Χαρακτηριστικά της σύνθεσης, ιδιότητες και χαρακτηριστικά του αλουμινίου. Χημικές και φυσικές ιδιότητες του αλουμινίου. Φυσικές ιδιότητες υδροξειδίου του αργιλίου

Υπάρχει πολύ αλουμίνιο στον φλοιό της γης: 8,6% κατά βάρος. Κατέχει την πρώτη θέση μεταξύ όλων των μετάλλων και την τρίτη θέση μεταξύ άλλων στοιχείων (μετά το οξυγόνο και το πυρίτιο). Υπάρχει διπλάσιο αλουμίνιο από τον σίδηρο και 350 φορές περισσότερο από τον χαλκό, τον ψευδάργυρο, το χρώμιο, τον κασσίτερο και τον μόλυβδο μαζί! Όπως έγραψε πριν από 100 και πλέον χρόνια στο κλασικό του βιβλίο Βασικά στοιχεία της Χημείας D.I. Mendeleev, από όλα τα μέταλλα, «το αλουμίνιο είναι το πιο κοινό στη φύση. Αρκεί να επισημάνουμε ότι είναι μέρος του πηλού για να γίνει σαφής η καθολική κατανομή του αλουμινίου στον φλοιό της γης. Το αλουμίνιο ή το μέταλλο στυπτηρίας (alumen), ονομάζεται επίσης άργιλος επειδή βρίσκεται στον πηλό.

Το πιο σημαντικό ορυκτό του αλουμινίου είναι ο βωξίτης, ένα μείγμα του βασικού οξειδίου AlO(OH) και του υδροξειδίου Al(OH) 3. Τα μεγαλύτερα κοιτάσματα βωξίτη βρίσκονται στην Αυστραλία, τη Βραζιλία, τη Γουινέα και την Τζαμάικα. βιομηχανική παραγωγή πραγματοποιείται και σε άλλες χώρες. Ο αλουνίτης (πέτρα στυπτηρίας) (Na,K) 2 SO 4 ·Al 2 (SO 4) 3 · 4Al(OH) 3 και η νεφελίνη (Na,K) 2 O·Al 2 O 3 ·2SiO 2 είναι επίσης πλούσια σε αλουμίνιο. Συνολικά, περισσότερα από 250 ορυκτά είναι γνωστά που περιέχουν αλουμίνιο. Τα περισσότερα από αυτά είναι αργιλοπυριτικά, από τα οποία σχηματίζεται κυρίως ο φλοιός της γης. Όταν ξεπερνούν, σχηματίζεται άργιλος, η βάση του οποίου είναι ο ορυκτός καολινίτης Al 2 O 3 · 2SiO 2 · 2H 2 O. Οι προσμίξεις σιδήρου συνήθως χρωματίζουν τον άργιλο καφέ, αλλά υπάρχει και λευκός πηλός - καολίνης, που χρησιμοποιείται για την παρασκευή προϊόντα πορσελάνης και πήλινα.

Περιστασιακά, βρίσκεται ένα εξαιρετικά σκληρό (δεύτερο μόνο μετά το διαμάντι) ορυκτό κορούνδιο - κρυσταλλικό οξείδιο Al 2 O 3, συχνά χρωματισμένο από ακαθαρσίες σε διαφορετικά χρώματα. Η μπλε ποικιλία του (μίγμα τιτανίου και σιδήρου) ονομάζεται ζαφείρι, η κόκκινη (μίγμα χρωμίου) ονομάζεται ρουμπίνι. Διάφορες ακαθαρσίες μπορούν επίσης να χρωματίσουν το λεγόμενο ευγενές κορούνδιο πράσινο, κίτρινο, πορτοκαλί, μοβ και άλλα χρώματα και αποχρώσεις.

Μέχρι πρόσφατα, πίστευαν ότι το αλουμίνιο, ως πολύ δραστικό μέταλλο, δεν μπορούσε να υπάρχει στη φύση σε ελεύθερη κατάσταση, αλλά το 1978, το φυσικό αλουμίνιο ανακαλύφθηκε στα πετρώματα της πλατφόρμας της Σιβηρίας - μόνο με τη μορφή κρυστάλλων που μοιάζουν με νήματα. Μήκος 0,5 mm (με πάχος νήματος αρκετών μικρομέτρων). Το εγγενές αλουμίνιο ανακαλύφθηκε επίσης σε σεληνιακό έδαφος που μεταφέρθηκε στη Γη από τις περιοχές των Θαλασσών της Κρίσης και της Αφθονίας. Πιστεύεται ότι το μέταλλο αλουμινίου μπορεί να σχηματιστεί με συμπύκνωση από αέριο. Είναι γνωστό ότι όταν τα αλογονίδια του αργιλίου -χλωρίδιο, βρωμίδιο, φθόριο- θερμαίνονται, μπορούν να εξατμιστούν με μεγαλύτερη ή λιγότερη ευκολία (για παράδειγμα, το AlCl 3 εξαχνώνεται ήδη στους 180 ° C). Με μια ισχυρή αύξηση της θερμοκρασίας, τα αλογονίδια του αλουμινίου αποσυντίθενται, μετατρέποντας σε κατάσταση με χαμηλότερο μεταλλικό σθένος, για παράδειγμα, AlCl. Όταν μια τέτοια ένωση συμπυκνώνεται με μείωση της θερμοκρασίας και την απουσία οξυγόνου, εμφανίζεται μια αντίδραση δυσαναλογίας στη στερεά φάση: μερικά από τα άτομα αλουμινίου οξειδώνονται και περνούν στη συνήθη τρισθενή κατάσταση και μερικά μειώνονται. Το μονοσθενές αλουμίνιο μπορεί να αναχθεί μόνο σε μέταλλο: 3AlCl ® 2Al + AlCl 3 . Αυτή η υπόθεση υποστηρίζεται επίσης από το σχήμα που μοιάζει με νήμα των εγγενών κρυστάλλων αλουμινίου. Τυπικά, οι κρύσταλλοι αυτής της δομής σχηματίζονται λόγω της ταχείας ανάπτυξης από την αέρια φάση. Είναι πιθανό ότι τα μικροσκοπικά ψήγματα αλουμινίου στο σεληνιακό έδαφος σχηματίστηκαν με παρόμοιο τρόπο.

Το όνομα αλουμίνιο προέρχεται από το λατινικό alumen (γένος aluminis). Αυτό ήταν το όνομα της στυπτηρίας, διπλού θειικού καλίου-αργιλίου KAl(SO 4) 2 · 12H 2 O), το οποίο χρησιμοποιήθηκε ως άρωμα για τη βαφή υφασμάτων. Το λατινικό όνομα πιθανότατα πηγαίνει πίσω στο ελληνικό "halme" - άλμη, διάλυμα αλατιού. Είναι περίεργο ότι στην Αγγλία το αλουμίνιο είναι αλουμίνιο και στις ΗΠΑ είναι αλουμίνιο.

Πολλά δημοφιλή βιβλία για τη χημεία περιέχουν έναν μύθο που ένας εφευρέτης, του οποίου το όνομα δεν έχει διατηρηθεί από την ιστορία, έφερε στον αυτοκράτορα Τιβέριο, που κυβέρνησε τη Ρώμη το 14-27 μ.Χ., ένα μπολ φτιαγμένο από μέταλλο που έμοιαζε με το χρώμα του ασημιού, αλλά αναπτήρας. Αυτό το δώρο στοίχισε στον πλοίαρχο τη ζωή του: ο Τιβέριος διέταξε την εκτέλεσή του και την καταστροφή του εργαστηρίου, επειδή φοβόταν ότι το νέο μέταλλο θα μπορούσε να υποτιμήσει την αξία του ασημιού στο αυτοκρατορικό ταμείο.

Αυτός ο μύθος βασίζεται σε μια ιστορία του Πλίνιου του Πρεσβύτερου, ενός Ρωμαίου συγγραφέα και λόγιου, συγγραφέα Φυσική ιστορία– εγκυκλοπαίδεια φυσικών επιστημών γνώσεων των αρχαίων χρόνων. Σύμφωνα με τον Πλίνιο, το νέο μέταλλο ελήφθη από την «πηλό γη». Αλλά ο πηλός περιέχει αλουμίνιο.

Οι σύγχρονοι συγγραφείς διατηρούν σχεδόν πάντα την επιφύλαξη ότι όλη αυτή η ιστορία δεν είναι παρά ένα όμορφο παραμύθι. Και αυτό δεν προκαλεί έκπληξη: το αλουμίνιο στα πετρώματα είναι εξαιρετικά στενά συνδεδεμένο με το οξυγόνο και πρέπει να δαπανηθεί πολλή ενέργεια για να απελευθερωθεί. Ωστόσο, πρόσφατα εμφανίστηκαν νέα δεδομένα σχετικά με τη θεμελιώδη δυνατότητα απόκτησης μεταλλικού αλουμινίου στην αρχαιότητα. Όπως έδειξε η φασματική ανάλυση, οι διακοσμήσεις στον τάφο του Κινέζου διοικητή Zhou-Zhu, ο οποίος πέθανε στις αρχές του 3ου αιώνα. AD, είναι κατασκευασμένα από κράμα που αποτελείται από 85% αλουμίνιο. Θα μπορούσαν οι αρχαίοι να έχουν αποκτήσει δωρεάν αλουμίνιο; Όλες οι γνωστές μέθοδοι (ηλεκτρόλυση, αναγωγή με μεταλλικό νάτριο ή κάλιο) εξαλείφονται αυτόματα. Θα μπορούσε να βρεθεί φυσικό αλουμίνιο στην αρχαιότητα, όπως, για παράδειγμα, ψήγματα χρυσού, ασημιού και χαλκού; Αυτό επίσης αποκλείεται: το εγγενές αλουμίνιο είναι ένα σπάνιο ορυκτό που βρίσκεται σε ασήμαντες ποσότητες, επομένως οι αρχαίοι τεχνίτες δεν μπορούσαν να βρουν και να συλλέξουν τέτοια ψήγματα στην απαιτούμενη ποσότητα.

Ωστόσο, μια άλλη εξήγηση για την ιστορία του Πλίνιου είναι πιθανή. Το αλουμίνιο μπορεί να ανακτηθεί από τα μεταλλεύματα όχι μόνο με τη βοήθεια ηλεκτρισμού και αλκαλικών μετάλλων. Υπάρχει ένας αναγωγικός παράγοντας διαθέσιμος και ευρέως χρησιμοποιούμενος από την αρχαιότητα - ο άνθρακας, με τη βοήθεια του οποίου τα οξείδια πολλών μετάλλων μετατρέπονται σε ελεύθερα μέταλλα όταν θερμαίνονται. Στα τέλη της δεκαετίας του 1970, Γερμανοί χημικοί αποφάσισαν να ελέγξουν εάν το αλουμίνιο θα μπορούσε να είχε παραχθεί στην αρχαιότητα με αναγωγή με άνθρακα. Ζέσταιναν ένα μείγμα πηλού με σκόνη άνθρακα και επιτραπέζιο αλάτι ή ποτάσα (ανθρακικό κάλιο) σε πηλό χωνευτήριο σε κόκκινη θερμότητα. Το αλάτι λαμβανόταν από το θαλασσινό νερό και η ποτάσα από την τέφρα των φυτών, προκειμένου να χρησιμοποιηθούν μόνο εκείνες οι ουσίες και οι μέθοδοι που ήταν διαθέσιμες στην αρχαιότητα. Μετά από λίγο καιρό, σκωρίες με μπάλες αλουμινίου επέπλεαν στην επιφάνεια του χωνευτηρίου! Η απόδοση μετάλλου ήταν μικρή, αλλά είναι πιθανό ότι με αυτόν τον τρόπο οι αρχαίοι μεταλλουργοί μπορούσαν να αποκτήσουν το «μέταλλο του 20ού αιώνα».

Ιδιότητες αλουμινίου.

Το χρώμα του καθαρού αλουμινίου μοιάζει με το ασήμι· είναι ένα πολύ ελαφρύ μέταλλο: η πυκνότητά του είναι μόνο 2,7 g/cm 3 . Τα μόνα μέταλλα ελαφρύτερα από το αλουμίνιο είναι τα μέταλλα αλκαλίων και αλκαλικών γαιών (εκτός από το βάριο), το βηρύλλιο και το μαγνήσιο. Το αλουμίνιο λιώνει επίσης εύκολα - στους 600 ° C (λεπτό σύρμα αλουμινίου μπορεί να λιώσει σε κανονικό καυστήρα κουζίνας), αλλά βράζει μόνο στους 2452 ° C. Όσον αφορά την ηλεκτρική αγωγιμότητα, το αλουμίνιο βρίσκεται στην 4η θέση, δεύτερο μόνο μετά το ασήμι (αυτό βρίσκεται στην πρώτη θέση), ο χαλκός και ο χρυσός, που, δεδομένης της φθηνότητας του αλουμινίου, έχει μεγάλη πρακτική σημασία. Η θερμική αγωγιμότητα των μετάλλων αλλάζει με την ίδια σειρά. Είναι εύκολο να επαληθεύσετε την υψηλή θερμική αγωγιμότητα του αλουμινίου βυθίζοντας ένα κουτάλι αλουμινίου σε ζεστό τσάι. Και μια ακόμη αξιοσημείωτη ιδιότητα αυτού του μετάλλου: η λεία, γυαλιστερή του επιφάνεια αντανακλά τέλεια το φως: από 80 έως 93% στην ορατή περιοχή του φάσματος, ανάλογα με το μήκος κύματος. Στην υπεριώδη περιοχή, το αλουμίνιο δεν έχει όμοιο από αυτή την άποψη, και μόνο στην κόκκινη περιοχή είναι ελαφρώς κατώτερο από το ασήμι (στην υπεριώδη, το ασήμι έχει πολύ χαμηλή ανακλαστικότητα).

Το καθαρό αλουμίνιο είναι ένα αρκετά μαλακό μέταλλο - σχεδόν τρεις φορές πιο μαλακό από τον χαλκό, επομένως ακόμη και σχετικά χοντρές πλάκες και ράβδοι αλουμινίου είναι εύκολο να λυγίσουν, αλλά όταν το αλουμίνιο σχηματίζει κράματα (υπάρχει ένας τεράστιος αριθμός από αυτά), η σκληρότητά του μπορεί να δεκαπλασιαστεί.

Η χαρακτηριστική κατάσταση οξείδωσης του αλουμινίου είναι +3, αλλά λόγω της παρουσίας μη γεμισμένου 3 R- και 3 ρε-τροχιακά, τα άτομα αλουμινίου μπορούν να σχηματίσουν πρόσθετους δεσμούς δότη-δέκτη. Επομένως, το ιόν Al 3+ με μικρή ακτίνα είναι πολύ επιρρεπές σε σχηματισμό συμπλόκου, σχηματίζοντας μια ποικιλία κατιονικών και ανιονικών συμπλεγμάτων: AlCl 4 –, AlF 6 3–, 3+, Al(OH) 4 –, Al(OH) 6 3–, AlH 4 – και πολλά άλλα. Είναι επίσης γνωστά σύμπλοκα με οργανικές ενώσεις.

Η χημική δραστηριότητα του αλουμινίου είναι πολύ υψηλή. στη σειρά των δυναμικών ηλεκτροδίων βρίσκεται αμέσως πίσω από το μαγνήσιο. Με την πρώτη ματιά, μια τέτοια δήλωση μπορεί να φαίνεται περίεργη: τελικά, ένα τηγάνι ή ένα κουτάλι αλουμινίου είναι αρκετά σταθερό στον αέρα και δεν καταρρέει σε βραστό νερό. Το αλουμίνιο, σε αντίθεση με το σίδερο, δεν σκουριάζει. Αποδεικνύεται ότι όταν εκτίθεται στον αέρα, το μέταλλο καλύπτεται με μια άχρωμη, λεπτή αλλά ανθεκτική «πανοπλία» οξειδίου, η οποία προστατεύει το μέταλλο από την οξείδωση. Έτσι, εάν εισάγετε ένα χοντρό σύρμα ή πλάκα αλουμινίου πάχους 0,5–1 mm στη φλόγα του καυστήρα, το μέταλλο λιώνει, αλλά το αλουμίνιο δεν ρέει, καθώς παραμένει σε μια σακούλα με το οξείδιό του. Εάν στερήσετε το αλουμίνιο από το προστατευτικό του φιλμ ή το κάνετε χαλαρό (για παράδειγμα, βυθίζοντάς το σε διάλυμα αλάτων υδραργύρου), το αλουμίνιο θα αποκαλύψει αμέσως την πραγματική του ουσία: ήδη σε θερμοκρασία δωματίου θα αρχίσει να αντιδρά έντονα με το νερό, απελευθερώνοντας υδρογόνο : 2Al + 6H 2 O ® 2Al(OH) 3 + 3H2. Στον αέρα, το αλουμίνιο, αφαιρούμενο από την προστατευτική του μεμβράνη, μετατρέπεται σε σκόνη χαλαρού οξειδίου ακριβώς μπροστά στα μάτια μας: 2Al + 3O 2 ® 2Al 2 O 3 . Το αλουμίνιο είναι ιδιαίτερα ενεργό σε λεπτή θρυμματισμένη κατάσταση. Όταν φυσηθεί σε φλόγα, η σκόνη αλουμινίου καίγεται αμέσως. Εάν αναμίξετε σκόνη αλουμινίου με υπεροξείδιο του νατρίου σε μια κεραμική πλάκα και ρίξετε νερό στο μείγμα, το αλουμίνιο επίσης φουντώνει και καίγεται με λευκή φλόγα.

Η πολύ υψηλή συγγένεια του αλουμινίου για το οξυγόνο του επιτρέπει να «αφαιρεί» οξυγόνο από τα οξείδια ορισμένων άλλων μετάλλων, μειώνοντάς τα (μέθοδος αλουμινοθερμίας). Το πιο διάσημο παράδειγμα είναι το μείγμα θερμίτη, το οποίο, όταν καίγεται, απελευθερώνει τόση θερμότητα που ο σίδηρος που προκύπτει λιώνει: 8Al + 3Fe 3 O 4 ® 4Al 2 O 3 + 9Fe. Αυτή η αντίδραση ανακαλύφθηκε το 1856 από τον N.N. Beketov. Με αυτόν τον τρόπο, τα Fe 2 O 3, CoO, NiO, MoO 3, V 2 O 5, SnO 2, CuO και μια σειρά από άλλα οξείδια μπορούν να αναχθούν σε μέταλλα. Κατά την αναγωγή των Cr 2 O 3, Nb 2 O 5, Ta 2 O 5, SiO 2, TiO 2, ZrO 2, B 2 O 3 με αλουμίνιο, η θερμότητα της αντίδρασης δεν είναι αρκετή για να θερμάνει τα προϊόντα της αντίδρασης πάνω από το σημείο τήξης τους.

Το αλουμίνιο διαλύεται εύκολα σε αραιά ορυκτά οξέα για να σχηματίσει άλατα. Το συμπυκνωμένο νιτρικό οξύ, οξειδώνοντας την επιφάνεια του αλουμινίου, προάγει την πάχυνση και την ενίσχυση του φιλμ οξειδίου (τη λεγόμενη παθητικοποίηση του μετάλλου). Το αλουμίνιο που έχει υποστεί επεξεργασία με αυτόν τον τρόπο δεν αντιδρά ούτε με υδροχλωρικό οξύ. Χρησιμοποιώντας ηλεκτροχημική ανοδική οξείδωση (ανοδίωση), μπορεί να δημιουργηθεί ένα παχύ φιλμ στην επιφάνεια του αλουμινίου, το οποίο μπορεί εύκολα να βαφτεί σε διάφορα χρώματα.

Η μετατόπιση λιγότερο ενεργών μετάλλων από αλουμίνιο από διαλύματα αλάτων συχνά παρεμποδίζεται από ένα προστατευτικό φιλμ στην επιφάνεια του αλουμινίου. Αυτό το φιλμ καταστρέφεται γρήγορα από το χλωριούχο χαλκό, έτσι η αντίδραση 3CuCl 2 + 2Al ® 2AlCl 3 + 3Cu λαμβάνει χώρα εύκολα, η οποία συνοδεύεται από ισχυρή θέρμανση. Σε ισχυρά αλκαλικά διαλύματα, το αλουμίνιο διαλύεται εύκολα με την απελευθέρωση υδρογόνου: 2Al + 6NaOH + 6H 2 O ® 2Na 3 + 3H 2 (σχηματίζονται και άλλα ανιονικά υδροξοσύμπλοκα). Η αμφοτερική φύση των ενώσεων αλουμινίου εκδηλώνεται επίσης στην εύκολη διάλυση του πρόσφατα καταβυθισθέντος οξειδίου και υδροξειδίου του στα αλκάλια. Το κρυσταλλικό οξείδιο (κορούνδιο) είναι πολύ ανθεκτικό στα οξέα και τα αλκάλια. Όταν συντήκονται με αλκάλια, σχηματίζονται άνυδρα αργιλικά άλατα: Al 2 O 3 + 2NaOH ® 2NaAlO 2 + H 2 O. Το αργιλικό μαγνήσιο Mg(AlO 2) 2 είναι μια ημιπολύτιμη πέτρα σπινελίου, συνήθως χρωματισμένη με ακαθαρσίες σε μεγάλη ποικιλία χρωμάτων .

Η αντίδραση του αλουμινίου με τα αλογόνα γίνεται γρήγορα. Εάν ένα λεπτό σύρμα αλουμινίου εισαχθεί σε δοκιμαστικό σωλήνα με 1 ml βρωμίου, τότε μετά από σύντομο χρονικό διάστημα το αλουμίνιο αναφλέγεται και καίγεται με έντονη φλόγα. Η αντίδραση ενός μείγματος σκονών αλουμινίου και ιωδίου ξεκινά με μια σταγόνα νερού (το νερό με ιώδιο σχηματίζει ένα οξύ που καταστρέφει το φιλμ οξειδίου), μετά από το οποίο εμφανίζεται μια λαμπερή φλόγα με σύννεφα βιολετί ατμού ιωδίου. Τα αλογονίδια του αργιλίου σε υδατικά διαλύματα έχουν όξινη αντίδραση λόγω υδρόλυσης: AlCl 3 + H 2 O Al(OH)Cl 2 + HCl.

Η αντίδραση του αλουμινίου με το άζωτο συμβαίνει μόνο πάνω από τους 800 ° C με το σχηματισμό νιτριδίου AlN, με θείο - στους 200 ° C (σχηματίζεται σουλφίδιο Al 2 S 3), με φώσφορο - στους 500 ° C (σχηματίζεται φωσφίδιο AlP). Όταν προστίθεται βόριο σε τετηγμένο αλουμίνιο, σχηματίζονται βορίδια της σύνθεσης AlB 2 και AlB 12 - πυρίμαχες ενώσεις ανθεκτικές στα οξέα. Το υδρίδιο (AlH) x (x = 1,2) σχηματίζεται μόνο στο κενό σε χαμηλές θερμοκρασίες κατά την αντίδραση ατομικού υδρογόνου με ατμό αλουμινίου. Το υδρίδιο AlH 3, σταθερό απουσία υγρασίας σε θερμοκρασία δωματίου, λαμβάνεται σε διάλυμα ανύδρου αιθέρα: AlCl 3 + LiH ® AlH 3 + 3LiCl. Με περίσσεια LiH, σχηματίζεται υδρίδιο λιθίου αλουμινίου που μοιάζει με άλας LiAlH 4 - ένας πολύ ισχυρός αναγωγικός παράγοντας που χρησιμοποιείται σε οργανικές συνθέσεις. Αποσυντίθεται αμέσως με νερό: LiAlH 4 + 4H 2 O ® LiOH + Al(OH) 3 + 4H 2.

Παραγωγή αλουμινίου.

Η τεκμηριωμένη ανακάλυψη του αλουμινίου έγινε το 1825. Αυτό το μέταλλο αποκτήθηκε για πρώτη φορά από τον Δανό φυσικό Hans Christian Oersted, όταν το απομόνωσε με τη δράση του αμαλγάματος καλίου σε άνυδρο χλωριούχο αλουμίνιο (που λαμβάνεται περνώντας το χλώριο μέσα από ένα θερμό μείγμα οξειδίου του αργιλίου και άνθρακα ). Έχοντας αποστάξει τον υδράργυρο, ο Oersted έλαβε αλουμίνιο, αν και ήταν μολυσμένο με ακαθαρσίες. Το 1827, ο Γερμανός χημικός Friedrich Wöhler έλαβε αλουμίνιο σε μορφή σκόνης με αναγωγή του εξαφθοροαργιλικού με κάλιο:

Na 3 AlF 6 + 3K ® Al + 3NaF + 3KF. Αργότερα κατάφερε να αποκτήσει αλουμίνιο σε μορφή γυαλιστερών μεταλλικών σφαιρών. Το 1854, ο Γάλλος χημικός Henri Etienne Saint-Clair Deville ανέπτυξε την πρώτη βιομηχανική μέθοδο για την παραγωγή αλουμινίου - με μείωση του τήγματος του τετραχλωροαργιλικού με νάτριο: NaAlCl 4 + 3Na ® Al + 4NaCl. Ωστόσο, το αλουμίνιο συνέχισε να είναι ένα εξαιρετικά σπάνιο και ακριβό μέταλλο. δεν ήταν πολύ φθηνότερο από τον χρυσό και 1500 φορές πιο ακριβό από το σίδερο (τώρα μόνο τρεις φορές). Μια κουδουνίστρα κατασκευάστηκε από χρυσό, αλουμίνιο και πολύτιμους λίθους τη δεκαετία του 1850 για τον γιο του Γάλλου αυτοκράτορα Ναπολέοντα Γ'. Όταν μια μεγάλη ράβδος αλουμινίου που παρήχθη με μια νέα μέθοδο εκτέθηκε στην Παγκόσμια Έκθεση στο Παρίσι το 1855, θεωρήθηκε σαν να ήταν ένα κόσμημα. Το πάνω μέρος (σε μορφή πυραμίδας) του Μνημείου της Ουάσιγκτον στην πρωτεύουσα των ΗΠΑ ήταν κατασκευασμένο από πολύτιμο αλουμίνιο. Εκείνη την εποχή, το αλουμίνιο δεν ήταν πολύ φθηνότερο από το ασήμι: στις ΗΠΑ, για παράδειγμα, το 1856 πωλούνταν στην τιμή των 12 δολαρίων ανά λίβρα (454 g) και το ασήμι για 15 δολάρια. Στον 1ο τόμο του περίφημου Το Εγκυκλοπαιδικό Λεξικό Brockhaus που δημοσιεύτηκε το 1890, ο Efron είπε ότι «το αλουμίνιο εξακολουθεί να χρησιμοποιείται κυρίως για την κατασκευή... ειδών πολυτελείας». Μέχρι εκείνη την εποχή, μόνο 2,5 τόνοι μετάλλου εξορύσσονταν ετησίως σε όλο τον κόσμο. Μόλις προς τα τέλη του 19ου αιώνα, όταν αναπτύχθηκε μια ηλεκτρολυτική μέθοδος παραγωγής αλουμινίου, η ετήσια παραγωγή του άρχισε να ανέρχεται σε χιλιάδες τόνους και τον 20ο αι. – εκατομμύρια τόνοι. Αυτό μετέτρεψε το αλουμίνιο από ημιπολύτιμο μέταλλο σε ευρέως διαθέσιμο μέταλλο.

Η σύγχρονη μέθοδος παραγωγής αλουμινίου ανακαλύφθηκε το 1886 από έναν νεαρό Αμερικανό ερευνητή, τον Τσαρλς Μάρτιν Χολ. Από παιδί άρχισε να ενδιαφέρεται για τη χημεία. Έχοντας βρει το παλιό εγχειρίδιο χημείας του πατέρα του, άρχισε να το μελετά επιμελώς και να πραγματοποιεί πειράματα, κάποτε μάλιστα δέχθηκε μια επίπληξη από τη μητέρα του για ζημιά στο τραπεζομάντιλο του δείπνου. Και 10 χρόνια αργότερα έκανε μια εξαιρετική ανακάλυψη που τον έκανε διάσημο σε όλο τον κόσμο.

Ως μαθητής σε ηλικία 16 ετών, ο Hall άκουσε από τον δάσκαλό του, F. F. Jewett, ότι αν κάποιος μπορούσε να αναπτύξει έναν φθηνό τρόπο παραγωγής αλουμινίου, αυτό το άτομο όχι μόνο θα έκανε μεγάλη υπηρεσία στην ανθρωπότητα, αλλά θα έκανε και μια τεράστια περιουσία. Ο Jewett ήξερε τι έλεγε: είχε προπονηθεί στο παρελθόν στη Γερμανία, είχε εργαστεί με τον Wöhler και συζήτησε μαζί του τα προβλήματα παραγωγής αλουμινίου. Ο Jewett έφερε επίσης ένα δείγμα από το σπάνιο μέταλλο μαζί του στην Αμερική, το οποίο έδειξε στους μαθητές του. Ξαφνικά ο Χολ δήλωσε δημόσια: «Θα πάρω αυτό το μέταλλο!»

Έξι χρόνια σκληρής δουλειάς συνεχίστηκαν. Ο Hall προσπάθησε να αποκτήσει αλουμίνιο χρησιμοποιώντας διαφορετικές μεθόδους, αλλά χωρίς επιτυχία. Τέλος, προσπάθησε να εξάγει αυτό το μέταλλο με ηλεκτρόλυση. Εκείνη την εποχή δεν υπήρχαν σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής· το ρεύμα έπρεπε να παράγεται χρησιμοποιώντας μεγάλες αυτοσχέδιες μπαταρίες από άνθρακα, ψευδάργυρο, νιτρικό και θειικό οξύ. Ο Χολ εργάστηκε σε έναν αχυρώνα όπου έφτιαξε ένα μικρό εργαστήριο. Τον βοήθησε η αδερφή του Τζούλια, η οποία ενδιαφερόταν πολύ για τα πειράματα του αδερφού της. Διατήρησε όλες τις επιστολές και τα ημερολόγια εργασίας του, που καθιστούν δυνατή την κυριολεκτική παρακολούθηση της ιστορίας της ανακάλυψης μέρα με τη μέρα. Ακολουθεί ένα απόσπασμα από τις αναμνήσεις της:

«Ο Κάρολος ήταν πάντα σε καλή διάθεση και ακόμη και τις χειρότερες μέρες μπορούσε να γελάσει με τη μοίρα των άτυχων εφευρετών. Σε περιόδους αποτυχίας, έβρισκε παρηγοριά στο παλιό μας πιάνο. Στο εργαστήριο του σπιτιού του δούλευε πολλές ώρες χωρίς διάλειμμα. και όταν μπορούσε να φύγει για λίγο από το στήσιμο, έτρεχε στο μακρύ σπίτι μας να παίξει λίγο... Ήξερα ότι, παίζοντας με τέτοια γοητεία και συναίσθημα, σκεφτόταν συνεχώς τη δουλειά του. Και η μουσική τον βοήθησε σε αυτό».

Το πιο δύσκολο ήταν να επιλέξετε έναν ηλεκτρολύτη και να προστατέψετε το αλουμίνιο από την οξείδωση. Μετά από έξι μήνες εξαντλητικής εργασίας, μερικές μικρές ασημένιες μπάλες εμφανίστηκαν τελικά στο χωνευτήριο. Ο Χολ έτρεξε αμέσως στον πρώην δάσκαλό του για να του πει για την επιτυχία. «Κύριε καθηγητά, το κατάλαβα!» αναφώνησε, απλώνοντας το χέρι του: στην παλάμη του βρισκόταν μια ντουζίνα μικρές μπάλες αλουμινίου. Αυτό συνέβη στις 23 Φεβρουαρίου 1886. Και ακριβώς δύο μήνες αργότερα, στις 23 Απριλίου του ίδιου έτους, ο Γάλλος Paul Héroux έβγαλε ένα δίπλωμα ευρεσιτεχνίας για μια παρόμοια εφεύρεση, την οποία έκανε ανεξάρτητα και σχεδόν ταυτόχρονα (δύο άλλες συμπτώσεις είναι επίσης εντυπωσιακές: τόσο ο Hall όσο και ο Héroux γεννήθηκαν το 1863 και πέθαναν το 1914).

Τώρα οι πρώτες μπάλες αλουμινίου που παρήγαγε ο Hall φυλάσσονται στην American Aluminium Company στο Πίτσμπουργκ ως εθνικό κειμήλιο και στο κολέγιό του υπάρχει ένα μνημείο του Hall, χυτό από αλουμίνιο. Ο Jewett έγραψε στη συνέχεια: «Η πιο σημαντική μου ανακάλυψη ήταν η ανακάλυψη του ανθρώπου. Ήταν ο Τσαρλς Μ. Χολ που, σε ηλικία 21 ετών, ανακάλυψε μια μέθοδο αναγωγής του αλουμινίου από μετάλλευμα και έτσι έκανε το αλουμίνιο αυτό το υπέροχο μέταλλο που χρησιμοποιείται πλέον ευρέως σε όλο τον κόσμο». Η προφητεία του Jewett έγινε πραγματικότητα: ο Hall έλαβε ευρεία αναγνώριση και έγινε επίτιμο μέλος πολλών επιστημονικών εταιρειών. Αλλά η προσωπική του ζωή ήταν ανεπιτυχής: η νύφη δεν ήθελε να συμβιβαστεί με το γεγονός ότι ο αρραβωνιαστικός της ξοδεύει όλο τον χρόνο του στο εργαστήριο και διέκοψε τον αρραβώνα. Ο Χολ βρήκε παρηγοριά στο κολέγιο της πατρίδας του, όπου εργάστηκε για το υπόλοιπο της ζωής του. Όπως έγραψε ο αδερφός του Τσαρλς, «Το κολέγιο ήταν η γυναίκα του, τα παιδιά του και οτιδήποτε άλλο — όλη του η ζωή». Ο Χολ κληροδότησε το μεγαλύτερο μέρος της κληρονομιάς του στο κολέγιο - 5 εκατομμύρια δολάρια. Ο Χολ πέθανε από λευχαιμία σε ηλικία 51 ετών.

Η μέθοδος του Hall κατέστησε δυνατή την παραγωγή σχετικά φθηνού αλουμινίου σε μεγάλη κλίμακα χρησιμοποιώντας ηλεκτρική ενέργεια. Εάν από το 1855 έως το 1890 αποκτήθηκαν μόνο 200 τόνοι αλουμινίου, τότε την επόμενη δεκαετία, με τη μέθοδο του Hall, ελήφθησαν ήδη 28.000 τόνοι αυτού του μετάλλου παγκοσμίως! Μέχρι το 1930, η παγκόσμια ετήσια παραγωγή αλουμινίου έφτασε τους 300 χιλιάδες τόνους. Τώρα παράγονται περισσότεροι από 15 εκατομμύρια τόνοι αλουμινίου ετησίως. Σε ειδικά λουτρά σε θερμοκρασία 960–970 ° C, υποβάλλεται ένα διάλυμα αλουμίνας (τεχνικό Al 2 O 3) σε τετηγμένο κρυόλιθο Na 3 AlF 6, το οποίο εξορύσσεται εν μέρει με τη μορφή ορυκτού και εν μέρει ειδικά συντίθεται. στην ηλεκτρόλυση. Το υγρό αλουμίνιο συσσωρεύεται στον πυθμένα του λουτρού (κάθοδος), απελευθερώνεται οξυγόνο στις ανόδους άνθρακα, οι οποίες σταδιακά καίγονται. Σε χαμηλή τάση (περίπου 4,5 V), οι ηλεκτρολύτες καταναλώνουν τεράστια ρεύματα - έως και 250.000 A! Ένας ηλεκτρολύτης παράγει περίπου έναν τόνο αλουμινίου την ημέρα. Η παραγωγή απαιτεί πολλή ηλεκτρική ενέργεια: χρειάζονται 15.000 κιλοβατώρες ηλεκτρικής ενέργειας για να παραχθεί 1 τόνος μετάλλου. Αυτή η ποσότητα ρεύματος καταναλώνεται από μια μεγάλη πολυκατοικία 150 διαμερισμάτων για έναν ολόκληρο μήνα. Η παραγωγή αλουμινίου είναι επικίνδυνη για το περιβάλλον, καθώς ο ατμοσφαιρικός αέρας είναι μολυσμένος με πτητικές ενώσεις φθορίου.

Εφαρμογή αλουμινίου.

Ακόμη και ο D.I. Mendeleev έγραψε ότι «το μεταλλικό αλουμίνιο, με μεγάλη ελαφρότητα και αντοχή και χαμηλή μεταβλητότητα στον αέρα, είναι πολύ κατάλληλο για ορισμένα προϊόντα». Το αλουμίνιο είναι ένα από τα πιο κοινά και φθηνότερα μέταλλα. Είναι δύσκολο να φανταστεί κανείς τη σύγχρονη ζωή χωρίς αυτό. Δεν είναι περίεργο που το αλουμίνιο αποκαλείται το μέταλλο του 20ου αιώνα. Προσφέρεται καλά για επεξεργασία: σφυρηλάτηση, σφράγιση, κύλιση, σχέδιο, συμπίεση. Το καθαρό αλουμίνιο είναι ένα αρκετά μαλακό μέταλλο. Χρησιμοποιείται για την κατασκευή ηλεκτρικών καλωδίων, δομικών μερών, φύλλου φαγητού, κουζινικών σκευών και «ασημί» βαφής. Αυτό το όμορφο και ελαφρύ μέταλλο χρησιμοποιείται ευρέως στην τεχνολογία των κατασκευών και της αεροπορίας. Το αλουμίνιο αντανακλά πολύ καλά το φως. Ως εκ τούτου, χρησιμοποιείται για την κατασκευή καθρεφτών με τη μέθοδο της εναπόθεσης μετάλλων στο κενό.

Στα αεροσκάφη και στη μηχανολογία, στην κατασκευή κτιριακών κατασκευών, χρησιμοποιούνται πολύ πιο σκληρά κράματα αλουμινίου. Ένα από τα πιο διάσημα είναι ένα κράμα αλουμινίου με χαλκό και μαγνήσιο (duralumin, ή απλά "duralumin"· το όνομα προέρχεται από τη γερμανική πόλη Duren). Μετά τη σκλήρυνση, αυτό το κράμα αποκτά ιδιαίτερη σκληρότητα και γίνεται περίπου 7 φορές ισχυρότερο από το καθαρό αλουμίνιο. Ταυτόχρονα, είναι σχεδόν τρεις φορές ελαφρύτερο από το σίδηρο. Λαμβάνεται με κράμα αλουμινίου με μικρές προσθήκες χαλκού, μαγνησίου, μαγγανίου, πυριτίου και σιδήρου. Τα σιλουμίνια χρησιμοποιούνται ευρέως - κράματα χύτευσης αλουμινίου και πυριτίου. Παράγονται επίσης κράματα υψηλής αντοχής, κρυογονικά (ανθεκτικά στον παγετό) και ανθεκτικά στη θερμότητα. Προστατευτικές και διακοσμητικές επιστρώσεις εφαρμόζονται εύκολα σε προϊόντα από κράματα αλουμινίου. Η ελαφρότητα και η αντοχή των κραμάτων αλουμινίου είναι ιδιαίτερα χρήσιμα στην τεχνολογία της αεροπορίας. Για παράδειγμα, οι ρότορες ελικοπτέρων κατασκευάζονται από κράμα αλουμινίου, μαγνησίου και πυριτίου. Ο σχετικά φθηνός μπρούτζος αλουμινίου (έως 11% Al) έχει υψηλές μηχανικές ιδιότητες, είναι σταθερός στο θαλασσινό νερό ακόμα και σε αραιό υδροχλωρικό οξύ. Από το 1926 έως το 1957, στην ΕΣΣΔ κόπηκαν νομίσματα σε ονομαστικές αξίες 1, 2, 3 και 5 καπίκων από αλουμίνιο μπρούτζο.

Επί του παρόντος, το ένα τέταρτο του συνόλου του αλουμινίου χρησιμοποιείται για κατασκευαστικές ανάγκες, το ίδιο ποσό καταναλώνεται από τη μηχανική μεταφορών, περίπου το 17% δαπανάται σε υλικά συσκευασίας και κονσέρβες και το 10% στην ηλεκτροτεχνία.

Πολλά εύφλεκτα και εκρηκτικά μείγματα περιέχουν επίσης αλουμίνιο. Το Alumotol, ένα χυτό μείγμα τρινιτροτολουολίου και σκόνης αλουμινίου, είναι ένα από τα πιο ισχυρά βιομηχανικά εκρηκτικά. Το Ammonal είναι μια εκρηκτική ουσία που αποτελείται από νιτρικό αμμώνιο, τρινιτροτολουόλιο και σκόνη αλουμινίου. Οι εμπρηστικές συνθέσεις περιέχουν αλουμίνιο και έναν οξειδωτικό παράγοντα - νιτρικό, υπερχλωρικό. Οι πυροτεχνικές συνθέσεις Zvezdochka περιέχουν επίσης αλουμίνιο σε σκόνη.

Ένα μείγμα σκόνης αλουμινίου με οξείδια μετάλλων (θερμίτης) χρησιμοποιείται για την παραγωγή ορισμένων μετάλλων και κραμάτων, για ράγες συγκόλλησης και σε εμπρηστικά πυρομαχικά.

Το αλουμίνιο έχει επίσης βρει πρακτική χρήση ως καύσιμο πυραύλων. Για την πλήρη καύση 1 κιλού αλουμινίου, απαιτείται σχεδόν τέσσερις φορές λιγότερο οξυγόνο από ό,τι για 1 κιλό κηροζίνη. Επιπλέον, το αλουμίνιο μπορεί να οξειδωθεί όχι μόνο από το ελεύθερο οξυγόνο, αλλά και από το δεσμευμένο οξυγόνο, το οποίο είναι μέρος του νερού ή του διοξειδίου του άνθρακα. Όταν το αλουμίνιο «καίει» στο νερό, απελευθερώνονται 8800 kJ ανά 1 kg προϊόντος. αυτό είναι 1,8 φορές λιγότερο από ό,τι κατά την καύση του μετάλλου σε καθαρό οξυγόνο, αλλά 1,3 φορές περισσότερο από ό,τι κατά την καύση στον αέρα. Αυτό σημαίνει ότι αντί για επικίνδυνες και ακριβές ενώσεις, το απλό νερό μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως οξειδωτικό για τέτοιου είδους καύσιμα. Η ιδέα της χρήσης αλουμινίου ως καυσίμου προτάθηκε το 1924 από τον εγχώριο επιστήμονα και εφευρέτη F.A. Tsander. Σύμφωνα με το σχέδιό του, είναι δυνατή η χρήση στοιχείων αλουμινίου ενός διαστημικού σκάφους ως πρόσθετο καύσιμο. Αυτό το τολμηρό έργο δεν έχει ακόμη εφαρμοστεί στην πράξη, αλλά τα περισσότερα γνωστά επί του παρόντος στερεά καύσιμα πυραύλων περιέχουν μεταλλικό αλουμίνιο με τη μορφή λεπτής σκόνης. Η προσθήκη 15% αλουμινίου στο καύσιμο μπορεί να αυξήσει τη θερμοκρασία των προϊόντων καύσης κατά χίλιους βαθμούς (από 2200 σε 3200 Κ). Ο ρυθμός ροής των προϊόντων καύσης από το ακροφύσιο του κινητήρα αυξάνεται επίσης αισθητά - ο κύριος δείκτης ενέργειας που καθορίζει την απόδοση του καυσίμου πυραύλων. Από αυτή την άποψη, μόνο το λίθιο, το βηρύλλιο και το μαγνήσιο μπορούν να ανταγωνιστούν το αλουμίνιο, αλλά όλα είναι πολύ πιο ακριβά από το αλουμίνιο.

Οι ενώσεις αλουμινίου χρησιμοποιούνται επίσης ευρέως. Το οξείδιο του αλουμινίου είναι πυρίμαχο και λειαντικό (σμύριδα) υλικό, πρώτη ύλη για την παραγωγή κεραμικών. Χρησιμοποιείται επίσης για την κατασκευή υλικών λέιζερ, ρουλεμάν ρολογιών και λίθων κοσμημάτων (τεχνητά ρουμπίνια). Το πυρωμένο οξείδιο του αργιλίου είναι προσροφητικό για τον καθαρισμό αερίων και υγρών και καταλύτης για μια σειρά οργανικών αντιδράσεων. Το άνυδρο χλωριούχο αλουμίνιο είναι καταλύτης στην οργανική σύνθεση (αντίδραση Friedel-Crafts), το αρχικό υλικό για την παραγωγή αλουμινίου υψηλής καθαρότητας. Το θειικό αλουμίνιο χρησιμοποιείται για τον καθαρισμό του νερού. αντιδρώντας με το διττανθρακικό ασβέστιο που περιέχει:

Al 2 (SO 4) 3 + 3Ca(HCO 3) 2 ® 2AlO(OH) + 3CaSO 4 + 6CO 2 + 2H 2 O, σχηματίζει νιφάδες οξειδίου-υδροξειδίου, οι οποίες καθιζάνουν, δεσμεύουν και επίσης απορροφούν στην επιφάνεια αυτές αιωρούμενες ακαθαρσίες, ακόμη και μικροοργανισμούς στο νερό. Επιπλέον, το θειικό αλουμίνιο χρησιμοποιείται ως μυρωδάτο για τη βαφή υφασμάτων, τη βυρσοδεψία δέρματος, τη συντήρηση του ξύλου και το μέγεθος του χαρτιού. Το αργιλικό ασβέστιο είναι συστατικό τσιμεντοειδών υλικών, συμπεριλαμβανομένου του τσιμέντου Portland. Ο γρανάτης αλουμινίου υττρίου (YAG) YAlO 3 είναι υλικό λέιζερ. Το νιτρίδιο αλουμινίου είναι ένα πυρίμαχο υλικό για ηλεκτρικούς κλιβάνους. Οι συνθετικοί ζεόλιθοι (ανήκουν σε αργιλοπυριτικά άλατα) είναι προσροφητές στη χρωματογραφία και καταλύτες. Οι ενώσεις οργανοαλουμινίου (για παράδειγμα, το τριαιθυλαλουμίνιο) είναι συστατικά των καταλυτών Ziegler-Natta, οι οποίοι χρησιμοποιούνται για τη σύνθεση πολυμερών, συμπεριλαμβανομένου του συνθετικού καουτσούκ υψηλής ποιότητας.

Ilya Leenson

Βιβλιογραφία:

Tikhonov V.N. Αναλυτική χημεία αλουμινίου. Μ., «Επιστήμη», 1971
Δημοφιλής βιβλιοθήκη χημικών στοιχείων. Μ., «Επιστήμη», 1983
Ο Craig N.C. Ο Τσαρλς Μάρτιν Χολ και το μέταλ του. J.Chem.Educ. 1986, τόμ. 63, αρ. 7
Kumar V., Milewski L. Ο Charles Martin Hall και η Μεγάλη Επανάσταση του Αλουμινίου. J. Chem.Educ., 1987, τομ. 64, αρ. 8

Το αλουμίνιο πρωτοπαρήχθη μόλις στις αρχές του 19ου αιώνα. Αυτό έγινε από τον φυσικό Hans Oersted. Διεξήγαγε το πείραμά του με αμάλγαμα καλίου, χλωριούχο αλουμίνιο και.

Παρεμπιπτόντως, το όνομα αυτού του ασημένιου υλικού προέρχεται από τη λατινική λέξη "alum", επειδή από αυτά εξορύσσεται αυτό το στοιχείο.

Η στυπτηρία είναι ένα φυσικό ορυκτό με βάση το μέταλλο που συνδυάζει άλατα θειικού οξέος στη σύνθεσή του.

Παλαιότερα, θεωρούνταν πολύτιμο μέταλλο και άξιζε μια τάξη μεγέθους πιο ακριβό από τον χρυσό. Αυτό εξηγήθηκε από το γεγονός ότι το μέταλλο ήταν αρκετά δύσκολο να διαχωριστεί από τις ακαθαρσίες. Έτσι μόνο πλούσιοι και ισχυροί άνθρωποι μπορούσαν να αγοράσουν κοσμήματα αλουμινίου.

Αλλά το 1886, ο Charles Hall βρήκε μια μέθοδο για την εξόρυξη αλουμινίου σε βιομηχανική κλίμακα, η οποία μείωσε δραματικά το κόστος αυτού του μετάλλου και κατέστησε δυνατή τη χρήση του στη μεταλλουργική παραγωγή. Η βιομηχανική μέθοδος περιελάμβανε την ηλεκτρόλυση τετηγμένου κρυόλιθου στον οποίο διαλύθηκε το οξείδιο του αργιλίου.

Το αλουμίνιο είναι ένα πολύ δημοφιλές μέταλλο, γιατί πολλά πράγματα που χρησιμοποιούν οι άνθρωποι στην καθημερινή ζωή είναι κατασκευασμένα από αυτό.

Εφαρμογή αλουμινίου

Λόγω της ελαστικότητας και της ελαφρότητάς του, καθώς και της αντοχής του στη διάβρωση, το αλουμίνιο είναι ένα πολύτιμο μέταλλο στη σύγχρονη βιομηχανία. Όχι μόνο τα μαγειρικά σκεύη είναι κατασκευασμένα από αλουμίνιο - χρησιμοποιούνται ευρέως στην κατασκευή αυτοκινήτων και αεροσκαφών.

Το αλουμίνιο είναι επίσης ένα από τα πιο φθηνά και οικονομικά υλικά, καθώς μπορεί να χρησιμοποιηθεί ατελείωτα λιώνοντας ανεπιθύμητα αντικείμενα αλουμινίου, όπως κονσέρβες.

Το μέταλλο αλουμινίου είναι ασφαλές, αλλά οι ενώσεις του μπορεί να είναι τοξικές για ανθρώπους και ζώα (ειδικά το χλωριούχο, οξικό και θειικό αλουμίνιο).

Φυσικές ιδιότητες του αλουμινίου

Το αλουμίνιο είναι ένα αρκετά ελαφρύ, ασημί χρώματος μέταλλο που μπορεί να σχηματίσει κράματα με τα περισσότερα μέταλλα, ειδικά τον χαλκό και το πυρίτιο. Είναι επίσης πολύ πλαστικό, μπορεί εύκολα να μετατραπεί σε λεπτό πιάτο ή αλουμινόχαρτο. Το σημείο τήξης του αλουμινίου = 660 °C και το σημείο βρασμού είναι 2470 °C.

Χημικές ιδιότητες του αλουμινίου

Σε θερμοκρασία δωματίου, το μέταλλο επικαλύπτεται με ένα ανθεκτικό φιλμ οξειδίου του αλουμινίου Al2O3, το οποίο το προστατεύει από τη διάβρωση.

Το αλουμίνιο πρακτικά δεν αντιδρά με οξειδωτικά μέσα λόγω του φιλμ οξειδίου που το προστατεύει. Ωστόσο, μπορεί εύκολα να καταστραφεί έτσι ώστε το μέταλλο να εμφανίζει ενεργές ιδιότητες αποκατάστασης. Το φιλμ οξειδίου του αλουμινίου μπορεί να καταστραφεί με διάλυμα ή τήγμα αλκαλίων, οξέων ή με τη βοήθεια χλωριούχου υδραργύρου.

Λόγω των αναγωγικών του ιδιοτήτων, το αλουμίνιο έχει βρει εφαρμογή στη βιομηχανία για την παραγωγή άλλων μετάλλων. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται αλουμινοθερμία. Αυτό το χαρακτηριστικό του αλουμινίου είναι η αλληλεπίδρασή του με οξείδια άλλων μετάλλων.

Για παράδειγμα, εξετάστε την αντίδραση με οξείδιο του χρωμίου:

Cr2O3 + Al = Al2O3 + Cr.

Το αλουμίνιο αντιδρά καλά με απλές ουσίες. Για παράδειγμα, με αλογόνα (εκτός από το φθόριο), το αλουμίνιο μπορεί να σχηματίσει ιωδιούχο, χλωριούχο ή βρωμιούχο αλουμίνιο:

2Al + 3Cl2 → 2AlCl3

Με άλλα αμέταλλα όπως φθόριο, θείο, άζωτο, άνθρακας κ.λπ. Το αλουμίνιο μπορεί να αντιδράσει μόνο όταν θερμαίνεται.

Το μέταλλο ασήμι αντιδρά επίσης με πολύπλοκες χημικές ουσίες. Για παράδειγμα, με τα αλκάλια σχηματίζει αργιλικά, δηλαδή σύνθετες ενώσεις που χρησιμοποιούνται ενεργά στη βιομηχανία χαρτιού και κλωστοϋφαντουργίας. Επιπλέον, αντιδρά ως υδροξείδιο του αλουμινίου

Al(OH)3 + NaOH = Na),

και μεταλλικό αλουμίνιο ή οξείδιο του αλουμινίου:

2Al + 2NaOH + 6Н2О = 2Na + ЗН2.

Al2O3 + 2NaOH + 3H2O = 2Na

Το αλουμίνιο αντιδρά αρκετά ήρεμα με επιθετικά οξέα (για παράδειγμα, θειικό και υδροχλωρικό οξύ), χωρίς ανάφλεξη.

Εάν βουτήξετε ένα κομμάτι μετάλλου σε υδροχλωρικό οξύ, η αντίδραση θα είναι αργή - η μεμβράνη του οξειδίου θα διαλυθεί στην αρχή - αλλά στη συνέχεια θα επιταχυνθεί. Το αλουμίνιο διαλύεται σε υδροχλωρικό οξύ για να απελευθερώσει υδράργυρο για δύο λεπτά και στη συνέχεια ξεπλύνετε καλά. Το αποτέλεσμα είναι ένα αμάλγαμα, ένα κράμα υδραργύρου και αλουμινίου:

3HgCI2 + 2Al = 2AlCI3 + 3Hg

Επιπλέον, δεν κολλάει στη μεταλλική επιφάνεια. Τώρα, βυθίζοντας το καθαρισμένο μέταλλο σε νερό, μπορείτε να παρατηρήσετε μια αργή αντίδραση, η οποία συνοδεύεται από την απελευθέρωση υδρογόνου και το σχηματισμό υδροξειδίου του αργιλίου:

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

Είναι το πιο κοινό μέταλλο στο φλοιό της γης. Ανήκει στην ομάδα των ελαφρών μετάλλων, έχει χαμηλή πυκνότητα και σημείο τήξης. Ταυτόχρονα, η πλαστικότητα και η ηλεκτρική αγωγιμότητα είναι σε υψηλό επίπεδο, γεγονός που το εξασφαλίζει. Ας μάθουμε λοιπόν ποιο είναι το συγκεκριμένο σημείο τήξης του αλουμινίου και των κραμάτων του (σε σύγκριση με και), η θερμική και ηλεκτρική αγωγιμότητα, η πυκνότητα, άλλες ιδιότητες, καθώς και ποια είναι τα χαρακτηριστικά της δομής των κραμάτων αλουμινίου και η χημική τους σύνθεση .

Αρχικά, η δομή και η χημική σύνθεση του αλουμινίου υπόκεινται στην εξέτασή μας. Η αντοχή σε εφελκυσμό του καθαρού αλουμινίου είναι εξαιρετικά μικρή και φτάνει τα 90 MPa.Εάν προστεθεί μαγγάνιο ή μαγνήσιο στη σύνθεσή του σε μικρή αναλογία, η αντοχή μπορεί να αυξηθεί στα 700 MPa. Η χρήση ειδικής θερμικής επεξεργασίας θα οδηγήσει στο ίδιο αποτέλεσμα.

Το μέταλλο με την υψηλότερη καθαρότητα (99,99% αλουμίνιο) μπορεί να χρησιμοποιηθεί για ειδικούς και εργαστηριακούς σκοπούς, σε άλλες περιπτώσεις με τεχνική καθαρότητα. Οι πιο κοινές ακαθαρσίες σε αυτό μπορεί να είναι το πυρίτιο και ο σίδηρος, τα οποία είναι πρακτικά αδιάλυτα στο αλουμίνιο. Ως αποτέλεσμα της πρόσθεσής τους, η ολκιμότητα μειώνεται και η αντοχή του τελικού μετάλλου αυξάνεται.

Η δομή του αλουμινίου αντιπροσωπεύεται από μοναδιαία κύτταρα, τα οποία με τη σειρά τους αποτελούνται από τέσσερα άτομα. Θεωρητικά, η πυκνότητα αυτού του μετάλλου είναι 2698 kg/m3.

Τώρα ας μιλήσουμε για τις ιδιότητες του μετάλλου αλουμινίου.

Αυτό το βίντεο θα σας πει για τη δομή του αλουμινίου:

Ιδιότητες και χαρακτηριστικά

Οι ιδιότητες του μετάλλου περιλαμβάνουν την υψηλή θερμική και ηλεκτρική αγωγιμότητα, την ανθεκτικότητα στη διάβρωση, την υψηλή ολκιμότητα και την αντοχή σε χαμηλές θερμοκρασίες. Επιπλέον, η κύρια ιδιότητά του είναι η χαμηλή του πυκνότητα (περίπου 2,7 g/cm 3 ).

Οι μηχανικές, τεχνολογικές, καθώς και οι φυσικές και χημικές ιδιότητες αυτού του μετάλλου εξαρτώνται άμεσα από τις ακαθαρσίες που περιλαμβάνονται στη σύνθεσή του. Τα φυσικά συστατικά του περιλαμβάνουν και.

Βασικές ρυθμίσεις

• Η πυκνότητα του αλουμινίου είναι 2,7 * 10 3 kg/m 3 ;
• Ειδικό βάρος - 2,7 σολ/cm 3;
• Σημείο τήξεως αλουμινίου 659°C;
• Σημείο βρασμού 2000°C;
• Ο συντελεστής γραμμικής διαστολής είναι - 22,9 * 10 6 (1/deg).

Τώρα η θερμική αγωγιμότητα και η ηλεκτρική αγωγιμότητα του αλουμινίου υπόκεινται σε εξέταση.

Αυτό το βίντεο συγκρίνει τα σημεία τήξης του αλουμινίου και άλλων μετάλλων που χρησιμοποιούνται συνήθως:

Ηλεκτρική αγωγιμότητα

Ένας σημαντικός δείκτης του αλουμινίου είναι η ηλεκτρική του αγωγιμότητα, η οποία είναι δεύτερη σε αξία μετά τον χρυσό, το ασήμι και. Ο υψηλός συντελεστής ηλεκτρικής αγωγιμότητας σε συνδυασμό με τη χαμηλή πυκνότητα καθιστά το υλικό ιδιαίτερα ανταγωνιστικό στη βιομηχανία καλωδίων και καλωδίων.

Εκτός από τις κύριες ακαθαρσίες, αυτός ο δείκτης επηρεάζεται επίσης από το μαγγάνιο και το χρώμιο. Εάν το αλουμίνιο προορίζεται για την παραγωγή αγωγών ρεύματος, τότε η συνολική ποσότητα ακαθαρσιών δεν πρέπει να υπερβαίνει το 0,01%.

• Ο δείκτης ηλεκτρικής αγωγιμότητας μπορεί να διαφέρει ανάλογα με την κατάσταση στην οποία βρίσκεται το αλουμίνιο. Η διαδικασία μακροχρόνιας ανόπτησης αυξάνει αυτόν τον δείκτη και η ψυχρή σκλήρυνση, αντίθετα, τον μειώνει.
• Η ειδική αντίσταση σε θερμοκρασία 20 0 C, ανάλογα με τον τύπο του μετάλλου, κυμαίνεται από 0,0277-0,029 μOhm*m.

Θερμική αγωγιμότητα

Ο συντελεστής θερμικής αγωγιμότητας του μετάλλου είναι περίπου 0,50 cal/cm*s*C και αυξάνεται με τον βαθμό καθαρότητάς του.

Αυτή η τιμή είναι μικρότερη από αυτή του αργύρου, αλλά μεγαλύτερη από αυτή των άλλων μετάλλων.Χάρη σε αυτόν, το αλουμίνιο χρησιμοποιείται ενεργά στην παραγωγή εναλλάκτη θερμότητας και καλοριφέρ.

Αντοχή στη διάβρωση

Το ίδιο το μέταλλο είναι μια χημικά δραστική ουσία, γι' αυτό και χρησιμοποιείται στην αλουμινοθερμία. Κατά την επαφή με τον αέρα, σχηματίζεται πάνω του ένα λεπτό φιλμ οξειδίου του αλουμινίου, το οποίο έχει χημική αδράνεια και υψηλή αντοχή. Ο κύριος σκοπός του είναι να προστατεύει το μέταλλο από την επακόλουθη διαδικασία οξείδωσης, καθώς και από τις επιπτώσεις της διάβρωσης.

• Εάν το αλουμίνιο είναι υψηλής καθαρότητας, τότε αυτό το φιλμ δεν έχει πόρους, καλύπτει πλήρως την επιφάνειά του και παρέχει αξιόπιστη πρόσφυση. Ως αποτέλεσμα, το μέταλλο είναι ανθεκτικό όχι μόνο στο νερό και τον αέρα, αλλά και στα αλκάλια και τα ανόργανα οξέα.
• Σε μέρη όπου εντοπίζονται ακαθαρσίες, το προστατευτικό στρώμα της μεμβράνης μπορεί να καταστραφεί. Τέτοια μέρη γίνονται ευάλωτα στη διάβρωση. Ως εκ τούτου, μπορεί να εμφανιστεί διάβρωση με κοιλότητες στην επιφάνεια. Εάν ο βαθμός περιέχει 99,7% αλουμίνιο και λιγότερο από 0,25% σίδηρο, ο ρυθμός διάβρωσης είναι 1,1, με περιεκτικότητα σε αλουμίνιο 99,0%, ο αριθμός αυτός αυξάνεται σε 31.
• Ο σίδηρος που περιέχεται μειώνει επίσης την αντίσταση του μετάλλου στα αλκάλια, αλλά δεν αλλάζει την αντίσταση στα θειικά και νιτρικά οξέα.

Αλληλεπίδραση με διάφορες ουσίες

Όταν το αλουμίνιο έχει θερμοκρασία 100 0 C, μπορεί να αλληλεπιδράσει με το χλώριο.Ανεξάρτητα από το βαθμό θέρμανσης, το αλουμίνιο διαλύει το υδρογόνο, αλλά δεν αντιδρά με αυτό. Γι' αυτό είναι το κύριο συστατικό των αερίων που υπάρχουν στο μέταλλο.

Γενικά, το αλουμίνιο είναι σταθερό στα ακόλουθα περιβάλλοντα:

• Γλυκό και θαλασσινό νερό.
• Άλατα μαγνησίου, νατρίου και αμμωνίου.
• Θειικό οξύ;
• Ασθενή διαλύματα χρωμίου και φωσφόρου.
• Διάλυμα αμμωνίας;
• Οξικό, μηλικό και άλλα οξέα.

Το αλουμίνιο δεν είναι ανθεκτικό:

• Διάλυμα θειικού οξέος;
• Υδροχλωρικό οξύ;
• Καυστικά αλκάλια και το διάλυμά τους.
• Οξαλικό οξύ.

Διαβάστε παρακάτω για την τοξικότητα και την φιλικότητα προς το περιβάλλον του αλουμινίου.

Η ηλεκτρική αγωγιμότητα του χαλκού και του αλουμινίου, καθώς και άλλες συγκρίσεις μεταξύ των δύο μετάλλων, παρουσιάζονται στον παρακάτω πίνακα.

Σύγκριση χαρακτηριστικών αλουμινίου και χαλκού

Τοξικότητα

Αν και το αλουμίνιο είναι πολύ κοινό, δεν χρησιμοποιείται στον μεταβολισμό από κανένα ζωντανό πλάσμα. Έχει μια ελαφρά τοξική δράση, αλλά πολλές από τις ανόργανες ενώσεις του, που διαλύονται στο νερό, μπορούν να παραμείνουν σε αυτή την κατάσταση για μεγάλο χρονικό διάστημα και να επηρεάσουν αρνητικά τους ζωντανούς οργανισμούς. Οι πιο τοξικές ουσίες είναι τα οξικά, τα χλωρίδια και τα νιτρικά.

Σύμφωνα με τα πρότυπα, το πόσιμο νερό μπορεί να περιέχει 0,2-0,5 mg ανά 1 λίτρο.

Αυτό το βίντεο περιέχει ακόμα πιο χρήσιμες πληροφορίες για τις ιδιότητες του αλουμινίου:

Χημικά, το αλουμίνιο είναι ένα αρκετά ενεργό μέταλλο. Στον αέρα, η επιφάνειά του καλύπτεται αμέσως με ένα πυκνό φιλμ οξειδίου Al2O3, το οποίο εμποδίζει την περαιτέρω πρόσβαση του οξυγόνου στο μέταλλο και οδηγεί στη διακοπή της αντίδρασης, γεγονός που καθορίζει τις υψηλές αντιδιαβρωτικές ιδιότητες του αλουμινίου. Μια προστατευτική μεμβράνη επιφάνειας στο αλουμίνιο σχηματίζεται επίσης εάν τοποθετηθεί σε πυκνό νιτρικό οξύ.
Το αλουμίνιο αντιδρά ενεργά με άλλα οξέα:
6HCl + 2Al = 2AlCl3 + 3H2,
3H2SO4 + 2Al = Al2(SO4)3 + 3H2.
Το αλουμίνιο αντιδρά με αλκαλικά διαλύματα. Πρώτον, το προστατευτικό φιλμ οξειδίου διαλύεται:
Al2O3 + 2NaOH + 3H2O = 2Na.
Τότε εμφανίζονται οι αντιδράσεις:
2Al + 6H2O = 2Al(OH)3 + 3H2,
NaOH + Al(OH)3 = Na,
ή συνολικά:
2Al + 6H2O + 2NaOH = Na + 3H2,
και ως αποτέλεσμα, σχηματίζονται αργιλικά άλατα: αργιλικό νάτριο (τετραϋδροξοαργιλικό νάτριο), Κ- αργιλικό κάλιο (τετραϋδροξοαργιλικό κάλιο) ή άλλα. Δεδομένου ότι το άτομο αργιλίου σε αυτές τις ενώσεις χαρακτηρίζεται από αριθμό συντονισμού 6, όχι 4, το Οι πραγματικοί τύποι αυτών των τετραϋδροξοενώσεων είναι οι εξής: Na και K.
Όταν θερμαίνεται, το αλουμίνιο αντιδρά με αλογόνα:
2Al + 3Cl2 = 2AlCl3,
2Al + 3 Br2 = 2AlBr3.
Είναι ενδιαφέρον ότι η αντίδραση μεταξύ σκόνης αλουμινίου και ιωδίου ξεκινά σε θερμοκρασία δωματίου εάν προστεθούν μερικές σταγόνες νερού στο αρχικό μείγμα, το οποίο σε αυτή την περίπτωση παίζει το ρόλο του καταλύτη:
2Al + 3I2 = 2AlI3.
Η αλληλεπίδραση του αλουμινίου με το θείο όταν θερμαίνεται οδηγεί στο σχηματισμό θειούχου αλουμινίου:
2Al + 3S = Al2S3,
που αποσυντίθεται εύκολα από το νερό:
Al2S3 + 6H2O = 2Al(OH)3 + 3H2S.
Το αλουμίνιο δεν αλληλεπιδρά άμεσα με το υδρογόνο, ωστόσο, με έμμεσους τρόπους, για παράδειγμα, χρησιμοποιώντας οργανικές ενώσεις αλουμινίου, είναι δυνατή η σύνθεση στερεού πολυμερούς υδριδίου του αργιλίου (AlH3)x - ένας πολύ ισχυρός αναγωγικός παράγοντας.
Σε μορφή σκόνης, το αλουμίνιο μπορεί να καεί στον αέρα και σχηματίζεται μια λευκή, πυρίμαχη σκόνη από οξείδιο του αλουμινίου Al2O3.
Η υψηλή αντοχή δεσμού στο Al2O3 καθορίζει την υψηλή θερμότητα του σχηματισμού του από απλές ουσίες και την ικανότητα του αλουμινίου να μειώνει πολλά μέταλλα από τα οξείδια τους, για παράδειγμα:
3Fe3O4 + 8Al = 4Al2O3 + 9Fe και άρτια
3CaO + 2Al = Al2O3 + 3Ca.
Αυτή η μέθοδος παραγωγής μετάλλων ονομάζεται αλουμινοθερμία.
Το αμφοτερικό οξείδιο Al2O3 αντιστοιχεί στο αμφοτερικό υδροξείδιο - μια άμορφη ένωση πολυμερούς που δεν έχει σταθερή σύνθεση. Η σύσταση του υδροξειδίου του αργιλίου μπορεί να εκφραστεί με τον τύπο xAl2O3 yH2O· όταν μελετάτε τη χημεία στο σχολείο, ο τύπος του υδροξειδίου του αργιλίου συνήθως αναφέρεται ως Al(OH)3.
Στο εργαστήριο, το υδροξείδιο του αργιλίου μπορεί να ληφθεί με τη μορφή ζελατινώδους ιζήματος με αντιδράσεις ανταλλαγής:
Al2(SO4)3 + 6NaOH = 2Al(OH)3Ї + 3Na2SO4,
ή προσθέτοντας σόδα στο διάλυμα άλατος αλουμινίου:
2AlCl3 + 3Na2CO3 + 3H2O = 2Al(OH)3Ї + 6NaCl + 3CO2,
καθώς και προσθήκη διαλύματος αμμωνίας σε διάλυμα άλατος αλουμινίου:
AlCl3 + 3NH3·H2O = Al(OH)3Ї + 3H2O + 3NH4Cl.

Φυσικές ιδιότητες του αλουμινίου

Το αλουμίνιο είναι ένα μαλακό, ελαφρύ, ασημί-λευκό μέταλλο με υψηλή θερμική και ηλεκτρική αγωγιμότητα. Σημείο τήξεως 660°C.

Όσον αφορά την αφθονία στον φλοιό της γης, το αλουμίνιο κατέχει την 3η θέση μετά το οξυγόνο και το πυρίτιο μεταξύ όλων των ατόμων και την 1η μεταξύ των μετάλλων.

Τα πλεονεκτήματα του αλουμινίου και των κραμάτων του περιλαμβάνουν τη χαμηλή πυκνότητά του (2,7 g/cm3), τα χαρακτηριστικά σχετικά υψηλής αντοχής, την καλή θερμική και ηλεκτρική αγωγιμότητα, την κατασκευαστικότητα και την υψηλή αντοχή στη διάβρωση. Ο συνδυασμός αυτών των ιδιοτήτων μας επιτρέπει να κατατάξουμε το αλουμίνιο ως ένα από τα πιο σημαντικά τεχνικά υλικά.

Το αλουμίνιο και τα κράματά του χωρίζονται ανάλογα με τη μέθοδο παραγωγής σε σφυρήλατο, υπό πίεση επεξεργασία και χυτήριο, που χρησιμοποιούνται με τη μορφή μορφοποιημένων χυτών. σχετικά με τη χρήση θερμικής επεξεργασίας - σε εκείνα που δεν έχουν σκληρυνθεί θερμικά και σε αυτά που έχουν σκληρυνθεί θερμικά, καθώς και σε συστήματα κραμάτων.

Παραλαβή

Το αλουμίνιο παρήχθη για πρώτη φορά από τον Hans Oersted το 1825. Η σύγχρονη μέθοδος παραγωγής αναπτύχθηκε ανεξάρτητα από τον Αμερικανό Charles Hall και τον Γάλλο Paul Héroult. Αποτελείται από τη διάλυση του οξειδίου του αργιλίου Al2O3 σε τήγμα κρυόλιθου Na3AlF6, που ακολουθείται από ηλεκτρόλυση με χρήση ηλεκτροδίων γραφίτη. Αυτή η μέθοδος παραγωγής απαιτεί πολλή ηλεκτρική ενέργεια, και ως εκ τούτου έγινε δημοφιλής μόλις τον 20ο αιώνα.

Εφαρμογή

Το αλουμίνιο χρησιμοποιείται ευρέως ως ΥΛΙΚΟ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗΣ. Τα κύρια πλεονεκτήματα του αλουμινίου σε αυτή την ποιότητα είναι η ελαφρότητα, η ελαστικότητα για σφράγιση, η αντοχή στη διάβρωση (στον αέρα, το αλουμίνιο καλύπτεται αμέσως με ένα ανθεκτικό φιλμ Al2O3, το οποίο εμποδίζει την περαιτέρω οξείδωσή του), η υψηλή θερμική αγωγιμότητα και η μη τοξικότητα των ενώσεων του. Συγκεκριμένα, αυτές οι ιδιότητες έχουν κάνει το αλουμίνιο εξαιρετικά δημοφιλές στην παραγωγή μαγειρικών σκευών, το φύλλο αλουμινίου στη βιομηχανία τροφίμων και στη συσκευασία.

Το κύριο μειονέκτημα του αλουμινίου ως δομικού υλικού είναι η χαμηλή αντοχή του, επομένως συνήθως κραματώνεται με μικρή ποσότητα χαλκού και μαγνησίου (το κράμα ονομάζεται ντουραλουμίνιο).

Η ηλεκτρική αγωγιμότητα του αλουμινίου είναι συγκρίσιμη με τον χαλκό, ενώ το αλουμίνιο είναι φθηνότερο. Ως εκ τούτου, χρησιμοποιείται ευρέως στην ηλεκτρική μηχανική για την κατασκευή συρμάτων, τη θωράκισή τους, ακόμη και στη μικροηλεκτρονική για την κατασκευή αγωγών σε τσιπ. Είναι αλήθεια ότι το αλουμίνιο ως ηλεκτρικό υλικό έχει μια δυσάρεστη ιδιότητα - λόγω του ισχυρού φιλμ οξειδίου του, είναι δύσκολο να συγκολληθεί.

Λόγω των πολύπλοκων ιδιοτήτων του, χρησιμοποιείται ευρέως στον θερμικό εξοπλισμό.

Η εισαγωγή κραμάτων αλουμινίου στις κατασκευές μειώνει την κατανάλωση μετάλλων, αυξάνει την ανθεκτικότητα και την αξιοπιστία των κατασκευών όταν λειτουργούν υπό ακραίες συνθήκες (χαμηλή θερμοκρασία, σεισμός κ.λπ.).

Το αλουμίνιο χρησιμοποιείται ευρέως σε διάφορους τύπους μεταφορών. Στο παρόν στάδιο ανάπτυξης της αεροπορίας, τα κράματα αλουμινίου είναι τα κύρια δομικά υλικά στην κατασκευή αεροσκαφών. Το αλουμίνιο και τα κράματά του χρησιμοποιούνται όλο και περισσότερο στη ναυπηγική βιομηχανία. Τα κράματα αλουμινίου χρησιμοποιούνται για την κατασκευή σκαφών πλοίων, υπερκατασκευών καταστρώματος, επικοινωνιών και διαφόρων τύπων εξοπλισμού πλοίων.

Η έρευνα βρίσκεται σε εξέλιξη για την ανάπτυξη του αφρώδους αλουμινίου ως ένα ιδιαίτερα ισχυρό και ελαφρύ υλικό.

Πολύτιμο αλουμίνιο

Επί του παρόντος, το αλουμίνιο είναι ένα από τα πιο δημοφιλή και ευρέως χρησιμοποιούμενα μέταλλα. Από την ανακάλυψή του στα μέσα του 19ου αιώνα, θεωρείται ένα από τα πιο πολύτιμα λόγω των εκπληκτικών ιδιοτήτων του: λευκό σαν ασήμι, ελαφρύ σε βάρος και ανεπηρέαστο από το περιβάλλον. Το κόστος του ήταν υψηλότερο από την τιμή του χρυσού. Δεν προκαλεί έκπληξη το γεγονός ότι το αλουμίνιο χρησιμοποιείται κυρίως στη δημιουργία κοσμημάτων και ακριβών διακοσμητικών στοιχείων.

Στην Παγκόσμια Έκθεση του 1855 στο Παρίσι, το αλουμίνιο ήταν το κύριο αξιοθέατο. Τα προϊόντα αλουμινίου τοποθετήθηκαν σε προθήκη δίπλα στα γαλλικά διαμάντια κορώνας. Σταδιακά, προέκυψε μια ορισμένη μόδα για το αλουμίνιο. Θεωρήθηκε ένα ευγενές, ελάχιστα μελετημένο μέταλλο, που χρησιμοποιήθηκε αποκλειστικά για τη δημιουργία έργων τέχνης.

Το αλουμίνιο χρησιμοποιήθηκε συχνότερα από κοσμηματοπώλες. Χρησιμοποιώντας ειδική επεξεργασία επιφάνειας, οι κοσμηματοπώλες πέτυχαν το πιο ανοιχτό χρώμα του μετάλλου, γι' αυτό και συχνά ταυτιζόταν με το ασήμι. Αλλά σε σύγκριση με το ασήμι, το αλουμίνιο είχε πιο απαλή λάμψη, γεγονός που έκανε τους κοσμηματοπώλες να το αγαπούν ακόμη περισσότερο.

Επειδή χημικές και φυσικές ιδιότητες του αλουμινίουΣτην αρχή, μελετήθηκαν ελάχιστα· οι ίδιοι οι κοσμηματοπώλες εφηύραν νέες τεχνικές για την επεξεργασία τους. Το αλουμίνιο είναι τεχνικά εύκολο στην επεξεργασία· αυτό το μαλακό μέταλλο σας επιτρέπει να δημιουργείτε εκτυπώσεις οποιωνδήποτε σχεδίων, να εφαρμόζετε σχέδια και να δημιουργείτε το επιθυμητό σχήμα του προϊόντος. Το αλουμίνιο επιχρυσώθηκε, γυαλίστηκε και φινιρίστηκε σε ματ αποχρώσεις.

Αλλά με την πάροδο του χρόνου, το αλουμίνιο άρχισε να πέφτει στην τιμή. Αν το 1854-1856 το κόστος ενός κιλού αλουμινίου ήταν 3 χιλιάδες παλιά φράγκα, τότε στα μέσα της δεκαετίας του 1860 δόθηκαν περίπου εκατό παλιά φράγκα ανά κιλό αυτού του μετάλλου. Στη συνέχεια, λόγω του χαμηλού κόστους του, το αλουμίνιο έφυγε από τη μόδα.

Επί του παρόντος, τα πρώτα προϊόντα αλουμινίου είναι πολύ σπάνια. Τα περισσότερα από αυτά δεν επέζησαν από την υποτίμηση του μετάλλου και αντικαταστάθηκαν από ασήμι, χρυσό και άλλα πολύτιμα μέταλλα και κράματα. Πρόσφατα, υπήρξε ξανά αυξημένο ενδιαφέρον για το αλουμίνιο μεταξύ των ειδικών. Αυτό το μέταλλο ήταν το θέμα μιας ξεχωριστής έκθεσης που διοργανώθηκε το 2000 από το Μουσείο Carnegie στο Πίτσμπουργκ. Βρίσκεται στη Γαλλία Ινστιτούτο Ιστορίας Αλουμινίου, ο οποίος συγκεκριμένα ερευνά το πρώτο κόσμημα από αυτό το μέταλλο.

Στη Σοβιετική Ένωση, οι συσκευές εστίασης, οι βραστήρες κ.λπ. κατασκευάζονταν από αλουμίνιο. Και όχι μόνο. Ο πρώτος σοβιετικός δορυφόρος κατασκευάστηκε από κράμα αλουμινίου. Ένας άλλος καταναλωτής αλουμινίου είναι η ηλεκτρική βιομηχανία: χρησιμοποιείται για την κατασκευή καλωδίων για γραμμές μεταφοράς υψηλής τάσης, περιελίξεις κινητήρων και μετασχηματιστών, καλώδια, βάσεις λαμπτήρων, πυκνωτές και πολλά άλλα προϊόντα. Επιπλέον, η σκόνη αλουμινίου χρησιμοποιείται σε εκρηκτικά και στερεά καύσιμα για πυραύλους, χρησιμοποιώντας την ικανότητά της να αναφλέγεται γρήγορα: εάν το αλουμίνιο δεν καλυπτόταν με ένα λεπτό φιλμ οξειδίου, θα μπορούσε να εκραγεί στον αέρα.

Η τελευταία εφεύρεση είναι ο αφρός αλουμινίου, το λεγόμενο. «μεταλλικός αφρός», που προβλέπεται να έχει μεγάλο μέλλον.