ॲल्युमिनियमचे ऑक्सिडेटिव्ह गुणधर्म. ॲल्युमिनियम: रासायनिक आणि भौतिक गुणधर्म

पोटॅशियम तुरटी तयार करणे

ॲल्युमिनियम(लॅटिन: ॲल्युमिनियम), – नियतकालिक सारणीमध्ये, ॲल्युमिनियम तिसऱ्या गटाच्या मुख्य उपसमूहात तिसऱ्या कालावधीत आहे. कोर शुल्क +13. अणूची इलेक्ट्रॉनिक रचना 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1 आहे. धातूची अणु त्रिज्या 0.143 nm आहे, सहसंयोजक त्रिज्या 0.126 nm आहे, Al 3+ आयनची पारंपारिक त्रिज्या 0.057 nm आहे. आयनीकरण ऊर्जा Al – Al + 5.99 eV.

ॲल्युमिनियम अणूची सर्वात वैशिष्ट्यपूर्ण ऑक्सीकरण स्थिती +3 आहे. नकारात्मक ऑक्सिडेशन अवस्था क्वचितच घडतात. अणूच्या बाह्य इलेक्ट्रॉन थरामध्ये मुक्त डी-सबलेव्हल्स असतात. यामुळे, यौगिकांमध्ये त्याची समन्वय संख्या केवळ 4 (AlCl 4-, AlH 4-, ॲल्युमिनोसिलिकेट्स) नाही तर 6 (Al 2 O 3, 3+) देखील असू शकते.

ऐतिहासिक संदर्भ. ॲल्युमिनियम हे नाव लॅटिनमधून आले आहे. alumen - म्हणून परत 500 BC मध्ये. याला ॲल्युमिनियम तुरटी म्हणतात, ज्याचा वापर कापड रंगविण्यासाठी आणि चामड्याच्या रंगासाठी मोर्डंट म्हणून केला जात असे. 1825 मध्ये डॅनिश शास्त्रज्ञ एच.के. ओरस्टेड यांनी पोटॅशियम मिश्रणासह निर्जल AlCl 3 वर कार्य करून आणि नंतर पारा काढून टाकून, तुलनेने शुद्ध ॲल्युमिनियम मिळवले. फ्रेंच रसायनशास्त्रज्ञ ए.ई. यांनी 1854 मध्ये ॲल्युमिनियम उत्पादनाची पहिली औद्योगिक पद्धत प्रस्तावित केली होती. सेंट-क्लेअर डेव्हिल: या पद्धतीमध्ये धातूच्या सोडियमसह दुहेरी ॲल्युमिनियम आणि सोडियम क्लोराईड Na 3 AlCl 6 कमी करणे समाविष्ट आहे. चांदीसारखाच रंग, ॲल्युमिनियम सुरुवातीला खूप महाग होता. 1855 ते 1890 पर्यंत केवळ 200 टन ॲल्युमिनियमचे उत्पादन झाले. क्रायोलाइट-अल्युमिना मेल्टच्या इलेक्ट्रोलिसिसद्वारे ॲल्युमिनियम तयार करण्याची आधुनिक पद्धत 1886 मध्ये यूएसएमधील सी. हॉल आणि फ्रान्समधील पी. हेरॉक्स यांनी एकाच वेळी आणि स्वतंत्रपणे विकसित केली होती.

निसर्गात असणे

ॲल्युमिनियम हा पृथ्वीच्या कवचातील सर्वात सामान्य धातू आहे. हे 5.5-6.6 mol आहे. अपूर्णांक% किंवा 8 wt.%. त्याचे मुख्य वस्तुमान ॲल्युमिनोसिलिकेट्समध्ये केंद्रित आहे. त्यांच्याद्वारे तयार केलेल्या खडकांच्या नाशाचे एक अत्यंत सामान्य उत्पादन म्हणजे चिकणमाती, ज्याची मुख्य रचना अल 2 ओ 3 या सूत्राशी संबंधित आहे. 2SiO2. 2H 2 O. ॲल्युमिनिअमच्या इतर नैसर्गिक स्वरूपांपासून सर्वोच्च मूल्यबॉक्साइट Al 2 O 3 आहे . xH 2 O आणि खनिजे कोरंडम Al 2 O 3 आणि cryolite AlF 3 . 3NaF.

पावती

सध्या, उद्योगात, वितळलेल्या क्रायोलाइटमध्ये ॲल्युमिना Al 2 O 3 च्या द्रावणाच्या इलेक्ट्रोलिसिसद्वारे ॲल्युमिनियम तयार केले जाते. Al 2 O 3 बऱ्यापैकी शुद्ध असणे आवश्यक आहे, कारण गंधित ॲल्युमिनियममधून अशुद्धता काढणे कठीण आहे. Al 2 O 3 चा वितळण्याचा बिंदू सुमारे 2050 o C आहे, आणि cryolite 1100 o C आहे. क्रायोलाइट आणि Al 2 O 3 चे वितळलेले मिश्रण ज्यामध्ये सुमारे 10 wt आहे.% Al 2 O 3 चे इलेक्ट्रोलिसिस होते, जे 960 वर वितळते. o C आणि त्यात विद्युत चालकता, घनता आणि चिकटपणा आहे, जे प्रक्रियेसाठी सर्वात अनुकूल आहे. AlF 3, CaF 2 आणि MgF 2 जोडून, ​​950 o C वर इलेक्ट्रोलिसिस शक्य होते.

ॲल्युमिनियम स्मेल्टिंगसाठी इलेक्ट्रोलायझर हे लोखंडी आवरण आहे जे आतील बाजूस रीफ्रॅक्टरी विटांनी बांधलेले आहे. त्याचा तळ (खाली), कॉम्प्रेस्ड कोळशाच्या ब्लॉक्समधून एकत्र केलेला, कॅथोड म्हणून काम करतो. एनोड्स वर स्थित आहेत: हे कोळशाच्या ब्रिकेटने भरलेल्या ॲल्युमिनियम फ्रेम्स आहेत.

Al 2 O 3 = Al 3+ + AlO 3 3-

कॅथोडवर द्रव ॲल्युमिनियम सोडला जातो:

अल 3+ + 3е - = अल

भट्टीच्या तळाशी ॲल्युमिनियम गोळा केले जाते, तेथून ते वेळोवेळी सोडले जाते. एनोडमध्ये ऑक्सिजन सोडला जातो:

4AlO 3 3- - 12e - = 2Al 2 O 3 + 3O 2

ऑक्सिजन ग्रेफाइटचे कार्बन ऑक्साईडमध्ये ऑक्सिडाइझ करते. कार्बन जळत असताना, एनोड तयार होतो.

ॲल्युमिनिअमचा वापर अनेक मिश्रधातूंना उष्णतेचा प्रतिकार करण्यासाठी मिश्रधातूचे मिश्रण म्हणून देखील केला जातो.

ॲल्युमिनियमचे भौतिक गुणधर्म. ॲल्युमिनियम गुणधर्मांचा एक अतिशय मौल्यवान संच एकत्र करतो: कमी घनता, उच्च थर्मल आणि विद्युत चालकता, उच्च लवचिकता आणि चांगली गंज प्रतिरोधकता. हे सहजपणे बनावट, मुद्रांकित, रोल केलेले, काढले जाऊ शकते. ॲल्युमिनियम गॅस, संपर्क आणि इतर प्रकारच्या वेल्डिंगद्वारे चांगले वेल्डेड केले जाते. ॲल्युमिनियमची जाळी a = 4.0413 Å पॅरामीटरसह क्यूबिक फेस-केंद्रित आहे. सर्व धातूंप्रमाणेच ॲल्युमिनियमचे गुणधर्म त्याच्या शुद्धतेवर अवलंबून असतात. उच्च शुद्धता ॲल्युमिनियमचे गुणधर्म (99.996%): घनता (20 °C वर) 2698.9 kg/m 3 ; t pl 660.24 °C; उकळत्या बिंदू सुमारे 2500 डिग्री सेल्सियस; थर्मल विस्ताराचे गुणांक (20° ते 100 °C पर्यंत) 23.86·10 -6; थर्मल चालकता (190 °C वर) 343 W/m·K, विशिष्ट उष्णता क्षमता (100 °С वर) 931.98 J/kg·K. ; तांब्याच्या संदर्भात विद्युत चालकता (20 °C वर) 65.5%. ॲल्युमिनियममध्ये कमी ताकद (तन्य शक्ती 50-60 Mn/m2), कडकपणा (ब्रिनेलनुसार 170 Mn/m2) आणि उच्च लवचिकता (50% पर्यंत) असते. कोल्ड रोलिंग दरम्यान, ॲल्युमिनियमची तन्य शक्ती 115 Mn/m2 पर्यंत वाढते, कडकपणा - 270 Mn/m2 पर्यंत, सापेक्ष वाढ 5% (1 Mn/m2 ~ आणि 0.1 kgf/mm2) पर्यंत कमी होते. ॲल्युमिनियम अत्यंत पॉलिश केलेले, एनोडाइज्ड आहे आणि चांदीच्या जवळ उच्च परावर्तकता आहे (ते 90% घटना प्रकाश ऊर्जा प्रतिबिंबित करते). ऑक्सिजनसाठी उच्च आत्मीयता असल्याने, हवेतील ॲल्युमिनियम हे Al 2 O 3 ऑक्साइडच्या पातळ परंतु अतिशय मजबूत फिल्मने झाकलेले असते, जे धातूचे पुढील ऑक्सिडेशनपासून संरक्षण करते आणि त्याचे उच्च गंजरोधक गुणधर्म निर्धारित करते. पारा, सोडियम, मॅग्नेशियम, तांबे इत्यादींच्या अशुद्धतेच्या उपस्थितीत ऑक्साईड फिल्मची ताकद आणि त्याचा संरक्षणात्मक प्रभाव मोठ्या प्रमाणात कमी होतो. ॲल्युमिनियम वातावरणातील गंज, समुद्र आणि गोड्या पाण्याला प्रतिरोधक आहे, व्यावहारिकरित्या एकाग्र किंवा अत्यंत पातळ नायट्रिकशी संवाद साधत नाही. ऍसिड, सेंद्रिय ऍसिडस्, अन्न उत्पादने.

रासायनिक गुणधर्म

बारीक ठेचलेले ॲल्युमिनियम गरम केल्यावर ते हवेत जोमाने जळते. त्याचा सल्फरशी संवाद असाच पुढे जातो. क्लोरीन आणि ब्रोमाइनचे संयोजन सामान्य तापमानात होते आणि आयोडीनसह - गरम झाल्यावर. अगदी उच्च तापमानॲल्युमिनियम देखील नायट्रोजन आणि कार्बन थेट एकत्र करते. त्याउलट, ते हायड्रोजनशी संवाद साधत नाही.

ॲल्युमिनियम पाण्याला जोरदार प्रतिरोधक आहे. परंतु जर ऑक्साईड फिल्मचा संरक्षणात्मक प्रभाव यांत्रिकरित्या किंवा एकत्रीकरणाने काढून टाकला गेला तर एक जोरदार प्रतिक्रिया उद्भवते:

अत्यंत पातळ आणि अतिशय केंद्रित HNO3 आणि H2SO4 यांचा ॲल्युमिनियमवर (थंडीत) जवळजवळ कोणताही परिणाम होत नाही, तर या आम्लांच्या मध्यम प्रमाणात ते हळूहळू विरघळते. शुद्ध ॲल्युमिनियम हायड्रोक्लोरिक ऍसिडला जोरदार प्रतिरोधक आहे, परंतु सामान्य औद्योगिक धातू त्यात विरघळते.

जेव्हा ॲल्युमिनियम अल्कालिसच्या जलीय द्रावणाच्या संपर्कात येतो तेव्हा ऑक्साईडचा थर विरघळतो आणि ॲल्युमिनेट तयार होतो - ॲनिओनचा भाग म्हणून ॲल्युमिनियम असलेले क्षार:

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

ॲल्युमिनियम, संरक्षणात्मक फिल्म नसलेले, पाण्याशी संवाद साधते, त्यातून हायड्रोजन विस्थापित करते:

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

परिणामी ॲल्युमिनियम हायड्रॉक्साईड अतिरिक्त अल्कलीसह प्रतिक्रिया देते, हायड्रॉक्सोल्युमिनेट तयार करते:

Al(OH) 3 + NaOH = Na

जलीय अल्कली द्रावणात ॲल्युमिनियमचे विघटन करण्याचे एकूण समीकरण:

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

ॲल्युमिनियम क्षारांच्या द्रावणात लक्षणीयरीत्या विरघळते की, त्यांच्या हायड्रोलिसिसमुळे, आम्लीय किंवा अल्कधर्मी प्रतिक्रिया असते, उदाहरणार्थ, Na 2 CO 3 च्या द्रावणात.

तणाव मालिकेत ते Mg आणि Zn दरम्यान स्थित आहे. त्याच्या सर्व स्थिर संयुगेमध्ये, ॲल्युमिनियम त्रिसंयोजक आहे.

ऑक्सिजनसह ॲल्युमिनियमच्या संयोगाने उष्णतेचे प्रचंड प्रकाशन होते (1676 kJ/mol Al 2 O 3), इतर अनेक धातूंपेक्षा लक्षणीयरीत्या जास्त. हे लक्षात घेता, जेव्हा ॲल्युमिनियम पावडरसह संबंधित धातूच्या ऑक्साईडचे मिश्रण गरम केले जाते, तेव्हा एक हिंसक प्रतिक्रिया उद्भवते, ज्यामुळे घेतलेल्या ऑक्साईडमधून मुक्त धातू बाहेर पडते. Al (ॲल्युमिनोथर्मी) वापरून कपात करण्याची पद्धत बहुधा अनेक घटक (Cr, Mn, V, W, इ.) मुक्त स्थितीत मिळवण्यासाठी वापरली जाते.

ॲल्युमिनोथर्मीचा वापर कधीकधी वैयक्तिक स्टीलच्या भागांच्या वेल्डिंगसाठी केला जातो, विशेषतः ट्राम रेलचे सांधे. वापरल्या जाणाऱ्या मिश्रणात (“थर्माइट”) सहसा ॲल्युमिनियमचे बारीक पावडर आणि Fe 3 O 4 असतात. अल आणि बाओ 2 च्या मिश्रणापासून बनवलेल्या फ्यूजचा वापर करून ते प्रज्वलित केले जाते. मुख्य प्रतिक्रिया समीकरण खालीलप्रमाणे आहे:

8Al + 3Fe 3 O 4 = 4Al 2 O 3 + 9Fe + 3350 kJ

शिवाय, तापमान 3000 o C च्या आसपास विकसित होते.

ॲल्युमिनिअम ऑक्साईड हा पांढरा, अत्यंत दुर्दम्य (mp 2050 o C) आणि पाण्याच्या वस्तुमानात अघुलनशील आहे. नैसर्गिक Al 2 O 3 (खनिज कॉरंडम), तसेच कृत्रिमरित्या मिळवलेले आणि नंतर अत्यंत कॅलक्सिन केलेले, ऍसिडमधील उच्च कडकपणा आणि अघुलनशीलता द्वारे ओळखले जातात. Al 2 O 3 (तथाकथित ॲल्युमिना) अल्कलीसह संलयन करून विद्रव्य अवस्थेत रूपांतरित केले जाऊ शकते.

सामान्यतः, लोह ऑक्साईडने दूषित नैसर्गिक कोरंडम, त्याच्या अत्यंत कडकपणामुळे, ग्राइंडिंग व्हील, व्हेटस्टोन्स इत्यादी बनविण्यासाठी वापरला जातो. बारीक चिरलेल्या स्वरूपात, त्याला एमरी म्हणतात आणि त्याचा वापर धातूच्या पृष्ठभाग स्वच्छ करण्यासाठी आणि सँडपेपर तयार करण्यासाठी केला जातो. त्याच हेतूंसाठी, अल 2 ओ 3 बहुतेकदा वापरला जातो, फ्यूजिंग बॉक्साइट (तांत्रिक नाव - अलंडम) द्वारे प्राप्त केला जातो.

पारदर्शक रंगीत कोरंडम क्रिस्टल्स - लाल माणिक - क्रोमियमचे मिश्रण - आणि निळा नीलम - टायटॅनियम आणि लोह यांचे मिश्रण - मौल्यवान दगड. ते कृत्रिमरित्या देखील मिळवले जातात आणि तांत्रिक कारणांसाठी वापरले जातात, उदाहरणार्थ, अचूक उपकरणे, घड्याळाचे दगड इ. Cr 2 O 3 चे लहान मिश्रण असलेले रुबी क्रिस्टल्स क्वांटम जनरेटर म्हणून वापरले जातात - लेसर जे मोनोक्रोमॅटिक रेडिएशनचे निर्देशित बीम तयार करतात.

पाण्यात Al 2 O 3 च्या अविद्राव्यतेमुळे, या ऑक्साईडशी संबंधित हायड्रॉक्साईड Al(OH) 3 केवळ अप्रत्यक्षपणे क्षारांमधून मिळू शकते. हायड्रॉक्साईडची तयारी खालील योजना म्हणून दर्शविली जाऊ शकते. क्षारांच्या कृती अंतर्गत, OH – आयन हळूहळू एक्वा कॉम्प्लेक्समध्ये 3+ पाण्याच्या रेणूंनी बदलले जातात:

3+ + OH - = 2+ + H 2 O

2+ + OH - = + + H 2 O

OH - = 0 + H 2 O

Al(OH) 3 एक विपुल जिलेटिनस अवक्षेपण आहे पांढरा, पाण्यात व्यावहारिकदृष्ट्या अघुलनशील, परंतु ऍसिड आणि मजबूत अल्कलीमध्ये सहज विरघळणारे. त्यामुळे त्यात उभयचर वर्ण आहे. तथापि, त्याचे मूलभूत आणि विशेषतः अम्लीय गुणधर्म ऐवजी कमकुवतपणे व्यक्त केले जातात. ॲल्युमिनिअम हायड्रॉक्साईड जास्त NH 4 OH मध्ये अघुलनशील आहे. डिहायड्रेटेड हायड्रॉक्साईडचे एक प्रकार, ॲल्युमिनियम जेल, तंत्रज्ञानामध्ये शोषक म्हणून वापरले जाते.

मजबूत अल्कलीशी संवाद साधताना, संबंधित अल्युमिनेट तयार होतात:

NaOH + Al(OH) 3 = Na

सर्वात सक्रिय मोनोव्हॅलेंट धातूंचे अल्युमिनेट पाण्यात अत्यंत विरघळणारे असतात, परंतु मजबूत हायड्रोलिसिसमुळे, त्यांचे द्रावण केवळ अल्कलीच्या पुरेशा प्रमाणाच्या उपस्थितीत स्थिर असतात. कमकुवत तळापासून तयार होणारे अल्युमिनेट हे द्रावणात जवळजवळ पूर्णपणे हायड्रोलायझ केलेले असतात आणि म्हणूनच ते फक्त कोरडेपणे (संबंधित धातूंच्या ऑक्साईडसह Al 2 O 3 फ्यूज करून) मिळवता येतात. मेटाल्युमिनेट्स तयार होतात, ज्याची रचना मेटाल्युमिनियम ऍसिड HAlO 2 पासून प्राप्त होते. त्यापैकी बहुतेक पाण्यात अघुलनशील असतात.

Al(OH) 3 ऍसिडसह क्षार बनवते. बहुतेक सशक्त ऍसिडचे डेरिव्हेटिव्ह्ज पाण्यात अत्यंत विरघळणारे असतात, परंतु ते लक्षणीयरीत्या हायड्रोलायझ्ड असतात, आणि म्हणून त्यांचे द्रावण अम्लीय प्रतिक्रिया दर्शवतात. विरघळणारे ॲल्युमिनियम क्षार आणि कमकुवत ऍसिड आणखी हायड्रोलायझ्ड असतात. हायड्रोलिसिसमुळे, सल्फाइड, कार्बोनेट, सायनाइड आणि इतर काही ॲल्युमिनियम क्षार जलीय द्रावणातून मिळू शकत नाहीत.

जलीय वातावरणात, Al 3+ anion थेट पाण्याच्या सहा रेणूंनी वेढलेले असते. असे हायड्रेटेड आयन योजनेनुसार काहीसे वेगळे केले जाते:

3+ + H 2 O = 2+ + OH 3 +

त्याची पृथक्करण स्थिरांक 1 आहे. 10 -5, i.e. हे एक कमकुवत ऍसिड आहे (ॲसिटिक ऍसिडच्या ताकदीच्या जवळ). सहा पाण्याच्या रेणूंसह Al 3+ चे अष्टहेड्रल वातावरण अनेक ॲल्युमिनियम क्षारांच्या क्रिस्टलीय हायड्रेट्समध्ये देखील संरक्षित आहे.

सिलिकॉन-ऑक्सिजन टेट्राहेड्रा SiO 4 4 - च्या ज्या भागामध्ये ॲल्युमिनियम-ऑक्सिजन टेट्राहेड्रा AlO 4 द्वारे बदलले जाते त्यामध्ये ॲल्युमिनोसिलिकेट्स हे सिलिकेट मानले जाऊ शकतात 5. ॲल्युमिनोसिलिकेट्सपैकी सर्वात सामान्य फेल्डस्पर्स आहेत, ज्याचे वस्तुमान अर्ध्याहून अधिक आहे. पृथ्वीचे कवच. त्यांचे मुख्य प्रतिनिधी खनिजे आहेत

ऑर्थोक्लेस K 2 Al 2 Si 6 O 16 किंवा K 2 O . अल २ ओ ३ . 6SiO2

albite Na 2 Al 2 Si 6 O 16 किंवा Na 2 O. अल २ ओ ३ . 6SiO2

anorthite CaAl 2 Si 2 O 8 किंवा CaO. अल २ ओ ३ . 2SiO2

अभ्रक गटातील खनिजे अतिशय सामान्य आहेत, उदाहरणार्थ मस्कोविट Kal 2 (AlSi 3 O 10) (OH) 2. ॲल्युमिना, सोडा उत्पादने आणि सिमेंट तयार करण्यासाठी वापरल्या जाणाऱ्या खनिज नेफेलीन (Na, K) 2 ला खूप व्यावहारिक महत्त्व आहे. या उत्पादनामध्ये पुढील क्रियांचा समावेश होतो: अ) नेफेलिन आणि चुनखडी 1200 o C वर ट्यूब भट्टीमध्ये सिंटर केले जातात:

(Na, K) 2 + 2CaCO 3 = 2CaSiO 3 + NaAlO 2 + KAlO 2 + 2CO 2

ब) परिणामी वस्तुमान पाण्याने लीच केले जाते - सोडियम आणि पोटॅशियम अल्युमिनेटचे द्रावण आणि CaSiO 3 स्लरी तयार होते:

NaAlO 2 + KAlO 2 + 4H 2 O = Na + K

c) सिंटरिंग दरम्यान तयार होणारा CO 2 अल्युमिनेट द्रावणातून जातो:

Na + K + 2CO 2 = NaHCO 3 + KHCO 3 + 2Al(OH) 3

d) Al(OH) 3 गरम करून ॲल्युमिना मिळते:

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

e) मदर लिकरचे बाष्पीभवन करून सोडा आणि पोटेज वेगळे केले जातात आणि पूर्वी मिळालेला गाळ सिमेंट उत्पादनासाठी वापरला जातो.

Al 2 O 3 चे 1 टन उत्पादन करताना, 1 टन सोडा उत्पादने आणि 7.5 टन सिमेंट मिळते.

काही अल्युमिनोसिलिकेट्सची रचना सैल असते आणि ते आयन एक्सचेंज करण्यास सक्षम असतात. अशा सिलिकेट्स - नैसर्गिक आणि विशेषतः कृत्रिम - पाणी मऊ करण्यासाठी वापरले जातात. याव्यतिरिक्त, त्यांच्या उच्च विकसित पृष्ठभागामुळे, ते उत्प्रेरक समर्थन म्हणून वापरले जातात, म्हणजे. उत्प्रेरक सह गर्भवती सामग्री म्हणून.

सामान्य परिस्थितीत ॲल्युमिनियम हॅलाइड हे रंगहीन स्फटिकासारखे पदार्थ असतात. ॲल्युमिनियम हॅलाइड्सच्या मालिकेत, AlF 3 त्याच्या ॲनालॉग्सपेक्षा गुणधर्मांमध्ये खूप भिन्न आहे. हे दुर्दम्य, पाण्यात किंचित विरघळणारे आणि रासायनिकदृष्ट्या निष्क्रिय आहे. AlF 3 तयार करण्याची मुख्य पद्धत Al 2 O 3 किंवा Al वर निर्जल HF च्या क्रियेवर आधारित आहे:

Al 2 O 3 + 6HF = 2AlF 3 + 3H 2 O

क्लोरीन, ब्रोमाइन आणि आयोडीन असलेली ॲल्युमिनियम संयुगे फ्यूसिबल, अतिशय प्रतिक्रियाशील आणि केवळ पाण्यातच नव्हे तर अनेक सेंद्रिय सॉल्व्हेंट्समध्येही अत्यंत विद्रव्य असतात. पाण्यासह ॲल्युमिनियम हॅलाइड्सचा परस्परसंवाद उष्णतेच्या महत्त्वपूर्ण प्रकाशनासह असतो. जलीय द्रावणात ते सर्व हायड्रोलायझ्ड असतात, परंतु ठराविक अम्लीय नॉनमेटल हॅलाइड्सच्या विपरीत, त्यांचे हायड्रोलिसिस अपूर्ण आणि उलट करता येण्यासारखे असते. सामान्य परिस्थितीतही लक्षणीय अस्थिर असल्याने, AlCl 3, AlBr 3 आणि AlI 3 ओलसर हवेत (हायड्रोलिसिसमुळे) धुम्रपान करतात. ते साध्या पदार्थांच्या थेट परस्परसंवादाद्वारे मिळू शकतात.

तुलनेने कमी तापमानात AlCl 3, AlBr 3 आणि Ali 3 ची बाष्प घनता कमी-अधिक प्रमाणात दुहेरी सूत्रांशी जुळते - Al 2 Hal 6. या रेणूंची अवकाशीय रचना एका सामान्य काठासह दोन टेट्राहेड्राशी संबंधित आहे. प्रत्येक ॲल्युमिनियम अणू चार हॅलोजन अणूंशी जोडलेला असतो आणि प्रत्येक मध्यवर्ती हॅलोजन अणू दोन्ही ॲल्युमिनियम अणूंशी जोडलेला असतो. मध्यवर्ती हॅलोजन अणूच्या दोन बंधांपैकी, एक दाता-स्वीकारकर्ता आहे, ॲल्युमिनियम स्वीकारकर्ता म्हणून कार्य करतो.

अनेक मोनोव्हॅलेंट धातूंच्या हॅलाइड क्षारांसह, ॲल्युमिनियम हॅलाइड्स जटिल संयुगे तयार करतात, मुख्यतः M 3 आणि M प्रकारांचे (जेथे Hal क्लोरीन, ब्रोमिन किंवा आयोडीन आहे). विचाराधीन हॅलाइड्समध्ये प्रतिक्रिया जोडण्याची प्रवृत्ती सामान्यतः खूप स्पष्ट असते. उत्प्रेरक म्हणून (तेल शुद्धीकरण आणि सेंद्रिय संश्लेषणामध्ये) AlCl 3 चा सर्वात महत्वाचा तांत्रिक वापर करण्याचे हेच कारण आहे.

फ्लोरोअल्युमिनेटपैकी, सर्वात जास्त वापर (अल, एफ 2, इनॅमल्स, काच, इ. निर्मितीसाठी) Na 3 क्रायोलाइट आहे. औद्योगिक उत्पादनकृत्रिम क्रायोलाइट हायड्रोफ्लोरिक ऍसिड आणि सोडासह ॲल्युमिनियम हायड्रॉक्साईडच्या उपचारांवर आधारित आहे:

2Al(OH) 3 + 12HF + 3Na 2 CO 3 = 2Na 3 + 3CO 2 + 9H 2 O

क्लोरो-, ब्रोमो- आणि आयोडोआल्युमिनेट्स संबंधित धातूंच्या हॅलाइड्ससह ॲल्युमिनियम ट्रायहलाइड्सचे फ्यूज करून प्राप्त केले जातात.

ॲल्युमिनियम हायड्रोजनवर रासायनिक प्रतिक्रिया देत नसले तरी ॲल्युमिनियम हायड्राइड अप्रत्यक्षपणे मिळवता येते. हे रचनेचे पांढरे आकारहीन वस्तुमान आहे (AlH 3) n. हायड्रोजन सोडल्याबरोबर 105 o C वर गरम केल्यावर ते विघटित होते.

जेव्हा AlH 3 इथरिअल द्रावणातील मूलभूत हायड्राइड्सशी संवाद साधतो तेव्हा हायड्रोअल्युमिनेट तयार होतात:

LiH + AlH 3 = Li

हायड्रिडोअल्युमिनेट हे पांढरे घन पदार्थ आहेत. पाण्याने झपाट्याने विघटन होते. ते मजबूत कमी करणारे एजंट आहेत. ते सेंद्रिय संश्लेषणात (विशेषतः ली) वापरले जातात.

ॲल्युमिनियम सल्फेट Al 2 (SO 4) 3. 18H 2 O हे ॲल्युमिनियम ऑक्साईड किंवा काओलिनवर गरम सल्फ्यूरिक ऍसिडच्या क्रियेद्वारे प्राप्त होते. हे पाणी शुद्ध करण्यासाठी, तसेच विशिष्ट प्रकारचे कागद तयार करण्यासाठी वापरले जाते.

पोटॅशियम ॲल्युमिनियम तुरटी KAl(SO 4) 2. 12H 2 O चा वापर मोठ्या प्रमाणात लेदर टॅनिंगसाठी आणि डाईंग उद्योगात सुती कापडांसाठी मॉर्डंट म्हणून केला जातो. नंतरच्या प्रकरणात, तुरटीचा प्रभाव या वस्तुस्थितीवर आधारित आहे की त्याच्या हायड्रोलिसिसच्या परिणामी तयार झालेला ॲल्युमिनियम हायड्रॉक्साईड फॅब्रिक तंतूंमध्ये बारीक विखुरलेल्या अवस्थेत जमा केला जातो आणि डाई शोषून ते फायबरवर घट्ट धरून ठेवते.

इतर ॲल्युमिनियम डेरिव्हेटिव्ह्जपैकी, त्याच्या एसीटेट (अन्यथा एसिटिक ऍसिड मीठ) Al(CH 3 COO) 3 चा उल्लेख केला पाहिजे, ज्याचा वापर कापड रंगविण्यासाठी (मॉर्डंट म्हणून) आणि औषधांमध्ये (लोशन आणि कॉम्प्रेस) केला जातो. ॲल्युमिनियम नायट्रेट पाण्यात सहज विरघळते. ॲल्युमिनियम फॉस्फेट पाण्यात आणि ऍसिटिक ऍसिडमध्ये अघुलनशील आहे, परंतु मजबूत ऍसिड आणि अल्कलीमध्ये विद्रव्य आहे.

शरीरात ॲल्युमिनियम. ॲल्युमिनियम हा प्राणी आणि वनस्पतींच्या ऊतींचा भाग आहे; सस्तन प्राण्यांच्या अवयवांमध्ये, 10 -3 ते 10 -5% ॲल्युमिनियम (क्रूड आधारावर) आढळले. एल्युमिनियम यकृत, स्वादुपिंड आणि थायरॉईड ग्रंथींमध्ये जमा होते. वनस्पती उत्पादनांमध्ये, ॲल्युमिनियम सामग्री 4 मिलीग्राम प्रति 1 किलो कोरडे पदार्थ (बटाटे) ते 46 मिलीग्राम (पिवळे सलगम), प्राणी उत्पत्तीच्या उत्पादनांमध्ये - 4 मिलीग्राम (मध) ते 72 मिलीग्राम प्रति 1 किलो कोरडे पदार्थ ( गोमांस). दैनंदिन मानवी आहारात, ॲल्युमिनियम सामग्री 35-40 मिलीग्रामपर्यंत पोहोचते. ॲल्युमिनियम केंद्रित करणारे जीव ओळखले जातात, उदाहरणार्थ, मॉसेस (लाइकोपोडियासी), ज्यांच्या राखेमध्ये 5.3% पर्यंत ॲल्युमिनियम असते आणि मॉलस्क (हेलिक्स आणि लिथोरिना), ज्यांच्या राखेमध्ये 0.2-0.8% ॲल्युमिनियम असते. फॉस्फेट्ससह अघुलनशील संयुगे तयार करून, ॲल्युमिनियम वनस्पतींचे पोषण (मुळ्यांद्वारे फॉस्फेटचे शोषण) आणि प्राणी (आतड्यांमधील फॉस्फेटचे शोषण) मध्ये व्यत्यय आणते.

ॲल्युमिनियमचे भू-रसायनशास्त्र. ॲल्युमिनियमची भू-रासायनिक वैशिष्ट्ये ऑक्सिजनसाठी त्याच्या उच्च आत्मीयतेने (खनिजांमध्ये, ऑक्सिजन ऑक्टाहेड्रा आणि टेट्राहेड्रॉनमध्ये ॲल्युमिनियमचा समावेश आहे), स्थिर व्हॅलेन्स (3) आणि बहुतेक नैसर्गिक संयुगांची कमी विद्राव्यता यावर अवलंबून असते. मॅग्माचे घनीकरण आणि आग्नेय खडकांच्या निर्मिती दरम्यान अंतर्जात प्रक्रियांमध्ये, ॲल्युमिनियम फेल्डस्पर्स, माइकस आणि इतर खनिजांच्या क्रिस्टल जाळीमध्ये प्रवेश करते - ॲल्युमिनोसिलिकेट्स. बायोस्फियरमध्ये, ॲल्युमिनियम एक कमकुवत स्थलांतरित आहे; दमट हवामानात, जेथे विपुल वनस्पतींचे विघटित अवशेष अनेक सेंद्रिय ऍसिड तयार करतात, ॲल्युमिनियम ऑर्गेनोमिनरल कोलाइडल संयुगेच्या स्वरूपात माती आणि पाण्यात स्थलांतरित होते; ॲल्युमिनियम कोलोइड्सद्वारे शोषले जाते आणि मातीच्या खालच्या भागात जमा केले जाते. ॲल्युमिनियम आणि सिलिकॉनमधील बंध अंशतः तुटलेला आहे आणि उष्ण कटिबंधातील काही ठिकाणी खनिजे तयार होतात - ॲल्युमिनियम हायड्रॉक्साइड्स - बोहेमाइट, डायस्पोर्स, हायड्रगिलाइट. बहुतेक ॲल्युमिनियम ॲल्युमिनोसिलिकेट्सचा भाग आहे - काओलिनाइट, बीडेलाइट आणि इतर चिकणमाती खनिजे. कमकुवत गतिशीलता आर्द्र उष्ण कटिबंधातील हवामानाच्या क्रस्टमध्ये ॲल्युमिनियमचे अवशिष्ट संचय निर्धारित करते. परिणामी, एल्युव्हियल बॉक्साईट तयार होतो. भूतकाळातील भूवैज्ञानिक युगांमध्ये, बॉक्साइट उष्णकटिबंधीय प्रदेशातील तलाव आणि समुद्राच्या किनारपट्टीच्या झोनमध्ये देखील जमा झाले (उदाहरणार्थ, कझाकस्तानमधील गाळाचे बॉक्साइट). गवताळ प्रदेश आणि वाळवंटात, जेथे थोडे जिवंत पदार्थ आहेत आणि पाणी तटस्थ आणि क्षारीय आहे, ॲल्युमिनियम जवळजवळ स्थलांतरित होत नाही. ॲल्युमिनिअमचे स्थलांतर ज्वालामुखीच्या भागात सर्वाधिक उत्साही असते, जेथे ॲल्युमिनियमने समृद्ध नदी आणि भूजल आढळतात. ज्या ठिकाणी अम्लीय पाणी अल्कधर्मी समुद्राच्या पाण्यामध्ये मिसळते (नद्या आणि इतरांच्या तोंडावर), ॲल्युमिनियम बॉक्साईट साठ्यांच्या निर्मितीसह अवक्षेपित होते.

ॲल्युमिनियमचा वापर. ॲल्युमिनियमच्या भौतिक, यांत्रिक आणि रासायनिक गुणधर्मांचे संयोजन तंत्रज्ञानाच्या जवळजवळ सर्व क्षेत्रांमध्ये त्याचा व्यापक वापर निश्चित करते, विशेषत: इतर धातूंसह मिश्र धातुंच्या स्वरूपात. इलेक्ट्रिकल अभियांत्रिकीमध्ये, ॲल्युमिनियम यशस्वीरित्या तांब्याची जागा घेते, विशेषत: मोठ्या कंडक्टरच्या उत्पादनात, उदाहरणार्थ, ओव्हरहेड लाइन्स, हाय-व्होल्टेज केबल्स, स्विचगियर बस, ट्रान्सफॉर्मर्स (ॲल्युमिनियमची विद्युत चालकता तांब्याच्या विद्युत चालकतेच्या 65.5% पर्यंत पोहोचते, आणि ते तांब्यापेक्षा तिप्पट हलके आहे आणि क्रॉस सेक्शन समान चालकता प्रदान करते, ॲल्युमिनियमच्या तारांचे वस्तुमान तांब्यापेक्षा अर्धे असते). अल्ट्रा-प्युअर ॲल्युमिनियमचा वापर इलेक्ट्रिकल कॅपेसिटर आणि रेक्टिफायर्सच्या उत्पादनात केला जातो, ज्याची क्रिया ॲल्युमिनियम ऑक्साईड फिल्मच्या केवळ एका दिशेने विद्युत प्रवाह पास करण्याच्या क्षमतेवर आधारित असते. झोन मेल्टिंगद्वारे शुद्ध केलेले अल्ट्राप्युअर ॲल्युमिनियम, सेमीकंडक्टर उपकरणांच्या उत्पादनासाठी वापरल्या जाणाऱ्या A III B V प्रकारच्या सेमीकंडक्टर संयुगेच्या संश्लेषणासाठी वापरले जाते. विविध प्रकारच्या मिरर रिफ्लेक्टर्सच्या निर्मितीमध्ये शुद्ध ॲल्युमिनियमचा वापर केला जातो. वातावरणातील गंज (क्लॅडिंग, ॲल्युमिनियम पेंट) पासून धातूच्या पृष्ठभागाचे संरक्षण करण्यासाठी उच्च-शुद्धता ॲल्युमिनियमचा वापर केला जातो. तुलनेने कमी न्यूट्रॉन शोषण क्रॉस सेक्शन असलेले, ॲल्युमिनियमचा वापर अणुभट्ट्यांमध्ये संरचनात्मक सामग्री म्हणून केला जातो.

मोठ्या क्षमतेच्या ॲल्युमिनियमच्या टाक्या द्रव वायू (मिथेन, ऑक्सिजन, हायड्रोजन इ.), नायट्रोजन आणि वाहतूक करतात. ऍसिटिक ऍसिड, स्वच्छ पाणी, हायड्रोजन पेरॉक्साइड आणि खाद्यतेल. उपकरणे आणि उपकरणांमध्ये ॲल्युमिनियमचा मोठ्या प्रमाणावर वापर केला जातो खादय क्षेत्र, पॅकेजसाठी अन्न उत्पादने(फॉइलच्या स्वरूपात), विविध प्रकारच्या घरगुती उत्पादनांच्या उत्पादनासाठी. इमारती, स्थापत्य, वाहतूक आणि क्रीडा संरचना पूर्ण करण्यासाठी ॲल्युमिनियमचा वापर झपाट्याने वाढला आहे.

धातू शास्त्रामध्ये, अल्युमिनियम (त्यावर आधारित मिश्रधातूंव्यतिरिक्त) हे Cu, Mg, Ti, Ni, Zn आणि Fe वर आधारित मिश्रधातूंमध्ये सर्वात सामान्य मिश्रधातूंचे मिश्रण आहे. ॲल्युमिनिअमचा वापर स्टीलला साच्यात ओतण्यापूर्वी डीऑक्सिडायझ करण्यासाठी तसेच ॲल्युमिनोथर्मी पद्धतीचा वापर करून विशिष्ट धातू तयार करण्याच्या प्रक्रियेतही केला जातो. ॲल्युमिनियमवर आधारित, एसएपी (सिंटर्ड ॲल्युमिनियम पावडर) पावडर मेटलर्जीचा वापर करून तयार केले गेले, ज्यामध्ये 300 डिग्री सेल्सियसपेक्षा जास्त तापमानात उच्च उष्णता प्रतिरोधक आहे.

ॲल्युमिनियमचा वापर स्फोटकांच्या निर्मितीमध्ये (अमोनल, ॲल्युमोटोल) केला जातो. विविध ॲल्युमिनियम संयुगे मोठ्या प्रमाणावर वापरले जातात.

स्टील, तांबे, शिसे आणि जस्त यांच्या उत्पादनाच्या वाढीच्या दरापेक्षा ॲल्युमिनियमचे उत्पादन आणि वापर सातत्याने वाढत आहे.

वापरलेल्या साहित्याची यादी

1. व्ही.ए. राबिनोविच, Z.Ya. खविन "एक लहान रासायनिक संदर्भ पुस्तक"

2. एल.एस. गुझे "सामान्य रसायनशास्त्रावरील व्याख्याने"

3. एन.एस. अखमेटोव्ह "सामान्य आणि अजैविक रसायनशास्त्र"

4. बी.व्ही. नेक्रासोव्ह "सामान्य रसायनशास्त्राचे पाठ्यपुस्तक"

5. एन.एल. ग्लिंका "सामान्य रसायनशास्त्र"

ग्रहावरील सर्वात सामान्य घटकांपैकी एक म्हणजे ॲल्युमिनियम. शारीरिक आणि रासायनिक गुणधर्मउद्योगात ॲल्युमिनियमचा वापर केला जातो. आमच्या लेखात या धातूबद्दल आपल्याला माहित असणे आवश्यक असलेली प्रत्येक गोष्ट आपल्याला आढळेल.

अणु रचना

ॲल्युमिनियम हा नियतकालिक सारणीचा 13 वा घटक आहे. हे तिसऱ्या कालावधीत आहे, गट III, मुख्य उपसमूह.

ॲल्युमिनियमचे गुणधर्म आणि उपयोग त्याच्याशी संबंधित आहेत इलेक्ट्रॉनिक संरचना. ॲल्युमिनियम अणूमध्ये सकारात्मक चार्ज केलेले न्यूक्लियस (+13) आणि 13 नकारात्मक चार्ज केलेले इलेक्ट्रॉन आहेत, जे तीन ऊर्जा स्तरांवर स्थित आहेत. अणूचे इलेक्ट्रॉनिक कॉन्फिगरेशन 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1 आहे.

बाह्य ऊर्जा स्तरामध्ये तीन इलेक्ट्रॉन असतात, जे III चे स्थिर व्हॅलेन्स निर्धारित करतात. पदार्थांच्या प्रतिक्रियांमध्ये, ॲल्युमिनियम उत्तेजित अवस्थेत जाते आणि सहसंयोजक बंध तयार करून सर्व तीन इलेक्ट्रॉन सोडण्यास सक्षम आहे. इतर सक्रिय धातूंप्रमाणे, ॲल्युमिनियम एक शक्तिशाली कमी करणारे एजंट आहे.

तांदूळ. 1. ॲल्युमिनियम अणूची रचना.

ॲल्युमिनियम हा एक ॲम्फोटेरिक धातू आहे जो ॲम्फोटेरिक ऑक्साईड आणि हायड्रॉक्साइड बनवतो. परिस्थितीनुसार, संयुगे अम्लीय किंवा मूलभूत गुणधर्म प्रदर्शित करतात.

भौतिक वर्णन

ॲल्युमिनियममध्ये आहे:

• हलकेपणा (घनता 2.7 g/cm 3);
• चांदी-राखाडी रंग;
• उच्च विद्युत चालकता;
• निंदनीयता;
• प्लास्टिकपणा;
• हळुवार बिंदू - 658°C;
• उकळत्या बिंदू - 2518.8°C.

कथील कंटेनर, फॉइल, वायर आणि मिश्र धातु धातूपासून बनवले जातात. ॲल्युमिनिअमचा वापर मायक्रोक्रिकेट, आरसे आणि संमिश्र सामग्रीच्या निर्मितीमध्ये केला जातो.

तांदूळ. 2. कथील कंटेनर.

ॲल्युमिनियम पॅरामॅग्नेटिक आहे. धातू केवळ उपस्थितीत चुंबकाद्वारे आकर्षित होतो चुंबकीय क्षेत्र.

रासायनिक गुणधर्म

हवेत, ॲल्युमिनियम त्वरीत ऑक्सिडाइझ होते, ऑक्साईड फिल्मने झाकलेले होते. हे धातूचे गंजण्यापासून संरक्षण करते आणि केंद्रित ऍसिडस् (नायट्रिक, सल्फ्यूरिक) सह परस्परसंवाद देखील प्रतिबंधित करते. त्यामुळे ॲसिड ॲल्युमिनियमच्या कंटेनरमध्ये साठवले जाते आणि वाहून नेले जाते.

सामान्य परिस्थितीत, ऑक्साईड फिल्म काढून टाकल्यानंतरच ॲल्युमिनियमसह प्रतिक्रिया शक्य आहे. बहुतेक प्रतिक्रिया उच्च तापमानात होतात.

घटकाचे मुख्य रासायनिक गुणधर्म टेबलमध्ये वर्णन केले आहेत.

ॲल्युमिनियम हायड्रोजनवर थेट प्रतिक्रिया देत नाही. ऑक्साईड फिल्म काढून टाकल्यानंतर पाण्याशी प्रतिक्रिया शक्य आहे.

तांदूळ. 3. पाण्याबरोबर ॲल्युमिनियमची प्रतिक्रिया.

आम्ही काय शिकलो?

ॲल्युमिनियम हा एक ॲम्फोटेरिक सक्रिय धातू आहे ज्यामध्ये स्थिर व्हॅलेन्स आहे. यात कमी घनता, उच्च विद्युत चालकता आणि प्लॅस्टिकिटी आहे. केवळ चुंबकीय क्षेत्राच्या उपस्थितीत चुंबकाद्वारे आकर्षित होते. ॲल्युमिनियम ऑक्सिजनसह प्रतिक्रिया देते, एक संरक्षणात्मक फिल्म तयार करते जी पाणी, केंद्रित नायट्रिक आणि सल्फ्यूरिक ऍसिडसह प्रतिक्रिया प्रतिबंधित करते. गरम केल्यावर, ते धातू नसलेल्या आणि केंद्रित ऍसिडशी संवाद साधते आणि सामान्य परिस्थितीत - हॅलोजन आणि सौम्य ऍसिडसह. ऑक्साईडमध्ये ते कमी सक्रिय धातू विस्थापित करते. हायड्रोजनवर प्रतिक्रिया देत नाही.

विषयावर चाचणी

अहवालाचे मूल्यमापन

सरासरी रेटिंग: ४.३. एकूण मिळालेले रेटिंग: 73.

धातू ही प्रक्रिया करण्यास सोपी सामग्री आहे आणि त्यातील नेता ॲल्युमिनियम आहे, ज्याचे रासायनिक गुणधर्म लोकांना फार पूर्वीपासून ज्ञात आहेत. हे धातू, त्याच्या वैशिष्ट्यांमुळे, दैनंदिन जीवनात मोठ्या प्रमाणावर वापरले जाते आणि जवळजवळ प्रत्येक व्यक्ती घरी ॲल्युमिनियम उत्पादन शोधू शकते. घटक म्हणून आणि एक साधा पदार्थ म्हणून या धातूच्या गुणधर्मांचा तपशीलवार विचार करणे आवश्यक आहे.

ॲल्युमिनियमचा शोध कसा लागला

प्राचीन काळापासून, लोकांनी पोटॅशियम तुरटीचा वापर केला आहे, एक ॲल्युमिनियम कंपाऊंड जे फॅब्रिक्स आणि त्वचेला ताकद आणि स्थिरता देऊ शकते. धातूच्या या गुणधर्माचा लेदरवर्किंगमध्ये त्याचा उपयोग आढळून आला: ॲल्युमिनियम-पोटॅशियम तुरटीच्या मदतीने, फरिअर्स लेदर टॅन केलेले, ज्यामुळे त्याला ताकद आणि स्थिरता मिळते. मध्ये ॲल्युमिनियम ऑक्साईड निसर्गात आहे हे तथ्य शुद्ध स्वरूप, लोक फक्त 18 व्या शतकाच्या उत्तरार्धात शिकले, परंतु त्या दिवसात ते अद्याप शुद्ध पदार्थ कसे मिळवायचे हे शिकले नव्हते.

हे प्रथम हॅन्स ख्रिश्चन ओरस्टेड यांनी साध्य केले, ज्यांनी मीठावर पोटॅशियम मिश्रणाने उपचार केले, नंतर परिणामी मिश्रणातून पावडर अलग केली. राखाडी. अशा प्रकारे, हे रासायनिक प्रतिक्रियामला स्वच्छ करण्यात मदत केली. त्याच वेळी, उच्च कमी करण्याची क्षमता आणि मजबूत क्रियाकलाप यासारख्या धातूची वैशिष्ट्ये स्थापित केली गेली.

ऑक्साइडसह परस्परसंवादऑक्साईडमधील धातूचे अणू ॲल्युमिनियमसह बदलण्याची प्रतिक्रिया एखाद्याला मोठ्या प्रमाणात उष्णता आणि मुक्त स्वरूपात नवीन धातू प्राप्त करण्यास अनुमती देते.

लवण सह संवाद, म्हणजे काही कमी सक्रिय क्षारांच्या द्रावणासह.

अल्कली सह संवाद: अल्कली द्रावणांशी मजबूत परस्परसंवादामुळे, त्यांचे द्रावण ॲल्युमिनियमच्या कंटेनरमध्ये साठवले जाऊ शकत नाही.

अल्युमिनोथर्मी- धातू, मिश्रधातू आणि नॉन-मेटल्सचे ऑक्साईड धातूच्या ॲल्युमिनियममध्ये उघड करून कमी करण्याची प्रक्रिया. ॲल्युमिनियमच्या या वैशिष्ट्याबद्दल धन्यवाद, धातूशास्त्रज्ञ मॉलिब्डेनम, टंगस्टन, झिरकोनियम आणि व्हॅनेडियम सारख्या रीफ्रॅक्टरी धातूंचे उत्खनन करू शकतात.

साधा पदार्थ म्हणून ॲल्युमिनियमचे भौतिक गुणधर्म

एक साधा पदार्थ म्हणून, ॲल्युमिनियम एक चांदी-रंगीत धातू आहे. ते हवेत ऑक्सिडायझेशन करण्यास सक्षम आहे, दाट ऑक्साईड फिल्मने झाकलेले आहे.

धातूचे हे वैशिष्ट्य गंज करण्यासाठी उच्च प्रतिकार सुनिश्चित करते. ॲल्युमिनियमची ही मालमत्ता, इतर वैशिष्ट्यांसह, ते एक अत्यंत लोकप्रिय धातू बनवते, जी दैनंदिन जीवनात मोठ्या प्रमाणावर वापरली जाते. याव्यतिरिक्त, उच्च शक्ती आणि लवचिकता राखताना ॲल्युमिनियम हलके आहे.

प्रत्येकजण नाही लोकांना माहीत आहेपदार्थामध्ये समान वैशिष्ट्यांचा संच असतो.

ॲल्युमिनियमचे भौतिक गुणधर्म

ॲल्युमिनिअम हा एक लवचिक आणि निंदनीय धातू आहे, जो सर्वात पातळ फॉइल तयार करण्यासाठी वापरला जातो;

धातूचा उत्कलन बिंदू 2518 °C आहे.

ॲल्युमिनियमचा वितळण्याचा बिंदू 660 °C आहे.

ॲल्युमिनियमची घनता 2.7 g/cm³ आहे.

जीवनाच्या क्षेत्रात ॲल्युमिनियमचा व्यापक वापर त्याच्या रासायनिक आणि भौतिक गुणधर्मांमुळे होतो.

ॲल्युमिनियम आणि त्याची संयुगे

नियतकालिक सारणीतील गट III च्या मुख्य उपसमूहात बोरॉन (B), ॲल्युमिनियम (Al), गॅलियम (Ga), इंडियम (In) आणि थॅलियम (Tl) यांचा समावेश आहे.

वरील डेटावरून लक्षात येते की, हे सर्व घटक 19 व्या शतकात सापडले.

बोरॉन एक नॉन-मेटल आहे. ॲल्युमिनियम एक संक्रमण धातू आहे, तर गॅलियम, इंडियम आणि थॅलियम हे पूर्ण धातू आहेत. अशा प्रकारे, नियतकालिक सारणीच्या प्रत्येक गटातील घटकांच्या अणूंच्या वाढत्या त्रिज्यामुळे, साध्या पदार्थांचे धातू गुणधर्म वाढतात.

डी.आय. मेंडेलीव्हच्या टेबलमध्ये ॲल्युमिनियमची स्थिती. अणु संरचना, ऑक्सिडेशन अवस्था

घटक ॲल्युमिनियम गट III मध्ये स्थित आहे, मुख्य "A" उपसमूह, नियतकालिक प्रणालीचा कालावधी 3, अनुक्रमांक क्र. 13, सापेक्ष अणु वस्तुमान Ar(Al) = 27. टेबलमधील डावीकडे त्याचा शेजारी मॅग्नेशियम आहे - एक सामान्य धातू आणि उजवीकडे - सिलिकॉन - आधीच नॉन-मेटल. परिणामी, ॲल्युमिनियममध्ये काही इंटरमीडिएट निसर्गाचे गुणधर्म प्रदर्शित करणे आवश्यक आहे आणि त्याचे संयुगे उम्फोटेरिक आहेत.

Al +13) 2) 8) 3, p – घटक,

ॲल्युमिनियम संयुगांमध्ये +3 ची ऑक्सिडेशन स्थिती प्रदर्शित करते:

Al 0 – 3 e - → Al +3

भौतिक गुणधर्म

ॲल्युमिनियम त्याच्या मुक्त स्वरूपात एक चांदी-पांढरा धातू आहे ज्यामध्ये उच्च थर्मल आणि इलेक्ट्रिकल चालकता आहे. वितळण्याचा बिंदू 650 o C आहे. ॲल्युमिनियमची घनता कमी असते (2.7 g/cm 3) - लोखंड किंवा तांब्याच्या तुलनेत सुमारे तीन पट कमी आणि त्याच वेळी ते टिकाऊ धातू आहे.

निसर्गात असणे

निसर्गातील प्रचलिततेच्या संदर्भात, त्याचा क्रमांक लागतो धातूंमध्ये पहिला आणि मूलद्रव्यांमध्ये तिसरा, ऑक्सिजन आणि सिलिकॉन नंतर दुसरे. पृथ्वीच्या कवचातील ॲल्युमिनियम सामग्रीची टक्केवारी, विविध संशोधकांच्या मते, पृथ्वीच्या कवचाच्या वस्तुमानाच्या 7.45 ते 8.14% पर्यंत आहे.

निसर्गात, ॲल्युमिनियम केवळ संयुगेमध्ये आढळते(खनिज).

त्यांच्या पैकी काही:

· बॉक्साइट - Al 2 O 3 H 2 O (SIO 2, Fe 2 O 3, CaCO 3 च्या अशुद्धतेसह)

· नेफेलिन्स - KNa 3 4

अलुनाइट्स - KAl(SO 4) 2 2Al(OH) 3

· एल्युमिना (वाळू SiO 2, चुनखडी CaCO 3, मॅग्नेसाइट MgCO 3 सह kaolins चे मिश्रण)

कोरंडम - Al 2 O 3 (माणिक, नीलम)

· फेल्डस्पार (ऑर्थोक्लेस) - K 2 O×Al 2 O 3 ×6SiO 2

Kaolinite - Al 2 O 3 × 2SiO 2 × 2H 2 O

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

· बेरील - 3BeO Al 2 O 3 6SiO 2

ॲल्युमिनियमचे रासायनिक गुणधर्म आणि त्याचे संयुगे

ॲल्युमिनियम सामान्य परिस्थितीत ऑक्सिजनसह सहजपणे प्रतिक्रिया देते आणि ऑक्साईड फिल्मसह लेपित केले जाते (जे त्यास मॅट स्वरूप देते).

त्याची जाडी 0.00001 मिमी आहे, परंतु त्याबद्दल धन्यवाद, ॲल्युमिनियम खराब होत नाही. ॲल्युमिनियमच्या रासायनिक गुणधर्मांचा अभ्यास करण्यासाठी, ऑक्साईड फिल्म काढली जाते. (सँडपेपर वापरून, किंवा रासायनिक पद्धतीने: ऑक्साईड फिल्म काढून टाकण्यासाठी प्रथम ते अल्कली द्रावणात बुडवा, आणि नंतर पारा - मिश्रणासह ॲल्युमिनियमचे मिश्र धातु तयार करण्यासाठी पारा क्षारांच्या द्रावणात बुडवा).

धातू प्रक्रिया करण्यासाठी सर्वात सोयीस्कर सामग्रींपैकी एक आहे. त्यांचे स्वतःचे नेतेही आहेत. उदाहरणार्थ, ॲल्युमिनियमचे मूलभूत गुणधर्म लोकांना बर्याच काळापासून ज्ञात आहेत. ते रोजच्या वापरासाठी इतके योग्य आहेत की हे धातू खूप लोकप्रिय झाले आहे. एक साधा पदार्थ आणि अणू दोन्ही काय आहेत, आम्ही या लेखात विचार करू.

ॲल्युमिनियमच्या शोधाचा इतिहास

बर्याच काळापासून, मनुष्याला प्रश्नातील धातूचे संयुग माहित आहे - ते एक साधन म्हणून वापरले गेले जे मिश्रणाचे घटक फुगले आणि एकत्र बांधले जाऊ शकते; ॲल्युमिनियम ऑक्साईडचे त्याच्या शुद्ध स्वरूपात अस्तित्व 18 व्या शतकात, त्याच्या दुसऱ्या सहामाहीत ज्ञात झाले. मात्र, ती मिळाली नाही.

H. K. Ørsted या शास्त्रज्ञाने प्रथम धातूला त्याच्या क्लोराईडपासून वेगळे केले. त्यानेच पोटॅशियम मिश्रणाने मीठ उपचार केले आणि मिश्रणातून राखाडी पावडर वेगळे केले, जे त्याच्या शुद्ध स्वरूपात ॲल्युमिनियम होते.

मग हे स्पष्ट झाले की ॲल्युमिनियमचे रासायनिक गुणधर्म त्याच्या उच्च क्रियाकलाप आणि मजबूत कमी करण्याच्या क्षमतेमध्ये प्रकट होतात. म्हणून, त्याच्याबरोबर फार काळ कोणीही काम केले नाही.

तथापि, 1854 मध्ये, फ्रेंचमॅन डेव्हिल वितळण्याच्या इलेक्ट्रोलिसिसद्वारे धातूचे पिंड मिळवू शकले. ही पद्धत आजही प्रासंगिक आहे. विशेषत: मौल्यवान सामग्रीचे मोठ्या प्रमाणावर उत्पादन 20 व्या शतकात सुरू झाले, जेव्हा उपक्रमांमध्ये मोठ्या प्रमाणात वीज निर्माण करण्याच्या समस्यांचे निराकरण झाले.

आज, ही धातू सर्वात लोकप्रिय आहे आणि बांधकाम आणि घरगुती उद्योगात वापरली जाते.

ॲल्युमिनियम अणूची सामान्य वैशिष्ट्ये

जर आपण आवर्त सारणीतील प्रश्नातील घटकाचे त्याच्या स्थानानुसार वैशिष्ट्यीकृत केले तर अनेक बिंदू ओळखले जाऊ शकतात.

1. अनुक्रमांक - 13.
2. तिसरा लहान कालावधी, तिसरा गट, मुख्य उपसमूह मध्ये स्थित आहे.
3. आण्विक वस्तुमान - 26.98.
4. व्हॅलेन्स इलेक्ट्रॉनची संख्या 3 आहे.
5. बाह्य स्तराचे कॉन्फिगरेशन सूत्र 3s 2 3p 1 द्वारे व्यक्त केले जाते.
6. घटकाचे नाव ॲल्युमिनियम आहे.
7. जोरदार व्यक्त.
8. त्याचे निसर्गात समस्थानिक नाही; ते केवळ एका स्वरूपात अस्तित्वात आहे, ज्याची वस्तुमान संख्या 27 आहे.
9. रासायनिक चिन्ह AL आहे, सूत्रांमध्ये "ॲल्युमिनियम" म्हणून वाचले जाते.
10. ऑक्सिडेशन स्थिती एक आहे, +3 च्या समान.

ॲल्युमिनियमचे रासायनिक गुणधर्म त्याच्या अणूच्या इलेक्ट्रॉनिक संरचनेद्वारे पूर्णपणे पुष्टी करतात, कारण मोठ्या अणु त्रिज्या आणि कमी इलेक्ट्रॉन आत्मीयतेमुळे, ते सर्व सक्रिय धातूंप्रमाणे मजबूत कमी करणारे एजंट म्हणून कार्य करण्यास सक्षम आहे.

ॲल्युमिनियम एक साधा पदार्थ म्हणून: भौतिक गुणधर्म

जर आपण ॲल्युमिनियमबद्दल एक साधा पदार्थ म्हणून बोललो, तर तो एक चांदीचा-पांढरा चमकदार धातू आहे. हवेत ते त्वरीत ऑक्सिडाइझ होते आणि दाट ऑक्साईड फिल्मने झाकले जाते. सांद्रित आम्लांच्या संपर्कात आल्यावर हीच गोष्ट घडते.

अशा वैशिष्ट्याची उपस्थिती या धातूपासून बनवलेल्या उत्पादनांना गंजण्यास प्रतिरोधक बनवते, जे नैसर्गिकरित्या लोकांसाठी अतिशय सोयीस्कर आहे. म्हणूनच बांधकामात ॲल्युमिनियमचा वापर मोठ्या प्रमाणावर केला जातो. ते देखील मनोरंजक आहेत कारण ही धातू खूप हलकी आहे, तरीही टिकाऊ आणि मऊ आहे. अशा वैशिष्ट्यांचे संयोजन प्रत्येक पदार्थासाठी उपलब्ध नाही.

अनेक मूलभूत भौतिक गुणधर्म आहेत जे ॲल्युमिनियमचे वैशिष्ट्य आहेत.

1. लवचिकता आणि लवचिकता उच्च पदवी. या धातूपासून हलके, मजबूत आणि अतिशय पातळ फॉइल बनवले जाते आणि ते वायरमध्ये गुंडाळले जाते.
2. वितळण्याचा बिंदू - 660 0 से.
3. उकळत्या बिंदू - 2450 0 से.
4. घनता - 2.7 g/cm3.
5. क्रिस्टल जाळी व्हॉल्यूमेट्रिक चेहरा-केंद्रित, धातू आहे.
6. कनेक्शनचा प्रकार - धातू.

ॲल्युमिनियमचे भौतिक आणि रासायनिक गुणधर्म त्याचा वापर आणि वापराचे क्षेत्र निर्धारित करतात. जर आपण दैनंदिन पैलूंबद्दल बोललो, तर आपण वर चर्चा केलेली वैशिष्ट्ये मोठी भूमिका बजावतात. हलके, टिकाऊ आणि गंजरोधक धातू म्हणून ॲल्युमिनियमचा वापर विमान आणि जहाजबांधणीमध्ये केला जातो. म्हणून, हे गुणधर्म जाणून घेणे फार महत्वाचे आहे.

ॲल्युमिनियमचे रासायनिक गुणधर्म

रासायनिक दृष्टिकोनातून, विचाराधीन धातू हा एक मजबूत कमी करणारा घटक आहे जो शुद्ध पदार्थ असताना उच्च रासायनिक क्रियाकलाप प्रदर्शित करण्यास सक्षम आहे. ऑक्साईड फिल्म काढून टाकणे ही मुख्य गोष्ट आहे. या प्रकरणात, क्रियाकलाप झपाट्याने वाढते.

साधे पदार्थ म्हणून ॲल्युमिनियमचे रासायनिक गुणधर्म त्याच्या प्रतिक्रिया करण्याच्या क्षमतेद्वारे निर्धारित केले जातात:

• ऍसिडस्;
• अल्कली;
• हॅलोजन;
• सल्फर

हे सामान्य परिस्थितीत पाण्याशी संवाद साधत नाही. या प्रकरणात, हॅलोजनपैकी, गरम न करता, ते केवळ आयोडीनसह प्रतिक्रिया देते. इतर प्रतिक्रियांना तापमान आवश्यक असते.

ॲल्युमिनियमचे रासायनिक गुणधर्म स्पष्ट करण्यासाठी उदाहरणे दिली जाऊ शकतात. परस्परसंवादाच्या प्रतिक्रियांचे समीकरण:

• ऍसिडस्- AL + HCL = AlCL 3 + H 2;
• अल्कली- 2Al + 6H 2 O + 2NaOH = Na + 3H 2;
• हॅलोजन- AL + Hal = ALHal 3 ;
• राखाडी- 2AL + 3S = AL 2 S 3.

सर्वसाधारणपणे, प्रश्नातील पदार्थाची सर्वात महत्वाची मालमत्ता म्हणजे त्यांच्या संयुगांमधून इतर घटक पुनर्संचयित करण्याची उच्च क्षमता.

पुनर्जन्म क्षमता

ॲल्युमिनियमचे कमी करणारे गुणधर्म इतर धातूंच्या ऑक्साईड्सच्या परस्परसंवादाच्या प्रतिक्रियांमध्ये स्पष्टपणे दिसतात. ते सहजपणे पदार्थाच्या रचनेतून काढते आणि त्यांना साध्या स्वरूपात अस्तित्वात ठेवण्याची परवानगी देते. उदाहरणार्थ: Cr 2 O 3 + AL = AL 2 O 3 + Cr.

धातू शास्त्रामध्ये, समान प्रतिक्रियांवर आधारित पदार्थ तयार करण्याची एक संपूर्ण पद्धत आहे. त्याला ॲल्युमिनोथर्मी म्हणतात. म्हणून, रासायनिक उद्योगात हा घटक विशेषतः इतर धातूंच्या उत्पादनासाठी वापरला जातो.

निसर्गात वितरण

इतर धातूच्या घटकांमध्ये प्रचलिततेच्या बाबतीत, ॲल्युमिनियम प्रथम क्रमांकावर आहे. हे पृथ्वीच्या कवच 8.8% मध्ये समाविष्ट आहे. जर आपण त्याची तुलना नॉन-मेटलशी केली तर त्याचे स्थान ऑक्सिजन आणि सिलिकॉन नंतर तिसरे असेल.

त्याच्या उच्च रासायनिक क्रियाकलापांमुळे, ते शुद्ध स्वरूपात आढळत नाही, परंतु केवळ विविध संयुगेचा भाग म्हणून. उदाहरणार्थ, अनेक ज्ञात धातू, खनिजे आणि खडक आहेत ज्यात ॲल्युमिनियम आहे. तथापि, ते फक्त बॉक्साईटमधून काढले जाते, ज्याची सामग्री निसर्गात फार जास्त नाही.

प्रश्नातील धातू असलेले सर्वात सामान्य पदार्थ:

• feldspars;
• बॉक्साइट;
• ग्रॅनाइट्स;
• गारगोटी;
• aluminosilicates;
• बेसाल्ट आणि इतर.

अल्प प्रमाणात, ॲल्युमिनियम सजीवांच्या पेशींमध्ये आवश्यक आहे. क्लब मॉसच्या काही प्रजाती आणि समुद्री रहिवासी हे घटक त्यांच्या शरीरात आयुष्यभर जमा करण्यास सक्षम असतात.

पावती

ॲल्युमिनियमच्या भौतिक आणि रासायनिक गुणधर्मांमुळे ते केवळ एका मार्गाने मिळवणे शक्य होते: संबंधित ऑक्साईडच्या वितळण्याच्या इलेक्ट्रोलिसिसद्वारे. तथापि, ही प्रक्रिया तांत्रिकदृष्ट्या जटिल आहे. AL 2 O 3 चा वितळण्याचा बिंदू 2000 0 C पेक्षा जास्त आहे. यामुळे, ते थेट इलेक्ट्रोलिसिसच्या अधीन होऊ शकत नाही. म्हणून, खालीलप्रमाणे पुढे जा.

उत्पादन उत्पन्न 99.7% आहे. तथापि, अगदी शुद्ध धातू मिळवणे शक्य आहे, जे तांत्रिक कारणांसाठी वापरले जाते.

अर्ज

ॲल्युमिनियमचे यांत्रिक गुणधर्म इतके चांगले नाहीत की ते त्याच्या शुद्ध स्वरूपात वापरले जाऊ शकते. म्हणून, या पदार्थावर आधारित मिश्र धातु बहुतेकदा वापरल्या जातात. यापैकी बरेच आहेत, आपण सर्वात मूलभूत नाव देऊ शकता.

1. ड्युरल्युमिन.
2. ॲल्युमिनियम-मँगनीज.
3. ॲल्युमिनियम-मॅग्नेशियम.
4. ॲल्युमिनियम-तांबे.
5. सिलुमिन्स.
6. एव्हीअल.

त्यांचा मुख्य फरक म्हणजे, नैसर्गिकरित्या, तृतीय-पक्ष ॲडिटीव्ह. ते सर्व ॲल्युमिनियमवर आधारित आहेत. इतर धातू सामग्री अधिक टिकाऊ, गंज-प्रतिरोधक, पोशाख-प्रतिरोधक आणि प्रक्रिया करण्यास सुलभ बनवतात.

ॲल्युमिनियमच्या वापरासाठी अनेक मुख्य क्षेत्रे आहेत, दोन्ही शुद्ध स्वरूपात आणि त्याच्या संयुगे (मिश्रधातू) स्वरूपात.

लोह आणि त्याच्या मिश्रधातूंसह, ॲल्युमिनियम हा सर्वात महत्त्वाचा धातू आहे. नियतकालिक सारणीच्या या दोन प्रतिनिधींनाच मानवी हातात सर्वात व्यापक औद्योगिक उपयोग सापडला.

ॲल्युमिनियम हायड्रॉक्साईडचे गुणधर्म

हायड्रॉक्साइड हे सर्वात सामान्य संयुग आहे जे ॲल्युमिनियम बनते. त्याचे रासायनिक गुणधर्म स्वतः धातूसारखेच आहेत - ते एम्फोटेरिक आहे. याचा अर्थ असा आहे की ते दुहेरी स्वरूपाचे प्रदर्शन करण्यास सक्षम आहे, ऍसिड आणि अल्कली दोन्हीसह प्रतिक्रिया देते.

ॲल्युमिनियम हायड्रॉक्साईड स्वतः एक पांढरा जिलेटिनस अवक्षेपण आहे. ॲल्युमिनियम मीठ अल्कलीशी विक्रिया करून किंवा ऍसिडसह विक्रिया करून हे हायड्रॉक्साइड सहज मिळते, हे हायड्रॉक्साइड नेहमीप्रमाणेच मीठ आणि पाणी देते. जर प्रतिक्रिया अल्कलीसह उद्भवली, तर ॲल्युमिनियमचे हायड्रॉक्सो कॉम्प्लेक्स तयार होतात, ज्यामध्ये त्याचा समन्वय क्रमांक 4 असतो. उदाहरण: Na - सोडियम टेट्राहाइड्रोक्सोल्युमिनेट.