მეტალები ერთ-ერთი ყველაზე მოსახერხებელი მასალაა დასამუშავებლად. მათ ასევე ჰყავთ საკუთარი ლიდერები. მაგალითად, ალუმინის ძირითადი თვისებები ხალხისთვის დიდი ხანია ცნობილია. ისინი იმდენად შესაფერისია ყოველდღიურ ცხოვრებაში გამოსაყენებლად, რომ ეს ლითონი ძალიან პოპულარული გახდა. რა თვისებები აქვს ალუმინს, როგორც მარტივ ნივთიერებას და როგორც ატომს, განვიხილავთ ამ სტატიაში.
ალუმინის აღმოჩენის ისტორია
დიდი ხანია, ადამიანმა იცოდა აღნიშნული ლითონის ნაერთი - კალიუმის ალუმი. მას იყენებდნენ, როგორც აგენტს, რომელსაც შეუძლია ნარევის კომპონენტების შეშუპება და ერთმანეთთან შეკავშირება; ეს ასევე აუცილებელი იყო ტყავის ნაწარმის გასახდელში. სუფთა ალუმინის ოქსიდის არსებობა ცნობილი გახდა მე-18 საუკუნეში, მის მეორე ნახევარში. თუმცა, არცერთი სუფთა ნივთიერება არ იქნა მიღებული.
მ მოახერხა ლითონის იზოლირება მისი ქლორიდიდან პირველად მეცნიერმა ჰ.კ ოერსტედმა. სწორედ მან დაამუშავა მარილი კალიუმის ამალგამით და გამოყო ნაცრისფერი ფხვნილი ნარევიდან, რომელიც იყო ალუმინი მისი სუფთა სახით.
მაშინ გაირკვა, რომ ალუმინის ქიმიური თვისებები გამოიხატება მის მაღალ აქტივობაში, ძლიერი შემცირების უნარით. ამიტომ, მასთან დიდი ხნის განმავლობაში არავინ მუშაობდა.
თუმცა 1854 წელს ფრანგმა დევილმა შეძლო დნობის ელექტროლიზით მიეღო ლითონის ჯოხები. ეს მეთოდი დღესაც აქტუალურია. განსაკუთრებით ძვირფასი მასალის მასობრივი წარმოება დაიწყო მე-20 საუკუნეში, როდესაც მოგვარდა საწარმოებში დიდი რაოდენობით ელექტროენერგიის მოპოვების პრობლემები..
დღეს ეს ლითონი ერთ-ერთი ყველაზე პოპულარულია და გამოიყენება სამშენებლო და საყოფაცხოვრებო მრეწველობაში.
ალუმინის ატომის ზოგადი მახასიათებლები
თუ განსახილველ ელემენტს პერიოდულ სისტემაში მისი პოზიციით დავახასიათებთ, შეგვიძლია გამოვყოთ რამდენიმე წერტილი.
- რიგი ნომერი - 13.
- მდებარეობს მესამე მინორულ პერიოდში, მესამე ჯგუფი, მთავარი ქვეჯგუფი.
- ატომური მასა - 26, 98.
- ვალენტური ელექტრონების რაოდენობა - 3.
- გარე ფენის კონფიგურაცია გამოიხატება როგორც 3s23p1.
- ელემენტის სახელია ალუმინი.
- ლითონის თვისებები ძლიერია.
- ბუნებაში არ აქვს იზოტოპები, არსებობს მხოლოდ ერთი ფორმით, მასური რიცხვით 27.
- ქიმიური სიმბოლოა AL, ფორმულებში იკითხება როგორც "ალუმინი".
- ჟანგვის მდგომარეობა არის ერთი, ტოლია +3.
ალუმინის ქიმიურ თვისებებს სრულად ადასტურებს მისი ატომის ელექტრონული სტრუქტურა, რადგან დიდი ატომური რადიუსის და ელექტრონის დაბალი აფინურობის მქონე მას შეუძლია იმოქმედოს როგორც ძლიერი შემცირების აგენტი, როგორც ყველა აქტიური ლითონი.
ალუმინი, როგორც მარტივი ნივთიერება: ფიზიკური თვისებები
თუ ვსაუბრობთ ალუმინზე, როგორმარტივი ნივთიერება, ეს არის მოვერცხლისფრო-თეთრი მბზინავი ლითონი. ჰაერში ის სწრაფად იჟანგება და იფარება მკვრივი ოქსიდის ფილმით. იგივე ხდება კონცენტრირებული მჟავების მოქმედებისას.
ასეთი ფუნქციის არსებობა ამ ლითონისგან დამზადებულ პროდუქტებს კოროზიის მიმართ მდგრადს ხდის, რაც, რა თქმა უნდა, ძალიან მოსახერხებელია ადამიანებისთვის. ამიტომ, ეს არის ალუმინი, რომელიც პოულობს ასეთ ფართო გამოყენებას მშენებლობაში. ნივთიერების თვისებები ასევე საინტერესოა იმით, რომ ეს ლითონი არის ძალიან მსუბუქი, თანაც ძლიერი და რბილი. ასეთი მახასიათებლების კომბინაცია არ არის ხელმისაწვდომი ყველა ნივთიერებისთვის.
ალუმინისთვის დამახასიათებელი რამდენიმე ძირითადი ფიზიკური თვისებაა.
- მაღალი ხარისხი მოქნილობა და დრეკადობა. ამ ლითონისგან კეთდება მსუბუქი, მტკიცე და ძალიან თხელი ფოლგა, ისიც მავთულში.
- დნობის წერტილი - 660 0C.
- დუღილის წერტილი - 2450 0C.
- სიმკვრივე - 2,7 გ/სმ3.
- კრისტალური მედის მოცულობის სახეზე ორიენტირებული, მეტალიკი.
- შეერთების ტიპი - მეტალი.
ალუმინის ფიზიკური და ქიმიური თვისებები განსაზღვრავს მისი გამოყენებისა და გამოყენების სფეროებს. თუ ვსაუბრობთ ყოველდღიურ ასპექტებზე, მაშინ ჩვენს მიერ ზემოთ უკვე განხილული მახასიათებლები დიდ როლს თამაშობს. როგორც მსუბუქი, გამძლე და ანტიკოროზიული ლითონი, ალუმინი გამოიყენება თვითმფრინავებსა და გემთმშენებლობაში. ამიტომ, ამ თვისებების ცოდნა ძალიან მნიშვნელოვანია.
ალუმინის ქიმიური თვისებები
თვალსაზრისითქიმიაში, მოცემული ლითონი არის ძლიერი შემცირების აგენტი, რომელსაც შეუძლია გამოავლინოს მაღალი ქიმიური აქტივობა, როგორც სუფთა ნივთიერება. მთავარია ოქსიდის ფილმის აღმოფხვრა. ამ შემთხვევაში აქტივობა მკვეთრად იზრდება.
ალუმინის, როგორც მარტივი ნივთიერების ქიმიური თვისებები განისაზღვრება მისი უნარით რეაგირება მოახდინოს:
- მჟავები;
- ტუტე;
- ჰალოგენები;
- ნაცრისფერი.
არ ურთიერთქმედებს წყალთან ნორმალურ პირობებში. ამავდროულად, ჰალოგენებისგან, გათბობის გარეშე, ის რეაგირებს მხოლოდ იოდთან. სხვა რეაქციები მოითხოვს ტემპერატურას.
შეიძლება მოიყვანოთ ალუმინის ქიმიური თვისებების საილუსტრაციო მაგალითები. ურთიერთქმედების რეაქციის განტოლებები:-თან
- მჟავები - AL + HCL=AlCL3 + H2;
-
ტუტე - 2Al + 6H2O + 2NaOH=Na[Al(OH)4] + 3H 2;
- ჰალოგენები - AL + Hal=ALHal3;
- ნაცრისფერი - 2AL + 3S=AL2S3.
ზოგადად, მოცემული ნივთიერების ყველაზე მნიშვნელოვანი თვისებაა მისი მაღალი უნარი აღადგინოს სხვა ელემენტები მათი ნაერთებისგან.
აღდგენითი ტევადობა
ალუმინის აღმდგენი თვისებები კარგად ჩანს სხვა ლითონების ოქსიდებთან ურთიერთქმედების რეაქციებში. ის ადვილად ამოიღებს მათ ნივთიერების შემადგენლობიდან და საშუალებას აძლევს მათ არსებობდეს მარტივი ფორმით. მაგალითად: Cr2O3 + AL=AL2O3 + კრ.
მეტალურგიაში არსებობს ნივთიერებების მიღების მთელი ტექნიკა,ასეთ პასუხებზე დაყრდნობით. მას ალუმინოთერმია ჰქვია. ამიტომ ქიმიურ მრეწველობაში ეს ელემენტი გამოიყენება ზუსტად სხვა ლითონების მისაღებად.
გავრცელება ბუნებაში
სხვა ლითონის ელემენტებს შორის გავრცელების თვალსაზრისით, ალუმინი პირველ ადგილზეა. მისი შემცველობა დედამიწის ქერქში 8,8%-ია. თუ არალითონებს შევადარებთ, მაშინ მისი ადგილი მესამე იქნება ჟანგბადისა და სილიციუმის შემდეგ.
მაღალი ქიმიური აქტივობის გამო, ის არ გვხვდება სუფთა სახით, არამედ მხოლოდ სხვადასხვა ნაერთების შემადგენლობაში. ასე, მაგალითად, არის ბევრი მადანი, მინერალი, ქანები, რომლებშიც შედის ალუმინი. თუმცა, მას მოიპოვებენ მხოლოდ ბოქსიტებიდან, რომელთა შემცველობა არც თუ ისე მაღალია ბუნებით.
ამ ლითონის შემცველი ყველაზე გავრცელებული ნივთიერებები:
- ფელდსპარსი;
- ბოქსიტები;
- გრანიტები;
- სილიკი;
- ალუმინოსილიკატები;
- ბაზალტები და სხვა.
მცირე რაოდენობით, ალუმინი აუცილებლად ცოცხალი ორგანიზმების უჯრედების ნაწილია. ხავსების ზოგიერთ სახეობასა და საზღვაო ცხოველებს შეუძლიათ ამ ელემენტის დაგროვება თავიანთ სხეულში სიცოცხლის განმავლობაში.
მიიღე
ალუმინის ფიზიკური და ქიმიური თვისებები შესაძლებელს ხდის მის მიღებას მხოლოდ ერთი გზით: შესაბამისი ოქსიდის დნობის ელექტროლიზით. თუმცა, ეს პროცესი ტექნოლოგიურად რთულია. AL2O3 დნობის წერტილი არის 2000 0C-ზე მეტი. ამის გამო მისი პირდაპირ ელექტროლიზირება შეუძლებელია. Ისეგააგრძელეთ შემდეგნაირად.
- ბოქსიტები მოიპოვება.
- გაწმინდეთ ისინი მინარევებისაგან და დატოვონ მხოლოდ ალუმინის ოქსიდი.
- შემდეგ კრიოლიტი დნება.
- დაამატე ოქსიდი.
- ეს ნარევი ელექტროლიზდება და მიიღება სუფთა ალუმინი და ნახშირორჟანგი.
პროდუქტის სარგებელი არის 99.7%. თუმცა შესაძლებელია კიდევ უფრო სუფთა ლითონის მიღება, რომელიც გამოიყენება ტექნიკური მიზნებისთვის.
აპლიკაცია
ალუმინის მექანიკური თვისებები არ არის საკმარისად კარგი მისი სუფთა სახით გამოსაყენებლად. ამიტომ, ამ ნივთიერებაზე დაფუძნებული შენადნობები ყველაზე ხშირად გამოიყენება. ბევრი მათგანია, ჩვენ შეგვიძლია დავასახელოთ ყველაზე ძირითადი.
- დურალუმინი.
- ალუმინ-მანგანუმი.
- ალუმინი-მაგნიუმი.
- ალუმინი-სპილენძი.
- Silumins.
- Avial.
მათი მთავარი განსხვავება, რა თქმა უნდა, არის მესამე მხარის დანამატები. ყველა მათგანი დაფუძნებულია ალუმინზე. სხვა ლითონები ხდის მასალას უფრო გამძლეს, კოროზიისადმი მდგრადს, აცვიათ მდგრადს და ელასტიურს.
არსებობს ალუმინის გამოყენების რამდენიმე ძირითადი სფერო, როგორც სუფთა სახით, ასევე მისი ნაერთების (შენადნობების) სახით.
- სახლში გამოყენებული მავთულისა და ფოლგის დასამზადებლად.
- ჭურჭლის დამზადება.
- საავიაციო ინდუსტრია.
- გემთმშენებლობა.
- მშენებლობა და არქიტექტურა.
- კოსმოსური ინდუსტრია.
- რეაქტორების მშენებლობა.
რკინასთან და მისთან ერთადალუმინის შენადნობები - ყველაზე მნიშვნელოვანი ლითონი. პერიოდული სისტემის ამ ორმა წარმომადგენელმა იპოვა ყველაზე ფართო ინდუსტრიული გამოყენება ადამიანის ხელში.
ალუმინის ჰიდროქსიდის თვისებები
ჰიდროქსიდი არის ყველაზე გავრცელებული ნაერთი, რომელიც ქმნის ალუმინს. მისი ქიმიური თვისებები იგივეა, რაც თავად ლითონის - ის ამფოტერულია. ეს ნიშნავს, რომ მას შეუძლია გამოავლინოს ორმაგი ბუნება, რეაგირებს როგორც მჟავებთან, ასევე ტუტეებთან.
ალუმინის ჰიდროქსიდი თავისთავად არის თეთრი ჟელატინის ნალექი. მისი მიღება ადვილია ალუმინის მარილის ტუტესთან ან ამონიუმის ჰიდროქსიდთან რეაგირებით. მჟავებთან ურთიერთობისას ეს ჰიდროქსიდი იძლევა ჩვეულებრივ შესაბამის მარილს და წყალს. თუ რეაქცია მიმდინარეობს ტუტესთან, მაშინ წარმოიქმნება ალუმინის ჰიდროქსოკომპლექსები, რომლებშიც მისი საკოორდინაციო რიცხვია 4. მაგალითი: Na[Al(OH)4] - ნატრიუმის ტეტრაჰიდროქსოალუმინატი..
