Karakteristike aluminija. Aluminij: opće karakteristike

Svaki kemijski element može se promatrati s gledišta triju znanosti: fizike, kemije i biologije. I u ovom članku ćemo pokušati dati značajke aluminij što je točnije moguće. Ovo je kemijski element koji se nalazi u trećoj skupini i trećem razdoblju, prema Mendelejevevu stolu. Aluminij je metal koji ima prosječnu kemijsku aktivnost. Također u svojim spojevima moguće je promatrati amfoterna svojstva. Atomska težina aluminija iznosi dvadeset šest grama po molu.

Fizičke značajke aluminija

U normalnim uvjetima, to je čvrsta. Formula za aluminij je vrlo jednostavna. Sastoji se od atoma (koji se ne kombiniraju u molekule), koji su izgrađeni uz pomoć kristalne rešetke u čvrstu materiju. Boja aluminija je srebrnasto bijela. Osim toga, ima metalni sjaj, kao i sve ostale tvari u ovoj skupini. Boja aluminija koja se koristi u industriji može biti drugačija zbog prisutnosti nečistoća u leguri. Ovo je prilično lagani metal. Gustoća je 2,7 g / cm3, tj. Otprilike tri puta lakša od željeza. U tom se slučaju može postići samo magnezij, koji je čak i lakši od dotičnog metala. Tvrdoća aluminija je prilično niska. U njemu je inferiorno od većine metala. Tvrdoća aluminija je samo dva na Mohsovoj ljestvici. Stoga, kako bi se ojačali, legure na temelju tog metala dodaju se čvršću.

Taljenje aluminija događa se na temperaturi od samo 660 stupnjeva Celzijusa. I kad se zagrije na temperaturu od dvije tisuće četiri stotine i pedeset dva stupnja Celzijusa. Vrlo je duktilno i nisko topljivi metal. Ovo nije kraj fizikalnih svojstava aluminija. Također bih želio napomenuti da ovaj metal ima najbolju električnu provodljivost nakon bakra i srebra.

Prevalencija u prirodi

Aluminij, tehničke karakteristike koje smo upravo razmotrili, često se nalaze u okolišu. Može se promatrati u mnogim mineralima. Element aluminij - četvrti među svim u prevalenciji u prirodi. njegov maseni udio u zemljinoj koru gotovo je devet posto. Glavni minerali, koji sadrže atome, su boksit, korund, kriolit. Prva je stijena koja se sastoji od oksida željeza, silicija i dotičnog metala, a molekule vode također su prisutne u strukturi. Ima neujednačenu boju: ulomke sive, crvenkasto-smeđe i druge boje, koje ovise o prisutnosti različitih nečistoća. Od trideset do šezdeset posto ove pasmine je aluminij, čija se slika može vidjeti iznad. Osim toga, korund je vrlo uobičajen u prirodi.

Ovo je aluminij oksid. Njegova kemijska formula je Al2O3. Može imati crvenu, žutu, plavu ili smeđu boju. Njegova tvrdoća na Mohsovoj ljestvici je devet jedinica. U sorte korunda svi su poznati safiri i rubini, leucosapphires, kao i padparadzha (žuti safir).

Kriolit je mineral koji ima složeniju kemijsku formulu. Sastoji se od aluminija i natrij fluorida - AlF3 • 3NaF. Izgleda poput bezbojnog ili sivkastog kamena s niskom tvrdoćom - samo tri na Mohsovoj ljestvici. U suvremenom svijetu umjetno se sintetizira u laboratoriju. Koristi se u metalurgiji.

Također, aluminij se može naći u prirodi u sastavu glina, čiji su glavni sastojci silicijev oksid i metal koji se razmatra uz molekule vode. Osim toga, ovaj kemijski element može se promatrati u sastavu nephelina, čija je kemijska formula sljedeća: KNa3 [AlSiO4] 4.

recepcija

Karakteristike aluminija uključuju razmatranje metoda za njegovu sintezu. Postoji nekoliko metoda. Proizvodnja aluminija na prvom se putu javlja u tri faze. Posljednji od njih je postupak elektrolize na katodi i anodu ugljena. Za provedbu takvog postupka potreban je aluminijski oksid, kao i pomoćne tvari kao što su kriolit (formula - Na3AlF6) i kalcijev fluorid (CaF2). Kako bi se pojaviti razgradnju otopljenog glinice, potrebno je s rastopljenom kriolit i kalcij fluorida zagrijano na temperaturu najmanje devet stotina pedeset stupnjeva Celzijusa, a zatim prošao kroz struju tih tvari u osamdeset tisuća ampera i napona pet osam volta. Dakle, zbog tog postupka, aluminij će se zasititi na katodi, a molekule kisika će se akumulirati na anodu, što zauzvrat oksidira anodu i pretvara ga u ugljični dioksid. Prije izvođenja ovog postupka, boksit, u obliku ekstrakta aluminijevog oksida, prethodno se čisti od nečistoća, a odvija se i proces dehidracije.

Proizvodnja aluminija gore opisanom metodom vrlo je česta u metalurgiji. Postoji i metoda koju je 1827. izmislio F. Weller. Sastoji se od činjenice da se aluminij može dobiti kemijskom reakcijom između njenog klorida i kalija. Takav se proces može postići samo stvaranjem posebnih uvjeta u obliku vrlo visoke temperature i vakuuma. Stoga, iz jednog mola klorida i istog volumena kalijem može se dobiti jedan mol aluminija i tri mola kalijev klorid kao nusproizvod. Ova reakcija može se napisati u obliku sljedeće jednadžbe: A + 3 + 3K = A + 3K S. Ova metoda nije stekla veliku popularnost u metalurgiji.

Karakterizacija aluminija u smislu kemije

Kao što je gore spomenuto, ovo je jednostavna supstanca koja se sastoji od atoma koji nisu spojeni u molekule. Slične strukture tvore gotovo sve metale. Aluminij ima dovoljno visoku kemijsku aktivnost i snažna svojstva smanjenja. Kemijska karakterizacija aluminija započinje opisom njegovih reakcija s drugim jednostavnim tvarima, te će biti opisane daljnje interakcije s kompleksnim anorganskim spojevima.

Aluminij i jednostavne tvari

To uključuje, prije svega, kisik - najčešći spoj na planeti. Od toga, atmosfera Zemlje je dvadeset i jedan posto. Reakcije ove tvari s bilo kojim drugim nazivaju se oksidacijom ili izgaranjem. Obično se događa pri visokim temperaturama. No, u slučaju aluminija, moguće je oksidacija pod normalnim uvjetima, tako nastaje oksidni film. Ako je dani metal oboren, to će izgorjeti, dodjeljujući tako znatnu količinu energije u obliku topline. Da bi se izvršila reakcija između aluminija i kisika, ove komponente su potrebne u molarnom omjeru 4: 3, što rezultira s dva dijela oksida.

Ova kemijska interakcija se izražava kao sljedeća jednadžba: 4AI + 3O2 = 2AIO3. Također su moguće reakcije aluminija s halogenom, što uključuje fluor, jod, brom i klor. Nazivi tih procesa dolaze iz imena odgovarajućih halogena: fluoriranje, jodiranje, bromiranje i kloriranje. To su tipične reakcije dodavanja.

Na primjer, spomenimo interakciju aluminija s klorom. Ovakav proces se može dogoditi samo u hladnoći.

Dakle, uzimanje dva mola aluminija i tri mola klora dobivamo kao rezultat dva mola klorida predmetnog metala. Jednadžba ove reakcije je kako slijedi: 2A + 3S = 2AІС³3. Na isti način se može dobiti aluminij fluorid, njegov bromid i jodid.

S sumporom, dotična tvar reagira samo kad se zagrije. Da bi se izvršila interakcija između ovih dviju spojeva potrebno ih je uzeti u molarnim omjerima od dva do tri, a formira se jedan dio aluminijevog sulfida. Jednadžba za reakciju je sljedeća: 2Al + 3S = Al2S3.

Nadalje, pri visokim temperaturama, aluminij interakcionira s ugljikom, formirajući karbid, i s dušikom, formirajući nitrid. Kao primjer možemo citirati sljedeće jednadžbe kemijskih reakcija: 4AI + 3C = A2C3-2Al + N2 = 2AlN.

Interakcija s kompleksnim tvarima

To uključuje vodu, soli, kiseline, baze, okside. Uz sve te kemikalije, aluminij reagira drugačije. Pogledajmo svaki slučaj.

Reakcija vodom

S najkompleksnijom tvari na Zemlji, aluminij reagira s grijanjem. To se događa samo u slučaju preliminarnog uklanjanja oksidnog filma. Kao rezultat interakcije nastaje amfoterni hidroksid, a vodik se također oslobađa u zrak. Uzimajući dva dijela aluminija i šest dijelova vode dobivamo hidroksid i vodik u molarnim omjerima od dva do tri. Jednadžba ove reakcije je napisana na sljedeći način: 2AI + 6H2O = 2AI (OH) 3 + 3H2.

Interakcija s kiselinama, bazama i oksidima

Poput drugih aktivnih metala, aluminij je u stanju unijeti reakciju supstitucije. U tom slučaju može odstraniti vodik iz kiseline ili kationa više pasivnog metala od njegove soli. Kao rezultat takvih interakcija nastaje aluminijska sol, također se oslobađa vodik (u slučaju kiseline) ili čisti metalni talog (onaj koji je manje aktivan od onog koji se razmatra). U drugom slučaju pojavljuju se redukcijska svojstva koja su gore spomenuta. Primjer je interakcija aluminija s klorovodična kiselina, pri čemu se formira aluminijev klorid, a vodik se oslobodi u zrak. Ova vrsta reakcije se izražava u obliku slijedeće jednadžbe: 2AI + 6HCl = 2A † S3 + 3H2.

Primjer interakcije aluminij s sol je njegova reakcija s bakreni sulfat. Uzimajući ove dvije komponente, na kraju ćemo dobiti aluminij sulfat i čisti bakar, koji će ispasti kao depozit. S kiselinama kao što su sumporna i dušična, aluminij reagira na osebujan način. Na primjer, kada se aluminij doda u razrijeđenu otopinu nitrata u molarnom omjeru od osam do trideset, formira se osam dijelova nitrata metala, tri dijela dušikovog oksida i petnaest su voda. Jednadžba ove reakcije napisana je na ovaj način: 8Al + 30HNO3 = 8Al (NO3) 3 + 3N20 + 15H20. Ovaj proces se pojavljuje samo kada postoji visoka temperatura.

Ako miješate aluminij i slabu otopinu sulfatne kiseline u molarnim omjerima od dva do tri, dobivamo sulfat od dotičnog metala i vodik u omjeru od jedan do tri. To znači da će se pojaviti obična reakcija zamjene, kao u slučaju drugih kiselina. Za jasnoću dajemo jednadžbu: 2Al + 3H2SO4 = Al2 (SO4) 3 + 3H2. Međutim, s koncentriranom otopinom iste kiseline sve je složeno. Ovdje, kao u slučaju nitrata, nastaje nusprodukt, ali ne u obliku oksida, već u obliku sumpora i vode. Ako uzmemo dvije komponente nužne za nas u molarnom omjeru od dva do četiri, onda kao rezultat dobivamo dio soli soli metala i sumpora, a četiri - voda. Ova kemijska interakcija može se izraziti sljedećom jednadžbom: 2Al + 4H2SO4 = Al2 (SO4) 3 + S + 4H2O. Osim toga, aluminij je u stanju reagirati s alkalijskim otopinama. Da bi se izvršila ova kemijska interakcija, potrebno je uzeti i dva mola metala o kojoj je riječ natrij hidroksid ili kalija, kao i šest mola vode. To daje tvari kao što su natrijev ili kalijev tetragidroksoalyuminat i vodika, koji se oslobađa u obliku plina sa jedak miris u molarnim omjerima od dva do tri. Ova kemijska reakcija može se prikazati kao sljedeća jednadžba: 2AI + 2KOH + 6H2O = 2K [AI (OH) 4] + 3H2.

I posljednja stvar koju treba uzeti u obzir su uzorci interakcije aluminija s određenim oksidima. Najčešći i najčešći slučaj je Beketovova reakcija. To, kao i mnogi drugi od gore navedenog, javlja se samo na visokim temperaturama. Dakle, da biste ga primijenili, trebate uzeti dva mola aluminija i jedan mol ferrux oksida. Kao rezultat interakcije ovih dviju tvari, dobivamo glinicu i slobodno željezo u količini od jedan i dva mola.

Upotreba predmetnog metala u industriji

Imajte na umu da je korištenje aluminij - vrlo čest fenomen. Prije svega, zrakoplovna industrija to treba. Uz legure magnezija, ovdje se rabe i legure temeljene na metalu koji se razmatra. Možemo reći da je prosječni zrakoplov 50% sastavljen od aluminijskih legura, a njegov motor za 25%. Također, upotreba aluminijuma provodi se u procesu izrade žica i kabela zbog izvrsne električne vodljivosti. Osim toga, ovaj metal i njegove legure naširoko se koriste u automobilskoj industriji. Ovi materijali se sastoje od trupla automobila, autobusa, trolejbusa, tramvaja neke, kao i konvencionalnih automobila i električnih vlakova. Također se koristi za manje namjene, na primjer, za proizvodnju ambalaže za hranu i druge proizvode, posuđe. Da bi se proizvela srebrnasta boja, potreban je prašak dotičnog metala. Ova boja je potrebna kako bi se željezo zaštitilo od korozije. Može se reći da je aluminij drugi najčešće korišten metal u industriji nakon ferfa. Njegovi spojevi i sami se često koriste u kemijskoj industriji. To je zbog posebnih kemijskih svojstava aluminija, uključujući njena redukcijska svojstva i amfoternost spojeva. Hidroksid dotičnog kemijskog elementa je neophodan za pročišćavanje vode. Osim toga, koristi se u medicini u proizvodnji cjepiva. Također se može naći u nekim vrstama plastike i drugih materijala.

Uloga u prirodi

Kao što je gore već spomenuto, aluminij se nalazi u velikim količinama u zemljinoj koru. To je osobito važno za žive organizme. Aluminij je uključen u regulaciju procesa rasta, tvori vezivna tkiva, kao što su kosti, ligament i drugi. Zahvaljujući ovom mikroelemu, procesi regeneracije tkiva se provode brže. Njegov pad karakteriziraju sljedećih simptoma: poremećaj u rastu i razvoju djece, u odraslih - kroničnog umora, smanjene performanse, oslabljena koordinacija motora, smanjuje stopu regeneracije tkiva, slabljenje mišića, pogotovo u udovima. Takav fenomen može nastati ako trošite previše proizvoda s sadržajem određenog mikroelemenata.

Međutim, češći problem je viška aluminija u tijelu. Često se promatraju ove simptome: anksioznost, depresija, poremećaji spavanja, gubitak pamćenja, stres, omekšavanja mišićno-koštanog sustava, što može dovesti do čestih prijeloma i uganuća. Uz dugotrajni višak aluminija u tijelu, često se javljaju problemi u radu gotovo svakog organskog sustava.

Ovakav fenomen može imati brojne razloge. Prije svega, ovo je aluminijska posuda. Znanstvenici su dugo dokazali da su jela od metala u pitanju, nije pogodan za kuhanje hrane u njoj, kao na visokoj temperaturi od aluminija dobiva u hrani, a kao rezultat toga što jedu puno više od ovog mikroelemenata nego potrebe tijela.

Drugi razlog - redovito korištenje kozmetike sa sadržajem metala ili njegovih soli. Prije uporabe bilo kojeg proizvoda, pažljivo pročitajte njezin sastav. Kozmetički proizvodi nisu iznimka.

Treći razlog je dugotrajno uzimanje lijekova koji sadrže puno aluminija. I također nepravilno korištenje vitamina i aditiva u hrani, koji uključuju ovaj mikroelem.

Sad ćemo odrediti koji proizvodi sadrže aluminij kako bi regulirali vašu prehranu i ispravno organizirali izbornik. Prije svega, to su mrkve, prerađeni sir, pšenica, alum, krumpir. Preporuča se voće, avokado i breskve. Osim toga, bijeli kupus, riža, mnoga bilja bogata je aluminijem. Također, kationi dotičnog metala mogu biti sadržani u pitkoj vodi. Kako biste izbjegli povećani ili smanjeni sadržaj aluminija u tijelu (međutim, baš kao i svaki drugi mikroelement), morate pažljivo pratiti vašu prehranu i pokušati je što je moguće uravnoteženije.