תכונות אלומיניום. אלומיניום: מאפיינים כלליים

כל יסוד כימי יכול להיחשב מנקודת מבטם של שלושה מדעים: פיזיקה, כימיה וביולוגיה. במאמר זה ננסה ככל האפשר כדי לאפיין את האלומיניום. אלמנט זה, אשר נמצא בקבוצה השלישית והתקופה השלישית, על פי הטבלה המחזורית. אלומיניום - מתכת, אשר יש תגובתיות ממוצעות. כמו כן ניתן לצפות קשרי מאפייני amphoteric. אלומיניום משקל אטומי של עשרים ושש גרם לכל שומה.

אלומיניום מאפיינים פיזיים

בתנאים רגילים הוא מוצק. נוסחא אלומיניום היא מאוד פשוט. הוא מורכב מאטומים (לא נתאחד המולקולה), אשר מיושרים בעזרת הגבישי של חומר מוצק. צבע אלומיניום - לבן כסוף. בנוסף, יש לה ברק מתכתי, וכן כל חומר אחר של קבוצה זו. הצבע של המתכת המשמשת בתעשייה, יכול להיות שונה בשל נוכחותם של זיהומים סגסוגת. זוהי מתכת למדי וקל משקל. הצפיפות שלה שווה 2.7 g / cm3, דהיינו היא כשלוש פעמים קלות יותר מאשר ברזל. בכך הוא יכול לתת דרך פרט לכך מגנזיום, וזה אפילו יותר קל המתכת המדוברת. הקשיות של אלומיניום היא נמוכה למדי. בחודש זה, הוא נותן את רוב המתכות. קשיות אלומיניום של רק שני בסולם מוס. לכן, עבור הרווח על בסיס סגסוגות מתכת הוסיף קשה.

התכת אלומיניום מתרחשת בטמפרטורה של 660 מעלות צלזיוס בלבד. וזה מתחיל לרתוח כאשר מחומם לטמפרטורה של אלפיים ארבעה מאה חמישים ושתיים מעלות צלסיוס. זוהי מתכת רקיע בטנות מאוד. בשנת קצות אלומיניום מאפיין פיזי זה. עם זאת, יש לציין כי המתכת הפעילה יש את הטוב ביותר לאחר מוליכות נחושת וכסף.

השכיחות בטבע

מפרט אלומיניום אשר רק שקלנו, די נפוץ בסביבה. זה ניתן לראות את רכב מינרלים רבים. אלמנט אלומיניום - רביעי בין הנפוצים ביותר בטבע. שלו שבריר משקל בקרום כדור הארץ הוא כמעט תשעה אחוזים. מינרלים עיקריים נוכחים בהרכב של האטומים שלו הוא בוקסיט, אלומינה, cryolite. ראשית - תצורת סלע, אשר מורכבת של תחמוצות ברזל, סיליקון המתכת מדוברת, גם במבנה של מולקולות מים נוכחיות. יש לו צביעה לא אחידה: שברים אפורים, חום אדמדם או צבעים אחרים, אשר תלוי בקיומו של זיהומים שונים. שלושים עד שישים אחוזים של גזע - אלומיניום, אשר התמונות ניתן לראות מעל. זה גם מאוד נפוץ מינרלים בטבע הוא אלומינה.

אלומינה זה. הנוסחה הכימית שלה - Al2O3. הוא יכול להיות אדום, צהוב, כחול או חום. קשיותו בסולם מוס הוא תשע יחידות. הזנים של קורונדום הם וספיר מדהים ואבני אודם, leicosapphires ו padparadzha (ספיר צהוב).

Cryolite - מינרל בעל נוסחא כימית מורכבת יותר. זה מורכב של ופלוארידים של אלומיניום ונתרן - AlF3 • 3NaF. זה נראה כמו אבן חסרת צבע או אפורה, יש קשיות נמוכות - כל השלושה בסולם המוס. בעולם של היום הוא מסונתז באופן מלאכותי במעבדה. הוא משמש מתכות.

כמו כן ניתן למצוא אלומיניום בטבע כחלק חימר, אשר הם המרכיבים העיקריים של סיליקון ותחמוצות של המתכת קשורה מולקולות מים. בנוסף, יסוד כימי ניתן לצפות בהרכב של נפלין, הנוסחה הכימית של אשר היא כדלקמן: KNa3 [AlSiO4] 4.

קבלה

תכונות שיקול אלומיניום מספקות שיטות הסינתזה שלה. ישנן מספר שיטות. הפקה של אלומיניום על ידי השיטה הראשונה מתרחשת בשלושה שלבים. האחרון שבהם הוא הליך של אלקטרוליזה על הקתודה לבין האנודה פחמן. לביצוע תהליך כזה מחייב תחמוצת אלומיניום, עזר כגון cryolite (הנוסחה - Na3AlF6) ו פלואוריד הסידן (CaF2). על מנת להתרחש בעת פירוק של אלומינה מומס, יש צורך עם פלואוריד cryolite וסידן מותך מחומם לטמפרטורה לפחות צלזיוס תשעה מאה ושמונים מעלות, ולאחר מכן עברו זרם של חומרים אלה ושמונים אלף אמפר ומתח חמש שמונה וולט. לכן, בגלל התהליך עבור קתודת אלומיניום להתיישב, מולקולות חמצן ייאסף על האנודה, אשר בתורו הוא מתחמצן האנודה ולהמיר אותו פחמן דו חמצני. לפני ביצוע הליך זה בוקסיט, אשר בצורת תחמוצת אלומיניום מופק, טרום ניקה של זיהומים, ומעביר את תהליך ההתייבשות.

שיטת ייצור אלומיניום שתוארה לעיל היא מאוד נפוצה מתכות. יש גם שיטה, המציא בשנת 1827 על ידי פ 'ולר. זה טמון בעובדה כי אלומיניום ניתן לחלץ באמצעות תגובה כימית בין כלוריד שלה ואשלגן. כדי לבצע תהליך כזה יכול להיווצר רק בצורה של תנאים מיוחדים של טמפרטורה ואקום גבוה מאוד. לפיכך, אחד שומה של כלוריד ו נפח שווה של אשלגן ניתן להכין שומה אחד אלומינה ושלוש שומות של אשלגן כלורי כתוצר לוואי. תגובה זו יכולה לבוא לידי ביטוי במשוואה זו: AІSІ3 + + 3K = AІ 3KSІ. שיטה זו לא הרוויח הרבה הפופולריות ביותר בתעשייה.

תכונות אלומיניום במונחים של כימיה

כפי שכבר הוזכר לעיל, מדובר בחומר פשוט, אשר מורכב מאטומים שאינם מאורגנים במולקולה. מבנים דומים נוצרים כמעט כל מתכות. יש אלומיניום תגובתיות גבוהה יחסית הפחתת נכסים חזקים. אפיון כימי של האלומיניום יתחיל בתיאור התגובות שלה עם חומר פשוט אחר, כפי שיתואר אינטראקציה נוספת עם תרכובות אנאורגניות מורכבות.

חומרי אלומיניום ופשוט

אלה כוללים חמצן בעיקר - מתחם הנפוצה ביותר על פני כדור הארץ. מתוך עשרים ואחד אחוזים שלו של האטמוספירה של כדור הארץ מורכב. תגובה של החומר עם כל האחרים המכונים חמצון, או שריפה. זה קורה בדרך כלל בטמפרטורות גבוהות. אבל במקרה של אלומיניום עלול חמצון בתנאי הפעלה רגיל - סרט התחמוצת כך נוצר. אם המתכת הפעילה כתושה, הוא יישרף, ובכך משחרר כמויות גדולות של אנרגיה בצורה חומה. לביצוע התגובה בין האלומיניום וחמצן צריכים רכיבים אלה טוחן יחס של 4: 3, לפיו שני החלקים לקבל תחמוצת.

תגובה כימית זו באה לידי ביטוי על ידי המשוואה הבאה: 4AІ + 3O2 = 2AІO3. כמו כן אלומיניום יכול להגיב עם הלוגנים הכוללים פלואור, יוד, ברום וכלור. השמות של תהליכים אלה נובעים ההלוגן המקביל: fluorination, iodination, bromination ו הכלרה. זוהי תגובת הצימוד האופיינית.

לדוגמה, אנו מגיבים אלומיניום עם כלור. סוג זה של התהליך יכול להתרחש רק הקור.

לפיכך, נטילת שתי שומות של אלומיניום ושלוש שומות של כלור, לתת שתי שומות של כלוריד המתכת. המשוואה עבור לתגובה זו היא כדלקמן: + 2AІ 3SІ = 2AІSІ3. באותו אופן אפשר להשיג אלומיניום פלואוריד, ברומיד ו יודיד זה.

ביום אפור החומר מדובר מגיב רק כאשר מחומם. לביצוע האינטראקציה בין שני מתחמי הצורך לקחת אותם בפרופורציות טוחנות של שתיים עד שלוש, החלק אחד של גפרי יצרה של אלומיניום. המשוואה התגובה הינה כדלקמן: 2Al + 3S = Al2S3.

יתר על כן, בטמפרטורות ואלומיניום גבוהות מגיב עם הפחמן ליצירת קרביד, וחנקן להקים ניטריד. אפשר לצטט את משוואת התגובה הכימית הבאה: 4AІ + 3C = AІ4S3; 2Al + N2 = 2AlN.

אינטראקציה עם חומרים מורכבים

אלה כוללים מים, מלחים, חומצות, בסיסים, תחמוצות. עם כל תרכובות אלומיניום הכימיות מגיב בצורה שונה. בואו נסתכל בפירוט בכל מקרה.

תגובה עם מים

עם החומר הנפוץ ביותר על פני כדור הארץ מורכב מאלומיניום אינטראקציה עם חימום. זו מתרחשת רק כאשר ההסרה הראשונית של סרט התחמוצת. האינטראקציה של הידרוקסיד amphoteric נוצר, ומימן משתחרר לאוויר. אם ניקח את שני חלקי אלומיניום ושישה חלקים של מים, נקבל הידרוקסיד ומימן ב טוחנת יחס של שניים עד שלושה. משוואת תגובה זו נכתבת כדלקמן: 2AІ + 6H2O = 2AІ (OH) 3 + 3H2.

אינטראקציה עם חומצות, בסיסים ותחמוצות

כמו מתכות פעילות אחרות, אלומיניום הוא מסוגל לעסוק תגובת התמרה. לכן זה יכול לתפוס מימן חומצה או קטיון מתכת פסיבי של מלח ממנו. כתוצאה אינטראקציות אלה מלח אלומיניום נוצר, ומימן משתחרר (במקרה של חומצה) או זירז נטו מתכת (זה הוא פעיל פחות מזה נחשב). במקרה השני, וגלוי הפחתת נכסים כאמור לעיל. דוגמה אחת היא האינטראקציה של אלומיניום עם חומצה הידרוכלורית, שבה כלוריד אלומיניום נוצרת משתחררים לאוויר, מימן. סוג זה של תגובה מתבטא המשוואה הבאה: + 2AІ 6NSІ = 2AІSІ3 + 3H2.

דוגמא של האינטראקציה של מלח אלומיניום עלולה להיות התגובה שלו עם נחושת גופרתית. אם תיקח שני מרכיבים אלה, אנחנו בסופו של דבר עם סולפט אלומיניום ונחושת טהורה אשר נופל בצורה של משקע. עם חומצות כגון גופרתית וחומצה חנקתית, אלומיניום מגיב באופן ייחודי. לדוגמה, הוספת בתמיסה מדוללת של חומצה חנקתי אלומיניום ב טוחנת יחס של שמונה חלקים בשלושים ושמונה חלקים נוצרת של ניטראט מתכת, תחמוצת חנקתית שלושה חלקים וחמש עשרה - מים. המשוואה של התגובה נרשם כך: 8Al + 30HNO3 = 8Al (NO3) 3 + 3N2O + 15H2O. תהליך זה מתרחש רק בנוכחות חומה.

אם הפתרון המעורב של אלומיניום סולפט ו חומצה חלשה בפרופורציות טוחנות של שנים עד שלושה, ואז נקבל את סולפט של המתכת והמימן לפי יחס של אחד לשלוש. זה הולך לקרות תגובת התמרה רגילה, כמו במקרה עם חומצות אחרות. למען הסר ספק, אנו מציגים את המשוואה: 2Al + 3H2SO4 = Al2 (SO4) 3 + 3H2. עם זאת, עם פתרון מרוכז של אותו החומצה יותר קשה. הנה, בדיוק כמו במקרה עם ניטראט, את המוצר על ידי נוצר, אך לא בצורת תחמוצת בצורת גופרית ומים. אם ניקח את שני שהיינו צריכים רכיב ב טוחנת יחס של שניים עד ארבעה, התוצאה תהיה אחת מלח של המתכת, וגופרית, כמו גם ארבעה - מים. תגובה כימית זו יכולה לבוא לידי ביטוי על ידי המשוואה הבאה: 2Al + 4H2SO4 = Al2 (SO4) 3 + S + 4H2O. יתר על כן, אלומיניום יכול להגיב עם אלקליות. כדי לבצע אינטראקציות כימיות כאלה חייבות לקחת שתי שומות של המתכת, אותה הכמות של נתרן הידרוקסידי או אשלגן הידרוקסידי, כמו גם שש שומות של מים. זה מייצר חומרים כגון tetragidroksoalyuminat נתרן או אשלגן מימן, אשר שוחרר כגז עם ריח חריף ביחסים טוחנים של שנים עד שלוש. תגובה כימית זו יכולה להיות מיוצגת על ידי המשוואה הבאה: 2AІ + 2KOH + 6H2O = 2K [AІ (OH) 4] + 3H2.

והדבר האחרון שצריך לקחת בחשבון הוא הדפוס של אינטראקציה עם כמה תחמוצות אלומיניום. הסוג הנפוץ ביותר והוא משמש במקרה - התגובה Beketov. זה, כמו רבים אחרים מן האמור לעיל, רק מתרחש בטמפרטורות גבוהות. לפיכך, לביצועו חייב לקחת שתי שומות לכל שומה של אלומיניום אוקסיד Ferrum. האינטראקציה של שני חומרים אלה להשיג אלומינה וברזל חינם בסכום של שומות אחד ושני בהתאמה.

השימוש של המתכת בתעשייה

שים לב השימוש באלומיניום - תופעה נפוצה מאוד. קודם כל, היא צריכה בענף התעופה. יחד עם סגסוגות מגנזיום, שם משמש, ועל הבסיס של סגסוגות המתכת. אפשר לומר כי המטוס הממוצע הוא 50% סגסוגות אלומיניום הכונן שלה - על ידי 25%. כמו כן, שימוש באלומיניום מתבצע במהלך הייצור של חוטים וכבלים בגלל מוליכות החשמלית המעולות שלה. בנוסף, המתכת וסגסוגות שלה נמצאים בשימוש נרחב בתעשיית הרכב. חומרים אלה כוללים פגרים של מכוניות, אוטובוסים, trolleybuses, חשמליות מסוימות, כמו גם מכוניות קונבנציונליות ורכבות חשמליות. כמו כן, השימוש בו יישומים בקנה מידה קטנים יותר, למשל לייצור אריזות מזון ומוצרים אחרים, כלי שולחן. על מנת לייצר דיו כסוף של אבקת מתכת נדרשת. הצבע שדרוש כדי להגן ברזל מפני קורוזיה. ניתן לומר כי אלומיניום - השימוש הנפוץ השני הכי מתכות תעשייתיות לאחר Ferrum. קשריו והוא משמש לעתים קרובות בתעשייה הכימית. זה מוסבר על ידי המאפיינים הכימיים המסוימים של אלומיניום, כוללים תכונותיו צמצום ותרכובות amphoteric. הידרוקסיד נחשב יסודות כימיים הדרושים לטיהור מים. בנוסף, הוא משמש ברפואה בתהליך ייצור החיסון. ניתן למצוא אותו גם בהרכב של סוגים מסוימים של פלסטיק וחומרים אחרים.

תפקיד בטבע

כפי תוארה לעיל, אלומיניום בכמויות גדולות של קרום כדור הארץ. זה חשוב במיוחד עבור אורגניזמים חיים. אלומיניום הוא מעורב בויסות תהליכי צמיחה, יוצר את רקמות חיבור, כגון עצם, רצועות, ואחרים. עם התחדשות תהליכי יסודות קורט זה של רקמות גוף עשו מהר. ירידתה מאופיינת בתופעות הבאות: ליקוי בהתפתחות של ילדים וצמיחה, אצל מבוגרים - עייפות כרונית, ביצועים מופחתים, בתיאום עם לקות מוטורית, הפחית את שיעור התחדשות רקמות, היחלשות שרירים, במיוחד בגפיים. תופעה זו יכולה להתרחש אם אתם אוכלים מזון מעט מדי עם התוכן של אלמנט עקבות זו.

עם זאת, בעיה נפוצה יותר היא עודף של אלומיניום בגוף. לעתים קרובות נצפו התופעות הללו: חרדה, דיכאון, הפרעות שינה, אובדן זיכרון, מתח, ריכוך של מערכת השלד, מה שעלול להוביל לשברי נקעים תכופים. עודף ממושך האלומיניום בגוף הם לעתים קרובות בעיות כמעט בכל מערכת איברים.

תופעה כזו יכולה לגרום ממספר סיבות. זהו בעיקר כלי בישול מאלומיניום. מדענים כבר הוכיחו כי המאכלים העשויים המתכת מדוברת, אינם מתאים לבישול מזון בתוכו, כמו בטמפרטורה גבוהה של האלומיניום מקבל לתוך האוכל, וכתוצאה מכך אתם אוכלים הרבה יותר של אלמנט עקבות זה מאשר את צרכי הגוף.

הסיבה השנייה - יישום רגיל של קוסמטיקה לתוכן של מתכת או מלחים מזה. לפני השימוש במוצר יש לקרוא בעיון את הרכבו. אינם יוצאי דופן, וקוסמטיקה.

הסיבה השלישית - מתן תרופות, אשר מכילות הרבה אלומיניום, במשך זמן רב. כמו גם ניצול לרעה של ויטמינים ותוספי תזונה, הכוללים את microcell.

עכשיו בואו נסתכל על מה מוצרים מכילים אלומיניום כדי להתאים את התזונה שלך כדי לארגן את התפריט בצורה נכונה. גזר, זה גבינה מעובדת בעיקר, חיטה, אלום, תפוחי אדמה. אפרסקים אבוקדו פירות מומלצים. בנוסף, האלומיניום עשיר כרוב, אורז, עשבי תיבול רב. כמו כן, קטיוני המתכת רשאי להיות נוכח במי שתייה. כדי להימנע מתוכן אלומיניום גבוה או נמוך בגוף (אם כי, כמו כל יסודות קורט אחרים), אתה צריך לפקח התזונה שלהם בזהירות ולנסות להפוך אותו מאוזן ככל האפשר.