химический каталог




АЛЮМИНИЙ

Автор Химическая энциклопедия г.р. И.Л.Кнунянц

АЛЮМИНИЙ (от латинского alumen, родительный падеж aluminis - квасцы; лат. Aluminium) A1, химический элемент III гр. периодической системы, ат. н. 13, ат. м. 26,98154. В природе один стабильный изотоп 27Al. Поперечное сечение захвата тепловых нейтронов 215*10-25 м2. Конфигурация внешний электронной оболочки 3s23p; степень окисления + 3, менее характерны + 1 и + 2 (только выше 800 °С в газовой фазе); энергия ионизации Аl0 -> Al+ -> Al2 + -> Al3+ соответственно 5,984, 18,828, 28,44 эВ; сродство к электрону 0,5 эВ; электроотрицательность по Полингу 1,5; атомный радиус 0,143 нм, ионный радиус Al3+ (в скобках указаны координац. числа) 0,053 нм (4), 0,062 нм (5), 0,067 нм (6).

Содержание АЛЮМИНИЙ в земной коре 8,8% по массе. По распространенности в природе занимает четвертое место среди всех элементов (после О, Н и Si) и первое среди металлов; в свободный виде не встречается. Важнейшие минералы: боксит, представляющий собой смесь гидроксидов АЛЮМИНИЙ - диаспора и бемита AlООН и гиббсита (гидраргиллита) Al(ОH)3 (крупнейшие месторождения в Австралии, Бразилии, Гвинее и на Ямайке; пром. месторождения имеются также в СФРЮ, Греции, ВНР, Франции и СССР); алунит, или квасцовый камень (Na, К)2 * SO4*A12(SO4)3*4A1(OH3) (основные месторождения в СССР, ЧССР, Италии); нефелин (Na,K)2O*Al2O3*2SiO2 (основные месторождения в СССР, Гренландии, Норвегии, Швеции, Кении).

Свойства. А. - серебристо-белый легкий металл; кристаллич. решетка кубич. гранецентрированная (а = 0,40403 нм, z = 4, пространств. группа Fт3т). Температура плавления 660 °С, температура кипения ок. 2452°С; плотность АЛЮМИНИЙ 99,996%-ной чистоты 2,6989 (20°С) и 2,289 (1000°С) г/см3; Сp° 24,35 Дж/(моль*К);Н0пл10,9 кДж/моль,Н0исп 302,13 кДж/моль; S0298 28 Дж/(моль*К); давление пара (Па) 0,266 (660°С), 13,3 (1123°С), 133 (1279°С); температурный коэффициент линейного расширения 24,58*10 -6 К-1 (20-200°С); теплопроводность 1,24*10-3 Вт/(м*К); 0,0265 мкОм*м; для АЛЮМИНИЙ 99,85%-ной чистоты (Н*с/м2) 2*10-3 (800°С), 1,5*10-3 (900°С), 1,3*10-3 (1000°С);(на границе с Аг) 0,86 Н/м (700-750 °С). АЛЮМИНИЙ слабо парамагнитен. Стандартный электродный потенциал Al3+/Al° -1,663В в кислой среде и -2,35 В в щелочной. Модуль упругости 7*103МПа; для отожженного металла твердость по Бринеллю 170 МПа, для холоднокатаного 270 МПа, соответственно 50 и 115 МПа, относит. удлинение 49 и 5,5%. При охлаждении ниже 120 К прочностные свойства АЛЮМИНИЙ в отличие от большинства металлов возрастают, а пластические не изменяются.

На воздухе АЛЮМИНИЙ покрывается тонкой прочной беспористой пленкой Al2О3, защищающей металл от дальнейшего окисления и обусловливающей его высокую коррозионную стойкость. По этой же причине АЛЮМИНИЙ не реагирует с конц. HNO3. Техн. АЛЮМИНИЙ легко взаимодействие с разбавленными соляной кислотой H2SO4 и HNO3, образуя соли. АЛЮМИНИЙ легко реагирует со щелочами, давая алюминаты.

При 25 °С АЛЮМИНИЙ образует с хлором, бромом и иодом соответственно алюминия хлорид AlCl3, бромид AlВr3 и иодид АlI3, при 600°С с фтором-алюминия фторид A1F3. Бромид -бесцветное расплывающиеся на воздухе кристаллы; температура плавления 97 °С, температура кипения 255°С;обр-514 кДж/моль; растворим в воде, спирте, CS2, ацетоне. Иодид-светло-коричневые расплывающиеся на воздухе кристаллы; температура плавления 180°С, температура кипения 360°С;обр-309 кДж/моль; растворим в воде, спирте, эфире, CS2.

Порошкообразный АЛЮМИНИЙ выше 800°С образует с азотом алюминия нитрид A1N. При взаимодействие атомарного Н с парами АЛЮМИНИЙ при -196 °С получается гидрид (AlН)Х (х = 1, 2), стабильный до — 76°С; (AlН3)Х, синтезированный взаимодействие AlCl3 с Li[AlН4],-бесцветное аморфный порошок, разлагается на элементы выше 100°С, водой гидролизуется. АЛЮМИНИЙ реагирует с S выше 200°С, давая сульфид A12S3-бесцветные кристаллы; температура плавления 1120°С, т. возг. 1550°С (в токе N2);

обр -723 кДж/моль; разлагается водой, кислотами. С фосфором при 500°С АЛЮМИНИЙ образует фосфид AlР-желтовато-серые кристаллы, устойчивые до 1000°С;обр — 121 кДж/моль; разлагается кислотами и щелочами. При взаимодействие расплавленного А. с В образуются бориды AlВ2 и AlВ12-желто-серые или коричневые кристаллы; температура плавления 2200 °С; не разлагаются водой и кислотами.

Выше 800°С могут образовываться соединение Al(I), например: Al2Х3 + 4Al ЗAl2Х (X = О, S, Se).

С рядом металлов и неметаллов АЛЮМИНИЙ образует сплавы (см. Алюминия сплавы), в которых содержатся интерметаллич. соединение - алюминиды, обычно весьма тугоплавкие (как правило, температура плавления выше 1000°С) и обладающие высокой твердостью (например, твердость по Бринеллю для СuAl2 и СгAl7 ок. 5000 МПа, для TiAl3 ок. 7000 МПа, для РеAl3 ок. 10000 МПа) и жаропрочностью. Алюминиды выполняют роль модификаторов сплавов и придают изделиям высокие механические свойства.

Получение и переработка. АЛЮМИНИЙ получают электролизом раствора глинозема (техн. Al2О3) в расплавленном криолите Na3[AlF6] (см. Алюминия фторид)при 960-970°С. Состав электролита: 75-90% по массе Na3 [A1F6], 5-12% A1F3, 2-10% CaF2, 1-10% A12O3; молярное отношение NaF: A1F3 = 2,20-2,85. Пром. комплекс по получению АЛЮМИНИЙ включает производство глинозема из алюминиевых руд (см. об этом Алюминия оксид), криолита и др. фторидов, углеродистых анодных и футеровочных материалов и собственно электролитич. получение АЛЮМИНИЙ

Электролиз глинозема ведут в аппаратах, катодом в которых служит подина ванны, анодом - предварительно обожженные угольные блоки или самообжигающиеся электроды, погруженные в расплавленный электролит. В расплаве протекают следующей реакции:

Жидкий АЛЮМИНИЙ накапливается на подине ванны, на аноде выделяется О2, образующий с его материалом СО и СО2. Плотность тока на аноде 0,7-0,9 А/см2, на катоде 0,4-0,5 А/см2; для различные типов электролизеров сила тока составляет 100-250 кА, рабочее напряжение 4.2-4,5 В (поддерживается автоматически); на получение 1 т чернового АЛЮМИНИЙ расходуется 14-16 тыс. кВт*ч электроэнергии, 1,92-1,95 т Al2О3, 0,5-0,6 т анодного материала; суточная производительность ванны средней мощности от 550 до 1200 кг. АЛЮМИНИЙ отбирают из электролизера один раз в 1-2 сут. АЛЮМИНИЙ высокой чистоты (не более 0,05% примесей) получают электролитич. рафинированием чернового АЛЮМИНИЙ, содержащего до 1% примесей; в качестве электролита чаще всего используют расплав Na3[A1F6], ВаCl2 (до 60%) и NaCl (до 4%). Для получения АЛЮМИНИЙ особой чистоты (не более 0,001% примесей) применяют зонную плавку или химический транспортную реакцию: 2Al (жидкость) + AlF3(газ)3AlF(газ). АЛЮМИНИЙ разливают в чушки или плоские слитки, которые затем перерабатывают в листы, фольгу, профили, проволоку. Он хорошо сваривается, поддается ковке, штамповке, прокатке, волочению и прессованию, а также обрабатывается методами порошковой металлургии. АЛЮМИНИЙ в виде порошка производят распылением струи жидкого чистого АЛЮМИНИЙ упругой струей смеси N2 и О2 (2-8%). Частицы порошка при этом покрываются пленкой Al2О3, содержание которого колеблется от 6 до 17%. При содержании О2 в газовой струе менее 2% порошок самопроизвольно возгорается на воздухе, при содержании О2 более 8%-горит при распылении. Сухим и мокрым размолом порошка в шаровых мельницах получают АЛЮМИНИЙ соответственно в виде пудры и пасты.

Порошок АЛЮМИНИЙ со средним размером частиц до 20 мкм пирофорен; т. самовоспл. 490°С, т. воспл. 420°С; ниж. КПВ 0,025-0,045 кг/м3. Аэрозоль А. в воздухе воспламеняется при 645°С.

Определение. АЛЮМИНИЙ обнаруживают по образованию окрашенных соединений с ализарином, алюминоном, морином или с помощью эмиссионного спектрального анализа. Гравиметрич. методы определения основаны на выделении АЛЮМИНИЙ в виде гидроксида, бензоата, гидроксихинолината и последующей прокаливании их при 1200°С до Al2О3, который взвешивают. При титриметрич. определении АЛЮМИНИЙ при рН 4,5 связывают в комплекс динатриевой солью этилендиаминтетрауксусной кислоты, избыток которой оттитровывают раствором соли Zn. Для количественное определения АЛЮМИНИЙ используют также фотометрич. (с помощью 8-гидроксихинолина, алюминона, эриохромцианина, хромазурола S) и атомно-абсорбционный (с использованием резонансного излучения с длиной волны 309,3 нм) методы анализа.

Применение. АЛЮМИНИЙ используют главным образом для получения алюминиевых сплавов. Чистый А-конструкц. материал в стр-ве жилых и обществ. зданий, с.-х. объектов, в судостроении, для оборудования силовых подстанций и др. Применяют АЛЮМИНИЙ также для изготовления кабельных, токопроводящих и др. изделий в электротехнике, корпусов и охладителей диодов, спец. химический аппаратуры, товаров народного потребления и др. Покрытия из АЛЮМИНИЙ наносят на стальные изделия для повышения их коррозионной стойкости. Способы нанесения: распыление (для защиты стальных конструкций, эксплуатирующихся в приморских зонах, на химический предприятиях и др.); погружение в расплав (для получения алюминированных стальных лент); плакирование прокаткой (биметаллич. ленты); вакуумное напыление (для алюминирования лент из стали, тканей, бумаги и пластмасс, инструментальных зеркал и др.); электрохимический способ (для получения материалов и изделий с защитно-декоративными свойствами). АЛЮМИНИЙ - в виде порошка и гранул - раскислитель чугуна и стали, восстановитель оксидов при получении металлов (например, Сr, Мn, Са) и сплавов (например, ферромолибдена, феррониобия, ферровольфрама) методом алюминотермии, компонент твердых ракетных топлив, пиротехн. составов, ВВ. Алюминиевая пудра и паста - пигменты лакокрасочных материалов; пудра используется также как газообразователь в производстве ячеистых бетонов.

По объему производства АЛЮМИНИЙ занимает среди металлов второе место после стали (в развитых капиталистич. странах - 12 млн т в 1980). В стр-ве и транспортном машиностроении расходуется приблизительно по 24% чистого АЛЮМИНИЙ и его сплавов, в производстве упаковочных материалов и консервных банок - ок. 17%, в электротехнике - ок. 10%, в производстве потребительских товаров-ок. 8%.

Металлич. АЛЮМИНИЙ впервые получен в 1825 X. К. Эрстедом.

Качественное алюминиевое остекление балконов в Москве.

Химическая энциклопедия. Том 1 >> К списку статей


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]    [обратная связь]

 

 

Реклама
ручка дверная pasini laura liscia
куплю черные контактные линзы
магазин сантехники на нахимовском
курсы секретарей стоисость люберцы

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(02.12.2016)