Общие сведения, алюминий

В периодической системе Д. Менделеева алюминий располагается в третьей группе. Учитывая высокую степень химической активности, в природе встречается исключительно в связанном виде. В сравнении с другими металлами, земная кора содержит 8,13 % алюминия в соединениях. Если среди металлов это лидирующая позиция, то кремнию и кислороду элемент уступает.

На основании данных академика А. Ферсмана, вблизи поверхности земли сосредоточено больше 250 минералов алюминия. Примерно 40% из них являются алюмосиликатами.

Основным способом добычи алюминия является электролиз криолитоглиноземного расплава. Данный метод был успешно реализован с появлением мощных источников электрической энергии, что позволило отказаться от трудоемких и менее эффективных химических реакций. Сегодня существуют различные подходы, но принципиального отличия или совершенно нового метода получения алюминия пока что нет. Основным сырьем для получения легкого цветного металла является глинозем.

Химические свойства

В системе предложенной Д. Менделеевым алюминию присвоен номер 13. Атомная масса по углероду составляет 26,9815, а по кислороду – 26,98974. Данный элемент обладает следующими свойствами:

З-валентен в обычных условиях (при воздействии высокой температуры образует субсоединения и характеризуется лишь одной валентностью).
При накаливании алюминий мелкой фракции сгорает в воздухе.
Легко растворяется в щелочах. В процессе химической реации выделяется водород и образуются алюмогидриды.
При сжигании в токе кислорода достигается температура в 3000 С.
Большая часть солей алюминия хорошо растворяются в воде. В результате гидролиза наблюдается кислая реакция.
Не взаимодействует с водородом.
Соединение с углеродом, азотом и серой возможно при условии высокой температуры. Результатом реакции является получение нитрида, карбида и сульфида.
При комнатной температуре алюминий взаимодействует с хлором и бромом в жидком виде. Для взаимодействия с йодом необходимо повышение температуры.
Субгалогениды алюминия (AlF и ALCl) характеризуются устойчивостью лишь в газообразном состоянии. Если поместить в инертную среду или безвоздушное пространство и понизить температуру произойдет процесс распада на чистый алюминий и соединение AlF (AlCl). Данная возможность позволяет получить сверхчистый металл.

Решетка кристалла алюминия имеет форму гранецентрированного куба. Она устойчива при температуре 4К до точки плавления. Строение постоянное, так как отсутствуют аллотропические превращения. Элементарная ячейка состоит из 4 атомов (размер 4,049596х10^-10 м). При температурном режиме 25С атомный диаметр составляет 2,86х10^-10 м и атомный оббьем равен 9,999х10^-6 м³/г-атом. Наличие примесей в значительной мере влияют на состояние решетки.

Физические свойства

Химический элемент под номером 13 имеет очень ценное сочетание свойств:

высокая теплопроводность;
малая плотность;
достаточная пластичность;
устойчивость коррозийным процессам
хорошо анодируется;
полируется;
обладает отражательной способностью.

Цветной металл прекрасно поддается ковке и свариванию. Благодаря этому широко применяется во многих отраслях народного хозяйства. В обычных условиях металл под воздействием воздуха покрывается тонкой пленкой оксида алюминия, который защищает металл от дальнейшего окисления. Устойчивостью к ртути, магнию, натрию и другим элементам не отличается. При взаимодействии защитные свойства значительно снижаются, и начинается коррозийный процесс.