Varje kemiskt element kan övervägas medsynvinkel av tre vetenskaper: fysik, kemi och biologi. Och i den här artikeln kommer vi att försöka karakterisera aluminium så exakt som möjligt. Detta är ett kemiskt element som ligger i den tredje gruppen och den tredje perioden, enligt det periodiska tabellen. Aluminium är en metall som har en genomsnittlig kemisk aktivitet. Också i dess föreningar kan observeras amfotera egenskaper. Atommassan av aluminium är tjugosex gram per mol.
При нормальных условиях он представляет собой fast ämne. Formeln för aluminium är väldigt enkel. Den består av atomer (inte kombinerad i molekyler) som byggs med hjälp av kristallgitteret i en fast substans. Aluminiumets färg är silverfärgad vit. Dessutom har den en metallisk glans, som alla andra ämnen i denna grupp. Färgen på aluminium som används i industrin kan vara annorlunda på grund av förekomsten av föroreningar i legeringen. Detta är en ganska lätt metall.
Aluminium smälter vid en temperatur avbara 660 grader Celsius. Och det kokar vid uppvärmning till en temperatur av två tusen fyrahundra tvåtio grader Celsius. Det är mycket plast och lågsmältande metall. Den fysiska egenskapen hos aluminium slutar inte där. Jag skulle också vilja notera att denna metall har bästa ledningsförmåga efter koppar och silver.
Aluminium, vars specifikationer vijust granskat, ganska ofta hittat i miljön. Det kan observeras i sammansättningen av många mineraler. Elementaluminiumet är den fjärde vanligast i naturen. Dess massfraktion i skorpan är nästan nio procent. De huvudsakliga mineralerna som innehåller dess atomer är bauxit, korund, kryolit. Den första är sten, som består av oxider av järn, kisel och metallen i fråga, och vattenmolekyler finns också i strukturen. Den har en heterogen färg: fragment av grå, rödbrun och andra färger som beror på närvaron av olika föroreningar. Från trettio till sextio procent av denna ras är aluminium, vars foto kan ses ovan. Dessutom är korund ett mycket vanligt mineral i naturen.
Detta är aluminiumoxid.Dess kemiska formel är Al2O3. Det kan vara rött, gult, blått eller brunt. Dess hårdhet på Mohs-skalan är nio. Sorterna av korund inkluderar välkända safirer och rubiner, leukosapphires och padparadscha (gul safir).
Kryolit är ett mineral med ett mer komplextkemisk formel. Den består av aluminium och natriumfluorider - AlF3 • 3NaF. Det ser ut som en färglös eller gråaktig sten med låg hårdhet - bara tre på Mohs-skalan. I den moderna världen syntetiseras den artificiellt i laboratoriet. Det används i metallurgi.
Dessutom finns aluminium i naturensammansättning av leror, vars huvudkomponenter är kiseloxider och metallen som övervägs, associerade med vattenmolekyler. Dessutom kan detta kemiska grundämne observeras i sammansättningen av nefeliner, vars kemiska formel är som följer: KNa3 [AlSiO4] 4.
Egenskapen hos aluminium gerövervägande av metoder för dess syntes. Det finns flera metoder. Produktionen av aluminium sker enligt den första metoden i tre steg. Den sista av dessa är elektrolysförfarandet vid katoden och kolanoden. För att utföra en sådan process behövs aluminiumoxid, liksom sådana hjälpämnen som kryolit (formel - Na3AlF6) och kalciumfluorid (CaF2). För att nedbrytningsprocessen av aluminiumoxid upplöst i vatten ska ske, är det nödvändigt att värma upp det tillsammans med smält kryolit och kalciumfluorid till en temperatur av minst niohundra och femtio grader på Celsius-skalan och sedan passera en ström på åttio tusen ampere och en spänning på fem- åtta volt. Som ett resultat av denna process kommer således aluminium att sedimentera på katoden och syremolekyler samlas på anoden, som i sin tur oxiderar anoden och omvandlar den till koldioxid. Innan man utför detta förfarande renas bauxit, i form av vilken aluminiumoxid bryts, preliminärt från föroreningar och genomgår också processen för dess uttorkning.
Framställning av aluminium enligt den metod som beskrivs ovan,är mycket vanligt i metallurgi. Det finns också en metod som uppfanns 1827 av F. Wöhler. Det ligger i det faktum att aluminium kan brytas genom en kemisk reaktion mellan klorid och kalium. En liknande process kan endast utföras genom att skapa speciella förhållanden i form av mycket hög temperatur och vakuum. Så från en mol klorid och samma volym kalium kan en mol aluminium och tre mol kaliumklorid erhållas som en biprodukt. Denna reaktion kan skrivas i form av följande ekvation: АІСІ3 + 3К = АІ + 3КСІ. Denna metod har inte vunnit mycket popularitet inom metallurgi.
Som nämnts ovan är detta ett enkelt ämne,som består av atomer som inte kombineras i molekyler. Nästan alla metaller bildar liknande strukturer. Aluminium har en relativt hög kemisk aktivitet och starka reducerande egenskaper. Den kemiska karakteriseringen av aluminium börjar med en beskrivning av dess reaktioner med andra enkla ämnen, och sedan kommer interaktioner med komplexa oorganiska föreningar att beskrivas.
Dessa inkluderar först och främst syre -den vanligaste föreningen på planeten. Tjugo procent av den består av jordens atmosfär. Reaktionerna från ett givet ämne med andra kallas oxidation eller förbränning. Det uppträder vanligtvis vid höga temperaturer. Men när det gäller aluminium är oxidation möjlig under normala förhållanden - så bildas en oxidfilm. Om denna metall krossas kommer den att brinna samtidigt som den släpper ut en stor mängd energi i form av värme. För reaktionen mellan aluminium och syre behövs dessa komponenter i ett molförhållande av 4: 3, vilket resulterar i att vi erhåller två delar av oxiden.
Denna kemiska interaktion uttrycks iformen av följande ekvation: 4АІ + 3О2 = 2АІО3. Reaktioner av aluminium med halogener, som inkluderar fluor, jod, brom och klor, är också möjliga. Namnen på dessa processer kommer från namnen på motsvarande halogener: fluorering, jodering, bromering och klorering. Dessa är typiska additionsreaktioner.
Låt oss till exempel ta interaktionen mellan aluminium och klor. Denna typ av process kan bara hända i kyla.
Så, ta två mol aluminium och tre mol klor,vi får som ett resultat två mol klorid av den betraktade metallen. Ekvationen för denna reaktion är som följer: 2AI + 3CI = 2AICI3. På samma sätt kan du få aluminiumfluorid, dess bromid och jodid.
Ämnet i fråga reagerar endast med svavelvid uppvärmning. För att genomföra interaktionen mellan dessa två föreningar måste du ta dem i molära proportioner på två till tre, och en del av aluminiumsulfid bildas. Reaktionsekvationen ser ut så här: 2Al + 3S = Al2S3.
Dessutom, vid höga temperaturer, aluminiuminteragerar med kol, bildar karbid och med kväve, bildar nitrid. Följande ekvationer av kemiska reaktioner kan nämnas som ett exempel: 4AI + 3C = АІ4С3; 2Al + N2 = 2AlN.
Dessa inkluderar vatten, salter, syror, baser, oxider. Aluminium reagerar annorlunda med alla dessa kemiska föreningar. Låt oss titta närmare på varje fall.
Med det vanligaste komplexet på jordenaluminium samverkar med ett ämne vid uppvärmning. Detta händer endast i fallet med preliminär avlägsnande av oxidfilmen. Som ett resultat av interaktionen bildas amfoter hydroxid och väte släpps också ut i luften. Om vi tar två delar aluminium och sex delar vatten får vi hydroxid och väte i molära proportioner på två till tre. Ekvationen för denna reaktion skrivs enligt följande: 2AI + 6H2O = 2AI (OH) 3 + 3H2.
Liksom andra aktiva metaller är aluminium kapabeltgå in i en substitutionsreaktion. Samtidigt kan den förskjuta väte från syran eller katjonen av en mer passiv metall från dess salt. Som ett resultat av sådana interaktioner bildas ett aluminiumsalt och väte frigörs (i fallet med en syra) eller ren metallfällningar (den som är mindre aktiv än den som anses vara). I det andra fallet manifesteras de reduceringsegenskaper som nämnts ovan. Ett exempel är interaktionen mellan aluminium och saltsyra, där aluminiumklorid bildas och väte släpps ut i luften. Denna typ av reaktion uttrycks i form av följande ekvation: 2AI + 6HCI = 2AICI3 + 3H2.
Ett exempel på interaktionen mellan aluminium och salt kan varafungera som dess reaktion med kopparsulfat. Med dessa två komponenter slutar vi med aluminiumsulfat och ren koppar, som kommer att fällas ut. Med syror som svavelsyra och salpetersyra reagerar aluminium på ett märkligt sätt. Till exempel, när aluminium tillsätts till en utspädd lösning av nitratsyra i ett molförhållande av åtta delar till trettio, bildas åtta delar av nitrat av metallen i fråga, tre delar kväveoxid och femton delar vatten. Ekvationen för denna reaktion skrivs enligt följande: 8Al + 30HNO3 = 8Al (NO3) 3 + 3N2O + 15H2O. Denna process inträffar bara när det är hög temperatur.
Om du blandar aluminium och en svag lösningsulfatsyra i molproportioner av två till tre, då får vi sulfatet av metallen ifråga och väte i förhållandet en till tre. Det vill säga en vanlig substitutionsreaktion kommer att inträffa, vilket är fallet med andra syror. För tydlighetens skull presenterar vi ekvationen: 2Al + 3H2SO4 = Al2 (SO4) 3 + 3H2. Men med en koncentrerad lösning av samma syra är allt mer komplicerat. Här, som i fallet med nitrat, bildas en biprodukt, men inte i form av oxid, utan i form av svavel och vatten. Om vi tar de två komponenterna vi behöver i ett molförhållande mellan två och fyra, så får vi som en del en del av saltet av metallen i fråga och svavel och fyra delar vatten. Denna kemiska interaktion kan uttryckas med följande ekvation: 2Al + 4H2SO4 = Al2 (SO4) 3 + S + 4H2O.
Och det sista att tänka på ärinteraktionsmönster av aluminium med vissa oxider. Det vanligaste och mest använda fallet är Beketov-reaktionen. Det, som många andra som diskuterats ovan, förekommer endast vid höga temperaturer. Så för genomförandet måste du ta två mol aluminium och en mol ferrumoxid. Som ett resultat av växelverkan mellan dessa två ämnen erhåller vi aluminiumoxid och fritt järn i mängden en respektive två mol.
Observera att användningen av aluminium är mycket frekventfenomen. Först och främst behöver flygindustrin det. Tillsammans med magnesiumlegeringar används här även legeringar baserade på metallen i fråga. Vi kan säga att det genomsnittliga flygplanet är 50% aluminium och dess motor är 25%. Användningen av aluminium utförs också vid tillverkning av ledningar och kablar på grund av dess utmärkta elektriska ledningsförmåga. Dessutom används denna metall och dess legeringar i stor utsträckning inom fordonsindustrin. Karosserna av bilar, bussar, trolleybussar, vissa spårvagnar samt vagnar av konventionella och elektriska tåg är gjorda av dessa material.
Som nämnts ovan, aluminium i en storkvantiteten finns i jordskorpan. Det är särskilt viktigt för levande organismer. Aluminium är involverat i regleringen av tillväxtprocesser, bildar bindväv, såsom ben, ligament och andra. Tack vare detta mikroelement utförs processerna för regenerering av kroppsvävnader snabbare. Dess brist kännetecknas av följande symtom: utvecklings- och tillväxtstörningar hos barn, hos vuxna - kronisk trötthet, nedsatt prestanda, nedsatt rörelsekoordinering, minskad vävnadsregenerering, muskelsvaghet, särskilt i extremiteterna. Detta fenomen kan uppstå om du konsumerar för få livsmedel som innehåller detta spårämne.
Ett vanligare problem är dock överskottaluminium i kroppen. Samtidigt observeras ofta följande symtom: nervositet, depression, sömnstörningar, minnesförlust, stressmotstånd, mjukning av muskuloskeletala systemet, vilket kan leda till frekventa frakturer och stukningar. Med ett långvarigt överskott av aluminium i kroppen uppstår ofta problem i nästan alla organsystem.
Ett antal orsaker kan leda till detta fenomen.Först och främst är det här aluminiumkokkärl. Forskare har länge bevisat att rätter gjorda av metallen i fråga är olämpliga för att laga mat i den, eftersom en del av aluminiumet vid höga temperaturer hamnar i mat och som ett resultat konsumerar du mycket mer av detta spårämne än kroppen behöver.
Den andra anledningen är regelbunden användningkosmetika som innehåller metallen i fråga eller dess salter. Innan du använder någon produkt måste du noggrant läsa dess sammansättning. Kosmetika är inget undantag.
Den tredje anledningen är att ta mediciner därinnehåller mycket aluminium under lång tid. Och också missbruk av vitaminer och livsmedelstillsatser, som inkluderar detta mikroelement.
Låt oss nu ta reda på vilka produkterinnehåller aluminium för att reglera din kost och organisera din meny korrekt. Först och främst är detta morötter, bearbetade ostar, vete, alun, potatis. För frukt rekommenderas avokado och persikor. Dessutom är vitkål, ris och många medicinska örter rika på aluminium. Katjoner av metallen i fråga kan också ingå i dricksvatten. För att undvika ett ökat eller minskat innehåll av aluminium i kroppen (dock, precis som alla andra spårämnen), måste du noga övervaka din kost och försöka göra den så balanserad som möjligt.
