ruku: na dlanu mu je ležalo desetak malih aluminijskih kuglica. To se dogodilo 23. veljače 1886. A točno dva mjeseca kasnije, 23. travnja iste godine, Francuz Paul Héroux patentirao je sličan izum, koji je izradio neovisno i gotovo istovremeno (upečatljive su još dvije podudarnosti: oba Hall i Héroux rođeni su 1863., a umrli 1914.).

Sada se prve aluminijske kugle koje je dobio Hall čuvaju u American Aluminium Company u Pittsburghu kao nacionalna relikvija, a na njegovom koledžu postoji spomenik Hallu, izliven od aluminija. Nakon toga, Jewett je napisao: “Moje najvažnije otkriće bilo je otkriće čovjeka. Charles M. Hall bio je taj koji je u dobi od 21 godine otkrio način za dobivanje aluminija iz rudače i tako napravio aluminij tim prekrasnim metalom koji se danas široko koristi u cijelom svijetu. Jewettovo proročanstvo se obistinilo: Hall je dobio široko priznanje, postao je počasni član mnogih znanstvenih društava. Ali njegov osobni život nije uspio: mladenka se nije htjela pomiriti s činjenicom da njezin zaručnik cijelo vrijeme provodi u laboratoriju i raskinula je zaruke. Hall je utjehu pronašao na rodnom koledžu, gdje je radio do kraja života. Kao što je napisao Charlesov brat, "Koledž je bio njegova žena i djeca i sve, cijeli život." Hall je koledžu ostavio i većinu svog nasljedstva - 5 milijuna dolara.Hall je umro od leukemije u 51. godini.

Hallova metoda omogućila je dobivanje relativno jeftinog aluminija korištenjem električne energije u velikim količinama. Ako je od 1855. do 1890. godine dobiveno samo 200 tona aluminija, onda je tijekom sljedećeg desetljeća, po Hallovoj metodi, u cijelom svijetu dobiveno 28.000 tona ovog metala! Do 1930. svjetska godišnja proizvodnja aluminija dosegla je 300 000 tona. Sada se godišnje proizvodi više od 15 milijuna tona aluminija. U posebnim kupkama na temperaturi od 960–970 ° C, otopina aluminijevog oksida (tehnički Al 2 O 3) podvrgava se elektrolizi u rastaljenom kriolitu Na 3 AlF 6, koji se djelomično iskopava u obliku minerala, a djelomično posebno sintetizirani. Tekući aluminij nakuplja se na dnu kupke (katoda), kisik se oslobađa na ugljičnim anodama, koje postupno izgaraju. Pri niskom naponu (oko 4,5 V), elektrolizeri troše ogromne struje - do 250 000 A! Za jedan dan, jedan elektrolizer proizvede oko tonu aluminija. Za proizvodnju su potrebne velike količine električne energije: za proizvodnju 1 tone metala utroši se 15 000 kilovat-sati električne energije. Toliku količinu struje jedna velika zgrada od 150 stanova troši cijeli mjesec. Proizvodnja aluminija je opasna za okoliš, jer je atmosferski zrak onečišćen hlapljivim spojevima fluora.

Upotreba aluminija.

Čak je i D.I.Mendeleev napisao da je "metalni aluminij, koji ima veliku lakoću i snagu i malu varijabilnost u zraku, vrlo prikladan za neke proizvode." Aluminij je jedan od najčešćih i najjeftinijih metala. Bez njega je teško zamisliti moderni život. Nije ni čudo što se aluminij naziva metalom 20. stoljeća. Dobro se podvrgava obradi: kovanju, štancanju, valjanju, izvlačenju, prešanju. Čisti aluminij je prilično mekan metal; koristi se za izradu električnih žica, konstrukcijskih dijelova, folija za hranu, kuhinjskog pribora i "srebrne" boje. Ovaj lijepi i lagani metal naširoko se koristi u građevinarstvu i zrakoplovnoj tehnologiji. Aluminij jako dobro odbija svjetlost. Stoga se koristi za izradu ogledala - taloženjem metala u vakuumu.

U zrakoplovstvu i strojogradnji, u izradi građevinskih konstrukcija, koriste se puno tvrđe legure aluminija. Jedna od najpoznatijih je legura aluminija s bakrom i magnezijem (duraluminij, ili jednostavno "duraluminij"; naziv dolazi od njemačkog grada Düren). Ova legura nakon stvrdnjavanja dobiva posebnu tvrdoću i postaje oko 7 puta jača od čistog aluminija. Istovremeno je gotovo tri puta lakši od željeza. Dobiva se legiranjem aluminija s malim dodacima bakra, magnezija, mangana, silicija i željeza. Široko su rasprostranjeni silumini - legure aluminija sa silicijem. Također se proizvode legure visoke čvrstoće, kriogene (otporne na mraz) i toplinski otporne. Zaštitni i dekorativni premazi lako se nanose na proizvode od aluminijskih legura. Lakoća i čvrstoća aluminijskih legura bile su posebno korisne u zrakoplovnoj tehnici. Na primjer, propeleri helikoptera izrađeni su od legure aluminija, magnezija i silicija. Relativno jeftina aluminijska bronca (do 11% Al) ima visoka mehanička svojstva, stabilna je u morskoj vodi pa čak i u razrijeđenoj solnoj kiselini. Od aluminijske bronce u SSSR-u od 1926. do 1957. kovani su novčići u apoenima od 1, 2, 3 i 5 kopejki.

Trenutačno se četvrtina ukupnog aluminija koristi za građevinske potrebe, ista količina se troši u prometnom inženjerstvu, oko 17% troši se na materijale za pakiranje i limenke, 10% - u elektrotehnici.

Aluminij također sadrži mnoge zapaljive i eksplozivne smjese. Alumotol, lijevana smjesa trinitrotoluena s aluminijskim prahom, jedan je od najjačih industrijskih eksploziva. Ammonal je eksplozivna tvar koja se sastoji od amonijevog nitrata, trinitrotoluena i aluminijskog praha. Zapaljivi sastavi sadrže aluminij i oksidirajuće sredstvo - nitrat, perklorat. Pirotehničke kompozicije "Zvezdochka" također sadrže aluminij u prahu.

Mješavina aluminijeva praha s metalnim oksidima (termit) koristi se za dobivanje određenih metala i legura, za zavarivanje tračnica, u zapaljivom streljivu.

Aluminij je također pronašao praktičnu primjenu kao raketno gorivo. Za potpuno izgaranje 1 kg aluminija potrebno je gotovo četiri puta manje kisika nego za 1 kg kerozina. Osim toga, aluminij se može oksidirati ne samo slobodnim kisikom, već i vezanim kisikom, koji je dio vode ili ugljičnog dioksida. Tijekom "izgaranja" aluminija u vodi oslobađa se 8800 kJ po 1 kg proizvoda; to je 1,8 puta manje nego kod spaljivanja metala čisti kisik, ali 1,3 puta više nego pri spaljivanju u zraku. To znači da se umjesto opasnih i skupih spojeva kao oksidacijsko sredstvo za takvo gorivo može koristiti obična voda. Ideju o korištenju aluminija kao goriva predložio je još 1924. godine ruski znanstvenik i izumitelj F.A. Zander. Prema njegovom planu, aluminijski elementi letjelice mogu se koristiti kao dodatno gorivo. Ovaj hrabri projekt još nije praktično implementiran, ali većina trenutno poznatih čvrstih raketnih goriva sadrži metalni aluminij u obliku fino usitnjenog praha. Dodavanje 15% aluminija u gorivo može podići temperaturu produkata izgaranja za tisuću stupnjeva (od 2200 do 3200 K); brzina ispuha produkata izgaranja iz mlaznice motora također se znatno povećava - glavni energetski pokazatelj koji određuje učinkovitost raketnog goriva. U tom smislu samo litij, berilij i magnezij mogu konkurirati aluminiju, ali su svi puno skuplji od aluminija.

Aluminijevi spojevi također se široko koriste. Aluminijev oksid je vatrostalni i abrazivni (šmirgl) materijal, sirovina za proizvodnju keramike. Od njega se izrađuju i laserski materijali, ležajevi za satove, kamenje za nakit (umjetni rubini). Kalcinirani aluminijev oksid - adsorbent za čišćenje plinova i tekućina i katalizator za niz organske reakcije. Bezvodni aluminijev klorid je katalizator u organskoj sintezi (Friedel-Craftsova reakcija), polazni materijal za dobivanje aluminija visoke čistoće. Aluminijev sulfat se koristi za pročišćavanje vode; reagirajući s kalcijevim bikarbonatom sadržanim u njemu:

Al 2 (SO 4) 3 + 3Ca (HCO 3) 2 ® 2AlO (OH) + 3CaSO 4 + 6CO 2 + 2H 2 O, stvara oksidno-hidroksidne pahuljice, koje taloženjem hvataju i također sorbiraju na površini koja se nalazi u vodene suspendirane nečistoće, pa čak i mikroorganizme. Osim toga, aluminijev sulfat se koristi kao sredstvo za jedkanje za bojanje tkanina, za štavljenje kože, očuvanje drva i dimenzioniranje papira. Kalcijev aluminat je sastavni dio veziva, uključujući Portland cement. Itrij aluminijski granat (YAG) YAlO 3 je laserski materijal. Aluminijev nitrid je vatrostalni materijal za električne peći. Sintetski zeoliti (spadaju u aluminosilikate) su adsorbenti u kromatografiji i katalizatori. Organoaluminijski spojevi (primjerice trietilaluminij) komponente su Ziegler-Natta katalizatora, koji se koriste za sintezu polimera, uključujući visokokvalitetnu sintetičku gumu.

Ilya Leenson

Književnost:

Tihonov V.N. Analitička kemija aluminija. M., "Znanost", 1971
Popularna biblioteka kemijskih elemenata. M., "Znanost", 1983
Craig N.C. Charles Martin Hall i njegov Metall. J. Chem. Educ. 1986, sv. 63, br. 7
Kumar V., Milewski L. Charles Martin Hall i Velika aluminijska revolucija. J.Chem.Educ., 1987, sv. 64, broj 8