Реферат: Аллюминий 2
1. Общие сведения 1 стр.
2. Получение алюминия 1 стр.
3. Особенности и свойства алюминия 2 стр.
4. Применение алюминия 4 стр.
5. Оксид, гидроксид, хлорид и сульфат алюминия 4 стр.
6. Список литературы 6 стр.
Общие сведения
Алюминий (Aluminium) — самый распространённый в земной коре металл. Он входит в состав глин, полевых шпатов, слюд и многих других минералов. Общее содержание алюминия в земной коре составляет 8 % (масс.).
Основным сырьём для производства алюминия служат бокситы, содержащие 32-60 % глинозёма Al2 O3 . К важнейшим алюминиевым рудам относятся также алунит K2 SO4 · Al2 (SO4 )3 · 2Al2 O3 · 6H2 O и нефелин Na2 O · Al2 O3 · 2SiO2 .
Россия располагает запасами алюминиевых руд. Кроме бокситов, месторождения которых имеются у нас на Урале, в Башкирии, богатейшим источником алюминия является нефелин, залегающий совместно с апатитом в Хибинах. Значительные залежи алюминиевого сырья имеются в Сибири.
Впервые алюминий был получен Велером в 1827 году действием металлического калия на хлорид алюминия. Однако на широкую распространённость в природе, алюминий до конца ΧΙΧ века не принадлежал к числу редких металлов.
Получение алюминия
В настоящее время алюминий в громадных количествах получают из оксида алюминия Al2 O3 электролитическим методом. Используемый для этого оксид алюминия должен быть достаточно чистым, поскольку из выплавленного алюминия примеси удаляются с большим трудом. Очищенный Al2 O3 получают переработкой природного боксита.
Получение алюминия - сложный процесс, сопряжённый с большими трудностями. Основное исходное вещество - оксид алюминия - не проводит электрический ток и имеет высокую температуру плавления (около 2050 ºС). Поэтому электролизу подвергают расплавленную смесь криолита* NA3 [AlF6 ] и оксида алюминия. Смесь, содержащая около 10 % (масс.) Al2 O3 , плавиться при 960 ºС и обладает электропроводимостью, плотностью и вязкостью, наиболее благоприятствующими проведения процесса. Для дополнительного улучшения этих характеристик в состав смеси вводят добавки AlF3 , CaF2 и MgF2 . Благодаря этому проведения электролиза оказывается возможным при 950 ºС.
Электролизёр для выплавки алюминия представляет собой железный кожух, выложенный изнутри огнеупорным кирпичом. Его дно (под), собранное из блоков спрессованного угля, служит катодом. Анодом (один или несколько) располагаются сверху: это - алюминиевые каркасы, заполненные угольными брикетами. На современных заводах электролизёры устанавливают сериями; каждая серия состоит из 150 и большего числа электролизёров.
При электролизе в катоде выделяется алюминий, а на аноде - кислород. Алюминия, обладающий большей плотностью, чем исходный расплав, собирается на дне электролизёра; отсюда его периодически выпускают.
По мере выделения металла, в расплав добавляют новые порции оксида алюминия. Выделяющийся при электролизе кислород взаимодействует с углеродом анода, который выгорает, образуя СО и СО2 .
В дореволюционной России алюминий не производился. Первый алюминиевые завод (Волховский) вступил в строй в 1932 году, а уже в 1935 году наша страна заняла по производству алюминия третье место в мире.
Особенности и свойства алюминия
Одинаковое строение внешнего электронного слоя атомов бора и алюминия обуславливает сходство в свойствах этих металлов. Так, для алюминия, как и для бора, характерна только степень окисленности +3. однако при переходе от бора к алюминию сильно возрастает радиус атома (от 0,091 до 0,143 нм) и, кроме того, появляется ещё один промежуточный восьмиэлектронный слой, экранирующее ядро. Всё это приводит к ослаблению связи внешних электронов с ядром и к уменьшению энергии ионизации атома (см. табл.1.).
Таблица 1. Свойства алюминия и его аналогов
| B | Al | Ga | In | Ti | |
|
Строение внешнего электронного слоя атома Радиус атома, нм Энергии ионизации Э → Э+ , эВ Э+ → Э2+ , эВ Э2+ → Э3+ , эВ Радиус иона Э3+ , нм Стандартная энтальпия атомизации, кДж на 1 моль атомов Плотность, г/см3 Температура плавления, ºС Температура кипения, ºС | 2s2 2p1 0,091 8,3 25,15 37,9 0,020 561,5 2,34 2075 3700 | 3s2 3p1 0,143 5,99 18,8 28,4 0,057 329,3 2,70 660 2520 | 4s2 4p1 0,139 6,00 20,5 30,7 0,062 272,9 5,90 29,8 2205 | 5s2 5p1 0,166 5,79 18,9 28,0 0,092 238,1 7,31 159,4 2000 | 6s2 6p1 0,171 6,11 20,4 29,8 0,105 180,7 11,85 304 1475 |
Поэтому у алюминия металлические свойства выражены гораздо сильнее, чем у бора. Тем не менее, химические связи, образуемые алюминием с другими элементами, имеют в основном ковалентный характер. Другая особенность алюминия (как и его аналогов - галлия, индия и таллия) по сравнению с бором заключается в существовании свободных d-подуровней во внешнем электронном слое его атома. Благодаря этому координационное число алюминия в его соединениях может равняться не только четырем, как у бора, но и шести.
--> ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ <--