Алюминий. Алюминий - химический элемент III группы периодической системы Менделеева (атомный номер 13, атомная масса 26,98154)

Алюминий - химический элемент III группы периодической системы Менделеева (атомный номер 13, атомная масса 26,98154). В большинстве соединений трехвалентен, но при высоких температурах он способен проявлять и степень окисления +1. Из соединений этого металла самое важное - оксид Al₂O₃.

Алюминий - серебристый-белый металл, легкий (плотность 2,7 г/см³), пластичный, хороший проводник электричества и тепла, температура плавления 660^oC. Он легко вытягивается в проволоку и прокатывается в тонкие листы. Химически активен (на воздухе покрывается защитной оксидной пленкой - оксидом алюминия, который (Al₂O₃) надежно предохраняет металл от дальнейшего окисления. Но если порошок алюминия или алюминиевую фольгу сильно нагреть, то металл сгорает ослепительным пламенем, превращаясь в оксид. Он растворяется даже в разбавленных соляной и серной кислотах, особенно при нагревании. А вот в сильно разбавленной и концентрированной холодной азотной кислоте он не растворяется. При действии на него водных растворов щелочей слой оксида растворяется, причем образуются алюминаты - соли, содержащие алюминий в составе аниона:

Al₂O₃ + 2NaOH + 3H₂O = 2Na[Al(OH)₄].

Алюминий, лишенный защитной пленки, взаимодействуют с водой, вытесняя из нее водород:

2Al + 6H₂O = 2Al(OH)₃ + 3H₂

Образующийся гидроксид алюминия реагирует с избытком щелочи, образуя гидроксоалюминат:

Al(OH)₃ + NaOH = Na[Al(OH)₄].

Суммарное уравнение растворения алюминия в водном растворе щелочи имеет следующий вид:

2Al + 2NaOH +6H₂O = 2Na[Al(OH)₄] + 3H₂.

Алюминий активно взаимодействует и с галогенами. Его гидроксид Al(OH)₃ - белое, полупрозрачное, студенистое вещество.

В земной коре содержится 8,8% алюминия. Это третий по распространенности в природе элемент после кислорода и кремния и первый - среди металлов. Он входит в состав глин, полевых шпатов, слюд. Известно несколько сотен минералов Al (алюмосиликаты, бокситы, алуниты и другие). Важнейший минерал алюминия - боксит содержит 28-60% глинозема - оксида алюминия Al₂O₃.

В чистом виде алюминий впервые был получен датским физиком Х. Эрстедом в 1825 году, хотя и является самым распространенным металлом в природе.

Производство алюминия осуществляется электролизом глинозема Al₂O₃ в расплаве криолита NaAlF₄ при температуре 950_oC.

Алюминий применяется в авиации, строительстве, преимущественно в виде сплавов с другими металлами, электротехнике (заменитель меди при изготовлении кабелей и т.д.), пищевой промышленности (фольга), металлургии (легирующая добавка), алюмотермии, кабельной промышленности и т.д.

Технические характеристики алюминия:

Плотность - 2,7 x 10³ кг/м³;

Удельный вес - 2,7 г/cм³;

Удельная теплоемкость при 20 ^oC - 0,21 кал/град;

Температура плавления - 658,7 ^oC;

Удельная теплоемкость плавления - 76,8 кал/град;

Температура кипения - 2000 ^oC;

Относительное изменение объема при плавлении (дельта V/V) - 6,6%;

Коэффициент линейного расширения (при температуре около 20 ^oC): - 22,9 x 106(1/град);

Коэффициент теплопроводности - 180 ккал/м x час x град;