Ар бир химиялык элементти үч илимдин көз карашынан кароого болот: физика, химия жана биология. Бул макалада биз алюминийди мүмкүн болушунча так мүнөздөөгө аракет кылабыз. Бул мезгилдик таблицага ылайык, үчүнчү топ жана үчүнчү мезгилде турган химиялык элемент. Алюминий - орточо химиялык активдүүлүккө ээ металл. Ошондой эле анын бирикмелеринде амфотердик касиеттерди байкоого болот. Алюминийдин атомдук массасы бир моль үчүн жыйырма алты граммды түзөт.
Алюминийдин физикалык мүнөздөмөлөрү
Кадимки шарттарда ал катуу. Алюминий формуласы абдан жөнөкөй. Ал үзгүлтүксүз затка кристалл торчосунун жардамы менен курулган атомдордон турат (молекулаларга бирикпейт). Алюминий түсү - күмүш-ак. Мындан тышкары, бул топтун бардык башка заттар сыяктуу эле, металл жалтырак бар. Өнөр жайда колдонулган алюминийдин түсү эритмеде аралашмалардын болушуна байланыштуу ар кандай болушу мүмкүн. Бул кыйла жеңил металл.
Анын тыгыздыгы 2,7 г/см3, бул темирден үч эсеге жакын жеңил дегенди билдирет. Бул учурда, ал дагы эле магний, бере алаткаралып жаткан металлдан жеңилирээк. алюминий катуулугу абдан төмөн. Анда ал көпчүлүк металлдардан төмөн. Алюминийдин катуулугу Mohs шкаласы боюнча эки гана. Ошондуктан, аны бекемдөө үчүн бул металлдын негизиндеги эритмелерге катуураактары кошулат.
Алюминий болгону 660 градус Цельсийде эрийт. Ал эми эки миң төрт жүз элүү эки градуска чейин ысытылганда кайнайт. Бул абдан ийкемдүү жана эриүүчү металл. Алюминийдин физикалык мүнөздөмөлөрү муну менен эле бүтпөйт. Бул металл жез менен күмүштөн кийинки эң жакшы электр өткөрүмдүүлүккө ээ экенин да белгилегим келет.
Табиятта таралышы
Алюминий, спецификацияларын биз жаңы эле карап чыкканбыз, айлана-чөйрөдө кеңири таралган. Аны көптөгөн минералдардын курамынан байкоого болот. Алюминий элементи табиятта кеңири таралган төртүнчү элемент. Анын жер кыртышындагы масса лык үлүшү дээрлик тогуз пайызды түзөт. Анын атомдору болгон негизги минералдар боксит, корунд, криолит. Биринчиси, темирдин, кремнийдин жана сөз кылынган металлдын оксиддеринен турган тоо тектери жана структурасында суу молекулалары да бар. Ал гетерогендүү түскө ээ: боз, кызыл-күрөң жана башка түстөрдүн сыныктары, алар ар кандай аралашмалардын болушуна жараша болот. Бул породанын отуздан алтымыш пайызга чейинкиси алюминийден турат, анын сүрөтүн жогоруда көрүүгө болот. Кошумчалай кетсек, корунд жаратылышта абдан кеңири таралган минерал болуп саналат.
Бул алюминий оксиди. Анын химиялык формуласы Al2O3. Ал кызыл, сары, көк же күрөң болушу мүмкүн. Анын Mohs шкаласы боюнча катуулугу тогуз бирдикти түзөт. Корунддун түрлөрүнө белгилүү сапфирлер жана рубиндер, лейкосафирлер, ошондой эле падпарадша (сары сапфир) кирет.
Криолит – химиялык формуласы татаалыраак минерал. Ал алюминий жана натрий фториддеринен турат - AlF3•3NaF. Бул аз катуулук менен түссүз же бозомтук ташка окшош - Mohs шкаласы боюнча үч гана. Азыркы дүйнөдө ал лабораторияда жасалма жол менен синтезделет. Ал металлургияда колдонулат.
Ошондой эле алюминийди жаратылышта чополордун составында табууга болот, анын негизги компоненттери кремнийдин оксиддери жана суу молекулалары менен байланышкан каралып жаткан металл. Кошумчалай кетсек, бул химиялык элементти нефелиндердин курамында байкоого болот, анын химиялык формуласы төмөнкүдөй: KNa3[AlSiO4]4.
Алуу
Алюминийдин мүнөздөмөсү аны синтездөө ыкмаларын карап чыгууну карайт. бир нече ыкмалары бар. Биринчи ыкма менен алюминий өндүрүү үч этапта жүрөт. Алардын акыркысы катоддо жана көмүртек анодунда электролиз процедурасы. Мындай процессти жүргүзүү үчүн алюминий оксиди, ошондой эле криолит (формула - Na3AlF6) жана кальций фториди (CaF2) сыяктуу көмөкчү заттар керек. Сууда эриген алюминий оксидинин ажыроо процесси болушу үчүн аны эриген криолит жана кальций фториди менен бирге кеминде тогуз жүз элүү градус Цельсий температурага чейин ысытуу керек. Цельсий шкаласы, андан кийин бул заттар аркылуу сексен миң ампер ток жана бештен сегиз вольтко чейинки чыңалуу өтөт. Ошентип, бул процесстин натыйжасында алюминий катодго жайгашат, ал эми аноддо кычкылтек молекулалары чогулат, ал өз кезегинде анодду кычкылдандырып, көмүр кычкыл газына айлантат. Бул процедураны жүргүзүүнүн алдында алюминий оксиди казылып алынган боксит алдын ала кирлерден тазаланат, ошондой эле дегидратация процессинен өтөт.
Алюминийди жогоруда айтылган ыкма менен өндүрүү металлургияда кеңири таралган. 1827-жылы Ф. Велер ойлоп тапкан ыкма дагы бар. Бул алюминийди анын хлориди менен калийдин ортосундагы химиялык реакциянын жардамы менен казып алууга болот. Мындай процессти өтө жогорку температура жана вакуум түрүндө өзгөчө шарттарды түзүү менен гана жүргүзүүгө болот. Ошентип, бир моль хлоридден жана ошол эле көлөмдөгү калийден бир моль алюминий жана үч моль калий хлориди кошумча продукт катары алынышы мүмкүн. Бул реакцияны төмөнкү теңдеме түрүндө жазууга болот: АІСІ3 + 3К=АІ + 3КІ. Бул ыкма металлургияда анча популярдуулукка ээ боло элек.
Алюминийдин химия боюнча мүнөздөмөсү
Жогоруда айтылгандай, бул молекулаларга кошулбаган атомдордон турган жөнөкөй зат. Окшош структуралар дээрлик бардык металлдарды түзөт. Алюминий жетишерлик жогорку химиялык активдүүлүккө жана күчтүү калыбына келтирүүчү касиетке ээ. Алюминийдин химиялык мүнөздөмөсү анын башкалар менен болгон реакцияларын сүрөттөөдөн башталатжөнөкөй заттар жана татаал органикалык эмес кошулмалар менен андан аркы өз ара аракеттенүүлөрү сүрөттөлөт.
Алюминий жана жөнөкөй материалдар
Буларга, биринчиден, кычкылтек кирет - планетадагы эң кеңири таралган кошулма. Жердин атмосферасынын жыйырма бир пайызы андан турат. Берилген заттын башкасы менен болгон реакциялары кычкылдануу же күйүү деп аталат. Ал көбүнчө жогорку температурада пайда болот. Ал эми алюминий учурда кычкылдануу нормалдуу шарттарда мүмкүн - оксид пленкасы ушундайча пайда болот. Бул металлды майдаласа, ал күйүп кетет, ошол эле учурда жылуулук түрүндө көп энергия бөлүп чыгарат. Алюминий менен кычкылтектин ортосундагы реакцияны жүргүзүү үчүн бул компоненттер 4:3 молярдык катышта керектелет, натыйжада оксиддин эки бөлүгү пайда болот.
Бул химиялык өз ара аракеттенүү төмөнкү теңдеме менен туюнтулган: 4АІ + 3О2=2АІО3. Алюминийдин галогендер менен реакциялары да мүмкүн, аларга фтор, йод, бром жана хлор кирет. Бул процесстердин аталыштары тиешелүү галогендердин аталыштарынан келип чыккан: фтордоо, йоддоо, бромдоо жана хлордоо. Бул кадимки кошуу реакциялары.
Мисалы, алюминий менен хлордун өз ара аракеттенүүсүн алалы. Мындай процесс суукта гана болушу мүмкүн.
Ошентип, эки моль алюминий жана үч моль хлор алып, натыйжада каралып жаткан металлдын эки моль хлоридине ээ болобуз. Бул реакциянын теңдемеси төмөнкүдөй: 2АІ + 3СІ=2АІСІ3. Ушундай эле жол менен алюминий фториди, анын бромиди жана йодид алынышы мүмкүн.
Күкүрт мененкаралып жаткан зат ысытылганда гана реакцияга кирет. Бул эки кошулмалардын өз ара аракеттенүүсүн ишке ашыруу үчүн аларды экиден үчкө чейин молярдык пропорцияда алуу керек жана алюминий сульфидинин бир бөлүгү түзүлөт. Реакция теңдемеси мындай болот: 2Al + 3S=Al2S3.
Мындан тышкары, жогорку температурада алюминий көмүртек менен өз ара аракеттенип, карбидди, азот менен нитридди пайда кылат. Мисал катары химиялык реакциялардын төмөнкү теңдемелерин келтирүүгө болот: 4AI + 3C=AI4C3; 2Al + N2=2AlN.
Татаал заттар менен өз ара аракеттенүү
Буларга суу, туздар, кислоталар, негиздер, оксиддер кирет. Бул химиялык кошулмалар менен алюминий ар кандай жолдор менен реакцияга кирет. Келгиле, ар бир ишти кылдат карап чыгалы.
Суу менен болгон реакция
Жердеги эң кеңири таралган татаал зат менен алюминий ысытылганда өз ара аракеттенет. Бул кычкыл пленканы алдын ала алып салууда гана болот. Өз ара аракеттенүүнүн натыйжасында амфотердик гидроксид пайда болуп, суутек да абага чыгат. Алюминийдин эки бөлүгүн жана суунун алты бөлүгүн алып, биз экиден үчкө чейин молярдык пропорцияда гидроксид менен суутек алабыз. Бул реакциянын теңдемеси төмөнкүчө жазылат: 2АІ + 6Н2О=2АІ(ОН)3 + 3Н2.
Кислоталар, негиздер жана оксиддер менен реакция
Башка активдүү металлдар сыяктуу эле алюминий алмаштыруу реакциясына кире алат. Муну менен ал кычкылдан суутекти же анын тузунан пассивдуураак металлдын катионун алмаштыра алат. Мындай өз ара аракеттешүүлөрдүн натыйжасында алюминий тузу пайда болуп, суутек да бөлүнүп чыгат (кислотада) же таза металл чөктүрөт (биркаралып жатканга караганда азыраак активдүү). Экинчи учурда, жогоруда айтылган калыбына келтирүүчү касиеттери проявляется. Мисал катары алюминийдин туз кислотасы менен өз ара аракеттенүүсүн алсак болот, анда алюминий хлориди пайда болуп, абага суутек чыгат. Мындай реакция төмөнкү теңдеме менен туюнтулган: 2AI + 6HCI=2AICI3 + 3H2.
Алюминийдин туз менен өз ара аракеттенүүсүнө анын жез сульфаты менен болгон реакциясы мисал боло алат. Бул эки компонентти алып, биз алюминий сульфаты жана таза жезге ээ болобуз, ал чөктүрүлөт. Күкүрт жана азот сыяктуу кислоталар менен алюминий өзгөчө реакцияга кирет. Мисалы, алюминийди нитрат кислотасынын суюлтулган эритмесине сегиз бөлүктөн отузга молярдык катышта кошкондо, каралып жаткан металлдын нитратынын сегиз бөлүгү, азот оксидинин үч бөлүгү жана суунун он беш бөлүгү пайда болот. Бул реакциянын теңдемеси төмөнкүчө жазылат: 8Al + 30HNO3=8Al(NO3)3 + 3N2O + 15H2O. Бул процесс жогорку температура болгондо гана ишке ашат.
Эгерде алюминий менен сульфат кислотасынын начар эритмесин экиден үчкө чейин молярдык пропорцияда аралаштырсаңыз, анда каралып жаткан металлдын сульфатын жана бирден үчкө чейинки катышта суутекти алабыз. Башкача айтканда, башка кислоталардагыдай эле кадимки алмаштыруу реакциясы болот. Түшүнүктүү болуу үчүн биз теңдемени келтиребиз: 2Al + 3H2SO4=Al2(SO4)3 + 3H2. Бирок, ошол эле кислотанын концентрацияланган эритмеси менен баары татаалыраак. Бул жерде, нитрат сыяктуу эле, кошумча продукт пайда болот, бирок оксид түрүндө эмес, күкүрт жана суу түрүндө. Эгер биз керектүү эки компонентти алсакэкиден төрткө молярдык катышта, анда биз каралып жаткан металлдын тузунун бир бөлүгүн жана күкүрттү, ошондой эле төрт сууну алабыз. Бул химиялык өз ара аракеттенүүнү төмөнкү теңдеме аркылуу туюндуруп алса болот: 2Al + 4H2SO4=Al2(SO4)3 + S + 4H2O.
Мындан тышкары, алюминий щелоч эритмелери менен реакцияга кирүүгө жөндөмдүү. Мындай химиялык өз ара аракеттенүүнү ишке ашыруу үчүн эки моль металлды, ошол эле өлчөмдө натрий же калий гидроксиди, ошондой эле алты моль суу алуу керек. Натыйжада, натрий же калий тетрагидроксоалюминаты сыяктуу заттар, ошондой эле экиден үчкө чейин молярдык пропорцияда курч жыты бар газ түрүндө бөлүнүп чыккан суутек пайда болот. Бул химиялык реакцияны төмөнкү теңдеме катары көрсөтсө болот: 2AI + 2KOH + 6H2O=2K[AI(OH)4] + 3H2.
Жана эң акыркысы бул алюминийдин кээ бир оксиддер менен өз ара аракеттенүү схемалары. Эң кеңири тараган жана колдонулган учур - Бекетов реакциясы. Ал, жогоруда талкууланган башка көптөгөн нерселер сыяктуу эле, жогорку температурада гана пайда болот. Ошентип, аны ишке ашыруу үчүн алюминий эки моль жана темир кычкылынын бир моль алуу керек. Бул эки заттын өз ара аракеттенүүсүнүн натыйжасында биз тиешелүүлүгүнө жараша бир жана эки моль өлчөмүндө алюминий кычкылын жана эркин темирди алабыз.
Керилген металлдын өнөр жайда колдонулушу
Алюминийди колдонуу өтө кеңири таралган көрүнүш экенин эске алыңыз. Биринчиден, авиация тармагына керек. магний эритмелери менен бирге, каралып негизделген эритмелериметалл. Биз орточо учак 50% алюминий эритмелери, ал эми анын мотору 25% деп айта алабыз. Алюминий ошондой эле электр өткөргүчтүгүнүн эң сонундугуна байланыштуу зымдарды жана кабелдерди өндүрүү процессинде колдонулат. Мындан тышкары, бул металл жана анын эритмелери автомобиль өнөр жайында көп колдонулат. Бул материалдардан жеңил унаалардын, автобустардын, троллейбустардын, кээ бир трамвайлардын, ошондой эле кадимки жана электр поезд вагондорунун кузовдору жасалган.
Ошондой эле азыраак максаттарда, мисалы, тамак-аш жана башка азыктарды, идиштерди таңгактоо үчүн колдонулат. Күмүш боёкту жасоо үчүн сөз болуп жаткан металлдын порошоку керек. Мындай боёк темирди коррозиядан коргоо үчүн керек. Алюминий өнөр жайда темирден кийинки экинчи эң көп колдонулган металл деп айта алабыз. Анын кошулмалары жана өзү көбүнчө химиялык өнөр жайда колдонулат. Бул алюминийдин өзгөчө химиялык касиеттерине, анын ичинде анын калыбына келтирүүчү касиеттерине жана бирикмелеринин амфотердик мүнөзүнө байланыштуу. Каралып жаткан химиялык элементтин гидроксиди сууну тазалоо үчүн зарыл. Кошумчалай кетсек, ал вакциналарды өндүрүүдө медицинада колдонулат. Аны кээ бир пластмассалардан жана башка материалдардан да тапса болот.
Табигаттагы ролу
Жогоруда айтылгандай, алюминий жер кыртышында көп санда кездешет. Бул тирүү организмдер үчүн өзгөчө маанилүү болуп саналат. Алюминий өсүү процесстерин жөнгө салууга катышат, бириктирүүчү ткандарды түзөт, мисалысөөк, байламта жана башкалар. Бул микроэлементтин аркасында дене ткандарынын регенерация процесстери тезирээк ишке ашат. Анын жетишсиздиги төмөнкүдөй белгилер менен мүнөздөлөт: балдарда өнүгүү жана өсүү бузулушу, чоңдордо - өнөкөт чарчоо, эмгектин төмөндөшү, кыймылдардын координациясынын бузулушу, ткандардын регенерациясынын басаңдашы, булчуңдардын, өзгөчө бут-колдун алсыздыгы. Бул микроэлементти камтыган тамактарды өтө аз жесеңиз, бул көрүнүш пайда болушу мүмкүн.
Бирок кеңири таралган көйгөй – бул организмдеги алюминийдин ашыкча болушу. Бул учурда көбүнчө төмөнкүдөй белгилер байкалат: нервдүүлүк, депрессия, уйкунун бузулушу, эс тутумдун начарлашы, стресске туруктуулук, таяныч-кыймыл аппаратынын жумшарышы, бул бат-бат сыныктарга жана чоюлуп кетишине алып келет. Организмде алюминийдин көпкө ашыкча болушу менен дээрлик бардык органдардын иштешинде көйгөйлөр пайда болот.
Бул көрүнүштүн бир нече себептери бар. Биринчиден, бул алюминий идиш болуп саналат. Окумуштуулар каралып жаткан металлдан жасалган идиш-аяктар андагы тамак-аш бышыруу үчүн жараксыз экенин көптөн бери далилдеп келишет, анткени жогорку температурада алюминийдин бир бөлүгү тамак-ашка кирип, натыйжада бул микроэлемент организмге керектүүдөн алда канча көп керектелет.
Экинчи себеп – бул металлды же анын туздарын камтыган косметиканы үзгүлтүксүз колдонуу. Кандайдыр бир продуктуну колдонуудан мурун, анын курамын кунт коюп окуп чыгуу керек. Косметика да мындан тышкары эмес.
Үчүнчү себеп - бул дарыларды кабыл алууузак убакыт бою алюминий көп камтыйт. Ошондой эле бул микроэлементти камтыган витаминдерди жана тамак-аш кошулмаларын туура эмес колдонуу.
Эми диетаңызды жөнгө салуу жана менюну туура уюштуруу үчүн кайсы азыктарда алюминий бар экенин аныктап көрөлү. Биринчиден, бул сабиз, кайра иштетилген сыр, буудай, алюм, картошка. Жемиштерден авокадо жана шабдалы сунушталат. Мындан тышкары, ак капуста, күрүч жана көптөгөн дары чөптөр алюминийге бай. Ошондой эле, каралып жаткан металлдын катиондору ичүүчү сууда болушу мүмкүн. Организмде алюминийдин (ошондой эле башка микроэлементтердин) жогору же төмөн болушуна жол бербөө үчүн, диетаңызды кылдаттык менен көзөмөлдөп, аны мүмкүн болушунча тең салмактуу кылганга аракет кылышыңыз керек.
