Доклад по теме алюминий по химии

Доклад Алюминий 9 класс сообщение

Алюминий или еще одно его менее распространённое название Глиний — это хим. элемент, в периодической табл. Менделеева находится под атомным номером 13, химический элемент 3й группы. Алюминий относится к легким металлам, его цвет серебристо-белый, также к его свойствам относятся: гранецентрированная и кристаллическая кубическая решетка, невысокая плотность, а также он начинает плавиться при 660 ˚С. Атомный вес приблизительно равен 27,04. Элемент открыл Ганс К. Эрстед.

Название элемента произошло от латинского слова alumen, оно еще за полтысячелетия до н.э. означало алюминиевые квасцы. Они применялись в качестве протравы во время окрашивания ткани, а также во время дубления кожи.

Алюминий по распространённости в природной среде занимает 3-е место, а также по распространённости среди металлов занял 1-е место. По причине своих химических свойств алюминий не встречается в чистом и свободном виде в природной среде. Зато его множество во всевозможных соединениях, а конкретно в силикатах. Огромное количество соединений с алюминием находятся в горных породах. Он встречается в таких соединениях, как слюда, глина и корунда.

В 1827 году Велер сделал открытие, он 1-й добыл алюминий в свободном состоянии, его открытие выглядело в виде порошка серого цвета. А в 1846 году Велер сделал еще одно открытие получив алюминий в виде металлических шариков блестящего цвета. Также Велером были описаны свойства алюминия. Через 8 лет Сен-Клер Девиллему удалось разработать и значительно усовершенствовать способ получения алюминия.

Теплопроводность алюминия значительно зависит от уровня его чистоты. Для алюминия с техническими характеристиками и чистотой 99,49 и 99,70%, при 200°С теплопроводность равняется 209 и 222 Вт/(м×К). Для алюминия чистота которого равняется 99,9%, и он является рафинированным электролитиески, его теплопроводность при 190°С поднимается до показателя до 343 Вт/(м×К).

По характеристикам теплопроводности алюминий занимает 4-е место. Уровень деформации, при каком режиме была выполнена термообработка, очень важен аспект наличия примесей и то что собой представляют эти добавки, все это воздействует на уровень электропроводности металла. Самыми частыми и массовыми добавками в алюминии есть железо, цинк, кремний, титан и медь.

Чем меньше в алюминии различных добавок, тем выше поднимается уровень его умения отображать от своей поверхности белый свет.

Химический элемент с легкостью может вступить в реакцию с кислородом при комнатной температуре окружающей среды. В ходе реакции на поверхности образуется оксидная пленка, при которой металлу не страшна коррозия. После того как на поверхности металла образуется пленка металл не будет взаимодействовать с водой, концентратами азотной и серной кислоты, по этим причинам тара из алюминия используется для их перевозки.

Оксидная пленка с металла с легкостью снимается при помощи солей аммония, горячей щелочи, ртутных сплавов. Когда пленка будет разрушена, элемент может вступать в химическую реакцию с некоторым рядом неметаллов и различными соединениями.

При помощи электролиза раствора глинозема в расплавленном криолите при температуре 960-970°С, добывают алюминий в максимально чистом виде.

Алюминий широко распространён в качестве конструкционного материала. Его часто используют во время производства посуды, фольги. Его нередко используют в авиастроительстве включая космическую отрасль. Чистый алюминий нельзя применять в строении, в связи с малой прочностью, прочность металла повышают за счет сплава.

Также алюминий применяется в металлургии, во время производства взрывчатых веществ. Он активно используется во время перевозок жидких газов, некоторых кислот, пищевых масел, воды, а также перекиси водорода.

Потребность в алюминии, его производство и потребление все время поднимается.

Доклад №2

Алюминий – это серебристый металл с голубовато-серым оттенком. Он отличается пластичностью, малым весом, а также отличной проводимостью тепла и электричества. Поддаётся обработке давлением и сварке. В сочетании с кислородом, образует защитную пленку, предупреждающую дальнейшее распространение коррозии. Примеси различных металлов изменяют качественную характеристику алюминия. Например, соединения алюминия с марганцем или магнием снижают его проводниковые свойства, кремневое легирование – уменьшает пластичность, сочетание с железом снижает стойкость алюминия к коррозии.

Чистый алюминий применяют в производстве полупроводниковых приборов, проводов для электрической сети, а также зеркал. Металл сложно поддается обработке из-за своей хрупкости. Поэтому, для получения готовой продукции, чаще используются его сплавы.

Прочность сплавов, полученных с помощью литья, является их отличительной особенностью, так же как и повышенная твердость. Изменение свойств алюминия позволяет проводить качественную обработку металла, а также получать заготовки различной степени сложности.

Наиболее пластичными являются алюминиевые сплавы, которые деформируются путём обработки горячим или холодным давлением. В производстве выпускаются в форме пластин, прутиков, полос, проволоки. В свою очередь, сплавы, подвергающиеся деформации, можно разделить на два вида: упрочняемые и не упрочняемые тепловой обработкой.

Не упрочняемые сплавы в своей основе имеют алюминий в совокупности с магнием или марганцем. Такие сочетания металлов, являются самыми благоприятными для изготовления пластичных и не подверженных коррозии изделий, одним, из которых является алюминиевая посуда.

Упрочнение сплавов совершается за счет закалки и последующего старения металла. Это происходит либо естественным способом, либо в результате повышения и понижения температуры. Сплав с медью – дюралюминий, является упрочняемым, он в два раза превышает исходные качества чистого алюминия, не утяжеляясь, но имеет низкую стойкость к ржавлению. Для предотвращения коррозии, изделия, изготовленные из дюралюминия, плакируют, то есть, покрывают слоем лака или чистого алюминия.

Алюминиевые сплавы имеют широкое распространение. Из них изготавливают пластины, которые впоследствии используются для изготовления консервных банок. Пищевая фольга является алюминиевой. Но самое большое применение сплавов этого металла происходит при строительстве автомобилей и самолетов.

9 класс, свойства, применение

Алюминий

Популярные темы сообщений

Родом дымковская игрушка из заречной слободы Дымково близ города Вятки (современного Кирова). Этот старинный промысел зародился в 15 веке. Происхождение промысла, по преданию, связано с вятским народным праздником «Свистопляской»

Великих людей манит что-то новое, неизведанное ранее никем. Великие путешественники, это те люди, которые на удивление всем, смогли открыть и познать новые земли со всеми их странностями и законами. Мировая история знает много имен великих

На Севере Европы есть небольшое Королевство, называется оно Дания. Живет здесь около 6 миллионов человек, именуются датчанами. Руководит страной королева Маргрете Вторая. Государственный язык – датский, но многие жители хорошо владеют

Источник

Алюминий

Кусок чистого алюминия

Алюминий — очень редкий минерал семейства меди-купалита подкласса металлов и интерметаллидов класса самородных элементов. Преимущественно в виде микроскопических выделений сплошного мелкозернистого строения. Может образовывать пластинчатые или чешуйчатые кристаллы до 1 мм., отмечены нитевидные кристаллы длиной до 0,5 мм. при толщине нитей несколько мкм. Лёгкий парамагнитный металл серебристо-белого цвета, легко поддающийся формовке, литью, механической обработке.

Смотрите так же:

СТРУКТУРА

Кубическая гранецентрированная структура. 4 оранжевых атома

Кристаллическая решетка алюминия — гранецентрированный куб, которая устойчива при температуре от 4°К до точки плавления. В алюминии нет аллотропических превращений, т.е. его строение постоянно. Элементарная ячейка состоит из четырех атомов размером 4,049596×10 -10 м; при 25 °С атомный диаметр (кратчайшее расстояние между атомами в решетке) составляет 2,86×10 -10 м, а атомный объем 9,999×10 -6 м 3 /г-атом.
Примеси в алюминии незначительно влияют на величину параметра решетки. Алюминий обладает большой химической активностью, энергия образования его соединений с кислородом, серой и углеродом весьма велика. В ряду напряжений он находится среди наиболее электроотрицательных элементов, и его нормальный электродный потенциал равен -1,67 В. В обычных условиях, взаимодействуя с кислородом воздуха, алюминий покрыт тонкой (2-10 -5 см), но прочной пленкой оксида алюминия А1₂₃, которая защищает от дальнейшего окисления, что обусловливает его высокую коррозионную стойкость. Однако при наличии в алюминии или окружающей среде Hg, Na, Mg, Ca, Si, Си и некоторых других элементов прочность оксидной пленки и ее защитные свойства резко снижаются.

СВОЙСТВА

Самородный алюминий. Поле зрения 5 x 4 мм. Азербайджан, Гобустанский район, Каспийское море, Хере-Зиря или остров Булла

Алюминий — мягкий, легкий, серебристо-белый металл с высокой тепло- и электропроводностью, парамагнетик. Температура плавления 660°C. К достоинствам алюминия и его сплавов следует отнести его малую плотность (2,7 г/см 3 ), сравнительно высокие прочностные характеристики, хорошую тепло- и электропроводность, технологичность, высокую коррозионную стойкость. Совокупность этих свойств позволяет отнести алюминий к числу важнейших технических материалов. Он легко вытягивается в проволоку и прокатывается в тонкие листы. Алюминий химически активен (на воздухе покрывается защитной оксидной пленкой — оксидом алюминия.) надежно предохраняет металл от дальнейшего окисления. Но если порошок алюминия или алюминиевую фольгу сильно нагреть, то металл сгорает ослепительным пламенем, превращаясь в оксид алюминия. Алюминий растворяется даже в разбавленных соляной и серной кислотах, особенно при нагревании. А вот в сильно разбавленной и концентрированной холодной азотной кислоте алюминий не растворяется. При действии на алюминий водных растворов щелочей слой оксида растворяется, причем образуются алюминаты — соли, содержащие алюминий в составе аниона.

ЗАПАСЫ И ДОБЫЧА

По распространённости в земной коре Земли занимает 1-е место среди металлов и 3-е место среди элементов, уступая только кислороду и кремнию. Массовая концентрация алюминия в земной коре, по данным различных исследователей, оценивается от 7,45 до 8,14%.
Современный метод получения, процесс Холла—Эру был разработан независимо американцем Чарльзом Холлом и французом Полем Эру в 1886 году. Он заключается в растворении оксида алюминия Al₂O₃ в расплаве криолита Na₃AlF₆ с последующим электролизом с использованием расходуемых коксовых или графитовых анодных электродов. Такой метод получения требует очень больших затрат электроэнергии, и поэтому получил промышленное применение только в XX веке.

ПРОИСХОЖДЕНИЕ

Аллюминий, агрегированный с коркой байерита на поверхности. Узбекистан, Навойская область, Учкудук

Вследствие высокой химической активности он не встречается в чистом виде, а лишь в составе различных соединений. Так, например, известно множество руд, минералов, горных пород, в состав которых входит алюминий. Однако добывается он только из бокситов, содержание которых в природе не слишком велико. Самые распространенные вещества, содержащие рассматриваемый металл: полевые шпаты; бокситы; граниты; кремнезем; алюмосиликаты; базальты и прочие. В небольшом количестве алюминий обязательно входит в состав клеток живых организмов. Некоторые виды плаунов и морских обитателей способны накапливать этот элемент внутри своего организма в течение жизни.

ПРИМЕНЕНИЕ

Украшение из алюминия

Широко применяется как конструкционный материал. Основные достоинства алюминия в этом качестве — лёгкость, податливость штамповке, коррозионная стойкость. Электропроводность алюминия всего в 1,7 раза меньше, чем у меди, при этом алюминий приблизительно в 4 раза дешевле за килограмм, но, за счёт в 3,3 раза меньшей плотности, для получения равного сопротивления его нужно приблизительно в 2 раза меньше по весу. Поэтому он широко применяется в электротехнике для изготовления проводов, их экранирования и даже в микроэлектронике при напылении проводников на поверхности кристаллов микросхем.
Когда алюминий был очень дорог, из него делали разнообразные ювелирные изделия. Так, Наполеон III заказал алюминиевые пуговицы, а Менделееву в 1889 г. были подарены весы с чашами из золота и алюминия. Мода на ювелирные изделия из алюминия сразу прошла, когда появились новые технологии его получения, во много раз снизившие себестоимость. Сейчас алюминий иногда используют в производстве бижутерии.

Источник

Доклад: Алюминий

Министерствообразования и науки РФ

АЛЮМИНИЙ (лат. Aluminium; от«alumen» — квасцы), Al, химический элемент III группы периодическойсистемы, атомный номер 13, атомная масса 26,98154.

Природный алюминий состоит изодного нуклида 27Al. Конфигурация внешнего электронного слоя 3s2p1. Практическиво всех соединениях степень окисления алюминия +3 (валентность III).

Радиус нейтрального атомаалюминия 0,143 нм, радиус иона Al3+ 0,057 нм. Энергии последовательнойионизации нейтрального атома алюминия равны, соответственно, 5,984, 18,828,28,44 и 120 эВ. По шкале Полинга электроотрицательность алюминия 1,5.

Простое вещество алюминий —мягкий легкий серебристо-белый металл.

Алюминий — типичный металл,кристаллическая решетка кубическая гранецентрированная, параметр а = 0,40403нм. Температура плавления чистого металла 660°C, температура кипения около2450°C, плотность 2,6989 г/см3. Температурный коэффициент линейного расширенияалюминия около 2,5·10–5 К–1 Стандартный электродный потенциал Al3+/Al— 1,663В.

Химически алюминий — довольноактивный металл. На воздухе его поверхность мгновенно покрывается плотнойпленкой оксида Al2О3, которая препятствует дальнейшемудоступу кислорода (O) к металлу и приводит к прекращению реакции, чтообусловливает высокие антикоррозионные свойства алюминия. Защитнаяповерхностная пленка на алюминии образуется также, если его поместить вконцентрированную азотную кислоту.

С остальными кислотами алюминийактивно реагирует:

6НСl + 2Al = 2AlCl3 + 3H2,

3Н2SO4 + 2Al = Al2(SO4)3+ 3H2.

Алюминий реагирует с растворамищелочей. Сначала растворяется защитная оксидная пленка:

Al2О3 + 2NaOH + 3H2O =2Na[Al(OH)4].

Затем протекают реакции:

2Al + 6H2O = 2Al(OH)3+ 3H2,

NaOH + Al(OH)3= Na[Al(OH)4],

2Al + 6H2O + 2NaOH =Na[Al(OH)4] + 3Н2,

и в результате образуютсяалюминаты: Na[Al(OH)4] — алюминат натрия (Na) (тетрагидроксоалюминатнатрия), К[Al(OH)4] — алюминат калия (K) (терагидроксоалюминат калия) или др.Так как для атома алюминия в этих соединениях характерно координационное число6, а не 4, то действительные формулы указанных тетрагидроксосоединенийследующие:

При нагревании алюминий реагируетс галогенами:

2Al + 3Cl2= 2AlCl3,

2Al + 3 Br2= 2AlBr3.

Интересно, что реакция междупорошками алюминия и иода (I) начинается при комнатной температуре, если висходную смесь добавить несколько капель воды, которая в данном случае играетроль катализатора:

2Al + 3I2 = 2AlI3.

Взаимодействие алюминия с серой(S) при нагревании приводит к образованию сульфида алюминия:

который легко разлагается водой:

Al2S3 + 6Н2О= 2Al(ОН)3 + 3Н2S.

С водородом (H) алюминийнепосредственно не взаимодействует, однако косвенными путями, например, сиспользованием алюминийорганических соединений, можно синтезировать твердыйполимерный гидрид алюминия (AlН3)х — сильнейшийвосстановитель.

В виде порошка алюминий можносжечь на воздухе, причем образуется белый тугоплавкий порошок оксида алюминияAl2О3.

Высокая прочность связи в Al2О3обусловливает большую теплоту его образования из простых веществ и способностьалюминия восстанавливать многие металлы из их оксидов, например:

3Fe3O4 +8Al = 4Al2O3 + 9Fe и даже

3СаО + 2Al = Al2О3+ 3Са.

Такой способ получения металловназывают алюминотермией.

Амфотерному оксиду Al2О3соответствует амфотерный гидроксид — аморфное полимерное соединение, не имеющеепостоянного состава. Состав гидроксида алюминия может быть передан формулой xAl2O3·yH2O,при изучении химии в школе формулу гидроксида алюминия чаще всего указывают какАl(OH)3.

В лаборатории гидроксид алюминияможно получить в виде студенистого осадка обменными реакциями:

Al2(SO4)3+ 6NaOH = 2Al(OH)3 + 3Na2SO4,

или за счет добавления соды краствору соли алюминия:

2AlCl3+ 3Na2CO3 + 3H2O = 2Al(OH)3 + 6NaCl+ 3CO2,

а также добавлением растворааммиака к раствору соли алюминия:

AlCl3+ 3NH3·H2O = Al(OH)3 + 3H2O + 3NH4Cl.

Название и история открытия:латинское aluminium происходит от латинского же alumen, означающего квасцы(сульфат алюминия и калия (K) KAl(SO4)2·12H2O),которые издавна использовались при выделке кож и как вяжущее средство. Из-завысокой химической активности открытие и выделение чистого алюминия растянулосьпочти на 100 лет. Вывод о том, что из квасцов может быть получена «земля»(тугоплавкое вещество, по-современному — оксид алюминия) сделал еще в 1754немецкий химик А. Маргграф. Позднее оказалось, что такая же «земля» может бытьвыделена из глины, и ее стали называть глиноземом. Получить металлическийалюминий смог только в 1825 датский физик Х. К. Эрстед. Он обработал амальгамойкалия (сплавом калия (K) со ртутью (Hg)) хлорид алюминия AlCl3,который можно было получить из глинозема, и после отгонки ртути (Hg) выделилсерый порошок алюминия.

Только через четверть века этотспособ удалось немного модернизировать. Французский химик А. Э. Сент-КлерДевиль в 1854 году предложил использовать для получения алюминия металлическийнатрий (Na), и получил первые слитки нового металла. Стоимость алюминия былатогда очень высока, и из него изготовляли ювелирные украшения.

Промышленный способ производстваалюминия путем электролиза расплава сложных смесей, включающих оксид, фторидалюминия и другие вещества, независимо друг от друга разработали в 1886 году П.Эру (Франция) и Ч. Холл (США). Производство алюминия связано с высоким расходомэлектроэнергии, поэтому в больших масштабах оно было реализовано только в 20-омвеке. В Советском Союзе первый промышленный алюминий был получен 14 мая 1932года на Волховском алюминиевом комбинате, построенном рядом с Волховскойгидроэлектростанцией.

3.Нахождение в природе

По распространенности в земнойкоре алюминий занимает первое место среди металлов и третье место среди всехэлементов (после кислорода (O) и кремния (Si)), на его долю приходится около8,8% массы земной коры. Алюминий входит в огромное число минералов, главнымобразом, алюмосиликатов, и горных пород. Соединения алюминия содержат граниты,базальты, глины, полевые шпаты и др. Но вот парадокс: при огромном числеминералов и пород, содержащих алюминий, месторождения бокситов — главного сырьяпри промышленном получении алюминия, довольно редки. В России месторождениябокситов имеются в Сибири и на Урале. Промышленное значение имеют также алунитыи нефелины. В качестве микроэлемента алюминий присутствует в тканях растений иживотных. Существуют организмы-концентраторы, накапливающие алюминий в своихорганах, — некоторые плауны, моллюски.

Промышленное получение: припромышленном производстве бокситы сначала подвергают химической переработке,удаляя из них примеси оксидов кремния (Si), железа (Fe) и других элементов. Врезультате такой переработки получают чистый оксид алюминия Al2O3— основное сырье при производстве металла электролизом. Однако из-за того, чтотемпература плавления Al2O3 очень высока (более 2000°C),использовать его расплав для электролиза не удается.

Выход ученые и инженеры нашли вследующем. В электролизной ванне сначала расплавляют криолит Na3AlF6(температура расплава немного ниже 1000°C). Криолит можно получить, например,при переработке нефелинов Кольского полуострова. Далее в этот расплав добавляютнемного Al2О3 (до 10% по массе) и некоторые другиевещества, улучающие условия проведения последующего процесса. При электролизеэтого расплава происходит разложение оксида алюминия, криолит остается врасплаве, а на катоде образуется расплавленный алюминий:

2Al2О3 =4Al + 3О2.

Так как анодом при электролизеслужит графит, то выделяющийся на аноде кислород (O) реагирует с графитом иобразуется углекислый газ СО2.

При электролизе получают металл ссодержанием алюминия около 99,7%. В технике применяют и значительно болеечистый алюминий, в котором содержание этого элемента достигает 99,999% и более.

По масштабам применения алюминийи его сплавы занимают второе место после железа (Fe)и его сплавов. Широкоеприменение алюминия в различных областях техники и быта связано с совокупностьюего физических, механических и химических свойств: малой плотностью,коррозионной стойкостью в атмосферном воздухе, высокой тепло- иэлектропроводностью, пластичностью и сравнительно высокой прочностью. Алюминийлегко обрабатывается различными способами — ковкой, штамповкой, прокаткой и др.Чистый алюминий применяют для изготовления проволоки (электропроводностьалюминия составляет 65,5% от электропроводности меди, но алюминий более чем втри раза легче меди, поэтому алюминий часто заменяет медь в электротехнике) ифольги, используемой как упаковочный материал. Основная же часть выплавляемогоалюминия расходуется на получение различных сплавов. Сплавы алюминия отличаютсямалой плотностью, повышенной (по сравнению с чистым алюминием) коррозионнойстойкостью и высокими технологическими свойствами: высокой тепло- иэлектропроводностью, жаропрочностью, прочностью и пластичностью. На поверхностисплавов алюминия легко наносятся защитные и декоративные покрытия.

Разнообразие свойств алюминиевыхсплавов обусловлено введением в алюминий различных добавок, образующих с нимтвердые растворы или интерметаллические соединения. Основную массу алюминияиспользуют для получения легких сплавов — дуралюмина (94% — алюминий, 4% медь(Cu), по 0,5% магний (Mg), марганец (Mn), железо (Fe) и кремний (Si)), силумина(85-90% — алюминий, 10-14% кремний (Si), 0,1% натрий (Na)) и др. В металлургииалюминий используется не только как основа для сплавов, но и как одна из широкоприменяемых легирующих добавок в сплавах на основе меди (Cu), магния(Mg), железа (Fe), >никеля (Ni) и др.

Сплавы алюминия находят широкоеприменение в быту, в строительстве и архитектуре, в автомобилестроении, всудостроении, авиационной и космической технике. В частности, из алюминиевогосплава был изготовлен первый искусственный спутник Земли. Сплав алюминия ициркония (Zr) — циркалой — широко применяют в ядерном реакторостроении.Алюминий применяют в производстве взрывчатых веществ.

Особо следует отметить окрашенныепленки из оксида алюминия на поверхности металлического алюминия, получаемыеэлектрохимическим путем. Покрытый такими пленками металлический алюминийназывают анодированным алюминием. Из анодированного алюминия, по внешнему видунапоминающему золото (Au), изготовляют различную бижутерию.

При обращении с алюминием в бытунужно иметь в виду, что нагревать и хранить в алюминиевой посуде можно тольконейтральные (по кислотности) жидкости (например, кипятить воду). Если,например, в алюминиевой посуде варить кислые щи, то алюминий переходит в пищу иона приобретает неприятный «металлический» привкус. Поскольку в быту оксиднуюпленку очень легко повредить, то использование алюминиевой посуды все-такинежелательно.

В организм человека алюминийежедневно поступает с пищей (около 2-3 мг), но его биологическая роль неустановлена. В среднем в организме человека (70 кг) в костях, мышцах содержитсяоколо 60 мг алюминия.

Источник