Алюминий (Al)

Алюминий в таблице Менделеева

Алюминий

Алюминий — как известно, чрезвычайно полезный металлический элемент и в таблице Менделеева обозначается символом Al. Он лёгкий, не подвержен коррозии и он нетоксичный. Металл используется в домашних условиях как для кухни, так и для изготовления алюминиевой фольги и банок.

Прочность и малый вес алюминия также делают его идеальным для производства автомобилей, железнодорожных вагонов, самолётов и космических аппаратов. Как чистый элемент, алюминий представляет собой довольно мягкий, серебристо белого цвета металл. Однако в в чистом виде алюминий никогда не встречается в природе.

История алюминия. Где и когда впервые упоминался?

В то время как другие металлические элементы, такие как медь (Cu), олово (Sn) и свинец (Pb), использовались человеком на протяжении тысячелетий, большинство учёных сходятся во мнении, что металлический алюминий был открыт около 200 лет назад, однако некоторые учёные предположили, что он мог быть открыт римлянами ещё 2000 лет назад.

Эти учёные полагают, что алюминий впервые упоминается в трудах Плиния Старшего, офицера римской армии. В своей знаменитой энциклопедии «Исторический Натвралис», опубликованной в первом веке нашей эры, Плиний описывает серебристый металл, который сильно похож на алюминий.

В природе алюминий встречается в виде…

Алюминий — самый распространённый металл, который встречается в земной коре. Он является третьим самым распространённым элементом на нашей планете после кислорода и кремния [Si], и составляет около 8,2 процента. Хотя это очень популярный элемент, алюминий никогда не встречается в природе в чистом виде.

Вместо этого он существует в сочетании с другими элементами. Например связка Al2O3 которая называется оксид алюминия, она обладает большой химической активностью . Об этом можно узнать изучив характеристики алюминиевого сплава.

Например, глинозем состоит до 97% из разных сочетаний оксида алюминия и выглядит как белый кристаллический порошок.

Наиболее важным источником алюминия является разновидность породы, называемая бокситом, которая обеспечивает человечество более чем 99 % металла. Боксит — это название смеси минералов (гиббсита, диаспора и бохмита), которые содержат алюминий, кислород и воду. Бокситы в основном расположены в тропическом и субтропическом климате. Наибольшее количество бокситов найдено в Австралии, но значительные количества также найдены в Бразилии, Гвинее и Ямайке.

Боксит — самый важный источник алюминия, он состоит из смеси минералов. Минералы образуются в результате естественных процессов внутри земли, таких как вулканические извержения. Когда магма остывает, она кристаллизуется и затвердевает в породе. Бокситы образуются в результате быстрого выветривания.

Алюминий дороже золота!

У ученых не было способа извлечь этот металл до 1825 года. Первым кто получил крошечное количество алюминия, был датский химик по имени Ханс Кристиан Орстед. Два года спустя немецкий химик по имени Фридрих Волер разработал более эффективный способ получения металла. К 1845 году он смог производить достаточно большое количество алюминия, чтобы определить некоторые его основные свойства. Метод Волера был усовершенствован в 1854 году французским химиком по имени Анри-Анн Сент-Клер Девиль.

Метод Девилля по извлечению алюминия позволил наладить промышленное производство металла. Его метод снизил цену на алюминий с 544 долларов за фунт, до 18 долларов за фунт (40 долларов за килограмм) к 1859 году. Этот металл был представлен на Всемирной выставке в Париже в 1855 году. На выставке рядом с драгоценностями английской короны был выставлен слиток алюминия. Алюминий считался научным чудом и в то время был более ценным, чем золото (Au).

Стоимость алюминия

Экспозиция алюминия на парижской выставке пробудила воображение ювелиров, серебряных дел мастеров и часовщиков. С 1850 года до конца 1870-е годы, алюминий появился в виде небольших предметов роскоши, таких как браслеты, медальные львы и театральные бинокли.

Алюминий оставался слишком дорогим для широкого коммерческого использования до 1889 года, когда американский химик Чарльз Мартин Холл и французский металлург Поль-Луи-Туссен запатентовали недорогой метод получения чистого алюминия. В результате этого процесса стоимость к 1914 году снизилась до 40 центов за кг. Пройдет совсем немного времени, и алюминиевая промышленность станет одной из крупнейших и важнейших отраслей металлообработки в мире. 

По этой ссылке вы перейдёте на главную страницу сайта компании ООО «Галант», где можно узнать о способах обработки алюминия. Также можно посмотреть фото изготовленных деталей.

Элемент Алюминий (Al)

Алюминий — это химический элемент под номером 13 с символом элемента Al. При обычных давлениях и температурах это легкий блестящий серебристый твердый металл.

Всё что есть на планете Земля состоит из одного или нескольких элементов. Каждый элемент состоит только из одного вида атома. Это означает, что каждый атом в элементе [Al] абсолютно одинаковый.

Атомы очень малы и не могут быть видны невооружённым глазом. Потребовалось бы около 500 миллионов атомов, лежащих бок о бок, чтобы сформировать линию длиной всего 2,5 сантиметра. Атомы состоят из ещё более мелких компонентов, называемых субатомными частицами. Чтобы по-настоящему понять, что делает алюминий уникальным, мы должны внимательнее присмотреться к этим частицам. 

Оксид алюминия например, представляет из себя добавку для поли-эфир-эфиркетона. В некоторых кислотах алюминий не растворяется при обычных условиях. Он хорошо поддаётся механической обработке. Алюминий — активный металл, вот почему он трудно извлекается из оксида.

Алюминий в таблице Менделеева входит в 13-ю группу

Алюминий и таблица Менделеева. Al — 13-й элемент в периодической таблице. Он расположен в периоде 3 и группе 13.

Атомы состоят из трёх субатомных частиц: нейтронов, протонов и электронов. Нейтроны и протоны собираются вместе в центре атома, образуя плотное ядро, называемое ядром. Нейтроны не несут электрического заряда, в то время как протоны имеют положительный электрический заряд. Это придаёт ядру общий положительный электрический заряд. Поскольку в ядре алюминия содержится тринадцать протонов, его ядро имеет заряд +13.

Электроны — это отрицательно заряженные частицы, которые расположены слоями, или оболочками, вокруг ядра атома. Отрицательные электроны притягиваются к положительному ядру, и именно это притяжение заставляет электроны быстро вращаться вокруг ядра и удерживает атом вместе. Число протонов и электронов в нейтральном атоме равны, поэтому положительный и отрицательный заряды атома сбалансированы.

Следовательно, поскольку алюминий имеет тринадцать протонов, у него также есть тринадцать электронов.

Свойства алюминия

  • В какой фазе алюминий находится при комнатной температуре? Алюминий находится в твердой фазе при комнатной температуре. Все металлы являются твердыми веществами при комнатной температуре, за исключением ртути (Hg), которая является жидкостью. Твердое вещество имеет фиксированную форму и объём. Твердые тела сопротивляются сжатию и изменению их формы.

  • Какую температуру плавления имеет алюминия? Алюминий имеет температуру плавления 660 °C. Если твёрдый алюминий подвергнуть воздействию такой высокой температуры, он превратится в жидкость.

  • Чтобы твердое тело расплавилось, необходимо преодолеть силы, удерживающие его атомы. Металлы часто имеют высокие температуры плавления из-за сильных связей, которые удерживают их атомы вместе. Тем не менее, существует значительная вариабельность в температурах плавления металлов.

  • Какова плотность алюминия? Плотность алюминия равна 2,712 г/см³. Плотность измеряет, насколько компактен объект — другими словами, сколько массы он содержит на единицу объема. В химии плотность многих веществ сравнивается с плотностью воды (HO), или 1,0 г/см³. Если объект имеет плотность меньше чем у воды, то он не утонет. Однако, если объект имеет плотность выше чем у воды, как алюминий, то он будет тонуть при падении в воду. Из металлов только натрий (Na), калий (K), конденсированный литий (Li) имеют плотность ниже, чем у воды.


  • Алюминий весит примерно на треть меньше, чем равный ему по объёму кусок стали. Это объясняет, почему алюминий заменил сталь во многих применениях. Например, многие детали в самолётах, автомобилях и автобусах теперь изготовляются из алюминия, а не из стали, потому что более лёгкие транспортные средства расходуют меньшее количество топлива.


  • Твёрдость. Алюминий не является твёрдым металлом. Это означает, что детали сделанные из алюминия не очень прочные. Однако если в состав алюминия добавить медь и магний, то на выходе получится алюминиевый сплав с повышенной твёрдостью.


  • Способность отражать тепло. Алюминий также отражает почти девять десятых тепла. По этой причине алюминий часто используется для изоляции жилья и в качестве материала для кровли. Алюминий можно использовать для отражения тепла обратно внутрь дома, чтобы сохранить его тёплым, или его можно использовать для отражения тепла от дома, чтобы охладить его. Поскольку алюминий так хорошо отражает тепло, он также используется для изготовления костюмов, которые носят пожарные. Эти специальные костюмы с алюминиевым покрытием отражают тепло, помогая пожарным оставаться в безопасности, когда они проходят сквозь пламя. Астронавты также носят костюмы, покрытые алюминием. Эти скафандры помогают регулировать температуру тела астронавтов, предотвращая экстремальный прирост или потерю тепла.


  • Алюминий, наряду с медью и серебром, является одним из трех металлов, которые имеют большую способность отражать лучи света. Это одно из наиболее полезных свойств алюминия. Алюминий отражает около 80 процентов падающего на него света. На самом деле, многие из зеркал, которые вы видите вокруг себя, содержат алюминий. Большинство зеркал состоят из трех слоев: защитного нижнего слоя, среднего слоя металла (такого как алюминий, серебро или олово) и верхнего слоя стекла.


  • Какова реакционная способность алюминия? Алюминий очень легко реагирует с другими элементами, особенно с кислородом. Этот металл имеет только три электрона во внешних оболочках своих атомов. Поскольку эта самая внешняя оболочка потенциально может содержать восемь электронов, говорят, что у атома не полностью заполненная оболочка. Когда атомы имеют не полностью заполненные оболочки, они, как правило, отдают эти электроны другим атомам, образуя то, что называется ионной связью.


  • Некоторые лекарства, используемые для уменьшения количества кислоты в желудке, содержат алюминий. Он может также попадать в продукты, приготовленные с использованием алюминиевых кастрюль или посуды. Некоторые пищевые добавки используемый для отбеливания муки, также содержит алюминий. Хлорид алюминия и сульфат алюминия используются для изготовления антиперспирантов, а зубные пасты содержат гидроксид алюминия. 


  • Хотя считается, что большая часть алюминия выводится из организма, некоторые всё же предполагают, что он может накапливаться в головном мозге, щитовидной железе, печени и легких. Некоторые ученые считают, что алюминий связан с такими заболеваниями, как эмфизема легких, фиброз, заболевания легких и болезнь Альцгеймера. Например, есть некоторые свидетельства того, что Болезнь Альцгеймера, которая ухудшает память человека, чаще встречается в водоемах, где вода содержит много алюминия.


  • Алюминий хорошо поддаётся вторичной переработке и не имеет ограничений по циклу. Сто процентов алюминиевых банок, которые перерабатываются, в конечном итоге превращаются в другие алюминиевые изделия всего за шестьдесят дней. Любое действие, которое вы предпримете, чтобы внести свой вклад в переработку, может изменить мир к лучшему.


  • Чистый алюминий имеет плотность 2,7*103кг/ м-3, по сравнению с 7,9 x 103 кг/ м-3 для железа. Таким образом, для компонента того же размера алюминиевая версия будет составлять примерно треть массы чем версия из железа.


  • Чистый алюминий — слабый, очень пластичный материал. Его электропроводность примерно на две трети выше, чем у меди, но за счёт своего веса является лучшим проводником. Он обладает высокой теплопроводностью.


  • Алюминий обладает большим сродством с кислородом. Поэтому на воздухе он быстро окисляется, образуя тонкий слой оксида на своей поверхности. Этот поверхностный слой не пропускает кислород и поэтому защищает алюминий от дальнейшего воздействия. Поэтому хорошая коррозионная стойкость алюминия обусловлена этим тонким оксидным слоем на его поверхности.


  • Алюминий высокой чистоты (99,5% чистого алюминия или выше) является слишком слабым материалом для использования в любом другом качестве, кроме облицовки сосудов. Он используется таким образом для придания поверхности высокой коррозионной стойкости.


  • Алюминий коммерческой чистоты, от 99,0 до 99,5%, широко используется в качестве фольги для упаковки молочных бутылок, теплоизоляции и кухонной фольги для приготовление еды. Присутствие относительно небольшого процента примесей в алюминии значительно повышает прочность на разрыв и твёрдость материала.


  • Механические свойства алюминия зависят не только от чистоты алюминия, но и от объёма работ, которым он был подвергнут. Эффект обработки материала заключается в дроблении зёрен, что приводит к увеличение прочности и твёрдости при растяжении и снижение пластичности. За счёт регулирования количества обработки могут быть получены различные степени прочности и твёрдости. Говорят, что это разные темпераменты. Таким образом, свойства алюминия могут, например, быть отнесены к свойствам для отожжённого состояния, полутвёрдого отпуска и полностью закалённого отпуска.


Группы и периоды АЛЮМИНИЯ

Когда вы смотрите на периодическую таблицу слева направо, то каждый горизонтальный ряд элементов называется период.

Элементы расположены в периодах по числу электронных оболочек, окружающих ядра их атомов находится в периоде 3, поэтому каждый из его атомов имеет три оболочки электронов, окружающих его ядро. В самой внутренней электронной оболочке алюминия есть два электрона, восемь в следующей и три в самой внешней оболочке.

Электроны в самой внешней оболочке называются валентными электронами. Эти электроны определяют, как действует элемент. Когда вы читаете периодическую таблицу сверху вниз, каждый вертикальный столбец элементов называется группой. Все элементы в группе имеют некоторое количество электронов в их самой внешней электронной оболочке. 

Алюминий относится к группе IIA. Другими элементами, входящими в группу IIA, являются бор (8), галлий (Ga), индий (In), таллий (T). Каждый из этих элементов имеет три электрона в своей самой внешней электронной оболочке. Тем не менее, они имеют очень мало общего друг с другом и сильно различаются в том, как они реагируют с другими химическими веществами.

Марки алюминия (список)

Вот список марок и сплавов алюминия, используемые сегодня, в металлообработке на территории России — литейные алюминиевые сплавы, сплавы деформируемые алюминиевые,  алюминий для раскисления, сплавы алюминиевые антифрикционные,  алюминий технической чистоты…

  • 1420
  • A5
  • A85
  • A95
  • A97
  • A99
  • A999
  • АД
  • АД0
  • АД1
  • АД31
  • АД33
  • АК4
  • АК4-1
  • АК5М7
  • АК6
  • АК8
  • АЛ1
  • АЛ19
  • АЛ2
  • АЛ3
  • АЛ32
  • АЛ4
  • АЛ5
  • АЛ7
  • АЛ8
  • АЛ9
  • АМг1
  • АМг2
  • АМг3
  • АМг5
  • АМг5П
  • АМг6
  • АМЦ
  • АН-2,5
  • В65
  • В93
  • В94
  • В95
  • ВАЛ10
  • Д1
  • Д16 
  • Д18
  • Д19

Стандарты и номенклатура сплавов: ГОСТ 1583-93, ГОСТ 11069-2001, ГОСТ 295-98, ГОСТ 4784-97, ГОСТ 14113-78.

Пролистать наверх