Dom > Dokumentacija

Kalijum reaguje sa aluminijumom. Hemijske reakcije aluminijuma

Aluminijum oksid(aluminij) A1 2 O 3, bezbojan. kristali; m.p. 2044°C; t. bale 3530 °C. Jedini stabilan kristal do 2044°C. modifikacija aluminijum oksida-A1 2 O 3 (korund): romboedarska rešetka, a = 0,512 nm, = 55,25° (za heksagonalnu instalaciju a = 0,475 nm, c = 1,299 nm, prostorna grupa D 6 3d); gusto 3,99 g/cm 3 ;N° pl 111,4 kJ/mol; nivo temperaturne zavisnosti: toplotni kapacitet C° p = = 114,4 + 12,9*10 -3 T - 34,3*10 5 T 2 JDmol*K) (298T 1800 K), pritisak pare Igp (Pa) = -54800/7+1,68 (do ~ 3500 K); temperaturni koeficijent linearna ekspanzija (7,2-8,6)*10 -6 K -1 (300T1200 K); toplotna provodljivost uzorak sinterovan na 730°C 0,35 W/(mol*K); Mohsova tvrdoća 9; indeks prelamanja za običnu zraku je n 0 1,765, za izvanrednu zraku n 0 1,759.

Aluminijum oksid (Al2O3) ima izuzetan skup svojstava, kao što su:

  • Visoka tvrdoća
  • Dobra toplotna provodljivost
  • Odlična otpornost na koroziju
  • Mala gustina
  • Održava snagu u širokom temperaturnom rasponu
  • Električna izolaciona svojstva
  • Niska cijena u odnosu na druge keramičke materijale

Sve ove kombinacije čine materijal nezamjenjivim u proizvodnji proizvoda otpornih na koroziju, habanje, električne izolacije i topline za širok raspon industrija.

Glavne primjene:

  • Oblaganje mlinova, hidrociklona, ​​mješalica za beton, ekstrudera, transportera, cijevi i druge nosive opreme
  • Mehanički zaptivni prstenovi
  • Matrice, žice, vodilice
  • Klizni ležajevi, vratila i obloge mokrih delova hemijskih pumpi
  • Medij za mljevenje
  • Delovi opreme za proizvodnju papira
  • Gorionici
  • Ekstruderske mlaznice (jezgra)
  • Crucibles
  • Elementi ventila i zapornih ventila
  • Mlaznice za aparate za argon-lučno zavarivanje
  • Električni izolatori

Postoji nekoliko modifikacija aluminijum oksida u zavisnosti od sadržaja glavne faze i nečistoća, koje se razlikuju po čvrstoći i hemijskoj otpornosti

Aluminijum hidroksid

Aluminijum hidroksid Al(OH) 3 je bezbojna čvrsta supstanca, nerastvorljiva u vodi, a nalazi se u mnogim boksitima. Postoji u četiri polimorfne modifikacije. Na hladnom nastaje α-Al(OH) 3 - bajerit, a kada se taloži iz vrućeg rastvora γ-Al(OH) 3 - gibzit (hidrargilit), oba kristališu u monoklinskom sistemu, imaju slojevitu strukturu, slojevi sastoje se od oktaedara, između slojeva postoji vodonična veza. Tu je i triklinski gibzit γ’-Al(OH) 3 , triklinski nordstrandit β-Al(OH) 3 i dvije modifikacije oksohidroksida AlOOH - ortorombski bemit i dijaspore. Amorfni aluminijum hidroksid ima promenljivi sastav Al 2 O 3 · nH 2 O. Razlaže se pri zagrevanju iznad 180°C.

Hemijska svojstva

Aluminijum hidroksid je tipično amfoterno jedinjenje; sveže dobijeni hidroksid se rastvara u kiselinama i alkalijama:

2Al(OH) 3 + 6HCl = 2AlCl 3 + 6H 2 O

Al(OH) 3 + NaOH + 2H 2 O = Na.

Kada se zagrije, razgrađuje se; proces dehidracije je prilično složen i može se shematski prikazati na sljedeći način:

Al(OH) 3 = AlOOH + H 2 O;

2AlOOH = Al 2 O 3 + H 2 O.

Aluminijum hidroksid je hemijska supstanca koja je spoj aluminijum oksida sa vodom. Može postojati u tečnom i čvrstom stanju. Tečni hidroksid je providna supstanca nalik na žele koja je vrlo slabo rastvorljiva u vodi. Čvrsti hidroksid je kristalna supstanca bijela, koji ima pasivna hemijska svojstva i ne reaguje praktično ni sa jednim drugim elementom ili jedinjenjem.

Aluminijum hlorid

Pri normalnom pritisku sublimira na 183 °C (pod pritiskom se topi na 192,6 °C). Veoma rastvorljiv u vodi (44,38 g u 100 g H 2 O na 25 °C); Zbog hidrolize se puši u vlažnom zraku, oslobađajući HCl. AlCl 3 · 6H 2 O kristal hidrat precipitira iz vodenih rastvora - žućkasto-bijeli kristali koji se šire. Dobro rastvorljiv u mnogim organskim jedinjenjima (u etanolu - 100 g na 100 g alkohola na 25°C, u acetonu, dihloroetanu, etilen glikolu, nitrobenzenu, ugljen tetrahlorid i sl.); međutim, praktično je nerastvorljiv u benzenu i toluenu.

Aluminijum sulfat

Aluminijum sulfat je bijela so sive, plave ili ružičaste nijanse; u normalnim uslovima postoji u obliku kristalnog hidrata Al 2 (SO 4) 3 ·18H 2 O - bezbojnih kristala. Kada se zagrije, gubi vodu bez rastapanja; kada se zagrije, razlaže se na Al 2 O 3 i SO 3 i O 2. Dobro se otapa u vodi. Tehnički aluminijum sulfat se može dobiti tretiranjem boksita ili gline sumpornom kiselinom, a čisti proizvod se može dobiti otapanjem Al(OH) 3 u vrućoj koncentrovanoj H 2 SO 4 .

Aluminijum sulfat se koristi kao koagulant za prečišćavanje vode za kućne, pijaće i industrijske potrebe te za upotrebu u papirnoj, tekstilnoj, kožnoj i drugim industrijama.

Koristi se kao dodatak hrani E-520

Aluminijum karbid

Aluminij karbid se proizvodi direktnom reakcijom aluminija s ugljikom u lučnoj peći.

4 A l + 3 C ⟶ A l 4 C 3 (\displaystyle (\mathsf (4Al+3C\longrightarrow Al_(4)C_ Mala količina aluminijum-karbida je normalna u mešavini tehničkog kalcijum karbida. U elektrolitičkoj proizvodnji aluminija ovaj spoj se dobiva kao produkt korozije u grafitnim elektrodama. Dobije se reakcijom ugljika s aluminijevim oksidom:

Pegla sa aluminijumom

Alni- grupa tvrdih magnetnih (visoko koercitivnih) legura gvožđe (Fe) - nikl (Ni) - aluminijum (Al).

Legiranjem alni-legura poboljšavaju se njihove magnetne karakteristike, koristi se legiranje bakrom (npr. legura 24% nikla, 4% bakra, 13% aluminijuma i 59% gvožđa), kobaltom (alnico i magnico legure). Dodatak ugljika smanjuje magnetna svojstva legure, njen sadržaj ne bi trebao biti veći od 0,03%.

Alni legure odlikuju se visokom tvrdoćom i krtošću, pa se od njih livenje koristi za izradu trajnih magneta.

Natrijum aluminat

Natrijum aluminat- neorgansko jedinjenje, kompleksni oksid natrijuma i aluminijuma formule NaAlO 2, bijela amorfna supstanca, reagira s vodom.

Ortoaluminijska kiselina

Alumina" ti, soli aluminijumskih kiselina: ortoaluminijum H3 AlO3, metaaluminijum HAlO2 itd. U prirodi su najčešći aluminati opšte formule R, gde je R Mg, Ca, Be, Zn itd. Među njima su: 1) oktaedarske varijante, tzv. spineli - Mg (plemeniti spinel), Zn (ganit ili cink spinel) itd. i 2) rombične varijante - Be (hrizoberil) itd. (u formulama minerali atomi koji čine strukturnu grupu obično su zatvoreni u uglaste zagrade).

Aluminati alkalnih metala se dobijaju reakcijom Al ili Al(OH)3 sa kaustičnim alkalijama: Al(OH)3 + KOH = KAlO2 + 2H2 O. Od toga, natrijum aluminati NaAlO2, nastali tokom alkalnog procesa proizvodnje glinice , koristi se u proizvodnji tekstila kao jedkalo. Aluminati zemnoalkalnih metala se dobijaju spajanjem njihovih oksida sa Al2O3; Od njih, kalcijum aluminati CaAl2 O4 služi kao glavni sastavni dio brzostvrdnjavajući aluminijski cement.

Aluminati rijetkih zemnih elemenata dobili su praktični značaj. Dobivaju se zajedničkim otapanjem oksida rijetkih zemnih elemenata R2 03 i Al(NO3 )3 u dušičnoj kiselini, isparavanjem nastalog rastvora do kristalizacije soli i kalcinacijom potonjeg na 1000-1100°C. Formiranje aluminata kontroliše se rendgenskom difrakcijom kao i hemijskom faznom analizom. Potonje se zasniva na različitoj topljivosti početnih oksida i nastalog spoja (A. su, na primjer, stabilne u octenoj kiselini, dok su oksidi rijetkih zemnih elemenata u njoj dobro topljivi). Aluminati retkih zemalja imaju veliku hemijsku otpornost, u zavisnosti od njihove temperature pre pečenja; stabilan u vodi visoke temperature(do 350°C) pod pritiskom. Najbolji rastvarač za aluminate retkih zemalja je hlorovodonična kiselina. Aluminati rijetkih zemnih elemenata odlikuju se visokom vatrostalnošću i karakterističnom bojom. Njihova gustoća se kreće od 6500 do 7500 kg /m3.

Aluminijum i njegova jedinjenja

Glavnu podgrupu grupe III periodnog sistema čine bor (B), aluminijum (Al), galijum (Ga), indijum (In) i talijum (Tl).

Kao što se vidi iz navedenih podataka, svi ovi elementi otkriveni su u 19. vijeku.

Bor je nemetal. Aluminijum je prelazni metal, dok su galijum, indijum i talijum punopravni metali. Dakle, sa povećanjem radijusa atoma elemenata svake grupe periodnog sistema, metalna svojstva jednostavnih supstanci se povećavaju.

Položaj aluminijuma u tabeli D. I. Mendeljejeva. Struktura atoma, oksidaciona stanja

Aluminijski element se nalazi u III grupa, glavna “A” podgrupa, 3. period periodnog sistema, redni broj 13, relativna atomska masa Ar(Al) = 27. Njegov susjed lijevo u tabeli je magnezijum - tipičan metal, a desno je silicijum - nemetal. Shodno tome, aluminijum mora pokazivati ​​svojstva neke posredne prirode i njegovi spojevi su amfoterni.

Al +13) 2) 8) 3, p – element,

Uzemljeno stanje 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1
Pobuđeno stanje 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 3p 2

Aluminij pokazuje oksidacijsko stanje od +3 u jedinjenjima:

Al 0 – 3 e - → Al +3

Fizička svojstva

Aluminij u slobodnom obliku je srebrno-bijeli metal visoke toplinske i električne provodljivosti. Tačka topljenja je 650 o C. Aluminijum ima malu gustinu (2,7 g/cm 3) - oko tri puta manju od gvožđa ili bakra, a istovremeno je i izdržljiv metal.

Biti u prirodi

U smislu rasprostranjenosti u prirodi, rangira se 1. među metalima i 3. među elementima, drugi iza kiseonika i silicijuma. Procenat sadržaja aluminijuma u zemljinoj kori, prema različitim istraživačima, kreće se od 7,45 do 8,14% mase zemljine kore.

U prirodi se aluminijum nalazi samo u jedinjenjima(minerali).

Neki od njih:

· Boksit - Al 2 O 3 H 2 O (sa primesama SiO 2, Fe 2 O 3, CaCO 3)

· Nefelini - KNa 3 4

Aluniti - KAl(SO 4) 2 2Al(OH) 3

· Glinica (mješavine kaolina sa pijeskom SiO 2, krečnjakom CaCO 3, magnezitom MgCO 3)

Korund - Al 2 O 3 (rubin, safir)

· Feldspat (ortoklaz) - K 2 O×Al 2 O 3 ×6SiO 2

Kaolinit - Al 2 O 3 × 2SiO 2 × 2H 2 O

Alunit - (Na,K) 2 SO 4 ×Al 2 (SO 4) 3 ×4Al(OH) 3

· Beril - 3BeO Al 2 O 3 6SiO 2

Hemijska svojstva aluminija i njegovih spojeva

Aluminij lako reagira s kisikom u normalnim uvjetima i obložen je oksidnim filmom (koji mu daje mat izgled).

Njegova debljina je 0,00001 mm, ali zahvaljujući njemu aluminijum ne korodira. Da bi se proučila kemijska svojstva aluminija, uklanja se oksidni film. (Upotrebom brusnog papira, ili hemijski: prvo ga potapati u alkalnu otopinu kako bi se uklonio oksidni film, a zatim u otopinu živinih soli kako bi se formirala legura aluminija sa živom - amalgam).

1. Ne komunicira sa H2.

2. Kako aktivni metal reagira sa gotovo svim nemetalima bez zagrijavanja ako se ukloni oksidni film.

4Al + 3O 2 → 2Al 2 O 3

2Al + 3Cl 2 → 2AlCl 3

Al + P → AlP

3. Reaguje sa H2O:

Aluminij je reaktivan metal s visokim afinitetom prema kisiku. Na zraku se prekriva zaštitnim filmom oksida. Ako je film uništen, aluminij aktivno stupa u interakciju s vodom.

2Al + 6H 2 O = 2Al(OH) 3 + 3H 2

4. Sa razrijeđenim kiselinama:

2Al + 6HCl → 2AlCl 3 + 3H 2

2Al + 3H 2 SO 4 → Al 2 (SO 4) 3 + 3H 2

Ne reaguje sa koncentrovanim HNO 3 i H 2 SO 4 u normalnim uslovima, već samo kada se zagreje.

5. Sa alkalijama:

2Al + 2NaOH 2NaAlO 2 + 3H 2

Aluminij formira komplekse sa vodenim rastvorima alkalija:

2Al + 2NaOH + 10 H 2 O = 2Na + - + 3H 2

ili Na,

Na3, Na2– hidroksoaluminati. Proizvod ovisi o koncentraciji alkalija.

4Al + 3O 2 → 2Al 2 O 3

Al 2 O 3 (glinica) se u prirodi javlja u obliku minerala korunda (tvrdoće blizu dijamanta). Drago kamenje rubin i safir su takođe Al 2 O 3, obojeni primesama gvožđa i hroma

Aluminijum oksid– amfoterno. Spajanjem sa alkalijama dobijaju se soli meta-aluminijum kiseline HAlO 2. Na primjer:

Takođe stupa u interakciju sa kiselinama

Bijeli želatinozni sediment aluminijum hidroksida rastvara se u kiselinama

Al(OH) 3 + 3HCl = AlCl 3 + 3 H 2 O,

a u višku alkalnih rastvora, pokazuje amfoternost

Al(OH) 3 + NaOH + 2H 2 O = Na

Kada je fuzionisan sa alkalijama, aluminijum hidroksid formira soli meta-aluminijuma ili orto-aluminijum kiselina

Al(OH) 3 Al 2 O 3 + H 2 O

Aluminijske soli su visoko hidrolizirane. Aluminijeve soli i slabe kiseline pretvaraju se u bazične soli ili se podvrgavaju potpunoj hidrolizi:

AlCl 3 + HOH ↔ AlOHCl 2 + HCl

Al +3 + HOH ↔ AlOH +2 + H + pH>7 se javlja u stadijumu I, ali kada se zagreje može se javiti i u fazi II.

AlOHCl 2 + HOH ↔ Al(OH) 2 Cl + HCl

AlOH +2 + HOH ↔ Al(OH) 2 + + H +

Tokom ključanja može doći i do III faze

Al(OH) 2 Cl + HOH ↔ Al(OH) 3 + HCl

Al(OH) 2 + + HOH ↔ Al(OH) 3 + H +

Soli aluminijuma su veoma rastvorljive.

AlCl 3 - aluminij hlorid je katalizator u preradi nafte i raznim organskim sintezama.

Al 2 (SO 4) 3 ×18H 2 O - aluminijum sulfat se koristi za prečišćavanje vode od koloidnih čestica zarobljenih od Al (OH) 3 nastalih tokom hidrolize i smanjenja tvrdoće

Al 2 (SO 4) 3 + Ca(HCO 3) 2 = Al(OH) 3 + CO 2 + CaSO 4 ↓

U industriji kože služi kao jedkalo za mrvljive pamučne tkanine - KAl(SO 4) 2 × 12H 2 O - kalijum-aluminijum sulfat (kalijum alum).

Glavna upotreba aluminija je proizvodnja legura na njegovoj osnovi. Duralumin je legura aluminijuma, bakra, magnezijuma i mangana.

Silumin – aluminijum i silicijum.

Njihova glavna prednost je mala gustina i zadovoljavajuća otpornost na atmosfersku koroziju. Od legure aluminijuma proizvodi trupove umjetnih Zemljinih satelita i svemirskih letjelica.

Aluminijum se koristi kao redukciono sredstvo u topljenju metala (aluminotermija)

Cr 2 O 3 + 2 Al t = 2Cr + Al 2 O 3.

Koristi se i za termičko zavarivanje metalni proizvodi(mješavina aluminija i željeznog oksida Fe 3 O 4) zvan termit daje temperaturu od oko 3000°C.

Metali su jedan od najpogodnijih materijala za obradu. Oni takođe imaju svoje vođe. Na primjer, osnovna svojstva aluminija su ljudima poznata već dugo vremena. Toliko su pogodni za svakodnevnu upotrebu da je ovaj metal postao veoma popularan. Što su i jednostavna tvar i atom, razmotrit ćemo u ovom članku.

Istorija otkrića aluminijuma

Čovjeku je odavno poznat spoj dotičnog metala - koristio se kao sredstvo koje je moglo nabubriti i povezati komponente mješavine; to je bilo potrebno i u proizvodnji kožnih proizvoda. O postojanju u čista forma aluminijum oksid postao je poznat u 18. veku, u njegovoj drugoj polovini. Međutim, nije primljen.

Naučnik H. K. Ørsted je prvi izolovao metal iz njegovog hlorida. On je sol tretirao kalijevim amalgamom i izolovao sivi prah iz smjese, koji je bio aluminij u svom čistom obliku.

Tada je postalo jasno da se hemijska svojstva aluminijuma manifestuju u njegovoj visokoj aktivnosti i jakoj redukcionoj sposobnosti. Zbog toga dugo vremena niko drugi nije radio sa njim.

Međutim, 1854. godine, Francuz Deville je uspio dobiti metalne ingote elektrolizom taline. Ova metoda je i danas aktuelna. Posebno masovna proizvodnja vrijednog materijala počela je u 20. stoljeću, kada su se pojavili problemi nabavke velika količina električne energije u preduzećima.

Danas je ovaj metal jedan od najpopularnijih i korištenih u građevinarstvu i industriji domaćinstava.

Opće karakteristike atoma aluminija

Ako dotični element okarakteriziramo njegovom pozicijom u periodnom sistemu, onda se može razlikovati nekoliko tačaka.

  1. Serijski broj - 13.
  2. Nalazi se u trećem malom periodu, trećoj grupi, glavnoj podgrupi.
  3. Atomska masa - 26,98.
  4. Broj valentnih elektrona je 3.
  5. Konfiguracija vanjskog sloja izražava se formulom 3s 2 3p 1.
  6. Naziv elementa je aluminijum.
  7. snažno izraženo.
  8. U prirodi nema izotopa, postoji samo u jednom obliku, sa masenim brojem 27.
  9. Hemijski simbol je AL, koji se u formulama čita kao “aluminij”.
  10. Oksidacijsko stanje je jedan, jednako +3.

Hemijska svojstva aluminijuma u potpunosti su potvrđena elektronskom strukturom njegovog atoma, jer ima veliki atomski radijus i nizak afinitet prema elektronima, sposoban je da deluje kao jako redukciono sredstvo, kao i svi aktivni metali.

Aluminij kao jednostavna tvar: fizička svojstva

Ako govorimo o aluminiju kao jednostavnoj tvari, onda je to srebrno-bijeli sjajni metal. Na zraku brzo oksidira i prekriva se gustim oksidnim filmom. Ista stvar se dešava kada se izloži koncentrisanim kiselinama.

Prisutnost takve karakteristike čini proizvode napravljene od ovog metala otpornim na koroziju, što je, naravno, vrlo zgodno za ljude. Zbog toga se aluminijum tako široko koristi u građevinarstvu. Zanimljive su i po tome što je ovaj metal vrlo lagan, a opet izdržljiv i mekan. Kombinacija takvih karakteristika nije dostupna svakoj tvari.

Postoji nekoliko glavnih fizička svojstva, koji su tipični za aluminijum.

  1. Visok stepen savitljivosti i duktilnosti. Od ovog metala se pravi lagana, jaka i veoma tanka folija, koja se takođe umotava u žicu.
  2. Tačka topljenja - 660 0 C.
  3. Tačka ključanja - 2450 0 C.
  4. Gustina - 2,7 g/cm3.
  5. Kristalna rešetka je volumetrijska sa licem centrirana, metalna.
  6. Vrsta priključka - metalni.

Fizička i hemijska svojstva aluminijuma određuju područja njegove primene i upotrebe. Ako govorimo o svakodnevnim aspektima, onda karakteristike o kojima smo već govorili igraju veliku ulogu. Kao lagan, izdržljiv i antikorozivni metal, aluminijum se koristi u avionskoj i brodogradnji. Stoga je veoma važno znati ova svojstva.

Hemijska svojstva aluminijuma

Sa hemijske tačke gledišta, metal u pitanju je snažan redukcioni agens koji može da pokaže visoku hemijsku aktivnost dok je čista supstanca. Glavna stvar je ukloniti oksidni film. U ovom slučaju aktivnost se naglo povećava.

Hemijska svojstva aluminijuma kao jednostavne supstance određena su njegovom sposobnošću da reaguje sa:

  • kiseline;
  • alkalije;
  • halogeni;
  • sumpor.

U normalnim uslovima ne reaguje sa vodom. U ovom slučaju, od halogena, bez zagrijavanja, reagira samo sa jodom. Druge reakcije zahtijevaju temperaturu.

Mogu se dati primjeri koji ilustruju hemijska svojstva aluminijuma. Jednačine reakcija interakcije sa:

  • kiseline- AL + HCL = AlCL 3 + H 2;
  • alkalije- 2Al + 6H 2 O + 2NaOH = Na + 3H 2;
  • halogeni- AL + Hal = ALHal 3 ;
  • siva- 2AL + 3S = AL 2 S 3.

Općenito, najvažnije svojstvo dotične supstance je njena visoka sposobnost obnavljanja drugih elemenata iz njihovih spojeva.

Regenerativni kapacitet

Redukciona svojstva aluminijuma jasno su vidljiva u reakcijama interakcije sa oksidima drugih metala. Lako ih izdvaja iz sastava supstance i omogućava im postojanje u jednostavnom obliku. Na primjer: Cr 2 O 3 + AL = AL 2 O 3 + Cr.

U metalurgiji postoji čitava metoda za proizvodnju tvari na bazi sličnih reakcija. Zove se aluminotermija. Stoga se u hemijskoj industriji ovaj element koristi posebno za proizvodnju drugih metala.

Rasprostranjenost u prirodi

U pogledu rasprostranjenosti među ostalim metalnim elementima, aluminijum je na prvom mestu. Sadrži ga u zemljinoj kori 8,8%. Ako ga uporedimo sa nemetalima, onda će mu mesto biti treće, posle kiseonika i silicijuma.

Zbog svoje visoke hemijske aktivnosti, ne nalazi se u čistom obliku, već samo kao deo različitih jedinjenja. Na primjer, postoje mnoge poznate rude, minerali i stijene koje sadrže aluminij. Međutim, vadi se samo iz boksita, čiji sadržaj u prirodi nije jako visok.

Najčešće supstance koje sadrže dotični metal:

  • feldspars;
  • boksit;
  • graniti;
  • silicijum;
  • aluminosilikati;
  • bazalti i drugi.

U malim količinama, aluminijum se nužno nalazi u ćelijama živih organizama. Neke vrste klupskih mahovina i morskih stanovnika sposobne su akumulirati ovaj element u svom tijelu tijekom cijelog života.

Potvrda

Fizička i hemijska svojstva aluminijuma omogućavaju da se dobije samo na jedan način: elektrolizom taline odgovarajućeg oksida. Međutim, ovaj proces je tehnološki složen. Tačka topljenja AL 2 O 3 prelazi 2000 0 C. Zbog toga se ne može direktno podvrgnuti elektrolizi. Stoga postupite na sljedeći način.


Prinos proizvoda je 99,7%. Međutim, moguće je dobiti još čistiji metal koji se koristi u tehničke svrhe.

Aplikacija

Mehanička svojstva aluminijuma nisu toliko dobra da bi se mogao koristiti u svom čistom obliku. Stoga se najčešće koriste legure na bazi ove tvari. Ima ih mnogo, možete navesti one najosnovnije.

  1. Duralumin.
  2. Aluminijum-mangan.
  3. Aluminijum-magnezijum.
  4. Aluminijum-bakar.
  5. Silumini.
  6. Avial.

Njihova glavna razlika su, naravno, aditivi trećih strana. Svi su bazirani na aluminijumu. Ostali metali čine materijal izdržljivijim, otpornim na koroziju, otpornim na habanje i lakšim za obradu.

Postoji nekoliko glavnih područja primjene aluminija, kako u čistom obliku, tako iu obliku njegovih spojeva (legura).


Zajedno sa gvožđem i njegovim legurama, aluminijum je najvažniji metal. Upravo su ova dva predstavnika periodnog sistema našla najširu industrijsku primjenu u ljudskim rukama.

Svojstva aluminijum hidroksida

Hidroksid je najčešće jedinjenje koje aluminij formira. Njegova hemijska svojstva su ista kao i kod samog metala - on je amfoteričan. To znači da je sposoban da ispolji dvostruku prirodu, reagujući i sa kiselinama i sa alkalijama.

Sam aluminijum hidroksid je bijeli želatinozni talog. Lako se dobija reakcijom soli aluminijuma sa alkalijom ili reakcijom sa kiselinama, ovaj hidroksid daje uobičajenu odgovarajuću so i vodu. Ako se reakcija odvija sa alkalijom, tada nastaju hidrokso kompleksi aluminijuma u kojima je njegov koordinacijski broj 4. Primjer: Na - natrijum tetrahidroksoaluminat.

Hemijska svojstva aluminijuma određena su njegovom pozicijom u periodnom sistemu hemijskih elemenata.

Ispod su glavne hemijske reakcije aluminijuma sa drugim hemijskim elementima. Ove reakcije određuju osnovna hemijska svojstva aluminijuma.

Na šta reaguje aluminijum?

Jednostavne supstance:

  • halogeni (fluor, hlor, brom i jod)
  • fosfor
  • ugljenik
  • kiseonik (sagorevanje)

Kompleksne supstance:

  • mineralne kiseline (hlorovodonična, fosforna)
  • sumporna kiselina
  • Azotna kiselina
  • alkalije
  • oksidirajuća sredstva
  • oksidi manje aktivnih metala (aluminotermija)

Na šta aluminijum ne reaguje?

Aluminijum ne reaguje:

  • sa vodonikom
  • u normalnim uvjetima - s koncentriranom sumpornom kiselinom (zbog pasivizacije - stvaranje gustog oksidnog filma)
  • u normalnim uslovima - sa koncentrovanom azotnom kiselinom (takođe zbog pasivacije)

Aluminijum i vazduh

Obično je površina aluminijuma uvek presvučena tankim slojem aluminijum oksida, koji je štiti od izlaganja vazduhu, tačnije kiseoniku. Stoga se vjeruje da aluminijum ne reaguje sa vazduhom. Ako je ovaj oksidni sloj oštećen ili uklonjen, svježa površina aluminija reagira s kisikom u zraku. Aluminij može sagorjeti u kisiku sa zasljepljujućim bijelim plamenom da nastane aluminij oksid Al2O3.

Reakcija aluminijuma sa kiseonikom:

  • 4Al + 3O 2 -> 2Al 2 O 3

Aluminijum i voda

Aluminij reagira s vodom sljedećim reakcijama:

  • 2Al + 6H 2 O = 2Al(OH) 3 + 3H 2 (1)
  • 2Al + 4H 2 O = 2AlO(OH) + 3H 2 (2)
  • 2Al + 3H 2 O = Al 2 O 3 + 3H 2 (3)

Kao rezultat ovih reakcija nastaju, odnosno:

  • modifikacija bajerita aluminijum hidroksida i vodonika (1)
  • modifikacija boemita aluminijum hidroksida i vodonika (2)
  • aluminijum oksid i vodonik (3)

Ove reakcije su, inače, od velikog interesa za razvoj kompaktnih postrojenja za proizvodnju vodika za vozila koja rade na vodik.

Sve ove reakcije su termodinamički moguće na temperaturama od sobne temperature do tačke topljenja aluminijuma 660 ºS. Svi su također egzotermni, odnosno nastaju oslobađanjem topline:

  • Na temperaturama od sobne temperature do 280 ºS, najstabilniji proizvod reakcije je Al(OH) 3.
  • Na temperaturama od 280 do 480 ºS najstabilniji proizvod reakcije je AlO(OH).
  • Na temperaturama iznad 480 ºS, najstabilniji proizvod reakcije je Al 2 O 3.

Dakle, aluminijum oksid Al 2 O 3 postaje termodinamički stabilniji od Al(OH) 3 na povišena temperatura. Produkt reakcije aluminijuma sa vodom na sobnoj temperaturi biće aluminijum hidroksid Al(OH)3.

Reakcija (1) pokazuje da aluminijum treba spontano da reaguje sa vodom na sobnoj temperaturi. Međutim, u praksi, komad aluminija uronjen u vodu ne reagira s vodom na sobnoj temperaturi ili čak u kipućoj vodi. Činjenica je da aluminijum na svojoj površini ima tanak koherentni sloj aluminijum oksida Al 2 O 3. Ovaj oksidni film čvrsto prianja na površinu aluminija i sprječava njegovu reakciju s vodom. Stoga, da bi se pokrenula i održala reakcija aluminija s vodom na sobnoj temperaturi, potrebno je stalno uklanjati ili uništavati ovaj oksidni sloj.

Aluminijum i halogeni

Aluminijum burno reaguje sa svim halogenima - to su:

  • fluor F
  • hlor Cl
  • brom Br i
  • jod (jod) I,

sa obrazovanjem, odnosno:

  • fluorid AlF 3
  • AlCl 3 hlorid
  • bromid Al 2 Br 6 i
  • Al 2 Br 6 jodid.

Reakcije vodika sa fluorom, hlorom, bromom i jodom:

  • 2Al + 3F 2 → 2AlF 3
  • 2Al + 3Cl 2 → 2AlCl 3
  • 2Al + 3Br 2 → Al 2 Br 6
  • 2Al + 3l 2 → Al 2 I 6

Aluminijum i kiseline

Aluminij aktivno reagira s razrijeđenim kiselinama: sumpornom, hlorovodoničnom i azotnom, sa formiranjem odgovarajućih soli: aluminijum sulfata Al 2 SO 4, aluminijum hlorida AlCl 3 i aluminijum nitrata Al(NO 3) 3.

Reakcije aluminijuma sa razblaženim kiselinama:

  • 2Al + 3H 2 SO 4 -> Al 2 (SO 4) 3 + 3H 2
  • 2Al + 6HCl -> 2AlCl 3 + 3H 2
  • 2Al + 6HNO 3 -> 2Al(NO 3) 3 + 3H 2

Sa koncentriranim sumporom i hlorovodonične kiseline ne reagira na sobnoj temperaturi; kada se zagrije, reaguje stvarajući soli, okside i vodu.

Aluminijum i alkalije

Aluminij u vodenom rastvoru alkalija - natrijum hidroksida - reaguje i formira natrijum aluminat.

Reakcija aluminijuma sa natrijum hidroksidom ima oblik:

  • 2Al + 2NaOH + 10H 2 O -> 2Na + 3H 2

Izvori:

1. Hemijski elementi. Prvih 118 elemenata, poredanih po abecednom redu / ur. Wikipedijanci - 2018

2. Reakcija aluminijuma sa vodom za proizvodnju vodonika /John Petrović i George Thomas, U.S. Ministarstvo energetike, 2008

Također preporučujemo

Učitavanje...Učitavanje...