(A l), galio (Ga), indio (In) y talio (T l).

Como se puede ver en los datos anteriores, todos estos elementos fueron descubiertos en Siglo XIX.

Descubrimiento de metales del subgrupo principal. III grupos

EN	Alabama	Georgia	En	tl
1806	1825	1875	1863	1861
G. Lussac,	G.H.	L. de Boisbaudran	F. Reich,	W. ladrones
L.Tenard	(Dinamarca)	(Francia)	I. Richter	(Inglaterra)
(Francia)			(Alemania)

El boro es un no metal. El aluminio es un metal de transición, mientras que el galio, el indio y el talio son metales en toda regla. Así, a medida que aumentan los radios de los átomos de los elementos de cada grupo de la tabla periódica, aumentan las propiedades metálicas de las sustancias simples.

En esta conferencia veremos más de cerca las propiedades del aluminio.

1. La posición del aluminio en la tabla de D. I. Mendeleev. Estructura atómica, exhibió estados de oxidación.

El elemento de aluminio se encuentra en III grupo, subgrupo principal “A”, 3er período del sistema periódico, número de serie No. 13, masa atómica relativa Ar(Al ) = 27. Su vecino a la izquierda en la tabla es el magnesio, un metal típico, y a la derecha, el silicio, un no metal. En consecuencia, el aluminio debe presentar propiedades de alguna naturaleza intermedia y sus compuestos son anfóteros.

Al +13) 2) 8) 3, p – elemento,

Estado fundamental 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1
estado emocionado 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 3p 2

El aluminio presenta un estado de oxidación de +3 en compuestos:

Al 0 – 3 mi - → Al +3

2. Propiedades físicas

El aluminio en su forma libre es un metal de color blanco plateado con alta conductividad térmica y eléctrica.Punto de fusión 650 o C. El aluminio tiene una densidad baja (2,7 g/cm 3), aproximadamente tres veces menor que la del hierro o el cobre, y al mismo tiempo es un metal duradero.

3. Estar en la naturaleza

En términos de prevalencia en la naturaleza, ocupa el lugar 1º entre los metales y 3º entre los elementos, sólo superado por el oxígeno y el silicio. El porcentaje de contenido de aluminio en la corteza terrestre, según varios investigadores, oscila entre el 7,45 y el 8,14% de la masa de la corteza terrestre.

En la naturaleza, el aluminio se encuentra sólo en compuestos. (minerales).

Algunos de ellos:

· Bauxita - Al 2 O 3 H 2 O (con impurezas de SiO 2, Fe 2 O 3, CaCO 3)

· Nefelinas - KNa 3 4

· Alunitas - KAl(SO 4) 2 2Al(OH) 3

· Alúmina (mezclas de caolines con arena SiO 2, piedra caliza CaCO 3, magnesita MgCO 3)

· Corindón - Al 2 O 3

· Feldespato (ortoclasa) - K 2 O×Al 2 O 3 ×6SiO 2

· Caolinita - Al 2 O 3 × 2SiO 2 × 2H 2 O

· Alunita - (Na,K)2 SO 4 ×Al 2 (SO 4)3 ×4Al(OH)3

· Berilo - 3BeO Al 2 O 3 6SiO 2

Bauxita
Al2O3	Corundo
	Rubí
	Zafiro

4. Propiedades químicas del aluminio y sus compuestos.

El aluminio reacciona fácilmente con el oxígeno en condiciones normales y está recubierto con una película de óxido (que le da un aspecto mate).

DEMOSTRACIÓN DE PELÍCULA DE ÓXIDO

Su espesor es de 0,00001 mm, pero gracias a él el aluminio no se corroe. Para estudiar las propiedades químicas del aluminio, se retira la película de óxido. (Utilizando papel de lija o químicamente: primero sumergiéndolo en una solución alcalina para eliminar la película de óxido y luego en una solución de sales de mercurio para formar una aleación de aluminio con mercurio: amalgama).

I. Interacción con sustancias simples.

Ya a temperatura ambiente, el aluminio reacciona activamente con todos los halógenos, formando haluros. Cuando se calienta, reacciona con azufre (200 °C), nitrógeno (800 °C), fósforo (500 °C) y carbono (2000 °C), con yodo en presencia de un catalizador: agua:

2A l + 3 S = A l 2 S 3 (sulfuro de aluminio),

2A l + N 2 = 2A lN (nitruro de aluminio),

A l + P = A l P (fosfuro de aluminio),

4A l + 3C = A l 4 C 3 (carburo de aluminio).

2 Al +3 Yo 2 =2 Al I 3 (yoduro de aluminio) EXPERIENCIA

Todos estos compuestos se hidrolizan completamente para formar hidróxido de aluminio y, en consecuencia, sulfuro de hidrógeno, amoníaco, fosfina y metano:

Al2S3 + 6H2O = 2Al(OH)3 + 3H2S

Al 4 C 3 + 12H 2 O = 4Al(OH) 3 + 3CH 4

En forma de virutas o en polvo, arde intensamente en el aire, liberando una gran cantidad de calor:

4A l + 3 O 2 = 2A l 2 O 3 + 1676 kJ.

COMBUSTIÓN DE ALUMINIO EN EL AIRE

EXPERIENCIA

II. Interacción con sustancias complejas.

Interacción con el agua :

2 Al + 6 H 2 O=2 Al (OH) 3 +3 H 2

sin película de óxido

EXPERIENCIA

Interacción con óxidos metálicos:

El aluminio es un buen agente reductor, ya que es uno de los metales activos. Se sitúa en la serie de actividades inmediatamente después de los metales alcalinotérreos. Es por eso Restaura los metales a partir de sus óxidos. . Esta reacción, la aluminotermia, se utiliza para producir metales raros puros, como el tungsteno, el vanadio, etc.

3 Fe 3 O 4 +8 Al =4 Al 2 O 3 +9 Fe + q

La mezcla de termita de Fe 3 O 4 y Al (polvo) también se utiliza en la soldadura de termita.

C r 2 O 3 + 2A l = 2C r + A l 2 O 3

Interacción con ácidos :

Con solución de ácido sulfúrico: 2 Al+ 3 H 2 SO 4 = Al 2 (SO 4) 3 +3 H 2

No reacciona con azufre y nitrógeno concentrados en frío (pasivados). Por tanto, el ácido nítrico se transporta en tanques de aluminio. Cuando se calienta, el aluminio puede reducir estos ácidos sin liberar hidrógeno:

2A l + 6H 2 S O 4 (conc) = Al 2 (S O 4) 3 + 3 S O 2 + 6H 2 O,

Al + 6H NO 3 (conc) = Al (NO 3 ) 3 + 3 NO 2 + 3H 2 O.

Interacción con álcalis .

2 Al + 2 NaOH + 6 H 2 O = 2 Na [ Al(OH)4 ] +3H2

EXPERIENCIA

N / A[Ayo(OH) 4 ] – tetrahidroxialuminato de sodio

Por sugerencia del químico Gorbov, durante la guerra ruso-japonesa esta reacción se utilizó para producir hidrógeno para globos.

Con soluciones salinas:

2 Al + 3 CuSO 4 = Al 2 (SO 4 ) 3 + 3 Cu

Si se frota la superficie del aluminio con sal de mercurio, se produce la siguiente reacción:

2 Alabama + 3 HgCl 2 = 2 AlCl 3 + 3 Hg

El mercurio liberado disuelve el aluminio y forma amalgama. .

Detección de iones de aluminio en soluciones. : EXPERIENCIA

5. Aplicación del aluminio y sus compuestos.

Las propiedades físicas y químicas del aluminio han llevado a su uso generalizado en tecnología. La industria de la aviación es un gran consumidor de aluminio.: 2/3 de los aviones están compuestos de aluminio y sus aleaciones. Un avión de acero sería demasiado pesado y podría transportar muchos menos pasajeros. Por eso al aluminio se le llama metal alado. Los cables y alambres están hechos de aluminio.: con la misma conductividad eléctrica, su masa es 2 veces menor que la de los productos de cobre correspondientes.

Considerando la resistencia a la corrosión del aluminio, es Fabricar piezas de máquinas y contenedores para ácido nítrico.. El polvo de aluminio es la base para la fabricación de pintura plateada para proteger los productos de hierro de la corrosión y reflejar los rayos de calor; dicha pintura se utiliza para cubrir tanques de almacenamiento de petróleo y trajes de bombero.

El óxido de aluminio se utiliza para producir aluminio y también como material refractario.

El hidróxido de aluminio es el componente principal de los conocidos fármacos Maalox y Almagel, que reducen la acidez del jugo gástrico.

Las sales de aluminio están altamente hidrolizadas. Esta propiedad se utiliza en el proceso de purificación del agua. Se añaden sulfato de aluminio y una pequeña cantidad de cal apagada al agua a purificar para neutralizar el ácido resultante. Como resultado, se libera un precipitado voluminoso de hidróxido de aluminio que, al sedimentarse, lleva consigo partículas suspendidas de turbidez y bacterias.

Por tanto, el sulfato de aluminio es un coagulante.

6. Producción de aluminio

1) En 1886, el americano Hall y el francés Héroux inventaron un método moderno y rentable para producir aluminio. Implica la electrólisis de una solución de óxido de aluminio en criolita fundida. La criolita fundida Na 3 AlF 6 disuelve el Al 2 O 3, al igual que el agua disuelve el azúcar. La electrólisis de una “solución” de óxido de aluminio en criolita fundida ocurre como si la criolita fuera sólo el solvente y el óxido de aluminio el electrolito.

2Al 2 O 3 corriente eléctrica →4Al + 3O 2

En la "Enciclopedia para niños y niñas" en inglés, un artículo sobre el aluminio comienza con las siguientes palabras: “El 23 de febrero de 1886, comenzó una nueva era de los metales en la historia de la civilización: la era del aluminio. Ese día, Charles Hall, un químico de 22 años, entró en el laboratorio de su primer profesor con una docena de bolitas de aluminio de color blanco plateado en la mano y con la noticia de que había encontrado una manera de fabricar el metal de forma económica y económica. en grandes cantidades." Así, Hall se convirtió en el fundador de la industria estadounidense del aluminio y en un héroe nacional anglosajón, como un hombre que convirtió la ciencia en un gran negocio.

2) 2Al 2 O 3 +3 C=4 Al+3 CO 2

ESTO ES INTERESANTE:

• El aluminio metálico fue aislado por primera vez en 1825 por el físico danés Hans Christian Oersted. Al hacer pasar cloro gaseoso a través de una capa de óxido de aluminio caliente mezclado con carbón, Oersted aisló el cloruro de aluminio sin el más mínimo rastro de humedad. Para restaurar el aluminio metálico, Oersted necesitaba tratar el cloruro de aluminio con amalgama de potasio. Dos años después, el químico alemán Friedrich Woeller. Mejoró el método reemplazando la amalgama de potasio con potasio puro.
• En los siglos XVIII y XIX, el aluminio era el principal metal para la joyería. En 1889, D.I. Mendeleev recibió en Londres un valioso obsequio por sus servicios en el desarrollo de la química: balanzas de oro y aluminio.
• En 1855, el científico francés Saint-Clair Deville había desarrollado un método para producir aluminio metálico a escala técnica. Pero el método era muy caro. Deville disfrutó del patrocinio especial de Napoleón III, Emperador de Francia. Como muestra de su devoción y gratitud, Deville fabricó para el hijo de Napoleón, el príncipe recién nacido, un sonajero elegantemente grabado: el primer "producto de consumo" fabricado en aluminio. Napoleón incluso tuvo la intención de equipar a sus guardias con una coraza de aluminio, pero el precio resultó prohibitivo. En aquella época, 1 kg de aluminio costaba 1.000 marcos, es decir, 5 veces más cara que la plata. Sólo después de la invención del proceso electrolítico el aluminio alcanzó el mismo valor que los metales ordinarios.
• ¿Sabías que el aluminio, al entrar en el cuerpo humano, provoca un trastorno del sistema nervioso? Cuando está en exceso, se altera el metabolismo. Y los agentes protectores son compuestos de vitamina C, calcio y zinc.
• Cuando el aluminio se quema en oxígeno y flúor, se libera mucho calor. Por lo tanto, se utiliza como aditivo para el combustible para cohetes. El cohete Saturno quema 36 toneladas de polvo de aluminio durante su vuelo. La idea de utilizar metales como componente del combustible para cohetes fue propuesta por primera vez por F. A. Zander.

CEREMONIAS

Simulador No. 1 - Características del aluminio por posición en la Tabla Periódica de Elementos de D. I. Mendeleev

Simulador No. 2 - Ecuaciones de reacciones del aluminio con sustancias simples y complejas

Simulador nº 3 - Propiedades químicas del aluminio

TAREAS DE ASIGNACIÓN

No 1. Para obtener aluminio a partir de cloruro de aluminio, se puede utilizar calcio metálico como agente reductor. Escribe una ecuación para esta reacción química y caracteriza este proceso usando una balanza electrónica.
¡Pensar! ¿Por qué no se puede realizar esta reacción en una solución acuosa?

No. 2. Completa las ecuaciones de reacciones químicas:
Al + H 2 SO 4 (solución ) ->
Al+CuCl2 ->
Al + HNO3 ( conc. ) - t ->
Al + NaOH + H2O ->

No 3. Realizar las transformaciones:
Al -> AlCl 3 -> Al -> Al 2 S 3 -> Al(OH) 3 - t -> Al 2 O 3 -> Al

No 4. Resuelve el problema:
Se expuso una aleación de aluminio y cobre a un exceso de solución concentrada de hidróxido de sodio mientras se calentaba. Se liberaron 2,24 litros de gas (n.o.). ¿Calcule la composición porcentual de la aleación si su masa total fuera de 10 g?

Los metales son uno de los materiales más convenientes para procesar. También tienen sus propios líderes. Por ejemplo, las propiedades básicas del aluminio se conocen desde hace mucho tiempo. Son tan adecuados para el uso diario que este metal se ha vuelto muy popular. Qué son tanto una sustancia simple como un átomo, lo consideraremos en este artículo.

Historia del descubrimiento del aluminio.

El hombre conoce desde hace mucho tiempo el compuesto del metal en cuestión: se utilizaba como medio para hinchar y unir los componentes de la mezcla; esto también era necesario en la fabricación de productos de cuero; La existencia del óxido de aluminio en su forma pura se conoció en el siglo XVIII, en su segunda mitad. Sin embargo, no fue recibido.

El científico H. K. Ørsted fue el primero en aislar el metal de su cloruro. Fue él quien trató la sal con amalgama de potasio y aisló de la mezcla un polvo gris, que era aluminio en estado puro.

Luego quedó claro que las propiedades químicas del aluminio se manifiestan en su alta actividad y su fuerte capacidad reductora. Por lo tanto, nadie más trabajó con él durante mucho tiempo.

Sin embargo, en 1854, el francés Deville logró obtener lingotes de metal mediante electrólisis de la masa fundida. Este método sigue siendo relevante hoy. Especialmente la producción en masa de material valioso comenzó en el siglo XX, cuando se resolvieron los problemas de generar grandes cantidades de electricidad en las empresas.

Hoy en día, este metal es uno de los más populares y utilizados en la construcción y la industria doméstica.

Características generales del átomo de aluminio.

Si caracterizamos el elemento en cuestión por su posición en la tabla periódica, se pueden distinguir varios puntos.

1. Número de serie: 13.
2. Ubicado en el tercer período pequeño, tercer grupo, subgrupo principal.
3. Masa atómica - 26,98.
4. El número de electrones de valencia es 3.
5. La configuración de la capa exterior se expresa mediante la fórmula 3s 2 3p 1.
6. El nombre del elemento es aluminio.
7. fuertemente expresado.
8. No tiene isótopos en la naturaleza; existe sólo en una forma, con un número de masa de 27.
9. El símbolo químico es AL, que se lee como “aluminio” en las fórmulas.
10. El estado de oxidación es uno, igual a +3.

Las propiedades químicas del aluminio están plenamente confirmadas por la estructura electrónica de su átomo, ya que al tener un gran radio atómico y una baja afinidad electrónica, es capaz de actuar como un fuerte agente reductor, como todos los metales activos.

El aluminio como sustancia simple: propiedades físicas.

Si hablamos del aluminio como una sustancia simple, entonces es un metal brillante de color blanco plateado. En el aire se oxida rápidamente y se cubre con una densa película de óxido. Lo mismo sucede cuando se expone a ácidos concentrados.

La presencia de esta característica hace que los productos hechos de este metal sean resistentes a la corrosión, lo que, por supuesto, es muy conveniente para las personas. Por eso el aluminio se utiliza tanto en la construcción. También son interesantes porque este metal es muy ligero, pero resistente y suave. La combinación de tales características no está disponible para todas las sustancias.

Hay varias propiedades físicas básicas que son características del aluminio.

1. Alto grado de maleabilidad y ductilidad. De este metal se fabrica una lámina ligera, resistente y muy fina, que también se enrolla para formar alambre.
2. Punto de fusión - 660 0 C.
3. Punto de ebullición - 2450 0 C.
4. Densidad - 2,7 g/cm3.
5. La red cristalina es metálica volumétrica centrada en la cara.
6. Tipo de conexión: metal.

Las propiedades físicas y químicas del aluminio determinan las áreas de su aplicación y uso. Si hablamos de aspectos cotidianos, entonces las características que ya hemos comentado anteriormente juegan un papel importante. Como metal ligero, duradero y anticorrosión, el aluminio se utiliza en la construcción de aviones y barcos. Por lo tanto, es muy importante conocer estas propiedades.

Propiedades químicas del aluminio.

Desde un punto de vista químico, el metal en cuestión es un fuerte agente reductor que es capaz de presentar una alta actividad química siendo una sustancia pura. Lo principal es quitar la película de óxido. En este caso, la actividad aumenta drásticamente.

Las propiedades químicas del aluminio como sustancia simple están determinadas por su capacidad para reaccionar con:

• ácidos;
• álcalis;
• halógenos;
• azufre.

No interactúa con el agua en condiciones normales. En este caso, los halógenos, sin calentamiento, reaccionan únicamente con el yodo. Otras reacciones requieren temperatura.

Se pueden dar ejemplos para ilustrar las propiedades químicas del aluminio. Ecuaciones de reacciones de interacción con:

• ácidos- AL + HCl = AlCL3 + H2;
• álcalis- 2Al + 6H 2 O + 2NaOH = Na + 3H 2;
• halógenos- AL + Hal = AL Hal 3 ;
• gris- 2AL + 3S = AL 2 S 3.

En general, la propiedad más importante de la sustancia en cuestión es su alta capacidad para restaurar otros elementos a partir de sus compuestos.

Capacidad regenerativa

Las propiedades reductoras del aluminio son claramente visibles en las reacciones de interacción con óxidos de otros metales. Los extrae fácilmente de la composición de la sustancia y les permite existir en forma simple. Por ejemplo: Cr 2 O 3 + AL = AL 2 O 3 + Cr.

En metalurgia existe todo un método para producir sustancias a partir de reacciones similares. Se llama aluminotermia. Por tanto, en la industria química este elemento se utiliza específicamente para la producción de otros metales.

Distribución en la naturaleza

En términos de prevalencia entre otros elementos metálicos, el aluminio ocupa el primer lugar. Está contenido en la corteza terrestre en un 8,8%. Si lo comparamos con los no metales, ocupará el tercer lugar, después del oxígeno y el silicio.

Debido a su alta actividad química, no se encuentra en forma pura, sino sólo como parte de varios compuestos. Por ejemplo, hay muchos minerales, minerales y rocas conocidos que contienen aluminio. Sin embargo, se extrae únicamente de la bauxita, cuyo contenido en la naturaleza no es muy elevado.

Las sustancias más habituales que contiene el metal en cuestión:

• feldespatos;
• bauxita;
• granitos;
• sílice;
• aluminosilicatos;
• basaltos y otros.

En pequeñas cantidades, el aluminio se encuentra necesariamente en las células de los organismos vivos. Algunas especies de musgos y habitantes marinos son capaces de acumular este elemento en el interior de su cuerpo a lo largo de su vida.

Recibo

Las propiedades físicas y químicas del aluminio permiten obtenerlo de una sola forma: mediante electrólisis de una masa fundida del óxido correspondiente. Sin embargo, este proceso es tecnológicamente complejo. El punto de fusión del AL 2 O 3 supera los 2000 0 C. Debido a esto, no se puede someter directamente a electrólisis. Por lo tanto, proceda de la siguiente manera.

El rendimiento del producto es del 99,7%. Sin embargo, es posible obtener un metal aún más puro, que se utiliza con fines técnicos.

Solicitud

Las propiedades mecánicas del aluminio no son tan buenas como para poder utilizarlo en su forma pura. Por lo tanto, las aleaciones a base de esta sustancia son las más utilizadas. Hay muchos de estos, puedes nombrar los más básicos.

1. Duraluminio.
2. Aluminio-manganeso.
3. Aluminio-magnesio.
4. Aluminio-cobre.
5. Siluminas.
6. Avial.

Su principal diferencia son, por supuesto, los aditivos de terceros. Todos ellos están basados ​​en aluminio. Otros metales hacen que el material sea más duradero, resistente a la corrosión, resistente al desgaste y fácil de procesar.

Existen varias áreas principales de aplicación del aluminio, tanto en forma pura como en forma de sus compuestos (aleaciones).

Junto con el hierro y sus aleaciones, el aluminio es el metal más importante. Fueron estos dos representantes de la tabla periódica los que encontraron la aplicación industrial más amplia en manos humanas.

Propiedades del hidróxido de aluminio

El hidróxido es el compuesto más común que forma el aluminio. Sus propiedades químicas son las mismas que las del propio metal: es anfótero. Esto significa que es capaz de exhibir una naturaleza dual, reaccionando tanto con ácidos como con álcalis.

El propio hidróxido de aluminio es un precipitado gelatinoso de color blanco. Se obtiene fácilmente haciendo reaccionar una sal de aluminio con un álcali o reaccionando con ácidos; este hidróxido da la sal y el agua correspondientes habituales. Si la reacción ocurre con un álcali, se forman hidroxocomplejos de aluminio, en los que su número de coordinación es 4. Ejemplo: Na - tetrahidroxoaluminato de sodio.

DEFINICIÓN

Aluminio ubicado en el tercer período, grupo III del subgrupo principal (A) de la Tabla periódica. Este es el primer elemento p del tercer período.

Metal. Designación - Al. Número de serie: 13. Masa atómica relativa: 26,981 uma.

Estructura electrónica del átomo de aluminio.

El átomo de aluminio consta de un núcleo cargado positivamente (+13), dentro del cual se encuentran 13 protones y 14 neutrones. El núcleo está rodeado por tres capas a través de las cuales se mueven 13 electrones.

Arroz. 1. Representación esquemática de la estructura del átomo de aluminio.

La distribución de electrones entre orbitales es la siguiente:

13Al) 2) 8) 3 ;

1s 2 2s 2 2pag 6 3s 2 3pag 1 .

El nivel de energía exterior del aluminio contiene tres electrones, todos ellos electrones del tercer subnivel. El diagrama de energía toma la siguiente forma:

Teóricamente es posible un estado excitado para el átomo de aluminio debido a la presencia de un 3 vacío d-orbitales. Sin embargo, el par de electrones 3 s-El subnivel en realidad no sucede.

Ejemplos de resolución de problemas

EJEMPLO 1

PROPIEDADES DEL ALUMINIO

Contenido:

Grados de aluminio

Propiedades físicas

Propiedades corrosivas

Propiedades mecánicas

Propiedades tecnológicas

Solicitud

Grados de aluminio.

El aluminio se caracteriza por una alta conductividad eléctrica y térmica, resistencia a la corrosión, ductilidad y resistencia a las heladas. La propiedad más importante del aluminio es su baja densidad (aproximadamente 2,70 g/cc). El punto de fusión del aluminio es de aproximadamente 660 C.

Las propiedades fisicoquímicas, mecánicas y tecnológicas del aluminio dependen en gran medida del tipo y cantidad de impurezas, empeorando la mayoría de las propiedades del metal puro. Las principales impurezas naturales del aluminio son el hierro y el silicio. El hierro, por ejemplo, presente como fase independiente Fe-Al.Reduce la conductividad eléctrica y la resistencia a la corrosión, perjudica la ductilidad, pero aumenta ligeramente la resistencia del aluminio.

Dependiendo del grado de purificación, el aluminio primario se divide en aluminio de alta pureza y aluminio técnico (GOST 11069-2001). El aluminio técnico también incluye grados marcados como AD, AD1, AD0, AD00 (GOST 4784-97). El aluminio técnico de todos los grados se produce mediante electrólisis de masas fundidas de criolita y alúmina. El aluminio de alta pureza se obtiene mediante una purificación adicional del aluminio técnico. Las características de las propiedades del aluminio de alta y especial pureza se analizan en libros.

1) Metalurgia del aluminio y sus aleaciones. Ed. EN Fridlyander. M. 1971.2) Propiedades mecánicas y tecnológicas de los metales. A. V. Bobylev. M. 1980.

La siguiente tabla proporciona información abreviada sobre la mayoría de los grados de aluminio. También se indica el contenido de sus principales impurezas naturales: silicio y hierro.

Marca	Alabama, %	Sí, %	Fe%	Aplicaciones
Aluminio de alta pureza
A995	99.995	0.0015	0.0015	Equipo químico Lámina para placas de condensadores. Propósitos especiales
A98	99.98	0.006	0.006
A95	99.95	0.02	0.025
Aluminio de grado técnico
A8 AD000	99.8	0.10 0.15	0.12 0.15	Alambrón para producción. productos de cables y alambres (desde A7E y A5E). Materias primas para la producción de aleaciones de aluminio. Frustrar Productos laminados (varillas, tiras, láminas, alambres, tubos)
A7 AD00	99.7	0.15	0.16 0.25
A6	99.6	0.18	0.25
A5E	99.5	0.10	0.20
A5 AD0	99.5	0.25 0.25	0.30 0.40
AD1	99.3	0.30	0.30
A0 INFIERNO	99.0	0.95 En total hasta el 1,0%

La principal diferencia práctica entre el aluminio técnico y el aluminio altamente purificado está relacionada con las diferencias en la resistencia a la corrosión en determinados entornos. Naturalmente, cuanto mayor sea el grado de purificación del aluminio, más caro será.

El aluminio de alta pureza se utiliza para fines especiales. El aluminio técnico se utiliza para la producción de aleaciones de aluminio, cables y productos de alambre y productos laminados. A continuación hablaremos del aluminio técnico.

Conductividad eléctrica.

La propiedad más importante del aluminio es su alta conductividad eléctrica, en la que ocupa el segundo lugar después de la plata, el cobre y el oro. La combinación de alta conductividad eléctrica con baja densidad permite que el aluminio compita con el cobre en el campo de los productos de cables y alambres.

Además del hierro y el silicio, la conductividad eléctrica del aluminio se ve fuertemente influenciada por el cromo, el manganeso y el titanio. Por tanto, en el aluminio destinado a la fabricación de conductores de corriente, se regula el contenido de varias impurezas más. Por lo tanto, en aluminio de grado A5E con un contenido permitido de hierro del 0,35% y silicio del 0,12%, la suma de las impurezas Cr + V + Ti + Mn no debe exceder solo el 0,01%.

La conductividad eléctrica depende del estado del material. El recocido prolongado a 350 C mejora la conductividad, mientras que el endurecimiento en frío la empeora.

El valor de la resistividad eléctrica a una temperatura de 20 C esOhmios*mm 2 /m o μOhmios*m :

0.0277 – alambre de aluminio recocido de grado A7E

0,0280 – alambre de aluminio recocido de grado A5E

0,0290 – después del prensado, sin tratamiento térmico de aluminio AD0

Por tanto, la resistividad eléctrica de los conductores de aluminio es aproximadamente 1,5 veces mayor que la resistencia eléctrica de los conductores de cobre. En consecuencia, la conductividad eléctrica (el recíproco de la resistividad) del aluminio es del 60 al 65% de la conductividad eléctrica del cobre. La conductividad eléctrica del aluminio aumenta al disminuir la cantidad de impurezas.

El coeficiente de temperatura de resistencia eléctrica del aluminio (0,004) es aproximadamente el mismo que el del cobre.

Conductividad térmica

La conductividad térmica del aluminio a 20 C es aproximadamente 0,50 cal/cm*s*C y aumenta al aumentar la pureza del metal. En términos de conductividad térmica, el aluminio ocupa el segundo lugar después de la plata y el cobre (aproximadamente 0,90), tres veces mayor que la conductividad térmica del acero con bajo contenido de carbono. Esta propiedad determina el uso del aluminio en la refrigeración de radiadores e intercambiadores de calor.

Otras propiedades físicas.

El aluminio tiene un alto capacidad calorífica específica(aproximadamente 0,22 cal/g*C). Esto es significativamente mayor que para la mayoría de los metales (cobre – 0,09). Calor específico de fusión también muy alto (aproximadamente 93 cal/g). A modo de comparación, para el cobre y el hierro este valor es de aproximadamente 41-49 cal/g.

Reflectividad El aluminio depende en gran medida de su pureza. Para láminas de aluminio con una pureza del 99,2%, la reflectividad de la luz blanca es del 75%, y para láminas con un contenido de aluminio del 99,5%, la reflectividad ya es del 84%.

Propiedades de corrosión del aluminio.

El aluminio en sí es un metal muy reactivo. Esto está relacionado con su uso en aluminotermia y en la producción de explosivos. Sin embargo, en el aire, el aluminio está recubierto con una película delgada (aproximadamente una micra) de óxido de aluminio. Al poseer alta resistencia e inercia química, protege el aluminio de una mayor oxidación y determina sus altas propiedades anticorrosión en muchos entornos.

En el aluminio de alta pureza, la película de óxido es continua y no porosa y tiene una adhesión muy fuerte al aluminio. Por tanto, el aluminio de alta pureza es muy resistente a los ácidos inorgánicos, los álcalis, el agua de mar y el aire. La adherencia de la película de óxido al aluminio en los lugares donde se encuentran las impurezas se deteriora significativamente y estos lugares se vuelven vulnerables a la corrosión. Por tanto, el aluminio de pureza técnica tiene menos durabilidad. Por ejemplo, en relación con el ácido clorhídrico débil, la resistencia del aluminio refinado y técnico difiere 10 veces.

La corrosión por picaduras es común en el aluminio (y sus aleaciones). Por lo tanto, la estabilidad del aluminio y sus aleaciones en muchos ambientes no está determinada por cambios en el peso de las muestras o por la velocidad de penetración de la corrosión, sino por cambios en las propiedades mecánicas.

La principal influencia sobre las propiedades corrosivas del aluminio técnico es el contenido de hierro. Por lo tanto, la velocidad de corrosión de una solución de HCl al 5% para diferentes marcas es (en):

Marca	ContenidoAlabama	contenido de fe	Tasa de corrosión
A7	99.7 %	< 0.16 %	0.25 – 1.1
A6	99.6%	< 0.25%	1.2 – 1.6
A0	99.0%	< 0.8%	27 - 31

La presencia de hierro también reduce la resistencia del aluminio a los álcalis, pero no afecta la resistencia al ácido sulfúrico y nítrico. En general, la resistencia a la corrosión del aluminio técnico, según su pureza, se deteriora en el siguiente orden: A8 y AD000, A7 y AD00, A6, A5 y AD0, AD1, A0 y AD.

A temperaturas superiores a 100 ° C, el aluminio reacciona con el cloro. El aluminio no interactúa con el hidrógeno, pero lo disuelve bien, por lo que es el componente principal de los gases presentes en el aluminio. El vapor de agua, que se disocia a 500 C, tiene un efecto perjudicial sobre el aluminio; a temperaturas más bajas, el efecto del vapor es insignificante.

El aluminio es resistente a los siguientes entornos.:

Atmósfera industrial

Agua dulce natural hasta temperaturas de 180 C. La tasa de corrosión aumenta con la aireación,

impurezas de sosa cáustica, ácido clorhídrico y soda.

agua de mar

Ácido nítrico concentrado

Sales ácidas de sodio, magnesio, amonio, hiposulfito.

Soluciones débiles (hasta un 10%) de ácido sulfúrico,

100% ácido sulfúrico

Soluciones débiles de fósforo (hasta 1%), cromo (hasta 10%)

Ácido bórico en cualquier concentración.

Vinagre, limón, vino. ácido málico, jugos de frutas ácidas, vino

solución de amoníaco

El aluminio es inestable en tales entornos.:

Ácido nítrico diluido

Ácido clorhídrico

Ácido sulfúrico diluido

Ácido fluorhídrico y bromhídrico

Ácido oxálico, fórmico

Soluciones alcalinas cáusticas

Agua que contiene sales de mercurio, cobre e iones de cloro que destruyen la película de óxido.

Corrosión por contacto

En contacto con la mayoría de metales y aleaciones industriales, el aluminio sirve como ánodo y su corrosión aumentará.

Propiedades mecánicas

Módulo de elasticidad mi = 7000-7100 kgf/mm 2 para aluminio técnico a 20 C. A medida que aumenta la pureza del aluminio, su valor disminuye (6700 para A99).

Módulo de corte GRAMO = 2700 kgf/mm2.

Los principales parámetros de las propiedades mecánicas del aluminio técnico se detallan a continuación:

Parámetro	Unidad cambiar	Deformado	recocido
Fuerza de producción? 0.2	kgf/mm2	8 - 12	4 - 8
Resistencia a la tracción? V	kgf/mm2	13 - 16
Elongación de rotura?		5 – 10	30 – 40
Estrechamiento relativo en la rotura		50 - 60	70 - 90
Resistencia al corte	kgf/mm2
Dureza	Nevada	30 - 35

Los indicadores dados son muy indicativos:

1) Para aluminio recocido y fundido, estos valores dependen de la calidad del aluminio técnico. Cuantas más impurezas, mayor será la resistencia y dureza y menor la ductilidad. Por ejemplo, la dureza del aluminio fundido es: para A0 - 25HB, para A5 - 20HB y para aluminio de alta pureza A995 - 15HB. La resistencia a la tracción para estos casos es: 8,5; 7,5 y 5 kgf/mm2, y alargamiento relativo 20; 30 y 45% respectivamente.

2) Para el aluminio deformado, las propiedades mecánicas dependen del grado de deformación, del tipo de producto laminado y de sus dimensiones. Por ejemplo, la resistencia a la tracción es al menos de 15 a 16 kgf/mm 2 para alambre y de 8 a 11 kgf/mm 2 para tuberías.

Sin embargo, en cualquier caso, el aluminio técnico es un metal blando y frágil. El bajo límite elástico (incluso para el acero trabajado en frío no supera los 12 kgf/mm2) limita el uso del aluminio en términos de cargas permitidas.

El aluminio tiene un límite de fluencia bajo: a 20 C - 5 kgf/mm 2, y a 200 C - 0,7 kgf/mm 2. A modo de comparación: para el cobre estas cifras son 7 y 5 kgf/mm 2, respectivamente.

El bajo punto de fusión y la temperatura a la que comienza la recristalización (para el aluminio técnico es de aproximadamente 150 C) y el bajo límite de fluencia limitan el rango de temperatura de funcionamiento del aluminio en el lado de alta temperatura.

La ductilidad del aluminio no se deteriora a bajas temperaturas, hasta el helio. Cuando la temperatura desciende de +20 C a -269 C, la resistencia a la tracción aumenta 4 veces en el aluminio técnico y 7 veces en el aluminio de alta pureza. En este caso, el límite elástico aumenta 1,5 veces.

La resistencia a las heladas del aluminio permite su uso en estructuras y dispositivos criogénicos.

Propiedades tecnológicas.

La alta ductilidad del aluminio permite producir láminas (de hasta 0,004 mm de espesor), productos embutidos y utilizarlos para remaches.

El aluminio de pureza técnica se vuelve quebradizo a altas temperaturas.

La capacidad de corte es muy baja.

La temperatura de recocido de recristalización es de 350-400 C, la temperatura de templado es de 150 C.

Soldabilidad.

Las dificultades para soldar aluminio se deben a 1) la presencia de una fuerte película de óxido inerte, 2) la alta conductividad térmica.

Sin embargo, el aluminio se considera un metal altamente soldable. La soldadura tiene la resistencia del metal base (en estado recocido) y las mismas propiedades de corrosión. Para obtener detalles sobre la soldadura de aluminio, consulte, por ejemplo,www. sitio de soldadura.com.ua.

Solicitud.

Debido a su baja resistencia, el aluminio se utiliza sólo para elementos estructurales sin carga cuando son importantes una alta conductividad eléctrica o térmica, resistencia a la corrosión, ductilidad o soldabilidad. Las piezas están conectadas mediante soldadura o remaches. El aluminio técnico se utiliza tanto para productos fundidos como para productos laminados.

El almacén de la empresa dispone constantemente de chapas, alambres y neumáticos de aluminio técnico.

(ver las páginas correspondientes del sitio). Los lingotes A5-A7 se suministran bajo pedido.

El aluminio natural consta de un solo nucleido, 27Al. La configuración de la capa electrónica exterior es 3s2p1. En casi todos los compuestos, el estado de oxidación del aluminio es +3 (valencia III).

El radio del átomo de aluminio neutro es de 0,143 nm, el radio del ion Al3+ es de 0,057 nm. Las energías de ionización secuencial de un átomo de aluminio neutro son, respectivamente, 5,984, 18,828, 28,44 y 120 eV. Según la escala de Pauling, la electronegatividad del aluminio es 1,5.

La sustancia simple aluminio es un metal blando, ligero y de color blanco plateado.

Propiedades

El aluminio es una red cristalina cúbica centrada en las caras de un metal típico, parámetro a = 0,40403 nm. El punto de fusión del metal puro es 660°C, el punto de ebullición es aproximadamente 2450°C y la densidad es 2,6989 g/cm3. El coeficiente térmico de expansión lineal del aluminio es de aproximadamente 2,5·10-5 K-1. El potencial del electrodo estándar Al 3+/Al es 1,663 V.

Químicamente, el aluminio es un metal bastante activo. En el aire, su superficie se cubre instantáneamente con una densa película de óxido de Al 2 O 3, lo que impide un mayor acceso de oxígeno (O) al metal y provoca el cese de la reacción, lo que determina las altas propiedades anticorrosivas del aluminio. . También se forma una película protectora en la superficie del aluminio si se coloca en ácido nítrico concentrado.

El aluminio reacciona activamente con otros ácidos:

6HCl + 2Al = 2AlCl3 + 3H2,

3H 2 SO 4 + 2Al = Al 2 (SO 4) 3 + 3H 2.

El aluminio reacciona con soluciones alcalinas. Primero, la película protectora de óxido se disuelve:

Al 2 O 3 + 2NaOH + 3H 2 O = 2Na.

Entonces ocurren las reacciones:

2Al + 6H 2 O = 2Al(OH) 3 + 3H 2,

NaOH + Al(OH)3 = Na,

o en total:

2Al + 6H 2 O + 2NaOH = Na + 3H 2,

y como resultado, se forman aluminatos: Na - aluminato de sodio (Na) (tetrahidroxoaluminato de sodio), K - aluminato de potasio (K) (tetrahidroxoaluminato de potasio), u otros, ya que el átomo de aluminio en estos compuestos se caracteriza por un número de coordinación de. 6, no 4, entonces las fórmulas reales de estos compuestos tetrahidroxo son las siguientes:

Na y K.

Cuando se calienta, el aluminio reacciona con los halógenos:

2Al + 3Cl 2 = 2AlCl 3,

2Al + 3Br2 = 2AlBr3.

Curiosamente, la reacción entre los polvos de aluminio y yodo (I) comienza a temperatura ambiente si a la mezcla inicial se le añaden unas gotas de agua, que en este caso hace el papel de catalizador:

2Al + 3I 2 = 2AlI 3.

La interacción del aluminio con azufre (S) cuando se calienta conduce a la formación de sulfuro de aluminio:

2Al + 3S = Al 2 S 3,

que se descompone fácilmente con el agua:

Al2S3 + 6H2O = 2Al(OH)3 + 3H2S.

El aluminio no interactúa directamente con el hidrógeno (H), pero de forma indirecta, por ejemplo, utilizando compuestos organoaluminicos, es posible sintetizar un polímero sólido de hidruro de aluminio (AlH 3) x, un agente reductor muy fuerte.

En forma de polvo, el aluminio se puede quemar en el aire y se forma un polvo refractario blanco de óxido de aluminio Al 2 O 3.

La alta fuerza de unión del Al 2 O 3 está determinada por el alto calor de su formación a partir de sustancias simples y la capacidad del aluminio para desintegrar muchos metales a partir de sus óxidos, por ejemplo:

3Fe 3 O 4 + 8Al = 4Al 2 O 3 + 9Fe e incluso

3CaO + 2Al = Al2O3 + 3Ca.

Este método de obtención de metales se llama. aluminotermia.

El óxido anfótero Al 2 O 3 corresponde al hidróxido anfótero, un compuesto polimérico amorfo que no tiene una composición constante. La composición del hidróxido de aluminio se puede expresar mediante la fórmula xAl 2 O 3 ·yH 2 O; cuando se estudia química en la escuela, la fórmula del hidróxido de aluminio se indica con mayor frecuencia como Al(OH) 3.

En el laboratorio, el hidróxido de aluminio se puede obtener en forma de precipitado gelatinoso mediante reacciones de intercambio:

Al 2 (SO 4) 3 + 6NaOH = 2Al(OH) 3 + 3Na 2 SO 4,

o agregando refresco a la solución de sal de aluminio:

2AlCl 3 + 3Na 2 CO 3 + 3H 2 O = 2Al(OH) 3 + 6NaCl + 3CO 2,

además de agregar una solución de amoníaco a una solución de sal de aluminio:

AlCl3 + 3NH3·H2O = Al(OH)3 + 3H2O + 3NH4Cl.

Nombre e historia del descubrimiento: El latín aluminio proviene del latín alumen, que significa alumbre (sulfato de aluminio y potasio (K) KAl(SO 4) 2 · 12H 2 O), que se ha utilizado durante mucho tiempo en el curtido del cuero y como astringente. Debido a la alta actividad química, el descubrimiento y aislamiento del aluminio puro llevó casi 100 años. La conclusión de que a partir del alumbre se puede obtener "tierra" (una sustancia refractaria, en términos modernos, óxido de aluminio) la llegó a la conclusión de que en 1754 el químico alemán A. Marggraf. Más tarde resultó que la misma "tierra" se podía aislar de la arcilla y comenzó a llamarse alúmina. No fue hasta 1825 que el físico danés H. K. Ørsted pudo obtener aluminio metálico. Trató el cloruro de aluminio AlCl 3, que se podía obtener a partir de alúmina, con amalgama de potasio (una aleación de potasio (K) con mercurio (Hg)), y después de destilar el mercurio (Hg), aisló un polvo de aluminio gris.

Sólo un cuarto de siglo después, este método se modernizó ligeramente. En 1854, el químico francés A.E. Saint-Clair Deville propuso utilizar sodio metálico (Na) para producir aluminio y obtuvo los primeros lingotes del nuevo metal. El costo del aluminio en ese momento era muy alto y con él se fabricaban joyas.

En 1886, P. Héroux (Francia) y C. Hall (EE. UU.) desarrollaron de forma independiente un método industrial para la producción de aluminio mediante electrólisis de mezclas complejas fundidas, que incluyen óxido de aluminio, fluoruro y otras sustancias. La producción de aluminio está asociada a un alto consumo de energía, por lo que no se introdujo a gran escala hasta el siglo XX. En la Unión Soviética, el primer aluminio industrial se produjo el 14 de mayo de 1932 en la planta de aluminio de Volkhov, construida junto a la central hidroeléctrica de Volkhov.