Karakterisering av aluminiummetall enligt plan. Kemiska och fysikaliska egenskaper hos aluminium. Fysikaliska egenskaper hos aluminiumhydroxid

Skaffa kaliumalun

Aluminium(lat. Aluminium), - i det periodiska systemet är aluminium i den tredje perioden, i huvudundergruppen av den tredje gruppen. Kärnladdning +13. Atomens elektroniska struktur 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1. Metallatomradien är 0,143 nm, den kovalenta är 0,126 nm, den konventionella radien för Al3+-jonen är 0,057 nm. Joniseringsenergi Al - Al + 5,99 eV.

Det mest typiska oxidationstillståndet för aluminiumatomen är +3. Ett negativt oxidationstillstånd är sällsynt. Det finns fria d-subnivåer i atomens yttre elektronskikt. På grund av detta kan dess koordinationsnummer i föreningarna vara lika med inte bara 4 (AlCl 4-, AlH 4-, aluminiumsilikater), utan också 6 (Al 2 O 3, 3+).

Historisk referens... Namnet Aluminium kommer från lat. alumen - så tidigt som 500 f.Kr. kallad aluminiumalun, som användes som betningsmedel för att färga tyger och för att garva läder. Den danske vetenskapsmannen H. K. Oersted erhöll 1825, verkande med ett amalgam av kalium på vattenfri AlCl 3 och sedan avdestillerat kvicksilvret, relativt rent aluminium. Den första industriella metoden för framställning av aluminium föreslogs 1854 av den franske kemisten A.E. Saint-Clair Deville: metoden bestod i reduktion av dubbel aluminiumklorid och natrium Na 3 AlCl 6 med metalliskt natrium. Liknande i färg som silver var aluminium till en början mycket dyrt. Från 1855 till 1890 producerades endast 200 ton aluminium. Den moderna metoden för att erhålla aluminium genom elektrolys av kryolit-aluminiumoxidsmältan utvecklades 1886 samtidigt och oberoende av varandra av Charles Hall i USA och P. Héroux i Frankrike.

Att vara i naturen

Aluminium är den metall som förekommer mest i jordskorpan. Det står för 5,5-6,6 mol. andel% eller 8 vikt%. Dess huvudsakliga massa är koncentrerad i aluminosilikater. Lera är en extremt vanlig produkt av förstörelse av de stenar som bildas av dem, vars huvudsammansättning motsvarar formeln Al 2 O 3. 2SiO2. 2H 2 O. Av andra naturliga former för att hitta aluminium är bauxit Al 2 O 3 av största vikt. xH 2 O och mineraler korund Al 2 O 3 och kryolit AlF 3. 3NaF.

Tar emot

För närvarande, inom industrin, erhålls aluminium genom elektrolys av en lösning av aluminiumoxid Al 2 O 3 i smält kryolit. Al 2 O 3 måste vara tillräckligt ren, eftersom föroreningar avlägsnas från det smälta aluminiumet med stor svårighet. Smälttemperaturen för Al 2 O 3 är cirka 2050 ° C, och den för kryolit är 1 100 ° C. En smält blandning av kryolit och Al 2 O 3 utsätts för elektrolys, innehållande cirka 10 viktprocent Al 2 O 3, vilket smälter vid 960 ° C och har elektrisk ledningsförmåga, densitet och viskositet, den mest gynnsamma för processen. Med tillsats av AlF 3, CaF 2 och MgF 2 är elektrolys möjlig vid 950 ° C.

En elektrolysör för att smälta aluminium är ett järnhölje fodrat med eldfast tegel från insidan. Dess botten (under), samlad från block av komprimerat kol, fungerar som en katod. Anoderna är placerade på toppen: det här är - aluminiumramar fyllda med kolbriketter.

Al 2 O 3 = Al 3+ + AlO 3 3-

Flytande aluminium frigörs vid katoden:

Al 3+ + 3e- = Al

Aluminium samlas upp i botten av ugnen, varifrån det periodiskt tappas. Syre frigörs vid anoden:

4AlO3 3- - 12е - = 2Al2O3 + 3O2

Syre oxiderar grafit till koloxider. När kolet förbränns växer anoden.

Aluminium används dessutom som ett legeringstillskott till många legeringar för att ge dem värmebeständighet.

Fysikaliska egenskaper hos aluminium... Aluminium kombinerar en mycket värdefull uppsättning egenskaper: låg densitet, hög termisk och elektrisk ledningsförmåga, hög plasticitet och god korrosionsbeständighet. Den lämpar sig lätt för att smida, stämpla, rulla, rita. Aluminium svetsas väl av gas, motstånd och andra typer av svetsning. Gallret av aluminium är kubiskt centrerat med en parameter a = 4,0413 Å. Egenskaperna hos aluminium, som alla metaller, beror därför graden på dess renhet. Egenskaper av aluminium med hög renhet (99,996%): densitet (vid 20 ° C) 2698,9 kg / m 3; t pl 660,24°C; t bal ca 2500 ° С; termisk expansionskoefficient (från 20 ° till 100 ° С) 23,86 · 10 -6; värmeledningsförmåga (vid 190 ° C) 343 W / mK, specifik värme (vid 100 ° C) 931,98 J / kgK. ; elektrisk ledningsförmåga med avseende på koppar (vid 20 ° C) 65,5%. Aluminium har låg hållfasthet (sluthållfasthet 50–60 MN / m 2), hårdhet (170 MN / m 2 enligt Brinell) och hög plasticitet (upp till 50%). Under kallvalsning ökar draghållfastheten hos aluminium till 115 MN / m 2, hårdheten - upp till 270 MN / m 2, töjningen minskar till 5% (1 MN / m 2 och 0,1 kgf / mm 2). Aluminium är högpolerat, anodiserat och har en hög reflektionsförmåga, nära silver (det reflekterar upp till 90 % av den infallande ljusenergin). Med hög affinitet för syre är aluminium i luft täckt med en tunn, men mycket stark oxidfilm Al 2 O 3, som skyddar metallen från ytterligare oxidation och bestämmer dess höga korrosionsskyddande egenskaper. Styrkan hos oxidfilmen och skyddsåtgärd det reduceras kraftigt i närvaro av föroreningar av kvicksilver, natrium, magnesium, koppar, etc. Aluminium är resistent mot atmosfärisk korrosion, hav och sötvatten, interagerar praktiskt taget inte med koncentrerad eller mycket utspädd salpetersyra, organiska syror och livsmedel.

Kemiska egenskaper

När finkrossad aluminium värms upp brinner det kraftigt i luften. Dess interaktion med svavel fortskrider på liknande sätt. Med klor och brom förekommer föreningen redan vid vanlig temperatur, med jod - vid upphettning. Vid mycket höga temperaturer kombineras aluminium också direkt med kväve och kol. Tvärtom, det interagerar inte med väte.

Aluminium är ganska resistent mot vatten. Men om den skyddande effekten av oxidfilmen avlägsnas mekaniskt eller genom sammanslagning, uppstår en energisk reaktion:

Starkt utspädd, såväl som mycket koncentrerad HNO3 och H2SO4 har nästan ingen effekt på aluminium (i kyla), medan det vid medelhöga koncentrationer av dessa syror löser sig gradvis. Rent aluminium är ganska stabilt med avseende på saltsyra, men vanlig teknisk metall löser sig i den.

Under inverkan av vattenhaltiga lösningar av alkalier på aluminium löses oxidskiktet och aluminater bildas - salter som innehåller aluminium som en del av anjonen:

Al2O3 + 2NaOH + 3H2O = 2Na

Aluminium, utan en skyddsfilm, interagerar med vatten och tränger väte från det:

2Al + 6H2O = 2Al (OH)3 + 3H2

Den resulterande aluminiumhydroxiden reagerar med ett överskott av alkali för att bilda ett hydroxoaluminat:

Al (OH)3 + NaOH = Na

Den övergripande ekvationen för upplösning av aluminium i en vattenlösning av alkali:

2Al + 2NaOH + 6H2O = 2Na + 3H2

Aluminium löser sig avsevärt i lösningar av salter som på grund av sin hydrolys har en sur eller alkalisk reaktion, till exempel i en lösning av Na 2 CO 3.

I serien av spänningar är den belägen mellan Mg och Zn. I alla sina stabila föreningar är aluminium trivalent.

Kombinationen av aluminium med syre åtföljs av en enorm frigöring av värme (1676 kJ / mol Al 2 O 3), mycket mer än för många andra metaller. Med tanke på detta, när blandningen av oxiden av motsvarande metall med aluminiumpulver upphettas, inträffar en våldsam reaktion, vilket leder till frigöring av den fria metalloxiden från den tagna oxiden. Metoden för reduktion med användning av Al (alumothermi) används ofta för att erhålla ett antal element (Cr, Mn, V, W, etc.) i ett fritt tillstånd.

Alumothermy används ibland för att svetsa enskilda ståldelar, i synnerhet spårvägsrälsfogar. Blandningen som används ("termit") består vanligtvis av fina pulver av aluminium och Fe 3 O 4. Den antänds med en säkring gjord av en blandning av Al och BaO 2. Huvudreaktionen går enligt ekvationen:

8Al + 3Fe3O4 = 4Al2O3 + 9Fe + 3350 kJ

Dessutom utvecklas en temperatur på cirka 3000 o C.

Aluminiumoxid är en vit, mycket eldfast (smp 2050 o C) och vattenolöslig massa. Naturlig Al 2 O 3 (korundmineral), samt erhållen artificiellt och sedan starkt kalcinerad, kännetecknas av hög hårdhet och olöslighet i syror. Al 2 O 3 (så kallad aluminiumoxid) kan omvandlas till ett lösligt tillstånd genom fusion med alkalier.

Vanligtvis används naturlig korund förorenad med järnoxid, på grund av dess extrema hårdhet, för tillverkning av slipskivor, stenar etc. I finkrossad form används den, som kallas smärgel, för att rengöra metallytor och göra sandpapper. För samma ändamål används ofta Al 2 O 3, erhållen genom att smälta bauxit (tekniskt namn - alund).

Transparenta färgade kristaller av korund - röd rubin - blandning av krom - och blå safir - blandning av titan och järn - ädelstenar. De erhålls också på konstgjord väg och används för tekniska ändamål, till exempel för tillverkning av delar till precisionsinstrument, stenar i klockor m.m. Kristaller av rubiner som innehåller en liten förorening av Cr 2 O 3 används som kvantgeneratorer - lasrar som skapar en riktad stråle av monokromatisk strålning.

På grund av olösligheten av Al 2 O 3 i vatten kan hydroxiden Al (OH) 3 motsvarande denna oxid erhållas endast indirekt från salter. Framställningen av hydroxid kan representeras som följande schema. Under inverkan av alkalier med OH - joner ersätts 3+ vattenmolekyler gradvis i vattenkomplex:

3+ + OH- = 2+ + H2O

2+ + OH - = + + H2O

OH - = 0 + H2O

Al (OH) 3 är ett skrymmande gelatinöst sediment vit, praktiskt taget olöslig i vatten, men lättlöslig i syror och starka alkalier. Den har därför en amfoterisk karaktär. Dess grundläggande och särskilt sura egenskaper är dock ganska svagt uttryckta. I överskott av NH4OH är aluminiumhydroxid olöslig. En av formerna av dehydrerad hydroxid, alumogel, används inom tekniken som adsorbent.

Vid interaktion med starka alkalier bildas motsvarande aluminater:

NaOH + Al (OH)3 = Na

Aluminater av de mest aktiva envärda metallerna är lättlösliga i vatten, men på grund av stark hydrolys är deras lösningar stabila endast i närvaro av ett tillräckligt överskott av alkali. Aluminater framställda från svagare baser hydrolyseras nästan fullständigt i lösning och kan därför endast erhållas torrt (genom att smälta Al 2 O 3 med oxiderna av motsvarande metaller). Meta-aluminater bildas, som i sin sammansättning framställs av meta-aluminiumsyra HAlO 2. De flesta av dem är olösliga i vatten.

Al (OH) 3 bildar salter med syror. Derivaten av de flesta starka syror är lättlösliga i vatten, men de hydrolyseras ganska kraftigt, och därför visar deras lösningar en sur reaktion. Lösliga salter av aluminium och svaga syror hydrolyseras ännu starkare. På grund av hydrolys kan sulfid, karbonat, cyanid och vissa andra aluminiumsalter inte erhållas från vattenlösningar.

I ett vattenhaltigt medium är Al 3+ anjonen direkt omgiven av sex vattenmolekyler. En sådan hydratiserad jon är något dissocierad enligt följande schema:

3+ + H2O = 2+ + OH3+

Dess dissociationskonstant är 1. 10-5, dvs. det är en svag syra (liknar ättiksyra i styrka). Den oktaedriska miljön av Al 3+ av sex vattenmolekyler hålls också kvar i kristallina hydrater av ett antal aluminiumsalter.

Aluminosilikater kan betraktas som silikater där en del av kisel-syretetraedrarna SiO 4 4 ersätts med aluminium-syretetraedrar AlO 4 5- Av aluminosilikaten är fältspat de vanligaste, som står för mer än hälften av massan av jordskorpan. Deras främsta representanter är mineraler.

ortoklas K 2 Al 2 Si 6 O 16 eller K 2 O. Al2O3. 6SiO2

albit Na 2 Al 2 Si 6 O 16 eller Na 2 O. Al2O3. 6SiO2

anortit CaAl 2 Si 2 O 8 eller CaO. Al2O3. 2SiO2

Mineraler från glimmergruppen är mycket vanliga, till exempel muskovit Kal 2 (AlSi 3 O 10) (OH) 2. Stor praktisk betydelse har mineralet nefelin (Na, K) 2, som används för att erhålla aluminiumoxid sodaprodukter och cement. Denna produktion består av följande operationer: a) nefelin och kalksten sintras i rörugnar vid 1200 °C:

(Na, K) 2 + 2CaCO 3 = 2CaSiO 3 + NaAlO 2 + KAlO 2 + 2CO 2

b) den resulterande massan lakas med vatten - en lösning av natrium- och kaliumaluminater och CaSiO 3-slam bildas:

NaAlO2 + KAlO2 + 4H2O = Na + K

c) CO 2 som bildas under sintringen leds genom aluminatlösningen:

Na + K + 2CO 2 = NaHCO 3 + KHCO 3 + 2Al (OH) 3

d) genom upphettning av Al (OH) 3 erhålls aluminiumoxid:

2Al (OH)3 = Al2O3 + 3H2O

e) genom indunstning av moderluten frigörs soda och potage, och det tidigare erhållna slammet används för framställning av cement.

Vid tillverkning av 1 ton Al 2 O 3 erhålls 1 ton sodaprodukter och 7,5 ton cement.

Vissa aluminiumsilikater har en lös struktur och kan jonbyte. Sådana silikater - naturliga och särskilt konstgjorda - används för vattenmjukning. Dessutom, på grund av sin högt utvecklade yta, används de som katalysatorbärare, dvs. som material impregnerade med en katalysator.

Aluminiumhalogenider är under normala förhållanden färglösa kristallina ämnen. I serien aluminiumhalider skiljer sig AlF 3 mycket i egenskaper från sina motsvarigheter. Det är eldfast, något lösligt i vatten, kemiskt inaktivt. Huvudmetoden för att producera AlF 3 är baserad på verkan av vattenfri HF på Al 2 O 3 eller Al:

Al2O3 + 6HF = 2AlF3 + 3H2O

Föreningar av aluminium med klor, brom och jod är smältbara, mycket reaktiva och vällösliga inte bara i vatten utan också i många organiska lösningsmedel. Interaktionen mellan aluminiumhalogenider och vatten åtföljs av en betydande frigöring av värme. I en vattenlösning är de alla kraftigt hydrolyserade, men till skillnad från typiska syrahalider av icke-metaller är deras hydrolys ofullständig och reversibel. Redan märkbart flyktig under normala förhållanden röker AlCl 3, AlBr 3 och AlI 3 i fuktig luft (på grund av hydrolys). De kan erhållas genom direkt interaktion av enkla ämnen.

Ångdensiteterna för AlCl 3, AlBr 3 och AlI 3 vid relativt låga temperaturer motsvarar mer eller mindre exakt de dubbla formlerna - Al 2 Hal 6. Den rumsliga strukturen hos dessa molekyler motsvarar två tetraedrar med en gemensam kant. Varje aluminiumatom är bunden till fyra halogenatomer, och var och en av de centrala halogenatomerna är bunden till båda aluminiumatomerna. Av de två bindningarna i den centrala halogenatomen är en donator-acceptor, med aluminium som fungerar som en acceptor.

Med halogenidsalter av ett antal envärda metaller bildar aluminiumhalogenider komplexa föreningar, främst av typerna M 3 och M (där Hal är klor, brom eller jod). Tendensen till additionsreaktioner är i allmänhet starkt uttalad för de aktuella halogeniderna. Detta är anledningen till den viktigaste tekniska tillämpningen av AlCl 3 som katalysator (vid oljeraffinering och i organiska synteser).

Av fluoroaluminater har kryolit Na 3 den största användningen (för framställning av Al, F 2, emaljer, glas, etc.). Den industriella produktionen av konstgjord kryolit är baserad på behandling av aluminiumhydroxid med fluorvätesyra och soda:

2Al (OH)3 + 12HF + 3Na2CO3 = 2Na3 + 3CO2 + 9H2O

Klor-, brom- och jodoaluminater erhålls genom att sammansmälta aluminiumtrihalogenider med motsvarande metallhalider.

Även om aluminium inte kemiskt interagerar med väte, kan aluminiumhydrid erhållas indirekt. Det är en vit amorf massa med sammansättning (AlH 3) n. Bryts ner vid upphettning över 105 ° C med utveckling av väte.

När AlH3 interagerar med basiska hydrider i en eterlösning bildas hydroaluminater:

LiH + AlH3 = Li

Hydridoaluminater är vita fasta ämnen. De sönderdelas snabbt med vatten. De är kraftfulla återställare. De används (särskilt Li) i organisk syntes.

Aluminiumsulfat Al 2 (SO 4) 3. 18H 2 O erhålls genom inverkan av varm svavelsyra på aluminiumoxid eller kaolin. Det används för vattenrening, såväl som vid beredning av vissa typer av papper.

Kaliumalun KAl (SO 4) 2. 12H2O används i stora mängder för garvning av läder, samt vid färgning som betningsmedel för bomullstyger. I det senare fallet är verkan av alun baserad på det faktum att aluminiumhydroxiden som bildas som ett resultat av deras hydrolys avsätts i tygets fibrer i ett fint dispergerat tillstånd och, genom att adsorbera färgämnet, håller det stadigt på fiber.

Bland andra aluminiumderivat bör nämnas dess acetat (annars - ättiksyrasalt) Al (CH 3 COO) 3, som används vid färgning av tyger (som betningsmedel) och i medicin (lotioner och kompresser). Aluminiumnitrat är lättlösligt i vatten. Aluminiumfosfat är olösligt i vatten och ättiksyra, men lösligt i starka syror och alkalier.

Aluminium i kroppen... Aluminium är en del av vävnaderna hos djur och växter; i organen hos däggdjursdjur finns från 10 -3 till 10 -5% av aluminium (råvara). Aluminium ackumuleras i levern, bukspottkörteln och sköldkörteln. I växtprodukter varierar aluminiumhalten från 4 mg per 1 kg torrsubstans (potatis) till 46 mg (gul rova), i animaliska produkter - från 4 mg (honung) till 72 mg per 1 kg torrsubstans (nötkött) . I den dagliga mänskliga kosten når aluminiumhalten 35–40 mg. Det finns kända organismer som koncentrerar aluminium, till exempel lycopodiaceae, innehållande upp till 5,3 % aluminium i aska, blötdjur (Helix och Lithorina), i askan varav 0,2–0,8 % aluminium. Formar olösliga föreningar med fosfater, aluminium stör växtnäring (absorption av fosfater genom rötter) och djur (absorption av fosfater i tarmen).

Aluminium geokemi... De geokemiska egenskaperna hos aluminium bestäms av dess höga affinitet för syre (i mineraler ingår aluminium i syreoktaedrar och tetraedrar), konstant valens (3) och dålig löslighet för de flesta naturliga föreningar. I endogena processer under stelningen av magma och bildandet av magmatiska bergarter kommer aluminium in i kristallgittret av fältspat, glimmer och andra mineraler - aluminosilikater. I biosfären är aluminium en svag migrant, det är knappt i organismer och hydrosfären. I fuktiga klimat, där de ruttnande resterna av riklig vegetation bildar många organiska syror, vandrar aluminium i jordar och vatten i form av organominerala kolloidala föreningar; aluminium adsorberas av kolloider och avsätts på botten av jorden. Bindningen av aluminium med kisel är delvis bruten och på vissa ställen i tropikerna bildas mineraler - aluminiumhydroxider - böhmit, diaspora, hydrargillit. Det mesta av aluminiumet ingår i sammansättningen av aluminosilikater - kaolinit, beidellit och andra lermineraler. Dålig rörlighet avgör den kvarvarande ansamlingen av aluminium i väderskorpan i de fuktiga tropikerna. Som ett resultat bildas eluviala bauxiter. Under tidigare geologiska epoker ackumulerades bauxiter också i sjöar och kustzonen i haven i tropiska regioner (till exempel sedimentära bauxiter i Kazakstan). I stäpperna och öknarna, där det finns lite levande materia, och vattnet är neutralt och alkaliskt, vandrar aluminium nästan inte. Den mest kraftfulla migrationen av aluminium sker i vulkaniska områden, där starkt sura floder och underjordiska vatten rika på aluminium observeras. På platser där sura vatten rör sig med alkaliska - havsvatten (vid flodmynningar och andra), avsätts aluminium med bildandet av bauxitavlagringar.

Applicering av aluminium... Kombinationen av fysikaliska, mekaniska och kemiska egenskaper hos aluminium bestämmer dess utbredda användning inom nästan alla teknikområden, särskilt i form av dess legeringar med andra metaller. Inom elektroteknik ersätter aluminium framgångsrikt koppar, särskilt vid produktion av massiva ledare, till exempel i luftledningar, högspänningskablar, ställverksbussar, transformatorer (den elektriska ledningsförmågan hos aluminium når 65,5% av koppars elektriska ledningsförmåga och den är mer än tre gånger lättare än koppar, med ett tvärsnitt som ger samma ledningsförmåga är massan av aluminiumtrådar hälften av koppartrådarna). Ultrapure aluminium används vid tillverkning av elektriska kondensatorer och likriktare, vars verkan är baserad på förmågan hos oxidfilmen av aluminium att överföra elektricitet bara åt ett håll. Ultrarent aluminium, renat genom zonsmältning, används för syntes av halvledarföreningar av typ A III B V som används för tillverkning av halvledarenheter. Pure Aluminium används vid tillverkning av alla typer av spegelreflektorer. Högrent aluminium används för att skydda metallytor från atmosfärisk korrosion (beklädnad, aluminiumfärg). Med sitt relativt låga neutronabsorptionstvärsnitt används aluminium som konstruktionsmaterial i kärnreaktorer.

Aluminiumtankar med stor kapacitet lagrar och transporterar flytande gaser (metan, syre, väte, etc.), salpeter- och ättiksyror, rent vatten väteperoxid och ätbara oljor... Aluminium används ofta i utrustning och apparater Livsmedelsindustrin, för livsmedelsförpackningar (i form av folie), för tillverkning av olika sorters hushållsprodukter. Förbrukningen av aluminium för utsmyckning av byggnader, arkitektur, transporter och idrottsanläggningar har ökat dramatiskt.

Inom metallurgi är aluminium (utöver legeringar baserade på det) en av de vanligaste legeringstillsatserna i legeringar baserade på Cu, Mg, Ti, Ni, Zn och Fe. Aluminium används också för att deoxidera stål innan det hälls i en form, såväl som i processerna för att erhålla vissa metaller med aluminiumtermisk metod. På basis av aluminium, genom metoden för pulvermetallurgi, har SAP (sintrat aluminiumpulver) skapats, som har hög värmebeständighet vid temperaturer över 300 ° C.

Aluminium används vid tillverkning av sprängämnen (ammonal, alumotol). Används i stor utsträckning olika kopplingar Aluminium.

Produktionen och förbrukningen av aluminium växer ständigt, vilket avsevärt överträffar produktionen av stål, koppar, bly och zink när det gäller tillväxthastigheter.

Lista över begagnad litteratur

1.V.A. Rabinovich, Z. Ya. Khavin "A Brief Chemical Handbook"

2.L.S. Guzey "Föreläsningar om allmän kemi"

3.N.S. Akhmetov "Allmän och oorganisk kemi"

4. B.V. Nekrasov "Lärobok i allmän kemi"

5. N.L. Glinka "Allmän kemi"

EGENSKAPER AV ALUMINIUM

Innehåll:

Aluminiumkvaliteter

Fysikaliska egenskaper

Frätande egenskaper

Mekaniska egenskaper

Tekniska egenskaper

Ansökan

Aluminiumkvaliteter.

Aluminium kännetecknas av hög elektrisk och termisk ledningsförmåga, korrosionsbeständighet, plasticitet, frostbeständighet. Den viktigaste egenskapen hos aluminium är dess låga densitet (ca 2,70 g / cc).Smältpunkten för aluminium är cirka 660 C.

Fysikalisk-kemiska, mekaniska och tekniska egenskaper hos aluminium är starkt beroende av typen och mängden av föroreningar, vilket försämrar de flesta egenskaperna hos ren metall.De huvudsakliga naturliga föroreningarna i aluminium är järn och kisel. Järn är till exempel närvarande som en oberoende Fe-Al-fas, minskar elektrisk ledningsförmåga och korrosionsbeständighet, försämrar plasticiteten, men ökar hållfastheten hos aluminium något.

Beroende på graden av rening delas primäraluminium in i aluminium med hög och teknisk renhet (GOST 11069-2001). Tekniskt aluminium inkluderar även märken märkta AD, AD1, AD0, AD00 (GOST 4784-97). Tekniskt aluminium av alla kvaliteter erhålls genom elektrolys av kryolit-aluminiumoxidsmältor. Aluminium av hög renhet erhålls genom ytterligare rening av tekniskt aluminium. Funktioner hos egenskaperna hos aluminium med hög och hög renhet beaktas i böcker

1) Metallurgi av aluminium och dess legeringar. Ed. I. N. Fridlyander. M. 1971.2) Mekaniska och tekniska egenskaper hos metaller. A.V. Bobylev. M. 1980.

Tabellen nedan visar förkortad information om de flesta av aluminiumkvaliteterna. Dessutom anges innehållet av dess huvudsakliga naturliga föroreningar - kisel och järn.

varumärke	Al, %	Si,%	Fe, %	Ansökningar
Hög renhet aluminium
A995	99.995	0.0015	0.0015	Kemisk apparatur Folie för kondensatorplattor Särskilda ändamål
A98	99.98	0.006	0.006
A95	99.95	0.02	0.025
Aluminium av teknisk renhet
A8 AD000	99.8	0.10 0.15	0.12 0.15	Valstråd för produktion kabel- och trådprodukter (från A7E och A5E). Råvaror för tillverkning av aluminiumlegeringar Folie Valsade produkter (stänger, remsor, ark, tråd, rör)
A7 AD00	99.7	0.15	0.16 0.25
A6	99.6	0.18	0.25
A5E	99.5	0.10	0.20
A5 AD0	99.5	0.25 0.25	0.30 0.40
AD1	99.3	0.30	0.30
A0 HELVETE	99.0	0.95 Upp till 1,0 % totalt

Den huvudsakliga praktiska skillnaden mellan tekniskt och högrent aluminium beror på skillnader i korrosionsbeständighet i vissa miljöer. Naturligtvis, ju högre grad av rening av aluminium, desto dyrare är det.

Högrent aluminium används för speciella ändamål. För tillverkning av aluminiumlegeringar, kabel- och trådprodukter samt valsade produkter används tekniskt aluminium. Vidare kommer vi att prata om tekniskt aluminium.

Elektrisk konduktivitet.

Den viktigaste egenskapen hos aluminium är dess höga elektriska ledningsförmåga, där det är näst efter silver, koppar och guld. Kombinationen av hög elektrisk ledningsförmåga med låg densitet gör att aluminium kan konkurrera med koppar inom kabel- och trådprodukter.

Förutom järn och kisel påverkas den elektriska ledningsförmågan hos aluminium starkt av krom, mangan och titan. I aluminium avsett för tillverkning av strömledare regleras därför innehållet av flera föroreningar. Så, i aluminiumkvalitet A5E med en tillåten järnhalt på 0,35% och kisel 0,12%, bör summan av Cr + V + Ti + Mn föroreningar inte överstiga endast 0,01%.

Konduktiviteten beror på materialets tillstånd. Långvarig glödgning vid 350 ° C förbättrar konduktiviteten, medan auto-fretting försämrar konduktiviteten.

Värdet på det specifika elektriska motståndet vid en temperatur på 20 ° C ärOhm * mm 2 / m eller μOhm * m :

0,0277 - glödgad aluminiumtråd, kvalitet A7E

0,0280 - glödgad aluminiumtråd, kvalitet A5E

0,0290 - efter pressning, utan värmebehandling, tillverkad av aluminiumkvalitet AD0

Således är den elektriska resistiviteten hos aluminiumledare cirka 1,5 gånger högre än det elektriska motståndet kopparledare... Följaktligen är den elektriska ledningsförmågan (den ömsesidiga av den specifika resistansen) för aluminium 60-65% av den elektriska ledningsförmågan för koppar. Den elektriska ledningsförmågan hos aluminium ökar med en minskning av mängden föroreningar.

Temperaturkoefficienten för elektriskt motstånd för aluminium (0,004) är ungefär densamma som för koppar.

Värmeledningsförmåga

Värmeledningsförmågan för aluminium vid 20 C är ungefär 0,50 cal / cm * s * C och ökar med ökande renhet hos metallen. När det gäller värmeledningsförmåga är aluminium näst efter silver och koppar (ungefär 0,90), tre gånger högre än värmeledningsförmågan hos stål med låg kolhalt. Denna egenskap avgör användningen av aluminium i kylradiatorer och värmeväxlare.

Andra fysiska egenskaper.

Aluminium har en mycket hög specifik värme(ungefär 0,22 cal/g * C). Detta är betydligt mer än för de flesta metaller (för koppar - 0,09). Specifik värme smältande också mycket hög (cirka 93 cal / g). Som jämförelse, för koppar och järn, är detta värde cirka 41-49 cal / g.

Reflektivitet aluminium är starkt beroende av dess renhet. För aluminiumfolie med en renhet på 99,2% är reflektionskoefficienten för vitt ljus 75%, och för en folie med en aluminiumhalt på 99,5% är reflektionsförmågan redan 84%.

Korrosionsegenskaper hos aluminium.

Aluminium i sig är en mycket reaktiv metall. Detta är relaterat till dess användning inom alumothermi och vid tillverkning av sprängämnen. Men i luft är aluminium täckt med en tunn (ungefär en mikron) film av aluminiumoxid. Med sin höga hållfasthet och kemiska tröghet skyddar den aluminium från ytterligare oxidation och bestämmer dess höga korrosionsskydd i många miljöer.

I högrent aluminium är oxidfilmen kontinuerlig och icke-porös och har en mycket stark vidhäftning till aluminium. Därför är aluminium med hög och hög renhet mycket resistent mot verkan av oorganiska syror, alkalier, havsvatten och luft. Oxidfilmens vidhäftning till aluminium på de platser där föroreningarna finns försämras avsevärt och dessa platser blir känsliga för korrosion. Därför har teknisk kvalitet aluminium mindre hållbarhet. Till exempel, i förhållande till svag saltsyra, skiljer sig motståndet hos raffinerat och tekniskt aluminium med en faktor 10.

Gropkorrosion är vanlig på aluminium (och dess legeringar). Därför bestäms stabiliteten hos aluminium och dess legeringar i många miljöer inte av förändringen i vikten av proverna och inte av hastigheten för korrosionspenetration, utan av förändringen i mekaniska egenskaper.

Järnhalten har den huvudsakliga effekten på korrosionsegenskaperna hos kommersiellt aluminium. Så, graden av korrosion i 5% HCl-lösning för olika märkenär i):

varumärke	InnehållAl	Fe innehåll	Korrosionshastighet
A7	99.7 %	< 0.16 %	0.25 – 1.1
A6	99.6%	< 0.25%	1.2 – 1.6
A0	99.0%	< 0.8%	27 - 31

Närvaron av järn minskar också motståndet hos aluminium mot alkalier, men påverkar inte motståndet mot svavelsyra och salpetersyra. I allmänhet försämras korrosionsbeständigheten hos tekniskt aluminium, beroende på renheten, i följande ordning: A8 och AD000, A7 och AD00, A6, A5 och AD0, AD1, A0 och AD.

Vid temperaturer över 100C interagerar aluminium med klor. Aluminium interagerar inte med väte, men det löser det väl, därför är det huvudkomponenten i de gaser som finns i aluminium. En skadlig effekt på aluminium utövas av vattenånga, som dissocierar vid 500 C, vid mer låga temperaturer effekten av ånga är försumbar.

Aluminium är resistent i följande miljöer:

Industriell atmosfär

Naturligt färskvatten upp till temperaturer på 180 C. Korrosionshastigheten ökar med luftning,

föroreningar av kaustiksoda, saltsyra och soda.

Havsvatten

Koncentrerad salpetersyra

Syra salter av natrium, magnesium, ammonium, hyposulfit.

Svaga (upp till 10%) lösningar av svavelsyra,

100% svavelsyra

Svaga lösningar av fosfor (upp till 1%), krom (upp till 10%)

Borsyra i vilken koncentration som helst

Ättik, citron, vin. äppelsyra, sura fruktjuicer, vin

Ammoniaklösning

Aluminium är instabilt i dessa miljöer:

Utspädd salpetersyra

Saltsyra

Utspädd svavelsyra

Fluorväte och bromvätesyra

Oxalsyra, myrsyra

Kaustiska alkalilösningar

Vatten som innehåller salter av kvicksilver, koppar, klorjoner, förstör oxidfilmen.

Kontaktkorrosion

I kontakt med de flesta tekniska metaller och legeringar fungerar aluminium som en anod och dess korrosion ökar.

Mekaniska egenskaper

Elasticitetsmodul E = 7000-7100 kgf / mm 2 för tekniskt aluminium vid 20 C. Med en ökning av renheten hos aluminium minskar dess värde (6700 för A99).

Skjuvmodul G = 2700 kgf / mm 2.

Huvudparametrarna för de mekaniska egenskaperna hos tekniskt aluminium ges nedan:

Parameter	Enhet varv.	Deformerad	Glödgat
Sträckgräns? 0.2	kgf / mm 2	8 - 12	4 - 8
Brottgräns? v	kgf / mm 2	13 - 16
Förlängning vid brott?		5 – 10	30 – 40
Avsmalnande vid paus		50 - 60	70 - 90
Ren styrka	kgf / mm 2
Hårdhet	HB	30 - 35

Dessa siffror är mycket vägledande:

1) För glödgat och gjutet aluminium beror dessa värden på graden av tekniskt aluminium. Ju fler föroreningar, desto större hållfasthet och hårdhet och desto lägre formbarhet. Till exempel är hårdheten för gjutet aluminium: för A0 - 25HB, för A5 - 20HB och för högrent aluminium A995 - 15HB. Draghållfastheten för dessa fall är: 8,5; 7,5 och 5 kgf / mm 2, och förlängningen är 20; 30 respektive 45 %.

2) För deformerad aluminium mekaniska egenskaper beror på graden av deformation, typen av uthyrning och dess dimensioner. Till exempel är draghållfastheten minst 15-16 kgf / mm 2 för tråd och 8 - 11 kgf / mm 2 för rör.

Tekniskt aluminium är dock i alla fall en mjuk och ömtålig metall. Låg flytgräns (även för kallbearbetade valsade produkter överstiger den inte 12 kgf / mm 2) begränsar användningen av aluminium vad gäller tillåtna belastningar.

Aluminium har en låg krypgräns: vid 20 C - 5 kgf / mm 2 och vid 200 C - 0,7 kgf / mm 2. Som jämförelse: för koppar är dessa indikatorer 7 respektive 5 kgf / mm 2.

Låg smältpunkt och temperatur i början av omkristallisation (för tekniskt aluminium ca 150 C), låg krypgräns begränsar temperaturområdet för driften av aluminium från sidan av höga temperaturer.

Aluminiums duktilitet försämras inte vid låga temperaturer, upp till heliumtemperaturer. Med en temperaturminskning från +20 C till -269 C ökar den slutliga hållfastheten 4 gånger för tekniskt aluminium och 7 gånger för hög renhet. I detta fall ökar elasticitetsgränsen med en faktor 1,5.

Frostbeständigheten hos aluminium gör att den kan användas i kryogena enheter och strukturer.

Tekniska egenskaper.

Den höga plasticiteten hos aluminium gör det möjligt att producera folie (upp till 0,004 mm tjock), djupdragna produkter och använda den för nitar.

Aluminium av teknisk renhet är sprött vid höga temperaturer.

Bearbetbarheten är mycket låg.

Omkristallisationsglödgningstemperatur 350-400 С, anlöpningstemperatur - 150 С.

Svetsbarhet.

Svårigheter med att svetsa aluminium beror på 1) närvaron av en stark inert oxidfilm, 2) hög värmeledningsförmåga.

Ändå anses aluminium vara en svetsbar metall. Svetsen har basmetallens styrka (i glödgat tillstånd) och samma korrosiva egenskaper. För detaljer om aluminiumsvetsning, se t.ex.www. svetsplats.com.ua.

Ansökan.

På grund av sin låga hållfasthet används aluminium endast för obelastade konstruktionselement när hög elektrisk eller termisk ledningsförmåga, korrosionsbeständighet, duktilitet eller svetsbarhet är viktiga. Delarna är förbundna med svetsning eller nitar. Tekniskt aluminium används både för gjutning och för tillverkning av valsade produkter.

I företagets lager finns alltid ark, ledningar och stänger av tekniskt aluminium.

(se motsvarande sidor på webbplatsen). Tackor A5-A7 levereras på begäran.

Lektionstyp... Kombinerad.

Uppgifter:

Pedagogisk:

1. Att uppdatera elevernas kunskap om atomens struktur, de fysiska betydelserna av serienumret, gruppnummer, periodnummer med hjälp av exemplet med aluminium.

2. Att forma elevernas kunskap om att aluminium i fritt tillstånd har speciella, karakteristiska fysikaliska och kemiska egenskaper.

Utvecklande:

1. Stimulera intresset för studier av vetenskap genom att tillhandahålla korta historiska och vetenskapliga rapporter om det förflutna, nuet och framtiden för aluminium.

2. Fortsätta bildandet av forskningsfärdigheter hos studenter när de arbetar med litteratur, utför laborationer.

3. Utöka begreppet amfotericitet genom att avslöja den elektroniska strukturen hos aluminium, de kemiska egenskaperna hos dess föreningar.

Pedagogisk:

1. Att främja respekt för miljön genom att tillhandahålla information om möjlig användning av aluminium igår, idag, imorgon.

2. Att bilda förmågan att arbeta i ett team för varje student, att ta hänsyn till hela gruppens åsikter och försvara sin egen korrekt, utföra laborationer.

3. Att bekanta eleverna med den vetenskapliga etiken, ärligheten och anständigheten hos naturvetare från det förflutna, ge information om kampen för rätten att vara upptäckaren av aluminium.

HÄMTA PASSAGE efter ämne Alkaline and Alkaline Earth M (REPEAT):

Vad är antalet elektroner vid den externa energinivån för jordalkali och jordalkali M?

Vilka produkter bildas när de interagerar med natrium- eller kaliumsyre? (peroxid), kan litium producera peroxid i reaktion med syre? (nej, reaktionen producerar litiumoxid.)

Hur erhålls natrium- och kaliumoxider? (genom att kalcinera peroxider med motsvarande Me, Pr: 2Na + Na 2 O 2 = 2Na 2 O).

Visar alkali- och jordalkalimetaller negativa oxidationstillstånd? (nej, det gör de inte, eftersom de är starka reduktionsmedel.).

Hur förändras en atoms radie i huvudundergrupperna (uppifrån och ned) i det periodiska systemet? (ökar), vad är det kopplat till? (med en ökning av antalet energinivåer).

Vilka av de studerade grupperna av metaller är lättare än vatten? (i alkaliskt).

Under vilka förhållanden bildar alkaliska jordartsmetaller hydrider? (vid höga temperaturer).

Vilket ämne, kalcium eller magnesium, reagerar mer aktivt med vatten? (Kalcium reagerar mer aktivt. Magnesium reagerar aktivt med vatten endast när det värms upp till 100 0 С).

Hur förändras lösligheten av alkaliska jordartsmetallhydroxider i vatten, allt från kalcium till barium? (vattenlösligheten ökar).

Berätta för oss om särdragen med att lagra alkali- och jordalkalimetaller, varför lagras de på detta sätt? (eftersom dessa metaller är mycket reaktiva förvaras de i en behållare under ett lager fotogen).

KONTROLLARBETE på ämnena alkaliska och alkaliska jordartsmetaller M:

LEKTIONSRESULTAT (LÄRNING AV NYTT MATERIAL):

Lärare: Hej killar, idag övergår vi till studiet av IIIА-undergruppen. Lista de element som finns i IIIA-undergruppen?

Praktikanter: Det innehåller element som bor, aluminium, gallium, indium och tallium.

Lärare: Hur många elektroner innehåller de på den yttre energinivån, oxidationstillståndet?

Praktikanter: Tre elektroner, oxidationstillstånd +3, men för tallium är oxidationstillstånd +1 mer stabilt.

Lärare: De metalliska egenskaperna hos elementen i borundergruppen är mycket svagare än de hos elementen i berylliumundergruppen. Bor är inte M. Vidare, inom undergruppen, med en ökning av laddningen av kärnan M, förbättras egenskaperna. Al- redan M, men inte typiskt. Dess hydroxid är amfoter.

Av M-huvudundergruppen i grupp III är den viktigaste aluminium, vars egenskaper vi kommer att studera i detalj. Det är intressant för oss eftersom det är ett övergångselement.

Aluminium

Aluminium - kemiskt element III-grupp i Mendeleevs periodiska system (atomnummer 13, atommassa 26,98154). I de flesta föreningar är aluminium trevärt, men vid höga temperaturer kan det också uppvisa ett oxidationstillstånd på +1. Av föreningarna av denna metall är den viktigaste oxiden Al 2 O 3.

Aluminium- silvervit metall, ljus (densitet 2,7 g / cm 3), duktil, bra ledare av elektricitet och värme, smältpunkt 660 ° C. Den kan lätt dras till tråd och rullas till tunna ark. Aluminium är kemiskt aktivt (i luft är det täckt med en skyddande oxidfilm - aluminiumoxid.) Det skyddar metallen på ett tillförlitligt sätt från ytterligare oxidation. Men om aluminiumpulvret eller aluminiumfolien är mycket varmt, brinner metallen med en bländande låga och förvandlas till aluminiumoxid. Aluminium löser sig även i utspädda salt- och svavelsyror, särskilt vid upphettning. Men i starkt utspädd och koncentrerad kall salpetersyra löser sig inte aluminium. Under inverkan av vattenhaltiga lösningar av alkalier på aluminium löses oxidskiktet och aluminater bildas - salter som innehåller aluminium som en del av anjonen:

Al2O3 + 2NaOH + 3H2O = 2Na.

Aluminium, utan en skyddsfilm, interagerar med vatten och ersätter väte från det:

2Al + 6H2O = 2Al (OH)3 + 3H2

Den resulterande aluminiumhydroxiden reagerar med ett överskott av alkali för att bilda ett hydroxoaluminat:

Al (OH)3 + NaOH = Na.

Den övergripande ekvationen för upplösning av aluminium i en vattenhaltig alkalilösning är som följer:

2Al + 2NaOH + 6H2O = 2Na + 3H2.

Aluminium interagerar också aktivt med halogener. Aluminiumhydroxid Al (OH) 3 är en vit, genomskinlig, gelatinös substans.

Jordskorpan innehåller 8,8 % aluminium. Det är det tredje vanligaste grundämnet i naturen efter syre och kisel och det första bland metaller. Det är en del av leror, fältspat, glimmer. Flera hundra Al-mineraler är kända (aluminatsilikater, bauxiter, aluniter och andra). Det viktigaste aluminiummineralet - bauxit innehåller 28-60% aluminiumoxid - aluminiumoxid Al 2 O 3.

V ren form aluminium erhölls först av den danske fysikern H. Oersted 1825, även om det är den mest utbredda metallen i naturen.

Aluminiumframställning utförs genom elektrolys av aluminiumoxid Al 2 O 3 i en kryolitsmälta NaAlF 4 vid en temperatur av 950 ° C.

Aluminium används inom flyg, konstruktion, främst i form av aluminiumlegeringar med andra metaller, elektroteknik (ersättning för koppar vid tillverkning av kablar etc.), livsmedelsindustri (folie), metallurgi (legeringstillsats), aluminiumvärme, etc. .

Densitet av aluminium, specifik vikt och andra egenskaper.

Densitet - 2,7*10 3 kg/m 3 ;
Specifik gravitation - 2,7 G/cm3;
Specifik värme vid 20 ° C - 0,21 cal/grad;
Smält temperatur - 658,7°C;
Specifik smältvärme - 76,8 cal/grad;
Koktemperatur - 2000°C;
Relativ volymförändring vid smältning (ΔV / V) - 6,6%;
Linjär expansionskoefficient(vid en temperatur på ca 20°C) : - 22,9 * 106 (1 / grader);
Koefficient för värmeledningsförmåga av aluminium - 180 kcal / m * timme * grad;

Elasticitetsmodul för aluminium och Poissons förhållande

Ljusreflektion av aluminium

Siffrorna i tabellen visar hur stor procentandel av ljuset som infaller vinkelrätt mot ytan som reflekteras från den.

ALUMINIUMOXID Al 2 O 3

Aluminiumoxid Al 2 O 3, även kallad aluminiumoxid, förekommer naturligt i kristallin form och bildar mineralet korund. Korund har en mycket hög hårdhet. Dess genomskinliga kristaller, färgade röda eller blå färg, representera Ädelsten- rubin och safir. För närvarande erhålls rubiner på konstgjord väg genom legering med aluminiumoxid i elektrisk ugn... De används inte så mycket för smycken som för tekniska ändamål, till exempel för tillverkning av delar av precisionsinstrument, stenar i klockor, etc. Kristaller av rubiner som innehåller en liten förorening av Cr 2 O 3 används som kvantgeneratorer - lasrar som skapar en riktad stråle av monokromatisk strålning.

Korund och dess finkorniga sort, innehållande Ett stort antal föroreningar - smärgel, används som slipmaterial.

ALUMINIUMPRODUKTION

Den huvudsakliga råvaran för produktion av aluminiumär bauxiter innehållande 32-60 % aluminiumoxid Al 2 O 3. Till de viktigaste aluminiummalmerna hör även alunit och nefelin. Ryssland har betydande reserver av aluminiummalm. Förutom bauxit, vars stora fyndigheter finns i Ural och Bashkiria, är nefelin, utvunnet på Kolahalvön, en rik källa till aluminium. Mycket aluminium finns också i Sibiriens fyndigheter.

Aluminium erhålls från aluminiumoxid Al 2 O 3 genom en elektrolytisk metod. Den aluminiumoxid som används för detta måste vara tillräckligt ren, eftersom föroreningar avlägsnas från det smälta aluminiumet med stor svårighet. Renad Al 2 O 3 erhålls genom att bearbeta naturlig bauxit.

Det huvudsakliga utgångsmaterialet för framställning av aluminium är aluminiumoxid. Den är icke-ledande och har en mycket hög smältpunkt (cirka 2050 ° C), så det krävs för mycket energi.

Det är nödvändigt att sänka smältpunkten för aluminiumoxid till minst 1000 o C. Denna metod hittades parallellt av fransmannen P. Eru och amerikanen C. Hall. De fann att aluminiumoxid löser sig bra i smält kryolit, ett AlF3-mineral. 3NaF. Denna smälta utsätts för elektrolys vid en temperatur av endast cirka 950 ° C för produktion av aluminium... Kryolitreserver i naturen är obetydliga, så syntetisk kryolit skapades, vilket avsevärt minskade kostnaden för aluminiumproduktion.

En smält blandning av Na3-kryolit och aluminiumoxid utsätts för hydrolys. En blandning innehållande cirka 10 viktprocent Al2O3 smälter vid 960°C och har den mest fördelaktiga elektriska ledningsförmågan, densiteten och viskositeten. För att ytterligare förbättra dessa egenskaper tillsätts tillsatserna AlF3, CaF2 och MgF2 till blandningen. Detta gör elektrolys möjlig vid 950 ° C.

En elektrolysör för aluminiumsmältning är ett järnhölje fodrat med eldfast tegel från insidan. Dess botten (under), samlad från block av komprimerat kol, fungerar som en katod. Anoder (en eller flera) är placerade på toppen: dessa är aluminiumramar fyllda med kolbriketter. I moderna anläggningar installeras elektrolysörer i serie; varje serie består av 150 och Mer elektrolysörer.

Vid elektrolys frigörs aluminium vid katoden och syre vid anoden. Aluminium, som har en högre densitet än den ursprungliga smältan, samlas i botten av elektrolysatorn, varifrån det periodiskt urladdas. När metallen frigörs tillsätts nya delar av aluminiumoxid till smältan. Syret som frigörs under elektrolysen interagerar med anodens kol, som brinner ut och bildar CO och CO 2.

Det första aluminiumsmältverket i Ryssland byggdes 1932 i Volkhov.

ALUMINIUMLEGERAR

Legeringar, som ökar styrkan och andra egenskaper hos aluminium, erhålls genom att införa legerande tillsatser som koppar, kisel, magnesium, zink, mangan i den.

Duraluminium(duralumin, duralumin, från namnet på den tyska staden där industriell produktion legering). Legering av aluminium (bas) med koppar (Cu: 2,2-5,2%), magnesium (Mg: 0,2-2,7%) mangan (Mn: 0,2-1%). Härdad och åldrad, ofta klädd med aluminium. Det är ett konstruktionsmaterial för flyg- och transportteknik.

Silumin- lätta gjutlegeringar av aluminium (bas) med kisel (Si: 4-13%), ibland upp till 23% och några andra element: Cu, Mn, Mg, Zn, Ti, Be). Delar av komplex konfiguration görs, främst inom bil- och flygplanskonstruktion.

Magnalia- legeringar av aluminium (bas) med magnesium (Mg: 1-13%) och andra element med hög korrosionsbeständighet, god svetsbarhet, hög duktilitet. De gör formade gjutgods (gjutmagnaler), ark, tråd, nitar, etc. (deformerbar magnalia).

De främsta fördelarna med alla aluminiumlegeringar är deras låga densitet (2,5-2,8 g / cm 3), höga hållfasthet (per viktenhet), tillfredsställande motståndskraft mot atmosfärisk korrosion, jämförande billighet och enkel produktion och bearbetning.

Aluminiumlegeringar används i raketer, i flygplan, bil-, fartygs- och instrumenttillverkning, vid tillverkning av serviser, sportartiklar, möbler, reklam och andra industrier.

När det gäller applikationsbredden kommer aluminiumlegeringar på andra plats efter stål och gjutjärn.

Aluminium är en av de vanligaste tillsatserna i legeringar baserade på koppar, magnesium, titan, nickel, zink och järn.

Aluminium används också till aluminisera (aluminisera)- mättnad av stålytan eller gjutjärnsprodukter aluminium för att skydda basmaterialet från oxidation under stark uppvärmning, d.v.s. öka värmebeständigheten (upp till 1100 ° C) och motståndskraften mot atmosfärisk korrosion.

Kemiskt element i III-gruppen i Mendeleevs periodiska system.

latinskt namn- Aluminium.

Beteckning- Al.

Atomnummer — 13.

Atomisk massa — 26,98154.

Densitet- 2,6989 g/cm 3.

Smält temperatur-660 °C.

Enkel, lätt, paramagnetisk metall av ljusgrå eller silvervit färg. Har hög termisk och elektrisk ledningsförmåga, korrosionsbeständighet. Fördelning i jordskorpan - 8,8 viktprocent - det är den vanligaste metallen och det tredje vanligaste kemiska elementet.

Det används som ett konstruktionsmaterial i byggnadskonstruktion, flygplan och skeppsbyggnad, för tillverkning av ledande produkter inom elektroteknik, kemisk utrustning, konsumentvaror, produktion av andra metaller med aluminiumtermi, som en komponent i fast raketbränsle, pyrotekniska kompositioner, och liknande.

Den danske fysikern Hans Christian Oersted var den första att skaffa metalliskt aluminium.

I naturen förekommer det uteslutande i form av föreningar, eftersom det har hög kemisk aktivitet. Bildar en stark kemisk bindning med syre. På grund av dess reaktivitet är det mycket svårt att få fram metall från malm. Nu används Hall-metoden - Eru, vilket kräver höga kostnader elektricitet.

Aluminium bildar legeringar med nästan alla metaller. De mest kända är duralumin (en legering med koppar och magnesium) och silumin (en legering med kisel). Under normala förhållanden är aluminium täckt med en stark oxidfilm, så det reagerar inte med de klassiska oxidanterna vatten (H 2 O), syre (O 2) och salpetersyra (HNO 3). På grund av detta är det praktiskt taget inte föremål för korrosion, vilket säkerställde dess efterfrågan i branschen.

Namnet kommer från latinets "alumen", som betyder "alun".

Användningen av aluminium i medicin

Traditionell medicin

Aluminiumets roll i kroppen är inte helt klarlagd. Det är känt att dess närvaro stimulerar tillväxten av benvävnad, utvecklingen av epitel och bindväv. Under dess inflytande ökar aktiviteten hos matsmältningsenzymer. Aluminium är relaterat till återhämtnings- och regenereringsprocesser i kroppen.

Aluminium anses vara ett giftigt element för mänsklig immunitet, men ändå ingår det i cellsammansättningen. I det här fallet har den formen av positivt laddade joner (Al3+), som har en effekt på bisköldkörtlarna. V olika typer celler, det finns en annan mängd aluminium, men det är säkert känt att cellerna i levern, hjärnan och benen ackumulerar det snabbare än andra.

Läkemedel med aluminium har smärtstillande och omslutande effekter, antacida och adsorberande effekter. Det senare betyder att när man interagerar med saltsyra mediciner kan minska surheten i magsaften. Aluminium ordineras också för extern användning: vid behandling av sår, trofiska sår, akut konjunktivit.

Aluminiums toxicitet manifesteras i dess ersättning av magnesium i de aktiva centran av ett antal fermets. Dess konkurrensförhållande med fosfor, kalcium och järn spelar också en roll.

Med brist på aluminium observeras svaghet i armar och ben. Men ett sådant fenomen i den moderna världen är nästan omöjligt, eftersom metallen kommer med vatten, mat och genom förorenad luft.

Med ett överskott av aluminium i kroppen börjar förändringar i lungorna, kramper, anemi, desorientering i rymden, apati, minnesförlust.

Ayurveda

Man tror att aluminium är giftigt, så det bör inte användas för behandling. På samma sätt bör du inte använda aluminiumredskap för att tillaga avkok eller förvara örter.

Användningen av aluminium i magi

På grund av svårigheten att få ett rent element användes metall i magi i nivå med, från det gjordes Smycken... När processen att erhålla förenklades gick modet för aluminiumhantverk omedelbart över.

Skyddande magi

Endast aluminiumfolie används, som har egenskaperna att avskärma energiflöden och förhindra att de sprids. Därför är föremål som regel inslagna i det som kan spridas runt dem negativ energi... Mycket ofta är tvivelaktiga magiska gåvor inslagna i folie - trollstavar, masker, dolkar, särskilt de som kommer från Afrika eller Egypten.

De gör samma sak med slängda okända föremål som hittas på gården eller under dörren. Istället för att lyfta det med händerna eller genom tyget är det bättre att täcka det med folie, utan att röra det utkastade föremålet.

Ibland används folie som en skyddande sköld för amuletter och talismaner, som inte behövs för tillfället, men kan behövas i framtiden.

Aluminium i astrologi

stjärntecken: Stenbocken.