Iz svakog kemijskog elementa može se vidjetigledište triju znanosti: fizike, kemije i biologije. I u ovom ćemo članku pokušati što preciznije karakterizirati aluminij. To je kemijski element u trećoj skupini i trećem razdoblju, prema periodnom sustavu. Aluminij je metal s prosječnom kemijskom aktivnošću. Također, amfoterna svojstva mogu se primijetiti u njegovim spojevima. Atomska masa aluminija je dvadeset i šest grama po molu.
U normalnim uvjetima jestsolidan. Formula za aluminij je vrlo jednostavna. Sastoji se od atoma (koji se ne kombiniraju u molekule), koji su poredani kristalnom rešetkom u kontinuiranu supstancu. Boja aluminija je srebrno bijela. Osim toga, ima metalni sjaj, kao i sve ostale tvari u ovoj skupini. Boja aluminija koji se koristi u industriji može biti različita zbog prisutnosti nečistoća u leguri. Prilično je lagan metal.
Topljenje aluminija događa se na temperaturisamo 660 Celzijevih stupnjeva. I kipi zagrijavanjem na temperaturi od dvije tisuće četiristo pedeset i dva Celzijeva stupnja. To je vrlo duktilni metal koji se lako topi. Tu fizička karakterizacija aluminija ne završava. Također bih želio napomenuti da ovaj metal ima najbolju električnu vodljivost nakon bakra i srebra.
Aluminij, čije smo tehničke karakteristikeupravo smatra prilično uobičajenim u okolini. Može se vidjeti u mnogim mineralima. Element aluminij četvrti je po zastupljenosti element u prirodi. Njegov maseni udio u zemljinoj kori iznosi gotovo devet posto. Glavni minerali koji sadrže njegove atome su boksit, korund, kriolit. Prva je stijena koja se sastoji od željeznih oksida, silicija i metala, a u strukturi su prisutne i molekule vode. Ima neujednačenu boju: fragmenti sive, crvenkasto-smeđe i drugih boja, koje ovise o prisutnosti različitih nečistoća. Od trideset do šezdeset posto ove pasmine je aluminij, čija se fotografija može vidjeti gore. Uz to, korund je u prirodi vrlo čest mineral.
Ovo je aluminijev oksid.Njegova kemijska formula je Al2O3. Može biti crvena, žuta, plava ili smeđa. Njegova tvrdoća na Mohsovoj ljestvici je devet. Sorte korunda uključuju dobro poznate safire i rubine, leukosafire i padparadscha (žuti safir).
Kriolit je mineral složenijeg slojakemijska formula. Sastoji se od fluorida aluminija i natrija - AlF3 • 3NaF. Izgleda poput bezbojnog ili sivkastog kamena male tvrdoće - samo tri na Mohsovoj ljestvici. U suvremenom se svijetu umjetno sintetizira u laboratoriju. Koristi se u metalurgiji.
Također, aluminij se u prirodi može naći usastav glina, čiji su glavni sastojci oksidi silicija i metala koji se razmatraju, povezani s molekulama vode. Uz to, ovaj kemijski element može se primijetiti u sastavu nefelina, čija je kemijska formula sljedeća: KNa3 [AlSiO4] 4.
Karakteristika aluminija pružarazmatranje metoda za njegovu sintezu. Postoji nekoliko metoda. Proizvodnja aluminija prvom metodom odvija se u tri faze. Posljednji od njih je postupak elektrolize na katodi i ugljičnoj anodi. Za provođenje takvog postupka potreban je aluminijev oksid, kao i pomoćne tvari poput kriolita (formula - Na3AlF6) i kalcijevog fluorida (CaF2). Da bi se dogodio proces razgradnje aluminijevog oksida otopljenog u vodi, potrebno ga je zajedno s rastopljenim kriolitom i kalcijevim fluoridom zagrijati na temperaturu od najmanje devetsto pedeset Celzijevih stupnjeva, a zatim kroz te tvari proći struju od osamdeset tisuća ampera i napon od pet- osam volti. Tako će se kao rezultat ovog postupka aluminij taložiti na katodi, a molekule kisika skupljat će se na anodi, što pak oksidira anodu i pretvara je u ugljični dioksid. Prije izvođenja ovog postupka, boksit, u obliku kojeg se kopa aluminijev oksid, prethodno se pročišćava od nečistoća i podvrgava se procesu njegove dehidracije.
Proizvodnja aluminija gore opisanom metodom,je vrlo čest u metalurgiji. Postoji i metoda koju je 1827. izumio F. Wöhler. Leži u činjenici da se aluminij može iskopati kemijskom reakcijom između njegovog klorida i kalija. Sličan postupak može se provesti samo stvaranjem posebnih uvjeta u obliku vrlo visoke temperature i vakuuma. Dakle, od jednog mola klorida i istog volumena kalija, kao nusproizvod mogu se dobiti jedan mol aluminija i tri mola kalijeva klorida. Ova se reakcija može zapisati u obliku sljedeće jednadžbe: AІSІ3 + 3K = AІ + 3KSI. Ova metoda nije stekla veliku popularnost u metalurgiji.
Kao što je gore spomenuto, ovo je jednostavna tvar,koji se sastoji od atoma koji nisu spojeni u molekule. Gotovo svi metali čine takve strukture. Aluminij ima prilično visoku kemijsku aktivnost i snažna redukcijska svojstva. Kemijska karakterizacija aluminija započinje opisom njegovih reakcija s drugim jednostavnim tvarima, a zatim će biti opisane interakcije sa složenim anorganskim spojevima.
To prije svega uključuje kisik -najčešći spoj na planeti. Dvadeset jedan posto sastoji se od Zemljine atmosfere. Reakcije određene tvari s bilo kojom drugom nazivaju se oksidacijom ili izgaranjem. Obično se javlja na visokim temperaturama. Ali u slučaju aluminija, oksidacija je moguća u normalnim uvjetima - tako nastaje oksidni film. Ako se ovaj metal zdrobi, izgorjet će, oslobađajući pritom veliku količinu energije u obliku topline. Za provođenje reakcije između aluminija i kisika potrebne su ove komponente u molarnom omjeru 4: 3, što rezultira dobivanjem dva dijela oksida.
Ova kemijska interakcija izražena je uoblik sljedeće jednadžbe: 4AІ + 3O2 = 2AІO3. Moguće su i reakcije aluminija s halogenima, koje uključuju fluor, jod, brom i klor. Imena ovih procesa potječu od imena odgovarajućih halogena: fluoriranje, jodiranje, bromiranje i kloriranje. To su tipične reakcije dodavanja.
Na primjer, uzmimo interakciju aluminija s klorom. Ovakav postupak može se dogoditi samo na hladnom.
Dakle, uzevši dva mola aluminija i tri mola klora,dobivamo kao rezultat dva mola klorida razmatranog metala. Jednadžba ove reakcije je sljedeća: 2AI + 3CI = 2AICI3. Na isti način možete dobiti aluminijev fluorid, njegov bromid i jodid.
Dotična tvar reagira samo sa sumporomkad se zagrije. Da biste izvršili interakciju između ova dva spoja, trebate ih uzeti u molarnim omjerima dva do tri, a nastaje jedan dio aluminijevog sulfida. Jednadžba reakcije izgleda ovako: 2Al + 3S = Al2S3.
Osim toga, na visokim temperaturama, aluminiju interakciji s ugljikom tvoreći karbid i s dušikom tvoreći nitrid. Kao primjer mogu se navesti sljedeće jednadžbe kemijskih reakcija: 4AI + 3C = AІ4S3; 2Al + N2 = 2AlN.
Tu spadaju voda, soli, kiseline, baze, oksidi. Aluminij različito reagira sa svim tim kemijskim spojevima. Razmotrimo detaljnije svaki slučaj.
S najčešćim kompleksom na Zemljialuminij uzajamno djeluje sa supstancom zagrijavanjem. To se događa samo u slučaju preliminarnog uklanjanja oksidnog filma. Kao rezultat interakcije nastaje amfoterni hidroksid, a vodik se također ispušta u zrak. Uzimajući dva dijela aluminija i šest dijelova vode, dobivamo hidroksid i vodik u molarnim omjerima dva do tri. Jednadžba ove reakcije napisana je kako slijedi: 2AI + 6H2O = 2AI (OH) 3 + 3H2.
Kao i ostali aktivni metali, i aluminij je u stanjustupiti u reakciju supstitucije. Istodobno, može istisnuti vodik iz kiseline ili kation pasivnijeg metala iz njegove soli. Kao rezultat takvih interakcija stvara se aluminijska sol, a oslobađa se i vodik (u slučaju kiseline) ili taloži čisti metal (onaj koji je manje aktivan od razmatranog). U drugom slučaju očituju se gore spomenuta redukcijska svojstva. Primjer je interakcija aluminija s klorovodičnom kiselinom, pri kojoj nastaje aluminijev klorid, a vodik se ispušta u zrak. Ova vrsta reakcije izražava se u obliku sljedeće jednadžbe: 2AI + 6HCI = 2AICI3 + 3H2.
Primjer interakcije aluminija sa soli može bitisluže kao njegova reakcija s bakarnim sulfatom. Uzimajući ove dvije komponente, na kraju dobivamo aluminijev sulfat i čisti bakar, koji će se taložiti. S kiselinama poput sumporne i dušične, aluminij reagira na osobit način. Primjerice, kada se razrijeđenoj otopini nitratne kiseline doda aluminij u molarnom omjeru od osam dijelova do trideset, nastaje osam dijelova nitrata dotičnog metala, tri dijela dušikovog oksida i petnaest dijelova vode. Jednadžba za ovu reakciju napisana je kako slijedi: 8Al + 30HNO3 = 8Al (NO3) 3 + 3N2O + 15H2O. Taj se postupak događa samo kada postoji visoka temperatura.
Ako pomiješate aluminij i slabu otopinusulfatne kiseline u molarnim omjerima dva do tri, tada dobivamo sulfat dotičnog metala i vodik u omjeru jedan prema tri. Odnosno, dogodit će se uobičajena reakcija supstitucije, kao što je slučaj s drugim kiselinama. Radi preglednosti predstavljamo jednadžbu: 2Al + 3H2SO4 = Al2 (SO4) 3 + 3H2. Međutim, s koncentriranom otopinom iste kiseline sve je složenije. Ovdje se, kao i u slučaju nitrata, stvara nusproizvod, ali ne u obliku oksida, već u obliku sumpora i vode. Ako uzmemo dvije komponente koje su nam potrebne u molarnom omjeru dva prema četiri, tada ćemo kao rezultat dobiti jedan dio soli metala o kojem se radi i sumpora i četiri dijela vode. Ova kemijska interakcija može se izraziti pomoću sljedeće jednadžbe: 2Al + 4H2SO4 = Al2 (SO4) 3 + S + 4H2O.
I posljednje što treba uzeti u obzir jeobrasci interakcije aluminija s nekim oksidima. Najčešći i najkorišteniji slučaj je Beketovljeva reakcija. Kao i mnogi drugi o kojima smo gore raspravljali, javlja se samo pri visokim temperaturama. Dakle, za njegovu provedbu trebate uzeti dva mola aluminija i jedan mol ferum oksida. Kao rezultat interakcije ove dvije tvari dobivamo aluminijev oksid i slobodno željezo u količini od jednog, odnosno dva mola.
Imajte na umu da je uporaba aluminija vrlo čestafenomen. Prije svega, to treba zrakoplovnoj industriji. Uz magnezijeve legure, ovdje se koriste i legure na bazi predmetnog metala. Možemo reći da je prosječan zrakoplov 50% aluminija, a motor 25%. Također, upotreba aluminija provodi se u proizvodnji žica i kabela zbog svoje izvrsne električne vodljivosti. Osim toga, ovaj metal i njegove legure široko se koriste u automobilskoj industriji. Ti se materijali koriste u karoserijama automobila, autobusa, trolejbusa, nekih tramvaja, kao i u vagonima konvencionalnih i električnih vlakova.
Kao što je gore spomenuto, aluminij u velikomkoličina je sadržana u zemljinoj kori. Posebno je važan za žive organizme. Aluminij sudjeluje u regulaciji procesa rasta, tvori vezivna tkiva, poput kostiju, ligamentnih i drugih. Zahvaljujući ovom mikroelementu, procesi regeneracije tjelesnih tkiva provode se brže. Njegov nedostatak karakteriziraju sljedeći simptomi: poremećaji razvoja i rasta kod djece, kod odraslih - kronični umor, smanjena izvedba, poremećena koordinacija pokreta, smanjena brzina regeneracije tkiva, slabljenje mišića, posebno u udovima. Do ove pojave može doći ako unosite premalo hrane koja sadrži ovaj element u tragovima.
Međutim, češći problem je višakaluminij u tijelu. Istodobno se često opažaju sljedeći simptomi: nervoza, depresija, poremećaji spavanja, gubitak pamćenja, otpornost na stres, omekšavanje mišićno-koštanog sustava, što može dovesti do čestih prijeloma i uganuća. Uz dugotrajni višak aluminija u tijelu, često se javljaju problemi u radu gotovo svih organskih sustava.
Brojni razlozi mogu dovesti do ove pojave.Prije svega, to je aluminijsko posuđe. Znanstvenici su već dugo dokazali da je posuđe od dotičnog metala neprikladno za kuhanje hrane u njemu, jer na visokim temperaturama dio aluminija ulazi u hranu, a kao rezultat toga unosite mnogo više ovog elementa u tragovima nego što je tijelu potrebno .
Drugi razlog je redovita upotrebakozmetika koja sadrži dotični metal ili njegove soli. Prije upotrebe bilo kojeg proizvoda, morate pažljivo pročitati njegov sastav. Kozmetika nije iznimka.
Treći razlog je uzimanje lijekova u kojimadugo sadrži puno aluminija. A također i zlouporaba vitamina i aditiva za hranu, koji uključuju ovaj mikroelement.
Ajmo sada otkriti koji proizvodisadrži aluminij za regulaciju vaše prehrane i pravilno organiziranje vašeg jelovnika. Prije svega, to su mrkva, prerađeni sirevi, pšenica, stipsa, krumpir. Za voće se preporučuju avokado i breskve. Uz to, bijeli kupus, riža i mnoštvo ljekovitog bilja bogati su aluminijom. Također, kationi dotičnog metala mogu biti sadržani u vodi za piće. Da biste izbjegli povećani ili smanjeni sadržaj aluminija u tijelu (međutim, kao i bilo koji drugi element u tragovima), morate pažljivo nadzirati svoju prehranu i pokušati je učiniti što uravnoteženijom.
