Metalele sunt unul dintre cele mai convenabile materiale de prelucrat. Au, de asemenea, propriii lideri. De exemplu, proprietățile de bază ale aluminiului sunt cunoscute oamenilor de mult timp. Sunt atât de potrivite pentru utilizare în viața de zi cu zi încât acest metal a devenit foarte popular. Care sunt proprietățile aluminiului ca substanță simplă și ca atom, vom lua în considerare în acest articol.
Istoria descoperirii aluminiului
De mult timp, omul cunoaște compusul metalului în cauză - alaunul de potasiu. A fost folosit ca agent capabil să umfle și să lege componentele amestecului împreună; acest lucru a fost necesar și la îmbrăcarea produselor din piele. Existența oxidului de aluminiu pur a devenit cunoscută în secolul al XVIII-lea, în a doua jumătate a acestuia. Cu toate acestea, nu a fost obținută nicio substanță pură.
Omul de știință H. K. Oersted a reușit pentru prima dată să izoleze metalul de clorura sa. El a tratat sarea cu amalgam de potasiu și a izolat o pulbere cenușie din amestec, care era aluminiu în formă pură.
Apoi a devenit clar că proprietățile chimice ale aluminiului se manifestă în activitatea sa ridicată, capacitatea de reducere puternică. Prin urmare, nimeni altcineva nu a lucrat cu el mult timp.
Cu toate acestea, în 1854, francezul Deville a reușit să obțină lingouri de metal prin electroliza topiturii. Această metodă este valabilă și astăzi. În special producția de masă de material valoros a început în secolul al XX-lea, când au fost rezolvate problemele obținerii unei cantități mari de energie electrică la întreprinderi.
Astăzi, acest metal este unul dintre cele mai populare și utilizate în industria construcțiilor și în gospodărie.
Caracteristicile generale ale atomului de aluminiu
Dacă caracterizăm elementul luat în considerare prin poziția sa în sistemul periodic, putem evidenția mai multe puncte.
- Număr ordinal - 13.
- Situat în a treia perioadă minoră, al treilea grup, subgrupul principal.
- Masa atomică - 26, 98.
- Numărul de electroni de valență - 3.
- Configurația stratului exterior este exprimată ca 3s23p1.
- Numele elementului este aluminiu.
- Proprietățile metalului sunt puternice.
- Nu are izotopi în natură, există doar într-o singură formă, cu un număr de masă de 27.
- Simbolul chimic este AL, citit ca „aluminiu” în formule.
- Starea de oxidare este una, egală cu +3.
Proprietățile chimice ale aluminiului sunt pe deplin confirmate de structura electronică a atomului său, deoarece având o rază atomică mare și afinitate electronică scăzută, este capabil să acționeze ca un agent reducător puternic, ca toate metalele active.
Aluminiu ca substanță simplă: proprietăți fizice
Dacă vorbim despre aluminiu, ce zicisubstanță simplă, este un metal lucios alb-argintiu. În aer, se oxidează rapid și devine acoperit cu o peliculă densă de oxid. Același lucru se întâmplă cu acțiunea acizilor concentrați.
Prezența unei astfel de caracteristici face ca produsele din acest metal să fie rezistente la coroziune, ceea ce, desigur, este foarte convenabil pentru oameni. Prin urmare, aluminiul este cel care își găsește o aplicare atât de largă în construcții. Proprietățile substanței sunt, de asemenea, interesante prin faptul că acest metal este foarte ușor, fiind în același timp puternic și moale. Combinația de astfel de caracteristici nu este disponibilă pentru fiecare substanță.
Există câteva proprietăți fizice de bază care sunt caracteristice aluminiului.
- Grad ridicat de maleabilitate și ductilitate. Din acest metal este realizată o folie ușoară, puternică și foarte subțire, de asemenea, este rulată într-un fir.
- Punctul de topire - 660 0C.
- Punctul de fierbere - 2450 0C.
- Densitate - 2,7 g/cm3.
- Volum rețelei cristaline centrat pe față, metalic.
- Tip de conexiune - metal.
Proprietățile fizice și chimice ale aluminiului determină domeniile de aplicare și utilizare a acestuia. Dacă vorbim despre aspecte cotidiene, atunci un rol important joacă caracteristicile deja luate în considerare de noi mai sus. Ca metal ușor, durabil și anticoroziv, aluminiul este utilizat în avioane și construcții navale. Prin urmare, aceste proprietăți sunt foarte importante de știut.
Proprietăți chimice ale aluminiului
Din punct de vederechimie, metalul în cauză este un agent reducător puternic care este capabil să prezinte activitate chimică ridicată, fiind o substanță pură. Principalul lucru este să eliminați filmul de oxid. În acest caz, activitatea crește brusc.
Proprietățile chimice ale aluminiului ca substanță simplă sunt determinate de capacitatea sa de a reacționa cu:
- acizi;
- alcali;
- halogeni;
- gri.
Nu interacționează cu apa în condiții normale. Totodata, din halogeni, fara incalzire, reactioneaza doar cu iod. Alte reacții necesită temperatură.
Este posibil să se ofere exemple care ilustrează proprietățile chimice ale aluminiului. Ecuații de interacțiune cu:
- acizi - AL + HCL=AlCL3 + H2;
-
alcali - 2Al + 6H2O + 2NaOH=Na[Al(OH)4] + 3H 2;
- halogeni - AL + Hal=ALHal3;
- gri - 2AL + 3S=AL2S3.
În general, cea mai importantă proprietate a substanței în cauză este capacitatea sa mare de a reface alte elemente din compușii lor.
Capacitate de recuperare
Proprietățile reducătoare ale aluminiului sunt bine urmărite în reacțiile de interacțiune cu oxizii altor metale. Le extrage cu ușurință din compoziția substanței și le permite să existe într-o formă simplă. De exemplu: Cr2O3 + AL=AL2O3 + Cr.
În metalurgie, există o întreagă tehnică de obținere a substanțelor,pe baza unor astfel de răspunsuri. Se numește aluminotermie. Prin urmare, în industria chimică, acest element este folosit tocmai pentru a obține alte metale.
Răspândit în natură
În ceea ce privește prevalența printre alte elemente metalice, aluminiul se află pe primul loc. Conținutul său în scoarța terestră este de 8,8%. În comparație cu nemetale, locul său va fi al treilea, după oxigen și siliciu.
Datorită activității sale chimice ridicate, nu se găsește în forma sa pură, ci doar ca parte a diverșilor compuși. Deci, de exemplu, există multe minereuri, minerale, roci, care includ aluminiu. Cu toate acestea, este extras numai din bauxite, al căror conținut nu este prea mare în natură.
Cele mai comune substanțe care conțin metalul în cauză:
- feldspați;
- bauxite;
- granit;
- silica;
- aluminosilicați;
- baz alt și altele.
Într-o cantitate mică, aluminiul face în mod necesar parte din celulele organismelor vii. Unele specii de mușchi și vieți marine sunt capabile să acumuleze acest element în corpul lor în timpul vieții.
Primire
Proprietățile fizice și chimice ale aluminiului fac posibilă obținerea acestuia într-un singur mod: prin electroliza unei topituri a oxidului corespunzător. Cu toate acestea, acest proces este complex din punct de vedere tehnologic. Punctul de topire al AL2O3 este peste 2000 0C. Din acest motiv, nu poate fi electrolizat direct. Asa deprocedați după cum urmează.
- Bauxitele sunt extrase.
- Curățați-le de impurități, lăsând doar oxid de aluminiu.
- Apoi criolitul este topit.
- Adăugați oxid acolo.
- Acest amestec este electrolizat și se obține aluminiu pur și dioxid de carbon.
Randamentul produsului este de 99,7%. Cu toate acestea, este posibil să obțineți un metal și mai pur, care este folosit în scopuri tehnice.
Aplicație
Proprietățile mecanice ale aluminiului nu sunt suficient de bune pentru a fi utilizat în forma sa pură. Prin urmare, aliajele pe bază de această substanță sunt cele mai des folosite. Sunt multe dintre ele, le putem numi pe cele mai elementare.
- Duralumin.
- Aluminiu-mangan.
- Aluminiu-magneziu.
- Aluminiu-cupru.
- Silumini.
- Avial.
Principala lor diferență este, desigur, aditivii de la terți. Toate sunt pe bază de aluminiu. Alte metale fac materialul mai durabil, mai rezistent la coroziune, mai rezistent la uzură și mai maleabil.
Există mai multe domenii principale de aplicare a aluminiului atât în formă pură, cât și sub formă de compuși (aliaje) săi.
- Pentru a face sârmă și folie folosite în casă.
- Fabricarea de vase de gătit.
- Industria aeronautică.
- Construcții navale.
- Construcții și arhitectură.
- Industria spațială.
- Clădire reactoare.
Împreună cu fierul de călcat și acestaaliaje de aluminiu - cel mai important metal. Acești doi reprezentanți ai sistemului periodic au găsit cea mai extinsă utilizare industrială în mâinile omului.
Proprietățile hidroxidului de aluminiu
Hidroxidul este cel mai comun compus care formează aluminiu. Proprietățile sale chimice sunt aceleași cu cele ale metalului însuși - este amfoter. Aceasta înseamnă că este capabil să prezinte o natură dublă, reacționând atât cu acizii, cât și cu alcalii.
Hidroxidul de aluminiu în sine este un precipitat gelatinos alb. Este ușor de obținut prin reacția unei sare de aluminiu cu hidroxid de alcali sau de amoniu. Când reacţionează cu acizi, acest hidroxid dă sarea şi apă corespunzătoare obişnuite. Dacă reacția continuă cu alcalii, se formează hidroxocomplexuri de aluminiu, în care numărul de coordonare al acestuia este 4. Exemplu: Na[Al(OH)4] - tetrahidroxoaluminat de sodiu.
