Металдар өңдеуге ыңғайлы материалдардың бірі болып табылады. Олардың да өз басшылары бар. Мысалы, алюминийдің негізгі қасиеттері адамдарға бұрыннан белгілі. Олар күнделікті өмірде қолдануға ыңғайлы болғандықтан, бұл металл өте танымал болды. Алюминийдің қарапайым зат және атом ретіндегі қасиеттері қандай, біз осы мақалада қарастырамыз.
Алюминийдің ашылу тарихы
Адамға көптен бері қаралып отырған металдың қосылысы – калий алюмині белгілі. Ол қоспаның құрамдас бөліктерін ісінуге және байланыстыруға қабілетті агент ретінде пайдаланылды, бұл былғары бұйымдарын таңу кезінде де қажет болды. Таза алюминий оксидінің болуы 18 ғасырда, оның екінші жартысында белгілі болды. Алайда таза зат алынбады.
Алғаш рет металды хлоридінен бөліп алуды ғалым Х. К. Эрстед жасады. Тұзды калий амальгамасымен өңдеп, қоспадан таза күйінде алюминий болатын сұр ұнтақты бөліп алған ол.
Содан кейін алюминийдің химиялық қасиеттері оның жоғары белсенділігінен, күшті қалпына келтіру қабілетінен көрінетіні белгілі болды. Сондықтан онымен басқа ешкім ұзақ уақыт жұмыс істемеді.
Бірақ 1854 жылы француз Девилл балқыма электролизі арқылы металл құймаларын ала алды. Бұл әдіс бүгінгі күнге дейін өзекті. Әсіресе бағалы материалды жаппай өндіру кәсіпорындарда электр энергиясын көп мөлшерде алу мәселелері шешілген 20 ғасырда басталды.
Бүгінде бұл металл ең танымал және құрылыста және тұрмыстық өнеркәсіпте қолданылады.
Алюминий атомының жалпы сипаттамасы
Қарастырылып отырған элементті периодтық жүйедегі орнымен сипаттайтын болсақ, бірнеше нүктені бөліп көрсетуге болады.
- Реттік сан - 13.
- Үшінші кіші кезеңде, үшінші топта, негізгі топшада орналасқан.
- Атомдық массасы - 26, 98.
- Валенттік электрондар саны - 3.
- Сыртқы қабат конфигурациясы 3s23p1 түрінде көрсетілген.
- Элемент атауы алюминий.
- Металлдың қасиеттері күшті.
- Табиғатта изотоптары жоқ, тек бір түрде бар, массалық саны 27.
- Химиялық таңбасы AL, формулаларда "алюминий" деп оқылады.
- Тотығу дәрежесі бір, +3-ке тең.
Алюминийдің химиялық қасиеттері оның атомының электрондық құрылымымен толығымен расталады, өйткені үлкен атомдық радиусы және төмен электронға жақындығы бар, ол барлық белсенді металдар сияқты күшті тотықсыздандырғыш ретінде әрекет ете алады.
Алюминий қарапайым зат ретінде: физикалық қасиеттері
Алюминий туралы айтатын болсақ, ше?қарапайым зат, ол күмістей ақ жылтыр металл. Ауада ол тез тотығады және тығыз оксидті пленкамен жабылады. Концентрлі қышқылдардың әрекетінде де солай болады.
Мұндай мүмкіндіктің болуы осы металдан жасалған бұйымдарды коррозияға төзімді етеді, бұл, әрине, адамдарға өте ыңғайлы. Сондықтан құрылыста осындай кең қолданыс табатын алюминий. Заттың қасиеттері де қызықты, бұл металл өте жеңіл, сонымен бірге күшті және жұмсақ. Мұндай сипаттамалардың комбинациясы кез келген субстанцияда бола бермейді.
Алюминийге тән бірнеше негізгі физикалық қасиеттер бар.
- Иілгіштік пен иілгіштіктің жоғары дәрежесі. Бұл металдан жеңіл, берік және өте жұқа фольга жасалған, ол сымға да оралған.
- Балу температурасы - 660 0C.
- Қайнау температурасы - 2450 0C.
- Тығыздығы - 2,7 г/см3.
- Хрусталь торы көлемді бетке бағытталған, металл.
- Байланыс түрі - металл.
Алюминийдің физикалық және химиялық қасиеттері оны қолдану және қолдану салаларын анықтайды. Егер біз күнделікті аспектілер туралы айтатын болсақ, онда біз жоғарыда қарастырған сипаттамалар үлкен рөл атқарады. Жеңіл, берік және коррозияға қарсы металл ретінде алюминий ұшақтар мен кеме жасауда қолданылады. Сондықтан бұл қасиеттерді білу өте маңызды.
Алюминийдің химиялық қасиеттері
Көзқарасы бойыншахимия, қарастырылып отырған металл таза зат бола отырып, жоғары химиялық белсенділік көрсетуге қабілетті күшті тотықсыздандырғыш болып табылады. Ең бастысы - оксидті пленканы жою. Бұл жағдайда белсенділік күрт артады.
Алюминийдің қарапайым зат ретіндегі химиялық қасиеттері оның мыналармен әрекеттесу қабілетімен анықталады:
- қышқылдар;
- сілті;
- галогендер;
- сұр.
Қалыпты жағдайда сумен әрекеттеспейді. Сонымен бірге галогендерден қыздырмай, тек йодпен әрекеттеседі. Басқа реакциялар үшін температура қажет.
Алюминийдің химиялық қасиеттерін көрсететін мысалдар келтіруге болады. Өзара әрекеттесу реакция теңдеулері:
- қышқылдар - AL + HCL=AlCL3 + H2;
-
сілтілер - 2Al + 6H2O + 2NaOH=Na[Al(OH)4] + 3H 2;
- галогендер - AL + Hal=ALHal3;
- сұр - 2AL + 3S=AL2S3.
Жалпы, қарастырылып отырған заттың ең маңызды қасиеті – олардың қосылыстарынан басқа элементтерді қалпына келтірудің жоғары қабілеті.
Қалпына келтіру қабілеті
Алюминийдің тотықсыздандырғыш қасиеттері басқа металдардың оксидтерімен әрекеттесу реакцияларында жақсы байқалады. Ол оларды заттың құрамынан оңай бөліп алады және олардың қарапайым түрде өмір сүруіне мүмкіндік береді. Мысалы: Cr2O3 + AL=AL2O3 + Кр.
Металлургияда заттарды алудың тұтас техникасы бар,осындай жауаптарға негізделген. Ол алюминотермия деп аталады. Сондықтан химия өнеркәсібінде бұл элемент басқа металдарды алу үшін дәл қолданылады.
Табиғатта таралған
Басқа металл элементтерінің арасында таралуы бойынша алюминий бірінші орында. Оның жер қыртысындағы мөлшері 8,8% құрайды. Бейметалдармен салыстыратын болсақ, оның орны оттегі мен кремнийден кейінгі үшінші орында болады.
Химиялық белсенділігі жоғары болғандықтан, ол таза күйінде емес, әртүрлі қосылыстардың құрамында ғана кездеседі. Мәселен, мысалы, алюминийді қамтитын көптеген рудалар, минералдар, тау жыныстары бар. Бірақ ол тек қана құрамындағы табиғаты тым жоғары емес бокситтерден өндіріледі.
Қамында қаралатын метал бар ең көп таралған заттар:
- далалық шпаттар;
- бокситтер;
- граниттер;
- кремний;
- алюмосиликаттар;
- базальттар және басқалар.
Аз мөлшерде алюминий міндетті түрде тірі организмдердің жасушаларының бөлігі болып табылады. Клуб мүктері мен теңіз тіршіліктерінің кейбір түрлері өмір бойы бұл элементті денелеріне жинақтай алады.
Алу
Алюминийдің физикалық және химиялық қасиеттері оны тек бір жолмен алуға мүмкіндік береді: сәйкес оксидтің балқымасын электролиздеу арқылы. Дегенмен, бұл процесс технологиялық тұрғыдан күрделі. AL2O3 балқу температурасы 2000 0C жоғары. Осыған байланысты оны тікелей электролиздеуге болмайды. Соныменкелесідей жалғастырыңыз.
- Бокситтер өндіріледі.
- Тек алюминий оксиді қалдырып, оларды қоспалардан тазалаңыз.
- Одан кейін криолит ерітіледі.
- Онда оксид қосыңыз.
- Бұл қоспаны электролиздеп, таза алюминий мен көмірқышқыл газын алады.
Өнім шығымы 99,7%. Дегенмен, одан да таза металды алуға болады, ол техникалық мақсатта қолданылады.
Қолданба
Алюминийдің механикалық қасиеттері оның таза түрінде пайдалану үшін жеткіліксіз. Сондықтан осы затқа негізделген қорытпалар жиі қолданылады. Олардың көпшілігі бар, ең негізгілерін атауға болады.
- Дюралюмин.
- Алюминий-марганец.
- Алюминий-магний.
- Алюминий-мыс.
- Силюминдер.
- Ұшақ.
Олардың басты айырмашылығы, әрине, үшінші тарап қоспалары. Олардың барлығы алюминий негізінде жасалған. Басқа металдар материалды берік, коррозияға төзімді, тозуға төзімді және иілгіш етеді.
Алюминийді таза күйде де, оның қосылыстары (қорытпалар) түрінде де қолданудың бірнеше негізгі бағыттары бар.
- Үйде қолданылатын сым мен фольга жасауға арналған.
- Ыдыс жасау.
- Ұшақ өнеркәсібі.
- Кеме жасау.
- Құрылыс және сәулет.
- Ғарыш өнеркәсібі.
- Реакторлар салу.
Темірмен және онымен біргеалюминий қорытпалары - ең маңызды металл. Дәл осы екі периодтық жүйенің өкілі адам қолында өнеркәсіпте ең кең қолданыс тапты.
Алюминий гидроксидінің қасиеттері
Гидроксид - алюминий түзетін ең көп таралған қосылыс. Оның химиялық қасиеттері металдың өзіндікімен бірдей - ол амфотерлік. Бұл оның қышқылдармен де, сілтілермен де әрекеттесетін қос сипатты көрсете алатынын білдіреді.
Алюминий гидроксидінің өзі ақ желатинді тұнба болып табылады. Оны алюминий тұзын сілтімен немесе аммоний гидроксидімен әрекеттестіру арқылы алу оңай. Қышқылдармен әрекеттескенде бұл гидроксид кәдімгі сәйкес тұз бен суды береді. Егер реакция сілтімен жүрсе, онда оның координациялық саны 4 болатын алюминий гидроксокомплекстері түзіледі. Мысал: Na[Al(OH)4] - натрий тетрагидроксоалюминаты.
