Har bir kimyoviy elementni uchta fan nuqtai nazaridan ko'rib chiqish mumkin: fizika, kimyo va biologiya. Va ushbu maqolada biz alyuminiyni iloji boricha aniqroq tavsiflashga harakat qilamiz. Bu davriy jadvalga ko'ra uchinchi guruh va uchinchi davrdagi kimyoviy element. Alyuminiy o'rtacha kimyoviy faollikka ega metalldir. Uning birikmalarida ham amfoter xossalarini kuzatish mumkin. Alyuminiyning atom massasi bir mol uchun yigirma olti gramm.
Alyuminiyning fizik xususiyatlari
Oddiy sharoitda u qattiq moddadir. Alyuminiy uchun formula juda oddiy. U kristall panjara yordamida uzluksiz moddaga qurilgan atomlardan iborat (molekulalarga birlashmaydi). Alyuminiy rangi - kumush-oq. Bundan tashqari, u ushbu guruhning barcha boshqa moddalari kabi metall yorqinlikka ega. Sanoatda ishlatiladigan alyuminiyning rangi qotishma tarkibidagi aralashmalar mavjudligi sababli farq qilishi mumkin. Bu juda yengil metall.
Uning zichligi 2,7 g/sm3, ya'ni u temirdan taxminan uch baravar engilroq. Bunda u faqat magniyga ta'sir qilishi mumkin, u hali ham mavjudko'rib chiqilayotgan metalldan engilroq. Alyuminiyning qattiqligi ancha past. Unda u ko'pgina metallardan past. Alyuminiyning qattiqligi Mohs shkalasi bo'yicha faqat ikkitadir. Shuning uchun uni mustahkamlash uchun ushbu metall asosidagi qotishmalarga qattiqroqlari qo'shiladi.
Alyuminiy 660 daraja Selsiyda eriydi. Va u ikki ming to'rt yuz ellik ikki daraja Selsiy haroratgacha qizdirilganda qaynaydi. Bu juda egiluvchan va eriydigan metalldir. Alyuminiyning jismoniy xususiyatlari u erda tugamaydi. Shuni ham ta'kidlashni istardimki, bu metall mis va kumushdan keyin eng yaxshi elektr o'tkazuvchanligiga ega.
Tabiatda tarqalishi
Texnik xususiyatlari biz ko'rib chiqqan alyuminiy, atrof-muhitda juda keng tarqalgan. Buni ko'plab minerallar tarkibida kuzatish mumkin. Alyuminiy elementi tabiatdagi eng keng tarqalgan to'rtinchi elementdir. Uning er qobig'idagi massa ulushi deyarli to'qqiz foizni tashkil qiladi. Uning atomlari mavjud bo'lgan asosiy minerallar boksit, korund, kriolitdir. Birinchisi, temir, kremniy va ko'rib chiqilayotgan metall oksidlaridan tashkil topgan tog 'jins bo'lib, tuzilishda suv molekulalari ham mavjud. U heterojen rangga ega: turli xil aralashmalar mavjudligiga bog'liq bo'lgan kulrang, qizil-jigarrang va boshqa ranglarning bo'laklari. Bu zotning o'ttizdan oltmish foizigacha alyuminiy bo'lib, uning fotosuratini yuqorida ko'rish mumkin. Bundan tashqari korund tabiatda juda keng tarqalgan mineral hisoblanadi.
Bu alyuminiy oksidi. Uning kimyoviy formulasi Al2O3. Bu qizil, sariq, ko'k yoki jigarrang bo'lishi mumkin. Mohs shkalasi bo'yicha uning qattiqligi to'qqiz birlikni tashkil qiladi. Korundning turlariga taniqli yoqut va yoqut, leykosafir, shuningdek, padparadscha (sariq sapfir) kiradi.
Kriolit - murakkabroq kimyoviy formulaga ega mineral. U alyuminiy va natriy ftoridlaridan - AlF3•3NaF dan iborat. Bu past qattiqlikdagi rangsiz yoki kulrang toshga o'xshaydi - Mohs shkalasida faqat uchtasi. Zamonaviy dunyoda u laboratoriyada sun'iy ravishda sintezlanadi. U metallurgiyada qo'llaniladi.
Shuningdek, alyuminiyni tabiatda loylar tarkibida topish mumkin, ularning asosiy komponentlari kremniy oksidlari va ko'rib chiqilayotgan metall suv molekulalari bilan bog'liq. Bundan tashqari, bu kimyoviy elementni nefelinlar tarkibida kuzatish mumkin, ularning kimyoviy formulasi quyidagicha: KNa3[AlSiO4]4.
Qabul qilish
Alyuminiyning xarakteristikasi uni sintez qilish usullarini ko'rib chiqishni nazarda tutadi. Bir necha usullar mavjud. Birinchi usul bilan alyuminiy ishlab chiqarish uch bosqichda sodir bo'ladi. Ulardan oxirgisi katod va uglerod anodidagi elektroliz jarayonidir. Bunday jarayonni amalga oshirish uchun alyuminiy oksidi, shuningdek, kriolit (formula - Na3AlF6) va k altsiy ftorid (CaF2) kabi yordamchi moddalar kerak bo'ladi. Suvda erigan alyuminiy oksidining parchalanish jarayoni sodir bo'lishi uchun uni eritilgan kriolit va k altsiy ftorid bilan birga kamida to'qqiz yuz ellik daraja Selsiy haroratgacha qizdirish kerak. Tselsiy shkalasi, so'ngra bu moddalar orqali sakson ming amperlik oqim va besh dan sakkiz voltgacha bo'lgan kuchlanishdan o'tadi. Shunday qilib, bu jarayon natijasida alyuminiy katodga joylashadi va kislorod molekulalari anodda to'planadi, bu esa o'z navbatida anodni oksidlaydi va uni karbonat angidridga aylantiradi. Ushbu protsedurani amalga oshirishdan oldin alyuminiy oksidi qazib olinadigan boksit oldindan aralashmalardan tozalanadi, shuningdek, suvsizlanish jarayonidan o'tadi.
Yuqorida bayon qilingan usulda alyuminiy ishlab chiqarish metallurgiyada juda keng tarqalgan. 1827 yilda F. Wehler tomonidan ixtiro qilingan usul ham mavjud. Bu alyuminiyni uning xlorid va kaliy o'rtasidagi kimyoviy reaktsiya yordamida qazib olish mumkinligidadir. Bunday jarayonni faqat juda yuqori harorat va vakuum shaklida maxsus sharoitlar yaratish orqali amalga oshirish mumkin. Shunday qilib, bir mol xlorid va bir xil hajmdagi kaliydan bir mol alyuminiy va uch mol kaliy xlorid qo'shimcha mahsulot sifatida olinishi mumkin. Bu reaksiyani quyidagi tenglama shaklida yozish mumkin: AISI3 + 3K=AI + 3KI. Bu usul metallurgiyada unchalik mashhur emas.
Alyuminiyning kimyo nuqtai nazaridan xarakteristikasi
Yuqorida aytib o'tilganidek, bu molekulalarga birlashtirilmagan atomlardan tashkil topgan oddiy moddadir. Shu kabi tuzilmalar deyarli barcha metallarni hosil qiladi. Alyuminiy ancha yuqori kimyoviy faollikka va kuchli qaytaruvchi xususiyatlarga ega. Alyuminiyning kimyoviy tavsifi uning boshqalar bilan reaktsiyalarini tavsiflashdan boshlanadioddiy moddalar va murakkab noorganik birikmalar bilan keyingi o'zaro ta'sirlar tasvirlanadi.
Alyuminiy va oddiy materiallar
Bularga, birinchi navbatda, kislorod kiradi - sayyoradagi eng keng tarqalgan birikma. Yer atmosferasining 21 foizi undan iborat. Berilgan moddaning boshqa har qanday moddalar bilan reaksiyalari oksidlanish yoki yonish deb ataladi. Odatda yuqori haroratlarda paydo bo'ladi. Ammo alyuminiy bo'lsa, normal sharoitda oksidlanish mumkin - oksid plyonkasi shunday hosil bo'ladi. Agar bu metall ezilgan bo'lsa, u issiqlik shaklida katta miqdorda energiya chiqaradigan holda yonib ketadi. Alyuminiy va kislorod o'rtasidagi reaktsiyani amalga oshirish uchun bu komponentlar 4: 3 molyar nisbatda kerak, natijada oksidning ikki qismi hosil bo'ladi.
Bu kimyoviy oʻzaro taʼsir quyidagi tenglama bilan ifodalanadi: 4AI + 3O2=2AIIO3. Alyuminiyning galogenlar bilan reaksiyalari ham mumkin, ular orasida ftor, yod, brom va xlor mavjud. Bu jarayonlarning nomlari tegishli galogenlarning nomlaridan kelib chiqadi: ftorlash, yodlash, bromlash va xlorlash. Bular odatiy qo‘shilish reaksiyalari.
Masalan, alyuminiyning xlor bilan oʻzaro taʼsirini olaylik. Bunday jarayon faqat sovuqda sodir bo'lishi mumkin.
Shunday qilib, ikki mol alyuminiy va uch mol xlorni olsak, natijada ko'rib chiqilayotgan metallning ikki mol xloridini olamiz. Bu reaksiyaning tenglamasi quyidagicha: 2AI + 3SI=2AISI3. Xuddi shu tarzda alyuminiy ftorid, uning bromidi va yodidni olish mumkin.
Oltingugurt bilanko'rib chiqilayotgan modda faqat qizdirilganda reaksiyaga kirishadi. Ushbu ikki birikma o'rtasidagi o'zaro ta'sirni amalga oshirish uchun siz ularni ikki-uch molyar nisbatda olishingiz kerak va alyuminiy sulfidning bir qismi hosil bo'ladi. Reaktsiya tenglamasi quyidagicha ko'rinadi: 2Al + 3S=Al2S3.
Bundan tashqari, yuqori haroratlarda alyuminiy uglerod bilan oʻzaro taʼsirlanib, karbid, azot bilan esa nitrid hosil qiladi. Kimyoviy reaksiyalarning quyidagi tenglamalarini misol qilib keltirish mumkin: 4AI + 3C=AI4C3; 2Al + N2=2AlN.
Murakkab moddalar bilan oʻzaro taʼsiri
Bularga suv, tuzlar, kislotalar, asoslar, oksidlar kiradi. Ushbu kimyoviy birikmalarning barchasi bilan alyuminiy turli yo'llar bilan reaksiyaga kirishadi. Keling, har bir holatni batafsil ko'rib chiqaylik.
Suv bilan reaksiya
Erdagi eng keng tarqalgan murakkab modda bilan alyuminiy qizdirilganda o'zaro ta'sir qiladi. Bu faqat oksid plyonkasini oldindan olib tashlashda sodir bo'ladi. O'zaro ta'sir natijasida amfoter gidroksid hosil bo'ladi va vodorod ham havoga chiqariladi. Alyuminiyning ikki qismini va suvning olti qismini olib, biz ikki-uch molyar nisbatda gidroksid va vodorodni olamiz. Bu reaksiya tenglamasi quyidagicha yoziladi: 2AI + 6N2O=2AI(ON)3 + 3N2.
Kislotalar, asoslar va oksidlar bilan reaksiya
Boshqa faol metallar singari, alyuminiy ham almashtirish reaksiyasiga kirisha oladi. Bunda u kislotadan vodorodni yoki tuzidan passivroq metalning kationini siqib chiqarishi mumkin. Bunday o'zaro ta'sirlar natijasida alyuminiy tuzi hosil bo'ladi va vodorod ham ajralib chiqadi (kislota holatida) yoki sof metall cho'kadi (birko'rib chiqilayotganidan kamroq faol). Ikkinchi holda, yuqorida aytib o'tilgan restorativ xususiyatlar namoyon bo'ladi. Misol tariqasida alyuminiyning xlorid kislota bilan o'zaro ta'sirini keltirish mumkin, bunda alyuminiy xlorid hosil bo'ladi va vodorod havoga chiqariladi. Bunday reaksiya quyidagi tenglama bilan ifodalanadi: 2AI + 6HCI=2AICI3 + 3H2.
Alyuminiyning tuz bilan oʻzaro taʼsiriga mis sulfat bilan reaksiyasi misol boʻla oladi. Ushbu ikkita komponentni olib, biz alyuminiy sulfat va sof misni olamiz, ular cho'kadi. Oltingugurt va azot kabi kislotalar bilan alyuminiy o'ziga xos tarzda reaksiyaga kirishadi. Masalan, nitrat kislotaning suyultirilgan eritmasiga sakkiz qismdan o'ttizga molyar nisbatda alyuminiy qo'shilsa, ko'rib chiqilayotgan metallning sakkiz qismi nitrat, uch qism azot oksidi va o'n besh qism suv hosil bo'ladi. Bu reaksiyaning tenglamasi quyidagicha yoziladi: 8Al + 30HNO3=8Al(NO3)3 + 3N2O + 15H2O. Bu jarayon faqat yuqori haroratda sodir bo'ladi.
Agar siz alyuminiy va sulfat kislotaning kuchsiz eritmasini ikki-uch molyar nisbatda aralashtirsangiz, biz ko'rib chiqilayotgan metallning sulfatini va bir-uch nisbatda vodorodni olamiz. Ya'ni, boshqa kislotalarda bo'lgani kabi, oddiy almashtirish reaktsiyasi sodir bo'ladi. Aniqlik uchun biz tenglamani keltiramiz: 2Al + 3H2SO4=Al2(SO4)3 + 3H2. Biroq, bir xil kislotaning konsentrlangan eritmasi bilan hamma narsa murakkabroq. Bu erda, nitrat holatida bo'lgani kabi, yon mahsulot hosil bo'ladi, lekin oksid shaklida emas, balki oltingugurt va suv shaklida. Agar biz kerakli ikkita komponentni olsakikkidan to'rtga molar nisbati, keyin natijada biz ko'rib chiqilayotgan metall tuzining bir qismini va oltingugurtni, shuningdek, to'rtta suvni olamiz. Ushbu kimyoviy o'zaro ta'sirni quyidagi tenglama yordamida ifodalash mumkin: 2Al + 4H2SO4=Al2(SO4)3 + S + 4H2O.
Bundan tashqari, alyuminiy gidroksidi eritmalar bilan reaksiyaga kirisha oladi. Bunday kimyoviy o'zaro ta'sirni amalga oshirish uchun siz ushbu metallning ikki molini, bir xil miqdordagi natriy yoki kaliy gidroksidini, shuningdek olti mol suvni olishingiz kerak. Natijada, natriy yoki kaliy tetragidroksoalyuminat kabi moddalar, shuningdek, ikki-uch molyar nisbatda o'tkir hidli gaz sifatida chiqariladigan vodorod hosil bo'ladi. Bu kimyoviy reaksiyani quyidagi tenglama sifatida ifodalash mumkin: 2AI + 2KOH + 6H2O=2K[AI(OH)4] + 3H2.
Va e'tiborga olish kerak bo'lgan oxirgi narsa alyuminiyning ba'zi oksidlar bilan o'zaro ta'sir qilish naqshlari. Eng keng tarqalgan va ishlatiladigan holat - Beketov reaktsiyasi. Bu, yuqorida muhokama qilingan ko'plab boshqalar kabi, faqat yuqori haroratlarda sodir bo'ladi. Shunday qilib, uni amalga oshirish uchun ikki mol alyuminiy va bir mol temir oksidi olish kerak. Ushbu ikki moddaning o'zaro ta'siri natijasida biz mos ravishda bir va ikki mol miqdorida alyuminiy oksidi va erkin temirni olamiz.
Koʻrib chiqilayotgan metallning sanoatda ishlatilishi
E'tibor bering, alyuminiydan foydalanish juda keng tarqalgan hodisa. Bunga birinchi navbatda aviatsiya sanoati kerak. Magniy qotishmalari bilan bir qatorda, qotishmalar ko'rib chiqilganmetall. Aytishimiz mumkinki, o'rtacha samolyot 50% alyuminiy qotishmalari, uning dvigateli esa 25%. Alyuminiy mukammal elektr o'tkazuvchanligi tufayli simlar va kabellarni ishlab chiqarish jarayonida ham qo'llaniladi. Bundan tashqari, bu metall va uning qotishmalari avtomobil sanoatida keng qo'llaniladi. Avtomobillar, avtobuslar, trolleybuslar, ayrim tramvaylar, shuningdek, oddiy va elektropoyezd vagonlarining kuzovlari shu materiallardan yasalgan.
Bundan tashqari, kichikroq maqsadlarda, masalan, oziq-ovqat va boshqa mahsulotlar, idish-tovoqlar uchun qadoqlash ishlab chiqarish uchun ishlatiladi. Kumush bo'yoq qilish uchun ko'rib chiqilayotgan metallning kukuni kerak bo'ladi. Bunday bo'yoq temirni korroziyadan himoya qilish uchun kerak. Aytishimiz mumkinki, alyuminiy sanoatda temirdan keyin ikkinchi eng ko'p ishlatiladigan metalldir. Uning birikmalari va o'zi ko'pincha kimyo sanoatida qo'llaniladi. Bu alyuminiyning maxsus kimyoviy xossalari, shu jumladan uning qaytaruvchi xossalari va birikmalarining amfoter tabiati bilan bog'liq. Ko'rib chiqilayotgan kimyoviy elementning gidroksidi suvni tozalash uchun zarurdir. Bundan tashqari, u vaktsinalar ishlab chiqarishda tibbiyotda qo'llaniladi. Uni baʼzi plastmassa va boshqa materiallarda ham topish mumkin.
Tabiatdagi rol
Yuqorida aytib o'tilganidek, alyuminiy er qobig'ida ko'p miqdorda uchraydi. Bu tirik organizmlar uchun ayniqsa muhimdir. Alyuminiy o'sish jarayonlarini tartibga solishda ishtirok etadi, biriktiruvchi to'qimalarni hosil qiladi, masalansuyak, ligament va boshqalar. Ushbu mikroelement tufayli tana to'qimalarining yangilanish jarayonlari tezroq amalga oshiriladi. Uning etishmovchiligi quyidagi belgilar bilan tavsiflanadi: bolalarda rivojlanish va o'sishning buzilishi, kattalarda - surunkali charchoq, ish qobiliyatining pasayishi, harakatlarni muvofiqlashtirishning buzilishi, to'qimalarning yangilanishining sekinlashishi, mushaklarning kuchsizligi, ayniqsa oyoq-qo'llarda. Agar siz ushbu iz elementni o'z ichiga olgan juda kam ovqat iste'mol qilsangiz, bu hodisa yuz berishi mumkin.
Ammo koʻproq uchraydigan muammo tanadagi alyuminiyning ortiqcha boʻlishidir. Bunday holatda ko'pincha quyidagi alomatlar kuzatiladi: asabiylashish, depressiya, uyqu buzilishi, xotirani yo'qotish, stressga chidamlilik, mushak-skelet tizimining yumshashi, tez-tez sinish va burilishlarga olib kelishi mumkin. Tanadagi alyuminiyning uzoq vaqt ortiqcha bo'lishi bilan deyarli har bir organ tizimining ishlashida muammolar paydo bo'ladi.
Bu hodisaning bir qancha sabablari bor. Avvalo, bu alyuminiy kostryulkalar. Olimlar ko'rib chiqilayotgan metalldan tayyorlangan idishlar undagi ovqat pishirish uchun yaroqsiz ekanligini uzoq vaqtdan beri isbotlab kelishgan, chunki yuqori haroratlarda alyuminiyning bir qismi oziq-ovqatga kiradi va buning natijasida siz ushbu mikroelementni tanaga kerak bo'lganidan ancha ko'proq iste'mol qilasiz.
Ikkinchi sabab - ko'rib chiqilayotgan metall yoki uning tuzlarini o'z ichiga olgan kosmetika vositalaridan muntazam foydalanish. Har qanday mahsulotni ishlatishdan oldin uning tarkibini diqqat bilan o'qib chiqishingiz kerak. Kosmetika ham bundan mustasno emas.
Uchinchi sabab - giyohvand moddalarni qabul qilishko'p alyuminiyni o'z ichiga oladi, uzoq vaqt davomida. Shuningdek, ushbu mikroelementni o'z ichiga olgan vitaminlar va ozuqaviy qo'shimchalardan noto'g'ri foydalanish.
Endi dietangizni tartibga solish va menyuni toʻgʻri tashkil etish uchun qanday ovqatlarda alyuminiy borligini aniqlaymiz. Avvalo, bu sabzi, qayta ishlangan pishloqlar, bug'doy, alum, kartoshka. Mevalardan avakado va shaftoli tavsiya etiladi. Bundan tashqari, oq karam, guruch va ko'plab dorivor o'tlar alyuminiyga boy. Shuningdek, ko'rib chiqilayotgan metallning kationlari ichimlik suvida bo'lishi mumkin. Tanadagi alyuminiyning yuqori yoki past darajada bo'lishiga yo'l qo'ymaslik uchun (shuningdek, boshqa mikroelementlar) siz dietangizni diqqat bilan kuzatib borishingiz va uni iloji boricha muvozanatli qilishga harakat qilishingiz kerak.
