Caracteristici aluminiu. Aluminiu: caracteristici generale

Fiecare element chimic poate fi considerat din punct de vedere al trei științe: fizica, chimie si biologie. În acest articol vom încerca cât mai aproape posibil pentru a caracteriza aluminiu. Acest element, care se află în al treilea grup și a treia perioadă, conform Tabelului Periodic. Aluminiu - metal, care are o reactivitate medie. De asemenea, este posibil să se observe conexiuni proprietăți amfoteri. Aluminiu greutate atomică de douăzeci și șase de grame per mol.

Caracteristici fizice aluminiu

În condiții normale, este un solid. Formula de aluminiu este foarte simplu. Se compune din atomi (care nu se unesc în moleculă), care sunt aliniate cu ajutorul unui grilaj de cristal în substanță solidă. aluminiu de culoare - alb-argintiu. În plus, are un luciu metalic, precum și orice alte substanțe din acest grup. Culoarea metalului utilizat în industrie, pot fi diferite datorită prezenței impurităților în aliaj. Acesta este un metal destul de ușor. Densitatea egală cu 2,7 g / cm3, adică este de aproximativ trei ori mai ușoare decât fierul. In aceasta el poate da drumul cu excepția faptului că magneziul, care este chiar mai ușor de metal în cauză. Duritatea de aluminiu este destul de scăzută. În ea, el dă cele mai multe metale. duritate de aluminiu de doar două pe scara Mohs. Prin urmare, pentru câștigul său pe baza aliajelor metalice adăugate mai greu.

topirea aluminiului are loc la o temperatură de numai 660 de grade Celsius. Și începe să fiarbă atunci când este încălzit la o temperatură de două mii 450-2 grade Celsius. Acesta este un metal foarte ductil și fuzibil. In acest fizic capetele caracteristice de aluminiu. Totuși, trebuie remarcat faptul că metalul activ are cel mai bun după conductivitate de cupru și argint.

Prevalența în natură

caietul de sarcini din aluminiu pe care le-am considerat doar, destul de comună în mediu. Se poate observa în compoziția multor minerale. Element din aluminiu - al patrulea printre cele mai comune în natură. Sa fracțiune de greutate în scoarța terestră este de aproape nouă la sută. minerale majore sunt prezente în compoziția atomilor săi este bauxita, alumina, criolit. În primul rând - o formațiune de rocă, care este format din oxizi de fier, siliciu și metalul respectiv, de asemenea, în structura moleculelor de apă prezente. Are o colorație neuniforma: fragmente de gri, culori maro-roșiatic sau de alt tip, care depind de prezența diferitelor impurități. De la treizeci-șaizeci la suta din rasa - aluminiu, ale cărei fotografii pot fi văzute mai sus. Este, de asemenea, foarte frecvente în minerale natura este alumină.

Această alumină. Formula sa chimică - Al2O3. El poate avea roșu, galben, albastru sau maro. duritatea sa pe scara Mohs este de nouă unități. Soiurile de corindon sunt safire remarcabile și rubine, leicosapphires și padparadzha (safir galben).

Criolit - un mineral cu o formulă chimică mai complexă. Se compune din fluorurile de aluminiu și sodiu - AIF3 • 3NaF. Se pare ca piatra incolor sau gri, are duritate scăzută - toate trei pe scara Mohs. În lumea de astăzi este sintetizată în mod artificial în laborator. Este folosit în metalurgie.

De asemenea, din aluminiu pot fi găsite în natură ca parte din lut, care sunt componentele principale ale siliciului și a oxizilor de metal asociat cu moleculele de apă. În plus, elementul chimic poate fi observat în compoziția nefelin, a cărui formulă chimică este următoarea: KNa3 [AlSiO4] 4.

recepție

considerare aluminiu caracteristici oferă metode de sinteza. Există mai multe metode. Producția de aluminiu prin prima metodă are loc în trei etape. Ultima dintre acestea este procedura de electroliză pe catod și un anod de carbon. Pentru efectuarea unui astfel de proces necesită oxidul de aluminiu și materiale auxiliare, cum ar fi criolit (formula - Na3AIF6) și fluorură de calciu (CaF2). Pentru a produce descompunerea alumină dizolvată, este necesar, cu fluorura de criolit și de calciu topit este încălzit la o temperatură de cel puțin nouă sute cincizeci de grade Celsius, iar apoi a trecut printr-un curent al acestor substanțe în optzeci de mii de amperi și tensiune cinci opt volți. Astfel, deoarece procesul de catod settle de aluminiu, iar moleculele de oxigen vor fi colectate la anod, care, la rândul său, este oxidat de anod și îl transformă în dioxid de carbon. Înainte de efectuarea acestei proceduri bauxită, care sub formă de oxid de aluminiu este extras, pre-curățat de impurități, și trece procesul de deshidratare.

Metoda de producție de aluminiu descris mai sus este foarte frecventă în metalurgie. Există, de asemenea, o metodă, inventată în 1827 de F. Wohler. Acesta constă în faptul că aluminiul poate fi extras printr-o reacție chimică între clorură de potasiu și ei. Pentru a realiza un astfel de proces poate fi creat doar sub forma unor condiții speciale de temperatură foarte ridicată și în vid. Astfel, un mol de clorură și un volum egal de potasiu poate fi preparat un mol de alumină și trei moli de clorură de potasiu , ca un produs secundar. Această reacție poate fi exprimată ca această ecuație: AІSІ3 + + 3K = AІ 3KSІ. Această metodă nu a câștigat o mulțime de popularitate în industrie.

caracteristici de aluminiu din punct de vedere al chimiei

După cum sa menționat deja mai sus, este o substanță simplă, care este alcătuit din atomi care nu sunt organizate într-o moleculă. Structuri similare sunt formate aproape toate metalele. Aluminiu are o reactivitate relativ ridicată și proprietăți puternice reducătoare. Caracterizarea chimică a aluminiului va începe cu o descriere a reacțiilor sale cu alte substanțe simple, așa cum se va descrie în continuare interacțiunea cu compuși anorganici complecși.

Substanțe de aluminiu și simplu

Acestea includ în principal oxigen - compus din cele mai frecvente pe planeta. Din său douăzeci și unu la sută din atmosfera Pământului este compusă. Reacția substanței cu orice alt cunoscut sub numele de oxidare, sau ardere. Aceasta are loc, de obicei, la temperaturi ridicate. Dar, în cazul aluminiului poate de oxidare în condiții normale de funcționare - pelicula de oxid astfel format. Dacă metalul activ este zdrobit, se va arde, eliberând astfel cantități mari de energie ca căldură. Pentru efectuarea reacției dintre aluminiu și oxigen au nevoie de aceste componente într-un raport molar de 4: 3, în care cele două părți obține oxid.

Această reacție chimică este exprimată prin următoarea ecuație: 4AІ + 3O2 = 2AІO3. De asemenea, din aluminiu pot reacționa cu halogeni care includ fluor, iod, brom și clor. Numele acestor procese provine din halogen corespunzător: fluorurare, iodarea, bromurare și clorurare. Aceasta este reacția de cuplare tipică.

De exemplu, reacționând aluminiului cu clor. Acest tip de proces poate avea loc numai în frig.

Astfel, luând doi moli de aluminiu și trei moli de clor, pentru a da doi moli de clorură de metal. Ecuația pentru această reacție este după cum urmează: + 2AІ 3SІ = 2AІSІ3. În același mod, este posibil să se obțină fluorură de aluminiu, bromură și iodură ea.

La gri substanța în cauză reacționează numai atunci când este încălzit. Pentru realizarea interacțiunii dintre cei doi compuși necesari pentru a le lua în proporții molare de două sau trei, și o porțiune din sulfura formată din aluminiu. Ecuația de reacție este după cum urmează: 2AL + 3S = Al2S3.

Mai mult, la temperaturi ridicate și aluminiul reacționează cu carbon pentru a forma carbură și azot pentru a forma o nitrură. Se poate cita următoarea ecuație reacției chimice: 4AІ + 3C = AІ4S3; 2AL + N2 = 2AlN.

Interacțiunea cu substanțe complexe

Acestea includ apă, săruri, acizi, baze, oxizi. Cu toți compușii chimici din aluminiu reacționează diferit. Să ne uităm în detaliu fiecare caz.

Reacția cu apa

Cu substanța cea mai comună pe pământ complex de aluminiu interacționează cu încălzire. Acest lucru se produce numai atunci când îndepărtarea preliminară a filmului de oxid. Interacțiunea dintre hidroxidul amfoter este format, iar hidrogenul este eliberat în aer. Luând cele două părți ale aluminiului și șase părți de apă, se obține hidroxid și hidrogen într-un raport molar de două până la trei. Această ecuație de reacție este scris după cum urmează: 2AІ + 6H2O = 2AІ (OH) 3 + 3H2.

Interacțiunea cu acizi, baze și oxizi

Ca și alte metale active de aluminiu este capabil de a se angaja într-o reacție de substituție. Astfel, se poate deplasa de hidrogen dintr-un acid sau un cation metalic pasivă a unei sări a acestuia. Ca rezultat al acestor interacțiuni se formează o sare de aluminiu, iar hidrogenul este eliberat (în cazul acidului) sau precipitați net de metal (cel care este mai puțin activ decât considerat). În al doilea caz, și manifestă proprietăți de reducere așa cum sa menționat mai sus. Un exemplu este interacțiunea dintre aluminiu cu acid clorhidric, în care se formează clorura de aluminiu și eliberat în aer, hidrogenul. Acest tip de reacție este exprimat în următoarea ecuație: + 2AІ 6NSІ = 2AІSІ3 + 3H2.

Un exemplu al interacțiunii sare de aluminiu poate fi reacția sa cu sulfat de cupru. Având aceste două componente, se termina cu sulfat de aluminiu și cupru pur , care cad sub forma unui precipitat. Cu acizi cum ar fi acid sulfuric și acid azotic, aluminiul reacționează în mod unic. De exemplu, adăugarea unei soluții diluate de acid azotat de aluminiu într-un raport molar de opt părți de treizeci și opt de piese este format din nitratul de metal, trei părți oxid nitric și cincisprezece - apă. Ecuația reacției se înregistrează, astfel: 8AL + 30HNO3 = 8AL (NO3) 3 + 3N2O + 15H2O. Acest proces are loc numai în prezența căldurii.

Dacă soluția amestecată de sulfat de aluminiu și un acid slab în raport molar de două sau trei, atunci vom obține sulfatul de metal și hidrogen la un raport de la unu la trei. Asta se va întâmpla reacție de substituție obișnuită, așa cum este cazul cu alți acizi. Pentru claritate, vom prezenta ecuația: 2AL + 3H2SO4 = Al2 (SO4) 3 + 3H2. Cu toate acestea, cu o soluție concentrată de același acid mai dificil. Aici, la fel ca și în cazul cu nitrat, Produsul secundar este format, dar nu sub formă de oxid și sub formă de sulf și apă. Dacă luăm două avem nevoie component într-un raport molar de până la patru, rezultatul va fi unul din sarea de metal și sulf, precum și patru - apă. Această reacție chimică poate fi exprimată prin următoarea ecuație: 2AL + 4H2SO4 = Al2 (SO4) 3 + S + 4H2O. Mai mult decât atât, aluminiul poate reacționa cu alcalii. Pentru a efectua astfel de interacțiuni chimice trebuie să ia două moli de metal, aceeași cantitate de hidroxid de sodiu sau hidroxid de potasiu precum și șase moli de apă. Acest lucru produce substanțe precum tetragidroksoalyuminat și acid de sodiu sau de potasiu, care este eliberat sub formă de gaz, cu un miros înțepător în raport molar de două până la trei. Această reacție chimică poate fi reprezentată prin următoarea ecuație: 2AІ + 2KOH + 6H2O = 2K [AІ (OH) 4] + 3H2.

Și ultimul lucru pe care să ia în considerare este modelul de interacțiune cu unele oxizi de aluminiu. Cele mai frecvente și este utilizat în cazul în care - reacția Beketov. Ea, ca multe altele din cele de mai sus, are loc numai la temperaturi ridicate. Astfel, pentru punerea sa în aplicare trebuie să ia două moli per mol de aluminiu și oxid de ferrum. Interacțiunea dintre aceste două substanțe se obține alumină și fier liber într-o cantitate de una și două alunițe respectiv.

Utilizarea metalului în industria

Rețineți că utilizarea aluminiului - un fenomen foarte comun. În primul rând, ea are nevoie de industria aeronautică. Alături de aliaje de magneziu, se utilizează, și pe baza aliajelor metalice. Se poate spune că planul mediu este de 50% aliaj de aluminiu și unitatea sa - cu 25%. De asemenea, utilizarea aluminiului se efectuează în timpul fabricării de fire și cabluri din cauza conductibilitatii electrice excelente. În plus, metalul si aliajele sale sunt utilizate pe scară largă în industria de automobile. Aceste materiale constau din carcase de autoturisme, autobuze, troleibuze, tramvaie unele, precum mașinile convenționale și trenuri electrice. De asemenea, utilizarea sa în aplicații la scară mai mică, de exemplu, pentru producția de ambalaje pentru produse alimentare și alte produse, veselă. Pentru a produce o cerneală argintie a pulberii metalice este necesară. Vopseaua este necesară pentru a proteja fierul de coroziune. Se poate spune că aluminiul - a doua utilizare mai frecvente în metale industriale după Ferrum. legăturile sale și el a folosit de multe ori în industria chimică. Acest lucru se explică prin caracteristicile chimice particulare ale aluminiului, inclusiv proprietățile sale reducătoare și compuși amfoterici. Hidroxizi considerate elemente chimice necesare pentru purificarea apei. În plus, este utilizat în medicină în procesul de producție de vaccin. Acesta poate fi, de asemenea, găsite în compoziția anumitor tipuri de plastic și alte materiale.

Rolul în natură

Așa cum a fost descris mai sus, aluminiul în cantități mari în scoarța terestră. Este deosebit de important pentru organismele vii. Aluminiul este implicat în reglarea proceselor de creștere, formează țesutul conjunctiv, cum ar fi oase, ligamentar, și altele. Cu acest procese micronutrienți regenerarea țesuturilor corpului făcute mai repede. Declinul sau se caracterizează prin următoarele simptome: afectarea în dezvoltarea și creșterea copiilor, la adulți - oboseala cronica, performanta redusa, coordonarea motorie afectată, a redus rata de regenerare a țesutului, slăbirea mușchilor, în special la extremități. Acest fenomen poate apărea dacă mâncați prea puțin alimente cu conținutul acestui oligoelement.

Cu toate acestea, o problemă mai comună este un exces de aluminiu în organism. Se observă de multe ori aceste simptome: anxietate, depresie, tulburări ale somnului, pierderi de memorie, stres, emoliere a sistemului musculo-scheletice, care poate duce la fracturi frecvente și entorse. exces prelungită de aluminiu în organism sunt de multe ori probleme în aproape fiecare sistem de organe.

Un astfel de fenomen poate cauza o serie de motive. Acest lucru este în primul rând vase de aluminiu. Oamenii de știință au dovedit mult timp că vasele realizate din metal în cauză, nu este potrivit pentru prepararea alimentelor în el, ca la o temperatură ridicată de aluminiu intră în produsele alimentare, și, ca rezultat mananci mult mai mult din acest oligoelement decât nevoile corpului.

Al doilea motiv - aplicarea periodică a produselor cosmetice la conținutul de metal sau săruri ale acestora. Înainte de a utiliza orice produs ar trebui să fie citit cu atenție compoziția sa. Nu sunt o excepție, și produse cosmetice.

Al treilea motiv - administrarea de medicamente, care conțin o mulțime de aluminiu, pentru o lungă perioadă de timp. Precum și utilizarea abuzivă a vitaminelor și a suplimentelor alimentare, care includ microcelulă.

Acum, să ne uităm la ce produse conțin aluminiu pentru a ajusta dieta dumneavoastră și pentru a organiza corect meniul. Aceasta în primul rând morcovi, brânză topită, grâu, alaun, cartofi. Se recomandă piersici și avocado de fructe. În plus,-aluminiu bogat varză, orez, multe plante. De asemenea, dintre cationii metalici pot fi prezente în apa de băut. Pentru a evita conținut ridicat sau scăzut de aluminiu în corp (deși, la fel ca orice alte elemente urme), trebuie să monitorizeze cu atenție dieta lor și să încerce să facă cât mai echilibrat.