Алюминий

Алюминий

Файл : referat Al.doc (размер : 184,832 байт)

Введение.

Около 100 лет назад Николай Гаврилович Чернышевский, сказал об алюминии, что этому металлу суждено великое будущее, что алюминий – металл социализма. Он оказался провидцем: в XX в. элемент №13 алюминий стал основой многих конструкционных материалов. Элемент 3-го периода и IIIА-группы Периодической системы. Элект​ронная формула атома [10Ne]3S23p1 степени окисления +III и 0.

По электроотрицательности (1,47) одинаков с берил​лием, проявляет амфотерные (кислотные и основ​ные) свойства. В соединениях может находиться в составе катионов и анионов. В природе — четвертый по химической распрост​раненности элемент (первый среди металлов), нахо​дится в химически связанном состоянии. Входит в состав многих алюмосиликатных минералов, гор​ных пород (граниты, порфиры, базальты, гнейсы, сланцы), различных глин (белая глина называется каолин), бокситов и глинозёма Аl2О3.

Любопытно проследить динамику производства алюминия за полтора столетия, прошедших с тех пор, как человек впервые взял в руки кусочек легкого серебристого металла.

За первые 30 лет, с 1825 по 1855 г., точных цифр нет. Промышленных способов получения алюминия не существовало, в лабораториях же его получали в лучшем случае килограммами, а скорее – граммами. Когда в 1855 г. на Всемирной парижской выставке впервые был выставлен алюминиевый слиток, на него смотрели как на редчайшую драгоценность. А появился он на выставке потому, что как раз в 1855 г. французский химик Анри Этьенн Сент-Клер Девиль разработал первый промышленный способ получения алюминия, основанный на вытеснении элемента №13 металлическим натрием из двойного хлорида натрия и алюминия NaCl · AlCl3.

За 36 лет, с 1855 по 1890 г., способом Сент-Клер Девиля было получено 200 т металлического алюминия.

В последнее десятилетие XIX в (уже по новому способу) в мире получили 28 тыс. т алюминия.

В 1930 г. мировая выплавка этого металла составила 300 тыс. т.

В 1975 г. только в капиталистических странах получено около 10 млн. т алюминия, причем эти цифры – не наивысшие. По сведениям американского «Инжениринг энд майнинг джорнэл», производство алюминия в капиталистических странах в 1975 г. снизилось по сравнению с 1974 г. на 11%, или на 1,4 млн. т .

Столь же поразительны перемены и в стоимости алюминия. В 1825 г. он стоил в 1500 раз дороже железа, в наши дни – лишь втрое. Сегодня алюминий дороже простой углеродистой стали, но дешевле нержавеющей. Если рассчитывать стоимость алюминиевых и стальных изделий с учетом их массы и относительной устойчивости к коррозии, то оказывается, что в наши дни во многих случаях значительно выгоднее применять алюминий, чем сталь.

Физические свойства Аl

Серебристо-белый, блестящий, пластичный металл. На воздухе покрывается матовой защитной пленкой Аl2О3, весьма устойчивой и защищающей металл от коррозии; пассивируется в концентрированной HNO3.

Физические константы:

М, = 26,98227, р = 2,70 г/см3

tпл 660,37 °С, tкип=2500°С

Химические свойства Al

Химически активен, проявляет амфотерные свой​ства - реагирует с кислотами и щелочами:

2Аl + 6НСl = 2АlСl3 + ЗН2

2Аl + 2NaOH + 6Н2О = 2Na[Al(OH)4]] + ЗН2

2Al + 6NaOH(т) = 2NaAlO2+ + ЗН2 + 2Na2O

Амальгамированный алюминий энергично реаги​рует с водой:

2Al + 6Н2О = 2Аl(ОН)3 + 3H2 + 836 кДж

Сильный восстановитель, при нагревании взаимодей​ствует с кислородом, серой, азотом и углеродом:

4Аl+3O2=2Аl2O3, 2Al+3S=Al2S3

2Al+N2=2AlN, 4Аl+ЗС=Аl4Сз

С хлором, бромом и йодом реакция протекает при комнатной температуре (для иода требуется ката​лизатор — капля Н2О), образуются галогениды AlCl3, АlВг3 и АlI3.

Промышленно важен метод алюминотермии:

2Al + Сг2О3 = Аl2O3 + 2Сг

10Аl + ЗV2О5 = 5Аl2O3 + 6V

Алюминий восстанавливает Nv до N-III:

8Аl + З0НNО3(оч. разб.) = 8Аl(NО3)3 + 3NH4NO3 + 9H2O

8Al + 18Н2O + 5КОН + 3KNO3 =8K[Al(OH)4]+3NH3

(движущей силой этих реакций служит промежу​точное выделение атомарного водорода Н°, а во вто​рой реакции — также и образование устойчивого гидроксокомплекса [Аl(ОН)4]3-).

Получение и применение Al

Получение Al в промышленности — электролиз Аl2О3 в расплаве криолита Na3[АlF6] при 950 °С: