+7(499) 136 06 90

+7(495) 704-31-86

[email protected]

Характеристика химического элемента алюминия


общая характеристика, строение; свойства и получение — урок. Химия, 8–9 класс.

Алюминий как атом и химический элемент

Алюминий находится в \(IIIA\) группе Периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева.

Строение электронной оболочки атома алюминия — 1s22s22p63s23p1.

 

На внешнем электронном уровне атом содержит \(3\) электрона.

 

Поэтому в своих соединениях алюминий всегда проявляет только одну степень окисления, равную \(+3\).

 

Обрати внимание!

По распространённости в земной коре алюминий находится на третьем месте после кислорода и кремния, а среди металлов — на первом.

В земной коре алюминий встречается только в составе соединений.

 

Основные природные минералы алюминия:

  • боксит, состав которого можно примерно выразить формулой Al2O3 \(•\) xh3O,
  • нефелин (Na,K)O2  \(•\) Al2O3 \(•\) 2h3O,
  • каолинит Al2O3 \(•\) SiO2 \(•\) 2h3O.

Каолинит — образец многочисленных алюмосиликатов, включающих преимущественно атомы кремния и кислорода, которые очень широко распространены в природе.

Физические свойства

В свободном состоянии алюминий — светлый блестящий металл, лёгкий, относительно мягкий, легкоплавкий, имеет высокую тепло- и электропроводность.

 

Алюминий является химически активным металлом, однако при обычных условиях он устойчив на воздухе и сохраняет свой металлический блеск длительное время. Это объясняется тем, что поверхность алюминия покрыта тонкой, невидимой глазу, прозрачной, но плотной плёнкой оксида алюминия, которая препятствует взаимодействию алюминия с компонентами атмосферы (парами воды и кислородом).

 

Свойства алюминия обусловили его широкое применение и необходимость получения алюминия в свободном виде.

В лабораторных условиях небольшое количество алюминия можно получить путём восстановления хлорида алюминия калием при высокой температуре:

 

AlCl3+3K=t3KCl+Al.

 

Так был впервые получен алюминий.

 

В промышленных условиях алюминий получают из бокситов. При нагревании бокситов образуется оксид алюминия. Восстановить алюминий из оксида с помощью традиционных восстановителей практически невозможно, поэтому его получают методом электролиза.

 

При этом на катоде восстанавливается алюминий, а на аноде — окисляется кислород.

 

Суммарная реакция электролиза выражается уравнением:


2Al2O3=4Al+3O2↑.

Урок по теме "Алюминий — химический элемент, простое вещество"

 

Цели урока:

Обучающая – изучить физические и химические свойства алюминия и области его применения. Рассмотреть характеристику химического элемента алюминия и изучить строение атома.

Развивающая – развивать умения в проведении эксперимента, перенесении содержания научно-познавательного текста в форму схем; развитие коммуникативных способностей, умения слушать, умение правильно высказывать свои мысли.

Воспитательная – воспитывать культуру работы с химическими веществами, соблюдение правил техники безопасности, воспитывать сознательную дисциплинированность, четкость и организованность в работе.

Учащиеся должны знать:

строение атома алюминия, физические и химические свойства алюминия как простого вещества, области применения.

Учащиеся должны уметь:

давать характеристику алюминия, как химического элемента, так и простого вещества. Записывать уравнения реакций, доказывающие химические свойства алюминия в молекулярном и окислительно-восстановительном виде.

Тип урока:

изучение нового материала.

Форма организации учебной деятельности учащихся:

групповая работа, индивидуальная, химический эксперимент.

Методы и приемы обучения:

поисковый, частично-исследовательский, демонстрационный химический эксперимент, работа в группах, устные ответы у доски, самостоятельная работа с текстами, взаимоконтроль.

Оборудование урока:

научно-познавательные тексты по теме урока, карточки-задания по отдельному вопросы плана изучения материала для каждой группы, ПСХЭ,
Коллекция «Алюминий и его соединения», алюминиевая фольга, соляная кислота и гидроксид натрия, алюминий, лабораторное оборудование.

Содержание урока:

1. Организационный момент.

Учитель приветствует учащихся.

2. Актуализация опорных знаний, сообщение темы, задач и структуры проведения урока:

 

Вступительное слово учителя

Сами, трудясь, вы сделаете все
и для близких людей и для себя,
а если при труде успеха не будет,
неудача – не беда, попробуйте ещё.
Д. И. Менделеев.

Мы продолжаем изучение большой и важной темы «Металлы». Сегодня на уроке нам предстоит познакомиться с металлом хорошо известным вами с детства. Данный урок я хочу начать с легенды.
«Однажды к римскому императору Тиберию пришел незнакомец. В дар императору он принес изготовленную им чашу из блестящего, как серебро, но чрезвычайно легкого металла. Мастер поведал, что получил этот металл из «Глинистой земли». Но император, боясь, что обесценятся его золото и серебро, велел отрубить мастеру голову, а его мастерскую разрушить». О каком металле идет речь?

(Об алюминии)

Учитель:

- Таким образом, тема нашего урока: «Алюминий – химический элемент и простое вещество».
Формулируются задачи урока.

План изучения темы в группах:

  1. Характеристика химического элемента алюминия по положению его в ПСХЭ.
  2. Физические свойства алюминия.
  3. Химические свойства алюминия.
  4. Применение алюминия и нахождение его в природе.

План работы в группе:

- изучите текст и выделите сведения, относящиеся к своему вопросу;
- выполните предложенные задания;
- подготовьте выступление по своему вопросу, основываясь на краткости, ясности и четкости изложения

Групповая работа по изучению материала.

Подготовка выступления по своему вопросу.

Группа 1.

Характеристика химического элемента алюминия по положению его в ПСХЭ.

Задание:

  1. Ознакомьтесь с текстом.
  2. Выделите материал, относящийся к вашему вопросу.
  3. Дайте характеристику алюминию по положению в ПСХЭ по плану:

А) порядковый номер.
Б) атомная масса.
В) период (малый, большой).
Г) группа (подгруппа: главная или побочная).
Д) химический знак.
Е) Строение атома (заряд ядра, число протонов, электронов, нейтронов, электронная формула).
И) оксиды.
К) летучие водородные соединения.

2. Обсудите в группе полученные результаты и ответьте на вопросы:

  1. Сколько электронов находится на внешнем уровне атома алюминия?
  2. Алюминий будет отдавать или принимать данные электроны?
  3. Какую степень окисления будет приобретать при этом ион алюминия?
  4. Сделайте вывод: К какому классу соединений относится алюминий (металл или неметалл)
  5. Сравните активность химического элемента алюминия с элементами 1 и 2 групп этого же периода.
  6. Подготовьте выступление по данному вопросу, основываясь на краткости, ясности и четкости изложении.

Группа 2.

Физические свойства алюминия.

Задание:

  1. Ознакомьтесь с текстом.
  2. Выделите материал, относящийся к вашему вопросу.
  3. Рассмотрите коллекцию «Алюминий и его сплавы».
  4. Обсудите в группе вопросы:
  • а) Агрегатное состояние, цвет, блеск, плотность (легкий или тяжелый), плавкость (легко –или тугоплавкий), электро- и теплопроводность, пластичный.
  • б) Полученные данные изобразите в виде схемы.

5. Подготовьте выступление поданному вопросу, основываясь на краткости четкости изложении.

Группа 3.

Химические свойства алюминия.

Задание:

  1. Ознакомьтесь с текстом.
  2. Выделите материал, относящийся к вашему вопросу.
  3. Изучите, как ведет себя алюминий по отношению к сложным веществам?
  4. Выполните лабораторную работу, используя инструкцию

Инструкция по выполнению лабораторной работы

Цель:

Изучить отношение алюминия к кислотам и щелочам.

Правила работы с кислотами и щелочами:

Соблюдай осторожность при работе с кислотами и щелочами! В случае попадания на кожу – промой водой! При нагревании, прогрей сначала всю пробирку, направляя отверстие в сторону от себя и соседа. Спиртовку поджигайте только при помощи спичек.

Опыт 1.

В пробирку положите 1 гранулу алюминия и прилейте 3-4 мл раствора соляной кислоты. Пробирку слегка прогрейте.

Опыт 2.

В пробирку положите 1 гранулу алюминия и прилейте 3-4 мл. раствора гидроксида натрия. Пробирку слегка прогрейте

Задание:

А) Выполните опыты.
Б) Обговорите в группе наблюдаемые явления.
В) Запишите уравнение реакций.
Г) Сделайте выводы.

5. Подготовьте выступление по данному вопросу, основываясь на краткости, ясности и четкости изложении.

Группа 4.

Применение алюминия.

Задание:

  1. Ознакомьтесь с текстом.
  2. Выделите материал, относящийся к вашему вопросу.
  3. Обсудите в группе следующие вопросы:

а) Какова роль алюминия в жизни человека?
б) Применение алюминия, как простого вещества.

  1. Составьте схему, характеризующую области применения алюминия.
  2. Подготовьте выступление по данному вопросу, основываясь на краткости, ясности и четкости изложении
  3. Отчет групп по изученным вопросам.

Каждая группа, выполнив все задания, представляет схематизированное изложение своего вопроса с обсуждением и комментариями, учащиеся делают записи, переносят предложенные схемы в тетради, в результате всех групп поэтапно составляется опорный конспект по теме урока.

Выводы по теме урока:

- Какое количество электронов находится на внешнем энергетическом уровне атома алюминия.
- Какую степень окисления имеет атом алюминия? Почему? А ион?
- При помощи каких опытов мы доказали, что алюминий – это активный металл?
- Какие вещества называются амфотерными?
- На каких свойствах основаны следующие области применения?
- Где в организме больше всего содержится алюминия?
- Можно ли длительное время хранить продукты питания в алюминиевой посуде?

  1. Домашнее задание: § 13 до стр. 60, ? 1, 4. Подготовить презентацию по применению алюминия.
  2. Заключительное слово учителя.

Учитель благодарит учащихся за сотрудничество, выставляет оценки выступающим у доски.

Справка.

Алюминий.
В главную подгруппу III группы входят элементы: бор, алюминий, галлий, индий, таллий. На внешнем электронном слое атомы этих элементов содержат три электрона (…ns2np1). Они являются р-элементами. В реакциях атомы этих элементов являются восстановителями, за исключением неметалла бора, он может быть окислителем. Все элементы этой подгруппы проявляют высшую степень окисления +3. Они образуют высшие оксиды Э2О3 и гидроксиды Э(ОН)3, которые проявляют амфотерные свойства. Наибольший интерес в этой подгруппе представляют алюминий.

Алюминий в свободном виде – серебристо-белый металл, обладает блеском, высокой тепло-электропроводностью (уступает в этом отношении меди), легкий (плотность 2,7 г/см3) и одновременно – это прочный металл. Является мягким, пластичным металлом, его можно прокатывать в фольгу, вытягивается в проволоку. Плавится при температуре 6600С. При 6000С алюминий становится хрупким и его можно истолочь в зерна или в порошок.
Алюминий – металл, поверхность которого обычно покрыта тонкой, прочной оксидной пленкой. Виде стружек и порошка он ярко горит на воздухе, выделяя большое количество теплоты.

При комнатной температуре активно реагирует с галогенами, при нагревании взаимодействует с серой (2000С), азотом (8000 С) и другими неметаллами.

Отношение алюминия к сложным веществам:

Алюминий растворяется в соляной кислоте любой концентрации:

Алюминий растворяется в растворах щелочей:

Алюминий играет важную биологическую роль в жизни человека. Он принимает участие в построении эпителиальной и соединительной тканях. Содержание алюминия в организме человека (на 70 кг массы тела) составляет 61 мг. Находится во всех органах и тканях: больше всего в печени, легких, костях головном мозге. Основным поступлением алюминия в организм является пища – это хлебопродукты, чай (от 20 – 200мг на 100г. продукта), картофель – 4 мг на 100г. продукта, желтая репа – 46 мг на 100 г. продукта.

При приготовлении и хранении пищи в алюминиевой посуде содержание алюминия в продуктах увеличивается вдвое. Повышение содержания алюминия в крови вызывает возбуждение центральной нервной системы. При избытке алюминия в организме нарушается двигательная активность, судороги, ослабление памяти, заболевание печени и почек. При понижении содержания алюминия происходит торможение центральной нервной системы.

Области применения алюминия весьма многочисленны. Благодаря легкости и прочности алюминий и его сплавы применяют в самолето- и ракетостроении (алюминий называют крылатым металлом), строительстве судов и автомобилей; в строительстве- для изготовления оконных рам и дверей, легкость и хорошая электрическая проводимость алюминия используется при изготовлении электрических проводов для линии электропередач. Теплопроводность и неядовитость важны при изготовлении алюминиевой посуды и фольги для хранения пищевых продуктов. Порошок алюминия является основой при изготовлении серебристой краски для защиты железных изделий от коррозии. Способность алюминия гореть в воздухе ярким пламенем, используется при приготовлении красочных фейерверков и изготовление бенгальских огней.

Алюминий химический элемент и простое вещество.

МКОУ СОШ с. Карджин

Учитель химии

МКОУ СОШ с. Карджин

Дзиова Б.А.

2012-2013 учебный год

Цель: Изучить физические и химические свойства алюминия, развивать представления о переходных химических элементах.

Понятия: химический знак “Аl”, химический элемент, простое вещество, электронная оболочка, степень окисления, переходный элемент, амфотерные соединения.

Оборудование: Периодическая система химических элементов Д.И.Менделеева, коллекция “Алюминий и его сплавы”, алюминий: фольга, проволока, порошок, растворы соляной кислоты и гидроксида натрия,

Тип урока: изучение нового материала

ХОД УРОКА

І. Организационный момент.

II. Повторение пройденной темы.

ІІI. Изучение нового материала.

Учитель: - Мы продолжаем изучение большой и важной темы “Металлы”. Сегодня нам предстоит познакомиться с металлом хорошо знакомым вам с детства. Послушайте легенду.

“Однажды к римскому императору Тиберию пришёл незнакомец. В дар императору он принёс изготовленную им чашу из блестящего, как серебро, но чрезвычайно лёгкого металла. Мастер поведал, что получил этот металл из “глинистой земли”. Но император, боясь, что обесценятся его золото и серебро, велел отрубить мастеру голову, а его мастерскую разрушить”.

О каком металле идёт речь?

(Ответ: об алюминии)

Учитель: - Таким образом, тема нашего урока: “Алюминий – химический элемент и простое вещество”.

Учитель: - С чего мы начинаем изучение химического элемента?

Учащийся: - С характеристики его положения в Периодической системе Д.И.Менделеева.

Учитель: - Сейчас вам предлагается осуществить данную задачу, а именно дать характеристику алюминию по положению его в Периодической системе химических элементов Д.И.Менделеева.

Учащимся предлагается самостоятельно выполнить данное задание в тетрадях.

План – характеристика химического элемента.

  1. Порядковый номер.

  2. Атомная масса.

  3. Период (малый, большой)

  4. Группа (подгруппа А, В)

  5. Строение атома (заряд ядра, число протонов, нейтронов, электронов, электронная формула.)

  6. Степень окисления.

  7. Оксиды.

  8. Летучие водородные соединения.

После выполнения задания обсуждение с классом следующих вопросов:

  1. Сколько электронов находится на внешнем уровне атома алюминия?

  2. Какую степень окисления проявляет алюминий?

  3. Алюминий будет отдавать или принимать электроны?

  4. Значит алюминий это… ( металл)

  5. Какой же это металл: активный или неактивный?

Учитель: - Для решения вопроса об активности алюминия, что мы должны рассмотреть?

Учащийся: - Физические и химические свойства алюминия, как простого вещества?

Учитель: - Используя свои наблюдения, коллекцию “Алюминий и его сплавы” и другие выданные вам материалы назовите физические свойства алюминия.

Примерные ответы. Физические свойства алюминия:

  • Серебристо- белого цвета

  • Твердость. Аl – 2,9 (Cr – 9, Na – 0,4)

  • Плотность. Аl – 2,7 , лёгкий (платина – 21,45, натрий - 0,97)

  • Плавкость. Al – 660 (вольфрам – 3370 , натрий – 98)

  • Большая электро- и теплопроводность.

  • Очень пластичен. .

Учитель: - Смогли ли мы, рассмотрев физические свойства алюминия, ответить на вопрос об его активности?

Учащийся: - Нет.

Учитель: - Рассмотрим химические свойства алюминия.

Взаимодействие алюминия с простыми веществами:

йодом, серой и кислородом»

Опыт 1. Взаимодействие алюминия с йодом.

Предварительно готовят смесь порошка алюминия с йодом (в массовых соотношениях 1 : 15). Данную смесь помещают в фарфоровую чашку горкой. Из пипетки

На середину смеси капают несколько капель воды. Происходит бурная химическая реакция. Наблюдают выделение фиолетовых паров йода и горение металла.

Опыт 2. Взаимодействие алюминия с серой.

Смешивают размельченную серу и порошок алюминия в соотношениях 1 : 1. Смесь поместить в фарфоровую чашку или асбестированную сетку. Горящей лучинкой поджечь смесь. Наблюдаем реакцию.

Опыт 3. Горение алюминия.

Порошок алюминия помещаем в ложечку для сжигания веществ. Сверху кладём кусочек магниевой ленты или в её отсутствии 2–3 спичечные головки. Поджигаем. После начала горения, ложечку вносим, в предварительно набранную кислородом, колбу.

Наблюдаем яркое ослепительное пламя.

Ребята где вы наблюдали подобное явление? ( горение бенгальских огней.)

Задание

Выяснить отношение алюминия к простым веществам – йоду, сере, кислороду, как восстановителя.

1. Напишите уравнения реакций, происходящих между алюминием и йодом, алюминием и кислородом.
2. Укажите окислитель и восстановитель.
3. Сделайте вывод о химической активности алюминия по отношению к простым веществам.

Алгоритм для выполнения заданий на окисление - восстановление

1. Определите степени окисления элементов в обеих частях уравнения.
2. Сравните степени окисления каждого из элементов до и после реакции.
3. Сделайте вывод об изменении степей окисления (понижение – признак восстановления, повышение – признак окисления)

Образец выполнения задания

Вывод: алюминий – активный металл.

Учитель: - При каких условиях алюминий реагировал с простыми веществами?

Учащийся: - При нагревании или катализатора (Н2О).

Вывод .При комнатной температуре на воздухе алюминий не изменяется, поскольку его поверхность покрыта очень прочной тонкой оксидной плёнкой, которая и защищает металл от внешних воздействий и воды.

Посмотрим, как ведёт себя алюминий по отношению к сложным веществам?

Выполнение лабораторных опытов “Взаимодействие алюминия с раствором соляной кислоты”, “ Взаимодействие алюминия с раствором гидроксида натрия”.

Правила работы с кислотами и щелочами: Соблюдай осторожность при работе с кислотами и щелочами! В случае попадания на кожу – промой водой! При нагревании, прогрей сначала всю пробирку.

Опыт 1. В пробирку положите 2 кусочка алюминия и прилейте 3–4 мл раствора соляной кислоты. Пробирку слегка нагрейте.

Опыт 2. В пробирку положите 2 кусочка алюминия и прилейте 3–4 мл раствора гидроксида натрия. Пробирку слегка прогрейте.

На доске пишем уравнения реакции

Наблюдали: алюминий хорошо растворяется в растворе соляной кислоты, выделяется газ Н2

Вывод: Алюминий – активный металл.

Опыт 2.

Наблюдали: алюминий взаимодействует с раствором гидроксида натрия с выделением водорода.

Вывод: Алюминий образует амфотерные соединения.

Задания

Al + Br2
Al + H2SO4 (p-p)
Al Al2 O3 Al Cl3
Al AlCl3 Al2 (SO4)3

ІV. Подведение итогов урока. Рефлексия.

1. Над какой темой мы сегодня работали?
2. Что нового вы узнали об алюминии?
3. Решили ли мы проблему об активности алюминия?
4. Какими путями решали эту проблему?
5. К каким выводам пришли?
6. Оцените свою работу на уроке:

- материал усвоен (на всех этапах урока “4”, “5”)
- материал усвоен недостаточно (оценки “3”, “4”)

V. Домашнее задание. § 13 до стр.60; Вопросы 1,2,3 ,5 на стр. 62.

химический элемент Алюминий Aluminium — "Химическая продукция"

Алюминий химический элемент. символьное обозначение элемента: Al, латинское название Aluminium, элемент относится к периоду, группе: 3, 13, (atomic mass of matter) атомная масса вещества Алюминий составляет 26,9815386 (8) (а.е.м.)
плотность элемента: 2,7 г/ см³ (при 20 градусах Цельсия), температура плавления 660,5(°C), температура кипения 2467(°C). Первооткрывателем зарегистрирован: Эрстед, год открытия: 1825 — Aluminium на сайте chemical-products.ru представлена таблица всех хим. элементов с описанием их характеристик и свойств.

Что такое Алюминий, aluminium, характеристики, свойства

Алюминий — это химический элемент Al

Алюминий класс химических элементов

Элемент Al — относится к группе, классу хим элементов (…)

Элемент Al свойство химического элемента Алюминий Aluminium

Основные характеристики и свойства элемента Al…, его параметры.

формула химического элемента Алюминий Aluminium

Химическая формула Алюминийа:

Атомы Алюминий Aluminium химических элементов

Атомы Aluminium хим. элемента

Aluminium Алюминий ядро строение

Строение ядра химического элемента Aluminium — Al,

История открытия Алюминий Aluminium

Открытие элемента Aluminium —

Алюминий Aluminium происхождение названия

Откуда произошло название Aluminium …

Распространённость Алюминий Aluminium

Как любой хим. элемент имеет свою распространенность в природе, Al …

Получение Алюминий Aluminium

Aluminium — получение элемента

Физические свойства Алюминий Aluminium

Основные свойства Aluminium

Изотопы Aluminium Алюминий

Наличие и определение изотопов Aluminium

Al свойства изотопов Алюминий Aluminium

Химические свойства Алюминий Aluminium

Определение химических свойств Aluminium

Меры предосторожности Алюминий Aluminium

Внимание! Внимательно ознакомьтесь с мерами безопасности при работе с Aluminium

Стоимость Алюминий Aluminium

Рыночная стоимость Al, цена Алюминий Aluminium

Примечания

Список примечаний и ссылок на различные материалы про хим. элемент Al

Алюминий. Положение алюминия в периодической системе и строение его атома. Нахождение в природе. Физические и химические свойства алюминия.

Кроссенс – это ассоциативная головоломка.

 Название «кроссенс» переводится с английского языка как  «пересечение смыслов»

 и придумано по аналогии с словом «кроссворд»,  что означает «пересечение слов»…

Рассмотрите изображения. Как они связаны с темой этого урока?

Я начну с более сложных ассоциаций

  1. Виктор Цой. В его репертуаре есть песня "Алюминиевые огурцы"

                                                                                       2.Обшивка космического челнока "Буран"  была выполнена из сплава алюминия и скандия.

                                                                                       3. Экран смартфона. В его  состав входит оксид алюминия, который по прочности уступает только алмазам. 

А вы продолжайте ассоциации...

                                                                                              

4. Наполеон  III.  5. Рубиновые звёзды.  6. Хамелеон. 7. Пёрышко.  8. Audi 80

Кроссенс .Алюминий


1. Положение алюминия в таблице Д. И. Менделеева. Строение атома, проявляемые степени окисления.

      Элемент алюминий расположен в III группе, главной «А» подгруппе, 3 периоде периодической системы, порядковый номер №13, относительная атомная масса Ar(Al) = 27.  Его соседом слева в таблице является магний – типичный металл, а справа – кремний – уже неметалл.

 Следовательно, алюминий должен проявлять свойства некоторого промежуточного характера и его соединения являются амфотерными.

     Al +13 )2)8)3    , p – элемент,

Алюминий проявляет в соединениях степень окисления +3:

Al0 – 3 e- → Al+3

2. Физические свойства

Алюминий в свободном виде — се­ребристо-белый металл, обладающий высокой тепло- и электро­проводностью. Температура плавления  650 оС. Алюминий имеет невысокую плотность (2,7 г/см3) — при­мерно втрое меньше, чем у железа или меди, и одновременно — это прочный металл.

3. Нахождение в природе

По распространённости в природе занимает 1-е среди металлов и 3-е место среди элементов, уступая только кислороду и кремнию. Процент содержания алюминия в земной коре по данным различных исследователей составляет от 7,45 до 8,14 % от массы земной коры.

В природе алюминий встречается только в соединениях (минералах).

На сегодняшний день известно почти 300 различных соединений и минералов алюминия – от полевого шпата, являющегося основным породообразующим минералом на Земле, до рубина, сапфира или изумруда, уже не столь распространенных.

Бокситы — Al2O3 • H2O (с примесями SiO2, Fe2O3, CaCO3)  Нефелины — KNa3[AlSiO4]4 Алуниты — KAl(SO4)2 • 2Al(OH)3  Глинозёмы (смеси каолинов с песком SiO2, известняком CaCO3, магнезитом MgCO3)  Корунд — Al2O3
  Полевой шпат (ортоклаз) — K2O×Al2O3×6SiO2    Каолинит — Al2O3×2SiO2 × 2H2O  Алунит — (Na,K)2SO4×Al2(SO4)3×4Al(OH)3  Берилл — 3ВеО • Al2О3 • 6SiO2Рубин— Al2O3

Рубины, сапфиры, изумруды и аквамарин являются минералами алюминия.
Первые два относятся к корундам – это оксид алюминия (Al2O3) в кристаллической форме. Он обладает природной прозрачностью, а по прочности уступает только алмазам. Пуленепробиваемые стекла, иллюминаторы в самолетах, экраны смартфонов производятся именно с применением сапфира.
А один из менее ценных минералов корунда – наждак используется как абразивный материал, в том числе для создания наждачной бумаги.

4. Химические свойства алюминия и его соединений

Алюминий имеет редкое сочетание ценных свойств. Это один из самых легких металлов в природе: он почти в три раза легче железа, но при этом прочен, чрезвычайно пластичен и не подвержен коррозии, так как его поверхность всегда покрыта тончайшей, но очень прочной оксидной пленкой. Он не магнитится, отлично проводит электрический ток и образует сплавы практически со всеми металлами.

Алюминий легко взаимодействует с кислородом при обычных условиях и покрыт оксидной пленкой (она придает матовый вид).

Алюминий

 ДЕМОНСТРАЦИЯ ОКСИДНОЙ ПЛЁНКИ

Её толщина 0,00001 мм, но благодаря ней алюминий не коррозирует. Для изучения  химических свойств алюминия оксидную пленку удаляют. (При помощи наждачной бумаги, или химически: сначала опуская в раствор щелочи для удаления оксидной пленки, а затем в раствор солей ртути для образования сплава алюминия со ртутью – амальгамы).

I. Взаимодействие с простыми веществами

Алюминий уже при комнатной температуре активно реагирует со всеми галогенами, образуя галогениды. При нагревании он взаимодействует с серой (200 °С), азотом (800 °С), фосфором (500 °С) и углеродом (2000 °С), с йодом в присутствии катализатора - воды:

 2Аl + 3S = Аl2S3  (сульфид алюминия),

2Аl + N2 = 2АlN  (нитрид алюминия),

Аl + Р = АlР (фосфид алюминия),

4Аl + 3С = Аl4С3 (карбид алюминия).

2 Аl   +  3  I2   =  2 AlI3  (йодид алюминия)    

Все эти соединения полностью гидролизуются с образованием гидроксида алюминия и, соответственно, сероводорода, аммиака, фосфина и метана:

Al2S3 + 6H2O = 2Al(OH)3 + 3H2

Al4C3 + 12H2O = 4Al(OH)3+ 3CH4­

 В виде стружек или порошка он ярко горит на воздухе, выде­ляя большое количество теплоты:

4Аl + 3O2 = 2Аl2О3 + 1676 кДж.

 ГОРЕНИЕ АЛЮМИНИЯ НА ВОЗДУХЕ

  

Если Вы хорошо изучили эту часть урока,ответьте на 5 вопросов теста

II. Взаимодействие со сложными веществами

 

Взаимодействие с водой

2 Al + 6 H2O  =  2 Al (OH)3  +  3 H2

без оксидной пленки       

Взаимодействие с оксидами металлов:

Алюминий – хороший восстановитель, так как является одним из активных металлов. Стоит в ряду активности сразу после щелочно-земельных металлов. Поэтому восстанавливает металлы из их оксидов. Такая реакция – алюмотермия – используется для получения чистых редких металлов, например таких, как вольфрам, ваннадий и др.                                                                            

3 Fe3O4  +   8 Al =   4 Al2O3  +  9 Fe +Q

Термитная смесь Fe3O4  и   Al (порошок) –используется ещё и в термитной сварке. 

Сr2О3 + 2Аl = 2Сr + Аl2О3

Взаимодействие с кислотами:

С раствором серной кислоты:  2 Al  + 3 H2SO4  =  Al2(SO4)3 +  3 H2

С холодными концентрированными серной и азотной не реагирует (пассивирует). Поэтому азотную кислоту перевозят в алюминиевых цистернах. При нагревании алюминий способен восстанавливать эти кислоты без выделения водорода:

2Аl + 6Н24(конц) = Аl2(SО4)3 + 3SО2 + 6Н2О,

Аl + 6НNO3(конц) = Аl(NO3)3 + 3NO2 + 3Н2О.

Взаимодействие со щелочами.

2 Al + 2 NaOH + 6 H2O  =  2 Na[Al(OH)4]   +  3 H2          

Nal(ОН)4] – тетрагидроксоалюминат натрия

По предложению химика Горбова, в русско-японскую войну эту реакцию использовали для получения водорода для аэростатов.

 

С растворами солей:

2Al + 3CuSO4 = Al2(SO4)3 + 3Cu

 Обнаружение ионов алюминия в растворах:              

Если поверхность алюминия потереть солью ртути, то происходит реакция:

2Al + 3HgCl2 = 2AlCl3 + 3Hg

Выделившаяся ртуть растворяет алюминий, образуя  амальгаму.

                                                                                                                                                                 

 

5. Применение алюминия и его соединений

РИСУНОК 1      РИСУНОК 2

  • Физические и химические свойства алюминия обусловили его широкое применение в технике. Крупным потребителем алюминия  является авиационная промышленность: самолет на 2/3 состоит из алюминия и его сплавов. Самолет из стали оказался бы слишком тяжелым и смог бы нести гораздо меньше пассажиров. Поэтому алюминий называют крылатым металлом. Из алюминия изготовляют кабели и провода: при одинаковой электрической проводимости их масса в 2 раза меньше, чем соответствующих изделий из меди.
  • Учитывая коррозионную устойчивость алюминия, из него изготовляют детали аппаратов и тару для азотной кислоты. Порошок алюминия является основой при изготовлении серебристой краски для защиты железных изделий от коррозии, а также для отражения  тепловых лучей такой краской покрывают нефтехранилища, костюмы пожарных.
  • Оксид алюминия используется для получения алюминия, а также как огнеупорный материал.
  • Гидроксид алюминия – основной компонент всем известных лекарств маалокса, альмагеля, которые понижают кислотность желудочного сок.
  • Соли алюминия сильно  гидролизуются. Данное свойство применяют в процессе очистки воды. В очищаемую воду вводят сульфат алюминия и небольшое количество гашеной извести для нейтрализации образующейся кислоты. В результате выделяется объемный осадок гидроксида алюминия, который, оседая, уносит с собой взвешенные частицы мути и бактерии.
  • Таким образом, сульфат алюминия является коагулянтом.

6. Получение алюминия

1) Современный рентабельный способ получения алюминия был изобретен американцем Холлом и французом Эру в 1886 году. Он заключается в электролизе раствора оксида алюминия в расплавленном криолите. Расплавленный криолит Na3AlF6 растворяет Al2O3, как вода растворяет сахар. Электролиз “раствора” оксида алюминия в расплавленном криолите происходит так, как если бы криолит был только растворителем, а оксид алюминия - электролитом.

2Al2O3 эл.ток→  4Al + 3O2

 

 

 ЭТО ИНТЕРЕСНО:

  • Металлический алюминий первым выделил в 1825 году датский физик Ханс Кристиан Эрстед. Пропустив газообразный хлор через слой раскаленного оксида алюминия, смешанного с углем, Эрстед выделил хлорид алюминия без малейших следов влаги. Чтобы восстановить металлический алюминий, Эрстеду понадобилось обработать хлорид алюминия амальгамой калия. Через 2 года немецкий химик Фридрих Вёллер. Усовершенствовал метод, заменив амальгаму калия чистым калием.
  • В 18-19 веках алюминий был главным ювелирным металлом. В 1889 году Д.И.Менделеев в Лондоне за заслуги в развитии химии был награжден ценным подарком – весами, сделанными из золота и алюминия.
  • К 1855 году французский ученый  Сен- Клер Девиль разработал способ получения металлического алюминия в технических масштабах. Но способ был очень дорогостоящий. Девиль пользовался особым покровительством Наполеона  III, императора  Франции. В знак  своей преданности и благодарности Девиль изготовил для сына Наполеона, новорожденного принца, изящно гравированную погремушку – первое «изделие ширпотреба» из алюминия. Наполеон намеревался даже снарядить своих гвардейцев алюминиевыми кирасами, но цена оказалась непомерно высокой. В то время 1 кг алюминия стоил 1000 марок, т.е. в 5 раз дороже серебра. Только после изобретения электролитического процесса алюминий по своей стоимости сравнялся с обычными металлами.

  • А знаете ли вы, что алюминий, поступая в организм человека, вызывает расстройство нервной системы.  При его избытке нарушается обмен веществ. А защитными средствами является витамин С, соединения кальция, цинка.
  • При сгорании алюминия в кислороде и фторе выделяется много тепла. Поэтому его используют как присадку к ракетному топливу. Ракета "Сатурн" сжигает за время полёта 36 тонн алюминиевого порошка. Идея использования металлов в качестве компонента ракетного топлива впервые высказал Ф. А. Цандер.

 

 

Если Вы хорошо изучили эту часть урока,ответьте на 10 вопросов теста

ЗАДАНИЯ ДЛЯ ЗАКРЕПЛЕНИЯ

ТРЕНАЖЁРЫ

 

Тренажёр №1 - Характеристика алюминия по положению в Периодической системе элементов Д. И. Менделеева

Тренажёр №2 - Уравнения реакций алюминия с простыми и сложными веществами

Тренажёр №3 - Химические свойства алюминия

 



. Характеристика алюминия как химического элемента

Урок в 9 классе по теме: «Алюминий и его соединения». ТДЦ Воспитывающая: создать условия для воспитания активности и самостоятельности при  изучении данной темы, а также умения работать в группе, умения слушать своих  одноклассников. Развивающая: развивать умение работать в атмосфере поиска, творчества, дать каждому  учащемуся возможность достичь успеха; умение давать самооценку деятельности на уроке; Обучающая: организовать деятельность учащихся на усвоение: знаний: о переходных элементах; взаимосвязи между строением и свойствами  алюминия, его применением;  нахождение в природе;  умений:  записывать уравнения химических реакций, характеризующих химические  свойства алюминия и его соединений в ионном и окислительно­восстановительном  виде;  закрепить понятие амфотерности; Тип урока: урок изучения нового материала. Форма организации деятельности учащихся: групповая. Средства обучения: лабораторное оборудование, вещества, коллекция «Алюминий»,  инструкционная карта, ТСО.  В связи с поставленными целями выбираются методы обучения:                               Общий метод (частично­поисковый)                   Частный метод      (словесно­наглядно­практический)   Конкретный метод   (объяснение с элементами беседы) (лабораторные опыты, катехизисный диалог, создание проблемной ситуации) Методические приёмы Алюминий и его соединения 9 класс Этапы  урока 1.Организац ионный 2.  Актуализаци я 3.  Целеполаган ие 4. Изучение  нового  материала 5.  Самоконтро ль и  взаимоконтр оль 6.  Подведение  итогов 7. Домашнее задание Основные  дидактически е  задачи Психологическ ий настрой  учащихся  на  урок Организовать  повторение  основных  понятий,  которые  потребуются  на данном  уроке Постановка  цели урока и  доведения её  до сознания  учащихся  Организовать  деятельность  учащихся на  усвоение  новых знаний и способов  деятельности Выявление  качества  знаний, установление  причин  недостатков, обеспечение  способностей к оценочным  действиям Проверка  степени  усвоения  знаний,  выявление  недостатков в  их усвоении  Обеспечение  понимания  Формы  организаци и  деятельнос ти  учащихся Фронтальна я Методы  обучения  и приемы  обучения Словесны й Индивидуал ьная Частично­ поисковый Средства  обучения   Листы с  дифференцирова нными  заданиями, кодоскоп Фронтальна я Словесно­ наглядный Доска Групповая Групповая (работа в  парах) Частично­ поисковый (словесно­ наглядно­ практичес кий) Словесно­ наглядно­ практичес кий Инструкционная  карта, реактивы и лабораторное  оборудование,  информация по  алюминию,  тетрадь. Карточки с   Заданиями,  кодоскоп Пример ное  время 1 мин. 5 мин. 2 мин. 25мин 7 мин Оценочный лист 3 мин Фронтальна я Словесно­ наглядный ; поощрение лучших  учеников Фронтальна я Словесно­ наглядный Учебник, доска 2 мин Сергеева Анастасия Андреевна 2 Алюминий и его соединения 9 класс цели,  содержания и  способов  выполнения  заданий ХОД УРОКА I. Оргмомент. II. Актуализация знаний. Изучение нового материала пройдёт в форме самостоятельной индивидуальной и  групповой работы с последующим представлением и обсуждением результатов.    Сегодня, ребята, мы продолжим путешествие по удивительному миру металлов. Для  того, чтобы двигаться дальше, я предлагаю вам выполнить стартовое задание. У вас на  столах лист с заданиями: А, В, С (Приложение 1) Выполнение задания А оценивается одним баллом. Выполнение задания В оценивается 2 баллами. Выполнение задания С оценивается 3 баллами. Определитесь с выбором задания и приступите к его выполнению. Учащиеся выполняют стартовое задание, затем самостоятельно проверяют  выполненное задание с верными ответами, выведенными на кодоскопе, оценивают себя.        Во многих популярных книгах по химии приводится легенда о том, что некий мастер,  имя которого история не сохранила, принес римскому императору Тиберию чашу из  металла, напоминающего серебро, но более легкого. Подарок стоил жизни изобретателю:  Тиберий приказал казнить его, а мастерскую уничтожить, поскольку боялся, что новый  металл может обесценить серебро императорской сокровищницы.     На этом уроке мы с вами выясним, что это был за металл. Каковы его физические и  химические свойства и где этот металл применяется в нашей жизни.    Сейчас вы посмотрите на этот химический элемент, его строение атома и определите  тему нашего урока. Итак,   «Алюминий и его соединения» Тема урока:         Подумайте и скажите, каким образом тема нашего урока связана с такими науками как:  история, физика, география, биология и химия?  Сергеева Анастасия Андреевна 3 Алюминий и его соединения 9 класс Учащиеся ставят вопросы об истории открытия алюминия, его физических свойствах, нахождении в природе, биологической роли алюминия, химических свойствах и способах получения. III. Изучение нового материала. 1. Каждая группа получает задания части одного общего материала. Класс делится на 5 групп. Учитель даёт задания группам по карточкам. 1­я группа. Характеристика алюминия как химического элемента.  Инструкционная карта: 1. Положение в периодической системе. 2. Строение атома алюминия. 3. Степень окисления. 4. Оксид и гидроксид, их характеристика. 5. Нахождение в природе. 2­я группа. Характеристика простого вещества алюминия.  Инструкционная карта: 1. Тип химической связи.  2. Тип кристаллической решетки. 3. Физические свойства алюминия. 4. Способы получения. 3­я группа. Химические свойства алюминия. Инструкционная карта: 1. Предсказать химические свойства алюминия на основе положения в периодической  системе и ряду напряжений металлов. 2. Написать уравнения возможных реакций, характеризующих химические свойства  алюминия. 3. Объяснить, почему с некоторыми веществами реакции не идут. 4. Разобрать с точки зрения ОВР.  Сергеева Анастасия Андреевна 4 Алюминий и его соединения 9 класс Al + HNO3(k) → Al + h3SO4(k) → Al + Cr2O3 → Al + NaOH → Al + h3O → Al + O2 → Al + HCl → Al + Cl2 → 4­я группа. Амфотерность алюминия. Инструкционная карта: 1. С помощью имеющихся реактивов получите гидроксид алюминия и докажите его  амфотерность. 2. Запишите соответствующие реакции, разберите их с точки зрения ОВР. Реактивы: хлорид алюминия, гидроксид натрия, соляная кислота.  5­я группа. Применение алюминия на основе его свойств.  Инструкционная карта: 1. Используя информацию по алюминию (распечатка на столах, Приложение 2),  предложите области применения алюминия на основе его свойств. 2. Биогенная роль алюминия. 2. Отчет каждой группы перед классом. Контроль ответов учащихся. Ответы учащихся, фиксирование информации в тетради. IV. Самоконтроль и взаимоконтроль. Найдите соответствие между реагентами и продуктами химической реакции. Al + O2 1 . 2 . 3 Al + Сl2 Al + h3O   А   AlСl3 + h3 Б  AlСl3 В  AlСl3 + h3O Сергеева Анастасия Андреевна 5 Алюминий и его соединения 9 класс . 4 . 5 . 6 . 7 .       Al + HСl Г  AlСl3 + Hg Al + NaOH Д  AlСl3+ HgСl2 Al + HgСl2 Е  NaAlO2 + h3 Al + Fе3О4  Ж  Al(OH)3 + h3       З  Al(OH)3 + Na И Al2O3 + Fе К Al2O3 Ответы для самопроверки:   1     2     3     4     5     6     7   (выводятся на кодоскопе) к ж б а е д и V. Рефлексия. Ответьте на вопросы в таблице «Вопросы к ученику» (Приложение 3). VI. Подведение итогов урока. Домашнее задание. 1. Комментированное выставление оценок в оценочный лист (Приложение 4). 2. Домашнее задание (дифференцированно):  § 42 стр.130 (учебник Г.Е. Рудзитис) № 1 – «3» №№ 1, 8 – «4» №№ 1, 6, 8 – «5»  Стартовое задание Задание А   Отметьте щелочные и щелочноземельные металлы. C Rb A Сергеева Анастасия Андреевна Приложение 1 6 Алюминий и его соединения 9 класс u Ca u Ba N a C r M g S r H g Задание В Один из сплавов алюминия содержит: алюминий (массовая доля 20%), медь  (массовая доля 4%) и марганец (массовая доля 1%).  Рассчитайте  массу этих трёх  металлов, которые потребуются для изготовления 500 кг такого сплава.   Задание С Предложите  способ получения четырёх новых веществ, используя только воду и карбонат  кальция. Напишите уравнения соответствующих реакций. Сергеева Анастасия Андреевна Приложение 2 7 Алюминий и его соединения 9 класс Информация по алюминию Алюминий и здоровье человека. Содержание   алюминия   в   организме   человека   (масса   тела   70   кг)   составляет   61   мг.   Он находится во всех органах и тканях. Но больше всего его в печени, легких, костях и головном мозге. В растительных организмах его содержание выше, чем в животных.  Биологическая роль алюминия. • Принимает участие в построении эпителиальной и соединительной тканей. • Участвует в процессе регенерации костной ткани. •   Оказывает   активирующее   или   ингибирующее   действие   на   реакционную   способность пищеварительных ферментов (в зависимости от концентрации в организме). • Участвует в обмене фосфора. Источники поступления алюминия в организм человека. В быту часто используют алюминиевую посуду. Алюминиевая посуда делится на легкую (с толщиной   дна   1,5   мм),   среднюю   (2   мм)   и   тяжелую   (2,5   мм)   и   изготавливается   из   чистого алюминия   или   дюралюминия   (сплав   с   магнием).   При   приготовлении   пищи   в   такой   посуде содержание   алюминия   в   пищевых   продуктах   увеличивается   вдвое,   т.к.   частички   алюминия «соскребаются» со стенок кастрюли, и постепенно в организм поступает немалое количество алюминия. Поэтому использовать такую посуду не рекомендуется. Ее применение еще чревато и тем, что алюминий служит катализатором при превращении нитратов в нитриты. Ну а если все­ таки вы готовите пищу в алюминиевой посуде, необходимо помнить некоторые правила. Реакция организма на избыток алюминия. Повышенное   содержание   алюминия   в   крови   вызывает   возбуждение   центральной   нервной системы,   а   пониженное   –   торможение.   При   его   избытке   нарушается   минеральный   обмен. 8 Сергеева Анастасия Андреевна Алюминий и его соединения 9 класс Поскольку   алюминий   обладает   нейротоксическим   действием,   то   при   избытке   нарушается двигательная активность, возможны судороги, ослабление памяти, нарушение психомоторных реакций   у   детей,   неврологические   расстройства,   заболевания   печени   и   почек.   Высокое содержание алюминия обнаружено в клетках головного мозга у людей, страдающих болезнью Альцгеймера   (старческое   слабоумие).   Избыток   алюминия   накапливается   в   волосах.   Его токсическая доза 5 г.  Правила пользования алюминиевой посудой • В такой посуде нельзя хранить кислую капусту или огурцы в рассоле, кислое молоко, соленую   рыбу,   блюда   из   картофеля:   длительное   воздействие   кислот   и   щелочей   разрушает оксидную пленку на алюминии, и металл проникает в пищу.   •   Не   следует   варить   в   алюминиевой   посуде   неочищенный   картофель,   от   этого   посуда темнеет.   При   чистке   алюминиевой   посуды   удаляется   пленка   оксида   алюминия,   которую нежелательно   разрушать.   Поэтому   лучше   пользоваться   моющим   средством,   не   содержащим абразивных частиц, например водой с мылом. • Если на алюминиевой посуде появились пятна от пригоревшей пищи, то для их удаления рекомендуется протереть посуду только что разрезанным яблоком или вскипятить в ней воду с луком. • Не стоит увлекаться блюдами, запеченными в фольге; не рекомендуется хранить в ней продукты.  Сергеева Анастасия Андреевна 9 Алюминий и его соединения 9 класс Вопросы к ученику Приложение 3 Дата___________________Класс______________________ Постарайся точно вспомнить то, что слышал на уроке и ответь на поставленные  вопросы: № п/п 1 2 3 4 5 6 Вопросы Ответы Какова была тема урока? Какая цель стояла перед тобой  на уроке? Каков вывод урока? Как работали на уроке твои  одноклассники? Как работал ты на уроке? Как ты думаешь, ты справишься с домашним заданием,  полученном на уроке? Сергеева Анастасия Андреевна 10 Алюминий и его соединения 9 класс Приложение 4 Оценочный лист Фамилия, имя______________________ 1. Стартовое задание: Максимум – 6 балов 2. Работа в группах: За активное участие в работе группы (оценивается группой коллективно для  каждого участника) – 2 балла. 3. Закрепление: За каждое, правильно написанное, уравнение – 1 балл. Критерии оценивания: 14 – 16 баллов оценка «5» 10 – 13 баллов оценка «4» 7 – 9 баллов оценка «3» Менее 7 баллов «незачёт» Сергеева Анастасия Андреевна 11

Краткая характеристика алюминия. Алюминий: общая краткая характеристика

Каждый химический элемент можно рассмотреть с точки зрения трех наук: физики, химии и биологии. И в этой статье мы постараемся как можно точнее дать характеристику алюминию. Это химический элемент, находящийся в третьей группе и третьем периоде, согласно таблице Менделеева. Алюминий - металл, который обладает средней химической активностью. Также в его соединениях можно наблюдать амфотерные свойства. Атомная масса алюминия составляет двадцать шесть грамм на моль.

При нормальных условиях он представляет собой твердое вещество. Формула алюминия очень проста. Он состоит из атомов (не объединятся в молекулы), которые выстроены с помощью кристаллической решетки в сплошное вещество. Цвет алюминия - серебристо-белый. Кроме того, он обладает металлическим блеском, как и все другие вещества данной группы. Цвет алюминия, используемого в промышленности, может быть различным в связи с присутствием в сплаве примесей. Это достаточно легкий металл. Его плотность равняется 2,7 г/см3, то есть он приблизительно в три раза легче, чем железо. В этом он может уступить разве что магнию, который еще легче рассматриваемого металла. Твердость алюминия довольно низкая. В ней он уступает большинству металлов. Твердость алюминия составляет всего два по шкале Мооса. Поэтому для ее усиления в сплавы на основе данного металла добавляют более твердые.


Распространенность в природе

Алюминий, технические характеристики которого мы только что рассмотрели, достаточно часто встречается в окружающей среде. Его можно наблюдать в составе многих минералов. Элемент алюминий - четвертый среди всех по распространенности в природе. Его массовая доля в земной коре составляет почти девять процентов. Основные минералы, в составе которых присутствуют его атомы, это боксит, корунд, криолит. Первый - это горная порода, которая состоит из оксидов железа, кремния и рассматриваемого металла, также в структуре присутствуют молекулы воды. Он имеет неоднородную окраску: фрагменты серого, красновато-коричневого и других цветов, которые зависят от наличия различных примесей. От тридцати до шестидесяти процентов данной породы - алюминий, фото которого можно увидеть выше. Кроме того, очень распространенным в природе минералом является корунд.

Это оксид алюминия. Его химическая формула - Al2O3. Он может обладать красным, желтым, голубым либо коричневым цветом. Его твердость по шкале Мооса составляет девять единиц. К разновидностям корунда относятся всем известные сапфиры и рубины, лейкосапфиры, а также падпараджа (желтый сапфир).

Криолит - это минерал, имеющий более сложную химическую формулу. Он состоит из фторидов алюминия и натрия - AlF3•3NaF. Выглядит как бесцветный или сероватый камень, обладающий низкой твердостью - всего три по шкале Мооса. В современном мире его синтезируют искусственно в лабораторных условиях. Он применяется в металлургии.

Также алюминий можно встретить в природе в составе глин, основным компонентов которых являются оксиды кремния и рассматриваемого металла, связанные с молекулами воды. Кроме того, данный химический элемент можно наблюдать в составе нефелинов, химическая формула которых выглядит следующим образом: KNa3[AlSiO4]4.

Получение

Характеристика алюминия предусматривает рассмотрение способов его синтеза. Существует несколько методов. Производство алюминия первым способом происходит в три этапа. Последним из них является процедура электролиза на катоде и угольном аноде. Для проведения подобного процесса необходим оксид алюминия, а также такие вспомогательные вещества, как криолит (формула - Na3AlF6) и фторид кальция (CaF2). Для того чтобы произошел процесс разложения растворенного в воде оксида алюминия, нужно его вместе с расплавленным криолитом и кальция фторидом нагреть до температуры минимум в девятьсот пятьдесят градусов по шкале Цельсия, а затем пропустить сквозь эти вещества ток силой в восемьдесят тысяч ампер и напряжением в пять-восемь вольт. Таким образом, вследствие данного процесса на катоде осядет алюминий, а на аноде будут собираться молекулы кислорода, которые, в свою очередь, окисляют анод и превращают его в углекислый газ. Перед проведением данной процедуры боксит, в виде которого добывается алюминия оксид, предварительно очищается от примесей, а также проходит процесс его обезвоживания.

Производство алюминия способом, описанным выше, является очень распространенным в металлургии. Также существует метод, изобретенный в 1827 году Ф. Велером. Он заключается в том, что алюминий можно добыть с помощью химической реакции между его хлоридом и калием. Осуществить подобный процесс можно, только создав специальные условия в виде очень высокой температуры и вакуума. Так, из одного моль хлорида и такого же объема калия можно получить один моль алюминия и три моль хлорида калия как побочного продукта. Данную реакцию можно записать в виде такого уравнения: АІСІ3 + 3К = АІ + 3КСІ. Указанный метод не приобрел большой популярности в металлургии.

Характеристика алюминия с точки зрения химии

Как уже было сказано выше, это простое вещество, которое состоит из атомов, не объединенных в молекулы. Подобные структуры формируют почти все металлы. Алюминий обладает достаточно высокой химической активностью и сильными восстановительными свойствами. Химическая характеристика алюминия начнется с описания его реакций с другими простыми веществами, а далее будут описаны взаимодействия со сложными неорганическими соединениями.

Алюминий и простые вещества

К таковым относится, в первую очередь, кислород - самое распространенное соединение на планете. Из него на двадцать один процент состоит атмосфера Земли. Реакции данного вещества с любыми другими называются окислением, или горением. Оно обычно происходит при высоких температурах. Но в случае с алюминием возможно окисление в нормальных условиях - так образуется пленка оксида. Если же данный металл измельчить, он будет гореть, выделяя при этом большое количество энергии в виде тепла. Для проведения реакции между алюминием и кислородом нужны эти компоненты в молярном соотношении 4:3, в результате чего получим две части оксида.

Данное химическое взаимодействие выражается в виде следующего уравнения: 4АІ + 3О2 = 2АІО3. Также возможны реакции алюминия с галогенами, к которым относятся фтор, йод, бром и хлор. Названия данных процессов происходят от названий соответствующих галогенов: фторирование, йодирование, бромирование и хлорирование. Это типичные реакции присоединения.

Для примера приведем взаимодействие алюминия с хлором. Такого рода процесс может произойти только на холоде.

Так, взяв два моль алюминия и три моль хлора, получим в результате два моль хлорида рассматриваемого металла. Уравнение этой реакции выглядит следующим образом: 2АІ + 3СІ = 2АІСІ3. Таким же способом можно получить фторид алюминия, его бромид и йодид.

С серой рассматриваемое вещество реагирует только при нагревании. Для проведения взаимодействия между этими двумя соединениями нужно взять их в молярных пропорциях два к трем, и образуется одна часть сульфида алюминия. Уравнение реакции имеет такой вид: 2Al + 3S = Al2S3.

Кроме того, при высоких температурах алюминий взаимодействует и с карбоном, образуя карбид, и с азотом, образуя нитрид. Можно привести в пример следующие уравнения химических реакций: 4АІ + 3С = АІ4С3; 2Al + N2 = 2AlN.

Взаимодействие со сложными веществами

К ним относятся вода, соли, кислоты, основания, оксиды. Со всеми этими химическими соединениями алюминий реагирует по-разному. Давайте разберем подробнее каждый случай.

Реакция с водой

С самым распространенным на Земле сложным веществом алюминий взаимодействует при нагревании. Происходит это только в случае предварительного снятия пленки из оксида. В результате взаимодействия образуется амфотерный гидроксид, а также в воздух выделяется водород. Взяв две части алюминия и шесть частей воды, получим гидроксид и водород в молярных пропорциях два к трем. Записывается уравнение этой реакции так: 2АІ + 6Н2О = 2АІ(ОН)3 + 3Н2.

Взаимодействие с кислотами, основаниями и оксидами

Как и другие активные металлы, алюминий способен вступать в реакцию замещения. При этом он может вытеснить водород из кислоты либо катион более пассивного металла из его соли. В результате таких взаимодействий образуется соль алюминия, а также выделяется водород (в случае с кислотой) либо выпадает в осадок чистый металл (тот, который менее активен, чем рассматриваемый). Во втором случае и проявляются восстановительные свойства, которые упоминались выше. В пример можно привести взаимодействие алюминия с соляной кислотой, при котором образуется хлорид алюминия и выделяется в воздух водород. Подобного рода реакция выражается в виде следующего уравнения: 2АІ + 6НСІ = 2АІСІ3 + 3Н2.

Примером взаимодействия алюминия с солью может служить его реакция с сульфатом меди. Взяв эти два компонента, в итоге мы получим сульфат алюминия и чистую медь, которая выпадет в виде осадка. С такими кислотами, как серная и азотная, алюминий реагирует своеобразно. К примеру, при добавлении алюминия в разбавленный раствор нитратной кислоты в молярном соотношении восемь частей к тридцати образуется восемь частей нитрата рассматриваемого металла, три части оксида азота и пятнадцать - воды. Уравнение данной реакции записывают таким образом: 8Al + 30HNO3 = 8Al(NO3)3 + 3N2O + 15h3O. Указанный процесс происходит только при наличии высокой температуры.

Если же смешать алюминий и слабый раствор сульфатной кислоты в молярных пропорциях два к трем, то получим сульфат рассматриваемого металла и водород в соотношении один к трем. То есть произойдет обыкновенная реакция замещения, как и в случае с другими кислотами. Для наглядности приведем уравнение: 2Al + 3h3SO4 = Al2(SO4)3 + 3h3. Однако с концентрированным раствором этой же кислоты все сложнее. Здесь так же, как и в случае с нитратной, образуется побочный продукт, но уже не в виде оксида, а в виде серы, и вода. Если мы возьмем два необходимых нам компонента в молярном соотношении два к четырем, то в результате получим по одной части соли рассматриваемого металла и серы, а также четыре - воды. Данное химическое взаимодействие можно выразить с помощью следующего уравнения: 2Al + 4h3SO4 = Al2(SO4)3 + S + 4h3O. Кроме того, алюминий способен реагировать с растворами щелочей. Для проведения подобного химического взаимодействия нужно взять два моль рассматриваемого металла, столько же гидроксида натрия или калия, а также шесть моль воды. В результате образуются такие вещества, как тетрагидроксоалюминат натрия либо калия, а также водород, который выделяется в виде газа с резким запахом в молярных пропорциях два к трем. Данную химическую реакцию можно представить в виде следующего уравнения: 2АІ + 2КОН + 6Н2О = 2К[АІ(ОН)4] + 3Н2.

И последнее, что нужно рассмотреть, это закономерности взаимодействия алюминия с некоторыми оксидами. Самый распространенный и используемый случай - реакция Бекетова. Она, так же, как и многие другие из рассмотренных выше, происходит только при высоких температурах. Итак, для ее осуществления необходимо взять два моль алюминия и один моль оксида феррума. В результате взаимодействия этих двух веществ получим оксид алюминия и свободное железо в количестве один и два моль соответственно.

Использование рассматриваемого металла в промышленности

Отметим, что применение алюминия - очень частое явление. Прежде всего, в нем нуждается авиационная отрасль. Наряду со сплавами магния, здесь используются и сплавы на основе рассматриваемого металла. Можно сказать, что среднестатистический самолет на 50% состоит из сплавов алюминия, а его двигатель - на 25%. Также применение алюминия осуществляется в процессе изготовления проводов и кабелей благодаря его отличной электропроводности. Кроме того, данный металл и его сплавы широко применяются в автомобилестроении. Из этих материалов состоят корпусы автомобилей, автобусов, троллейбусов, некоторых трамваев, а также вагонов обычных и электропоездов. Также его используют и в менее масштабных целях, например, для производства упаковок для пищевых и других продуктов, посуды. Для того чтобы изготовить серебристую краску, необходим порошок рассматриваемого металла. Такая краска нужна для того, чтобы защитить железо от коррозии. Можно сказать, что алюминий - второй по частоте использования в промышленности металл после феррума. Его соединения и он сам часто применяются в химической промышленности. Это объясняется особыми химическими качествами алюминия, в том числе его восстановительными свойствами и амфотерностью его соединений. Гидроксид рассматриваемого химического элемента необходим для очистки воды. Кроме того, он используется в медицине в процессе производства вакцин. Также его можно найти в составе некоторых видов пластика и других материалов.

Роль в природе

Как уже было написано выше, алюминий в большом количестве содержится в земной коре. Он особенно важен для живых организмов. Алюминий участвует в регуляции процессов роста, формирует соединительные ткани, такие, как костная, связочная и другие. Благодаря данному микроэлементу быстрее осуществляются процессы регенерации тканей организма. Его нехватка характеризуется следующими симптомами: нарушения развития и роста у детей, у взрослых - хроническая усталость, пониженная работоспособность, нарушение координации движений, снижение темпов регенерации тканей, ослабевание мышц, особенно в конечностях. Такое явление может возникнуть, если вы употребляете слишком мало продуктов с содержанием данного микроэлемента.

Однако более частой проблемой является избыток алюминия в организме. При этом нередко наблюдаются такие симптомы: нервозность, депрессия, нарушения сна, снижение памяти, стрессоустойчивости, размягчение опорно-двигательного аппарата, что может привести к частым переломам и растяжениям. При длительном избытке алюминия в организме часто возникают проблемы в работе практически каждой системы органов.

К такому явлению может привести целый ряд причин. В первую очередь это алюминиевая посуда. Учеными уже давно доказано, что посуда, изготовленная из рассматриваемого металла, непригодна для приготовления в ней пищи, так как при высокой температуре часть алюминия попадает в пищу, и вследствие этого вы употребляете намного больше этого микроэлемента, чем нужно организму.

Вторая причина - регулярное применение косметических средств с содержанием рассматриваемого металла или его солей. Перед применением любого продукта нужно внимательно читать его состав. Не исключением являются и косметические средства.

Третья причина - прием препаратов, в которых содержится много алюминия, на протяжении длительного времени. А также неправильное употребление витаминов и пищевых добавок, в состав которых входит данный микроэлемент.

Теперь давайте разберемся, в каких продуктах содержится алюминий, чтобы регулировать свой рацион и организовывать меню правильно. В первую очередь это морковь, плавленые сыры, пшеница, квасцы, картофель. Из фруктов рекомендуются авокадо и персики. Кроме того, богаты алюминием белокочанная капуста, рис, многие лечебные травы. Также катионы рассматриваемого металла могут содержаться в питьевой воде. Чтобы избежать повышенного или пониженного содержания алюминия в организме (впрочем, так же, как и любого другого микроэлемента), нужно тщательным образом следить за своим питанием и стараться сделать его как можно более сбалансированным.

Алюминий - Medianauka.pl

Основные свойства элемента

Символ элемента:
Атомный номер:
Атомный вес:
Химическая природа:
Агрегатное состояние:
Валентность:
Электроотрицательность:

Конфигурация атом:

Год открытия:
Точка плавления:
Точка кипения:
Период:
Группа:
Блок:
Алюминий (алюминий) © Björn Wylezich - склад.adobe.com

Алюминий (Al) - химический элемент с атомным номером 13, относящийся к группе боридов. Серебристый, легкий металл. Алюминий , алюминий . Это имя обычно используется в искусстве.

происшествие

Алюминий часто встречается в минералах и горных породах.

Недвижимость

Алюминий имеет следующие химические свойства:

  • металл,
  • твердотельный,
  • свет,
  • жесткая,
  • без запаха,
  • хороший гид,
  • устойчив к погодным условиям,
  • подходит для обработки ковкой.

Поступить

Алюминий получают электролизом расплавленного оксида алюминия 2 O 3 .

Используйте

Использование алюминия в промышленности, науке, технике и медицине составляет:

  • Производство сплавов легких металлов, используемых, в том числе, для изготовления фюзеляжей самолетов,
  • производство химического оборудования,
  • производство электропроводов,
  • автомобильная промышленность,
  • судостроение,
  • производство посуды,
  • кинопроизводство,
  • Алюминиевая пудра
  • используется в фотовспышках,
  • Алюминий содержится в смесях ракетного топлива,
  • радиаторы,
  • костных имплантатов.

Общая информация

Раньше это был очень дорогой металл. Его цену сравнивали с серебром и даже с золотом. Сегодня на каждой кухне есть алюминиевая фольга, купленная за пресловутые гроши.

Благородные сорта корунд , т.е. оксид алюминия Al 2 O 3 :

Вопросы

Ржавеет ли алюминий?

Казалось бы, нет, потому что вы не увидите алюминиевых горшков, покрытых ржавчиной.Однако алюминий вступает в реакцию с кислородом воздуха и даже сильно горит, особенно в виде порошка. Ржавчина, однако, в данном случае представляет собой прозрачный оксид алюминия (, корунд ), очень твердый. Корунд тверже чистого элемента. Он отлично защищает более глубокие участки алюминия от воздействия воздуха. Так что да, алюминий ржавеет, но не так, как железо.

Проводит ли алюминий электричество?

Да, алюминий - хороший проводник.

Магнит притягивает алюминий?

Алюминий - парамагнетик, поэтому он проявляет магнитные свойства в сильном магнитном поле. Однако обычно этот эффект очень слабый и незаметный.

Периодическая таблица

Перейти к активной версии нашей таблицы Менделеева

Положение элемента в таблице Менделеева

La

CE

Пр

НЕТ

вечера

см

Eu

Gd

Тб

Dy

Ho

Er

ТМ

Yb

Лю

Ac

Чт

Па

U

Например,

Pu

Am

см

Bk

CF

Es

Fm

Md

Нет

Lr


© medianauka.пл, 2020-05-14, АРТ-3791

90 052

.

Алюминий - свойства, применение. Это вредно?

Алюминий - элемент часто ядовитый. Свойства алюминия не нужны для жизни человека, тем не менее, каждый из нас в большей или меньшей дозе получает этот металл - с пищей, водой, вдыхаемым воздухом.

Что такое алюминий?

Алюминий, химический элемент , обозначенный символом Al, представляет собой серебристый металл, более известный как алюминий.Он является одним из самых распространенных в мире, составляя около 8 процентов от общей массы элементов (данные: Małgorzata Widłak, . Токсичность алюминия как экологическая проблема), уступая по этому показателю только кислороду и кремнию.

Он встречается в различных формах в горных породах, почве, воде, атмосферном воздухе, живых организмах (особенно в растениях), а также в искусственных объектах. В организме человека он обычно находится в следовых количествах (50–150 мг), в наибольшей степени накапливаясь в костях и легких.

Чаще всего доставляется в:

  • еда,
  • вода питьевая,
  • лекарства,
  • косметика,
  • 90 022 загрязняющих вещества попадают в атмосферу и попадают в легкие.

Важно отметить, что алюминий отнюдь не необходим для жизни человека. Следовательно, его присутствие в организме является лишь случайным и не совсем желательным следствием проживания в такой, а не другой окружающей среде и использования алюминия в широко понимаемой экономической деятельности.Теперь давайте разберемся, каковы свойства и применение алюминия, а также - настолько ли вреден этот элемент, как принято думать.

Свойства алюминия

Соединения алюминия были использованы человеком несколько тысяч лет назад. В чистом виде он был выделен и описан в 1830-х годах (существует спор об авторстве открытия, которое приписывают немецкому химику Фридриху Вёлеру или датчанину Гансу Кристиану Орстеду). Сегодня химические и физические свойства алюминия хорошо известны.

Этот элемент окисляется при контакте с воздухом и подвергается так называемой пассивации - он покрыт тонким слоем триоксида алюминия, который является своего рода антикоррозийным барьером. Легко Реагирует с сильными кислотами и основаниями. Он проводит электричество и тепло. Как металл, он относительно мягкий, но прочный. Из него можно формовать проволоку, трубы, тонкие листы и даже тонкую алюминиевую фольгу. Подходит для сварки, клепки, склеивания, эмалирования.

Использование алюминия

Использование алюминия и его соединений (например,хлориды), в современном мире чрезвычайно широко.

Алюминий используется:

  • для производства металлических материалов: листов, труб, проволоки и др., И косвенно - для производства миллионов предметов повседневного обихода,
  • для производства красок и пиротехники,
  • для производства лекарств, например антисептиков или популярных средств от повышенной кислотности желудка,
  • для производства дезодорантов-антиперспирантов в качестве вещества, закрывающего потовые железы.

Если добавить к этому повсеместное распространение алюминия в пищевых продуктах и ​​в атмосфере, становится ясно, что избежать контакта с этим элементом невозможно.

Вредность оксида алюминия

Вредность алюминия широко известна, хотя до сих пор известны не все механизмы действия алюминия на организм человека. Известно, что этот элемент попадает в организм с пищей, вдыханием и в небольшой степени также через кровь.В большинстве случаев накопление алюминия в организме человека невелико, потому что природа наделила человека способностью эффективно удалять алюминий - 90% его немедленно выводится с мочой.

Несмотря на это, известно, что человеку небезразличен контакт с этим металлом, даже если он ограничивается приемом стандартных доз его с пищей. Не говоря уже о случаях повышенного его воздействия. По словам Малгожаты Видлак в работе Токсичность алюминия как экологическая проблема , алюминий серьезно нарушает обменные процессы:

  • блокирует ферменты, активируемые ионами кальция и магния
  • препятствует делению клеток
  • разрушает
  • нервных волокон

Следствием этого являются многочисленные серьезные заболевания и нарушения функций.Мера вредоносности алюминия - повышенный риск заражения:

  • рассеянный склероз
  • болезнь Паркинсона,
  • болезнь Альцгеймера,
  • диализная энцефалопатия,
  • расстройства пищеварительной системы,
  • расстройства нервной системы,
  • нарушения кроветворной системы,
  • нарушения развития и работы костной системы.

Алюминий в вакцинах

В течение 100 лет алюминий также использовался в вакцинах как ингредиент, повышающий их эффективность.В устах представителей движения против вакцинации присутствие алюминия стало одним из главных аргументов против их использования. Это правильно? Как сообщает в своем блоге Лукаш Дурайски, руководитель группы вакцинации Региональной медицинской палаты в Варшаве, доза алюминия в индивидуальных вакцинах составляет:

  • против пневмококков - 0,125 мг,
  • ДТФа - от 0,170 до 0,625 мг,
  • Hib - 0,225 мг,
  • WZA / WZB - 0,450 мг.

Это много? К чему эти цифры относятся? Дурайски отсылает их к рекомендациям Центров по контролю и профилактике заболеваний относительно безопасного дневного стандарта усвоения алюминия детьми в возрасте до 1 года. Это 4225 человек в день. Это во много раз больше, чем в случае с вышеупомянутыми вакцинами.

Для сравнения специалист также приводит количество алюминия, которое мы принимаем в других формах. А так:

  • грудное молоко - 0,040 мг / л,
  • детская смесь - от 0,225 до 1,150 мг / л,
  • забуференный аспирин - от 10 до 20 мг / таблетка,
  • антацидный препарат - от 104 до 208 мг / таблетка.

Как видите, в пищевых продуктах, потребляемых детьми, дозы алюминия можно считать безопасными, но этого нельзя сказать об упомянутых лекарствах (которые, конечно, по этой и многим другим причинам не предназначены для использования. младенцами).

Автор: Петр Brzózka

Читайте также:

Артикул:

  • Юстина Зузяк, Малгожата Якубовска, Глина в окружающей среде и ее влияние на живые организмы , Аналит 2 (2016)
  • Małgorzata Widłak, Токсичность алюминия как экологическая проблема (обзор литературы) , Rocznik więtokrzyski.Сыр. Б - Науки Прыр. 32
  • Лукаш Дурайски, Глин в вакцинах, 20 января 2019 г., www.doktorekradzi.pl

Содержимое веб-сайта рецепта.pl предназначено только для информационных и образовательных целей и не может заменить контакт с врачом или другим специалистом. Администратор не несет ответственности за использование советов и информации, содержащихся на сайте, без консультации со специалистом.

.

Алюминий

Введение Алюминий - это химический элемент с атомным номером 13, принадлежащий к группе 13 (IIIA) периодической таблицы (группа боридов). Атомы бора в свободном состоянии имеют 3 валентных электрона на внешней электронной оболочке и конфигурацию ns 2 p 1 . Относительно высокие энергии ионизации боридов, небольшой размер ионов и их большой электрический заряд приводят к тому, что элементы этой группы имеют тенденцию образовывать связи в значительной степени ковалентной природы.
2 Атомная масса 2
Символ Al
Английский алюминий
Latin алюминий
Физическое состояние твердый
Химическая природа металл
Атомный номер 13
Номер группы, период, блок питания 13 (IIIA), 3, p
Оценка III
Упрощенная электронная конфигурация [Ne] 3s 2 3p 1
Электроотрицательность Полинга 1,5
Точка плавления [ o C]
660,2
[90 Точка кипения [90] 004 o C]
2447
Плотность [г / см 3 ] 2,70

Discovery W 180Хамфри Дэви заявил, что своим электрохимическим методом он отделил металл от глины (Al 2 O 3 ), которая тогда считалась элементом. Однако электролиз водных растворов соединения алюминия дает водород на катоде, и попытки электролиза влажной глины не увенчались успехом. Электролиз расплавленного оксида, который плавится при очень высоких температурах, был за пределами возможностей тогдашней лабораторной техники нагрева. В 1825 году Ганс Эрстед (Эрстед) получил алюминий из AlCl 3 реакцией с амальгамой калия.Ни этот метод, ни следующие методы не подходили для тиражирования в промышленных масштабах. Лишь в 1888 году Эру и Холл изобрели вещество (фторалюминат натрия Na 3 AlF 6 ), которое плавится при высоких температурах и растворяет Al 2 O 3 . Электролиз этой смеси дает чистый алюминий на катоде.
Естественное происхождение
Алюминий - один из самых распространенных металлов на Земле (третий после кислорода и кремния), он присутствует в земной коре в количестве 7,5%.В свободном состоянии его не существует. В связанном состоянии он в основном находится в форме алюмосиликатов (алюминиевых солей кремниевой кислоты), которые составляют основную массу земной коры. Наиболее распространенные алюмосиликаты включают: полевой шпат (ортоклаз K [AlSi 3 O 8 ], альбит Na [AlSi 3 O 8 ],
Ca [9000] 2 Si 2 O 8 ]), слюда (мусковит [Al 2 (OH) 4 ] [Si 2 O 5 ]).Он также встречается в гнейсе, граните, порфире, базальте и других магматических породах. Глинистые минералы, такие как каолинит [Al 2 (OH) 4 ] [Si 2 O 5 ], монтмориллонит, иллит и т.д., которые являются продуктами выветривания силиката алюминия, очень распространены. Чистый Al 2 O 3 встречается в виде корунда, а окрашенный с примесью других металлов представляет собой драгоценный камень (красный рубин, синий сапфир). Оксид алюминия также присутствует в гидратированной форме в виде моноклинного гидраргилита Al (OH) 3 , орторомбического диаспора AlO · OH и орторомбического бемита AlO · OH, который является компонентом алюминия (боксит).Технически важным сырьем для производства алюминия являются боксит AlO (OH) и криолит Na 3 AlF 6 .
Препарат Подготовка металлического алюминия заключается в переработке бокситовой руды в оксид алюминия, а затем из оксида алюминия в металл. Обработка руды в первую очередь направлена ​​на удаление загрязнений оксидами железа и кремнеземом. Боксит превращается (сухой или влажный) в легкорастворимый алюминат натрия, из которого осаждается кристаллический гидроксид алюминия, и во время воспламенения он превращается в α-Al 2 O 3 .Восстановление Al 2 O 3 до металлического алюминия осуществляется электролизом его раствора в расплавленном криолите Na 3 AlF 6 при температуре около 950 o ° C. Электролиз проводят в чугунных чанах с футеровкой. с искусственными блоками графита, образующими катод. Анод, также в виде графитовых блоков, подвешен в сплаве. Расплавленный алюминий отделяется на катоде и собирается на дне ванны в виде вещества с более высоким удельным весом, чем у электролита.Кислород выделяется на аноде, который реагирует с графитом с образованием смеси CO и CO 2 . Физические и химические свойства

Алюминий - это голубовато-серебристо-белый металл, ковкий и ковкий. Он хорошо проводит тепло и электричество.

Алюминий - трехвалентный элемент со степенью окисления +3 (очень редко +1 и +2). Среди материалов из оксида алюминия (алюминий, таллий, индий, галлий) он показывает самую высокую электроотрицательность и самую высокую химическую активность.На воздухе он покрыт тонким, но плотным и невидимым защитным слоем оксида алюминия, предотвращающим дальнейшее окисление. При температуре 100 o C алюминий реагирует с водой, вытесняя из нее водород и образуя гидроксид алюминия:

\ (2Al + 3H_2O \ rightarrow 2Al (OH) _3 ↓ + 3 H_2 ↑ \).


Растворяется в растворах сильных кислот и сильных оснований, выделяя водород и образуя соль алюминия в первом случае и алюминат во втором: \ (2Al + 6HCl \ rightarrow 2AlCl_3 + 3H_2 ↑ \)

\ (2Al + 2 NaOH + 6H_2O \ rightarrow 2Na [Al (OH) _4] + 3H_2 ↑ \).

Концентрированная серная кислота и разбавленная азотная кислота при горячем растворении алюминия, но реакция не приводит к образованию водорода, потому что сера в степени окисления +6 и азот +5 в этом случае восстанавливаются легче, чем водород H + :
\ ( 2Al + 6H_2SO_4 \ rightarrow Al_2 (SO_4) _3 + 3SO_2 ↑ + 6H_2O \)

и

\ (8 Al + 27HNO_3 \ rightarrow 8 Al (NO_3) _3 + 3 NH_3 + 9H_2O \).


Концентрированная азотная кислота вызывает пассивацию алюминия.Алюминий соединяется не только со свободным кислородом, но и с кислородом, содержащимся в оксидах многих других металлов (например,


\ (3Fe_3O_4 + 4Al \ rightarrow 4Al_2O_3 + 9Fe + 811 \: \ text {kcal} \)).


Применение Чистый алюминий используется в производстве множества предметов повседневного обихода (например, кухонной утвари, зеркал), для производства электрических кабелей, которые успешно используются вместо медных кабелей. Он также используется для выплавки тугоплавких металлов из их оксидов (Cr, Mn), а также для производства химического оборудования или покрытия защитным слоем из других металлов.В виде алюминиевой фольги он используется для производства упаковки и конденсаторов, а в виде порошка в качестве защитной краски, а также для производства взрывчатых веществ и алюминийорганических материалов. Алюминий в основном используется в виде легких сплавов как отличный строительный материал во всех областях промышленности. Наиболее важными сплавами являются:
  • Дуралюминий (95% Al и Cu, Mg, Mn, Si), высокопрочный сплав. Применяется в авиационных, автомобильных и корабельных конструкциях.
  • Сиумин (90% Al и Si), прочный и устойчивый к коррозии сплав.Применяется в химической и автомобильной промышленности.
  • Магналий (80% Al и Mg), литейный сплав, из которого изготавливаются детали двигателя.
  • Электрон (10% Al, 80% Mg, а также Zn и Mn), очень легкий сплав, используемый в производстве деталей оптических приборов, а также в авиационной и автомобильной промышленности.
  • Алюминиевая бронза (10% Al, 90% Sn), литейный сплав, используемый для производства деталей машин.


Хлорид алюминия широко используется в органической химии в качестве катализатора в реакциях Фриделя и Крафтса, которые включают введение алкильной группы, производной от галогеналкильного соединения, в бензольное кольцо.

Сульфат алюминия используется при крашении и производстве бумаги, а калийно-алюминиевые квасцы используются для дубления кожи, в качестве протравы для окрашивания тканей, очистки воды. В косметике он используется как вяжущее средство (для бритья) и в медицине как противоядие при отравлении солями свинца.


Изотопы Алюминий - один стабильный изотоп 27 Al (100%), известно несколько искусственных радиоактивных изотопов, большинство из которых имеют короткий период распада.Изомер 26 Al был использован в исследованиях с мечеными атомами (T 1/2 ∼ 10 6 лет).


Соединения алюминия


Соединения алюминия с галогенидами

Все оксиды алюминия образуют тригалогениды YX 3 . Примером такого соединения является хлорид алюминия AlCl 3 , который в безводном состоянии представляет собой бесцветную массу, сильно гигроскопичную, сублимирующую при 180 o ° C.Безводный хлорид алюминия образует многочисленные аддукты, например AlCl 3 · 6NH 3 . Изолят из водных растворов в виде гексагидратной соли AlCl 3 6H 2 O.
Оксид и гидроксид алюминия T оксид алюминия Al 2 O 3 - высококристаллическое вещество с плавлением точка (2030 o C) и очень жесткая. Этот оксид нерастворим в воде, он минимально реагирует с кислотами с образованием солей алюминия и довольно хорошо с основаниями с образованием алюминатов.- \)

Соли алюминия и кислородных минеральных кислот

Сульфат алюминия Al 2 (SO 4 ) 3 18 H 2 O получается действием серной кислоты на гидроксид алюминия, а также боксит или глина. Эта соль подвергается гидролизу в водных растворах. Если в водном растворе помимо сульфата алюминия присутствуют также сульфаты щелочи или аммония, двойная соль, называемая квасцами, кристаллизуется из раствора.{II} (SO_4) _3 \ cdot 24H_2O \). Наиболее известным представителем этой группы являются калиево-алюминиевые квасцы K 2 SO 4 · Al 2 (SO 4 ) 3 90 152 · 24 H 2 O.

.

Типы алюминия, классификация и маркировка

Ниже приведены типы алюминиевых сплавов, которые можно найти на нашем рынке, а также их химический состав и применимые стандарты.

Наименования / Стандарты

PA Химический состав
Старый PN PN / EN Werkstoff DIN ASTM ГОСТ Другое
PA6 2017Ag 1110 / D1 -
PA7 2024 3.1354 AlCu4Mg1 /
AlCu4Mg2
2024 1160 / D16 -
PA13 5083 3.3547 AlMg4.5Mn 5083 (AMg4.5) 5754 3,3535 AlMg3 5754 - -
PA45 6061 3,3214 6AlMg1SiCu /
AlMg1SiCuCr28
60336128 60336 PA2315 AlSi1 6082 AD35 -
PA9 7075 3,4365 AlZnMgCu1,5 7075 - (~ W95) -
9 9 0027 5083
Название EN Si Fe Cu Mn Mg Cr Zn Ti Zr
2017A 0,2028 макс. 3,50
4,50
0,40
1,00
0,40
0,80
0,10 макс
0,25
0,15 -
2024 0,50 макс
0,50
3,80
4,90

0,90
1,20
1,80
0, 10 макс
0,25
0,15 <0,10
0,40 макс
0,40
0,10 0,40
1,00
4,00
4,90
0,05
0,25
макс
0,25
макс
0,15
-
5754 0,40 900 макс.
0,40
0,10 0,50 2,60
3,60
0,30 макс.
0,20
0,15 -
6061 0,40
0,80
макс
0,70
0,10
0,40 900
0,15 0,80
1,20
0,04
0,35
макс
0,25
0,15 0,15
6082 0,70
1,30
макс
0,50
0,10 0,40
1,00
0,10 0,40 1,00 1,20 0,25 макс
0,20
0,10 -
7075 0,40 max
0,50
max
0,50
0,30 2,10
2,90
0,18
0,28
5,10
6,10
0,20 -

Что такое алюминий

Алюминий тот из наиболее распространенных элементов, после кремния и кислорода.Алюминий считается технически чистым алюминием. В результате электролитического рафинирования получают алюминий, содержащий от 99,950 до 99,955% Al. В свою очередь, металлургический алюминий, полученный электролизом оксида алюминия в расплаве криолита, содержит от 99,0 до 99,8% Al. Алюминий - широко используемый материал, свойства которого всем хорошо известны. Но как насчет сплавов этого материала? Их свойства очень разнообразны. Это может быть твердость, прочность, пластичность или коррозионная стойкость.Как видите, выбор правильного сплава очень важен для производственного процесса. Вы хотите узнать о свойствах и применении алюминия? Приглашаем к прочтению!

Свойства алюминия

Алюминий относится к мягким металлам с плотностью около 2,7 г / см 3 . Это элемент почти в три раза легче железа. Стоит отметить, что как чистый металл он не проявляет очень высоких прочностных свойств. Однако для этого достаточно добавить в него медь, кремний или железо.Это означает, что лучше всего работают алюминиевые сплавы. Если они подвергаются термообработке, их механические параметры могут быть даже в несколько раз лучше. Интересно, что алюминиевые сплавы из-за низкой плотности отличаются отличной удельной прочностью (по отношению к удельному весу). С другой стороны, ударная вязкость алюминиевых сплавов не снижается при низких температурах (в отличие от стали). Также нельзя не упомянуть, что алюминий обладает отличной коррозионной стойкостью, потому что он покрыт слоем собственных оксидов (пассивация).Кроме того, он также обладает отличной электропроводностью и теплопроводностью. С другой стороны, самый большой недостаток алюминия - низкая усталостная прочность.

Чистый алюминий - мягкий и нерастяжимый материал. Поэтому в основном виде он используется в промышленности и строительстве. Однако, если нам нужны дополнительные механические свойства, стоит выбрать алюминий, обогащенный легирующими добавками в виде кремния, магния, марганца или меди.Благодаря этим добавкам можно производить алюминиевые сплавы с множеством различных свойств. Чтобы создать материал, отличающийся исключительной прочностью, устойчивостью к повреждениям или влиянию внешних факторов или превосходной эстетикой, следует выбрать соответствующий сплав.

Принимая во внимание состав алюминиевых сплавов, существуют сплавы как универсальные, так и подходящие для конкретных применений. Например, из сплавов с хорошей формуемостью можно изготавливать тонкие элементы нестандартной формы.С другой стороны, другие сплавы обладают превосходной стойкостью к соленой воде, а третьи поддаются формованию.

В связи с тем, что существует множество типов алюминиевых сплавов, существует множество возможностей использования этого материала. Стоит помнить, что каждый сплав имеет свое обозначение и специфические характеристики. На сегодняшний день во всем мире действует несколько систем идентификации сплавов. Поэтому при поиске определенного алюминиевого сплава стоит знать его маркировку химическими символами, числовыми символами или подписью, которые используются всемирно известными организациями, такими как Алюминиевая ассоциация.

Использование алюминия

Алюминий имеет чрезвычайно широкий спектр применения. В первую очередь, из-за большой пластичности из него изготавливают оконные, дверные и фасадные профили. Дополнительным преимуществом является то, что алюминий обладает высокой устойчивостью к негативному влиянию погодных условий. Кроме того, он используется в автомобильной и авиационной промышленности, а также в строительстве. Алюминий используется не только при производстве окон и дверей, но и для создания профилей для монтажа гипсокартона и плит OSB.

Однако этот элемент редко встречается в более сложных конструкциях, таких как, например, мосты. Однако он подходит для создания кровельных конструкций. Его применение в строительстве не очень широко. Стоит отметить, что это не из-за свойств алюминия. Причина, однако, в высокой цене.

Алюминиевые сплавы

Алюминиевые сплавы классифицируются по различным критериям, включая для неотвержденных и закаленных или литейных и пластмассовых работ.Классификация, наиболее часто используемая специалистами, - это классификация алюминиевых сплавов по химическому составу.

Коды алюминиевых сплавов - это четырехзначные числа, которые классифицируют все сплавы и являются универсальными. Вот они:

- чистый алюминий - серия 1000

- медь - серия 2000

- марганец - серия 3000

- кремний - серия 4000

- магний - серия 5000

- магний + кремний - серия 6000

- цинк - серия 7000

- другие легирующие элементы - серия 8000

Типы алюминиевых сплавов

Благодаря классификации, представленной выше, очень легко читать характеристики алюминиевых сплавов.Ниже представлена ​​четкая система разделения и маркировки:

- Алюминиевый сплав серии 1000 - относится к алюминию высокой чистоты (более 99%). В его состав входят материалы с высокой пластичностью и низкой прочностью. Этот алюминий используется в основном в транспорте, архитектуре и пищевой промышленности.

- Алюминиевый сплав серии 2000 - включает алюминиевые сплавы с содержанием меди несколько процентов и добавками марганца и магния. Это материалы с высокой прочностью и средней устойчивостью к ржавчине.Он в основном используется для производства деталей машин.

- Алюминиевый сплав серии 3000 - для алюминиевых сплавов с марганцем. В эту группу входят материалы с низкой прочностью и отличной коррозионной стойкостью. Эти сплавы используются в химической и пищевой промышленности, а также для производства отделочных и декоративных элементов.

- Алюминиевый сплав 4000 серия - Относится к алюминиево-кремниевым сплавам. Эти материалы отличаются отличной коррозионной стойкостью и высокой прочностью.Они используются при производстве колесных дисков, а также инструментов.

- Алюминиевый сплав серии 5000 - включает алюминиево-магниевые сплавы. Они отличаются высокой устойчивостью к ржавчине и средней прочностью. Их можно анодировать и сваривать. Эти материалы используются в производстве бытовой техники, а также в химической, строительной и пищевой промышленности.

- 6000 серии - это сплавы алюминия, магния и кремния. Они отличаются отличной коррозионной стойкостью и пластичностью.Они используются в: мебели, освещении, строительстве, электронике, внутренней отделке, а также в горнодобывающей, химической, пищевой и судостроительной отраслях, а также в несущих элементах грузовых автомобилей, автобусов, судов, кранов, вагонов, мостов. и барьеры.

- Серия 7000 - Включает сплавы алюминия, цинка и магния. Во время термической обработки они приобретают очень высокую прочность. С другой стороны, они обладают средней устойчивостью к коррозии. Эти сплавы можно обрабатывать и сваривать.Применяются в элементах машин, спортивного инвентаря, а также в нагруженных элементах конструкций и деталей самолетов.

- Серия 8000 - применяется ко всем другим алюминиевым сплавам. И их свойства, и их подверженность механической обработке зависят от химического состава.

.

Лаборатория анализа химического и фазового состава / Лаборатория испытаний материалов для авиационной промышленности

Лаборатория химического и фазового анализа (P2) выполняет качественное и количественное определение химического состава металлов и их сплавов. Он содержит эталоны сплавов на основе: железа, кобальта, никеля, алюминия, цинка, магния и меди. Исследование проводится с точки зрения процентного содержания основных компонентов сплава, а также их следовых количеств (ppm).Кроме того, в лаборатории есть возможность определять содержание газов (кислорода и азота) в различных марках стали. В лаборатории также есть специализированный рентгеновский дифрактометр для определения распределения кристаллической ориентации на поверхности монокристалла, включая монокристаллы большого размера, например, лопатки 1-й и 2-й ступеней турбины высокого давления авиационного двигателя. Дифрактометр оснащен гониометром, позволяющим проводить исследования на трехмерных поверхностях.

Основное оборудование лаборатории анализа химического состава:

• Рентгеновский последовательный рентгеновский спектрометр ARL ADVANT 'XP - безстандартный анализ химического состава металлических, керамических, тугоплавких материалов, минералов и жидкостей (диапазон элементов: от фтора до урана).

• Плазменно-эмиссионный секвенирующий спектрометр ICP ULTIMA 2 HORIBA JOBIN YVON - качественный и количественный анализ металлических сплавов, включая конкретное содержание микроэлементов и примесей в многокомпонентных суперсплавах никеля, кобальта и железа, а также стандартный анализ воды и промышленных сточных вод.

• Флуоресцентный спектрометр GDS GD PROFILER HR - анализ химического состава, типа и содержания элементов в проводящих и непроводящих материалах; позволяющий полностью анализировать химический состав диффузионного поверхностного слоя на глубину до 150 мкм.

• Искровой спектрометр ARL 3460 - оснащен спектрометрическими линиями и эталонами для определения химического состава сплавов железа, алюминия и титана.

• Газоанализатор LECO TCH 600 - Анализ содержания кислорода, азота и водорода в твердых материалах по схеме с использованием сертифицированных калибровочных стандартов для стали, никелевых суперсплавов, кобальта и железа, титановых сплавов, алюминия и меди.

• Комплект устройств для пробоподготовки: Мельница HERZOG TP 40 400 KN, вытяжной шкаф Dremer, лабораторный шейкер, лабораторная центрифуга MPW, электронные лабораторные весы AND MF-50, песочная баня, анализатор влажности, нагревательная пластина, газовая горелка, набор стандартных растворов, набор лабораторной посуды, необходимой для пробоподготовки к анализу ICP.

• Рентгеновский дифрактометр OD-EFG 1 - Дифрактометр OD-EFG 1 позволяет оценивать структурное совершенство монокристаллов жаропрочных никелевых сплавов методом Ω-сканирования. Оценка совершенства структуры монокристаллов никелевого суперсплава основана на контроле степени соответствия направления волочения отливки лопатки кристаллографическому направлению, требуемому стандартами [001]. Следовательно, угол между направлением вытяжки монокристалла и направлением [001], обозначенный как α, является фундаментальным параметром, определяющим совершенство структуры монокристалла.В идеале он должен совпадать с направлением, в котором нарисован монокристалл. Дифрактометр OD-EFG 1 дополнительно оснащен вращающимся гониометром и подвижным столом, позволяющим автоматически сканировать поверхность образцов сложной формы. Это позволяет создавать карты топографии поверхности тестируемых элементов. Встроенный лазерный датчик обеспечивает постоянное расстояние лампы и детектора от поверхности образца - каждая точка измерения находится на одинаковом расстоянии. Использование дифрактометра OD-EFG 1 включает быструю и постоянную оценку совершенства структуры монокристаллов никелевых суперсплавов (прибл.7 секунд на точку измерения).

• Рентгеновский дифрактометр OD-EFG 2 - Запатентованный рентгеновский дифрактометр OD-EFG 2 используется для оценки идеальной структуры монокристаллов различных металлов и никелевых суперсплавов в их микроплощадках - фазовых компонентах; кристаллы γ и γ ’. В дифрактометре OD-EFG 2 используется двойной монохроматор, формирующий первичный пучок излучения, и лампа с медным анодом мощностью 2600 Вт. Полученный диаметр рентгеновского пучка, около 0,5 мм, меньше, чем у типичных дифрактометров. , при сохранении высокой интенсивности этого излучения.Основным параметром, определяющим совершенство кристаллической структуры, является измерение величины угла α - между направлением вытяжки и направлением [001]. Используя дифрактометр OD-EFG 2, можно определить полные характеристики идеальной кристаллической структуры в микрообластях монокристаллов жаропрочных никелевых сплавов. Также оценка идеальной кристаллической структуры монокристаллов других металлов, например золота, серебра, кремния или других. Дифрактометр OD-EFG 2 дополнительно оборудован вращающимся гониометром и подвижным столом, позволяющим автоматически сканировать поверхность образцов сложной формы.Это позволяет создавать карты топографии поверхности образца, например, замок ручки и весла.

• Рентгеновский дифрактометр XTRa ARL - фазовый анализ (качественный и количественный) при комнатной температуре и повышенной температуре до 1600 ° C в вакууме; определение величины напряжений в поверхностном слое.

Рентгеновский дифрактометр MiniFlexII by Rigaku - качественный и количественный анализ фазового состава твердых материалов при комнатной температуре.Источником излучения является медный анод с диапазоном измерения θ = 0–140 ° в геометрии θ / 2θ Брэгга - Брентано.

• Рентгеновский дифрактометр PROTO iXRD COMBO - анализ степени пластической деформации и расчет остаточных напряжений в поверхностном слое металлических сплавов. Также можно определить относительный объем остаточного аустенита. Анализ проводится непосредственно на элементе сложной формы без необходимости подготовки плоских образцов, используемых при измерениях с помощью обычных рентгеновских дифрактометров.Для расчета величины остаточных напряжений используется метод дифракции рентгеновских лучей sin2Ψ.

Микро-рамановский спектрометр Renishaw inVia Reflex с Leica DM2700 - Устройство предназначено для испытания твердых тел, жидкостей, растворов, суспензий и порошковых образцов. Спектрометр оборудован температурной таблицей Linkam Scientific, позволяющей проводить измерения в диапазоне температур от -190 до 600 ° C.Рамановская спектроскопия дает информацию о взаимосвязи атомов в молекуле, что позволяет идентифицировать химические соединения. Температурная камера позволяет проводить измерения в зависимости от температуры как при нагреве, так и при охлаждении образца при различных изменениях температуры (от 0,1 до 150 К / мин) в диапазоне от -190 до 600 ° С.

Принадлежности для спектрометра:

- Nd: YAG-лазер (532 нм) общей мощностью 50 мВт

- диэлектрический краевой фильтр, кинематически установленный в магнитном держателе, используемый для обрезки линий Рэлея на длине волны 532 нм, предел отсечки 100 см 90 109-1 90 110

- дифракционная решетка для диапазона VIS: 1800 л / мм

- Система «Synchro Scan», обеспечивающая непрерывное измерение с высоким разрешением (0,5 см 90 109 -1 90 110 для VIS) в полном диапазоне от 100 см 90 109 -1 90 110 до 4100 см 90 109 -1 90 110

- моторизованный набор из 4 нейтральных серых фильтров для регулировки уровня мощности возбуждающего лазерного излучения (16 уровней мощности, с плавной регулировкой в ​​диапазоне: 0.00005-100%), охватывающий весь спектральный диапазон спектрометра от 200 до 1050 нм

- объективы со стандартным фокусным расстоянием с увеличением: x20, x50, x100

- дальнобойный объектив с увеличением 20 x

- система наблюдения за образцом при прохождении (осветитель + конденсатор)

Студия аккредитована Nadcap ( Национальная программа аккредитации подрядчиков авиакосмической и оборонной промышленности, ), выдана в марте 2009 г. Институтом оценки эффективности, США, и аккредитована Польским центром аккредитации.К ним относятся следующие исследования, проводимые в Лаборатории P2: химический анализ твердых материалов: стали, никелевых сплавов, химический анализ микроэлементов в твердых материалах.

.

Цинк. Химические и физические свойства

Цинк - химический элемент из группы переходных металлов периодической таблицы. Какие свойства у цинка?

Посмотреть фильм: «Высокие оценки любой ценой»

1. Цинк. Определение

Цинк - это химический элемент с обозначением Zn (лат. Цинк). Это серебристо-голубой металл.При нормальной температуре это твердое, растяжимое тело средней твердости. Пространственная решетка цинка относится к гексагональному узору .

2. Открытие цинка

В Азии цинк был известен еще в 1500 г. до н.э. В Европе он был также известен, но до 17 века он не получил широкого распространения из-за своей высокой цены.

Он был первым в Европе, который выделил его в 1746 году берлинским химиком Андреасом Сигизмундом Маргграфом. Во время эксперимента ученый нагревает цинковую руду с древесным углем в закрытом плавильном сосуде.В результате было получено чистого металлического цинка . В результате цинк начали производить в промышленных масштабах еще в 1752 году.

Cynk - pierwiastek życia

Цинк - стихия жизни

Цинк - это микроэлемент, но он играет важную роль в организме.Это обусловливает активность многих ферментов ... 9000 3 читать статью

3. Цинк. Строение атома 9000 7

Цинк в периодической таблице принадлежит к группе цинка (группа 12) и является переходным металлом.

Атомный номер цинка - 30. Атомная масса: 65,38 ед. Валентность цинка - 2,

.

Валентность - это свойство химических элементов и ионов, определяющее количество химических связей, которые элемент или ион могут связывать с другими.

  • Расположение электронов на оболочках: K2 L8 M18 N2;
  • Электронная конфигурация: 1с2 2с2 2п6 3с2 3п6 4с2 3d10;
  • Электроотрицательность цинка 1,65.

Электроотрицательность элемента - это способность атома притягивать электроны. Мы можем разделить элементы на электроположительных и электроотрицательных. Электроположительные элементы, как правило, жертвуют электроны, электроотрицательные элементы получают их.

Pierwiastek hel

Элемент гелий

Гелий - благородный газ и, после водорода, самый распространенный элемент во Вселенной....

читать статью

4. Цинк. Физико-химические свойства

Металлы группы цинка имеют промежуточные свойства между щелочными металлами и металлами p-блока Периодической таблицы.

Химическая активность цинка умеренная, он реагирует с неокисляющими и окисляющими кислотами, а также с сильными основаниями. При нагревании реагирует с кислородом, фосфором, азотом и галогенами..

Основные физико-химические свойства цинка:

  • Плотность (г / см³): 7,14;
  • Степени окисления : +2;
  • Температура плавления : 419,5 ° C;
  • Температура кипения : 907 ° C;
  • Тип проводимости : токопроводящая;
  • Магнитные свойства : диамагнетик;
  • Обычен в земной коре (мас.%) : 0,004;
  • Обычность в организме человека (%вес) : 0,0025;
  • Количество известных изотопов : 23;
  • Стабильные изотопы : 64Zn, 66Zn, 67Zn, 68Zn и 70Zn.

## Цинк как металл

Металлический цинк - бело-голубой хрупкий металл. На воздухе он пассивируется подобно алюминию.

Пассивация - это покрытие металлической поверхности тонким слоем менее реакционноспособных оксидов или солей металла. В результате коррозионная стойкость этого металла повышается.Полученное покрытие устойчиво к дальнейшим реакциям с соединениями из окружающей среды.

Цинк хрупкий при нормальной температуре . При температуре 100–150 ° C становится пластичным и пластичным. При температуре выше 200 ° C он снова становится хрупким.

5. Использование цинка

Цинк также входит в состав многих сплавов. Например, латунь - это сплав цинка с медью . Цинк также используется в электрических элементах.

В промышленности цинк чаще всего используется для покрытия стальных листов для обеспечения устойчивости к коррозии.Соединения цинка используются в покраске (цинковый белый) и пропитке древесины (хлорид цинка).

Цинк также широко применяется в медицине. Сульфат цинка обладает сильными противовоспалительными свойствами и уже использовался древними египтянами для ускорения заживления ран.

Хотя цинк использовался в медицине на протяжении тысяч лет, только в 1957 году было официально подтверждено, что цинк является одним из важнейших микронутриентов для жизни .

Элемент влияет на все основные жизненные функции. Цинк влияет на работу иммунной системы, играет роль в минерализации костей и заживлении ран. Он также отвечает за правильную секрецию инсулина и концентрацию витамина А и холестерина.

Цинк присутствует примерно в 200 ферментах и ​​многих ДНК-связывающих белках. Итак, цинк влияет на все основные жизненные процессы.

.

(PDF) Влияние легирующих элементов на микроструктуру и свойства сплавов серии 7xxx

ARC HI V ES of F OU ND RY EN G IN EE RI NGV ol um e 1 4, S p ec ial I ss ue 4/2 0 1 4

также имеет важное значение в мировой экономике. Чистый алюминий

имеет низкие прочностные свойства, поэтому в технике используются сплавы

Al, которые характеризуются сочетанием легкости

, высокой прочности и устойчивости к коррозии

.

Производство высококачественного слитка из сплава

Al-Zn-Mg-Cu определяет высокие эксплуатационные свойства изделий

, полученных в результате дальнейшей обработки пластмасс.

Слитки получены методом полунепрерывной разливки.

В сплавах Al-Zn-Mg-Cu скорость начала литья

является приоритетной по отношению к возможным

наблюдаемым дефектам в будущем. Интенсивность охлаждения и смазки играет важную роль в процессе

.К основным причинам дефекта

при использовании данной технологии,

относятся: перегрев металла, слишком высокая температура разливки

разливки, слишком быстрое начало разливки, слишком высокая скорость разливки

, ненастроенная интенсивность охлаждения слитков

или слишком раннее затопление слитков водой после заливки. Из-за меняющихся параметров процесса литья,

воспроизводятся навыками, знаниями и точностью рабочих цеха.

2. Методика исследования

Для определения направления анализа изменчивости основных свойств сплавов Al-Zn-Mg-Cu в зависимости от химического состава

, для наблюдения были выбраны сплавы. В рамках испытаний

были проанализированы микроструктура, химический состав и прочностные свойства.

было проанализировано существование влияния таких элементов, как Zn, Cu, Mg и Zr.

2.1. Характеристики сплавов серии 7ххх

Алюминиевые сплавы серии 7ххх относятся к литейным сплавам

, предназначенным для обработки пластмасс и подвергнутым дисперсионному упрочнению

.Осадочная закалка

состоит из процедур перенасыщения и старения. Перенасыщение состоит из

нагрева сплава до температуры выше линии сольвуса - предела растворимости

, выдерживания его при этой температуре и быстрого охлаждения

. Вследствие интенсивных перепадов температуры

частицы второй фазы ɣ растворяются и получается

материала, имеющего структуру твердого раствора α. Скорость охлаждения

должна быть достаточно высокой, чтобы ингибировать процесс разделения фаз

, тем самым сохраняя структуру твердого раствора

при температуре окружающей среды.Вторая обработка для дисперсионного твердения

- это старение. Они выполняются при

при повышенной температуре, но намного ниже, чем

tempartaura solvus сплава, или при температуре окружающей среды.

Использование различных параметров процесса упрочнения

осаждения, дополнительно сочетая его с деформацией на холоде

, позволяет формировать свойства сплавов Al-Zn-Mg-Cu

в очень широком диапазоне [2].

Алюминиевые сплавы с Zn, Mg и Cu характеризуются восприимчивостью

к коррозии под напряжением (SCC - Stress Corrosion

Cracking) и показывают хорошую коррозионную стойкость в ситуации, когда

не содержит Cu. Сплавы этой серии, содержащие

Cu, обладают наивысшей прочностью и уже более

50 лет используются в качестве конструкционных материалов в базовых элементах для аэрокосмической промышленности

. Все алюминиевые сплавы серии 7ххх

обычно имеют более высокую коррозионную стойкость, чем алюминиевые сплавы серии

2ххх, но более низкие, чем алюминиевые сплавы других групп

, также предназначенные для формовки.

Межкристаллитная коррозия в алюминиевых сплавах серии 7ххх также может быть затронута термической обработкой

. Старение сплава приводит к уменьшению движущей силы межкристаллитной коррозии

.

В сплавах Al-Zn-Mg-Cu имеется, в частности,

точечная и межкристаллическая коррозия, которая представлена ​​ниже

(рис. 1a и 1b) [3]. Типичная точечная коррозия показана на

поверхности элемента, предназначенного для авиационной промышленности,

из сплава 7075 в состоянии Т6 - экструдированный продукт и

межкристаллитной коррозии листа 7075 в состоянии Т6.

а)

б)

Рис. 1. Сравнение морфологии а) точечной коррозии

и б) межкристаллитной. Микроструктуры алюминиевых сплавов

с Zn, Mg и Cu, предназначенных для пластической обработки [3].

Образцы переваривали в реактиве Келлера

и наблюдали при увеличении 200 x

2.2. Характеристики сплавов на основе матрицы

Al-Zn-Mg

Алюминиевые сплавы с добавкой цинка, иногда также

с небольшим количеством других элементов, характеризуются высокими -

м и механическими свойствами.Выдержка слитков после заливки

, обычно даже несколько недель, не вызывает снижения пластичности

, что значительно облегчает их переработку до

в холодном состоянии. Содержание магния в этих сплавах в количестве 0,4-0,8%

обуславливает, что их пластичность остается на постоянно высоком уровне

даже после длительного старения. Кроме того, эти сплавы

не проявляют хрупкости [4].

Цинк образует эвтектическую систему с алюминием.Эвтектика

возникает при температуре 655 К (т. Е. 382 ° С) при концентрации 95%

.

Смотрите также