Alumini: propietats químiques i físiques

2024 Autora: Angel Austin | [email protected]. Última modificació: 2024-01-02 17:43

Els metalls són un dels materials més convenients per processar. També tenen els seus propis líders. Per exemple, les propietats bàsiques de l'alumini són conegudes per la gent des de fa molt de temps. Són tan adequats per al seu ús a la vida quotidiana que aquest metall s'ha fet molt popular. Quines són les propietats de l'alumini com a substància simple i com a àtom, les tindrem en compte en aquest article.

La història del descobriment de l'alumini

Des de fa molt de temps, l'home coneix el compost del metall en qüestió: l'alum potàssic. S'utilitzava com a agent capaç d'inflar i unir els components de la mescla; això també era necessari en l'acondicionament de productes de cuir. L'existència de l'òxid d'alumini pur es va conèixer al segle XVIII, en la seva segona meitat. Tanmateix, no es va obtenir cap substància pura.

Va aconseguir aïllar el metall del seu clorur per primera vegada el científic H. K. Oersted. Va ser ell qui va tractar la sal amb amalgama de potassi i va aïllar una pols grisa de la mescla, que era alumini en la seva forma pura.

Llavors va quedar clar que les propietats químiques de l'alumini es manifesten en la seva alta activitat, forta capacitat reductora. Per tant, ningú més va treballar amb ell durant molt de temps.

No obstant això, l'any 1854, el francès Deville va poder obtenir lingots metàl·lics per electròlisi de fusió. Aquest mètode encara és actual. Especialment la producció massiva de material valuós va començar al segle XX, quan es van resoldre els problemes d'obtenir una gran quantitat d'electricitat a les empreses.

Avui, aquest metall és un dels més populars i utilitzats a les indústries de la construcció i de la llar.

Característiques generals de l'àtom d'alumini

Si caracteritzem l'element considerat per la seva posició en el sistema periòdic, podem destacar diversos punts.

1. Número ordinal - 13.
2. Situat al tercer període menor, el tercer grup, el subgrup principal.
3. Massa atòmica - 26, 98.
4. Nombre d'electrons de valència - 3.
5. La configuració de la capa exterior s'expressa com a 3s²3p^1.
6. El nom de l'element és alumini.
7. Les propietats del metall són fortes.
8. No té isòtops a la natura, només existeix d'una forma, amb un nombre de massa de 27.
9. El símbol químic és AL, llegit com a "alumini" a les fórmules.
10. L'estat d'oxidació és un, igual a +3.

Les propietats químiques de l'alumini estan totalment confirmades per l'estructura electrònica del seu àtom, ja que amb un gran radi atòmic i una baixa afinitat electrònica, és capaç d'actuar com a agent reductor fort, com tots els metalls actius.

L'alumini com a substància simple: propietats físiques

Si parlem d'alumini, què tal?substància simple, és un metall brillant de color blanc platejat. A l'aire, s'oxida ràpidament i es cobreix amb una densa pel·lícula d'òxid. El mateix passa amb l'acció dels àcids concentrats.

La presència d'aquesta característica fa que els productes d'aquest metall siguin resistents a la corrosió, cosa que, per descomptat, és molt convenient per a les persones. Per tant, és l'alumini el que troba una aplicació tan àmplia en la construcció. Les propietats de la substància també són interessants perquè aquest metall és molt lleuger, alhora que és fort i suau. La combinació d'aquestes característiques no està disponible per a totes les substàncies.

Hi ha diverses propietats físiques bàsiques que són característiques de l'alumini.

1. Alt grau de mal·leabilitat i ductilitat. Amb aquest metall està feta una làmina lleugera, forta i molt fina, també s'enrotlla en un filferro.
2. Punt de fusió - 660 0C.
3. Punt d'ebullició - 2450 0C.
4. Densitat - 2,7 g/cm3.
5. Volum de gelosia cristal·lina centrat en la cara, metàl·lic.
6. Tipus de connexió: metall.

Les propietats físiques i químiques de l'alumini determinen les àrees d'aplicació i ús. Si parlem d'aspectes quotidians, les característiques ja considerades anteriorment juguen un paper important. Com a metall lleuger, durador i anticorrosió, l'alumini s'utilitza en avions i construcció naval. Per tant, és molt important conèixer aquestes propietats.

Propietats químiques de l'alumini

Des del punt de vistaquímica, el metall en qüestió és un agent reductor fort que és capaç de presentar una alta activitat química, essent una substància pura. El més important és eliminar la pel·lícula d'òxid. En aquest cas, l'activitat augmenta considerablement.

Les propietats químiques de l'alumini com a substància simple estan determinades per la seva capacitat de reaccionar amb:

• àcids;
• àlcali;
• halògens;
• gris.

No interacciona amb l'aigua en condicions normals. Al mateix temps, a partir d'halògens, sense escalfar, reacciona només amb iode. Altres reaccions requereixen temperatura.

És possible donar exemples que il·lustren les propietats químiques de l'alumini. Equacions de reacció d'interacció amb:

• àcids - AL + HCL=AlCL₃ + H_2;

• àlcalis - 2Al + 6H₂O + 2NaOH=Na[Al(OH)₄] + 3H ₂;

• halògens - AL + Hal=ALHal_3;
• gris - 2AL + 3S=AL₂S_3.

En general, la propietat més important de la substància en qüestió és la seva gran capacitat per restaurar altres elements dels seus compostos.

Capacitat restauradora

Les propietats reductores de l'alumini estan ben rastrejades en les reaccions d'interacció amb òxids d' altres metalls. Els extreu fàcilment de la composició de la substància i permet que existeixin en una forma senzilla. Per exemple: Cr₂O₃ + AL=AL₂O_{3 + Cr.}

En metal·lúrgia, hi ha tota una tècnica d'obtenció de substàncies,basat en aquestes respostes. S'anomena aluminotèrmia. Per tant, a la indústria química, aquest element s'utilitza precisament per obtenir altres metalls.

Estàs a la natura

En termes de prevalença entre altres elements metàl·lics, l'alumini ocupa el primer lloc. El seu contingut a l'escorça terrestre és del 8,8%. Si es compara amb els no metalls, el seu lloc serà el tercer, després de l'oxigen i el silici.

A causa de la seva alta activitat química, no es troba en la seva forma pura, sinó només com a part de diversos compostos. Així, per exemple, hi ha molts minerals, minerals, roques, que inclouen l'alumini. Tanmateix, només s'extreu de bauxites, el contingut de les quals no és massa alt a la natura.

Les substàncies més habituals que contenen el metall en qüestió:

• feldspats;
• bauxites;
• granits;
• sílice;
• aluminosilicats;
• bas alts i altres.

En una petita quantitat, l'alumini forma necessàriament part de les cèl·lules dels organismes vius. Algunes espècies de molses i vida marina són capaços d'acumular aquest element dins dels seus cossos durant la seva vida.

Rebre

Les propietats físiques i químiques de l'alumini permeten obtenir-lo d'una sola manera: per electròlisi d'una fosa de l'òxid corresponent. No obstant això, aquest procés és tecnològicament complex. El punt de fusió d'AL₂O₃ és superior a 2000 ^{0C. Per això, no es pot electrolitzar directament. Tanprocediu de la següent manera.}

1. S'extreuen bauxites.
2. Netegeu-los d'impureses, deixant només òxid d'alumini.
3. A continuació, la criolita es fon.
4. Afegiu-hi òxid.
5. Aquesta mescla s'electròliza i s'obté alumini pur i diòxid de carboni.

El rendiment del producte és del 99,7%. Tanmateix, és possible obtenir un metall encara més pur, que s'utilitza amb finalitats tècniques.

Aplicació

Les propietats mecàniques de l'alumini no són prou bones per utilitzar-se en la seva forma pura. Per tant, els aliatges basats en aquesta substància s'utilitzen amb més freqüència. N'hi ha molts, podem anomenar els més bàsics.

1. Duralumin.
2. Alumini-manganès.
3. Alumini-magnesi.
4. Alumini-coure.
5. Silumins.
6. Avial.

La seva principal diferència són, per descomptat, els additius de tercers. Tots ells es basen en alumini. Altres metalls fan que el material sigui més durador, resistent a la corrosió, resistent al desgast i mal·leable.

Hi ha diverses àrees principals d'aplicació de l'alumini tant en forma pura com en forma dels seus compostos (aliatges).

1. Per fer filferro i paper d'alumini utilitzats a casa.
2. Fabricació d'estris de cuina.
3. Indústria aeronàutica.
4. Construcció naval.
5. Construcció i arquitectura.
6. Indústria espacial.
7. Construint reactors.

Junt amb el ferro i els seusaliatges d'alumini - el metall més important. Són aquests dos representants del sistema periòdic els que han trobat l'ús industrial més extens en mans humanes.

Propietats de l'hidròxid d'alumini

L'hidròxid és el compost més comú que forma alumini. Les seves propietats químiques són les mateixes que les del propi metall: és anfòter. Això vol dir que és capaç de mostrar una naturalesa dual, reaccionant tant amb àcids com amb àlcalis.

L'hidròxid d'alumini en si és un precipitat gelatinós blanc. És fàcil aconseguir-ho fent reaccionar una sal d'alumini amb àlcali o hidròxid d'amoni. Quan reacciona amb àcids, aquest hidròxid dóna la sal i l'aigua corresponents habituals. Si la reacció continua amb àlcali, es formen hidroxocomplexos d'alumini, en els quals el seu número de coordinació és 4. Exemple: Na[Al(OH)_{4] - tetrahidroxoaluminat de sodi.}