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

Алюминий



 Другие рефераты
Алхимия Алюминий Алюминий Алюминий и его сплавы

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. Электронная формула атома [10Ne]3S23p1
степени окисления +III и 0.
По электроотрицательности (1,47) одинаков с бериллием, проявляет амфотерные
(кислотные и основные) свойства. В соединениях может находиться в составе
катионов и анионов. В природе — четвертый по химической распространенности
элемент (первый среди металлов), находится в химически связанном состоянии.
Входит в состав многих алюмосиликатных минералов, горных 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 свойства - 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 реагирует с водой:
2Al + 6Н2О = 2Аl(ОН)3 v + 3H2^ + 836 кДж
Сильный восстановитель, при нагревании взаимодействует 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 катализатор — 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 промежуточное выделение атомарного
водорода Н°, а во второй 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:

Применяется как реагент в алюминотермии для получения редких металлов и
сварке стальных конструкций
Алюминий — важнейший конструкционный материал, основа легких коррозионно-
стойких сплавов (с магнием - дюралюмин, или дюраль, с медью --алюминиевая
бронза, из которой чеканят мелкую разменную монету). Чистый алюминий в
больших количествах идет на изготовление посуды и электрических проводов.


                            Оксид алюминия Al2O3
Белый аморфный порошок или очень твердые белые кристаллы. Физические
константы:
Мr = 101,96?102,     р = 3,97 г/см3     tпл=2053°С,  tкип=3000°С
Кристаллический Аl2О3 химически пассивен, аморфный — более активен.
Медленно реагирует с кислотами и щелочами в растворе, проявляя амфотерные
свойства:
Al2O3 + 6НСl(конц.) = 2АlСl3 + ЗН2О
Al2O3 + 2NаОН(конц.) + ЗН2О = 2Na[Al(OH)4]
(в расплаве щелочи образуется NaAlO2). Вторая реакция используется для
«вскрытия» бокситов.
Помимо сырья для производства алюминия, Аl2О3 в виде порошка служит
компонентом огнеупорных, химически стойких и абразивных материалов. В виде
кристаллов применяется для изготовления лазеров и синтетических драгоценных
камней ( рубины, сапфиры и др.), окрашенных примесями оксидов других
металлов — Сr2О3 (красный цвет), Тi2О3 и Fe2О3 (голубой цвет).

                         Гидроксид алюминия Аl(ОН)з

Белый аморфный (гелеобразный) или кристаллический. Практически не растворим
в воде. Физические константы:
       Мr=78,00,     р= 3,97 г/см3,
          t разл > 170 °С
При нагревании ступенчато разлагается, образуя промежуточный продукт —
метагидроксид AlO(OH):


Проявляет амфотерные, равно выраженные кислотные и основные свойства:

При сплавлении с NaOH образуется NaAlO;.
Для получения осадка Аl(ОН)3 щелочь обычно не используют (из-за легкости
перехода осадка в раствор), а действуют на соли алюминия гидратом аммиака;
при комнатной температуре образуется Аl(ОН)3, а при кипячении — менее
активный АlO(ОН):


Удобный способ получения Аl(ОН)3 — пропускание СО2 через раствор
гидроксокомплекса:
[Аl(ОН)4]- + СО2 = Аl(ОН)3v+ НСО3-
Применяется для синтеза солей алюминия, органических красителей; как
лекарственный препарат при повышенной кислотности желудочного сока.

                                Соли алюминия

Соли алюминия и сильных кислот хорошо растворимы в воде и подвергаются в
значительной степени гидролизу по катиону, создавая сильнокислотную среду,
в которой растворяются такие металлы, как магний и цинк:
а)AlCl3=Alз++ЗCl-
Al3++H2O?AlOH2++H+
б)Zn+2H+=Zn2++H2^
Нерастворимы в воде фторид AlF3 и ортофосфат АlРO4, а соли очень слабых
кислот, например Н2СОз, вообще не образуются осаждением из водного
раствора.
Известны двойные соли алюминия — квасцы состава MIAl(SO4)2 • 12H2O (
MI=Na+, K+, Rb+, Cs+, ТI+ ,NH4+), самые распространенные из них
алюмокалиевые квасцы KAl(SO4)2 • 12Н2O.

                        Бинарные соединения алюминия

Соединения с преимущественно ковалентными связями, например сульфид АlS3 и
карбид АlС3.
Полностью разлагаются водой:
Al2S3 + 6Н2О = 2Аl(ОН)3 v + ЗН2S^
Аl4С3 + 12H2O = 4Аl(ОН)3 v+ ЗСН4^
Применяются эти соединения как источники чистых газов — Н2S и СН4.


                            Проценты, проценты...

 8,80%   массы   земной   коры   составлены   алюминием   –   третьим    по
 распространенности  на  нашей  планете  элементом.  Мировое   производство
 алюминия постоянно растет. Сейчас оно составляет около 2% от  производства
 стали, если считать по массе. А  если  по  объему,  то  5...6%,  поскольку
 алюминий почти втрое легче стали. Алюминий уверенно оттеснил на  третье  и
 последующие места медь и  все  другие  цветные  металлы,  стал  вторым  по
 важности металлом продолжающегося железного века. По  прогнозам,  к  концу
 нынешнего  столетия  доля  алюминия  в  общем  выпуске   металлов   должна
 достигнуть 4...5% по массе.
 Причин тому множество, главные из них  –  распространенность  алюминия,  с
 одной стороны, и великолепный комплекс свойств –  легкость,  пластичность,
 коррозионная  стойкость,  электропроводность,  универсальность  в   полном
 смысле этого слова – с другой.
 Алюминий поздно пришел в технику потому, что в  природных  соединениях  он
 прочно связан с другими элементами, прежде  всего  с  кислородом  и  через
 кислород с кремнием, и для разрушения этих  соединений,  высвобождения  из
 них легкого серебристого металла нужно затратить много сил и энергии.
 Первый металлический алюминий в 1825 г. получил  известный  датский  физик
 Ганс Христиан Эрстед,  известный  в  первую  очередь  своими  работами  по
 электромагнетизму. Эрстед пропускал хлор через раскаленную смесь глинозема
 (окись алюминия Аl2О3) с углем и полученный безводный  хлористый  алюминий
 нагревал с амальгамой калия. Затем, как  это  делал  еще  Дэви,  которому,
 кстати, попытка  получить  алюминий  электролизом  глинозема  не  удалась,
 амальгаму разлагались нагреванием, ртуть испарялась, и –  алюминий  явился
 на свет.
 В 1827 г. Фридрих Вёлер получил алюминий иначе, вытеснив его  из  того  же
 хлорида  металлическим  калием.  Первый  промышленный   способ   получения
 алюминия, как уже упоминалось, был разработан лишь в 1855 г., а технически
 важным металлом алюминий стал лишь на рубеже XIX...XX вв. Почему?
 Самоочевидно, что далеко не всякое  природное  соединение  алюминия  можно
 рассматривать как алюминиевую руду. В середине и даже  в  конце  XIX в.  в
12345След.
скачать работу


 Другие рефераты
Сөздік қорды байытуға бағытталған әдістер
Западная Чехия
Сезім мүшелерінің физиологиясы және оның жастық ерекшеліктері
Әлеуметтанудың заңдары мен категориялары


 

Отправка СМС бесплатно

На правах рекламы


     ZERO.kz          
 
Модератор сайта RESURS.KZ