Aliuminis5
5 (100%) 1 vote

Aliuminis5

ALIUMINIS

Aliuminis yra 4A grupėje. Aliuminis – lengvas metalas. Gryno gamtoje nerandama, nes jis chemiškai labai aktyvus. Tai labiausiai Žemės plutoje paplitęs metalas, sudaro 8,05 jos masės. JAV kasmet pagaminama apie 5 milijonus tonų aliuminio. Aliuminis dažniausiai gaunamas iš boksito – aliuminio rūdos, susidedančios iš Al hidroksidų HALO2 , AlO(OH), Al(OH)3 su kitų mineralų priedais, rečiau iš korundo ir kriolito Na3AlF6 . Daug aliuminio yra molyje, įvairiuose mineraluose.

Taip pat paminėsime, kad daugelis aliuminio turinčių metalų yra vertingi. Korundas kietumu prilygsta deimantui, todėl iš jo gaminami šlifavimo, galandimo įrankiai. Skaidrios spalvos korundo atmainos – rubinas ir safyras – yra brangakmeniai. Kiti brangakmeniai –smaragdas, akvamarinas, aleksandritas – yra aliuminio ir berilio mineralai.

Nors aliuminio žaliavų atsargos Žemėje labai didelės, tačiau jį išskirti iš junginių sunku. Dėl to aliuminis gautas gana vėlai (1827m.).

 a. viduryje aliuminis buvo brangesnis už auksą. Pasakojama, kad Prancūzijoje imperatorienė turėjo papuošalų iš aliuminio, imperatorius Napoleonas  valgė iš aliuminio indų, o ne tokie garbingi asmenys turėjo tenkintis auksiniais. Aliuminio gamyba atpigo tada, kai metalus išmokta gauti elektrolizės būdu.

Elektrolizeris aliuminio gamybai. Elektrolizerį sudaro plieninė vonia, išklota grafitu, kuris atlieka katodo vaidmenį. Katodas yra grafitu išklotas elektrolizieriaus korpusas, o anodas anglinis strypas ant kurio išsiskiria deguonis bei susidarę anglies oksidai.

Al2O3  Al+3 + AlO33-

K(-): Al+3 + 3e  Al

A(+): 4AlO3-3 – 12e  3O2 + 2Al2O3

Anodai irgi pagaminti iš grafito. Susidariusio skysto aliuminio tankis yra didesnis už elektrolito tankį, todėl jis renkasi elektrolizerio dugne. Elektrolizerio paviršiuje susidaro sušalusio elektrolito pluta.

Reakcijos, vykstančios prie elektrodų, nėra tiksliai žinomos, o suminė elektrolizės lygtis yra:

Oksidacija: 3{C(k) + 2 O2- CO2(d) + 4 e-}

Redukcija: 4{Al3+ + 3 e- Al(s)}

Suma: 3 C(k) + 4 Al 3++ 6 O2- 4 Al(s) + 3 CO2(d)

Aliuminio fizikinės savybės

• Sidabriškai baltas;

• lengvas;

• plastiškas;

• kalus;

• tąsus ( lengvai ištempiamas į vielą);

• lengvai poliruojamas metalas;

• atspindi šviesą;

• geras elektros ir šilumos laidininkas.



Aliuminio cheminės savybės

Tai chemiškai aktyvus elementas, ore ir H2O pasyvuoja susidarant patvariai oksido ar hidroksido plėvelei. Tačiau jei neoksiduotas, aliuminio amalgama reaguoja:

2Al + 3HgCl2  3Hg + 2AlCl3

nAl + mHg  AlnHgm

AlnHgm + 3nH2O  nAl(OH)3 + n/2H2 + mHg

Miltelių pavidalo Al dega ryškia akinančia liepsna, susidaro Al2O3, kuris maudojamas fototechnikoje. Al milteliai yra naudojami aliumotermijoje:

Cr2O3 + 2Al  2Cr + Al2O3

Pakaitintas Al reaguoja su nemetalais:

2Al + 3S  Al2S3

2Al + N2  2AlN

4Al + 3C  Al4C3

Al amfoterinis metalas. Jam tirpstant su rūgštimis susidaro druskos:

2Al + 3H2SO4(pr)  Al2(SO4)3 + 3H2

Tirpsta šarmuose susidarant hidroksoaliumi-natams:

2Al + 2NaOH + 6H2O  2Na[Al(OH)4] + 3H2

Al labai energingai sąveikauja su halogenais, susidaro AlX3. AlF3- mažai tirpi, sunkiai lydi medžiaga, kuri su šarminių metalų fluoridais sudaro fluoraliuminatus :

AlF3 + 3NaF  Na3[AlF6]

Al2(SO4)3 kristalinasi su 18 H2O molekulių ir jis gaunamas iš karštų Al(OH)3 tirpalų H2SO4 . Jeigu sumaišomi sotūs Al2(SO4)3 ir kitų I-valenčių m. sulfatai gaunami alūnai. Jie naudojami kailių gamyboje, popieriaus pramonėje ir dažymo procesuose.

Aliuminis – puikus reduktorius, nes jis labai lengvai oksiduojasi sudarydamas joną su krūviu +3. Reaguodamas su rūgštimis jis išstumia vandenilį:

2 Al(k) + 6 H+(aq) 2 Al3+(aq) + 3 H2(d)

Įdomu, kad aliuminis, skirtingai nuo kitų iki šiol nagrinėtų metalų, reaguoja su bazėmis. Tai susiję su Al(OH)3 rūgštinėmis savybėmis, kurias nagrinėsime truputį vėliau – paragrafe, skirtame oksidų savybėms.

2 Al(k) + 2 OH-(aq) + 6 H2O 2[Al(OH)4]-(aq) + 3 H2(d)

Kai kurių kanalizacijos valiklių veikimas pagrįstas šia reakcija. Tokį valiklį sudaro kieto natrio hidroksido ir aliuminio mišinys. Šis mišinys, pakliuvęs į vandenį, pradeda reaguoti. Išsiskirianti šiluma lydo riebalus, NaOH(aq) tirpalas tirpina juos. Besiskiriančios vandenilio dujos padeda išjudinti vamzdį užkimšusias nuosėdas. . Oksiduojant aliuminio miltelius oru ar kokiu kitu oksidatoriumi išsiskiria labai didelis kiekis šilumos, todėl aliuminis naudojamas gaminant sprogmenis bei raketinį kurą.

2 Al(k) + 3/2 O2(d) Al2O3(k) DH=-1676 kJ

Aliuminis yra toks stiprus reduktorius, kad sugeba atimti deguonį iš kitų metalų oksidų, sudarydamas aliuminio oksidą ir išstumdamas kitą metalą. Ši reakcija vadinama termitine reakcija. Dėl milžiniško išsiskiriančios energijos kiekio termitinė reakcija naudojama
didelių metalinių objektų suvirinimui.

Fe2O3(k) + 2 Al(k) Al2O3(k) + 2 Fe(s)

Kambario temperatūroje aliuminis jungiasi su deguonimi:

4Al + 3O2  2Al2O3 + Q

Jo paviršiuje susidaro plona, bet labai tanki Al2O3 plėvelė, kuri saugo metalą nuo tolesnio aplinkos poveikio. Dėl to jis tinka indams gaminti.

Aliuminio induose negalima laikyti medžiagų, kurios turi rūgštinių savybių, nes aliuminio oksido plėvelė reaguoja su rūgštimis. Aliuminio oksido plėvelę taip pat ardo šarmai.

… tai pravartu žinoti:

Jeigu aliuminis tirpsta ir rūgščiuose ir šarminiuose tirpaluose, kodėl jis netirpsta vandenyje? Aliuminis labai greitai reaguoja su oro deguonimi sudarydamas savo paviršiuje plonytį vandenyje netirpų Al2O3 sluoksnelį. Susidaręs oksido sluoksnis apsaugo metalą nuo tolimesnės oksidacijos. Al2O3 sluoksnis tirpsta rūgštyse ir šarmuose.

Al2O3(k) + 6 H+(aq) –> 2 Al3+(aq) + 3 H2O

Al2O3(k) + 2 OH- + 3 H2O –> 2 [Al(OH)4]-(aq)

Tik ištirpinę oksido sluoksnį galime pastebėti tikrajį aliuminio aktyvumą. Aliuminis yra pakankamai aktyvus ir gali išstumti H2(d) iš gryno vandens, kaip kad, pavyzdžiui, natris ar kalcis. Mes negalėtume naudoti aliuminio lėktuvų gamybai ar namų statybai, jeigu jo paviršiaus nesaugotų Al2O3 sluoksnelis.Aliuminio gamyba

1884 m., kai Vašingtono (Washington) monumento viršutinė dalis buvo uždengta aliumininiu stogeliu, aliuminis tebebuvo pusiau brangus metalas. Jį naudojo juvelyriniams ir dailės dirbiniams. Bet vos po dviejų metų situacija pasikeitė. 1866 m Charles Martin Hall iš JAV ir Paul Heroult iš Prancūzijos viens nuo kito nepriklausomai surado ekonomiškai priimtiną būdą gaminti aliuminį iš Al2O3 elektrolizės būdu.

Aliuminio gamybos būdas yra puikus pavyzdys, kaip cheminiai dėsningumai panaudojami praktikoje. Svarbiausioji aliuminio rūda – boksitas – turi savyje Fe2O3 priemaišų, kurias būtina pašalinti. Gryninant boksitą pasinaudojama tuo, kad Al2O3 yra amfoterinis oksidas, todėl tirpsta NaOH(aq) tirpale. Fe2O3 šarmų tirpaluose netirpsta.

Al2O3(k) + 2 OH-(aq) + 3 H2O 2 [Al(OH)4]-(aq)

[Al(OH)4]- tirpalą silpnai parūgštinus arba praskiedus vandeniu susidaro Al(OH)3(k) nuosėdos. Kaitinamas Al(OH)3 skyla ir susidaro grynas Al2O3.

[Al(OH)4]-(aq) + H3O+(aq) Al(OH)3(k) + 2 H2O

2 Al(OH)3(k) Al2O3(k) + 3 H2O(d)

Al2O3 lydosi labai aukštoje temperatūroje (2020 °C), o išlydytas yra mažai laidus elektrai. Hall ir Heroult surado tinkamą tirpiklį, kuris lydosi žemesnėje temperatūroje, yra gerai laidus elektrai ir neblogai tirpina Al2O3. Toks tirpiklis yra mineralas kriolitas, Na3AlF6, kuriame maždaug 1000 °C temperatūroje ištirpsta iki 15% (masės) Al2O3. Nuo to laiko aliuminis gaminamas elektrolizuojant maždaug 950 °C temperatūros Al2O3 tirpalą išlydytame kriolite. Gaunamas 99,6-99,8% grynumo aliuminis.

Boksito gryninimo metodas. Į tirpalą, kuriame yra Al3+(aq) ir Fe3+(aq) jonų pilant OH-(aq)

formuojasi Fe(OH)3(k) ir Al(OH)3 nuosėdos. Šarmo pertekliuje Al(OH)3 nuosėdos ištirpsta sudarydamos [Al(OH)4]-(aq), o Fe(OH)3 nuosėdos lieka (kairysis paveikslėlis) ir atskiriamos filtruojant. Tirpalą po filtravimo silpnai parūgštinus, pavyzdžiui įdėjus kieto CO2 („sauso ledo“) (vidurinysis paveikslėlis), vėl susidaro Al(OH)3(k) nuosėdos (dešinysis paveikslėlis). Gamyklose Al(OH)3 dažniausiai nusodinamas skiedžiant [Al(OH)4]-(aq) tirpalą dideliu kiekiu vandens.

Šiuo metu Jūs matote 30% šio straipsnio.
Matomi 1279 žodžiai iš 4213 žodžių.
Peržiūrėkite iki 100 straipsnių per 24 val. Pasirinkite apmokėjimo būdą:
El. bankininkyste - 1,45 Eur.
Įveskite savo el. paštą (juo išsiųsime atrakinimo kodą) ir spauskite Tęsti.
SMS žinute - 2,90 Eur.
Siųskite sms numeriu 1337 su tekstu INFO MEDIA ir įveskite gautą atrakinimo kodą.
Turite atrakinimo kodą?
Po mokėjimo iškart gausite atrakinimo kodą, kurį įveskite į laukelį žemiau:
Kodas suteikia galimybę atrakinti iki 100 straispnių svetainėje ir galioja 24 val.