Алюминий (лат. Aluminium; Al) — элементтердің периодтық жүйесінің ІІІ тобындағы химиялық элемент, реттік нөмірі 13, атомдық массасы 26,9815. Тұрақты бір ғана изотопы бар. Жер қыртысында таралуы бойынша элементтер арасында 4, металдар арасында 1-ші орында.
Табиғатта жүздеген минералдары кездескендіктен, оның көпшілігі – алюмосиликаттар болып келеді. Алюминий латынша Alumіnіum; алюминий алу үшін пайдаланылатын негізгі шикізат – боксит. Алюминийді бос күйінде алғаш рет 1825 жылы даниялық физик Ханс Кристиан Эрстед алған.
Алюминий – күміс түсті ақ металл, жылуды және электр тогын жақсы өткізеді, созуға, соғуға икемді, меншікті салмағы 2,7 г/см3; балқу температурасы 660℃, қайнау температурасы 2500℃; коррозияға берік, қалыпты температурада тұрақты, себебі бетіндегі алюминий оксидінен тұратын жұқа қабыршақ оны тотығудан қорғайды. Сондай-ақ ол амфотерлі элемент, сондықтан қышқылдармен де, сілтілермен де әрекеттеседі. Алюминий – практикалық маңызы зор металл. Ол негізінен жеңіл құймалар өндіру үшін пайдаланылады. Алюминий құймалары авиа, авто, кеме, ядролық реактор, химиялық аппараттар жасауда, құрылыста, т.б. салаларда, таза металл түрінде электртехникасында ток өткізгіш сымдар, тұрмысқа қажетті бұйымдар дайындау үшін қолданылады. Техникалық қасиеттері жағынан өте бағалы құймасы – дюралюминий.
Оның құрамында 94% алюминий, 4% мыс және аздаған магний, марганец, темір, кремний болады.
Қолданылуы
*ас үй жабдықтарында;
*терезелер, есіктер мен монтаж сымдарын жасауда, құрылыс өндірісінде;
*аэроғарыш пен басқа да көлік индустриясында;
*электр қуатын өткізу үшін электрөткізгіш ретінде;
*алюминий фольгасы сияқты орауыш материалдар, сыра мен басқа да сусын- дар ыдыстары, бояулар салған түтік пен үй өнімдерін сақтайтын ыдыстар жасауда;
*алюминий ұнтағы бояулар мен қатаң зымыран отындарда қолданылады.
Алюминий өндірісі химиясы
Тау кеңінен бокситтер алу.
Глинозем өндіру. Бокситті бөлшектеу, су қосу, құрамындағы кремнийді ығыстыру үшін жоғары температурада қыздыру.
Сілтісіздендіру. Автоклавқа салу, сілтімен өңдеу, оттек сілті ерітіндіге өтеді, қалғаны қызыл шлам түрде түзіледі.
Декомпозиция. Натрий алюминат ерітіндісін декомпозерде бірнеше тәулік араластыру, алюминий оксидінің глиноземі тұнба ретте пайда болуы.
Алюминий электролизі. 950 °C-дағы ваннаға криолетпен салу, 400kA тоқ өткізу, алюминий мен оттек атом байланыстары үзіледі, ванна түбінде сұйық металл п.б.
Алғашқы алюминий. Кесек түрде тұтынушыға жеткізу.
Алюминий құймасы. Формаға құю арқылы өнім жасау, кремний/мыс/магний қосу. Автобөлшектер, авиақозғалтқыш, көлік дискілерін жасау.
Прокат. Алюминий созылымдылығы арқасында 9м тіртөртбұрыш кесек жасау. Қақтама/жұқалтыр, сусын банкалары, автобөлшектер жасау.
Экструзия. Арнайы пішін алу үшін металді тесу. Көзілдірік ілдірігі, телефон корпусы, ұшақ фюзеляжы, ғарыш кемесін жасау.
Қайта құю. Алюминий коррозияға ұшырамайды, қайта қолдану мүмкіндігі бар. Бірінші алюминий өндіруге кеткен энергияның 9% алады.
https://kk.wikipedia.org/wiki/%D0%90%D0%BB%D1%8E%D0%BC%D0%B8%D0%BD%D0%B8%D0%B9
Табиғатта таралуы. Алюминий – табиғатта кең тараған элемент. Таралуы жағынан ол - металдар арасында бірінші, ал жалпы үшінші орындағы элемент. Алюминий белсенді элемент болғандықтан табиғғатта тек қосылыс түрінде кездеседі. Оның маңызды кендеріне – Al₂O₃ (корунд, рубин, сапфир) KAlSi₃ O ₁₀ортоклаз, NaAlSi₃O₁₀ альбит, Ca(AlSiO₄)² aнортит, KNaAlSiO₄ нефелин, Na₃AlF₆ криолит, Al₂O₃*xH₂O боксит жатады. Алюминий кендері Хибин тауларында, Оралда, Сібірде, Қазқстанда Торғайда коптеп кездеседі.
Алынуы. Бұрын алу өте қиын болғандықтан, алюминий аса бағалы металдар қатарында болған. Қазір алюминийді глинозем мен бокситтен элекролиздеп алады. Глинозем мен бокситте алюминий оксид түрінде Al2O3 болады. Оның балқу темпуратурасы ≈2050°С. Балқу температурасын төмендеті, электролиз жақсы жүру үшін боксид пен криолит Na₃[AlF₆] қоспасына кальций фторидіy CaF2 қосып қыздырады. Сонда ғана қоспаның балқу температурасы ≈960°C - қа төмендейді.
Al₂O₃ □(→┴электролиз ) 2Al + 1. 5O₃
Физикалық қасиеттері. Борға қарағанда алюминийдің металдық қасиеті жоғары. Таза алюминий – күмістей ақ, қатты, иілімді металл, ол оңай фольга болып жайылады және сым түрінде созылады. Алюминий жеңіл, электр және жылу өткізгіштігі жоғары металл. Осы қасиеттеріне байланысты электрөткізгіш құралдар жасауға кең қолданылады. Балқу температурасы - 660, 24°С, ρ=2. 7г/см³
Химиялық қасиеттері. Алюминий өте белсенді металл, оттекпен оңай әрекеттеседі. Сондықтан ауада алюминий бетін оксид қабығы жауып, оны әрі қарай бұзылудан сақтап тұрады. Ол жұқа болғанымен, өте берік, металдық жылтырын бәсендетеді. Осы оксит қабыршағынан тазаласа, алюминий атомы өзінің сыртындағы 3 электронын жылдам беріп, тотықсыздандырғыш қасиет көрсетеді. Оксид қабыршағын алып тастау үшін оны сынапқа батырады, ол алюминиймен амальгама деп аталатын құйма түзеді. Бұл құймада алюминий өзінің белсенділік қасиетін сақтап, барлық заттармен шабытты әрекеттеседі.
Жай заттармен әрекеттесу. Алюминий кәдімгі жағдайда галогендермен галогенидтер, қыздырғанда азотпен нитрид, күкіртпен сульфид, көміртекпен карбид түзеді, ал катализатор ретінде су қатысқанда иодпен әрекеттеседі:
4Al +3O₂ = 2Al₂O₃
2Al + 3Cl₂ = 2AlCl₃
2Al + N₂ = 2AlN
Күрделі заттармен әрекеттесу. Сыртындағы оксид қабығынан тазартылған алюминий сумен жақсы әрекеттеседі:
2Al + 6H₂O = 2Al(OH)₃ + 3H₂
Алюминий – екідайлы элемент. Ол сұйылтылған қышқылдармен және сілтілермен жақсы әрекетеседі:
2Al + 6HCl = 2AlCl₃ + 3H₂
2Al + 2NaOH + 6H₂O = 2Na[Al(OH)₄] + 3H₂
Концентрациялы, суық азот және күкірт қышқылдарымен әрекеттеспейді, пассивтенеді. Бұл жағдай осы қышқылдарды алюминийден жасалған ыдыстарда тасымалдауға қолданылады. Алюминий белсенді металл болғандықтан, көптеген металдарды олардың оксидтерінен тотықсыздандырады:
8Al + 3FeO*Fe₂O₃ =4Al₂O₃ +9Fe
Металл оксидтерін алюминиймен тотықсыздандыру АЛЮМОТЕРМИЯ деп аталады.
Маңызды қосылыстары. Al₂O₃- қиын балқитын, ақ түсті зат. Табиғатта корунд деген атпен кездеседі. Алюминий оксиді суда ерімейді, екідайлы қасиет көрсетеді:
Al₂O₃+6HCl = 2AlCl₃+3H₂O
Al₂O₃+2NaOH+3H₂O = 2Na[Al(OH)₄]
Алюминий гидроксидінің түр өзгерісі екі түрлі болуы мүмкін: кристалдық және аморфтық. Алюминий гидроксидін алюминий түздары ерітінділеріне сілтімен әсер ету арқылы алады:
AlCl₃ + 3NaOH = Al(OH)₃ + 3NaCl
Жаңа тұнған Al(OH) 3 ақ қоймалжың тұнба, суда мүлдем ерімейді және типтік екідайлы гидроксид болып табылады:
Al(OH)₃+3HCl = AlCl₃+3H₂O
Al(OH)₃+NaOH = Na[Al(OH)₄]
Қолданылуы. Алюминий техникада және тұрмыста кең қолданылады. Жеңіл және бағалы қасиеттері бар құймалар алынатындықтан, оның авиациялық өнеркәсіпте, автокөлікте, электротехникада электр сымдарын жасау үшін, сонымен қатар жарылғыш заттарды алуда, химиялық аппаратураларды дайындауда, ғимараттарды салуда, жиһаздарды, ыдыстарды және т. б. жасауда маңызы зор. Таза металл түрінде алюминийді химиялық аппаратураларда электр сымдарын дайындауда пайдаланады. Алюминий жұқа фольга конденсаторлар жасау үшін қолданылады, кабель қаңылтыр және айна өндірісінде пайдаланады.
Алюминийдің қолданылатын маңызды аймағы – оның негізіндегі жеңіл құймалар өндірісі. Металдық алюминийді мыс, магний, титан, никель, мырыш, темір негізінде құймаларды легирлейтін қоспа ретінде кең қолданады. Құймалардың жемірілуге тұрақтылығы төмен. Кең таралған құймлар силумин – алюминийдің кремниймен құймасы, дуралюмин – құрамына алюминиймен бірге магний, темір, мыс және марганец кіреді, магналий – алюминийдің магниймен құймасы. Бұл құймалардың барлығы жеңіл және берік.
