Главная    Почта    Новости    Каталог    Одноклассники    Погода    Работа    Игры     Рефераты     Карты
  
по Казнету new!
по каталогу
в рефератах

Алюминий, его свойства и соединения



 Другие рефераты
Алюминий Алюминий и его сплавы Аминокислоты, белки Амины

Алюминий - самый распостраненный в земной коре  металл.  На  его  долю
приходится  5,5-6,6  мол.  доли  %  или  8  масс.  %.  Главная   масса   его
сосредоточена  в  алюмосиликатах.  Чрезвычайно  распространенным   продуктом
разрушения образованных ими горных пород  является  глина,  основной  состав
которой  отвечает  формуле  Al2O3.2SiO2.2H2O.  Из  других   природных   форм
нахождения алюминия наибольшее значение имеют боксит Al2O3.xH2O  и  минералы
корунд Al2O3 и криолит AlF3.3NaF.
      Впервые  алюминий  был  получен  Велером   в   1827   году   действием
металлического  калия  на  хлорид  алюминия.  Однако,  несмотря  на  широкую
распространенность в природе, алюминий  до  конца  XIX  века  принадлежал  к
числу редких металлов.
      В настоящее время  в  промышленности  алюминий  получают  электролизом
раствора глинозема  Al2O3  в  расплавленнном  криолите.  Al2O3  должен  быть
достаточно чистым, поскольку из выплавленного алюминия примеси  удаляются  с
большим трудом. Температура плавления  Al2O3  около  2050оС,  а  криолита  -
1100оС.  Электролизу  подвергают  расплавленную  смесь  криолита  и   Al2O3,
содержащую около 10 масс.% Al2O3, которая  плавится  при  960оС  и  обладает
электрической    проводимостью,    плотностью    и    вязкостью,    наиболее
благоприятствующими проведению процесса. При добавлении AlF3,  CaF2  и  MgF2
проведение электролиза оказывается возможным при 950оС.
      В периодической  системе  алюминий  находится  в  третьем  периоде,  в
главной подгруппе третьей  группы.  Заряд  ядра  +13.  Электронное  строение
атома 1s22s22p63s23p1. Металлический атомный радиус 0,143 нм, ковалентный  -
0,126 нм, условный радиус иона Al3+ - 0,057 нм. Энергия ионизации Al  -  Al+
5,99 эВ.
      Наиболее характерная степень окисления атома алюминия +3.Отрицательная
степень окисления проявляется  редко.  Во  внешнем  электронном  слое  атома
существуют свободные d-подуровни. Благодаря этому его координационное  число
в соединениях может равняться не только 4  (AlCl4-,  AlH4-,  алюмосиликаты),
но и 6 (Al2O3,[Al(OH2)6]3+).
      В виде простого вещества алюминий - серебристо-белый, довольно твердый
металл  с  плотностью  2,7   г/см3   (т.пл.   660оС,   т.   кип.   ~2500оС).
Кристаллизуется в гранецентрированной  кубической  решетке.  Характеризуется
высокой тягучестью, теплопроводностью  и  электропроводностью  (составляющей
0,6  электропроводности  меди).  С  этим   связано   его   использование   в
производстве   электрических   проводов.   При   одинаковой    электрической
проводимости алюминмевый провод весит вдвое меньше медного.
      На воздухе алюминий  покрывается  тончайшей  (0,00001  мм),  но  очень
плотной пленкой оксида, предохраняющей металл  от  дальнейшего  окисления  и
придающей ему матовый  вид.  При  обработке  поверхности  алюминия  сильными
окислителями (конц. HNO3, K2Cr2O7) или анодным окислением  толщина  защитной
пленки возрастает. Устойчивость алюминмя  позволяет  изготавливать  из  него
химическую аппаратуру и  емкости  для  хранения  и  транспортировки  азотной
кислоты.
      Алюминий легко вытягивается  в  проволоку  и  прокатывается  в  тонкие
листы. Алюминиевая фольга  (толщиной  0,005  мм)  применяется  в  пищевой  и
фармацевтической промышленности для упаковки продуктов и препаратов.
      Основную массу алюминия используют для  получения  различных  сплавов,
наряду  с  хорошими   механическими   качествами   характеризующихся   своей
легкостью. Важнейшие из них - дуралюминий (94% Al, 4% Cu, по  0,5%  Mg,  Mn,
Fe и Si), силумин (85 - 90% Al, 10 - 14% Sk,  0,1%  Na)  и  др.  Алюминиевые
сплавы  применяются  в  ракетной  технике,   в   авиа-,   авто-,   судо-   и
приборостроении,  в  производстве  посуды  и  во  многих   других   отраслях
промышленности. По широте применения сплавы алюминия занимают  второе  место
после стали и чугуна.
      Алюминий, кроме того, применяется как  легирующая  добавка  ко  многим
сплавам для придания им жаростойкости.
      При накаливании мелко раздробленного алюминия он энергично сгорает  на
воздухе. Аналогично протекает и взаимодействие  его  с  серой.  С  хлором  и
бромом соединение происходит уже при обычной  температуре,  с  иодом  -  при
нагревании.  При  очень  высоких   температурах   алюминий   непосредственно
соединяется также  с  азотом  и  углеродом.  Напротив,  с  водородом  он  не
взаимодействует.
      По отношению к воде алюминий вполне  устойчив.  Но  если  механическим
путем или амальгамированием снять предохраняющее действие  оксидной  пленки,
то происходит энергичная реакция:
                        2Al + 6H2O = 2Al(OH)3 + 3H2(
      Сильно разбавленные, а также очень концентрированные HNO3 и  H2SO4  на
алюминий  почти  не  действуют  (на   холоду),   тогда   как   при   средних
концентрациях  этих  кислот  он  постепенно  растворяется.  Чистый  алюминий
довольно устойчив и по отношению к соляной кислоте, но  обычный  технический
металл в ней растворяется.
      Алюминий заметно растворяется в растворах солей, имеющих вследствие их
гидролиза кислую или щелочную реакцию, например, в растворе Na2CO3.
      В ряду напряжений он располагается  между  Mg  и  Zn.  Во  всех  своих
устойчивых соединениях алюминий трехвалентен.
      Соединение алюминия с кислородом сопровождается  громадным  выделением
тепла (1676 кДж/моль  Al2O3),  значительно  большим,  чем  у  многих  других
металлов.  В  виду  этого  при  накаливании  смеси  оксида  соответствующего
металла с порошком алюминия происходит бурная реакция, ведущая  к  выделению
из взятого оксида свободного металла. Метод  восстановления  при  помощи  Al
(алюмотермия) часто применяют для получения ряда элементов (Cr, Mn, V,  W  и
др.) в свободном состоянии.
      Алюмотермией иногда пользуются для сварки отдельных стальных частей, в
часности стыков трамвайных рельсов.  Применяемая  смесь  (“термит”)  состоит
обычно из тонких порошков алюминия  и  Fe3O4.  Поджигается  она  при  помощи
запала из смеси Al и BaO2. Основная реакция идет по уравнению:
                   8Al + 3Fe3O4 = 4Al2O3 + 9Fe + 3350 кДж
      Причем развивается температура около 3000оС.
      Оксид алюминия представляет собой белую,  очень  тугоплавкую  (т.  пл.
2050оС) и нерастворимую в воде массу. Природный Al2O3  (минерал  корунд),  а
также   полученный  искусственно  и  затем  сильно  прокаленный   отличается
большой твердостью и нерастворимостью в кислотах.  В  растворимое  состояние
Al2O3 (т. н. глинозем) можно перевести сплавлением со щелочами.
      Обычно загрязненный оксидом железа природный корунд  вследствие  своей
чрезвычайной твердости применяется  для  изготовления  шлифовальных  кругов,
брусков и т.д. В мелко раздробленном виде он под  названием  наждака  служит
для очистки металлических поверхностей и изготовления наждачной бумаги.  Для
тех  же  целей  часто  пользуются  Al2O3,  получаемым  сплавлением   боксита
(техническое название - алунд).
      Прозрачные окрашеннные кристаллы корунда -  красный  рубин  -  примесь
хрома - и синий сапфир - примесь титана и железа  -  драгоценные  камни.  Их
получают так же искусственно и используют для технических  целей,  например,
для изготовления деталей точных приборов, камней в часах  и  т.п.  Кристаллы
рубинов, содержащих малую примесь  Cr2O3,  применяют  в  качестве  квантовых
генераторов  -  лазеров,  создающих  направленный  пучок  монохроматического
излучения.
      Al(OH)3 представляет собой объемистый студенистый осадок белого цвета,
практически нерастворимый в воде,  но  легко  растворяющийся  в  кислотах  и
сильных щелочах. Он имеет,  следовательно,  амфотерный  характер.  Однако  и
основные и особенно  кислотные  его  свойства  выражены  довольно  слабо.  В
избытке   NH4OH   гидроксид   алюминия    нерастворим.    Одна    из    форм
дегидратированного гидроксида - алюмогель используется в технике в  качестве
адсорбента.
      При взаимодействии  с  сильными  щелочами  образуются  соответствующие
алюминаты:
                        NaOH + Al(OH)3 = Na[Al(OH)4]
      Алюминаты наиболее  активных  одновалентных  металлов  в  воде  хорошо
растворимы, но ввиду сильного  гидролиза  растворы  их  устойчивы  лишь  при
наличии достаточного избытка  щелочи.  Алюминаты,  производящиеся  от  более
слабых оснований, гидролизованы в  растворе  практически  нацело  и  поэтому
могут быть  получены  только  сухим  путем  (сплавлением  Al2O3  с  оксидами
соответствующих  металлов).  Образуются  метаалюминаты,  по  своему  составу
производящиеся от метаалюминиевой кислоты HAlO2. Большинство из них  в  воде
нерастворимо.
      С кислотами Al(OH)3 образует  соли.  Производные  большинства  сильных
кислот хорошо растворимы в воде, но довольно  значительно  гидролизованы,  и
поэтому растворы их показывают кислую  реакцию.  Еще  сильнее  гидролизованы
растворимые соли алюминия и слабых  кислот.  Вследствие  гидролиза  сульфид,
карбонат, цианид и  некоторые  другие  соли  алюминия  из  водных  растворов
получить не удается.
      В водной среде анион Al3+ непосредственно  окружен  шестью  молекулами
воды. Такой гидратированный ион несколько диссоциирован по схеме:
                [Al(OH2)6]3+ + H2O = [Al(OH)(OH2)5]2+ + OH3+
      Константа  его  диссоциации  равна  1.10-5,т.е.  он  является   слабой
кислотой (близкой по силе к уксусной). Октаэдрическое окружение Al3+  шестью
молекулами воды сохраняется и в кристаллогидратах ряда солей алюминия.
      Алюмосиликаты  можно  рассматривать  как  силикаты,  в  которых  часть
кремниекислородных тетраэдров SiO44- заменена на алюмокислородные  тетраэдры
AlO45-. Из алюмосиликатов наиболее распространены  полевые  шпаты,  на  долю
которых  приходится  более  половины   массы   земной   коры.   Главные   их
представители - минералы
                  ортоклаз K2Al2Si6O16 или K2O.Al2O3.6SiO2
                  альбит Na2Al2Si6O16 или Na2O.Al2O3.6SiO2
                   
12
скачать работу


 Другие рефераты
Жуковский Василий Андреевич
Иртыш
Психологические рекомендации по управлению вниманием
Антикризисное управление


 

Отправка СМС бесплатно

На правах рекламы


ZERO.kz
 
Модератор сайта RESURS.KZ