Share This Article
Алюминий – металл с уникальными свойствами, которые применяются повсеместно. Он легкий, прочный, пластичный. Устойчив к разрушениям от воды, ветра, времени. Не магнитится, хорошо проводит ток. Его можно переплавлять бесконечное количество раз, изготавливая новые материалы.
История открытия
В 1808 году английский ученый-химик выдвинул теорию, что для получения алюминия (от латинского alumen –«квасцы») необходимо применить метод электролиза глинозема. Но сделать это удалось только спустя 17 лет.
Датский химик с помощью хлора, угля, глинозема создал нечистый металл, но он прекратил эксперименты. Их решил продолжить немецкий ученый, который спустя 2 года обнаружил алюминий в виде порошка. А после 18 лет изучений получил шарики из этого металла.
В 1856 году метод усовершенствовали, открыли первый алюминиевый завод. За 35 лет работы химическим способом изготовили около 200 тонн металла. Он был похож на серебро, но легкий по весу. Из-за трудностей добычи алюминий стал дорогим, элитным. Из него делали:
- ювелирные украшения;
- медали;
- статуэтки;
- другие предметы декора.
В 1886 году французский инженер с помощью постоянного электрического тока получил чистый алюминий. Это был простой, дешевый способ, требующий только электричества. Заводы, где применяли этот метод, строили вблизи воды и ГЭС. Благодаря этому материал получил широкое применение в промышленности.
Алюминий в таблице Менделеева
Элемент находится в III группе, главной подгруппе А третьего периода таблицы Д. И. Менделеева. Обозначается латинскими буквами Al. Порядковый номер 13, атомная масса алюминия равна 26,98. Степень окисления +3.
Рядом с ним располагаются:
- металл магний;
- неметалл кремний.
В природе нет изотопов алюминия.
Строение атома алюминия
Электронная формула алюминия представлена на рисунке ниже.
Атом состоит из заряженного ядра, в котором 13 протонов и 14 нейтронов. Ядро окружают 3 оболочки, по которым распространяются 13 электронов. Валентных электронов – 3.
Физические свойства
Представляет собой серебристо-белый металл. Температура плавления алюминия 660°С.
Элемент имеет следующие основные физические свойства:
- высокую пластичность;
- малую прочность;
- низкое сопротивление электричеству;
- хорошую теплопроводность;
- низкую плотность;
- хорошую способность отражать свет;
- устойчивость к низким температурам.
Именно благодаря этим свойствам он применяется как в чистом виде, так и в составе разных сплавов. На воздухе быстро окисляется, покрывается оксидной пленкой, поэтому устойчив к коррозии.
Химические свойства
Они определяются способностью вещества вступать в реакции, образовывать соединения алюминия:
- при нагревании активно взаимодействует с серой, образует сульфид алюминия;
- при высоких температурах с азотом – нитрид алюминия;
- с фосфором – фосфид алюминия;
- с углеродом – карбид алюминия;
- с кислотами – образуются соли;
- при взаимодействии с солью ртути образуется амальгама;
- при комнатной температуре взаимодействует с галогенами, получаются галогениды.
Если смешать порошок алюминия с пероксидом натрия, добавить воды, смесь будет гореть белым пламенем. Он является хорошим восстановителем, при помощи реакции алюмотермии получают некоторые другие металлы, например ванадий и вольфрам.
Сплавы обладают уникальными свойствами:
- с марганцем – прочный, пластичный, не поддающийся негативным воздействиям природы материал;
- с магнием – гибкий, необычайно прочный, устойчивый к коррозии, вибрациям;
- с медью – высокотехнологичный материал, легкий, гибкий, но поддающийся разрушениям от воды.
Алюминий в природе
Среди других металлов алюминий по распространенности занимает лидирующие позиции. В земной коре его содержание составляет около 9%. Он не встречается в чистом виде, только в соединениях.
Есть в некоторых горных породах, рудах, минералах, но добыть его именно в природе можно только из бокситов. Их месторождения находятся в:
- Бразилии;
- Гвинее;
- Ямайке;
- Австралии.
Всего насчитывается около 300 минералов, в состав которых входит этот металл.
Морские обитатели способны накапливать его внутри себя в небольших количествах. Он достаточно токсичен, негативно влияет на нервную систему живых организмов.
Соединения алюминия были также найдены на Луне, Марсе.
[advice]Где и какими полезными ископаемыми богата Россия? Ответ в нашей статье по ссылке.[/advice]
Применение
Благодаря химическим, физическим свойствам этот элемент широко применяется в различных областях. Хорошо обрабатывается, поддается литью, ковке, можно спрессовать, штамповать.
Области применения:
- В электрической промышленности – для изготовления проводов.
- В авиации, машиностроении используют сплавы с медью, магнием, железом, кремнием и т. д. Такие соединения имеют высокую прочность и легкость одновременно. Они устойчивы к морозам, повышенным температурам. Из них делают винты для самолетов, запчасти для машин, вертолетов. Благодаря высокой стойкости к коррозии применяют при кораблестроении.
- В ракетостроении сам металл и его соединения применяют при строительстве шаттлов, реакторов. Используют для горения ракетного топлива.
- В железнодорожной сфере – при строительстве рельс, их сварке.
- При производстве военной техники (танков, самолетов артиллерийских установок и других) применяют сплавы. В ядерной энергетике, радиолокации их используют при конструировании деталей.
- В металлургической сфере из него получают хром, марганец, кальций. Применяют для сварки деталей, раскисания сталей.
- В пищевой промышленности используют для хранения продуктов (кухонные принадлежности, фольга и другие варианты). При контакте еда не теряет витаминов, других полезных свойств.
- В текстильном деле сульфат алюминия нужен для окрашивания тканей, различные его соединения применяют для получения синтетического каучука.
- В строительной промышленности востребован при изготовлении оконных рам, дверей, различных запчастей конструкций, каркасов.
- При добыче, переработке нефти сплавы используют при конструировании бурильных установок, нефтепроводных труб, для изготовления контейнеров, в которых хранится, перевозится нефть.
- Из соединений делают ювелирные изделия (в том числе искусственные камни) и бижутерию, лазерные, абразивные материалы, запчасти для часов, адсорбенты, применяемые при очищении жидкостей и газов.
- В туристической и армейской сферах производят столовые приборы, походную утварь (ложки, вилки, кружки, котелки и другие).
- Напыления применяют для повышения прочности поверхностей, устойчивости к коррозии, защиты от воздействия различных химических веществ.
Он активно применяется при приборостроении для конструирования:
- фото-, киноаппаратуры;
- радио;
- телефонов.
Чистый материал содержится в зеркалах, светоотражательных, осветительных приборах. При производстве стекла применяются алюминиевые соли.
В фармацевтике используют при лечении:
- язв;
- раздражения желудка;
- диспепсии.
Гидроксид алюминия – основной компонент медицинских препаратов, которые снижают кислотность желудка. Сульфат алюминия является хорошим коагулянтом, это химическое свойство применяется при очищении воды от бактерий.
В косметологии – дезодоранты и антиперспиранты содержат в себе соединения этого продукта. В емкостях, сделанных из него, транспортируют жидкие газы, кислоты (азотную и уксусную), перекись водорода и другие вещества. В сельском хозяйстве делают ангары для хранения зерна и других продуктов.
Горючие и взрывчатые средства содержат в составе алюмотол – смесь с алюминиевым порошком.
Алюминий легко поддается переработке. Собранный из него лом сортируется, прессуется, сушится, переплавляется.
Необычный и легкий материал широко используется во всех сферах деятельности человека. Он удобный и обладает уникальными свойствами, благодаря которым его применяют в быту и промышленности.
А что вы знаете об этом химическом элементе? Сохраните страницу в закладки, поделитесь статьей с друзьями в социальных сетях.
Предлагаем ознакомиться с несколькими видео по теме статьи.
Алюминий – самый распространенный металл на земле.
Свойства алюминия, амфотерность оксида и гидроксида алюминия.
Источники:
- https://cu-prum.ru/alyuminij1.html
- https://ru.wikipedia.org/wiki/Алюминий
- https://foxford.ru/wiki/himiya/stroenie-i-svoystva-alyuminiya-i-ego-soedineniy
- https://tochmeh.ru/info/alum2.php
- https://obrazovaka.ru/himiya/himicheskie-svoystva-alyuminiya-primenenie.html
