الألومنيوم: الخصائص الكيميائية والفيزيائية

2024 مؤلف: Angel Austin | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-02 17:40

المعادن هي واحدة من أكثر المواد ملاءمة للمعالجة. لديهم أيضا قادتهم. على سبيل المثال ، الخصائص الأساسية للألمنيوم معروفة للناس لفترة طويلة. إنها مناسبة جدًا للاستخدام في الحياة اليومية لدرجة أن هذا المعدن أصبح شائعًا للغاية. ماهي خواص الالمنيوم كمادة بسيطة وكذرة سننظر فيها في هذا المقال

تاريخ اكتشاف الألمنيوم

لفترة طويلة ، عرف الإنسان مركب المعدن المعني - شب البوتاسيوم. تم استخدامه كعامل قادر على الانتفاخ وربط مكونات الخليط معًا ؛ كان هذا ضروريًا أيضًا في تلبيس المنتجات الجلدية. أصبح وجود أكسيد الألومنيوم النقي معروفًا في القرن الثامن عشر ، في النصف الثاني. ومع ذلك ، لم يتم الحصول على مادة نقية.

تمكن من عزل المعدن من كلوريده لأول مرة من قبل العالم H. K Oersted. هو الذي عالج الملح بملغم البوتاسيوم وعزل المسحوق الرمادي من الخليط وهو الألمنيوم في شكله النقي.

ثم اتضح أن الخصائص الكيميائية للألمنيوم تتجلى في نشاطها العالي وقدرتها القوية على الاختزال. لذلك لم يعمل معه احد اخر لوقت طويل

ومع ذلك ، في عام 1854 ، تمكن الفرنسي ديفيل من الحصول على سبائك معدنية عن طريق التحليل الكهربائي الذائب. هذه الطريقة لا تزال ذات صلة اليوم. بدأ الإنتاج الضخم للمواد القيمة بشكل خاص في القرن العشرين ، عندما تم حل مشاكل الحصول على كمية كبيرة من الكهرباء في المؤسسات.

يعد هذا المعدن اليوم من أكثر المعادن شهرة ويستخدم في البناء والصناعات المنزلية.

الخصائص العامة لذرة الألومنيوم

إذا قمنا بتمييز العنصر قيد الدراسة من خلال موقعه في النظام الدوري ، فيمكننا تحديد عدة نقاط.

1. الرقم الترتيبي - 13.
2. تقع في الفترة الصغرى الثالثة ، المجموعة الثالثة ، المجموعة الفرعية الرئيسية.
3. الكتلة الذرية - 26 ، 98.
4. عدد إلكترونات التكافؤ - 3.
5. يتم التعبير عن تكوين الطبقة الخارجية كـ 3s²3p^1.
6. اسم العنصر الألومنيوم.
7. خصائص المعدن قوية.
8. ليس له نظائر في الطبيعة ، موجود فقط في شكل واحد ، مع عدد كتلي 27.
9. الرمز الكيميائي هو AL ، ويقرأ على أنه "الألومنيوم" في الصيغ.
10. حالة الأكسدة واحدة تساوي + 3.

يتم تأكيد الخصائص الكيميائية للألمنيوم بالكامل من خلال التركيب الإلكتروني لذرته ، نظرًا لوجود نصف قطر ذري كبير وتقارب إلكترون منخفض ، فهو قادر على العمل كعامل اختزال قوي ، مثل جميع المعادن النشطة.

الألومنيوم كمادة بسيطة: الخصائص الفيزيائية

إذا تحدثنا عن الألمنيوم ، فماذا عنمادة بسيطة ، إنه معدن لامع أبيض فضي. في الهواء ، يتأكسد بسرعة ويصبح مغطى بغشاء أكسيد كثيف. يحدث الشيء نفسه مع عمل الأحماض المركزة.

وجود مثل هذه الميزة يجعل المنتجات المصنوعة من هذا المعدن مقاومة للتآكل ، وهو بالطبع مناسب جدًا للناس. لذلك ، فإن الألومنيوم هو الذي يجد مثل هذا التطبيق الواسع في البناء. كما أن خصائص المادة مثيرة للاهتمام حيث أن هذا المعدن خفيف جدًا ، بينما يكون قويًا وناعمًا. تركيبة هذه الخصائص غير متوفرة لكل مادة.

هناك العديد من الخصائص الفيزيائية الأساسية التي تتميز بها الألومنيوم.

1. درجة عالية من المرونة والليونة. رقائق معدنية خفيفة وقوية ورقيقة جدًا مصنوعة من هذا المعدن ، وهي أيضًا ملفوفة في سلك.
2. نقطة الانصهار - 6600C.
3. نقطة الغليان - 24500C.
4. الكثافة - 2.7 جم / سم3.
5. حجم شعرية كريستالية متمحورة حول الوجه ، معدنية
6. نوع الاتصال - معدن.

الخصائص الفيزيائية والكيميائية للألمنيوم تحدد مجالات تطبيقه واستخدامه. إذا تحدثنا عن الجوانب اليومية ، فإن الخصائص التي درسناها بالفعل أعلاه تلعب دورًا كبيرًا. كمعدن خفيف ومتين ومقاوم للتآكل ، يستخدم الألمنيوم في الطائرات وبناء السفن. لذلك فإن معرفة هذه الخصائص مهمة جدًا.

الخصائص الكيميائية للألمنيوم

من وجهة نظرالكيمياء ، المعدن المعني هو عامل اختزال قوي قادر على إظهار نشاط كيميائي عالٍ ، كونه مادة نقية. الشيء الرئيسي هو القضاء على فيلم الأكسيد. في هذه الحالة ، يزداد النشاط بشكل حاد.

يتم تحديد الخصائص الكيميائية للألمنيوم كمادة بسيطة من خلال قدرته على التفاعل مع:

• أحماض ؛
• قلوي
• هالوجينات ؛
• رمادي.

لا تتفاعل مع الماء في الظروف العادية. في الوقت نفسه ، من الهالوجينات ، بدون تسخين ، يتفاعل فقط مع اليود. تتطلب التفاعلات الأخرى درجة حرارة.

يمكن إعطاء أمثلة توضح الخصائص الكيميائية للألمنيوم. معادلات تفاعل التفاعل مع:

• أحماض - AL + HCL=AlCL₃+ H_2؛

• القلويات - 2Al + 6H₂O + 2NaOH=Na [Al (OH)₄] + 3H₂؛

• هالوجينات - AL + هال=الحل_3؛
• رمادي - 2AL + 3S=AL₂S_3.

بشكل عام ، أهم خصائص المادة المعنية هي قدرتها العالية على استعادة العناصر الأخرى من مركباتها.

القدرة التصالحية

يتم تتبع خصائص الاختزال للألمنيوم جيدًا في تفاعلات التفاعل مع أكاسيد المعادن الأخرى. يستخرجها بسهولة من تكوين المادة ويسمح لها بالوجود في شكل بسيط. على سبيل المثال: Cr₂O₃+ AL=AL₂O_{3 + كر}

في علم المعادن ، هناك تقنية كاملة للحصول على المواد ،بناء على هذه الردود. يطلق عليه aluminothermy. لذلك ، في الصناعة الكيميائية ، يتم استخدام هذا العنصر بدقة للحصول على معادن أخرى.

منتشر في الطبيعة

من حيث الانتشار بين العناصر المعدنية الأخرى ، يحتل الألمنيوم المرتبة الأولى. يبلغ محتواها في القشرة الأرضية 8.8٪. إذا قورنت بغير المعادن ، فإن مكانها سيكون الثالث بعد الأكسجين والسيليكون.

بسبب نشاطه الكيميائي العالي ، فإنه لا يوجد في شكله النقي ، ولكن فقط كجزء من المركبات المختلفة. لذلك ، على سبيل المثال ، هناك العديد من الخامات والمعادن والصخور التي تشمل الألومنيوم. ومع ذلك ، يتم استخراجها فقط من البوكسيت ، ومحتواها ليست عالية جدًا في الطبيعة.

المواد الأكثر شيوعًا التي تحتوي على المعدن المعني:

• فيلدسبار ؛
• البوكسيت ؛
• جرانيت ؛
• سيليكا ؛
• سيليكات الألمنيوم ؛
• بازلت و غيرها

الألمنيوم بكمية صغيرة بالضرورة جزء من خلايا الكائنات الحية. بعض أنواع طحالب النادي والحياة البحرية قادرة على تجميع هذا العنصر داخل أجسامهم خلال حياتهم.

تلقي

الخصائص الفيزيائية والكيميائية للألمنيوم تجعل من الممكن الحصول عليه بطريقة واحدة فقط: عن طريق التحليل الكهربائي لذوبان الأكسيد المقابل. ومع ذلك ، فإن هذه العملية معقدة من الناحية التكنولوجية. نقطة انصهار AL₂O₃تزيد عن 2000^{0C. وبسبب هذا ، لا يمكن تحليلها كهربائيا مباشرة. لذاتابع على النحو التالي.}

1. يتم تعدينالبوكسيت.
2. نظفها من الشوائب ، ولم يتبق منها سوى أكسيد الألومنيوم
3. ثم يذوب الكريوليت
4. أضف أكسيد هناك
5. هذا الخليط يتحلل كهربائيا ويتم الحصول على الألومنيوم النقي وثاني أكسيد الكربون.

عائد المنتج 99.7٪. ومع ذلك ، من الممكن الحصول على معدن أكثر نقاء ، والذي يستخدم لأغراض فنية.

التطبيق

الخصائص الميكانيكية للألمنيوم ليست جيدة بما يكفي لاستخدامها في شكلها النقي. لذلك ، غالبًا ما تستخدم السبائك القائمة على هذه المادة. هناك الكثير منها ، يمكننا تسمية أبسطها.

1. دورالومين.
2. ألمنيوم - منغنيز.
3. الألومنيوم والمغنيسيوم.
4. ألومنيوم-نحاس.
5. سيلومين.
6. Avial.

الاختلاف الرئيسي بينهما هو بالطبع إضافات الطرف الثالث. كل منهم مصنوع من الألومنيوم. تجعل المعادن الأخرى المادة أكثر متانة ومقاومة للتآكل ومقاومة للاهتراء وقابلة للطرق.

هناك العديد من المجالات الرئيسية لتطبيق الألمنيوم سواء في شكله النقي أو في شكل مركباته (سبائك).

1. لصنع الاسلاك والرقائق المستخدمة في المنزل
2. صنع تجهيزات المطابخ.
3. صناعة الطائرات.
4. بناء السفن.
5. البناء والعمارة.
6. صناعة الفضاء.
7. بناء المفاعلات.

مع الحديد و لهاسبائك الألومنيوم - أهم معدن. هذان الممثلان للنظام الدوري هما اللذان وجدا الاستخدام الصناعي الأكثر شمولاً في أيدي البشر.

خصائص هيدروكسيد الألومنيوم

الهيدروكسيد هو المركب الأكثر شيوعًا الذي يتكون من الألومنيوم. خصائصه الكيميائية هي نفس خصائص المعدن نفسه - إنه مذبذب. هذا يعني أنها قادرة على إظهار طبيعة مزدوجة ، تتفاعل مع كل من الأحماض والقلويات.

هيدروكسيد الألومنيوم نفسه عبارة عن راسب هلامي أبيض. من السهل الحصول عليها عن طريق تفاعل ملح الألومنيوم مع القلويات أو هيدروكسيد الأمونيوم. عندما يتفاعل مع الأحماض ، يعطي هذا الهيدروكسيد الملح والماء المقابل المعتاد. إذا استمر التفاعل مع القلويات ، فسيتم تكوين مركبات هيدروكسينية من الألومنيوم ، حيث يكون رقم تنسيقها 4. مثال: Na [Al (OH)_{4] - رباعي هيدروكسي ألومينات الصوديوم.}