Какими свойствами обладает алюминий – Алюминий: химические свойства и способность вступать в реакции с другими веществами

Содержание

Свойства и назначение алюминия

  Алюминий — этот важнейший представитель легких метал­лов, нашел себе исключительно широкое применение в самых разнообразных отраслях современной техники благодаря тому что обладает такими свойствами, как малый удельный вес, вы­сокая электропроводность, достаточная механическая проч­ность и большая коррозионная стойкость по отношению к ря­ду химических веществ.

  Необходимо отметить, что алю­миний более теплопроводен, чем железо, а в отношении элек­тропроводности уступает только серебру и меди. Вместе с тем алюминий легко подвергается обработке давлением, т. е. про­катке, резанию, волочению, ковке.

  Из химических свойств алюминия характерно его большое сродство к кислороду. Благодаря этому на воздухе и в воде поверхность алюминия покрывается тончайшей (толщиной, примерно, 0,00002 см), но плотной прозрачной окисной пленкой (А120з + А120зН20). Эта пленка, мгновенно образующаяся вновь при ее разрушении (например царапины), идеально смачивает по­верхность металла и обусловливает его высокую коррозионную стойкость. Однако сила сцепления с металлом в местах нахож­дения примесей (в виде отдельных кристаллов и атомарных включений) сильно понижается, и эти места уязвимы для протыкания электролитов. Поэтому, чем выше чистота алюминия, тем больше его коррозионная стойкость/ Однако в присутствии даже следов ртути на поверхности алюминия оксидная пленка вообще не имеет сцепления с металлом, и в этом случае алю­миний быстро окисляется кислрродом и влагой воздуха, цели­ком превращаясь в окись. Алюминий достаточно легко разру­шается растворами едких щелочей, соляной и серной кислот. По отношению же к концентрированной азотной кислоте, так же как и неорганическим кислотам, алюминий обнаруживает высокую стойкость.

  Исключительно ценным является использование, алюминия в электротехнике для изготовления кабелей, шинопроводов, кон­денсаторов, выпрямителей. Малый вес алюминиевых проводов позволяет осуществлять их подвеску при значительном рассто­янии между опорами, не опасаясь обрыва проводов под вли­янием собственного веса,

  Высокая коррозионная стойкость алюминия делает его в ря­де случаев незаменимым материалом в химическом машино­строении (например, при изготовлении .аппаратуры для произ­водства транспорта и хранения азотной кислоты, а также пи­щевых продуктов).

  Большое значение имеет применение алюминия с целью пре­дохранения (плакирование, алюминиевая краска) металлических поверхностей, подверженных разрушающему действию различ­ных химических веществ и атмосферной коррозии.

  Химической активностью алюминия пользуются для получе­ния трудновосстановимыхо металлов (например хрома, марганца, вольфрама и др.), вытесняя последние (алюминием из их кисло­родных соединений. Такого рода! процессы носят название алюминотермических и составляют особую область ме­таллургии. Алюминотермический процесс применяется также при сваривании железных и стальных деталей, как например, рельсов (термитная сварка). Важное значение имеет применение алюминия в черной металлургии для раскисления стали.

  Разнообразное применение алюминий находит себе в пищевой промышленности (упаковка из фольги, консервные банки, укупорка бутылок и т. д.). Наконец, алюминий и его сплавы широко используются в быту (посуда, мебель т пр.) и для вся­кого рода художественных и декоративных целей.

  В заключение следует особо отметить значение алюминия как стратегического металла.

  Такие отрасли военной техники, как самолетостроение, авиа­строение, судостроение, танкостроение, артиллерия, производ­ство средств связи, а также взрывчатых веществ — требуют применения алюминия и его сплавов.

  Во всех случаях, связанных с передвижением, применение легких алюминиевых сплавов как конструкционного материала позволяет достигнуть значительного снижения собственного ве­са самолетов, кораблей следовательно, повысить их скорость и маневренность – качества, имеющие решающее военнотактическое значение. В первую очередь это очевидно, относится к авиации. Применение же легких алюминиевых сплавов в военно-морском судостроении вместе с тем дает возможность, не увеличивая тоннажа судна, повысить насы­щенность его боевыми средствами.

  В зажигательных (термитных) авиабомбах, снарядах и для осветительных целей (осветительные и сигнальные ракеты) ис­пользуется способность порошкообразного алюминия и его сплавов к быстрому воспламенению, что сопровождается ярким светом и выделением большого количества тепла.

  Существенное значение применение алюминия и его сплавов имеет в саперном деле (для изготовления деталей понтонов, переносных мостков),  а также в походном снаряжении армии (котелки, фляги, термосы).

  Интересно отметить, что первые попытки технического при­менения алюминия в самом начале зарождения алюминиевой промышленности (в середине прошлого столетия) были уже свя­заны со стремлением использовать этот металл для военных це­лей. Однако желание Наполеона III применить для изготовле­ния снаряжения и вооружения французской армии алюминий, стоимость которого тогда почти достигала стоимости драгоцен­ного металла, было в то время, конечно, неосуществимо.

  Только с созданием в конце прошлого столетия современного экономичного способа производства алюминия и изобретения его сплавов, обладающих высокими механическими ка­чествами, применение алюминия для военных нужд стало не только возможным, но и необходимым.

for-engineer.info

Алюминий и его свойства

Алюминий - химический элемент третей группы периодической системы Д.И. Менделеева.

Марки и химический состав (%) первичного алюминия (ГОСТ 11069–74)

*Для суммы титана, ванадия, хрома и марганца.

** Допускается массовая доля железа не менее 0,18 %.

***«Е» — в марках с гарантированными электрическими характеристиками.

Алюминий технической чистоты, применяемый для изготовления полуфабрикатов и изделий путем деформации, входит в ГОСТ 4784-74

Химический состав (%) технического алюминия

* B: 0,02 %; Ti + V: 0,02 %

**B: 0,05 %; Ti + V: 0,02 %

Гарантируемые механические характеристики (не менее) листов из АД0, АД1

АЛЮМИНИЙ, химический элемент III группы периодической системы, атомный номер 13, относительная атомная масса 26,98. В природе представлен лишь одним стабильным нуклидом 27 Al. Искусственно получен ряд радиоактивных изотопов алюминия, наиболее долгоживущий – 26 Al имеет период полураспада 720 тысяч лет.

Алюминий в природе. В земной коре алюминия очень много: 8,6% по массе. Он занимает первое место среди всех металлов и третье среди других элементов (после кислорода и кремния). Алюминия вдвое больше, чем железа, и в 350 раз больше, чем меди, цинка, хрома, олова и свинца вместе взятых! Как писал более 100 лет назад в своем классическом учебнике Основы химии Д.И. Менделеев, из всех металлов «алюминий есть самый распространенный в природе; достаточно указать на то, что он входит в состав глины, чтоб ясно было всеобщее распространение алюминия в коре земной. Алюминий, или металл квасцов (alumen), потому и называется иначе глинием, что находится в глине».

Важнейший минерал алюминия – боксит, смесь основного оксида AlO(OH) и гидроксида Al(OH)3 . Крупнейшие месторождения боксита находятся в Австралии, Бразилии, Гвинее и на Ямайке; промышленная добыча ведется и в других странах. Богаты алюминием также алунит (квасцовый камень) (Na,K)2 SO4 ·Al2 (SO4 )3 ·4Al(OH)3 , нефелин (Na,K)2 O·Al2 O3 ·2SiO2 . Всего же известно более 250 минералов, в состав которых входит алюминий; большинство из них – алюмосиликаты, из которых и образована в основном земная кора. При их выветривании образуется глина, основу которой составляет минерал каолинит Al2 O3 ·2SiO2 ·2H2 O. Примеси железа обычно окрашивают глину в бурый цвет, но встречаются и белая глина – каолин, которую применяют для изготовления фарфоровых и фаянсовых изделий.

Изредка встречается исключительно твердый (уступает лишь алмазу) минерал корунд – кристаллический оксид Al

2 O3 , часто окрашенный примесями в разные цвета. Его синяя разновидность (примесь титана и железа) называется сапфиром, красная (примесь хрома) – рубином. Разные примеси могут окрашивать так называемый благородный корунд также в зеленый, желтый, оранжевый, фиолетовый и другие цвета и оттенки.

Еще недавно считалось, что алюминий как весьма активный металл не может встречаться в природе в свободном состоянии, однако в 1978 в породах Сибирской платформы был обнаружен самородный алюминий – в виде нитевидных кристаллов длиной всего 0,5 мм (при толщине нитей несколько микрометров). В лунном грунте, доставленном на Землю из районов морей Кризисов и Изобилия, также удалось обнаружить самородный алюминий. Предполагают, что металлический алюминий может образоваться конденсацией из газа. Известно, что при нагревании галогенидов алюминия – хлорида, бромида, фторида они могут с большей или меньшей легкостью испаряться (так, AlCl3 возгоняется уже при 180° C). При сильном повышении температуры галогениды алюминия разлагаются, переходя в состояние с низшей валентностью металла, например, AlCl. Когда при понижении температуры и отсутствии кислорода такое соединение конденсируется, в твердой фазе происходит реакция диспропорционирования: часть атомов алюминия окисляется и переходит в привычное трехвалентное состояние, а часть – восстанавливается. Восстановиться же одновалентный алюминий может только до металла: 3AlCl  2Al + AlCl

3 . В пользу этого предположения говорит и нитевидная форма кристаллов самородного алюминия. Обычно кристаллы такого строения образуются вследствие быстрого роста из газовой фазы. Вероятно, микроскопические самородки алюминия в лунном грунте образовались аналогичным способом.

Название алюминия происходит от латинского alumen (род. падеж aluminis). Так называли квасцы, двойной сульфат калия-алюминия KAl(SO4 )2 ·12H2 O), которые использовали как протраву при крашении тканей. Латинское название, вероятно, восходит к греческому «халмэ» – рассол, соляной раствор. Любопытно, что в Англии алюминий – это aluminium, а в США – aluminum.

Во многих популярных книгах по химии приводится легенда о том, что некий изобретатель, имя которого история не сохранила, принес императору Тиберию, правившему Римом в 14–27 н.э., чашу из металла, напоминающего цветом серебро, но более легкого. Этот подарок стоил жизни мастеру: Тиберий приказал казнить его, а мастерскую уничтожить, поскольку боялся, что новый металл может обесценить серебро в императорской сокровищнице.

Эта легенда основана на рассказе Плиния Старшего, римского писателя и ученого, автора Естественной истории – энциклопедии естественнонаучных знаний античных времен. Согласно Плинию, новый металл был получен из «глинистой земли». А ведь глина действительно содержит алюминий.

Современные авторы почти всегда делают оговорку, что вся эта история – не более чем красивая сказка. И это не удивительно: алюминий в горных породах чрезвычайно прочно связан с кислородом, и для его выделения необходимо затратить очень много энергии. Однако в последнее время появились новые данные о принципиальной возможности получения металлического алюминия в древности. Как показал спектральный анализ, украшения на гробнице китайского полководца Чжоу-Чжу, умершего в начале III в. н.э., сделаны из сплава, на 85% состоящего из алюминия. Могли ли древние получить свободный алюминий? Все известные способы (электролиз, восстановление металлическим натрием или калием) отпадают автоматически. Могли ли в древности найти самородный алюминий, как, например, самородки золота, серебра, меди? Это тоже исключено: самородный алюминий – редчайший минерал, который встречается в ничтожных количествах, так что древние мастера никак не могли найти и собрать в нужном количестве такие самородки.

Однако возможно и другое объяснение рассказа Плиния. Алюминий можно восстановить из руд не только с помощью электричества и щелочных металлов. Существует доступный и широко используемый с древних времен восстановитель – это уголь, с помощью которого оксиды многих металлов при нагревании восстанавливаются до свободных металлов. В конце 1970-х немецкие химики решили проверить, могли ли в древности получить алюминий восстановлением углем. Они нагрели в глиняном тигле до красного каления смесь глины с угольным порошком и поваренной солью или поташом (карбонатом калия). Соль была получена из морской воды, а поташ – из золы растений, чтобы использовать только те вещества и методы, которые были доступны в древности. Через некоторое время на поверхности тигля всплыл шлак с шариками алюминия! Выход металла был мал, но не исключено, что именно этим путем древние металлурги могли получить «металл 20 века».

mirznanii.com

Алюминий и его свойства

Разделы: Химия


Цель: Рассмотреть строение, свойства, применение алюминия, используя современные технологии обучения.

Задачи:

  • Образовательная – выявление и оценка степени овладения системой знаний и комплексом навыков и умений об амфотерных элементах на примере алюминия, готовности учащихся успешно применять полученные знания на практике, позволяющих обеспечить обратную связь и оперативную корректировку учебного процесса.
  • Развивающая – развитие критического мышления, самостоятельности и способности к рефлексии, обеспечение системности учения, а так же развитие терминологического мышления; умения ставить и разрешать проблемы, анализировать, сравнивать, обобщать и систематизировать.
  • Воспитательная – воспитание положительной мотивации учения, правильной самооценки, чувства ответственности, уверенности и требовательности к себе.

Понятия: химический знак “Аl”, химический элемент, простое вещество, электронная оболочка, степень окисления, переходный элемент.

Оборудование: алюминий, пробирки, штатив пробирочный, спиртовка, спички, пробиркодержатель, горячая вода в стакане. (Презентация)

Ход урока

1. Организационный момент. Побуждение к изучению темы

Учитель: Мы продолжаем изучение большой и важной темы: “Металлы”.

Великие законы мирозданья
В сущности, наивны и просты.
И порой Вам не хватает знанья
Для разгадки этой простоты.

2. Формирование интереса к изучаемой теме

– Сегодня нам предстоит познакомиться с металлом хорошо знакомым нам с детства.

Прослушав историческую справку, попробуйте определить о каком металле 3-й группы, сегодня пойдет речь.

Историческая справка. “Однажды к древнеримскому императору Тиберию правившему Римом в 14–27 гг. н. э., пришёл ремесленник и принёс чашу невиданной красоты, изготовленную из серебристого и на удивление лёгкого металла. На вопрос императора о названии чудесного металла ремесленник ответил, что металл получен им из …глины и пока не имеет названия. “Дальновидный” император, испугавшись, что новый металл, который можно получать из обыкновенной глины, обесценит серебро и подорвёт могущество Рима, повелел: чашу уничтожить, ремесленника обезглавить, а его мастерскую сравнять с землёй!”

Теперь, по прошествии тысячелетий, мы не можем сказать, сколько правды лежит в основе этой легенды, рассказанной римским историком Плинием Старшим в своей “Естественной истории”, но значительная доля правды в ней кроется.

Как вы думаете, о каком металле идет речь? (Алюминий.)

Учитель: Таким образом, тема нашего урока: “Алюминий и его свойства”. (Учащиеся записывают в тетрадь число, тему урока.)

3. Актуализация знаний об особенностях строения атома алюминия

Учитель: С чего мы начинаем изучение химического элемента? (С характеристики его положения в П.С. Д.И. Менделеева.)

Учитель: Сейчас вам предлагается осуществить данную задачу, а именно дать характеристику алюминия по его положению в П.С. Д.И. Менделеева.

I. Характеристика химического элемента (заголовок в тетрадь)

Учащимся предлагается самостоятельно выполнить данное задание в тетрадях. Данное задание может быть выполнено полностью самостоятельно и оценено высоким баллом, либо с использованием “помогалочки”.(см слайд)

  1. Порядковый номер13
  2. Атомная масса 27
  3. Период 3
  4. Группа 3(подгруппа А,)
  5. Строение атома (заряд ядра 13, число протонов13, нейтронов14, электронов13, электронная формула.1S22S22P63S23P1)

Рефлексия этапа работы.

После выполнения задания в классе разворачивается коллективное обсуждение по следующим вопросам:

  1. Сколько электронов находится на внешнем уровне атома алюминия? Ответ: три электрона.
  2. Какую степень окисления проявляет алюминий? Ответ: +3
  3. Алюминий будет отдавать или принимать электроны? Ответ: отдавать.
  4. Значит алюминий это… Ответ: металл.
  5. Какой же это металл: активный или неактивный?

Ответы могут быть разные: из своего жизненного опыта ребята отвечают, что это неактивный металл (алюминиевые провода не реагируют с водой), другие делают предположение об активности алюминия, так как он находится в электрохимическом ряду напряжения металлов сразу после активных металлов.

Учитель: Для решения вопроса об активности алюминия, что мы должны рассмотреть?

Учащийся: Физические и химические свойства алюминия, как простого вещества?

4. Формирование знаний о физических свойствах алюминия – простого вещества

Учитель: Используя свои наблюдения, выданные вам материалы, назовите физические свойства алюминия.

II. Физические свойства алюминия. (Записываем заголовок в тетрадь.)

Лабораторная работа по теме: “Физические свойства алюминия”.

Работу выполняют в группах. Работают по инструктивным карточкам. Для более чётких и быстрых ответов используются таблицы “Относительная твёрдость металлов”, “Плотность металлов”, “Температура плавления металлов”, “Относительная теплопроводность и электрическая проводимость металлов”, которые находятся на каждой парте.

(Самостоятельная работа учащихся с образцами алюминия по инструктивной карточке.)

Рассмотрите алюминиевую пластинку, ответьте на вопросы:

  1. Каково агрегатное состояние алюминия? (1 группа)
  2. Каков цвет алюминия? (2 группа)
  3. Имеется ли блеск? (3 группа)
  4. Какова плотность алюминия? Как рассчитали? Каковы данные в таблице? (4 группа)
  5. Какова твердость алюминия? Как испытывали? Каковы справочные данные? (1 группа)
  6. Обладает ли алюминий пластичностью? Лёгкий ли это металл?( 2 группа)
  7. Прочный ли металл алюминий? (3 группа)
  8. Наблюдается ли растворение алюминия в воде? (4 группа)
  9. Обладает ли алюминий теплопроводностью? А электропроводностью? Каким металлам уступает алюминий? (1,3 группы)
  10. Обладает ли алюминий магнитными свойствами? (2 группа)
  11. По табличным данным, какова температура плавления у алюминия? (4 группа)

Учитель (обобщает). Алюминий легкий металл, серебристо – белого цвета, с металлическим блеском. Плотность – 2,7г/см3, твердость – 2,9, пластичный, обладает высокой теплопроводностью и электропроводностью, не обладает магнитными свойствами, t0пл = 6600С.

Хотя алюминий является активным металлом, в воде он не растворяется, так как на его поверхности образуется оксидная плёнка. (просмотр слайда о физических свойствах алюминия)

Благодаря чему алюминий обладает такими свойствами? (Благодаря строению кристаллической решетки)

? А какова кристаллическая решетка алюминия (металлическая)
? Какова химическая связь в металле? (металлическая)

5. Формирование знаний о химических свойствах алюминия.

Учитель: А теперь перейдем к изучению химических свойств алюминия. Запишите в тетрадь заголовок III. Химические свойства алюминия. (записываем заголовок в тетрадь)

Учитель: Что особенного в химических свойствах алюминия?

Обратимся к таблице: “Электрохимический ряд напряжения металлов”

Алюминий расположен там сразу после щелочных и щелочно – земельных металлов. А это значит, что алюминий – очень активный металл. Алюминий восстанавливает все атомы, находящиеся справа от него в электрохимическом ряду напряжения металлов, простые вещества – неметаллы. Из сложных соединений алюминий восстанавливает ионы водорода и ионы менее активных металлов. Однако при комнатной температуре на воздухе алюминий не изменяется. Почему? (Покрыт прочной оксидной пленкой.)

Учитель: Поверхность Алюминия покрыта защитной оксидной плёнкой, которая защищает металл от воздействия компонентов воздуха и воды.

С какими же веществами должен взаимодействовать алюминий, если в химических реакциях он выступает восстановителем? (Алюминий может реагировать с простыми и сложными веществами.)

Учитель: Рассмотрим химические свойства алюминия. Предлагается видео демонстрация опытов “Взаимодействие алюминия с простыми веществами: йодом, бромом, серой и кислородом.

Лабораторная работа

1. Взаимодействие алюминия с простыми веществами

Цель: выяснить отношение алюминия к простым веществам – йоду, сере, кислороду, как восстановителя

Опыт 1. Взаимодействие алюминия с бромом
Опыт 2. Взаимодействие алюминия с кислородом
Опыт 3. Взаимодействие алюминия с йодом
Опыт 4. Взаимодействие алюминия с серой

После демонстрации опытов учащимся предлагается выполнить задание по выяснению отношения алюминия к простым веществам.

Задание (Групповая работа)

  1. Напишите уравнения реакций, происходящих между алюминием и йодом, серой, бромом и кислородом.
  2. Укажите окислитель и восстановитель.
  3. Сделайте вывод о химической активности алюминия по отношению к простым веществам.
  4. Проверьте друг у друга правильность записей по образцу.

Образец выполнения задания

Уравнения к данной работе учащиеся по очереди записывают на доске, рассматривают как ОВР. Учитель исполняет роль консультанта.

Учитель: При каких условиях алюминий реагировал с простыми веществами?

Учащийся: При использовании дополнительной энергии или катализатора (Н2О).

Учитель: При комнатной температуре на воздухе алюминий не изменяется, поскольку его поверхность покрыта очень прочной тонкой оксидной плёнкой, которая и защищает металл от внешних воздействий и воды.

2. Взаимодействие алюминия со сложными веществами

Цель: Изучить отношение алюминия к воде, кислотам, солям и щелочам с помощью видеодемонстрации опытов.

Опыт 1. Взаимодействие алюминия со щелочью
Опыт 2. Взаимодействие алюминия с солью
Опыт 3. Взаимодействие алюминия с кислотой
Опыт 4. Взаимодействие алюминия с водой

После демонстрации учащимся предлагается выполнить задание по выяснению отношения алюминия к сложным веществам.

Образец выполнения задания.

Опыт 1.

Наблюдали: алюминий хорошо растворяется в растворе соляной кислоты, выделяется газ водород.

Вывод: Алюминий – активный металл.

Опыт 2.

Наблюдали: алюминий взаимодействует с раствором гидроксида натрия с выделением водорода.

Вывод: Алюминий образует амфотерные соединения.

Уравнения к данной работе учащиеся по очереди записывают на доске, рассматривают как ОВР. Учитель исполняет роль консультанта.

6.Формирование знаний о применении алюминия

Учитель: А теперь попросим ребят получивших задание на прошлом уроке рассказать о применении алюминия. Учащиеся приготовили презентацию по теме: “Области применения алюминия” Их задание было следующим: Используя материалы презентации, указать на каких свойствах алюминия, основана каждая область его применения.

IV. Применение алюминия. (Приложение 1). (Запишем заголовок в тетрадь)

– в электротехнике
– для производства легких сплавов (дюралюмин, силумин) в самолето– и автомобилестроении
– для покрытия чугунных и стальных изделий с целью повышения их коррозионной стойкости
– для термической сварки
– для получения редких металлов в свободном виде
– в строительной промышленности
– для изготовления контейнеров, фольги и т.п.

7. Подведение итогов урока. Рефлексия

1. Над какой темой мы сегодня работали?
2. Что нового вы узнали об алюминии?
3. Решили ли мы проблему об активности алюминия?
4. Какими путями решали эту проблему?
5. К каким выводам пришли?
6. Оцените свою работу на уроке:

– материал усвоен (на всех этапах урока “4”, “5”) проголосуйте красным жетоном
– материал усвоен недостаточно (оценки “3”, “4”) проголосуйте желтым жетоном
– материал не усвоен (оценки “2”, “3”) проголосуйте синим жетоном

8. Закрепление знаний

В течении 5 минут ответьте на вопросы теста, поменяйтесь ответами с учеником сидящим справа от вас, проверьте работу вашего соседа и выставьте ему оценку:

“5” – допустима 1 ошибка
“4” – 2 ошибки
“3” – 3 ошибки
“2” – более 3 ошибок

9. Домашнее задание

1) § 13, стр 68-71
2) вопросы 1,2,3(у.), 5 (п), стр.75.

Приложение 2

8.02.2011

xn--i1abbnckbmcl9fb.xn--p1ai

Какими свойствами обладает алюминий

Алюминий относится к химическим элементам III группы периодической системы Менделеева. Так как алюминий химически высокоактивен, в природе он находится исключительно в связанном виде. По содержанию в земной коре алюминий среди металлов занимает первое место.

Физические свойства алюминия


Алюминий – это серебристо-белый металл, который обладает высокими показателями электро- и теплопроводности. Плотность алюминия втрое меньше, чем у меди или железа. Несмотря на невысокую плотность, алюминий отличают хорошие прочностные характеристики. Также алюминий устойчив к коррозии. Физические свойства металла делают алюминий важным техническим материалом.

Химические свойства алюминия


В нормальных условиях алюминий покрывает прочная и тонкая оксидная пленка. По этой причине алюминий не реагирует с обычными окислителями - водой и азотной кислотой без нагревания. Если разрушить оксидную пленку, алюминий поведет себя как металл-восстановитель. Он легко вступает в реакцию с кислородом, с галогенами, с другими неметаллами. Алюминий легко растворяется в соляной и серной кислотах, восстанавливает другие металлы из их оксидов.

Свойства сплавов алюминия


Алюминий нечасто используют в чистом виде. Для придания металлу заданных свойств добавляются небольшие количества других элементов. Эти элементы называются легирующими. Нелегированный алюминий обладает пределом прочности 90 МПа. Алюминиевый сплав со специальными добавками может иметь предел прочности до 600 МПа. Комбинации химического состава и термических обработок позволяют получать сплавы алюминия с требуемыми свойствами. Алюминиевые сплавы отличает стойкость к коррозии, высокое отношение прочности к весу и легкость изготовления.

Где применяется алюминий


Благодаря своим физическим и химическим свойствам алюминий нашел широкое применение. Алюминий применяется для производства вагонов, автомобилей, кораблей. Аэрокосмическая индустрия активно использует алюминиевые сплавы. Для высоковольтных линий электропередач повсеместно используются алюминиевые провода. Также алюминий используется для изготовления посуды.

Производство алюминия


Алюминий находится в земной коре в виде различных соединений, которые условно можно разделить на две группы: первичные минералы и вторичные соединения алюминия. Первичные минералы образуются при кристаллизации магмы. К ним относятся алюмосиликаты: ортоклаз, альбит, лейцит и нефелин. В меньшем количестве представлены силикаты алюминия – дистен, силлиманит, андалузит.Вторичные соединения алюминия образуются под воздействием выветривания в земной коре. Эти образования характеризуются высоким содержанием алюминия. К ним относятся гидросиликаты, гидроксиды и оксигидроксиды алюминия, являющиеся частью промышленных алюминиевых руд. К промышленным алюминиевым рудам относятся бокситы, нефелины и алуниты. Зарубежные заводы работают только на бокситах. В России в качестве сырья используются также нефелиновые руды. Из них производится 40% российского алюминия.

completerepair.ru

Свойства алюминия и области применения в промышленности и быту

Федеральное агентство по образованию РФ

Государственный технологический университет

"Московский институт стали и сплавов"

Российская олимпиада школьников

"Инновационные технологии и материаловедение"

II-й этап: Научно-творческий конкурс

Направление (профиль):

"Материаловедение и технологии новых материалов"

РЕФЕРАТ

на тему:

"Свойства алюминия и области применения в промышленности и быту "

Работу выполнил:

Зайцев Виктор Владиславович

Москва, 2009

Содержание

1. Введение

1.1 Общее определение алюминия

1.2 История получения алюминия

2. Классификация алюминия по степени чистоты и его механические свойства

3. Основные легирующие элементы в алюминиевых сплавах и их функции

4. Применение алюминия и его сплавов в промышленности и быту

4.1 Авиация

4.2 Судостроение

4.3 Железнодорожный транспорт

4.4 Автомобильный транспорт

4.5 Строительство

4.6 Нефтяная и химическая промышленность

4.7 Алюминевая посуда

5. Заключение

5.1. Алюминий - материал будущего

6. Список используемой литературы

В своём реферате на тему ”Свойства алюминия и области применения в промышленности и быту” я хотел бы указать на особенность этого металла и его превосходство перед другими. Весь мой текст является доказательством того, что алюминий метал будущего и без него будет трудным наше дальнейшее развитие.

Алюминий ( лат. Aluminium, от alumen - квасцы) - химический элемент III гр. периодической системы, атомный номер 13, атомная масса 26,98154. Серебристо-белый металл, легкий, пластичный, с высокой электропроводностью, tпл = 660 °С. Химически активен (на воздухе покрывается защитной оксидной пленкой). По распространенности в природе занимает 3-е место среди элементов и 1-е среди металлов (8,8% от массы земной коры). По электропроводности алюминий - на 4-м месте, уступая лишь серебру (оно на первом месте), меди и золоту, что при дешевизне алюминия имеет огромное практическое значение. Алюминия вдвое больше, чем железа, и в 350 раз больше, чем меди, цинка, хрома, олова и свинца вместе взятых. Его плотность равна всего 2,7*103кг/м 3 . Алюминий имеет решётку гранецентрированного куба, устойчив при температурах от - 269 °С до точки плавления (660 °С). Теплопроводность составляет при 24°С 2,37 Вт×см-1 ×К-1 . Электросопротивление алюминия высокой чистоты (99,99%) при 20°С составляет 2,6548×10-8 Ом×м, или 65% электросопротивления международного эталона из отожжённой меди. Отражательная способность полированной поверхности составляет более 90%.

Документально зафиксированное открытие алюминия произошло в 1825. Впервые этот металл получил датский физик Ганс Христиан Эрстед, когда выделил его при действии амальгамы калия на безводный хлорид алюминия (полученный при пропускании хлора через раскаленную смесь оксида алюминия с углем). Отогнав ртуть, Эрстед получил алюминий, правда, загрязненный примесями. В 1827 немецкий химик Фридрих Вёлер получил алюминий в виде порошка восстановлением гексафторалюмината калием. Современный способ получения алюминия был открыт в 1886 молодым американским исследователем Чарльзом Мартином Холлом. (С 1855 до 1890 было получено лишь 200 тонн алюминия, а за следующее десятилетие по методу Холла во всем мире получили уже 28000т. этого металла) Алюминий чистотой свыше 99,99% впервые был получен электролизом в 1920г. В 1925 г. в работе Эдвардса опубликованы некоторые сведения о физических и механических свойствах такого алюминия. В 1938г. Тэйлор, Уиллей, Смит и Эдвардс опубликовали статью, в которой приведены некоторые свойства алюминия чистотой 99,996%, полученного во Франции также электролизом. Первое издание монографии о свойствах алюминия вышло в свет в 1967г. Еще недавно считалось, что алюминий как весьма активный металл не может встречаться в природе в свободном состоянии, однако в 1978г. в породах Сибирской платформы был обнаружен самородный алюминий - в виде нитевидных кристаллов длиной всего 0,5 мм (при толщине нитей несколько микрометров). В лунном грунте, доставленном на Землю из районов морей Кризисов и Изобилия, также удалось обнаружить самородный алюминий. Предполагают, что металлический алюминий может образоваться конденсацией из газа. При сильном повышении температуры галогениды алюминия разлагаются, переходя в состояние с низшей валентностью металла, например, AlCl. Когда при понижении температуры и отсутствии кислорода такое соединение конденсируется, в твердой фазе происходит реакция диспропорционирования: часть атомов алюминия окисляется и переходит в привычное трехвалентное состояние, а часть - восстанавливается. Восстановиться же одновалентный алюминий может только до металла: 3AlCl > 2Al + AlCl3 . В пользу этого предположения говорит и нитевидная форма кристаллов самородного алюминия. Обычно кристаллы такого строения образуются вследствие быстрого роста из газовой фазы. Вероятно, микроскопические самородки алюминия в лунном грунте образовались аналогичным способом.

В последующие годы благодаря сравнительной простоте получения и привлекательным свойствам опубликовано много работ о свойствах алюминия. Чистый алюминий нашёл широкое применение в основном в электронике - от электролитических конденсаторов до вершины электронной инженерии - микропроцессоров; в криоэлектронике, криомагнетике. Более новыми способами получения чистого алюминия являются метод зонной очистки, кристаллизация из амальгам (сплавов алюминия со ртутью) и выделение из щёлочных растворов. Степень чистоты алюминия контролируется величиной электросопротивления при низких температурах. В настоящее время используется следующая классификация алюминия по степени чистоты:

Механические свойства алюминия при комнатной температуре:

Чистый алюминий - довольно мягкий металл - почти втрое мягче меди, поэтому даже сравнительно толстые алюминиевые пластинки и стержни легко согнуть, но когда алюминий образует сплавы (их известно огромное множество), его твердость может возрасти в десятки раз. Наиболее широко применяются:

Бериллий добавляется для уменьшения окисления при повышенных температурах. Небольшие добавки бериллия (0,01 - 0,05%) применяют в алюминиевых литейных сплавах для улучшения текучести в производстве деталей двигателей внутреннего сгорания (поршней и головок цилиндров).

Бор вводят для повышения электропроводимости и как рафинирующую добавку. Бор вводится в алюминиевые сплавы, используемые в атомной энергетике (кроме деталей реакторов), т.к он поглощает нейтроны, препятствуя распространению радиации. Бор вводится в среднем в количестве 0,095 - 0,1%.

Висмут. Металлы с низкой температурой плавления, такие как висмут, свинец, олово, кадмий вводят в алюминиевые сплавы для улучшения обрабатываемости резанием. Эти элементы образуют мягкие легкоплавкие фазы, которые способствуют ломкости стружки и смазыванию резца.

Галлий добавляется в количестве 0,01 - 0,1% в сплавы, из которых далее изготавливаются расходуемые аноды.

Железо. В малых количествах (»0,04%) вводится при производстве проводов для увеличения прочности и улучшает характеристики ползучести. Так же железо уменьшает прилипание к стенкам форм при литье в кокиль.

Индий. Добавка 0,05 - 0,2% упрочняют сплавы алюминия при старении, особенно при низком содержании меди. Индиевые добавки используются в алюминиево-кадмиевых подшипниковых сплавах.

Примерно 0,3% кадмия вводят для повышения прочности и улучшения коррозионных свойств сплавов.

Кальций придаёт пластичность. При содержании кальция 5% сплав обладает эффектом сверхпластичности.

Кремний является наиболее используемой добавкой в литейных сплавах. В количестве 0,5 - 4% уменьшает склонность к трещинообразованию. Сочетание кремния с магнием делают возможным термоуплотнение сплава.

Магний. Добавка магния значительно повышает прочность без снижения пластичности, повышает свариваемость и увеличивает коррозионную стойкость сплава.

Медь упрочняет сплавы, максимальное упрочнение достигается при содержании меди 4 - 6%. Сплавы с медью используются в производстве поршней двигателей внутреннего сгорания, высококачественных литых деталей летательных аппаратов.

Олово улучшает обработку резанием.

Титан. Основная задача титана в сплавах - измельчение зерна в отливках и слитках, что очень повышает прочность и равномерность свойств во всём объёме.

Алюминий - один из самых распространенных и дешевых металлов. Без него трудно представить себе современную жизнь. Недаром алюминий называют металлом 20 века. Он хорошо поддается обработке: ковке, штамповке, прокату, волочению, прессованию. Чистый алюминий - довольно мягкий металл; из него делают электрические провода, детали конструкций, фольгу для пищевых продуктов, кухонную утварь и "серебряную" краску. Этот красивый и легкий металл широко используют в строительстве и авиационной технике. Алюминий очень хорошо отражает свет. Поэтому его используют для изготовления зеркал - методом напыления металла в вакууме.

mirznanii.com

Свойство - алюминий - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Свойство - алюминий

Cтраница 1


Свойства алюминия, обусловившие его широкое использование, перечислены в табл. II.9. После железа алюминий - наиболее широко используемый металл. Как автомобильная, так и аэрокосмическая промышленность широко используют алюминий в качестве конструкционного материала из-за его прочности и легкости. Уменьшение массы автомобиля и самолета приводит к значительной экономии топлива.  [2]

Свойства алюминия фторида И алюминия хлорида см. в соответств.  [3]

Свойства алюминия фторида и алюминия хлорида см. в соответств.  [4]

На свойства алюминия оказывают влияние содержащиеся в нем примеси. Основными из них являются железо и кремний. Они понижают электропроводность, теплопроводность, пластичность и коррозионную стойкость алюминия.  [5]

Какие свойства алюминия определяют его свариваемость.  [6]

Сравнение свойств алюминия и меди показывает, что алюминиевые провода имеют ряд преимуществ. Известно, что при равной проводимости вес алюминиевого провода в два раза меньше веса медного, а увеличение сечения алюминиевых проводов для сохранения одинаковой проводимости с медными способствует их лучшему охлаждению. С увеличением диаметра алюминиевых проводов линий передач высокого напряжения уменьшаются потери на корону. Алюминиевые шины более стойки в отношении кратковременного действия электрической дуги.  [7]

Для улучшения свойств алюминия во время механической обработки его сплавляют с небольшими количествами висмута и свинца.  [8]

Многие из свойств алюминия снова встречаются в элементах группы IVA, VA и V. A, большинство из которых имеет плохо растворимую окисную пленку с высоким электросопротивлением. Эта пленка сообщает массивному металлу заметную устойчивость в атмосфере, однако, в порошкообразном состоянии эти металлы в некоторых случаях весьма реакционно-способны, на что указывает значительное сродство их к кислороду. Металлы этих трех групп похожи на алюминий также и в том отношении, что обладают электролитическим вентильным действием3, что указывает на то, что оксидная пленка обладает большим электросопротивлением при прохождении тока в анодном направлении, чем в катодном. Эти металлы вообще растворяются быстрее в щелочах, чем в кислотах, а сами окислы обладают во многих случаях кислотным характером. Металлы группы VA действительно заметно устойчивы относительно большинства кислот, исключая плавиковой. Однако вольфрам быстро растворяется в смеси плавиковой и азотной кислот, а молибден корродирует в разбавленной азотной и концентрированной серной кислоте. Хром и уран образуют окислы основного характера и соответственно легче разрушаются в кислотах.  [9]

Дальнейшее изучение свойств алюминия вне решетки возможно при регид-ратации цеолитов после активирования. В табл. 7 количество алюминия; находящегося вне решетки цеолита ( 6.7 - п 1), сравнивается с количеством алюминия, образующего подвижные водные комплексы ( ra J. Из данных табл. 7 видно, что для образцов, активированных при 300 С, более 70 % алюминия вне решетки находится в высокодиспергированной форме.  [10]

Существенное отличие свойств алюминия от других металлов почти по всем показателям и особенно по удельному весу затрудняет его сопоставление с другими материалами в общем виде. Известны попытки обойти это затруднение. Смысл перехода к объемной стоимости заключается в том, что при определенных габаритах детали затраты материала определяются объемом, а вес является производным от объема и удельного веса.  [11]

Основана на свойстве алюминия и окиси железа вступать между собой в химическое соединение с выделением большого количества тепла. Это тепло используется для нагрева свариваемых деталей. Применяется при сварке рельсов и стальных отливок. В тигель 3 засыпается термит - порошок, состоящий из алюминия и окиси железа.  [12]

Основана на свойстве алюминия и окиси железа вступать между собой в химическое соединение с выделением большого количества тепла.  [13]

На каком свойстве алюминия основано его применение в различных областях производства.  [14]

При таких свойствах алюминия необходимы специальные шайбы увеличенного размера, которые подкладывают под головки болтов и гайки, и более частые ревизии алюминиевых шин, чем медных или стальных.  [15]

Страницы:      1    2    3    4

www.ngpedia.ru

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *