Алюміній - Мурза

Алюміній міцно увійшов в наше життя: кожному з дитинства знайомі алюмінієва фольга, посуд, дріт.

Але ж колись вироби з алюмінію вважалися розкішшю. Наприклад, в 1852 р кілограм металу коштував 1200 доларів - дорожче золота! Чому ж з часом ціна на алюміній так впала? Відповідь проста: алюміній широко поширений в земній корі (8%), поступаючись в цьому лише кисню і кремнію. «Досить вказати на те, що він входить до складу глини, щоб ясно було загальне поширення алюмінію в корі земної. «. Алюміній, або метал квасцов (alumen), тому і називається інакше глинием, що знаходиться в глині ​​», - писав Д. І. Менделєєв. Біла глина, або каолін А l 2 О3 • 2SiO2 • 2Н2 О, народжується при вивітрюванні алюмосилікатів, наприклад польового шпату ортоклаза К2 Про • А l 2 О3 • 6SiO2. слюди К2 Про • 3А l 2 О3 • 6SiO2 • 2Н2 О, нефелина (Na, К) 2 Про • А l 2 О3 • 2SiO2. Одночасно з глиною при цьому утворюються кварцовий пісок SiO2. боксити А l 2 О3 • 2Н2 О і корунд А l 2 О3. Забарвлені кристали корунду - це широко відомі дорогоцінні камені рубін і сапфір. Найменування самого металу походить від латинської назви квасцов (alumen - «гірка сіль») KAl (SO4) 2 • 12Н2 О. Здавна галун використовувалися в якості протрави

при фарбуванні тканин; про це згадує ще грецький історик Геродот. У 1754 р німецький хімік Андреас Cu гізмунд Маргграф, діючи на розчин квасцов лугом, отримав осад гідратованого оксиду алюмінію, названий їм квасцовой землею. Пізніше цю землю стали іменувати алюміноном (alumina) або глиноземом. Виділити з глинозему метал за допомогою електролізу безуспішно намагався Г. Деві: речовина практично не розчинялося в воді. Удача посміхнулася датському фізику Гансу Крістіану Ерстед (1777-1851): в 1825 р шляхом нагрівання безводного хлориду алюмінію з амальгамою калію він вперше отримав алюміній. Хлорид алюмінію вчений синтезував, пропускаючи хлор над нагрітої сумішшю корунду з сажею: А l 2 О3 + 3С + 3С l 2 = 2А l З l 3 + 3СО.

Ікосаедр В12 - фрагмент кристалічної структури бору.

Якщо змішати гарячі концентровані розчини сульфатів алюмінію і калію, а отриманий розчин охолодити, то з нього почнуть кристалізуватися галун - подвійний сульфат калію і алюмінія2KAl (SO4) 2 • 12Н2 О. Із зростанням температури їх розчинність в воді істотно зростає (5,9 г на 100 г води при 20 ° С. 109 г - при 90 ° С в перерахунку на безводну сіль). При зберіганні на повітрі галун вивітрюються. При температурі 92,5 ° С галун плавляться в своїй кристалізаційної воді, а при нагріванні до 120 ° С обезвоживаются, переходячи в палені галун, які розкладаються лише при температурі вище 700 ° С. Молекули води, що входять до складу квасцов, пов'язані хімічним зв'язком з іонами калію і алюмінію, тому формулу квасцов правильніше записувати у вигляді комплексної солі [K (H2 O) 6] [Al (H2 O) 6] (SO4) 2.

Якщо в пробірку з термостійкого скла помістити кілька мілілітрів брому і акуратно опустити в нього шматочок алюмінієвої фольги, то через деякий час (необхідне для того, щоб бром проник через оксидну плівку) почнеться бурхлива реакція. Від тепла, що виділяється алюміній плавиться і у вигляді маленького вогняного кульки катається по поверхні брому (щільність рідкого алюмінію менше щільності брому), швидко зменшуючись в розмірах. Пробірка наповнюється парами брому і білим димом, що складається з дрібних кристалів броміду алюмінію: 2Al + 3Вr2 = 2AlВr3.

Два роки по тому даний метод удосконалив німецький хімік Фрідріх Велер, замінивши амальгаму калію на чистий калій: А l З l 3 + 3К = 3КС l + А l. Цього дослідника зазвичай і вважають першовідкривачем алюмінію, так як саме він досліджував властивості нового металу. Спосіб, розроблений Велером, ліг в основу промислового виробництва алюмінію, з тією лише різницею, що замість досить небезпечного і дорогого калію стали використовувати більш дешевий натрій (процес, запропонований французьким хіміком Анрі З ент

Клер Девіль в 1854 р). Це дозволило до 1856 знизити ціну на метал до 75 доларів за кілограм.

Кисень, що виділяється на аноді в процесі електролізу, вступає в реакцію з графітом (2С + О2 = 2СО). Розплавлений метал, що збирається на дні електролізера, періодично випускають.

Чистий алюміній - легкий сріблясто-білий метал (tпл = 660 ° С. Tкип = 2467 ° С), що характеризується високою пластичністю, тепло- та електропровідністю. При 100-150 ° С алюміній настільки пластичний, що з нього вдається отримати фольгу товщиною менше 0,01 мм. Алюмінієва фольга застосовується у виробництві конденсаторів і як обгортковий матеріал. Алюмінієві дроти набагато легше мідних. що компенсує меншу електропровідність алюмінію. Однак під дією струму місця з'єднання таких проводів сильно нагріваються, дроти подплавляет, через це нерідко трапляються короткі замикання і пожежі.

Сплави на основі алюмінію (наприклад, дуралюмин - 94% А l. 4% Cu. 0,5% Mg, 0,5% Mn. 0,5% Fe і 0,5% Si) поєднують легкість з високою міцністю. Вони використовуються в машинобудуванні, авіаційній промисловості.

Крім легкості алюміній має ще одну перевагу перед залізом - він не іржавіє. Це пояснюється тим, що алюміній надійно захищений з поверхні найтоншої плівкою оксиду, яка охороняє метал від подальшого окислення.

У міцності такої плівки неважко переконатися на досвіді. Внесіть в полум'я шматок алюмінієвої фольги, і незабаром він розжариться до червоного. Ви побачите, що метал плавиться, але при цьому не стікає, а утримується найтоншої, ледь помітною плівкою оксиду, що покриває його з усіх боків.

Дрібно роздроблений метал - алюмінієва пудра (вона служить основою для срібної фарби) -п ри розжарюванні на повітрі згорає сліпуче білим полум'ям, викидаючи цілий сніп іскор.

Алюміній - хімічно активний метал. Він взаємодіє з галогенами (утворюючи тригалогенидов), при нагріванні - з сіркою (утворюючи Al2 S3), а в розпеченому стані - з азотом і вуглецем.

Алюміній енергійно реагує з розведеними розчинами кислот, проте інертний по відношенню до концентрованих кислот-окислювача - сірчаної та азотної. Алюміній здатний розчинятися також в розчинах лугів: 2А l + 2NaOH + 6Н2 О = 2Na [Al (OH) 4] + 3H2.

Аналогічна реакція протікає і з розчином з тіральной соди Na2 CO3. який має сильнолужну реакцію середовища. Тому алюмінієвий посуд не рекомендують мити з содою.

З сполук алюмінію найбільш широко застосовуються оксид, хлорид і сульфат. Кристалічний оксид (корунд) - основа штучних рубінів і сапфірів з нього роблять підшипники, лазери. Безводний хлорид служить каталізатором в органічному синтезі. сульфат застосовують

для очищення води:

Осідають пластівці А l (ОН) 3 захоплюють з собою з води різні домішки. Подвійний сульфат калію і алюмінію (галун), як і раніше, використовується для протрави при фарбуванні тканин, а також для дублення шкір, проклейки паперу, в медицині (в'яжучий засіб). Особливо варто відзначити застосування алюмінію в металлотермии (алюмотермії) - процесі відновлення металів з їх оксидів.