Metali su jedan od najprikladnijih materijala za obradu. Imaju i svoje vođe. Na primjer, osnovna svojstva aluminija ljudima su poznata od davnina. Toliko su prikladni za korištenje u svakodnevnom životu da je ovaj metal postao vrlo popularan. Koja su svojstva aluminija kao jednostavne tvari i atoma, razmotrit ćemo u ovom članku.
Povijest otkrića aluminija
Dugo vremena čovjek poznaje spoj dotičnog metala - kalijeve stipse. Koristio se kao sredstvo koje je moglo bubriti i povezivati komponente smjese, a to je bilo potrebno i pri obradi kožnih proizvoda. Za postojanje čistog aluminijevog oksida doznalo se u 18. stoljeću, u njegovoj drugoj polovici. Međutim, nije dobivena čista tvar.
Uspio je prvi put izolirati metal iz njegovog klorida znanstvenik H. K. Oersted. On je sol tretirao kalijevim amalgamom i iz smjese izolirao sivi prah, koji je bio aluminij u svom čistom obliku.
Tada je postalo jasno da se kemijska svojstva aluminija očituju u njegovoj visokoj aktivnosti, jakoj sposobnosti redukcije. Stoga s njim dugo nitko drugi nije radio.
Međutim, 1854. godine, Francuz Deville uspio je dobiti metalne ingote elektrolizom taline. Ova metoda je i danas aktualna. Osobito masovna proizvodnja vrijednog materijala započela je u 20. stoljeću, kada su riješeni problemi dobivanja velike količine električne energije u poduzećima.
Danas je ovaj metal jedan od najpopularnijih i korištenih u građevinarstvu i kućanstvu.
Opće karakteristike atoma aluminija
Ako element koji se razmatra okarakteriziramo njegovim položajem u periodnom sustavu, možemo izdvojiti nekoliko točaka.
- Redni broj - 13.
- Smješten u trećem sporednom razdoblju, trećoj skupini, glavnoj podskupini.
- Atomska masa - 26, 98.
- Broj valentnih elektrona - 3.
- Konfiguracija vanjskog sloja izražena je kao 3s23p1.
- Naziv elementa je aluminij.
- Svojstva metala su jaka.
- Nema izotopa u prirodi, postoji samo u jednom obliku, s masenim brojem 27.
- Kemijski simbol je AL, čita se kao "aluminij" u formulama.
- Oksidacijsko stanje je jedan, jednako +3.
Kemijska svojstva aluminija u potpunosti su potvrđena elektroničkom strukturom njegovog atoma, jer ima veliki atomski radijus i nizak afinitet prema elektronima, on može djelovati kao jako redukcijsko sredstvo, kao i svi aktivni metali.
Aluminij kao jednostavna tvar: fizička svojstva
Ako govorimo o aluminiju, kako bi bilojednostavna tvar, to je srebrnobijeli sjajni metal. Na zraku brzo oksidira i postaje prekriven gustim oksidnim filmom. Ista stvar se događa i s djelovanjem koncentriranih kiselina.
Prisutnost takve značajke čini proizvode izrađene od ovog metala otpornima na koroziju, što je, naravno, vrlo zgodno za ljude. Stoga je aluminij taj koji nalazi tako široku primjenu u građevinarstvu. Svojstva tvari također su zanimljiva po tome što je ovaj metal vrlo lagan, a istovremeno jak i mekan. Kombinacija takvih karakteristika nije dostupna svakoj tvari.
Postoji nekoliko osnovnih fizičkih svojstava karakterističnih za aluminij.
- Visoki stupanj savitljivosti i duktilnosti. Od ovog metala izrađuje se lagana, jaka i vrlo tanka folija, također se mota u žicu.
- Točka topljenja - 660 0C.
- Vrelište - 2450 0C.
- Gustoća - 2,7 g/cm3.
- Volum kristalne rešetke usmjeren na lice, metalik.
- Vrsta veze - metal.
Fizička i kemijska svojstva aluminija određuju područja njegove primjene i upotrebe. Ako govorimo o svakodnevnim aspektima, onda karakteristike koje smo već razmotrili igraju veliku ulogu. Kao lagan, izdržljiv i antikorozivni metal, aluminij se koristi u zrakoplovnoj i brodogradnji. Stoga je vrlo važno znati ova svojstva.
Kemijska svojstva aluminija
S točke gledištakemije, dotični metal je snažno redukcijsko sredstvo koje može pokazati visoku kemijsku aktivnost, budući da je čista tvar. Glavna stvar je ukloniti oksidni film. U ovom slučaju aktivnost se naglo povećava.
Kemijska svojstva aluminija kao jednostavne tvari određena su njegovom sposobnošću da reagira s:
- kiseline;
- alkalna;
- halogeni;
- siva.
Ne stupa u interakciju s vodom u normalnim uvjetima. Istodobno, od halogena, bez zagrijavanja, reagira samo s jodom. Ostale reakcije zahtijevaju temperaturu.
Moguće je navesti primjere koji ilustriraju kemijska svojstva aluminija. Jednadžbe reakcije interakcije s:
- kiseline - AL + HCL=AlCL3 + H2;
-
alkalije - 2Al + 6H2O + 2NaOH=Na[Al(OH)4] + 3H 2;
- halogeni - AL + Hal=ALHal3;
- siva - 2AL + 3S=AL2S3.
Općenito, najvažnije svojstvo dotične tvari je njena visoka sposobnost obnavljanja drugih elemenata iz njihovih spojeva.
Restorativni kapacitet
Redukcijska svojstva aluminija dobro su praćena u reakcijama interakcije s oksidima drugih metala. Lako ih izvlači iz sastava tvari i omogućuje im postojanje u jednostavnom obliku. Na primjer: Cr2O3 + AL=AL2O3 + Cr.
U metalurgiji postoji cijela tehnika za dobivanje tvari,na temelju takvih odgovora. Zove se aluminotermija. Stoga se u kemijskoj industriji ovaj element koristi upravo za dobivanje drugih metala.
Širi se u prirodi
U pogledu rasprostranjenosti među ostalim metalnim elementima, aluminij je na prvom mjestu. Njegov sadržaj u zemljinoj kori iznosi 8,8%. Ako se usporedi s nemetalima, tada će njegovo mjesto biti treće, nakon kisika i silicija.
Zbog svoje visoke kemijske aktivnosti ne nalazi se u svom čistom obliku, već samo kao dio raznih spojeva. Tako, na primjer, postoji mnogo ruda, minerala, stijena, koje uključuju aluminij. Međutim, vadi se samo iz boksita čiji sadržaj u prirodi nije previsok.
Najčešće tvari koje sadrže dotični metal:
- feldspars;
- boksiti;
- graniti;
- silika;
- aluminosilikati;
- bas alti i drugi.
U maloj količini, aluminij je nužno dio stanica živih organizama. Neke vrste mahovina i morskog života mogu akumulirati ovaj element u svom tijelu tijekom života.
Primi
Fizikalna i kemijska svojstva aluminija omogućuju dobivanje samo na jedan način: elektrolizom taline odgovarajućeg oksida. Međutim, ovaj proces je tehnološki složen. Točka taljenja AL2O3 je preko 2000 0C. Zbog toga se ne može izravno elektrolizirati. Takopostupite na sljedeći način.
- Boksiti su minirani.
- Očistite ih od nečistoća, ostavljajući samo aluminijev oksid.
- Tada se kriolit topi.
- Dodajte tamo oksid.
- Ova se smjesa elektrolizira i dobije se čisti aluminij i ugljični dioksid.
Prinos proizvoda je 99,7%. Međutim, moguće je dobiti još čišći metal, koji se koristi u tehničke svrhe.
Prijava
Mehanička svojstva aluminija nisu dovoljno dobra da bi se koristila u svom čistom obliku. Stoga se najčešće koriste legure na bazi ove tvari. Ima ih mnogo, možemo navesti one najosnovnije.
- Duralumin.
- Aluminij-mangan.
- Aluminij-magnezij.
- aluminij-bakar.
- Silumini.
- Avial.
Njihova glavna razlika su, naravno, aditivi trećih strana. Svi su na bazi aluminija. Ostali metali čine materijal izdržljivijim, otpornijim na koroziju, otpornim na habanje i savitljivijim.
Postoji nekoliko glavnih područja primjene aluminija kako u čistom obliku tako iu obliku njegovih spojeva (legura).
- Za izradu žice i folije koje se koriste u kući.
- Izrada posuđa.
- Industrija zrakoplova.
- Brodogradnja.
- Gradnja i arhitektura.
- Svemirska industrija.
- Izgradnja reaktora.
Zajedno sa željezom i njegovimlegure aluminija - najvažniji metal. Upravo su ova dva predstavnika periodnog sustava našla najširu industrijsku upotrebu u ljudskim rukama.
Svojstva aluminij hidroksida
Hidroksid je najčešći spoj koji tvori aluminij. Njegova kemijska svojstva su ista kao i samog metala – amfoterna je. To znači da je sposoban pokazati dvojaku prirodu, reagirajući i s kiselinama i s lužinama.
Sam aluminijev hidroksid je bijeli želatinozni talog. Lako ga je dobiti reakcijom aluminijeve soli s alkalijom ili amonijevim hidroksidom. Kada reagira s kiselinama, ovaj hidroksid daje uobičajenu odgovarajuću sol i vodu. Ako se reakcija odvija s alkalijom, tada nastaju aluminijevi hidroksokopleksi u kojima je njegov koordinacijski broj 4. Primjer: Na[Al(OH)4] - natrijev tetrahidroksoaluminat.
