Реферат: Алюминий и его сплавы
Алюминий (Aluminium )- химический элемент третьей группы периодической системы. Атомный номер 13, атомная масса 26,9815. Обозначается латинскими буквами Al .Это серебристо-белый металл, легкий (= 2,7 г/см3 ) , легкоплавкий (tпл = 660,4 °С ), пластичный, легко вытягивается в проволоку и фольгу. Электропроводность алюминия довольно высока и уступает только серебру (Ag ) и меди (Cu )(в 2,3 раза больше чем у меди)
Алюминий находится практически везде на земном шаре так как его оксид (Al2 O3 )составляет основу глинозема.Алюминий в природе встречается в соединениях - его основные минералы:
· боксит - смесь минералов диаспора, бемита AlOOH , гидраргиллита Al(OH)3 и оксидов других металлов - алюминиевая руда ;
· алунит - ( Na,K ) 2 SO4 * Al2 (SO4 )3 * 4Al(OH)3 ;
· нефелин - ( Na,K ) 2 O * Al2 O3 * 2SiO2 ;
· корунд - Al2 O3 - прозрачные кристаллы;
· полевой шпат (ортоклаз) - K2 O * Al2 O3 * 6SiO2 ;
· каолинит - Al2 O3 * 2SiO2 * 2H2 O - важнейшая составляющая часть глины
и другие алюмосиликаты, входящие в состав глин.
И хотя содержание его в земной коре 8,8% (для сравнения, например, железа в земной коре 4,65% - в два раза меньше), а по распространенности занимает третье место после кислорода (O ) кремния (Si ) в свободном состоянии впервые был получен в 1825 году Х. К. Эрстедом.
Немецкий химик Ф. Вёлер в 1827 получил алюминий при нагревании хлорида алюминия AlCl3 со щелочными металлами калием (K ) и натрием (Na ) без доступа воздуха.
AlCl3 + 3K 3KCl + Al
(Реакция протекает с выделением тепла).
Для промышленного применения этот способ неприменим из-за его экономической невыгодности, поэтому был разработан способ добычи алюминия из бокситов путем электролиза. Это весьма энергоемкое производство, поэтому заводы, производящие алюминий, как правило, располагаются недалеко от электростанций.
 |
| Это весьма энергоемкое производство, поэтому заводы, производящие алюминий, как правило, располагаются недалеко от электростанций. |
Алюминий отличается также своей химической активностью. Порошкообразный алюминий энергично сгорает на воздухе. Если поверхность алюминия потереть солью ртути (HgCl2 ) , то произойдет следующая реакция
2Al + 3HgCl2 2AlCl3 + 3Hg
Выделившаяся ртуть растворяет алюминий с образованием сплава алюминия с ртутью - амальгаму, которая не удерживается на поверхности алюминия, поэтому, если результат этого опыта поместить в воду, то мы увидим бурную реакцию
2Al +6HOH 2Al(OH)3 + 3H3
Эта реакция говорит об очень высокой химической активности чистого алюминия.
Остается удивляться как посуда из алюминия не растворяется прямо у нас на глазах когда мы наливаем в неё воду.
Секрет подобного поведения алюминия прост - он настолько активен, что именно благодаря этой своей способности столь интенсивно окисляться постоянно покрыт плотной окисной пленкой Al2 O3 которая и препятствует его дальнейшему окислению.
Инертность оксида алюминия настолько велика, что покрытый им алюминий практически не реагирует с концентрированной и разбавленной азотной кислотой (HNO3 ), с трудом взаимодействует с концентрированной и разбавленной серной кислотой (H2 SO4 ), не растворяется в ортофосфорной кислоте (H3 PO4 ). Хотя, даже при обычной температуре, реагирует с хлором (Cl2 ) и бромом (Br2 ) а при нагревании с фтором (F2 ) , йодом(I2 ) , серой(S ) , углеродом(C ) , азотом(N2 ) , растворяется в растворах щелочей.
Оксид алюминия используют для получения некоторых марок цемента, для обработки поверхностей, так как он обладает высокой твердостью (разновидность оксида - корунд).
Оксид алюминия (глинозем) существует в нескольких кристаллических модификациях из которых устойчивы -форма и -форма. Но даже только одна форма -Al2 O3 в природе очень многолика - это и рубин и сапфир, лейкосапфир и др. - все это разновидности минерала корунд.
-Форма более химически активна, может существовать и аморфном состоянии но при 900 °С необратимо переходит в -форму.
Температура плавления оксида алюминия 2053 °С (а кипения вообще больше3000 °С ). Для сравнения - температура плавления самого алюминия 660,4 °С. Поэтому и возникали трудности с добычей алюминия, несмотря на его широкое распространение.
Оксид алюминия Al2O3 получают либо сжиганием алюминия путем вдувания порошка алюминия в пламя горелки,
4Al + 3O2 2Al2 O3
либопревращением по схеме
| HCl или H2 SO4 | NaOH или KOH | t °С | ||||
| Al | | соль | | Al(OH)3 | | Al2 O3 |
Чистый алюминий добывается методом электролиза раствора глинозема в расплавленном криолите (6-8% Al2 O3 и 94-92% Na3 AlF6 )или электролизом AlCl3 .
Гидрооксид алюминия Al(OH)3 используется для крашения тканей, для изготовления керамики и как нейтрализующий агент[1] .
На практике очень широкое применение получил так называемый термит - смесь оксида железа Fe3 O4 с алюминием. При поджоге данной смеси с помощью магниевой ленты происходит бурная реакция с обильным выделением тепла.
8Al + 3Fe3 O4 4Al2 O3 + 9Fe
Данный процесс используют при сварке. Иногда для получения некоторых чистых металлов в свободном виде.
--> ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ <--