Kirish. Alyuminiy tarixi haqida

Kirish. Alyuminiy tarixi haqida.
Alyuminiy juda noyob xususiyatlarga ega bo’lib, sanoatning turli sohalarida keng miqyosda ishlatiladi.Qo’llanilish hajmi ko’rsatkichi bo’yicha faqatgina temirdan keyin turadi, xolos. Alyuminiy o’zining egiluvchanligi va qo’llanilishining soddaligi sababli har qanday shaklga keltirilishi mumkin. Oksidlangan qatlam esa zanglanishga qarshi himoya qobig’ini yaratadi.Bu esa alyuminiydan foydalanish muddati uzoq yillarga cho’zilishini ta’minlaydi. Shuningdek, alyuminiy yuqori tarzda o’zidan elektr quvvati o’tkazadi, zararsiz va qayta ishlash uchun g’oyatda qulay. Alyuminiy to’g’risida yuqorida keltirilgan ma’lumotlar yengil metalning qay darajada jahon iqtisodiyoti uchun ahamiyatli ekanligini tasdiqlaydi.Ushbu metalsiz aerokosmik sanoat rivojlanishini tasavvur qilish qiyin. Alyuminiy avtomobillar, yuqori tezlikda harakatlanuvchi poyezd vagonlari va dengiz kemalarini ishlab chiqarishda keng qo’llaniladi. Bundan tashqari alyuminiyning turli ko’rinishlari qurilish sanoatida ham muhim ahamiyatga ega.Yuqori voltli elektr uzatish liniyalari uchun material sifatida juda ham qo’l kelib, bu borada misning o’rnini to’liq egalladi.Har yili dunyo bo’yicha taom tayyorlash uchun ishlatiladigan idishlarning taxminan yarmi aynan mana shu metaldan tayyorlanadi. Biz, ayni kunda alyuminiy idishdagi ichimliklar bo’lmagan do’konni va alyuminiy qadoqli darmonlar bo’lmagan dorixonalarni tasavvur qilolmaymiz.
Taxminan yuz yillarcha avval rus arbobi Nikolay Chernishevskiy alyuminiy haqida gapirib, uni yorqin va buyuk kelajak kutayogani va insonlarga ulkan foyda keltirishini aytgan edi. Haqiqatan ham XX asrga kelib alyuminiy ko’plab konstruktiv materiallarning asosiga aylandi. Keling, endi Alning bir yarim asrlik tarixiga ega bo’lgan ishlab chiqarish dinamikasi bilan tanishsak.
Birinchi o’ttiz yillik uchun (1825-1855yy) aniq raqamlar mavjud emas.Ushbu davrda sanoatda alyuminiy olishning imkoni bo’lmay, faqat laboratoriyalarda grammlab, eng omadli holatlarda esa kilogrammlab olingan. 1855 yilda Butunjahon Parij ko’rgazmasida namoyish qilingan alyuminiy parchasiga yig’ilganlar eng noyob qimmatbaho metal sifatida e’tibor qaratishgan. Aynan o’sha yilda fransuz kimyogari Anri Et’yen Sent Kler Devil alyuminiyni ajratib olishning yangi usulini ishlab chiqdi. Unga ko’ra 13 raqamli element xlorid natriy va alyuminiydan tarkib topgan metalsimon natriyni ajratishdan hosil qilinadi. Shundan so’ng 36 yil davomida (1855-1890yy) ushbu olimning usuli orqali 200 tonna metal alyuminiy olingan. XIX asrning so’nggi o’n yilligida endi yangi usulni qo’llagan ravishda 28 ming tonna alyuminiy hosil qilingan. 1930 yilga kelib ushbu metalning butunjahon ko’rsatkichi – 300 ming tonnani tashkil qiladi. 1975 yilda faqat kapitalistik mamlakatlarda 10 mln.tonna alyuminiy eritildi. Lekin bu eng yuqori ko’rsatkich emas, albatta.AQSHning “Engeneering and mining journal” ma’lumotlari bo’yicha alyuminiy ishlab chiqarish kapitalistik mamlakatlarda 1975 yilda undan avvalgi yilga qaraganda 11%ga qisqargan.Endi alyuminiyning qiymati haqida so’z yuritsak.Uning narx ko’rsatkichlari ham tarixi singari juda qiziqarli.1825 yilda u temir narxidan 1500 baravar ko’p bo’lgan, bugungi kunda esa bor-yo’g’i 3 baravar qimmat, xolos.Hozirda alyuminiy uglerodli po’latdan qimmatroq, biroq zanglamaydigan po’latdan arzon. Agarda alyumin va po’lat mahsulotlarni ularning og’irligi hamda zanglanishga qarshi chidamliligi bo’yicha olib ko’radigan bo’lsak, ayni davrda po’latga qaraganda alyuminiyni qo’llash anchayin foydaliroq ekani ma’lum bo’ladi.
Yer qobig’i massasining 8,80% tarqalishi bo’yicha dunyoda uchinchi o’rinni egallovchi alyuminiydan tarkib topgan.Yerning yuqori qatlamini shakllantiruvchi atomlarning har 20 tasidan bittasi alyuminiy atomidir.Voyaga yetgan har bir inson tanasida 140 mg gacha alyuminiy mavjud. Voyaga yetgan har bir insonning alyuminiyga bo’lgan sutkalik ehtiyoji 2,45 mg dan iborat deb baholanadi.
Alyuminiy qorishmalari nafaqat Yerda, balki Oy va Marsda ham uchraydi. Hatto olmaning tarkibida ham 150 mg gacha alyuminiy mavjud.Tarkibida 85% alyuminiy mavjud bo’lgan eng qadimgi buyum eramizning III asriga tegishli. Napoleon III ning buyrug’iga binoan alyuminiydan oshxona anjomlari ishlab chiqarilgan bo’lib, ulardan faqat imperator va faxriy mehmonlar bayram ziyofatlarida foydalanishi mumkin bo’lgan. Boshqa mehmonlar esa qimmatbaho kumush va oltindan yasalgan anjomlardan foydalanishgan. 1860 yillarda Parij modasi namoyandalari kiyimida hech bo’lmaganda bir dona oltin va kumushdan ham qimmat bo’lgan alyuminiy taqinchog’i bo’lishi shart edi. Vaqt o’tgan sari kamyob, boshqa qimmatbaho metallar qatorida turgan alyuminiy quruvchilikda ham juda ahamiyatli materialga aylanib, me’mor va quruvchilarning ko’plab orzulari va rejalarining amalga oshishiga turtki berdi. Alyuminiyni ftor va kislorodda alanga oldirilsa yuqori miqdorda issiqlik ajraladi. Shuning uchun undan raketa yonilg’isi uchun tezlashtiruvchi qo’shimcha sifatida foydalaniladi.“Saturn” raketasi parvoz paytida 36 tonna alyuminiy kukuni yoqadi.Metallardan raketa yonilg’isi komponenti sifatida foydalanish g’oyasi ilk marotaba F.A. Sendler tomonidan ilgari surilgan.Jahon miqyosida alyuminiy ishlab chiqarish yildan-yilga ortib bormoqda. Agar og’irligi bo’yicha hisoblaganda alyuminiy jahonda ishlab chiqarilayotgan po’latning 2 %ni, hajm bilan olsak 5-6%ni tashkil etadi. Chunki alyuminiy po’latdan deyarli 3 baravar yengil sanaladi. Alyuminiy mis va boshqa metallarni anchagina ortda qoldirib, ishlatilishi bo’yicha temirdan keyin ikkinchi o’ringa chiqib oldi. Bashoratlarga qaraganda ushbu yuz yillikning oxiriga borib massasi bo’yicha ishlab chiqarilayotgan barcha metallarning 4-5% alyuminiy foydasiga to’g’ri kelar ekan. Alyuminiy hatto to’qimachilik sanoatida ham o’z o’rniga ega bo’lib bormoqda. Hozirgi kunda yupqa alyuminiy bilan qoplangan yangi mato turi ixtiro qilindi hamda unga alyuminlangan mato degan nom berildi. Davomli isitish va sovutish kabi ajoyib xususiyatlarga ega ushbu mato turli sohalarda ishlatilishi mumkin. Deylik, ushbu matodan qilingan pardalar jazirama kunlarda issiqlikni qaytarib, lekin o’zidan yorug’lik o’tkazadi.
Shunday qilib xonada salqin havo va yorug’lik ta’minlanadi. Qishda esa pardaning metal tarafini xonaga qaratsangiz yana ko’p miqdorda issiqlik o’tkaziladi. Mazkur matoni universal mato deb atash mumkin. Chunki alyuminiy kiyim egasiga na issiq va na sovuq xavf tug’diradi. Ob-havo sharoitiga qarab kiyimni boshqa tomon bilan o’girib kiyishning o’zi kifoya.Bundan tashqari, alyuminiy ko’rpalarni ham ishlab chiqarish yo’lga qo’yilgan. Garchi tarkibida ko’p miqdorda metal bo’lishiga qaramasdan bunday ko’rpalar 55 gr vaznga ega xolos. Agar ko’rpani o’rasak, uni tamaki qutisidan biroz katta bo’lgan qutiga joylashtirish mumkin bo’ladi. Shubhasiz, yaqin kelajakda alyuminiyda yasalgan panama, soyabon va bosh kiyimlarga talab nihoyatda kuchayadi. Shuningdek sayohatchi, baliqchi, geologlar kabi quyosh ostida ko’p bo’ladigan kasb egalari uchun ishlab chiqarilgan alyuminlangan kiyimlar ham o’z sohiblarini topadi.Shu bilan birga o’t o’chiruvchilar uchun alyuminiydan kiyim yaratish ham oqilona ish bo’lardi. Ushbu metal kashf etilganiga ikki asr bo’lganiga qaramay butun dunyoni egallashga ulgurib, texnik taraqqiyotning tayanch nuqtasiga aylandi. Bekorga alyuminiyni “qanotli metal” deb atashmaydi.Chunki u insonlarning samoga intilishi ramzi bo’lib qoldi. Birinchi navbatda alyuminiy reaktiv samolyotlar va kosmik raketalar bilan bog’liq holatda tasavvur qilinadi. Sababi, ushbu metalsiz ularning kashf etilishi mumkin emas edi. XXI asr butun omma uchun alyuminiy asri bo’lishini bashorat qilinmoqda.[9]
Davriy sistemaning uchinchi gruppasi bosh va yonaki gruppachalardan tashkil topgan.Bosh gruppachani tipik elementlar(Bor B,Alyuminiy Al,Galliy Ga) Galliy gruppachasi elementlari (Galliy Ga Indiy In,TalliyTl) va yonaki gruppacha –Skandiy gruppachasi (yani skandiy,Ittiriy,Lantan va aktiniy)tashkil etadi.Lantanoid (seriy gruppasi) va aktinoidlar (toriy gruppachasi) ham uchinchi gruppachaga joylashgan.Xammasi bo’lib bu gruppada 37 element bor.Ularning 36 tasi metall va faqat bittasi, Bor-metallmas.U yarimo’tkazgichlar qatoriga kiradi.[1.2.3]
III A gruppachadagi elementlarning oksidlanish darajasi +3ga teng,faqat Talliyning +1 va +3 bo’ladi. Davriy sistemaning birinchi gruppachasidan uchinchi gruppachasiga o’tgan sari gidrooksidlarni asoslik xossalari susayib boradi.LiOH-kuchli asos.Be(OH)₂-amfoter birikma,Be(OH)_3-esa kislota xossalarini namoyon qiladi.Lekin bu xossaning kuchayishi nihoyatda sustlik bilan sodir bo’ladi.B³⁺ Al³⁺ ionlarining tuzilishi nodir gaz atomlarini tuzilishiga o’xshaydi.Bu ikkala ionning sirtqi pog’onasida sakkiztadan elektron bor,lekin Ga³⁺ In³⁺ va Tl³⁺ ionlarining sirtqi pog’onasida 18tadan elektron bor.Bu 18 elektronning 10 tasi d-elektron,
6 tasi p-elektron va 2tasi s-elektronlardir.
Yana shuni aytish kerakki,uchinchi gruppa bosh gruppacha elementlari ichida Talliy alohida vaziyatini egallaydi.TlOH tarkibli gidroksidi kuchli asos.Talliyning oksidlanish darajasi +1ga teng b’lishining sababi shundaki atom radiusi ortgan sari s-elektronlar bilan p-elektronlar energiyasi orasida energetik ayirma kuchaya boradi.
Ammo Indiyda ham Galliyda ham bu hodisa xodisa sodir bo’ladi.Shuning uchun Galliy asosan Ga³⁺ holatda bo’ladi.Ga³⁺ ioni kuchli qaytaruvchi bo’lgan holda,Tl3+ ioni kuchli oksidlovchidir.
II.1) Alyuminiyning tabiatda tarqalishi.
Alyuminiy elementi yer po’stlog’ining 8.8% ini tashkil qiladi .Alyuminiyning tashqi elektron qavatida ns²p¹ elektronlari mavjud.Alyuminiy atomi sp³d² va sp³ gibridlangan holatda bo’ladi. SHuning uchun Alyuminiy kation va anion kompleks birikmalar hosil qiladi. Alyuminiyning oksidlanish darajasi +3 ga koordinatsion sonlari esa 4 va 6 ga teng. Alyuminiy yer sharida eng ko’p tarqalgan elementlardan biridir.U tuproqni dala shpati, sluda,boksit va juda ko’p minerallarning tarkibiga kiradi.
Al₂0₃-korund,rubin,sapfir,ortoklaz,K₂0*Al₂0₃*6H₂0,Na₃[AlF₆]-kriolit, Al₂0₃*2Si0₂*2H₂0-kaolin,Al₂0₃*nH₂O-boksit,Na₂O*Al₂0₃*2Si0_2-nefelin K₂S0₄*Al₂(S0₄)₃*2Al₂0₃*6H₂0 alunit va juda ko’p alyumosilikatlar ma’lum.[1,2]
Alyuminiyning faqat bitta izotopi barqaror bo’lib u ²⁷₁₃Al (100%)
II.2) Alyuminiyning olinishi:
Alyuminiyni birinchi marta 1887 yilda Ersted va Vyoler AlCl₃ ni K metali bilan qaytarib olishgan:
AICl₃ +3K=3KCl+Al
Keyinchalik Devil Al qo’shaloq tuzlarini AlCl₃*NaCl Na metali bilan qaytarib toza Al olishga erishgan.
Sanoatda aluminiyning olinishi 950⁰ C da Al₂O₃ (8%) suyuqlanmasini elektroliz qilishga asoslangan.Bunda erituvchi sifatida Na₃[AlF₆] (92%)-kriolit ishlatiladi.Elektrolizyor katod vazifasini,anod sifatida ko’mir ishlatiladi. Aluminiyning zichligi kichik bo’lgani uchun u idish tubiga yig’iladi:
Al₂O₃ ->Al³⁺+AlO₃^3- 2Al₂O₃=4Al+3O₂
K(-)Al³⁺+3e->Al⁰
A(+)4 AlO₃^3—12e->2 Al₂O₃+3O₂
Elektroliz paytida anchagina miqdor uglerod sarf bo’ladi.
Agar boksitlar yuqori haroratda temir (III) oksidi bilan aralashtirilganda ham, avval Al₂O₃ eritmaga o’tadi:
Al₂O₃+3H₂0+6NaOH=2Na₃[Al(OH)₆]
Temir oksidi va boshqa aralashmalar cho’kmada qoladi,eritmadan karbonat angidrid o’tkazilib Al(OH)₃ olinadi:
2Na₃[AlF₆]+6CO₂= Al(OH)₃+3CO₂+3Na₂CO₃+3H₂O
Olingan gidroksid quritilib suvdan ajratiladi:
2Al(OH)₃ = Al₂O₃+3H₂O
Tozalangan oksid vannaga solinadi va toza aluminiy olinadi.
Quruq usul:
Al₂O₃+2Cr(OH)₃+2Na₂CO₃=2Al+2Na₂CrO₄+3H₂O+2CO₂
Aluminiyni 1-marta 1886-yilda Charlz M . XOL (AQSH) va Pol Eru (Fransiya) bir-biridan xabarsiz holda Al₂O₃ dan olish usulini ishlab chiqdilar. Shu usulga binoan aluminiy, Al₂O₃ hamda kriolit (Na₃AlF₆) aralashmasi suyuqlanmasi elektroliz qilib olinadi. Aluminiy oksidini (glinozyomni) olish uchun aluminiyning turli rudalari: boksit, kaolin, nefelin, alunit va boshqalar ishlatiladi.