Pagsunog ng aluminyo

Aluminum nasusunog sa hangin

Hindi tulad ng magnesiyo, ang mga solong particle ng aluminyo ay hindi nag-aapoy kapag pinainit sa hangin o singaw ng tubig sa 2100 K. Ang nasusunog na mga particle ng magnesium ay ginamit upang mag-apoy ng aluminyo. Ang huli ay inilagay sa ibabaw ng elemento ng pag-init, at ang mga particle ng aluminyo ay inilagay sa dulo ng karayom ​​sa layo na 10-4 m sa itaas ng dating.

Kapag ang mga particle ng aluminyo ay nag-apoy, ang pag-aapoy ay nangyayari sa yugto ng singaw, at ang intensity ng glow zone na lumilitaw sa paligid ng particle ay dahan-dahang tumataas. Ang nakatigil na pagkasunog ay nailalarawan sa pagkakaroon ng isang glow zone, na hindi nagbabago sa laki nito hanggang sa halos ganap na masunog ang metal. Ang ratio ng mga sukat ng glow zone at ang particle ay 1.6-1.9. Sa glow zone, ang mga maliliit na droplet ng oksido ay nabuo, na nagsasama sa pagbangga.

Ang nalalabi pagkatapos ng pagkasunog ng butil ay isang guwang na shell na walang metal sa loob. Ang pagtitiwala sa oras ng pagsunog ng isang particle sa laki nito ay ipinahayag ng formula (symmetrical combustion).

Pagkasunog ng aluminyo sa singaw ng tubig

Ang pag-aapoy ng aluminyo sa singaw ng tubig ay nangyayari nang magkakaiba. Ang hydrogen na inilabas sa panahon ng reaksyon ay nakakatulong sa pagkasira ng oxide film; sa kasong ito, ang likidong aluminyo oksido (o hydroxide) ay na-spray sa anyo ng mga droplet na may diameter na hanggang 10-15 microns. Ang ganitong pagkasira ng shell ng oxide ay paulit-ulit na paulit-ulit. Ito ay nagpapahiwatig na ang isang makabuluhang bahagi ng metal ay nasusunog sa ibabaw ng butil.

Sa simula ng pagkasunog, ang ratio ay rsv /r 0 ay katumbas ng 1.6-1.7. Sa panahon ng proseso ng pagkasunog, ang laki ng butil ay bumababa, at ang gs/?o ratio ay tumataas sa 2.0-3.0. Ang rate ng pagkasunog ng isang particle ng aluminyo sa singaw ng tubig ay halos 5 beses na mas malaki kaysa sa hangin.

Pagkasunog ng mga haluang metal na aluminyo-magnesium

Pagkasunog ng mga aluminyo-magnesium na haluang metal sa hangin

Ang pag-aapoy ng mga particle ng aluminyo-magnesium alloys ng variable na komposisyon sa hangin, oxygen-argon mixtures, singaw ng tubig at carbon dioxide ay nagpapatuloy, bilang panuntunan, katulad ng pag-aapoy ng mga particle ng magnesium. Ang simula ng pag-aapoy ay nauuna sa pamamagitan ng mga reaksiyong oxidative na nagaganap sa ibabaw.

Ang pagkasunog ng mga haluang metal na aluminyo-magnesium ay naiiba nang malaki mula sa pagkasunog ng parehong aluminyo at magnesiyo at lubos na nakasalalay sa ratio ng mga sangkap sa haluang metal at sa mga parameter ng kapaligiran ng oxidizing. Ang pinakamahalagang katangian ng pagkasunog ng mga particle ng haluang metal ay ang proseso ng dalawang yugto (Larawan 2.6). Sa unang yugto, ang butil ay napapalibutan ng isang hanay ng mga sulo, na bumubuo ng isang hindi pare-parehong zone ng luminescence ng mga produkto ng reaksyon. Ang paghahambing ng kalikasan at laki ng maliwanag na zone na nakapalibot sa haluang metal na particle sa unang yugto ng pagkasunog sa likas na katangian at laki ng maliwanag na zone sa paligid ng nasusunog na particle ng magnesium (tingnan ang Fig. 2.4), maaari nating tapusin na sa yugtong ito, pangunahin ang magnesium nasusunog mula sa butil.

kanin. 2.6. Pagkasunog ng isang haluang metal na particle ng 30% Al + 70% Mg sa normal na presyon ng atmospera sa isang halo na naglalaman ng 15% O sa dami 2at 85% Ar:

1, 2 – pagkasunog ng magnesiyo; 3-6 – pagkasunog ng aluminyo

Ang isang tampok ng unang yugto ng pagkasunog ng haluang metal ay ang pare-pareho ng laki ng butil at flame zone. Nangangahulugan ito na ang likidong patak ng haluang metal ay nakapaloob sa loob ng isang solidong oxide shell. Ang oxide film ay pinangungunahan ng magnesium oxide. Sa pamamagitan ng mga depekto sa pelikula, ang magnesiyo ay umaagos palabas, nasusunog sa isang vapor-phase diffusion flame.

Sa pagtatapos ng unang yugto, ang paglitaw ng mga heterogenous na reaksyon ay tumataas, bilang ebidensya ng paglitaw ng mga lugar ng maliwanag na luminescence sa ibabaw ng butil. Ang init na inilabas sa panahon ng mga heterogenous na reaksyon ay nakakatulong upang mapainit ang butil sa punto ng pagkatunaw ng oksido at simula ng ikalawang yugto ng pagkasunog.

Sa ikalawang yugto ng pagkasunog, ang particle ay napapalibutan ng isang uniporme, mas maliwanag na glow zone, na bumababa habang nasusunog ang metal. Ang homogeneity at sphericity ng flame zone ay nagpapahiwatig na ang oxide film sa ibabaw ng particle ay natunaw. Ang pagsasabog ng metal sa pamamagitan ng pelikula ay sinisiguro ng mababang diffusion resistance ng liquid oxide. Ang laki ng flame zone ay makabuluhang lumampas sa laki ng butil, na nagpapahiwatig ng pagkasunog ng metal sa bahagi ng singaw. Ang paghahambing ng likas na katangian ng ikalawang yugto ng pagkasunog sa kilalang pattern ng pagkasunog ng aluminyo ay nagpapahiwatig ng isang mahusay na pagkakapareho; malamang na ang aluminyo ay nasusunog sa yugtong ito ng proseso. Habang nasusunog ito, ang laki ng apoy at, dahil dito, bumababa ang nasusunog na patak. Ang nasunog na butil ay kumikinang sa mahabang panahon.

Ang pagbabago ng laki ng glow zone ng isang particle na nasusunog alinsunod sa inilarawan na mekanismo ay kumplikado (Larawan 2.7). Pagkatapos ignition ang halaga r St. /r 0 nang mabilis (sa -0.1 ms) na umabot sa pinakamataas na halaga (seksyon ab). Dagdag pa, sa panahon ng pangunahing oras ng unang yugto ng pagkasunog, ang ratio r St/ r 0 ay nananatiling pare-pareho (seksyon bv). Kapag natapos na ang magnesium burnout, r cv/ r 0 ay nabawasan sa pinakamababa (point G), at pagkatapos, sa simula ng pagkasunog ng aluminyo, tumataas ito (seksyon gd). Sa wakas, ngunit habang ang aluminyo ay nasusunog r St. /r 0 ay bumababa nang monotonically (seksyon de) sa isang panghuling halaga na tumutugma sa laki ng nabuong oxide.

kanin. 2.7.:

1 – haluang metal 30% Al + 70% Mg, hangin; 2 – haluang metal 30% A1 + 70% Mg, pinaghalong 15% O2 + 85% Ar; 3 – haluang metal 50% A1 + 50% Mg, hangin

Ang mekanismo at mga parameter ng proseso ng pagkasunog ng mga aluminyo-magnesium na haluang metal ay makabuluhang nakasalalay sa komposisyon ng haluang metal. Sa pagbaba ng nilalaman ng magnesiyo sa haluang metal, ang laki ng glow zone sa unang yugto ng pagkasunog at ang tagal ng yugtong ito ay bumababa. Kapag ang nilalaman ng magnesiyo sa haluang metal ay mas mababa sa 30%, ang proseso ay nananatiling isang dalawang yugto na proseso, ngunit nagiging pasulput-sulpot. Sa pagtatapos ng unang yugto, ang glow zone ay nabawasan sa laki ng particle mismo, ang proseso ng pagkasunog ay huminto, at ang aluminyo ay nasusunog lamang pagkatapos na muling nag-apoy ang particle. Ang mga particle na hindi na muling nag-aapoy ay guwang, porous na mga shell ng oksido na naglalaman ng mga patak ng hindi pa nasusunog na aluminyo sa loob.

Ang pag-asa ng oras ng pagsunog ng mga particle sa kanilang paunang diameter ay ipinahayag ng mga sumusunod na empirical formula:

Pagkasunog ng mga haluang metal na aluminyo-magnesium sa mga pinaghalong oxygen na may argon, sa singaw ng tubig at sa carbon dioxide.

Ang likas na katangian ng pagkasunog ng mga particle ng aluminum-magnesium alloys sa oxygen-argon mixtures ay pareho sa hangin. Sa pagbaba ng nilalaman ng oxygen, ang laki ng glow zone sa panahon ng magnesium burnout ay kapansin-pansing bumababa. Ang pag-asa ng oras ng pagkasunog ng mga particle ng 50% Al + 50% Mg haluang metal sa laki ng butil at nilalaman ng oxygen sa pinaghalong sa porsyento ng volume ay ipinahayag ng formula

Ang pagkasunog ng mga haluang metal sa singaw ng tubig ay makabuluhang naiiba (Larawan 2.8). Ang oxide film na nabuo sa unang yugto ay sinisira ng hydrogen, at ang particle ay kumukuha ng hitsura ng coral. Ang aluminyo na natitira sa coral ay nagniningas lamang ng 1-10 ms pagkatapos ng pagtatapos ng unang yugto. Ang ganitong intermittency ng proseso ay tipikal para sa mga haluang metal ng anumang komposisyon.

kanin. 2.8. Pagkasunog ng mga particle ng aluminyo-magnesium alloy (50:50) spherical(A) at mali(b) nabubuo sa singaw ng tubig sa normal na presyon ng atmospera:

1 - paunang butil; 2 - butil bago mag-apoy; 3 - pagkasunog ng magnesiyo; 4 – pagkasunog ng aluminyo; 5 - nabuo ang coral pagkatapos ng butil

Kapag ang mga aluminyo-magnesium na haluang metal ay nasusunog sa carbon dioxide, ang magnesiyo lamang ang nasusunog mula sa particle, pagkatapos nito ay huminto ang proseso ng pagkasunog.

Pagsunog ng mga aluminyo-magnesium na haluang metal sa isang mataas na temperatura na apoy

Upang pag-aralan ang proseso ng pagkasunog ng mga particle ng metal sa mataas na temperatura, ang isang pinindot na tablet ng mga mixtures ng ammonium perchlorate at hexamine, na kinakalkula ang temperatura ng pagkasunog na 2500, 2700 at 3100 K, ay sinunog sa ilalim ng isang particle na naka-mount sa dulo ng isang karayom.

Ang pagkasunog ng mga particle ng aluminyo-magnesium na haluang metal sa ilalim ng mga kondisyong ito ay nangyayari, bilang panuntunan, na may pagsabog. Ang pagkakaroon ng pagsabog ay tipikal para sa mga particle ng lahat ng komposisyon. Bilang resulta ng pagsabog, nabuo ang isang makabuluhang luminescence zone, na isang tanda ng pamamayani ng vapor-phase combustion. Mga larawan ng isang nasusunog na butil sa simula ng pagkasunog (Larawan 2.9, A) ay nagpapakita na ang mga heterogenous na reaksyon ay nangyayari sa buong ibabaw ng shell ng oxide. Dahil sa init ng mga heterogenous na reaksyon, nangyayari ang mabilis na pagsingaw ng metal (Larawan 2.9, b), nagpo-promote ng pagkalagot ng shell ng oxide at pag-splash ng hindi na-vaporated na patak (Larawan 2.9, V).

kanin. 2.9. Pagkasunog ng 95% Al alloy na particle na may 5% Mg sa oxidizing flame (temperatura 2700 K):

A- paunang yugto ng pagkasunog; b- nakatigil na pagkasunog; V- paghihiwalay

Ayon kay B. G. Lrabey, S. E. Salibekov at Yu. V. Leninsky, ang pagdurog ng mga particle ng aluminum-magnesium alloys ay sanhi ng napakalaking pagkakaiba sa kumukulong temperatura ng magnesium at aluminum, bilang isang resulta kung saan ang pagkulo ng magnesium kapag ang particle ay nasa isang high-temperature zone ay sumasabog at humahantong sa pagdurog ng natitirang aluminyo. Ang temperaturang 2500 K ay sapat na para mangyari ang paputok na pagkasunog, na medyo natural, dahil ang temperaturang ito ay lumampas sa kumukulong punto ng parehong bahagi.

• Arabey B. G., Salibekov S. E., Levinsky Yu. V. Ang ilang mga katangian ng pag-aapoy at pagkasunog ng alikabok ng metal // Metallurgy ng pulbos. 1964. Bilang 3. P. 109-118.

Dyldina Yulia

Ang apoy ay maaaring magkaroon ng ibang kulay, ang lahat ay nakasalalay lamang sa metal na asin na idinagdag dito.

I-download:

Preview:

MAOU secondary school No. 40

Paksa

Ang pangkulay ng apoy bilang isa sa mga pamamaraan ng analytical chemistry.

Dyldina Yudiya,

Ika-9 na baitang, MAOU Secondary School No. 40

Superbisor:

Gurkina Svetlana Mikhailovna,

Guro ng biology at chemistry.

Perm, 2015

1. Panimula.
2. Kabanata 1 Analytical chemistry.
3. Kabanata 2 Mga pamamaraan ng analytical chemistry.
4. Kabanata 3 Mga reaksyon ng pangkulay ng apoy.
5. Konklusyon.

Panimula.

Mula sa maagang pagkabata ako ay nabighani sa gawain ng mga siyentipikong kemikal. Para silang mga wizard na, nang natutunan ang ilang mga nakatagong batas ng kalikasan, ay lumikha ng hindi alam. Sa mga kamay ng mga wizard na ito, nagbago ang kulay ng mga sangkap, nasunog, pinainit o pinalamig, at sumabog. Nang dumating ako sa mga aralin sa kimika, nagsimulang tumaas ang kurtina, at nagsimula akong maunawaan kung paano nangyayari ang mga proseso ng kemikal. Ang kursong kimika na kinuha ko ay hindi sapat para sa akin, kaya nagpasya akong gumawa ng isang proyekto. Gusto kong maging makabuluhan ang paksang pinagtatrabahuhan ko, tulungan akong maghanda para sa pagsusulit sa kimika, at matugunan ang aking pananabik para sa maganda at matingkad na mga reaksyon.

Pinag-aaralan namin ang pangkulay ng mga apoy ng mga ion ng metal sa iba't ibang kulay sa mga aralin sa kimika, kapag nag-aaral kami ng mga metal na alkali. Noong naging interesado ako sa paksang ito, lumabas na sa kasong ito, hindi ito ganap na isiwalat. Nagpasya akong pag-aralan ito nang mas detalyado.

Target: Sa tulong ng gawaing ito gusto kong matutunan kung paano matukoy ang husay na komposisyon ng ilang mga asin.

Mga gawain:

1. Kilalanin ang analytical chemistry.
2. Pag-aralan ang mga pamamaraan ng analytical chemistry at piliin ang pinaka-angkop para sa aking trabaho.
3. Gamit ang isang eksperimento, tukuyin kung aling metal ang kasama sa asin.

Kabanata 1.

Analytical chemistry.

Analytical chemistry -isang sangay ng kimika na nag-aaral sa komposisyon ng kemikal at bahagyang istraktura ng mga sangkap.

Ang layunin ng agham na ito ay upang matukoy ang mga kemikal na elemento o grupo ng mga elemento na bumubuo sa mga sangkap.

Ang paksa ng pag-aaral nito ay ang pagpapabuti ng umiiral at pagbuo ng mga bagong pamamaraan ng pagsusuri, ang paghahanap ng mga pagkakataon para sa kanilang praktikal na aplikasyon, at ang pag-aaral ng mga teoretikal na pundasyon ng mga pamamaraan ng analitikal.

Depende sa layunin ng mga pamamaraan, ang isang pagkakaiba ay ginawa sa pagitan ng qualitative at quantitative analysis.

1. Ang qualitative analysis ay isang hanay ng mga kemikal, physicochemical at pisikal na pamamaraan na ginagamit upang makita ang mga elemento, radical at compound na bahagi ng pinag-aralan na substance o pinaghalong mga substance. Sa qualitative analysis, maaari mong gamitin ang madaling magagawa, katangian ng mga kemikal na reaksyon kung saan ang hitsura o pagkawala ng kulay, ang paglabas o pagkalusaw ng isang namuo, ang pagbuo ng gas, atbp ay sinusunod. Ang mga ganitong reaksyon ay tinatawag na qualitative at sa tulong ng madali mong masusuri ang komposisyon ng isang sangkap.

Ang pagsusuri ng husay ay kadalasang isinasagawa sa mga may tubig na solusyon. Ito ay batay sa mga ionic na reaksyon at nagbibigay-daan sa iyo upang makita ang mga cation o anion ng mga sangkap na nakapaloob doon. Si Robert Boyle ay itinuturing na tagapagtatag ng pagsusuring ito. Ipinakilala niya ang ideyang ito ng mga elemento ng kemikal bilang mga di-nabubulok na pangunahing bahagi ng mga kumplikadong sangkap, pagkatapos nito ay isinasaayos niya ang lahat ng mga reaksyon ng husay na kilala sa kanyang panahon.

1. Ang quantitative analysis ay isang hanay ng mga kemikal, physicochemical at pisikal na pamamaraan para sa pagtukoy ng ratio ng mga bahagi na kasama sa komposisyon

analyte. Mula sa mga resulta nito, matutukoy ang mga equilibrium constant, mga produkto ng solubility, molekular at atomic na masa. Ang ganitong pagsusuri ay mas mahirap gawin, dahil nangangailangan ito ng maingat at mas maingat na diskarte; kung hindi, ang mga resulta ay maaaring magdulot ng mataas na mga pagkakamali at ang trabaho ay mababawasan sa zero.

Ang quantitative analysis ay kadalasang nauuna sa qualitative analysis.

Kabanata 2.

Mga pamamaraan ng pagsusuri ng kemikal.

Ang mga pamamaraan ng pagsusuri ng kemikal ay nahahati sa 3 grupo.

1. Mga pamamaraan ng kemikalbatay sa mga reaksiyong kemikal.

Sa kasong ito, ang mga reaksyon lamang na sinamahan ng isang nakikitang panlabas na epekto ay maaaring gamitin para sa pagsusuri, halimbawa, isang pagbabago sa kulay ng solusyon, ang pagpapalabas ng mga gas, ang pag-ulan o paglusaw ng pag-ulan, atbp. Ang mga panlabas na epekto na ito. magsisilbi sa kasong ito bilang mga analytical signal. Ang mga pagbabagong kemikal na nangyayari ay tinatawag na analytical reactions, at ang mga substance na nagdudulot ng mga reaksyong ito ay tinatawag na chemical reagents.

Ang lahat ng mga kemikal na pamamaraan ay nahahati sa dalawang grupo:

1. Ang reaksyon ay isinasagawa sa solusyon, ang tinatawag na "basang ruta".
2. Ang isang paraan ng pagsasagawa ng pagsusuri sa mga solido nang walang paggamit ng mga solvent ay tinatawag na "dry route." Ito ay nahahati sa pyrochemical analysis at trituration analysis. Sapagsusuri ng pyrochemical atAng sangkap na sinusuri ay pinainit sa apoy ng isang gas burner. Sa kasong ito, ang mga pabagu-bagong asin (chlorides, nitrates, carbonates) ng isang bilang ng mga metal ay nagbibigay sa apoy ng isang tiyak na kulay. Ang isa pang paraan ng pagsusuri ng pyrotechnic ay ang paggawa ng mga kulay na perlas (salamin). Upang makakuha ng mga perlas, ang mga asing-gamot at mga metal oxide ay pinagsama sa sodium tetraborate (Na2 B4O7 "10H2O) o sodium ammonium hydrogen phosphate (NaNH4HP04 4H20) at ang kulay ng mga nagresultang baso (mga perlas) ay sinusunod.
3. Pamamaraan ng pagkuskos ay iminungkahi sa 1898 ni F. M. Flavitsky. Ang solid test substance ay dinudurog na may solid reagent, at ang panlabas na epekto ay sinusunod. Halimbawa, ang mga cobalt salt na may ammonium thiocyanate ay maaaring magbigay ng asul na kulay.

1. Kapag sinusuri ng mga pisikal na pamamaraanpag-aralan ang mga pisikal na katangian ng bagay gamit ang mga instrumento nang hindi gumagamit ng mga reaksiyong kemikal. Kasama sa mga pisikal na pamamaraan ang spectral analysis, luminescence, X-ray diffraction at iba pang paraan ng pagsusuri.
2. Paggamit ng physico-chemical na pamamaraanpag-aralan ang mga pisikal na phenomena na nagaganap sa mga reaksiyong kemikal. Halimbawa, sa pamamaraang colorimetric, ang intensity ng kulay ay sinusukat depende sa konsentrasyon ng substance; sa conductometric analysis, ang pagbabago sa electrical conductivity ng mga solusyon ay sinusukat.

Kabanata 3.

Gawain sa laboratoryo.

Mga reaksyon ng kulay ng apoy.

Target: Upang pag-aralan ang pangkulay ng apoy ng lampara ng alkohol sa pamamagitan ng mga ion ng metal.

Sa aking trabaho, nagpasya akong gamitin ang paraan ng pyrotechnic analysis ng pagkulay ng apoy na may mga metal ions.

Mga sangkap ng pagsubok:mga metal na asing-gamot (sodium fluoride, lithium chloride, copper sulfate, barium chloride, calcium chloride, strontium sulfate, magnesium chloride, lead sulfate).

Kagamitan: mga tasa ng porselana, ethyl alcohol, glass rod, concentrated hydrochloric acid.

Upang maisakatuparan ang gawain, gumawa ako ng solusyon ng asin sa ethyl alcohol at pagkatapos ay sinunog ito. Ilang beses kong isinagawa ang aking eksperimento, sa huling yugto ay napili ang pinakamahusay na mga sample, pagkatapos ay gumawa kami ng isang video.

Mga konklusyon:

Ang mga volatile salt ng maraming metal ay nagbibigay kulay sa apoy sa iba't ibang kulay na katangian ng mga metal na ito. Ang kulay ay nakasalalay sa mga mainit na singaw ng mga libreng metal, na nakuha bilang isang resulta ng thermal decomposition ng mga asing-gamot kapag sila ay ipinakilala sa apoy ng burner. Sa aking kaso, ang mga asing-gamot na ito ay kasama ang sodium fluoride at lithium chloride; nagbigay sila ng maliliwanag, puspos na mga kulay.

Konklusyon.

Ang pagsusuri ng kemikal ay ginagamit ng mga tao sa maraming lugar, ngunit sa mga aralin sa kimika ay nakikilala lamang natin ang isang maliit na bahagi ng kumplikadong agham na ito. Ang mga pamamaraan na ginamit sa pagsusuri ng pyrochemical ay ginagamit sa pagsusuri ng husay bilang isang paunang pagsubok kapag sinusuri ang pinaghalong mga tuyong sangkap o bilang mga reaksyon sa screening. Sa pagsusuri ng husay, ang mga "tuyo" na reaksyon ay gumaganap lamang ng isang pantulong na papel; kadalasang ginagamit ang mga ito bilang mga pangunahing pagsusuri at mga reaksyon sa pagpapatunay.

Bilang karagdagan, ang mga reaksyong ito ay ginagamit ng mga tao sa ibang mga industriya, halimbawa, sa mga paputok. Tulad ng alam natin, ang mga paputok ay mga pandekorasyon na ilaw ng iba't ibang kulay at hugis, na nakuha sa pamamagitan ng pagsunog ng mga komposisyon ng pyrotechnic. Kaya, ang mga pyrotechnicians ay nagdaragdag ng iba't ibang mga nasusunog na sangkap sa komposisyon ng mga paputok, kung saan ang mga di-metal na elemento (silicon, boron, sulfur) ay malawak na kinakatawan. Sa panahon ng oksihenasyon ng boron at silikon, ang isang malaking halaga ng enerhiya ay inilabas, ngunit ang mga produktong gas ay hindi nabuo, kaya ang mga sangkap na ito ay ginagamit upang gumawa ng mga naantalang piyus (upang mag-apoy ng iba pang mga compound sa isang tiyak na oras). Kasama sa maraming mixture ang mga organic na carbonaceous na materyales. Halimbawa, ang uling (ginagamit sa itim na pulbos, mga shell ng paputok) o asukal (mga granada ng usok). Ginagamit ang mga kemikal na aktibong metal (aluminyo, titanium, magnesium), na ang pagkasunog sa mataas na temperatura ay gumagawa ng maliwanag na liwanag. Ginamit ang property na ito para maglunsad ng mga paputok.

Sa proseso ng trabaho, napagtanto ko kung gaano kahirap at kahalaga ang magtrabaho sa mga sangkap; hindi lahat ay matagumpay na gusto ko. Bilang isang patakaran, ang mga aralin sa kimika ay kulang sa praktikal na gawain, salamat sa kung saan ang mga teoretikal na kasanayan ay binuo. Ang proyekto ay nakatulong sa akin na bumuo ng kasanayang ito. Bilang karagdagan, ito ay may malaking kasiyahan na ipinakilala ko sa aking mga kaklase ang mga resulta ng aking trabaho. Nakatulong ito sa kanila na pagsamahin ang kanilang teoretikal na kaalaman.

Hindi mahirap hulaan na ang kulay ng isang apoy ay tinutukoy ng mga kemikal na nasusunog dito, kung ang pagkakalantad sa mataas na temperatura ay naglalabas ng mga indibidwal na atomo ng mga nasusunog na sangkap, na nagbibigay kulay sa apoy. Upang matukoy ang epekto ng mga sangkap sa kulay ng apoy, iba't ibang mga eksperimento ang isinagawa, na tatalakayin natin sa ibaba.

Mula noong sinaunang panahon, sinubukan ng mga alchemist at siyentipiko na alamin kung anong mga sangkap ang nasusunog, depende sa kulay na nakukuha ng apoy.

Ang apoy ng mga gas water heater at kalan, na magagamit sa lahat ng bahay at apartment, ay may asul na tint. Kapag nasunog, ang lilim na ito ay ginawa ng carbon, carbon monoxide. Ang dilaw-kahel na kulay ng apoy ng apoy na nakasindi sa kagubatan, o ng mga posporo sa bahay, ay dahil sa mataas na nilalaman ng mga sodium salt sa natural na kahoy. Higit sa lahat salamat dito - pula. Ang apoy ng isang gas stove burner ay magkakaroon ng parehong kulay kung iwiwisik mo ito ng ordinaryong table salt. Kapag nasunog ang tanso, magiging berde ang apoy. Sa palagay ko napansin mo na kapag nagsuot ka ng singsing o chain na gawa sa ordinaryong tanso na hindi pinahiran ng protective compound sa mahabang panahon, ang balat ay nagiging berde. Ang parehong bagay ay nangyayari sa panahon ng proseso ng pagkasunog. Kung mataas ang nilalaman ng tanso, magaganap ang napakatingkad na berdeng ilaw, halos kapareho ng puti. Ito ay makikita kung magwiwisik ka ng tansong pinagkataman sa isang gas burner.

Maraming mga eksperimento ang isinagawa gamit ang isang ordinaryong gas burner at iba't ibang mineral. Sa ganitong paraan natukoy ang kanilang komposisyon. Kailangan mong kunin ang mineral gamit ang mga sipit at ilagay ito sa apoy. Ang kulay ng apoy ay maaaring magpahiwatig ng iba't ibang mga dumi na nasa elemento. Ang berdeng apoy at ang mga kulay nito ay nagpapahiwatig ng pagkakaroon ng tanso, barium, molibdenum, antimony, at posporus. Ang Boron ay gumagawa ng asul-berde na kulay. Ang selenium ay nagbibigay sa apoy ng isang asul na tint. Ang apoy ay kulay pula sa pagkakaroon ng strontium, lithium at calcium, at violet - potasa. Ang dilaw-kahel na kulay ay nalilikha kapag nasusunog ang sodium.

Ang mga pag-aaral ng mga mineral upang matukoy ang kanilang komposisyon ay isinasagawa gamit ang isang Bunsen burner. Ang kulay ng apoy nito ay pantay at walang kulay; hindi ito nakakasagabal sa kurso ng eksperimento. Inimbento ni Bunsen ang burner noong kalagitnaan ng ika-19 na siglo.

Nakagawa siya ng isang pamamaraan na nagpapahintulot sa isa na matukoy ang komposisyon ng isang sangkap sa pamamagitan ng lilim ng apoy. Sinubukan ng mga siyentipiko na magsagawa ng mga katulad na eksperimento bago siya, ngunit wala silang Bunsen burner, ang walang kulay na apoy na hindi nakagambala sa pag-unlad ng eksperimento. Inilagay niya ang iba't ibang elemento sa isang platinum wire sa apoy ng burner, dahil kapag idinagdag ang metal na ito, ang apoy ay hindi nagiging kulay. Sa unang sulyap, ang pamamaraan ay tila mabuti; ang labor-intensive chemical analysis ay maaaring ibigay. Kailangan mo lamang dalhin ang elemento sa apoy at tingnan kung ano ang binubuo nito. Ngunit ang mga sangkap sa kanilang dalisay na anyo ay maaaring matagpuan nang napakabihirang sa kalikasan. Karaniwang naglalaman ang mga ito ng malalaking dami ng iba't ibang mga dumi na nagbabago sa kulay ng apoy.

Sinubukan ni Bunsen na i-highlight ang mga kulay at shade gamit ang iba't ibang pamamaraan. Halimbawa, gamit ang kulay na salamin. Sabihin nating kung titingnan mo ang asul na salamin, hindi mo makikita ang dilaw na kulay na lumiliko ang apoy kapag sinusunog ang mga pinakakaraniwang sodium salt. Pagkatapos ay ang lilac o crimson shade ng nais na elemento ay nagiging makikilala. Ngunit kahit na ang gayong mga trick ay humantong sa tamang pagpapasiya ng komposisyon ng isang kumplikadong mineral sa napakabihirang mga kaso. Ang teknolohiyang ito ay hindi makakamit ng higit pa.

Sa ngayon, ang gayong tanglaw ay ginagamit lamang para sa paghihinang.

aluminyo - nasusunog na metal, atomic mass 26.98; density 2700 kg/m 3, punto ng pagkatunaw 660.1 °C; punto ng kumukulo 2486 °C; calorific value -31087 kJ/kg. Ang mga aluminyo shavings at alikabok ay maaaring mag-apoy sa ilalim ng lokal na pagkilos ng mga mababang-calorie na pinagmumulan ng pag-aapoy (tugma ng apoy, spark, atbp.). Kapag ang aluminum powder, shavings, at foil ay nakikipag-ugnayan sa moisture, ang aluminum oxide ay nabubuo at ang malaking halaga ng init ay inilalabas, na humahantong sa kanilang kusang pagkasunog kapag naipon sa mga tambak. Ang prosesong ito ay pinadali ng kontaminasyon ng mga materyales na ito sa mga langis. Ang pagpapakawala ng libreng hydrogen kapag ang aluminum dust ay nakikipag-ugnayan sa moisture ay nagpapadali sa pagsabog nito. Ang temperatura ng self-ignition ng isang sample ng aluminum dust na may dispersion na 27 microns ay 520 ° C; nagbabagang temperatura 410 °C; mas mababang limitasyon ng konsentrasyon ng pagpapalaganap ng apoy 40 g/m 3; maximum na presyon ng pagsabog 1.3 MPa; rate ng pagtaas ng presyon: average na 24.1 MPa/s, maximum na 68.6 MPa/s. Ang maximum na konsentrasyon ng oxygen kung saan ang pag-aapoy ng air suspension sa pamamagitan ng isang electric spark ay hindi kasama ay 3% ng volume. Ang naayos na alikabok ay isang panganib sa sunog. Temperatura sa self-ignition 320 °C. Ang aluminyo ay madaling tumutugon sa temperatura ng silid na may may tubig na mga solusyon ng alkalis at ammonia, na naglalabas ng hydrogen. Ang paghahalo ng aluminum powder sa isang alkaline aqueous solution ay maaaring magdulot ng pagsabog. Masiglang gumanti sa maraming metalloid. Ang mga pagliko ng aluminyo ay nasusunog, halimbawa, sa bromine, na bumubuo ng aluminum bromide. Ang pakikipag-ugnayan ng aluminyo na may murang luntian at bromine ay nangyayari sa temperatura ng silid, at may yodo - kapag pinainit. Kapag pinainit, pinagsama ang aluminyo sa asupre. Kung magdagdag ka ng aluminum powder sa singaw ng kumukulong asupre, ang aluminyo ay masusunog. Ang mabigat na lupa na aluminyo ay tumutugon sa mga halogenated hydrocarbons; ang maliit na halaga ng aluminum chloride na naroroon (nabuo sa panahon ng reaksyong ito) ay gumaganap bilang isang katalista, na nagpapabilis sa reaksyon, sa ilang mga kaso na humahantong sa isang pagsabog. Ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay sinusunod kapag ang aluminum powder ay pinainit ng methyl chloride, carbon tetrachloride, isang pinaghalong chloroform at carbon tetrachloride sa temperatura na humigit-kumulang 150 °C.

Ang aluminyo sa anyo ng isang compact na materyal ay hindi nakikipag-ugnayan sa carbon tetrachloride. Ang paghahalo ng aluminum dust sa ilang chlorinated hydrocarbons at alkohol ay nagiging sanhi ng kusang pag-aapoy ng timpla. Ang pinaghalong aluminum powder na may copper oxide, silver oxide, lead oxide at lalo na ang lead dioxide ay nasusunog nang paputok. Ang pinaghalong ammonium nitrate, aluminum powder na may coal o nitro compound ay isang paputok. Extinguishing agent: tuyong buhangin, alumina, magnesite powder, asbestos blanket. Ang paggamit ng tubig at fire extinguisher ay ipinagbabawal.

Ang aluminyo ay hindi nangyayari sa kalikasan sa dalisay nitong anyo, dahil ito ay napakabilis na na-oxidize ng atmospheric oxygen upang makabuo ng malakas na oxide films na nagpoprotekta sa ibabaw mula sa karagdagang pakikipag-ugnayan.

Karaniwan, hindi purong aluminyo ang ginagamit bilang isang materyal na istruktura, ngunit iba't ibang mga haluang metal batay dito, na kung saan ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang kumbinasyon ng kasiya-siyang lakas, mahusay na kalagkitan, napakahusay na weldability at paglaban sa kaagnasan. Bilang karagdagan, ang mga haluang metal na ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng mataas na pagtutol sa panginginig ng boses.

elemento ng kemikal ng pangkat III ng periodic table, atomic number 13, relative atomic mass 26.98. Sa kalikasan, ito ay kinakatawan ng isang matatag na nuclide lamang 27 Sinabi ni Al. Ang isang bilang ng mga radioactive isotopes ng aluminyo ay artipisyal na nakuha, ang pinakamatagal na nabubuhay 26 Ang Al ay may kalahating buhay na 720 libong taon. Aluminum sa kalikasan. Mayroong maraming aluminyo sa crust ng lupa: 8.6% sa timbang. Nangunguna ito sa lahat ng mga metal at pangatlo sa iba pang mga elemento (pagkatapos ng oxygen at silikon). Mayroong dalawang beses na mas maraming aluminyo kaysa sa bakal, at 350 beses na higit pa kaysa sa tanso, sink, kromo, lata at tingga na pinagsama! Tulad ng isinulat niya higit sa 100 taon na ang nakalilipas sa kanyang klasikong aklat-aralin Mga Pangunahing Kaalaman sa Chemistry D.I. Mendeleev, sa lahat ng metal, “ang aluminyo ang pinakakaraniwan sa kalikasan; Ito ay sapat na upang ituro na ito ay bahagi ng luad upang gawing malinaw ang unibersal na pamamahagi ng aluminyo sa crust ng lupa. Ang aluminyo, o alum na metal (alumen), ay tinatawag ding luwad dahil ito ay matatagpuan sa luwad.”

Ang pinakamahalagang aluminyo mineral ay bauxite, isang halo ng pangunahing oxide AlO(OH) at hydroxide Al(OH)

3 . Ang pinakamalaking deposito ng bauxite ay matatagpuan sa Australia, Brazil, Guinea at Jamaica; ang industriyal na produksyon ay isinasagawa din sa ibang mga bansa. Ang Alunite (alum stone) ay mayaman din sa aluminyo (Na,K) 2 SO 4 Al 2 (SO 4) 3 4Al(OH) 3, nepheline (Na,K) 2 O Al 2 O 3 2SiO 2 . Sa kabuuan, higit sa 250 mineral ang kilala na naglalaman ng aluminyo; karamihan sa mga ito ay aluminosilicates, kung saan ang crust ng lupa ay pangunahing nabuo. Kapag sila ay may panahon, nabuo ang luad, ang batayan nito ay ang mineral na kaolinit Al 2 O 3 2SiO 2 2H 2 O. Ang mga dumi ng bakal ay kadalasang nagpapakulay ng kayumanggi sa luwad, ngunit mayroon ding puting luad at kaolin, na ginagamit sa paggawa ng porselana at luwad. Tingnan din BOXITE.

Paminsan-minsan, matatagpuan ang napakatigas (pangalawa lamang sa brilyante) na mineral na corundum na mala-kristal na Al oxide

2 O 3 , madalas na kulayan ng mga dumi sa iba't ibang kulay. Ang asul na iba't nito (isang paghahalo ng titanium at iron) ay tinatawag na sapiro, ang pula (isang paghahalo ng kromo) ay tinatawag na ruby. Ang iba't ibang impurities ay maaari ding kulayan ang tinatawag na noble corundum green, yellow, orange, purple at iba pang mga kulay at shade.

Hanggang kamakailan lamang, pinaniniwalaan na ang aluminyo, bilang isang napaka-aktibong metal, ay hindi maaaring mangyari sa kalikasan sa isang libreng estado, ngunit noong 1978, ang katutubong aluminyo ay natuklasan sa mga bato ng Siberian Platform sa anyo ng mga kristal na tulad ng sinulid na 0.5 lamang. mm ang haba (na may kapal ng thread na ilang micrometers). Natuklasan din ang katutubong aluminyo sa lunar na lupa na dinala sa Earth mula sa mga rehiyon ng Seas of Crisis and Abundance. Ito ay pinaniniwalaan na ang aluminum metal ay maaaring mabuo sa pamamagitan ng condensation mula sa gas. Ito ay kilala na kapag pinainit ang aluminum halides - chloride, bromide, fluoride - maaari silang sumingaw nang mas malaki o mas madali (halimbawa, AlCl

3 mga sublim na nasa 180° C). Sa isang malakas na pagtaas sa temperatura, ang mga aluminum halides ay nabubulok, na nagiging isang estado na may mas mababang metal valency, halimbawa, AlCl. Kapag ang naturang tambalan ay nag-condenses na may pagbaba sa temperatura at kawalan ng oxygen, ang isang disproportionation reaction ay nangyayari sa solid phase: ang ilan sa mga aluminum atoms ay na-oxidized at pumasa sa karaniwang trivalent state, at ang ilan ay nabawasan. Ang Monivalent aluminum ay maaari lamang gawing metal: 3AlCl® 2Al + AlCl 3 . Ang pagpapalagay na ito ay sinusuportahan din ng parang thread na hugis ng mga native na kristal na aluminyo. Karaniwan, ang mga kristal ng istraktura na ito ay nabuo dahil sa mabilis na paglaki mula sa yugto ng gas. Malamang na ang mga microscopic aluminum nuggets sa lunar na lupa ay nabuo sa katulad na paraan.

Ang pangalang aluminyo ay nagmula sa Latin na alumen (genus aluminis). Ito ang pangalan ng alum, double potassium-aluminum sulfate KAl(SO

4) 2 12H 2 O) , na ginamit bilang mordant kapag nagtitina ng mga tela. Ang Latin na pangalan ay malamang na bumalik sa Griyego na "halme" - brine, brine. Nagtataka na sa England ang aluminyo ay aluminyo, at sa USA ito ay aluminyo.

Maraming mga tanyag na libro sa kimika ang naglalaman ng isang alamat na ang isang tiyak na imbentor, na ang pangalan ay hindi napanatili ng kasaysayan, ay dinala kay Emperador Tiberius, na namuno sa Roma noong 1427 AD, isang mangkok na gawa sa isang metal na kahawig ng kulay ng pilak, ngunit mas magaan. Ang regalong ito ay nagbuwis ng buhay ng panginoon: Inutusan siya ni Tiberius na ipapatay at sirain ang pagawaan, dahil natatakot siya na baka mapababa ng bagong metal ang halaga ng pilak sa kabang-yaman ng imperyal.

Ang alamat na ito ay batay sa isang kuwento ni Pliny the Elder, isang Romanong manunulat at iskolar, may-akda Likas na kasaysayan encyclopedia of natural science kaalaman noong sinaunang panahon. Ayon kay Pliny, ang bagong metal ay nakuha mula sa "clayey earth." Ngunit ang luad ay naglalaman ng aluminyo.

Ang mga modernong may-akda ay halos palaging gumagawa ng isang reserbasyon na ang buong kuwentong ito ay walang iba kundi isang magandang fairy tale. At hindi ito nakakagulat: ang aluminyo sa mga bato ay lubos na mahigpit na nakagapos sa oxygen, at maraming enerhiya ang dapat gugulin upang palabasin ito. Gayunpaman, kamakailan lamang ay lumitaw ang bagong data sa pangunahing posibilidad ng pagkuha ng metal na aluminyo noong sinaunang panahon. Tulad ng ipinakita ng spectral analysis, ang mga dekorasyon sa libingan ng Chinese commander na si Zhou-Zhu, na namatay sa simula ng ika-3 siglo. AD, ay gawa sa isang haluang metal na binubuo ng 85% aluminyo. Nakuha kaya ng mga sinaunang tao ang libreng aluminyo? Ang lahat ng kilalang pamamaraan (electrolysis, reduction na may metallic sodium o potassium) ay awtomatikong inaalis. Matatagpuan ba ang katutubong aluminyo noong sinaunang panahon, tulad ng, halimbawa, mga nugget ng ginto, pilak, at tanso? Ito ay hindi rin kasama: ang katutubong aluminyo ay isang bihirang mineral na matatagpuan sa hindi gaanong halaga, kaya ang mga sinaunang manggagawa ay hindi mahanap at mangolekta ng mga naturang nuggets sa kinakailangang dami.

Gayunpaman, posible ang isa pang paliwanag para sa kuwento ni Pliny. Ang aluminyo ay maaaring makuha mula sa mga ores hindi lamang sa tulong ng kuryente at alkali na mga metal. Mayroong magagamit na ahente ng pagbabawas at malawakang ginagamit mula noong sinaunang panahon - karbon, sa tulong kung saan ang mga oxide ng maraming mga metal ay nabawasan sa mga libreng metal kapag pinainit. Noong huling bahagi ng 1970s, nagpasya ang mga German chemist na subukan kung ang aluminyo ay maaaring ginawa noong sinaunang panahon sa pamamagitan ng pagbawas sa karbon. Pinainit nila ang pinaghalong luad na may pulbos ng karbon at table salt o potash (potassium carbonate) sa isang clay crucible hanggang sa pulang init. Ang asin ay nakuha mula sa tubig dagat, at potash mula sa mga abo ng halaman, upang magamit lamang ang mga sangkap at pamamaraan na magagamit noong unang panahon. Pagkaraan ng ilang oras, lumutang ang slag na may mga aluminum ball sa ibabaw ng crucible! Maliit ang ani ng metal

, ngunit posibleng sa ganitong paraan nakuha ng mga sinaunang metalurhista ang “metal noong ika-20 siglo.”Mga katangian ng aluminyo. Ang kulay ng purong aluminyo ay kahawig ng pilak; ito ay isang napakagaan na metal: ang density nito ay 2.7 g/cm lamang. 3 . Ang tanging mga metal na mas magaan kaysa aluminyo ay alkali at alkaline earth metals (maliban sa barium), beryllium at magnesium. Madaling natutunaw ang aluminyo sa 600° C (maaaring matunaw ang manipis na aluminum wire sa isang regular na burner sa kusina), ngunit kumukulo lamang ito sa 2452°C. Sa mga tuntunin ng electrical conductivity, ang aluminyo ay nasa ika-4 na lugar, pangalawa lamang sa pilak (ito ay nasa unang lugar), tanso at ginto, na, dahil sa mababang halaga ng aluminyo, ay may malaking praktikal na kahalagahan. Ang thermal conductivity ng mga metal ay nagbabago sa parehong pagkakasunud-sunod. Madaling i-verify ang mataas na thermal conductivity ng aluminum sa pamamagitan ng paglubog ng aluminum na kutsara sa mainit na tsaa. At isa pang kapansin-pansing katangian ng metal na ito: ang makinis, makintab na ibabaw nito ay perpektong sumasalamin sa liwanag: mula 80 hanggang 93% sa nakikitang rehiyon ng spectrum, depende sa haba ng daluyong. Sa rehiyon ng ultraviolet, ang aluminyo ay walang katumbas sa bagay na ito, at sa pulang rehiyon lamang ito ay bahagyang mas mababa sa pilak (sa ultraviolet, ang pilak ay may napakababang pagpapakita).

Ang purong aluminyo ay isang medyo malambot na metal, halos tatlong beses na mas malambot kaysa sa tanso, kaya kahit na medyo makapal na mga plato ng aluminyo at mga baras ay madaling yumuko, ngunit kapag ang aluminyo ay bumubuo ng mga haluang metal (mayroong isang malaking bilang ng mga ito), ang katigasan nito ay maaaring tumaas ng sampung beses.

Ang katangian ng estado ng oksihenasyon ng aluminyo ay +3, ngunit dahil sa pagkakaroon ng hindi napuno na 3 R- at 3

d -orbitals, aluminum atoms ay maaaring bumuo ng karagdagang donor-acceptor bonds. Samakatuwid, ang Al ion 3+ na may maliit na radius ay napakahilig sa kumplikadong pagbuo, na bumubuo ng iba't ibang mga cationic at anionic complex: AlCl4 , AlF 6 3 , 3+ , Al(OH) 4 , Al(OH) 6 3 , AlH 4at marami pang iba. Ang mga complex na may mga organikong compound ay kilala rin.

Ang aktibidad ng kemikal ng aluminyo ay napakataas; sa serye ng mga potensyal na elektrod ito ay nakatayo kaagad sa likod ng magnesiyo. Sa unang sulyap, ang gayong pahayag ay maaaring mukhang kakaiba: pagkatapos ng lahat, ang isang aluminum pan o kutsara ay medyo matatag sa hangin at hindi bumagsak sa tubig na kumukulo. Ang aluminyo, hindi katulad ng bakal, ay hindi kinakalawang. Ito ay lumalabas na kapag nakalantad sa hangin, ang metal ay natatakpan ng walang kulay, manipis ngunit matibay na "baluti" ng oksido, na nagpoprotekta sa metal mula sa oksihenasyon. Kaya, kung ipinakilala mo ang isang makapal na aluminyo wire o plate na 0.51 mm ang kapal sa apoy ng burner, ang metal ay natutunaw, ngunit ang aluminyo ay hindi dumadaloy, dahil nananatili ito sa isang bag ng oksido nito. Kung aalisin mo ang aluminyo ng proteksiyon na pelikula nito o gagawin itong maluwag (halimbawa, sa pamamagitan ng paglubog nito sa isang solusyon ng mga mercury salts), agad na ipapakita ng aluminyo ang tunay na kakanyahan nito: nasa temperatura ng silid na ito ay magsisimulang tumugon nang masigla sa tubig, na naglalabas ng hydrogen. : 2Al + 6H

2 O ® 2Al(OH) 3 + 3H 2 . Sa hangin, ang aluminum na natanggal sa protective film nito ay nagiging loose oxide powder sa harap mismo ng ating mga mata: 2Al + 3O 2 ® 2Al 2 O 3 . Ang aluminyo ay lalong aktibo sa isang pinong durog na estado; Kapag hinipan sa apoy, ang alikabok ng aluminyo ay agad na nasusunog. Kung paghaluin mo ang aluminyo na alikabok sa sodium peroxide sa isang ceramic plate at bumagsak ng tubig sa pinaghalong, ang aluminyo ay sumisikat din at masusunog na may puting apoy.

Ang napakataas na pagkakaugnay ng aluminyo para sa oxygen ay nagpapahintulot na ito ay "mag-alis" ng oxygen mula sa mga oxide ng isang bilang ng iba pang mga metal, na binabawasan ang mga ito (aluminothermy method). Ang pinakatanyag na halimbawa ay isang thermite mixture, ang pagkasunog nito ay naglalabas ng napakaraming init na ang resultang bakal ay natutunaw: 8Al + 3Fe

3 O 4 ® 4Al 2 O 3 + 9Fe. Ang reaksyong ito ay natuklasan noong 1856 ni N.N. Beketov. Sa ganitong paraan, ang Fe ay maaaring maging mga metal2 O 3, CoO, NiO, MoO 3, V 2 O 5, SnO 2, CuO, isang bilang ng iba pang mga oxide. Kapag binabawasan ng aluminyo Cr2 O 3, Nb 2 O 5, Ta 2 O 5, SiO 2, TiO 2, ZrO 2, B 2 O 3Ang init ng reaksyon ay hindi sapat upang mapainit ang mga produkto ng reaksyon sa itaas ng kanilang natutunaw na punto.

Ang aluminyo ay madaling natutunaw sa mga dilute na mineral acid upang bumuo ng mga asin. Ang puro nitric acid, na nag-oxidize sa ibabaw ng aluminyo, ay nagtataguyod ng pampalapot at pagpapalakas ng oxide film (ang tinatawag na passivation ng metal). Ang aluminyo na ginagamot sa ganitong paraan ay hindi tumutugon kahit na may hydrochloric acid. Paggamit ng electrochemical

Ang anodic oxidation (anodizing) ay maaaring lumikha ng isang makapal na pelikula sa ibabaw ng aluminyo, na madaling maipinta sa iba't ibang kulay.

Ang pag-alis ng hindi gaanong aktibong mga metal sa pamamagitan ng aluminyo mula sa mga solusyon ng mga asing-gamot ay kadalasang nahahadlangan ng isang proteksiyon na pelikula sa ibabaw ng aluminyo. Ang pelikulang ito ay mabilis na nawasak ng tansong klorido, kaya ang reaksyon ng 3CuCl ay madaling nangyayari

2 + 2Al ® 2AlCl 3 + 3Cu, na sinamahan ng malakas na pag-init. Sa malakas na mga solusyon sa alkali, ang aluminyo ay madaling natutunaw sa paglabas ng hydrogen: 2Al + 6NaOH + 6H 2 O ® 2Na 3 + 3H 2 (nabubuo din ang iba pang anionic hydroxo complex). Ang amphoteric na kalikasan ng mga compound ng aluminyo ay makikita din sa madaling pagkatunaw ng sariwang precipitated oxide at hydroxide nito sa alkalis. Ang crystalline oxide (corundum) ay napaka-lumalaban sa mga acid at alkalis. Kapag pinagsama sa alkalis, ang mga anhydrous aluminate ay nabuo: Al 2 O 3 + 2NaOH ® 2NaAlO 2 + H 2 O. Magnesium aluminate Mg(AlO 2) 2 isang semi-mahalagang spinel stone, kadalasang may kulay na may mga dumi sa iba't ibang kulay.

Ang reaksyon ng aluminyo na may mga halogens ay nangyayari nang mabilis. Kung ang isang manipis na aluminyo wire ay ipinakilala sa isang test tube na may 1 ml ng bromine, pagkatapos ng maikling panahon ang aluminyo ay nagniningas at nasusunog na may maliwanag na apoy. Ang reaksyon ng isang halo ng aluminyo at yodo powders ay pinasimulan ng isang patak ng tubig (ang tubig na may yodo ay bumubuo ng isang acid na sumisira sa oxide film), pagkatapos ay lumilitaw ang isang maliwanag na apoy na may mga ulap ng violet iodine vapor. Ang mga aluminyo halides sa mga may tubig na solusyon ay acidic dahil sa hydrolysis: AlCl

3 + H 2 O Al(OH)Cl 2 + HCl. Ang reaksyon ng aluminyo na may nitrogen ay nangyayari lamang sa itaas 800 ° C na may pagbuo ng AlN nitride, na may sulfur sa 200 ° C (Al sulfide ay nabuo 2 S 3 ), na may posporus sa 500° C (nabubuo ang phosphide AlP). Kapag ang boron ay idinagdag sa tinunaw na aluminyo, ang mga boride ng komposisyon na AlB ay nabuo 2 at AlB 12 refractory compounds, lumalaban sa acids. Ang hydride (AlH) x (x = 1.2) ay nabuo lamang sa vacuum sa mababang temperatura sa reaksyon ng atomic hydrogen na may aluminum vapor. AlH hydride, stable sa kawalan ng moisture sa room temperature 3 inihanda sa isang solusyon ng anhydrous eter: Al Cl 3 + LiH ® AlH 3 + 3LiCl. Sa labis na LiH, nabubuo ang tulad ng asin na lithium aluminum hydride LiAlH 4 isang napakalakas na ahente ng pagbabawas na ginagamit sa mga organikong synthesis. Agad itong nabubulok sa tubig: LiAlH 4 + 4H 2 O ® LiOH + Al(OH) 3 + 4H 2 . Produksyon ng aluminyo. Ang dokumentadong pagtuklas ng aluminyo ay naganap noong 1825. Ang metal na ito ay unang nakuha ng isang Danish physicist Hans Christian Oersted, nang ihiwalay niya ito sa pamamagitan ng pagkilos ng potassium amalgam sa anhydrous aluminum chloride (nakuha sa pamamagitan ng pagpasa ng chlorine sa mainit na pinaghalong aluminum oxide at karbon). Ang pagkakaroon ng distilled off ang mercury, si Oersted ay nakakuha ng aluminyo, bagaman ito ay nahawahan ng mga impurities. Noong 1827, nakuha ng German chemist na si Friedrich Wöhler ang aluminyo sa anyo ng pulbos sa pamamagitan ng pagbabawas ng hexafluoroaluminate na may potasa: Na 3 AlF 6 + 3K ® Al + 3NaF + 3KF. Nang maglaon ay nakuha niya ang aluminyo sa anyo ng makintab na mga bolang metal. Noong 1854, binuo ng French chemist na si Henri Etienne Saint-Clair Deville ang unang pang-industriya na pamamaraan para sa paggawa ng aluminyo sa pamamagitan ng pagbabawas ng pagkatunaw ng tetrachloroaluminate na may sodium: NaAlCl 4 + 3Na ® Al + 4NaCl. Gayunpaman, ang aluminyo ay patuloy na isang napakabihirang at mamahaling metal; ito ay hindi gaanong mas mura kaysa sa ginto at 1500 beses na mas mahal kaysa sa bakal (ngayon ay tatlong beses na lamang). Ang isang kalansing ay ginawa mula sa ginto, aluminyo at mahalagang bato noong 1850s para sa anak ng French Emperor Napoleon III. Nang ang isang malaking ingot ng aluminyo na ginawa ng isang bagong paraan ay ipinakita sa World Exhibition sa Paris noong 1855, ito ay tiningnan na parang ito ay isang hiyas. Ang itaas na bahagi (sa anyo ng isang pyramid) ng Washington Monument sa kabisera ng US ay ginawa mula sa mahalagang aluminyo. Sa oras na iyon, ang aluminyo ay hindi gaanong mas mura kaysa sa pilak: sa USA, halimbawa, noong 1856 ito ay naibenta sa presyong 12 dolyar bawat pound (454 g), at pilak para sa 15 dolyar. Sa 1st volume ng sikat na Brockhaus Encyclopedic Dictionary, na inilathala noong 1890, sinabi ni Efron na "ang aluminyo ay pangunahing ginagamit pa rin para sa paggawa ng... mga luxury goods." Sa oras na iyon, 2.5 tonelada lamang ng metal ang minahan taun-taon sa buong mundo. Sa pagtatapos lamang ng ika-19 na siglo, nang ang isang electrolytic na pamamaraan para sa paggawa ng aluminyo ay binuo, ang taunang produksyon nito ay nagsimulang umabot sa libu-libong tonelada, at noong ika-20 siglo. milyong tonelada. Binago nito ang aluminyo mula sa isang semi-mahalagang metal tungo sa isang malawak na magagamit na metal.

Ang modernong paraan ng paggawa ng aluminyo ay natuklasan noong 1886 ng isang batang Amerikanong mananaliksik Charles Martin Hall. Siya ay naging interesado sa kimika bilang isang bata. Nang matagpuan ang lumang aklat-aralin sa kimika ng kanyang ama, sinimulan niyang masigasig na pag-aralan ito at magsagawa ng mga eksperimento, minsan ay nakatanggap pa ng pagsaway mula sa kanyang ina dahil sa pagkasira ng tablecloth ng hapunan. At makalipas ang 10 taon ay nakagawa siya ng isang pambihirang pagtuklas na nagpatanyag sa kanya sa buong mundo.

Bilang isang mag-aaral sa edad na 16, narinig ni Hall mula sa kanyang guro, si F. F. Jewett, na kung ang isang tao ay makakagawa ng murang paraan upang makagawa ng aluminyo, ang taong iyon ay hindi lamang gagawa ng isang mahusay na serbisyo sa sangkatauhan, ngunit gagawa din ng malaking kapalaran. Alam ni Jewett ang kanyang sinasabi: dati siyang nagsanay sa Alemanya, nagtrabaho kasama si Wöhler, at tinalakay sa kanya ang mga problema sa paggawa ng aluminyo. Nagdala rin si Jewett ng sample ng rare metal sa America, na ipinakita niya sa kanyang mga estudyante. Biglang nagpahayag si Hall sa publiko: "Kukunin ko ang metal na ito!"

Nagpatuloy ang anim na taong pagsusumikap. Sinubukan ni Hall na makakuha ng aluminyo gamit ang iba't ibang mga pamamaraan, ngunit walang tagumpay. Sa wakas, sinubukan niyang kunin ang metal na ito sa pamamagitan ng electrolysis. Noong panahong iyon, walang mga power plant; kailangang gumawa ng kasalukuyang gamit ang malalaking gawang bahay na baterya mula sa coal, zinc, nitric at sulfuric acid. Nagtrabaho si Hall sa isang kamalig kung saan nagtayo siya ng isang maliit na laboratoryo. Tinulungan siya ng kanyang kapatid na si Julia, na interesado sa mga eksperimento ng kanyang kapatid. Iningatan niya ang lahat ng kanyang mga sulat at journal sa trabaho, na ginagawang posible na literal na masubaybayan ang kasaysayan ng pagtuklas araw-araw. Narito ang isang sipi mula sa kanyang mga memoir:

"Si Charles ay palaging nasa mabuting kalooban, at kahit na sa pinakamasamang araw ay nagawa niyang pagtawanan ang kapalaran ng mga malas na imbentor. Sa mga oras ng kabiguan, nakahanap siya ng aliw sa aming lumang piano. Sa kanyang laboratoryo sa bahay nagtrabaho siya nang mahabang oras nang walang pahinga; at nang makaalis siya saglit sa setup, susugod siya sa buong mahabang bahay namin para maglaro ng kaunti... Alam ko na ang paglalaro ng ganyan.

alindog at pakiramdam, palagi niyang iniisip ang kanyang trabaho. At tinulungan siya ng musika sa bagay na ito."

Ang pinakamahirap na bagay ay ang pumili ng isang electrolyte at protektahan ang aluminyo mula sa oksihenasyon. Matapos ang anim na buwang nakakapagod na paggawa, ilang maliliit na bolang pilak ang sa wakas ay lumitaw sa tunawan. Agad na tumakbo si Hall sa kanyang dating guro para sabihin sa kanya ang kanyang tagumpay. "Propesor, nakuha ko ito!" bulalas niya, na iniabot ang kanyang kamay: sa kanyang palad ay may isang dosenang maliliit na bola ng aluminyo. Nangyari ito noong Pebrero 23, 1886. At eksaktong dalawang buwan mamaya, noong Abril 23 ng parehong taon, ang Pranses na si Paul Héroux ay kumuha ng patent para sa isang katulad na imbensyon, na ginawa niya nang nakapag-iisa at halos sabay-sabay (dalawang iba pang mga pagkakataon ay kapansin-pansin din: parehong isinilang sina Hall at Héroux noong 1863 at namatay noong 1914).

Ngayon ang mga unang bola ng aluminyo na ginawa ng Hall ay itinatago sa American Aluminum Company sa Pittsburgh bilang isang pambansang relic, at sa kanyang kolehiyo ay mayroong isang monumento sa Hall, na pinalayas mula sa aluminyo. Kasunod nito, isinulat ni Jewett: “Ang pinakamahalagang natuklasan ko ay ang pagtuklas sa tao

. Si Charles M. Hall na, sa edad na 21, ay nakatuklas ng isang paraan ng pagbabawas ng aluminyo mula sa ore, at sa gayon ay ginawa ang aluminyo na napakagandang metal na ngayon ay malawakang ginagamit sa buong mundo.” Ang hula ni Jewett ay nagkatotoo: Si Hall ay tumanggap ng malawak na pagkilala at naging isang honorary member ng maraming mga siyentipikong lipunan. Ngunit ang kanyang personal na buhay ay hindi matagumpay: ang nobya ay hindi nais na tanggapin ang katotohanan na ang kanyang kasintahan ay gumugol ng lahat ng kanyang oras sa laboratoryo, at sinira ang pakikipag-ugnayan. Natagpuan ni Hall ang aliw sa kanyang katutubong kolehiyo, kung saan siya nagtrabaho sa natitirang bahagi ng kanyang buhay. Tulad ng isinulat ng kapatid ni Charles, "Ang kolehiyo ay kanyang asawa, kanyang mga anak, at lahat ng iba pa, sa buong buhay niya." Ipinamana ni Hall ang karamihan sa kanyang mana, $5 milyon, sa kolehiyo. Namatay si Hall sa leukemia sa edad na 51.

Ang pamamaraan ng Hall ay naging posible upang makagawa ng medyo murang aluminyo sa isang malaking sukat gamit ang kuryente. Kung mula 1855 hanggang 1890 ay 200 tonelada lamang ng aluminyo ang nakuha, kung gayon sa susunod na dekada, gamit ang pamamaraan ni Hall, 28,000 tonelada ng metal na ito ang nakuha na sa buong mundo! Noong 1930, ang pandaigdigang taunang produksyon ng aluminyo ay umabot sa 300 libong tonelada. Ngayon higit sa 15 milyong tonelada ng aluminyo ay ginawa taun-taon. Sa mga espesyal na paliguan sa temperatura na 960970° C, isang solusyon sa alumina (teknikal na Al

2 O 3 ) sa molten cryolite Na 3 AlF 6 , na bahagyang mina sa anyo ng isang mineral, at bahagyang na-synthesize. Ang likidong aluminyo ay naipon sa ilalim ng paliguan (katode), ang oxygen ay inilabas sa mga anod ng carbon, na unti-unting nasusunog. Sa mababang boltahe (mga 4.5 V), ang mga electrolyser ay kumonsumo ng malalaking alonhanggang 250,000 A! Ang isang electrolyzer ay gumagawa ng halos isang toneladang aluminyo bawat araw. Ang produksyon ay nangangailangan ng maraming kuryente: nangangailangan ng 15,000 kilowatt-hours ng kuryente upang makagawa ng 1 toneladang metal. Ang halagang ito ng kuryente ay natupok ng isang malaking 150-apartment na gusali sa isang buong buwan. Ang paggawa ng aluminyo ay mapanganib sa kapaligiran, dahil ang hangin sa atmospera ay nadudumihan ng mga pabagu-bagong fluorine compound.Paglalapat ng aluminyo. Kahit na si D.I. Mendeleev ay sumulat na "ang metalikong aluminyo, na may mahusay na liwanag at lakas at mababang pagkakaiba-iba sa hangin, ay napaka-angkop para sa ilang mga produkto." Ang aluminyo ay isa sa pinakakaraniwan at pinakamurang mga metal. Mahirap isipin ang modernong buhay kung wala ito. Hindi nakakagulat na ang aluminyo ay tinatawag na metal ng ika-20 siglo. Ito ay nagpapahiram ng mabuti sa pagproseso: forging, stamping, rolling, drawing, pressing. Ang purong aluminyo ay isang medyo malambot na metal; Ito ay ginagamit upang gumawa ng mga kable ng kuryente, mga bahagi ng istruktura, foil ng pagkain, mga kagamitan sa kusina at pintura na "pilak". Ang maganda at magaan na metal na ito ay malawakang ginagamit sa teknolohiya ng konstruksiyon at abyasyon. Ang aluminyo ay sumasalamin sa liwanag nang napakahusay. Samakatuwid, ito ay ginagamit para sa paggawa ng mga salamin sa pamamagitan ng metal deposition sa isang vacuum.

Sa sasakyang panghimpapawid at mekanikal na inhinyero, sa paggawa ng mga istruktura ng gusali, mas mahirap na mga aluminyo na haluang metal ang ginagamit. Ang isa sa pinakatanyag ay isang haluang metal na aluminyo na may tanso at magnesiyo (duralumin, o simpleng "duralumin"; ang pangalan ay nagmula sa Aleman na lungsod ng Duren). Pagkatapos ng hardening, ang haluang ito ay nakakakuha ng espesyal na tigas at nagiging humigit-kumulang 7 beses na mas malakas kaysa sa purong aluminyo. Kasabay nito, ito ay halos tatlong beses na mas magaan kaysa sa bakal. Ito ay nakuha sa pamamagitan ng alloying aluminyo na may maliit na mga karagdagan ng tanso, magnesiyo, mangganeso, silikon at bakal. Ang mga silumin ay laganap - paghahagis ng mga haluang metal ng aluminyo at silikon. Ang mga high-strength, cryogenic (frost-resistant) at heat-resistant alloys ay ginawa din. Ang mga proteksiyon at pandekorasyon na patong ay madaling inilapat sa mga produktong gawa sa mga haluang metal na aluminyo. Ang liwanag at lakas ng mga aluminyo na haluang metal ay lalong kapaki-pakinabang sa teknolohiya ng aviation. Halimbawa, ang mga rotor ng helicopter ay ginawa mula sa isang haluang metal ng aluminyo, magnesiyo at silikon. Ang medyo murang aluminyo na tanso (hanggang sa 11% Al) ay may mataas na mga katangian ng mekanikal, ito ay matatag sa tubig ng dagat at kahit na sa dilute hydrochloric acid. Mula 1926 hanggang 1957, ang mga barya sa mga denominasyon ng 1, 2, 3 at 5 kopecks ay ginawa mula sa aluminyo na tanso sa USSR.

Sa kasalukuyan, ang isang-kapat ng lahat ng aluminyo ay ginagamit para sa mga pangangailangan sa konstruksiyon, ang parehong halaga ay natupok ng transport engineering, humigit-kumulang 17% ay ginugol sa mga materyales sa packaging at mga lata, at 10% sa electrical engineering.

Maraming nasusunog at sumasabog na mixtures ay naglalaman din ng aluminum. Ang Alumotol, isang cast mixture ng trinitrotoluene na may aluminum powder, ay isa sa pinakamalakas na pang-industriyang pampasabog. Ang ammonal ay isang paputok na sangkap na binubuo ng ammonium nitrate, trinitrotoluene at aluminum powder. Ang mga incendiary na komposisyon ay naglalaman ng aluminyo at isang oxidizing agent: nitrate, perchlorate. Ang mga komposisyon ng Zvezdochka pyrotechnic ay naglalaman din ng pulbos na aluminyo.

Ang isang pinaghalong aluminum powder na may metal oxides (thermite) ay ginagamit upang makabuo ng ilang mga metal at haluang metal, para sa welding rails, at sa incendiary ammunition.

Ang aluminyo ay nakahanap din ng praktikal na gamit bilang rocket fuel. Upang ganap na masunog ang 1 kg ng aluminyo, halos apat na beses na mas kaunting oxygen ang kinakailangan kaysa sa 1 kg ng kerosene. Bilang karagdagan, ang aluminyo ay maaaring ma-oxidized hindi lamang sa pamamagitan ng libreng oxygen, kundi pati na rin ng nakatali na oxygen, na bahagi ng tubig o carbon dioxide. Kapag ang aluminyo ay "nasusunog" sa tubig, 8800 kJ ay inilabas bawat 1 kg ng mga produkto; ito ay 1.8 beses na mas mababa kaysa sa panahon ng pagkasunog ng metal sa purong oxygen, ngunit 1.3 beses na higit pa kaysa sa panahon ng pagkasunog sa hangin. Nangangahulugan ito na sa halip na mapanganib at mahal na mga compound, ang simpleng tubig ay maaaring gamitin bilang isang oxidizer para sa naturang gasolina. Ang ideya ng paggamit ng aluminyo sa

Bilang gasolina noong 1924, iminungkahi ito ng domestic scientist at imbentor na si F.A. Tsander. Ayon sa kanyang plano, posible na gumamit ng mga elemento ng aluminyo ng isang spacecraft bilang karagdagang gasolina. Ang matapang na proyektong ito ay hindi pa praktikal na naipatupad, ngunit karamihan sa kasalukuyang kilalang solid rocket fuels ay naglalaman ng metalikong aluminyo sa anyo ng pinong pulbos. Ang pagdaragdag ng 15% na aluminyo sa gasolina ay maaaring tumaas ang temperatura ng mga produkto ng pagkasunog ng isang libong degree (mula 2200 hanggang 3200 K); Ang rate ng daloy ng mga produkto ng pagkasunog mula sa nozzle ng engine ay tumataas din, ito ang pangunahing tagapagpahiwatig ng enerhiya na tumutukoy sa kahusayan ng rocket fuel. Kaugnay nito, ang lithium, beryllium at magnesium lamang ang maaaring makipagkumpitensya sa aluminyo, ngunit lahat ng mga ito ay mas mahal kaysa sa aluminyo.

Ang mga compound ng aluminyo ay malawakang ginagamit din. Aluminum oxide fireproof at abrasive (emery) na materyal, hilaw na materyal para sa produksyon ng mga keramika. Ginagamit din ito sa paggawa ng mga materyales sa laser, mga bearings ng relo, at mga bato ng alahas (artificial rubies). Ang calcined aluminum oxide ay isang adsorbent para sa paglilinis ng mga gas at likido at isang katalista para sa isang bilang ng mga organikong reaksyon. Ang anhydrous aluminum chloride ay isang katalista sa organic synthesis (reaksyon ng Friedel-Crafts), ang panimulang materyal para sa produksyon ng high-purity na aluminyo. Ang aluminyo sulpate ay ginagamit para sa paglilinis ng tubig; tumutugon sa calcium bikarbonate na naglalaman ng:

Al 2 (SO 4) 3 + 3Ca(HCO 3) 2 ® 2AlO(OH) + 3CaSO 4 + 6CO 2 + 2H 2O, ito ay bumubuo ng oxide-hydroxide flakes, na kung saan, pag-aayos, pagkuha at din sorb suspendido impurities sa tubig at kahit microorganisms sa ibabaw. Bilang karagdagan, ang aluminum sulfate ay ginagamit bilang mordant para sa pagtitina ng mga tela, tanning leather, pag-iingat ng kahoy, at sizing paper. Ang calcium aluminate ay isang bahagi ng mga binder, kabilang ang Portland cement. Yttrium aluminum garnet (YAG) YAlO 3 materyal ng laser. Aluminum nitride refractory material para sa mga electric furnace. Ang mga sintetikong zeolite (ang mga ito ay nabibilang sa aluminosilicates) na mga adsorbents sa chromatography at catalysts. Organoaluminum compounds (halimbawa, triethylaluminum) mga bahagi ng Ziegler catalysts Natta, na ginagamit para sa synthesis ng polymers, kabilang ang mataas na kalidad na sintetikong goma.

Ilya Leenson

PANITIKAN Tikhonov V.N. Analytical chemistry ng aluminyo. M., "Science", 1971
Mga sikat na aklatan ng mga elemento ng kemikal. M., "Science", 1983
Craig N.C. Charles Martin Hall at ang kanyang Metal. J.Chem.Educ . 1986, vol. 63, blg. 7
Kumar V., Milewski L. Charles Martin Hall at ang Great Aluminum Revolution. Sinabi ni J.Chem.Educ., 1987, vol. 64, blg. 8