Tabia za alumini. Aluminium: tabia ya jumla

Kila kipengele cha kemikali kinaweza kuchukuliwa kutoka kwa mtazamo wa sayansi tatu: fizikia, kemia na biolojia. Na katika makala hii tutajaribu kutoa sifa za alumini kwa usahihi iwezekanavyo. Hii ni kipengele cha kemikali kilicho katika kikundi cha tatu na kipindi cha tatu, kulingana na meza ya mara kwa mara. Aluminium ni chuma ambacho kina wastani wa shughuli za kemikali. Pia katika misombo yake mtu anaweza kuchunguza mali za amphoteric. Masi ya atomiki ya alumini ni gramu ishirini na sita kwa kila mole.

Tabia ya kimwili ya alumini

Kwa hali ya kawaida, ni imara. Fomu ya alumini ni rahisi sana. Inajumuisha atomi (usiingize katika molekuli), ambazo zimewekwa na kioo cha kioo katika dutu imara. Rangi ya aluminium ni nyeupe nyeusi. Kwa kuongeza, ina luster ya chuma, kama vitu vingine vyote katika kundi hili. Rangi ya aluminium inayotumiwa katika sekta inaweza kuwa tofauti kutokana na uwepo wa uchafu katika alloy. Ni chuma cha mwanga kabisa. Uzito wake ni 2.7 g / cm3, yaani, ni takriban mara tatu nyepesi kuliko chuma. Katika hili anaweza kutoa tu kwa magnesiamu, ambayo ni nyepesi kuliko chuma kilicho swala. Ugumu wa alumini ni chini kabisa. Katika hiyo, ni duni kwa metali nyingi. Ugumu wa aluminium ni mbili tu kwa kiwango cha Mohs. Kwa hiyo, kuimarisha, alloys msingi wa chuma hii ni aliongeza zaidi imara.

Kuyeyuka kwa alumini hutokea kwa joto la digrii 660 tu za Celsius. Na ina chemsha wakati joto kwa joto la dola elfu mbili na hamsini na mbili Celsius. Ni chuma cha ductile na cha chini sana. Hii sio mwisho wa sifa za kimwili za alumini. Napenda pia kutambua kuwa chuma hiki kina conductivity bora ya umeme baada ya shaba na fedha.

Kuenea kwa asili

Aluminium, sifa za kiufundi ambazo tumezingatia tu, mara nyingi hupatikana katika mazingira. Inaweza kuonekana katika madini mengi. Element aluminium - ya nne kati ya yote katika maambukizi ya asili. Sehemu yake kubwa katika ukanda wa dunia ni karibu asilimia tisa. Madini kuu, ambayo yana atomi zake, ni bauxite, corundum, cryolite. Ya kwanza ni mwamba unao na oksidi za chuma, silicon na chuma katika swali, na molekuli ya maji pia iko katika muundo. Ina rangi isiyo ya sare: vipande vya kijivu, rangi nyekundu na rangi nyingine, ambazo hutegemea uwepo wa uchafu mbalimbali. Kutoka asilimia thelathini hadi sitini ya uzazi huu ni alumini, picha ambayo inaweza kuonekana hapo juu. Aidha, corundum ni madini ya kawaida sana katika asili.

Hii ni alumini oksidi. Fomu yake ya kemikali ni Al2O3. Inaweza kuwa na rangi nyekundu, njano, bluu au kahawia. Ugumu wake juu ya wadogo wa Mohs ni vitengo tisa. Kwa aina ya corundum wote hujulikana samafi na matawi, leucosapphires, pamoja na padparadzha (samafi ya njano).

Cryolite ni madini na formula nyingi zaidi ya kemikali. Inajumuisha aluminium na fluoride ya sodiamu - AlF3 • 3NaF. Inaonekana kama jiwe lisilo na rangi au kijivu, na ugumu wa chini - tatu pekee kwa kiwango cha Mohs. Katika ulimwengu wa kisasa ni synthesized artificially katika maabara. Inatumika katika metallurgy.

Pia, aluminium inaweza kupatikana katika asili katika udongo, sehemu kuu ambazo ni oxides ya silicon na chuma katika swali, zinazohusiana na molekuli ya maji. Aidha, kipengele hiki cha kemikali kinaweza kuzingatiwa katika utungaji wa mifupa, formula ya kemikali ambayo ni kama ifuatavyo: KNa3 [AlSiO4] 4.

Kupokea

Tabia za alumini ni pamoja na kuzingatia njia za awali. Kuna mbinu kadhaa. Uzalishaji wa aluminium kwa njia ya kwanza hutokea katika hatua tatu. Mwisho wa haya ni utaratibu wa electrolysis juu ya cathode na anode makaa ya mawe. Kufanya mchakato kama huo, oksidi ya alumini inahitajika, pamoja na vitu vingine vya msaidizi kama vile cryolite (formula - Na3AlF6) na kaloriamu fluoride (CaF2). Ili uharibifu wa oksidi ya alumini kufutwa katika maji kutokea, inapaswa kuwa moto pamoja na cryolite iliyosafishwa na kaloriamu fluoride kwa joto la angalau digrii mia tano na hamsini kwa kiwango cha Celsius, na kisha kupitia vitu hivi sasa ya elfu nane amperes na voltage ya tano- Vita nane. Kwa hiyo, kwa sababu ya mchakato huu, alumini itaendelea juu ya cathode, na molekuli za oksijeni zitajikusanya kwenye anode, ambayo kwa hiyo inakilisha anode na kugeuka kuwa kaboni dioksidi. Kabla ya kufanya utaratibu huu, bauxite, kwa namna ambayo alumini ya oksidi hutolewa, ni kabla ya kusafishwa kwa uchafu, na pia mchakato wa maji mwilini hutokea.

Uzalishaji wa aluminium kwa njia iliyoelezwa hapo juu ni ya kawaida katika metallurgy. Pia kuna mbinu inayotengenezwa mwaka 1827 na F. Weller. Inajumuisha ukweli kuwa alumini inaweza kupatikana kwa mmenyuko wa kemikali kati ya kloridi na potasiamu. Mchakato kama huo unaweza kufanywa tu kwa kuunda hali maalum kwa njia ya joto la juu na utupu. Kwa hiyo, kutoka mole moja ya kloridi na kiasi sawa cha potasiamu, mole moja ya alumini na moles tatu ya kloridi ya potasiamu inaweza kupatikana kama bidhaa. Majibu haya yanaweza kuandikwa kwa njia ya usawa wafuatayo: АІСІ3 + 3К = АІ + 3КСІ. Njia hii haikupata umaarufu mkubwa katika metallurgy.

Tabia ya alumini kwa suala la kemia

Kama ilivyoelezwa hapo juu, hii ni dutu rahisi ambayo ina atomi ambazo hazijumuishwa katika molekuli. Miundo kama hiyo inaunda karibu metali zote. Aluminium ina shughuli za kemikali za kutosha na mali za kupunguza nguvu. Tabia ya kemikali ya alumini huanza na maelezo ya athari zake na vitu vingine rahisi, na mwingiliano zaidi na misombo tata isiyo na kawaida itaelezwa.

Alumini na vitu rahisi

Hizi ni pamoja na, kwanza, oksijeni - kiwanja cha kawaida zaidi duniani. Asilimia ishirini moja ya hiyo ina anga ya dunia. Athari za dutu hii na nyingine yoyote huitwa oxidation, au mwako. Kwa kawaida hutokea katika joto la juu. Lakini katika kesi ya aluminium, oksidi chini ya hali ya kawaida inawezekana - hii ndio jinsi filamu ya oksidi inavyoundwa. Ikiwa chuma kilichopatikana kimeharibiwa, kitakuwa chenye kuchoma, na kugawa kiasi kikubwa cha nishati kwa njia ya joto. Kufanya mmenyuko kati ya alumini na oksijeni, vipengele hivi vinahitajika kwa uwiano wa molar wa 4: 3, na kusababisha sehemu mbili za oksidi.

Mwingiliano wa kemikali hii umeelezwa kama usawa wafuatayo: 4AI + 3O2 = 2AIO3. Pia inawezekana ni athari za alumini na halojeni, ambazo ni pamoja na fluorine, iodini, bromini na klorini. Majina ya mchakato huu hutoka kwa majina ya halojeni zinazofanana: fluorination, iodination, bromination na klorini. Hizi ni athari za kawaida za kuongeza.

Kwa mfano, hebu tutaja ushirikiano wa alumini na klorini. Aina hii ya mchakato inaweza kutokea tu katika baridi.

Hivyo, kuchukua moles mbili ya alumini na molesi tatu ya klorini, tunapata kama matokeo ya moles mbili ya kloridi ya chuma katika swali. Equation ya mmenyuko huu ni kama ifuatavyo: 2А + 3С = = 2. Kwa njia hiyo hiyo, aluminium fluoride, bromidi na iodidi yake yanaweza kupatikana.

Kwa sulfuri, dutu hii inakabiliwa tu wakati inapokaribia. Kufanya uingiliano kati ya misombo hii miwili, ni muhimu kuifanya kwa kiwango cha molar cha mbili hadi tatu, na sehemu moja ya sulfudi ya alumini huundwa. Equation kwa majibu ni kama ifuatavyo: 2Al + 3S = Al2S3.

Aidha, kwa joto la juu, alumini huingiliana na kaboni, kutengeneza karoti, na kwa nitrojeni, kutengeneza nitridi. Mtu anaweza kutaja usawa wafuatayo wa athari za kemikali: 4AI + 3C = A44C3; 2Al + N2 = 2AlN.

Kuingiliana na vitu vikali

Hizi ni pamoja na maji, chumvi, asidi, besi, vioksidishaji. Kwa kemikali hizi zote, alumini hupuka tofauti. Hebu tuangalie kwa karibu kila kesi.

Majibu na maji

Pamoja na dutu ngumu zaidi duniani, alumini hupuka na inapokanzwa. Hii hutokea tu katika kesi ya kuondolewa kwa awali kwa filamu kutoka kwa oksidi. Kama matokeo ya mwingiliano, hidroksidi amphoterisi huundwa, na hidrojeni pia hutolewa ndani ya hewa. Kuchukua sehemu mbili za alumini na sehemu sita za maji, tunapata hidroksidi na hidrojeni katika idadi ya molar ya mbili hadi tatu. Ulinganisho wa majibu haya umeandikwa kama ifuatavyo: 2AI + 6H2O = 2AI (OH) 3 + 3H2.

Kuingiliana na asidi, besi na oksidi

Kama vile vyuma vingine vyenye kazi, alumini ni uwezo wa kuingia mmenyuko badala. Katika kesi hii, inaweza kuondoa hidrojeni kutoka asidi au cation ya chuma zaidi passive kutoka chumvi yake. Kama matokeo ya uingiliano huo, chumvi ya aluminium hutengenezwa, hidrojeni pia hutolewa (kwa kesi ya asidi) au precipitates ya chuma safi (ambayo haiwezi kazi kuliko ile inayozingatiwa). Katika kesi ya pili, mali za kupunguza zilizotajwa hapo juu zinaonekana. Mfano ni mwingiliano wa aluminium na asidi hidrokloriki, ambayo kloridi ya alumini huundwa na hidrojeni hutolewa ndani ya hewa. Aina hii ya majibu inaonyeshwa kwa namna ya usawa wafuatayo: 2AI + 6HCl = 2A²С33 + 3H2.

Mfano wa ushirikiano wa aluminium na chumvi ni mmenyuko wake na sulfate ya shaba. Kuchukua vipengele viwili hivi, hatimaye tunapata sulphate ya alumini na shaba safi, ambayo itaanguka kama usahihi. Kwa asidi kama vile sulfuriki na nitriki, alumini hugusa kwa njia ya pekee. Kwa mfano, wakati alumini imeongezwa kwenye ufumbuzi wa nitrate ya kuenea kwa uwiano wa molar wa sehemu nane hadi thelathini, sehemu nane ya nitrati ya chuma hutengenezwa, sehemu tatu za oksidi ya nitrojeni na maji kumi na tano ya maji. Ulinganisho wa majibu haya umeandikwa kwa njia hii: 8Al + 30HNO3 = 8Al (NO3) 3 + 3N2O + 15H2O. Utaratibu huu hutokea tu wakati kuna joto la juu.

Ikiwa unachanganya aluminium na ufumbuzi dhaifu wa asidi ya sulphate katika idadi ya molar ya mbili hadi tatu, tunapata sulfate ya chuma katika swali na hidrojeni katika uwiano wa moja hadi tatu. Hiyo ni kwamba mmenyuko wa kawaida utafanyika, kama ilivyo katika asidi nyingine. Kwa usahihi, tunatoa equation: 2Al + 3H2SO4 = Al2 (SO4) 3 + 3H2. Hata hivyo, kwa ufumbuzi uliojilimbikizia wa asidi sawa, kila kitu ni ngumu zaidi. Hapa, kama ilivyo kwa nitrate, bidhaa hutengenezwa, lakini sio aina ya oksidi, lakini kwa namna ya sulfuri, na maji. Ikiwa tunachukua vipengele viwili muhimu kwa sisi kwa uwiano wa molar wa mbili hadi nne, basi matokeo yake tunapata sehemu moja ya chumvi ya chuma na sulfuri katika swali, na nne - maji. Mchanganyiko wa kemikali hii unaweza kuelezwa kwa usawa wafuatayo: 2Al + 4H2SO4 = Al2 (SO4) 3 + S + 4H2O. Kwa kuongeza, alumini ni uwezo wa kukabiliana na ufumbuzi wa alkali. Ili kutekeleza mwingiliano huu wa kemikali, ni muhimu kuchukua moles mbili ya chuma katika swali, kama hidroksidi nyingi za sodiamu au hidroksidi ya potasiamu, pamoja na moles sita ya maji. Kwa hiyo, vitu kama vile tetrahydroxoaluminate ya sodiamu au potasiamu, pamoja na hidrojeni, hutengenezwa, ambayo hutolewa kama gesi yenye harufu kali katika kiwango cha molar cha mbili hadi tatu. Mmenyuko wa kemikali hii unaweza kuwakilishwa kama equation yafuatayo: 2AI + 2KOH + 6H2O = 2K [AI (OH) 4] + 3H2.

Na jambo la mwisho kuzingatia ni mwelekeo wa mwingiliano wa alumini na oksidi fulani. Kesi ya kawaida na ya kutumika ni mmenyuko wa Beketov. Hiyo, pamoja na mengine mengi ya hapo juu, hutokea tu kwa joto la juu. Hivyo, kutekeleza hilo, unahitaji kuchukua moles mbili za alumini na mole moja ya oksidi ya ferrux. Kama matokeo ya mwingiliano wa dutu hizi mbili, tunapata alumini na chuma bure kwa kiasi cha moles moja na mbili, kwa mtiririko huo.

Matumizi ya chuma katika swali katika sekta

Kumbuka kuwa matumizi ya alumini ni ya kawaida sana. Kwanza, sekta ya angalau inahitaji. Pamoja na aloi za magnesiamu, alloys msingi wa chuma chini ya kuzingatiwa pia hutumiwa hapa. Tunaweza kusema kwamba ndege ya wastani ni 50% yenye alloy alumini, na injini yake kwa 25%. Pia, matumizi ya alumini hufanyika katika mchakato wa kufanya waya na nyaya kwa sababu ya conductivity bora ya umeme. Kwa kuongeza, hii chuma na aloi zake hutumiwa sana katika sekta ya magari. Kati ya vifaa hivi kuna mikokoteni ya magari, mabasi, trolleybuses, trams nyingine, pamoja na magari ya treni za kawaida na za umeme. Pia hutumiwa kwa madhumuni madogo, kwa mfano, kwa ajili ya uzalishaji wa ufungaji kwa chakula na bidhaa nyingine, vifaa. Ili kufanya rangi ya utulivu, poda ya chuma katika swali ni muhimu. Rangi hii inahitajika ili kulinda chuma kutoka kutu. Inaweza kusema kuwa alumini ni chuma cha pili kinachotumiwa mara nyingi katika sekta baada ya feri. Misombo yake na yeye mwenyewe hutumiwa mara nyingi katika sekta ya kemikali. Hii ni kutokana na mali maalum ya kemikali ya alumini, ikiwa ni pamoja na mali yake ya kupunguza na amphotericity ya misombo yake. Hidroksidi ya kipengele cha kemikali katika swali ni muhimu kwa ajili ya utakaso wa maji. Aidha, hutumiwa katika dawa katika uzalishaji wa chanjo. Pia inaweza kupatikana katika aina fulani za plastiki na vifaa vingine.

Jukumu katika asili

Kama ilivyoelezwa hapo juu, alumini inapatikana kwa kiasi kikubwa katika ukubwa wa dunia. Ni muhimu hasa kwa viumbe hai. Aluminium inahusika katika udhibiti wa michakato ya ukuaji, hufanya tishu zinazofaa, kama vile mfupa, ligament na wengine. Shukrani kwa microelement hii, mchakato wa kuzaliwa upya wa tishu unafanywa kwa kasi. Uhaba wake una sifa ya dalili zifuatazo: matatizo ya maendeleo na ukuaji kwa watoto, kwa watu wazima - uchovu sugu, kupungua kwa ufanisi, kuharibika kwa harakati, kupungua kwa viwango vya kuzaliwa kwa tishu, udhaifu wa misuli, hasa katika viungo. Sifa kama hiyo inaweza kutokea ikiwa unatumia bidhaa chache sana na maudhui ya microelement fulani.

Hata hivyo, shida ya mara kwa mara ni ziada ya alumini katika mwili. Aidha, dalili kama vile hofu, unyogovu, ugonjwa wa usingizi, kupoteza kumbukumbu, upinzani wa mkazo, kupunguza kasi ya mfumo wa musculoskeletal mara nyingi huona, ambayo inaweza kusababisha fractures na sprains mara kwa mara. Kwa ziada ya muda mrefu ya alumini katika mwili, mara nyingi kuna shida katika utendaji wa karibu kila mfumo wa chombo.

Kwa jambo hili linaweza kusababisha sababu kadhaa. Kwanza, ni cookware ya aluminium. Wanasayansi wameonyesha kwa muda mrefu kwamba sahani zilizofanywa kutoka kwa chuma ambazo hazizifaa kupika ndani yake, kwa kuwa kwenye joto la juu baadhi ya aluminiki imeingizwa, na kwa sababu hiyo, hutumia kipengele hiki kikubwa zaidi kuliko kipimo cha mwili.

Sababu ya pili - matumizi ya kawaida ya vipodozi na maudhui ya chuma au chumvi. Kabla ya kutumia bidhaa yoyote, unapaswa kusoma kwa makini utungaji wake. Vipodozi sio ubaguzi.

Sababu ya tatu ni kuchukua madawa ya kulevya ambayo yana mengi ya alumini, kwa muda mrefu. Na pia matumizi yasiyofaa ya vitamini na vidonge vya chakula, ambavyo vinajumuisha microelement hii.

Sasa hebu angalia nini bidhaa vyenye alumini kurekebisha mlo wako na kupanga menu kwa usahihi. Hii kimsingi karoti, kusindika jibini, ngano, alum, viazi. Matunda persikor na parachichi ni ilipendekeza. Aidha, alumini tajiri kabichi, mchele, mimea mingi. Pia, wa cations chuma inaweza kuwa sasa katika maji ya kunywa. Ili kuepuka juu au chini alumini yaliyomo katika mwili (ingawa, kama yoyote kuwaeleza mambo mengine), unahitaji kufuatilia kwa makini mlo wao na kujaribu kufanya hivyo kama bora iwezekanavyo.