Головна Енциклопедія Реакції Добавки Ще
Мова: uk ru
Авторизація:

Алюміній




Алюміній - хімічний елемент з підгрупи бору з атомним номером 13. Позначається символом Al (лат. Aluminium). Відноситься до групи легких металів.

Електронна конфігурація валентних підрівнів атома алюмінію в основному стані 3s23p1d0, тому в збудженому стані атом алюмінію має три неспарені електрони. Внаслідок цього на практиці доводиться стикатися лише зі сполуками, в яких алюміній виявляє ступінь окиснення +3.

Подібно до бору, який не утворює сполук зі ступенем окиснення +1 за звичайних умов, алюміній також не дає стійких сполук з таким ступенем окиснення. І лише за температури понад 1000 °C у газоподібному стані можуть існувати молекули AlГ, Al2O, AlO. У разі зниження температури такі сполуки легко диспропорціюють з утворенням вільного алюмінію і сполук Al(III), що використовують у технології добування надчистого алюмінію.

 

Поширення у природі


За поширеністю у природі алюміній посідає четверте місце серед решти елементів (6,6 %), а за масою (8.8 %) — третє. Алюміній є найпоширенішим серед металів. Він входить до складу понад 250 мінералів, переважно алюмосилікатів, з яких здебільшого складається земна кора, таких як польовий шпат (ортоклаз) KAlSi3O8, мусковіт (слюда) KAl3H2(SiO4)3, каолін Al2O3·2SiO2·2H2O.

Трапляється у природі також чистий оксид Al2O3 у вигляді мінералу корунду. Кристали корунду, забарвлені домішками оксиду хрому або оксидів титану і заліза, — це коштовні камені (відповідно рубін і сапфір).

Незважаючи на те що сполуки алюмінію дуже поширені в природі, мінералів, придатних для рентабельного видобування з них алюмінію, дуже мало. Це передусім нефелін Na2O(K2O)·Al2O3·SiO2 і боксит Al2O3·xH2O. Саме тому, що алюміній міцно зв'язаний у природних мінералах, його довго не вдавалося добути у вільному стані.

 

Фізичні властивості


Молярна маса 26,982 г/моль
Температура плавлення, tпл. 660,32 °C
Температура кипіння, tкип. 2519 °C
Густина, ρ 2,70 г/см3
 
 

Добування


Кріоліт, що застосовувався для добування алюмінію, в природі вже вичерпано, тому його готують штучно сумісним розчиненням еквівалентних кількостей соди і гідроксиду алюмінію в плавиковій кислоті:
  • 3Na2CO3 + 2Al(OH)3 + 12HF → 2Na3[AlF6] + 3CO2 + 9H2O,
або за реакцією
  • 12NaF + Al2(SO4)3 → 2Na3[AlF6] + 3Na2SO4.
Розчинений у розплавленому кріоліті глинозем дисоціює:
  • Al2O3 → AlO+ + AlO2-.
Температура плавлення необхідної для процесу суміші Al2O3 і кріоліту становить 660 °C.

Електролізер складається із залізного ящика, внутрішні дно і стінки якого обкладено теплоізоляційним електронепровідним вогнетривом. Поверх вогнетриву розміщена товста обкладка зі спресованого графіту, яка під час електролізу слугує катодом. Анодом є масивний графітовий електрод. Процес проводять за температури близько 960 °C, напруги 5В та сили струму 14·104 А. У катодному просторі на дні електролізера утворюється рідкий алюміній: Al3+ + Зе- = Al (спрощена схема), який періодично випускають, а на аноді виділяється кисень. Цей кисень за температурних умов електролізу поступово «спалює» анод до CO і CO2, тому для добування 1 т алюмінію потрібно близько 0,7 т графіту. Виплавляння алюмінію є дуже матеріало-та енергомістким процесом — на кожну тонну алюмінію витрачається близько 16 МВт·год електроенергії. Однак незважаючи на це, за світовими обсягами виробництва алюміній серед металів посідає друге місце після заліза.
 
Технічний алюміній має ступінь чистоти близько 99,7 Його очищають методом тришарового електролізу (катод — чистий алюміній, анод — забруднений алюміній з домішками міді, електроліт — розплав AlF3 з домішками хлоридів натрію, барію та фториду натрію). За цим методом ступінь чистоти алюмінію доводять до 99,9 %.
 
Для добування найчистішого алюмінію (99,99999 %) технічний алюміній нагрівають з AlF3. При цьому спочатку утворюється фторид одновалентного алюмінію AlF, який є однією з небагатьох сполук Al(I). Він нестійкий за низьких температур і легко диспропорціює з утворенням алюмінію і фториду алюмінію(III) AlF3, тому в дуже нагрітій реакційній зоні технічний алюміній вступає в реакцію, а за її межами знову виділяється, але вже очищеним.
 

Список використаної літератури
  • Загальна та неорганічна хімія: Підручник для студ. вищ. навч. закл. / О.М. Степаненко, Л. Г. Рейтер, В. М. Ледовських, С.В. Іванов. - К.: Пед. преса, 2000. - 784 с.: іл. ISBN 966-7320-13-8
  • А. М. Голуб. Загальна та неорганічна хімія.
  • Волков, А.И., Жарский, И.М. Большой химический справочник / А.И. Волков, И.М. Жарский. - Мн.: Современная школа, 2005. - 608 с ISBN 985-6751-04-7. [c. 114]
Символ:

Al


Молярна маса: 26,982 г/моль.
Електронна конфігурація:
[Ne] 3s23p1

Інформація про статтю:

Оновлено:
Створено: 07.09.2014 12:59

Переглядів: 2574
Оцінка інформації: 5.0 з 5
Кількість голосів - 1
ChemiDay не нав'язує вам свою думку. Все що ви робите - робите на свій страх і ризик.
Про сайт | Відгуки та пропозиції | Зворотній зв'язок | Сторінка у ВК
ChemiDay.com © 2016