Изучение истории открытия алюминия. Рассмотрение его химических и физических свойств. Описание областей применения алюминия и его основных соединений в литейных и деформируемых сплавах, в электротехнике, в производстве товаров народного потребления.
Аннотация к работе
Впервые алюминий был получен датским физиком Гансом Эрстедом в 1825 году действием амальгамы калия на хлорид алюминия с последующей отгонкой ртути. Алюминий находится практически везде на земном шаре, так как его оксид (Al2O3) составляет основу глинозема. Алюминий в природе встречается в соединениях - его основные минералы: боксит, алунит, нефелин, корунд, каолинит. В медицинской практике применяют препараты растворимых и нерастворимых солей алюминия. Вторую группу составляют препараты алюминия, не растворимые в воде: белая глина (силикат алюминия) и гидрат окиси алюминия.Известен интересный исторический факт, как Архелай-полководец из Рима во время войны с персами приказал намазать башни, которые служили в качестве оборонительных сооружений, квасцами. Первые попытки получить алюминий только в середине XIX века. Для получения он использовал амальгированный калий в качестве восстановителя алюминия из оксида. Через некоторое время, через два года, алюминий был получен немецким ученым-химиком Велером, который получил алюминий, используя нагревание безводного хлорида алюминия с металлическим калием. Дэви попытался провести электролиз глинозема, получил металл, который был назван алюмиумом (Alumium) или алюминумом (Aluminum), что в переводе с латинского - квасцы.По распространенности в земной коре алюминий занимает первое место среди металлов и третье место среди всех элементов (после кислорода и кремния), на его долю приходится около 8,8% массы земной коры. Алюминия вдвое больше, чем железа, и в 350 раз больше, чем меди, цинка, хрома, олова и свинца вместе взятых! Алюминий входит в огромное число минералов, главным образом, алюмосиликатов, и горных пород. Но вот парадокс: при огромном числе минералов и пород, содержащих алюминий, месторождения бокситов - главного сырья при промышленном получении алюминия, довольно редки. Всего же известно более 250 минералов, в состав которых входит алюминий; большинство из них - алюмосиликаты, из которых и образована в основном земная кора.Конфигурация внешней электронной оболочки 3s23р1; атомный радиус - 0,143 мм, ионный радиус А1 3 (в скобках указаны координационные числа) 0,053 нм (4); 0,062 нм (5); 0,067 нм (6); энергия ионизации А1 > А1 > А1 2 > А1 3 - соответственно 5,984; 18,828; 28,44 ЭВ; сродство к электрону 0,5 ЭВ; электроотрицательность по Поллингу - 1,5; поперечное сечение захвата тепловых нейтронов - 215*10-25м2. Алюминий имеет кубическую гранецентрированную кристаллическую решетку с параметрами: а = 0,40403 нм, z = 4, пространственная группа Fm3m. Алюминий и его сплавы характеризуются высокой коррозионной стойкостью в атмосферных условиях как сельской местности, так и городских промышленных районов. Скорость коррозии алюминия возрастает в присутствии в воде солей ртути, меди или ионов хлора, разрушающих защитную оксидную пленку на алюминии.Плотность (99,996% А1), г/см3, при температуре: 20 °С 2,6989Карботермические процессы требуют высоких температур (около 2000°С) для восстановления глинозема и при отсутствии сплавообразующих компонентов металл связывается с углеродом, давая карбид алюминия (А14С3). Известно, что карбид алюминия и алюминий растворимы друг в друге и образуют весьма тугоплавкие смеси. Кроме того, А14С3 растворяется в А12О3, поэтому в результате восстановления оксида алюминия углеродом получаются смеси алюминия, карбида и оксида, имеющие высокие температуры плавления. При восстановлении хлорида алюминия марганцем протекают реакции: Алюминий из смеси MNC12 с непрореагировавшим А1С13, выделяется в циклонных сепараторах, а хлориды марганца и алюминия разделяются в выпарном аппарате. Хлорид алюминия возвращается в реактор для получения алюминия, а хлорид марганца взаимодействует с кислородом с образованием твердых оксидов марганца и хлора.С кислородом взаимодействует только в мелкораздробленном состоянии при высокой температуре: 4Al 3O2 > 2Al2O3 реакция сопровождается большим выделением тепла. Выше 200°С реагирует с серой с образованием сульфида алюминия: 2Al 3S > Al2S3 При 800°С реагирует с азотом, а при 2000°С - с углеродом, образуя нитрид и карбид: 2Al N2 > 2ALN С хлором и бромом взаимодействует при обычных условиях, а с йодом при нагревании, в присутствии воды в качестве катализатора: 2Al 3Cl2 > 2ALCL3 Очищенный от оксидной пленки алюминий энергично взаимодействует с водой: 2Al 6H2O > 2Al(OH)3 3H2^ в результате реакции образуется малорастворимый гидроксид алюминия и выделяется водород.В природе оксид алюминия встречается в виде корунда и глинозема. Оксид алюминия обладает амфотерными свойствами, но он не растворяется в воде, кислотах и щелочах. Оксид алюминия переводят в растворимое состояние сплавлением со щелочами или пиросульфатом калия: Al2О3 2 КОН = 2 KALO2 Н2О При сплавлении оксида алюминия с содой образуются алюминаты, которые легко растворяются в воде: Al2O3 К2СО3 = 2 KALO2 СО2^ Гидроксид алюминия является слабым основанием и еще более слабой кислотой, поэтому соли алюминия находятся в раство
План
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА I. ИСТОРИЯ ОТКРЫТИЯ АЛЮМИНИЯ
ГЛАВА II. АЛЮМИНИЙ: НАХОЖДЕНИЕ В ПРИРОДЕ
ГЛАВА III. ФИЗИЧЕСКИЕ И ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АЛЮМИНИЯ
3.1 ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АЛЮМИНИЯ
3.2 ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АЛЮМИНИЯ
3.2.1 ПОЛУЧЕНИЕ АЛЮМИНИЯ
3.2.2 ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АЛЮМИНИЯ В СТЕПЕНИ ОКИСЛЕНИЯ 0
3.2.3 ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АЛЮМИНИЯ В СТЕПЕНИ ОКИСЛЕНИЯ 3
3.2.4 ПОЛУЧЕНИЕ, ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И ПРИМЕНЕНИЕ БРОМИДА АЛЮМИНИЯ