Алюміній: ўласцівасці хімічныя і фізічныя

Аднымі з самых зручных ў апрацоўцы матэрыялаў з'яўляюцца металы. Сярод іх таксама ёсць свае лідэры. Так, напрыклад, асноўныя ўласцівасці алюмінія вядомыя людзям ужо даўно. Яны настолькі падыходзяць для ўжывання ў побыце, што дадзены метал стаў вельмі папулярным. Якія ж ўласцівасці алюмінія як простага рэчывы і як атама, разгледзім у дадзеным артыкуле.

Гісторыя адкрыцця алюмінія

Здаўна чалавеку было вядома злучэнне разгляданага металу - алюмокалиевые галын. Яно выкарыстоўвалася як сродак, здольнае брыняць і звязваць паміж сабой кампаненты сумесі, гэта было неабходна і пры вырабе скураных вырабаў. Пра існаванне ў чыстым выглядзе аксіду алюмінія стала вядома ў XVIII стагоддзі, у другой яго палове. Аднак пры гэтым чыстае рэчыва атрымана не было.

Здолеў ж вылучыць метал з яго хларыду ўпершыню вучоны Х. К. Эрстэд. Менавіта ён апрацаваў амальгамы калія соль і вылучыў з сумесі шэры парашок, які і быў алюмініем у чыстым выглядзе.

Тады ж стала зразумела, што хімічныя ўласцівасці алюмінія праяўляюцца ў яго высокай актыўнасці, моцнай аднаўленчай здольнасці. Таму доўгі час з ім ніхто больш не працаваў.

Аднак у 1854 году француз Девиль змог атрымаць зліткі металу метадам электролізу расплаву. Гэты спосаб актуальны і па гэты дзень. Асабліва масавае вытворчасць каштоўнага матэрыялу пачалося ў XX стагоддзі, калі былі вырашаны праблемы атрымання вялікай колькасці электраэнергіі на прадпрыемствах.

На сённяшні дзень дадзены метал - адзін з самых папулярных і выкарыстоўваюцца ў будаўніцтве і бытавой прамысловасці.

Агульная характарыстыка атама алюмінія

Калі характарызаваць разгляданы элемент па становішчы ў перыядычнай сістэме, то можна вылучыць некалькі пунктаў.

1. Парадкавы нумар - 13.
2. Размяшчаецца ў трэцім малым перыядзе, трэцяй групе, галоўнай падгрупе.
3. Атамная маса - 26,98.
4. Колькасць валентных электронаў - 3.
5. Канфігурацыя вонкавага пласта выяўляецца формулай 3s ² 3p ^1.
6. Назва элемента - алюміній.
7. Металічныя ўласцівасці выяўленыя моцна.
8. Ізатопаў у прыродзе не мае, існуе толькі ў адным выглядзе, з масавым лікам 27.
9. Хімічны сімвал - AL, у формулах чытаецца як "алюміній".
10. Ступень акіслення адна, роўная +3.

Хімічныя ўласцівасці алюмінія цалкам пацвярджаюцца электронным будынкам яго атама, бо маючы вялікі атамны радыус і малое сродство да электронных, ён здольны выступаць у ролі моцнага аднаўляльніка, як і ўсе актыўныя металы.

Алюміній як простае рэчыва: фізічныя ўласцівасці

Калі казаць пра алюмініі, як аб простым рэчыве, то ён уяўляе сабой серабрыста-белы бліскучы метал. На паветры хутка акісляецца і пакрываецца шчыльнай аксіднай плёнкай. Тое самае робіцца і пры дзеянні канцэнтраваных кіслот.

Наяўнасць падобнай асаблівасці робіць вырабы з гэтага металу устойлівымі да карозіі, што, натуральна, вельмі зручна для людзей. Таму і знаходзіць такое шырокае ўжыванне ў будаўніцтве менавіта алюміній. Ўласцівасці рэчывы таксама яшчэ цікавыя тым, што дадзены метал вельмі лёгкі, пры гэтым трывалы і мяккі. Спалучэнне такіх характарыстык даступна далёка не кожнаму рэчыву.

Можна вылучыць некалькі асноўных фізічных уласцівасцяў, якія характэрныя для алюмінія.

1. Высокая ступень ковкости і пластычнасці. З дадзенага металу вырабляюць лёгкую, трывалую і вельмі тонкую фальгу, яго ж пракатваюць у дрот.
2. Тэмпература плаўлення - 660 ⁰ С.
3. Тэмпература кіпення - 2450 ⁰ С.
4. Шчыльнасць - 2,7 г / см ^3.
5. Крышталічная рашотка аб'ёмная гранецентрированная, металічная.
6. Тып сувязі - металічная.

Фізічныя і хімічныя ўласцівасці алюмінія вызначаюць вобласці яго прымянення і выкарыстання. Калі казаць пра бытавых баках, то вялікую ролю адыгрываюць менавіта ўжо разгледжаныя намі вышэй характарыстыкі. Як лёгкі, трывалы і антыкаразійны метал, алюміній ўжываецца ў самалёта-і суднабудаванні. Таму гэтыя ўласцівасці вельмі важна ведаць.

Хімічныя ўласцівасці алюмінія

З пункту гледжання хіміі, разгляданы метал - моцны аднаўляльнік, які здольны праяўляць высокую хімічную актыўнасць, быўшы чыстым рэчывам. Галоўнае - гэта ліквідаваць аксіднай плёнкай. У гэтым выпадку актыўнасць рэзка ўзрастае.

Хімічныя ўласцівасці алюмінія як простага рэчывы вызначаюцца яго здольнасцю ўступаць у рэакцыі з:

• кіслотамі;
• шчолачамі;
• галагенавыя;
• шэрай.

З вадой ён не ўзаемадзейнічае пры звычайных умовах. Пры гэтым з галагенаў без награвання рэагуе толькі з ёдам. Для астатніх рэакцый патрэбна тэмпература.

Можна прывесці прыклады, якія ілюструюць хімічныя ўласцівасці алюмінія. Ўраўненні рэакцый ўзаемадзеяння з:

• кіслотамі - AL + HCL = AlCL ₃ + H _2;
• шчолачамі - 2Al + 6H ₂ O + 2NaOH = Na [Al (OH) _4] + 3Н _2;
  
• Галагенавыя - AL + Hal = ALHal _3;
• шэрай - 2AL + 3S = AL ₂ S _3.

У цэлым, найбольш істотная рыса разгляданага рэчывы - гэта высокая здольнасць да аднаўлення іншых элементаў з іх злучэнняў.

аднаўленчая здольнасць

Аднаўленчыя ўласцівасці алюмінія добра прасочваюцца на рэакцыях ўзаемадзеяння з аксідамі іншых металаў. Ён лёгка здабывае іх са складу рэчывы і дазваляе існаваць ў простым выглядзе. Напрыклад: Cr ₂ O ₃ + AL = AL ₂ O ₃ + Cr.

У металургіі існуе цэлая методыка атрымання рэчываў, заснаваная на падобных рэакцыях. Яна атрымала назву алюминотермии. Таму ў хімічнай галіны дадзены элемент выкарыстоўваецца менавіта для атрымання іншых металаў.

Распаўсюджванне ў прыродзе

Па распаўсюджанасці сярод іншых элементаў-металаў алюміній займае першае месца. Яго ў зямной кары ўтрымліваецца 8,8%. Калі ж параўноўваць з неметаламі, то месца яго будзе трэцім, пасля кіслароду і крэмнію.

З прычыны высокай хімічнай актыўнасці ён не сустракаецца ў чыстым выглядзе, а толькі ў складзе розных злучэнняў. Так, напрыклад, вядома мноства руд, мінералаў, горных парод, у склад якіх уваходзіць алюміній. Аднак здабываецца ён толькі з баксітаў, змест якіх у прыродзе не занадта вяліка.

Самыя распаўсюджаныя рэчывы, якія змяшчаюць разгляданы метал:

• палявыя шпаты;
• баксіты;
• граніты;
• кремнезем;
• алюмасілікаты;
• базальты і іншыя.

У невялікай колькасці алюміній абавязкова ўваходзіць у склад клетак жывых арганізмаў. Некаторыя віды дзеразы і марскіх насельнікаў здольныя назапашваць гэты элемент ўнутры свайго арганізма на працягу жыцця.

атрыманне

Фізічныя і хімічныя ўласцівасці алюмінія дазваляюць атрымліваць яго толькі адным спосабам: электролізам расплаву адпаведнага аксіду. Аднак працэс гэты тэхналагічна складаны. Тэмпература плаўлення AL ₂ O ₃ перавышае 2000 ⁰ С. З-за гэтага падвяргаць электролізу непасрэдна яго не атрымліваецца. Таму паступаюць наступным чынам.

1. Здабываюць баксіты.
2. Чысцяць іх ад прымешак, пакідаючы толькі аксід алюмінія.
3. Затым плавяць криолит.
4. Дадаюць туды аксід.
5. Дадзеную сумесь элекролизуют і атрымліваюць чысты алюміній і вуглякіслы газ.

Выхад прадукту складае 99,7%. Аднак магчыма атрыманне і яшчэ больш чыстага металу, які выкарыстоўваецца ў тэхнічных мэтах.

прымяненне

Механічныя ўласцівасці алюмінія не гэтак добрыя, каб прымяняць яго ў чыстым выглядзе. Таму часцей за ўсё выкарыстоўваюцца сплавы на аснове дадзенага рэчыва. Такіх шмат, можна назваць самыя асноўныя.

1. Дзюралюмініем.
2. Алюмініева-марганцевый.
3. Алюмініева-магніевыя.
4. Алюмініева-медны.
5. Сілумін.
6. Авиаль.

Асноўнае іх адрозненне - гэта, натуральна, іншыя дадаткі. Ва ўсіх аснову складае менавіта алюміній. Іншыя ж металы робяць матэрыял больш трывалым, устойлівым да карозіі, зносаўстойлівасць і падатлівым ў апрацоўцы.

Можна назваць некалькі асноўных абласцей прымянення алюмінія як у чыстым выглядзе, так і ў выглядзе яго злучэнняў (сплаваў).

1. Для вырабу дроту і фальгі, якая выкарыстоўваецца ў побыце.
2. Выраб посуду.
3. Самалётабудаванне.
4. Караблебудаванне.
5. Будаўніцтва і архітэктура.
6. Касмічная прамысловасць.
7. Стварэнне рэактараў.

Разам з жалезам і яго сплавамі алюміній - самы важны метал. Менавіта гэтыя два прадстаўнікі перыядычнай сістэмы знайшлі самае шырокае прамысловае прымяненне ў руках чалавека.

Ўласцівасці гідраксіду алюмінію

Гідраксід - самае распаўсюджанае злучэнне, якое ўтварае алюміній. Ўласцівасці хімічныя яго такія ж, як і ў самога металу, - ён амфатэрнасць. Гэта значыць, што ён здольны праяўляць дваістую прыроду, уступаючы ў рэакцыі як з кіслотамі, так і са шчолачамі.

Сам па сабе гідраксід алюмінія - гэта белы сцюдзяністы асадак. Атрымаць яго лёгка пры ўзаемадзеянні солі алюмінія з шчолаччу або гідраксідам амонія. Пры ўзаемадзеянні з кіслотамі дадзены гідраксід дае звычайную адпаведную соль і ваду. Калі ж рэакцыя ідзе з шчолаччу, то фармуюцца гидроксокомплексы алюмінія, у якіх яго каардынацыйная лік роўна 4. Прыклад: Na [Al (OH) _4] - тетрагидроксоалюминат натрыю.