3. Алюминий
Атом алюминия (ls22s22p63s3Зр1) больше по размеру, чем атом бора, и обладает меньшей энергией ионизации. Следовательно, неметаллические признаки химического элемента алюминия выражены в меньшей степени, чем химического элемента бора. Для алюминия, как и для бора, наиболее характерна степень окисления +3. Отрицательная поляризация атомов алюминия проявляется еще реже.
Алюминий - типичный амфотерный элемент, в отличие от бора для него типичны не только анионные, но и катионные комплексы.
По распространенности на Земле (6,6 %) алюминий занимает четвертое место (после О, Н, Si), состоит из одного стабильного изотопа 27А1. Основная масса алюминия сосредоточена в алюмосиликатах. Из других минералов наибольшее промышленное значение имеют боксит А12О3*nH2O и криолит Na3AiF6. Распространенным продуктом разрушения горных пород является каолин, состоящий в основном из глинистого минерала каолинита Al4[Si4010](0H)8 (А12О3 * 2SiO2 * 2Н2О).
Простое вещество. В виде простого вещества алюминий — серебристо-белый металл (т. пл. 660°С, т. кbп. ~ 2500°С). Кристаллизуется в гранецентрированной кубической решетке. Обладает высокой электрической проводностью и теплопроводностью, исключительно пластичен.
Алюминий химически активен; даже в обычных условиях покрывается очень прочной тончайшей (0,00001 мм) оксидной пленкой. Последняя несколько ослабляет металлический блеск алюминия и определяет его довольно высокую коррозионную стойкость. Так, алюминий горит в кислороде лишь при высокой температуре и притом в мелкораздробленном состоянии. Взаимодействие сопровождается большим выделением тепла. Подобным же образом протекает взаимодействие алюминия с серой. С хлором и бромом он реагирует при обычной температуре, а с иодом — при нагревании или в присутствии воды как катализатора. При сильном нагревании реагирует с азотом (800°С) и углеродом (20000С). С водородом непосредственно не взаимодействует.
Вследствие высокого сродства к кислороду алюминий активно восстанавливает многие металлы из оксидов (алюмотермия). При этом реакция обычно сопровождается выделением большого количества тепла и повышением температуры до 1200…3000°С. Алюмотермия применяется в производстве марганца, хрома, ванадия, вольфрама, ферросплавов.
Будучи амфотерным, алюминий растворяется в растворах кислот и щелочей, образуя соответственно катионные и анионные комплексы:
2А1 + 6OH3+ + 6Н2О = 3Н2 + 2[Al(OH2)6]3+
2А1 + 6OH- + 6Н2О = 3Н2 + 2[Al(OH)6]3-.
Как в том, так и в другом случае окисление алюминия сопровождается выделением водорода. Если механическим путем или амальгамированием снять предохраняющее действие оксидной пленки, то алюминий энергично взаимодействует с водой:
2А1 + 6Н2О = 2А1(ОН)3 + 3Н2.
Вследствие образования защитной пленки алюминий устойчив в очень разбавленной HNO3 и концентрированных растворах HNO3 и H2SO4 на холоду. Склонность к пассивированию позволяет повысить коррозионную стойкость алюминия обработкой его поверхности соответствующими окислителями (конц. HNO3, К2Сr207) или анодным окислением. При этом толщина защитной пленки возрастает. Устойчивость алюминия позволяет использовать его для изготовления емкостей для хранения и транспортировки азотной кислоты.
По применению алюминий занимает одно из первых мест среди металлов. Из него изготовляется химическая аппаратура, электрические провода, конденсаторы и др. Алюминиевая фольга (толщиной 0,005 мм) применяется в пищевой и фармацевтической промышленности для упаковки продуктов и препаратов. Основная масса алюминия используется для получения легких сплавов — дюралюмина (94% А1, 4% Сu, по 0,5% Mg, Мn, Fe и Si), силумина (85…90% А1, 10…14% Si, 0,1% Na) и др. Сплавы алюминия широко используются в автомобилестроении, судостроении, авиационной технике и пр. Алюминий применяется, кроме того, как легирующая добавка ко многим сплавам для придания им жаростойкости. Соединения алюминия с d-элементами — алюминиды и их сплавы используются в качестве жаропрочных (до 1200°С) материалов (NiAl, Ni3Al, CoAl, Ti3Al, TiAl и др.).
В промышленности алюминий получают электролизом раствора Глинозема Al2O3 в расплавленном криолите Na3AlF3.
Do'stlaringiz bilan baham: |