Алюминийдің физикалық - химиялық қасиеті, қолданылуы
Мазмұны
Кіріспе
I тарау
Алюминийдің Д. И. Менделеевтің орналасу ретіне, атом құрылысына жалпы сипаттама
II тарау
Алюминийдің физикалық.химиялық қасиеттері
III тарау
Алюминийдің қосылыстары
IV тарау
Алюминий оксидін электролиздеу арқылы металл күйдегі алюминий алу
V тарау
Алюминийдің практикалық маңызы бар тұздары
Қорытынды
Пайдаланылған әдебиеттер тізімі
Кіріспе
I тарау
Алюминийдің Д. И. Менделеевтің орналасу ретіне, атом құрылысына жалпы сипаттама
II тарау
Алюминийдің физикалық.химиялық қасиеттері
III тарау
Алюминийдің қосылыстары
IV тарау
Алюминий оксидін электролиздеу арқылы металл күйдегі алюминий алу
V тарау
Алюминийдің практикалық маңызы бар тұздары
Қорытынды
Пайдаланылған әдебиеттер тізімі
Кіріспе
Алюминийді алғаш рет 1828 жылы неміс химигі Ф. Велер алюминий хлоридін калиймен тотықсыздандыру арқылы бөліп алған.
Алюминий Д. И. Менделеевтің периодты системасының III тобындағы химиялық элемент, рет нөмірі 13, атом массасы 26,9815 (27). Негізгі топшаның өкілі ретінде бейметалл бор мен металл галийдің арасында орналасқан. Период бойынша алғанда да алюминий бейметалл кремний мен металл магнийдің ортасында тұр. Міне, осылайша орналасуы оның қасиеттерінен де көрінеді. Жай зат ретінде алюминий металл болғанымен химиялық элемент ретінде екідайлы қасиет көрсетеді, өйткені екідайлы оксид пен гидроксид түзеді.
Алюминийді алғаш рет 1828 жылы неміс химигі Ф. Велер алюминий хлоридін калиймен тотықсыздандыру арқылы бөліп алған.
Алюминий Д. И. Менделеевтің периодты системасының III тобындағы химиялық элемент, рет нөмірі 13, атом массасы 26,9815 (27). Негізгі топшаның өкілі ретінде бейметалл бор мен металл галийдің арасында орналасқан. Период бойынша алғанда да алюминий бейметалл кремний мен металл магнийдің ортасында тұр. Міне, осылайша орналасуы оның қасиеттерінен де көрінеді. Жай зат ретінде алюминий металл болғанымен химиялық элемент ретінде екідайлы қасиет көрсетеді, өйткені екідайлы оксид пен гидроксид түзеді.
Пайдаланылған әдебиеттер тізімі
1. Ж. Шоқыбаев « Бейорганикалық және аналитикалық химия» Алматы «Білім» 2003 жыл.
2. Кәрім Аханбаев « Жалпы және анорганикалық химия» Алматы « Санат» 1999 жыл.
3. Кәрім Аханбаев « Химия» Алматы «Ана тілі» 1993 жыл.
4. Некрасов Б. В. «Основы общей химии»
5. А.И. Беляев, Г.Е. Вольфсон, Г. И. Лазарев, Л.А. Фирсанова « Получения чистого алюминия»
6. П.Т. Городнов «Повышение жаростойкости стальных изделий методом алитирования».
7. . Н. Нұрахметов, К. Сарманова, К. Жексембина « Химия» Мектеп баспасы 2004 жыл.
8. А. П. Гуляев « Металловедение»
9. М.Б. Османова, Қ.Н. Сақариянова «Химия» Атамұра 2005 жыл.
10. А.Г. Бетехтин « Минералогия»
11. «Қазақ совет энциклопедиясы» I том.
12. Н. Нұрахметов, К. Сарманова, К. Жексембина, Н. Заграничная, Ә. Темірболатова «Химия» Мектеп 2005 жыл.
13. Хомченко. « Жоғары оқу орнына түсушілерге арналған оқулық»
1. Ж. Шоқыбаев « Бейорганикалық және аналитикалық химия» Алматы «Білім» 2003 жыл.
2. Кәрім Аханбаев « Жалпы және анорганикалық химия» Алматы « Санат» 1999 жыл.
3. Кәрім Аханбаев « Химия» Алматы «Ана тілі» 1993 жыл.
4. Некрасов Б. В. «Основы общей химии»
5. А.И. Беляев, Г.Е. Вольфсон, Г. И. Лазарев, Л.А. Фирсанова « Получения чистого алюминия»
6. П.Т. Городнов «Повышение жаростойкости стальных изделий методом алитирования».
7. . Н. Нұрахметов, К. Сарманова, К. Жексембина « Химия» Мектеп баспасы 2004 жыл.
8. А. П. Гуляев « Металловедение»
9. М.Б. Османова, Қ.Н. Сақариянова «Химия» Атамұра 2005 жыл.
10. А.Г. Бетехтин « Минералогия»
11. «Қазақ совет энциклопедиясы» I том.
12. Н. Нұрахметов, К. Сарманова, К. Жексембина, Н. Заграничная, Ә. Темірболатова «Химия» Мектеп 2005 жыл.
13. Хомченко. « Жоғары оқу орнына түсушілерге арналған оқулық»
Алюминийдің физикалық - химиялық қасиеті, қолданылуы
Кіріспе
Алюминийді алғаш рет 1828 жылы неміс химигі Ф. Велер алюминий хлоридін
калиймен тотықсыздандыру арқылы бөліп алған.
Алюминий Д. И. Менделеевтің периодты системасының III тобындағы
химиялық элемент, рет нөмірі 13, атом массасы 26,9815 (27). Негізгі
топшаның өкілі ретінде бейметалл бор мен металл галийдің арасында
орналасқан. Период бойынша алғанда да алюминий бейметалл кремний мен металл
магнийдің ортасында тұр. Міне, осылайша орналасуы оның қасиеттерінен де
көрінеді. Жай зат ретінде алюминий металл болғанымен химиялық элемент
ретінде екідайлы қасиет көрсетеді, өйткені екідайлы оксид пен гидроксид
түзеді.
I тарау
Атом құрылысы.
Алюминий атомының сыртқы қабатында 3 электрон бар:
+13Al ) 2e ) 8e ) 3e
Электрондық формуласы:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p1
Графиктік формуласы:
Алюминий жер қыртысында ең көп тараған металл, жер қыртысы массасының
7,5% -ы алюминийдің үлесіне тиеді. Таралуы жағынан ол металдар арасында
бірінші, ал жалпы оттек пен кремнийден кейінгі үшінші орында. Алюминий
актив металл болғандықтан тек қосылыстар түрінде кездеседі. Солардың ішіне
аса маңыздыларына боксит Al2O3 · 2SiO2 · 2H2 O, нефелин Na2O · Al2 O3 ·
2SiO2 , криолит 3NaF · AlF3 , каолинит Al2 O3 · 2SiO3 · 2H2 O,
алунит K2 O · 3Al2 O3 · 4SO3 6H2 O жатады.
Алюминий кендерінің бай қорлары Қазақстанда, Оралда, Хибин
тауларында, Башкирияда, Сібірде кездеседі.
Алюминий органикалық қосылыстар – алюминий атомы көміртегі атомымен
тікелей байланысқан металл органикалық қосылыс. Алюминий органикалық
қосылыстың екі түрі белгілі:
1. Толық түрі – алюминий барлық валенттіктері арқылы органикалық
радикалдармен байланысқан.
2. Толық емес түрі – алюминий бір не екі галоген, алкокси тобы не
сутекпен байланысқан.
Алюминий органикалық қосылыстардың толық түрі түссіз, сұйық, оттек
және ылғалмен өте әрекеттескіш. Алюминий органикалық қосылыстар магний мен
алюминий құймасына галогенакилдермен әсер ету арқылы алынады, мысалы:
6C2H5Br + 2Al + 3Mg = 2( C2H5 )3Al + 3MgBr2
Алюминий органикалық қосылыстар полимерлену реакцияларының
катализаторы ретінде және аса таза алюминий алу үшін қолданылады.
Алынуы. Кезінде алюминий аса бағалы металл болған. Себебі оны алу өте
қиын. Алюминий оксидін электролиздеу арқылы металл күйдегі алюминий алуды
1886 жылы американ химигі Ч. Холл іске асырды. Осы әдіспен алюминий өндіру
қазіргі кезде кеңінен қолданылады. Өнеркәсіпте алюминийді криолитте (Na3
AlF6 ) балқыған алюминий электролиздеу арқылы алады. Криолит еріткіш
ретінде қолданылады және электролит ваннасының температурасын - 1000°С –
тан асырмай тұрады. Ваннаның қабырғасы катод қызметін, ал жылжымалы көмір,
анод қызметін атқарады.
Электролиз ваннасында мынадай электрохимиялық процестер жүреді: Жоғары
температураның әсерінен балқыған алюминий оксиді иондарға ыдырайды:
Al2O3 = Al3+ + AlO33-
Катодта алюминий иондары электрондар қосып алып, тотықсызданады:
Al3+ + 3е = Al0
Анодта ортаалюминат иондары электрондарын беріп, тотығады:
+3
2AlO3-2 - 6e Al2 O3 + 112 O 2
Анодта бөлінетін оттек анодпен әрекеттесіп, көміртегі оксидтерін
түзеді:
2C + O2 2CO
C + O2 = CO2
Сондықтан анодтары жылжымалы механизм арқылы, төмен түсіріп отырады.
Электролиз кезінде ваннаның төменгі жағына жиналған алюминийді ауық-
ауық құйып алып отырады. Мұндай металда 98,5 – 99,8% алюминий болады, ал
қалғандары ( 0,2-1,5% қоспалар – электролит, көмір, алюминий оксиді т.б.)
Электролиттік тазартудан кейін тазалығы 99,9% болатын алюминий алады.
II тарау
Алюминийдің қолданысын байқау үшін екі түрлі қасиетіне қарай
саралай қарастырған жөн.
Физикалық қасиеті: Таза алюминий күміс сияқты ақ түсті, жеңіл,
тығыздығы 2,72 гсм, өте созылғыш металл. Оның кристалдық торы көлемді
орталықтанған куб. Алюминий оттегімен оңай әрекеттеседі. Соның салдарынан
ауада алюминий бетін оксид қабығы жауып, оны әрі қарай бұзылудан сақтап
тұрады. Балқу температурасы 660°С, қайнау t 2500ºC коррозияға берік,
қалыпты температурада тұрақты, себебі оның бетін алюминий тотығынан тұратын
жұқа қабыршақ қаптайды, ол алюминийді одан әрі тотығудан қорғайды.
Алюминийдің атомдық радиусы 1,43 А, иондық радиусы 0,57 А. Алюминий барлық
тұрақты қосылыстарында үш валентті. Жылуды және электр тогын жақсы
өткізеді, суықтай және ыстықтай өңдеуге икемді.
Химиялық қасиеттері: Алюминий өте актив металдар қатарына жатады.
Металдардың электрохимиялық кернеу қатарында магнийден кейінгі орын алады.
Алюминийдің сыртқы электрондық қабатында үш элекрон бар. Сондықтан
реакциялар кезінде ол үш электрондарын беріп, химиялық қосылыстарда +3
тотығу дәрежесін көрсетеді. Алюминий күшті тотықсыздандырғыш.
Металдарды оксидтерінен алюминийдің көмегімен тотықсыздандырып, бөліп
алу әдісін алғаш орыс ғалымы Н.Н. Бекетов ашты. Бұл әдіс алюминотермия деп
аталады. Алюминотермия деп металл күйдегі алюминий мен әр түрлі металдар
оксидтерінің әрекеттесуі нәтижесінде сәйкес бос күйдегі металл және
алюминий оксиді түзілетін реакцияларды айтады.
Алюминий қалыпты температурада ол галогендермен әрекеттесіп, галидтер
түзеді, мысалы:
2Al + 3Cl2 2AlCl3
Алюминий ауада өзгермейді, оның себебі, металдың бетінде өте тығыз,
берік алюминий оксидінің қабаты түзіледі де оны әрі қарай тотығудан
сақтайды.
Алюминий , белсенді тотықсыздандырғыш ретінде, өзінен белсенділігі
төмендеу металды оның оксидінен тотықсыздандырып, бөліп шығарады:
2Al + 112 О2 + Al2O3H = -1670кДж
Алюминийді өте қатты қыздырғанда ( 800-1000°С) күкіртпен, азотпен
әрекеттесіп, сәйкес алюминий сульфидін, нитридін түзеді:
2Alº + 3Sº = Al+³ S²ˉ
4Alº + 3Nº2 = 2Al2+2 + 2N3-3
Өте жоғары температурада ( 2000ºС) алюминий көміртегімен әрекеттесіп,
алюминий карбидін түзеді:
4Al + 3C = Al4 C3
Түзілген алюминий карбиді сумен әрекеттесіп (гидролизденіп),
көмірсутектердің қарапайым өкілі метанды бөліп шығарады:
Al4C3 + HOH = 4Al(OH)3 + 3CH4
Алюминий сұйытылған тұз, күкірт қышқылдарымен әрекеттеседі:
2Alº + 6H+Cl = 2Al3+ Cl3+ 3H2º
2Alº + 3H2SO4 = Al2 (SO4)3 + 3Н2º
Суық концентрлі азот және күкірт қышқылдары алюминиймен
әрекеттеспейді. Сондықтан азот қышқылын тасу үшін, алюминийден жасалған
ыдыс қолданылады.
Көптеген металдардан айырмашылығы алюминий сілтілермен де
әрекеттеседі. Бұл оның екідайлы қасиетін дәлелдейді.
2Al + 2NaOH + 2H2O = 2NaAlO2 + 3H2
Алюминийдің бетіндегі Al2O3 қабықшасының қалыңдығы 0,00001 мм., ол өте
берік, иілімді, бұрғанда, созғанда немесе игенде бұзылмай, бетке жабысып
тұрады. Оксидтің балқу температурасы - 2050ºС. Оксид қабыршақ металдың
бетіне күңгірт түс береді. Осының арқасында ол жемірілуге өте тұрақты
болады.
Сұйық алюминий оксид қабыршақтың ішінде тұр. Егер оксид қабыршақ
бұзылса, алюминий оттекпен де, сумен де әрекеттеседі:
º +
º
2Al + 6H2O = 2Al (OH)3 + 3H2
Белсенді бейметалдармен алюминий қалыпты жағдайда немесе қыздырғанда
қуатты реакцияласады:
0 0 200º +2 -2
2Al + 3S Al2S3
0 0
25 +3 -
2Al + 3Cl2 2AlCl3
Алюминий қышқылдардағы сутекті тотықсыздандырады:
0 + +3 -
0
2Al + 6HCl2 = 2AlCl + 3H2
III тарау
Алюминийдің қосылыстары: Химиялық қосылыстарда алюминийдің тотығу
дәрежесі +3.
Алюминий оксиді Al2O3. Алюминий оксидін алюминийді оттекте жағу немесе
алюминий гидроксидін қыздырып, ыдырату арқылы алады:
2Al(OH)3 = Al2O3 + 3H2O
Алюминий оксиді ақ түсті, суда іс жүзінде ерімейтін, қиын балқитын,
(балқу температурасы 2050ºС) өте қатты зат. Табиғатта алюминий оксиді
корунд түрінде кездеседі. Қаттылығы жөнінен корунд алмаздан кейін екінші
орын алады. Сондықтан ол металдан жасалған заттардың бетін өңдеуге және
қайрауға қолданылады.
Алюминий оксиді коваленттік берік байланыс, атомдық кристалдық
тор, бұл заттың беріктігін және қаттылығын дәлелдейді.
Құрамында хром (II) оксиді бар қызыл түсті корунд – рубин деп, ал
темір және титан қосылыстары бар көк түсті корунд - сапфир деп аталады.
Бұлар асыл тастар ретінде қолданылады.
Алюминий оксиді амфотерлі қосылыс болғандықтан, қышқылдармен де,
сілтілермен де, әрекеттеседі:
Al2O3 + 6HNO3 = 2Al (NO3)3 + 3H2O
Al2O3 + KOH = 2KAlO2 + H2O
Алюминий гидроксиді. Алюминий оксидіне алюминий гидроксиді Al(OH)3
сәйкес келеді. Алюминий оксиді суда ерімейтіндіктен, оның гидроксидін
алюминий тұздарына эквивалентті мөлшердегі сілтімен әрекет ету арқылы
алады.
Алюминий гидроксиді суда ерімейтін әлсіз негіз. Ол амфотерлік
қасиеттері болғандықтан әрі қышқылдарда, әрі сілтілерде ериді:
Al(OH)3+ 3HNO3 Al (NO3)3 + 3H2O
Al(OH)3 + 3KOH = K3 - [Al(OH)6 ]
Алюминий гидроксидін сілтілермен қосып балқытқанда орта алюминаттар
немесе металлалюминаттар түзіледі:
Al(OH)3 + 3KOH K3AlO3 + 3H2O
Al(OH)3 + KOH KAlO2 + 2H2O
Алюминий тұздары. Алюминий тұздары түссіз болады, өйткені олардың
құрамына кіретін алюминий катионының түсі болмайды. Алюминий тұздарының
көбі жақсы ериді және судағы ерітінділеріне гидролизденеді. Алюминий
катионы мен күшті қышқылдардың қалдығынан құралған тұздардың ерітінділері
гидролизденудің нәтижесінде қышқылдық орта түзеді, мысалы:
AlCl3 + HOH Al(OH)Cl2 + HCl
Al3 + HOH AlOH2+ +H+
Алюминийдің практикалық маңызы бар тұздарына алюминий хлориді AlCl3,
алюминий сульфаты Al2(SO4)3·18H2O және алюминий ашудастары KAl (SO4)2 · 12
H2O жатады. Алюминий ашудастары – күкірт қышқыл алюминий мен бір валентті
сілтілік металдар қос тұздарының кристалагидраттары. Алюминий ашудастары
түссіз кристалды зат, суық суда өте жақсы ериді, ерітіндіде құрамындағы
барлық иондарға диссоциацияланады. Алюминий ашудастары боксит немесе сазға
ыстық күкірт қышқылын құйып, ол ерітіндіге сульфат қосу арқылы алынады.
Мата бояуда басытқы есебінде тері илеуде, медицинада тағы басқа жерлерде
қолданылады.
Алюминийлі қорытпалар – алюминий негізді қорытпалар. Құрамында
кремнийі бар алғашқы алюминий қорытпаларын 19 ғасырдың елуінші жылдарында
алынды. Оның беріктігі нашар, тотығуда төзімділігі нашар болады. АҚШ –та
1907 жылға дейін Al – Cu қорытпасы кеңінен тарап келді. 1910 жылы Англияда
үш компонентті Al – Cu – Mn, ал екі жылдан соң құрамына 10- 14% мырыш,
және 2-3% мыс кіретін алюминий қорытпасы алынды. 1903-1911 жылдары А.
Вильман ашқан металды кемелдендіру тәсілі алюминийлі қорытпаларды
жетлдіруге елеулі әсерін тигізді. Алюминийлі қорытпалардың кемелденген түрі
дюралюминий деп аталады. СССР –де Ю. Г. Музалевский мен С. М. Воронов осы
күнгі дюралюминийнийдің бір түрі – кальчугалюмиийді тапты. Беріктігін
арттыру мақсатында соңғы жылдары Алюминийлі қорытпалардың химиялық құрамы
жөнінде кең зерттеулер жүргізілді. Соның нәтижесінде жаңадан коррозияға
төзімді сәндік электротехникалық ( Al – Mg – Si ), өте берік ( Al – Mg – Si
– Cu, Al –Zn – Mg, Al – Zn – Mn – Cu ), ыстыққа төзімді ( Al – Cu – Mn, Al
– Cu – Li ), жеңіл және жоғары модульді ( Al – Be – Mg, Al – Li – Mg)
Алюминийлі қорытпалар жүйесі табылды.
Алюминийлі қорытпалардың беріктігі, коррозияға төзімділігі, электр
және жылу өткізгіштігі оның басты қасиеттері болып табылады. Олар бұйым
жасау тәсіліне қарай деформацияланатын және құймалық болып екі топқа
бөлінеді.
Деформацияланатын Алюминийлі қорытпалардан деформациялау арқылы
қаңылтыр, плита, труба, сым жасалады. Ал құймалық Алюминийлі қорытпалар
мәнерлеп құюға пайдаланылады. Химиялық құрамына байланысты
деформацияланатын Алюминийлі қорытпалардың механикалық, физикалық және
коррозияға төзімділік қасиеттері әр түрлі келеді. Al – Mg (магналии )
негізді екі компонентті қорытпалар жүйесі коррозияға төзімді және жақсы
пісіріледі. Олар кеме, ракета, гидросамолет, құбыр, цистерна, темір жол
вагондарын, көпір жасауда кеңінен қолданылады. Al – Mg – Si (авиаль)
қорытпаларының коррозияға төзімділік қасиеті жоғары, анодтық өңдеу жолымен
оларға сәндік түр беруге болады. Al – Zn – Mg қорытпасының да беріктігі
жоғары, электрмен пісіруге бейім. Ал төрт компонентті Al – Mg – Si – Cu
қорытпасы берік болғанымен құрамында Cu болғандықтан, коррозияға
төзімділігі төмен келеді. Олар ауыр жүк көтеретін детальдар жасауда және
самолет, ракета, конструкцияларында кеңінен пайдаланылады.
Деформацияланатын Алюминийлі қорытпалар қатарына күйдірілген алюминий
қорытпасы кіреді. Күйдірілген алюминий пудрасы құрамындағы Al2O3 мөлшеріне
қарай КАП (6 - 9%), КАП2 ( 9,1 - 13%), КАП3 ( 13,1- 18%), КАП4 ( 18,1 -
20%) болып маркіленеді. КАП формасы әр түрлі ыстыққа, коррозияға төзімді
шыңдалған, штампталған бұйымдар жасауда қолданылады. Күйдірілген алюминий
қорытпасы құрамында 25% Si және 5% Ni (немесе Fe) болады. Сондықтан оның
сызықтық ұлғаю коэффиценті төмен, серпімділік модулі жоғары.
Құймалы Алюминийлі қорытпалардың құймалық қасиеттері (сұйықтың
аққыштығы, қуыс пен ақаудың пайда болмауы т.б.) артық. Алюминийлі
қорытпаларда легирлеуіш элементтер қосу арқылы оның құймалық қасиетін
жақсарта түсуге болатынын А. А. Бочвар ашты. Ең жақсы құймалық Алюминийлі
қорытпалардың ( силуминнің ) құрамында 4,5% және одан да көп Si болады.
Силуминдер екі компонентті Al – Si ( АЛ2) және өте күрделі Al – Si – Mg
(АЛ9), Аl – Si – Cu (АЛ3, АЛ6), Al – Si – Mg – Cu (АЛ5, АЛ10) қорытпалар
жүйесін қамтиды. Бұл қорытпалар құймалық қасиеттері, коррозияға төзімділігі
және тығыздығы жоғары болғандықтан, өте күрделі құймалар алу алу үшін
қолданылады. Магнийі мол (5% жоғары) қорытпаларға екі компонентті Al – Mg
(АЛ8) және Mn (АЛ3, АЛ28), Be мен Ti ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Кіріспе
Алюминийді алғаш рет 1828 жылы неміс химигі Ф. Велер алюминий хлоридін
калиймен тотықсыздандыру арқылы бөліп алған.
Алюминий Д. И. Менделеевтің периодты системасының III тобындағы
химиялық элемент, рет нөмірі 13, атом массасы 26,9815 (27). Негізгі
топшаның өкілі ретінде бейметалл бор мен металл галийдің арасында
орналасқан. Период бойынша алғанда да алюминий бейметалл кремний мен металл
магнийдің ортасында тұр. Міне, осылайша орналасуы оның қасиеттерінен де
көрінеді. Жай зат ретінде алюминий металл болғанымен химиялық элемент
ретінде екідайлы қасиет көрсетеді, өйткені екідайлы оксид пен гидроксид
түзеді.
I тарау
Атом құрылысы.
Алюминий атомының сыртқы қабатында 3 электрон бар:
+13Al ) 2e ) 8e ) 3e
Электрондық формуласы:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p1
Графиктік формуласы:
Алюминий жер қыртысында ең көп тараған металл, жер қыртысы массасының
7,5% -ы алюминийдің үлесіне тиеді. Таралуы жағынан ол металдар арасында
бірінші, ал жалпы оттек пен кремнийден кейінгі үшінші орында. Алюминий
актив металл болғандықтан тек қосылыстар түрінде кездеседі. Солардың ішіне
аса маңыздыларына боксит Al2O3 · 2SiO2 · 2H2 O, нефелин Na2O · Al2 O3 ·
2SiO2 , криолит 3NaF · AlF3 , каолинит Al2 O3 · 2SiO3 · 2H2 O,
алунит K2 O · 3Al2 O3 · 4SO3 6H2 O жатады.
Алюминий кендерінің бай қорлары Қазақстанда, Оралда, Хибин
тауларында, Башкирияда, Сібірде кездеседі.
Алюминий органикалық қосылыстар – алюминий атомы көміртегі атомымен
тікелей байланысқан металл органикалық қосылыс. Алюминий органикалық
қосылыстың екі түрі белгілі:
1. Толық түрі – алюминий барлық валенттіктері арқылы органикалық
радикалдармен байланысқан.
2. Толық емес түрі – алюминий бір не екі галоген, алкокси тобы не
сутекпен байланысқан.
Алюминий органикалық қосылыстардың толық түрі түссіз, сұйық, оттек
және ылғалмен өте әрекеттескіш. Алюминий органикалық қосылыстар магний мен
алюминий құймасына галогенакилдермен әсер ету арқылы алынады, мысалы:
6C2H5Br + 2Al + 3Mg = 2( C2H5 )3Al + 3MgBr2
Алюминий органикалық қосылыстар полимерлену реакцияларының
катализаторы ретінде және аса таза алюминий алу үшін қолданылады.
Алынуы. Кезінде алюминий аса бағалы металл болған. Себебі оны алу өте
қиын. Алюминий оксидін электролиздеу арқылы металл күйдегі алюминий алуды
1886 жылы американ химигі Ч. Холл іске асырды. Осы әдіспен алюминий өндіру
қазіргі кезде кеңінен қолданылады. Өнеркәсіпте алюминийді криолитте (Na3
AlF6 ) балқыған алюминий электролиздеу арқылы алады. Криолит еріткіш
ретінде қолданылады және электролит ваннасының температурасын - 1000°С –
тан асырмай тұрады. Ваннаның қабырғасы катод қызметін, ал жылжымалы көмір,
анод қызметін атқарады.
Электролиз ваннасында мынадай электрохимиялық процестер жүреді: Жоғары
температураның әсерінен балқыған алюминий оксиді иондарға ыдырайды:
Al2O3 = Al3+ + AlO33-
Катодта алюминий иондары электрондар қосып алып, тотықсызданады:
Al3+ + 3е = Al0
Анодта ортаалюминат иондары электрондарын беріп, тотығады:
+3
2AlO3-2 - 6e Al2 O3 + 112 O 2
Анодта бөлінетін оттек анодпен әрекеттесіп, көміртегі оксидтерін
түзеді:
2C + O2 2CO
C + O2 = CO2
Сондықтан анодтары жылжымалы механизм арқылы, төмен түсіріп отырады.
Электролиз кезінде ваннаның төменгі жағына жиналған алюминийді ауық-
ауық құйып алып отырады. Мұндай металда 98,5 – 99,8% алюминий болады, ал
қалғандары ( 0,2-1,5% қоспалар – электролит, көмір, алюминий оксиді т.б.)
Электролиттік тазартудан кейін тазалығы 99,9% болатын алюминий алады.
II тарау
Алюминийдің қолданысын байқау үшін екі түрлі қасиетіне қарай
саралай қарастырған жөн.
Физикалық қасиеті: Таза алюминий күміс сияқты ақ түсті, жеңіл,
тығыздығы 2,72 гсм, өте созылғыш металл. Оның кристалдық торы көлемді
орталықтанған куб. Алюминий оттегімен оңай әрекеттеседі. Соның салдарынан
ауада алюминий бетін оксид қабығы жауып, оны әрі қарай бұзылудан сақтап
тұрады. Балқу температурасы 660°С, қайнау t 2500ºC коррозияға берік,
қалыпты температурада тұрақты, себебі оның бетін алюминий тотығынан тұратын
жұқа қабыршақ қаптайды, ол алюминийді одан әрі тотығудан қорғайды.
Алюминийдің атомдық радиусы 1,43 А, иондық радиусы 0,57 А. Алюминий барлық
тұрақты қосылыстарында үш валентті. Жылуды және электр тогын жақсы
өткізеді, суықтай және ыстықтай өңдеуге икемді.
Химиялық қасиеттері: Алюминий өте актив металдар қатарына жатады.
Металдардың электрохимиялық кернеу қатарында магнийден кейінгі орын алады.
Алюминийдің сыртқы электрондық қабатында үш элекрон бар. Сондықтан
реакциялар кезінде ол үш электрондарын беріп, химиялық қосылыстарда +3
тотығу дәрежесін көрсетеді. Алюминий күшті тотықсыздандырғыш.
Металдарды оксидтерінен алюминийдің көмегімен тотықсыздандырып, бөліп
алу әдісін алғаш орыс ғалымы Н.Н. Бекетов ашты. Бұл әдіс алюминотермия деп
аталады. Алюминотермия деп металл күйдегі алюминий мен әр түрлі металдар
оксидтерінің әрекеттесуі нәтижесінде сәйкес бос күйдегі металл және
алюминий оксиді түзілетін реакцияларды айтады.
Алюминий қалыпты температурада ол галогендермен әрекеттесіп, галидтер
түзеді, мысалы:
2Al + 3Cl2 2AlCl3
Алюминий ауада өзгермейді, оның себебі, металдың бетінде өте тығыз,
берік алюминий оксидінің қабаты түзіледі де оны әрі қарай тотығудан
сақтайды.
Алюминий , белсенді тотықсыздандырғыш ретінде, өзінен белсенділігі
төмендеу металды оның оксидінен тотықсыздандырып, бөліп шығарады:
2Al + 112 О2 + Al2O3H = -1670кДж
Алюминийді өте қатты қыздырғанда ( 800-1000°С) күкіртпен, азотпен
әрекеттесіп, сәйкес алюминий сульфидін, нитридін түзеді:
2Alº + 3Sº = Al+³ S²ˉ
4Alº + 3Nº2 = 2Al2+2 + 2N3-3
Өте жоғары температурада ( 2000ºС) алюминий көміртегімен әрекеттесіп,
алюминий карбидін түзеді:
4Al + 3C = Al4 C3
Түзілген алюминий карбиді сумен әрекеттесіп (гидролизденіп),
көмірсутектердің қарапайым өкілі метанды бөліп шығарады:
Al4C3 + HOH = 4Al(OH)3 + 3CH4
Алюминий сұйытылған тұз, күкірт қышқылдарымен әрекеттеседі:
2Alº + 6H+Cl = 2Al3+ Cl3+ 3H2º
2Alº + 3H2SO4 = Al2 (SO4)3 + 3Н2º
Суық концентрлі азот және күкірт қышқылдары алюминиймен
әрекеттеспейді. Сондықтан азот қышқылын тасу үшін, алюминийден жасалған
ыдыс қолданылады.
Көптеген металдардан айырмашылығы алюминий сілтілермен де
әрекеттеседі. Бұл оның екідайлы қасиетін дәлелдейді.
2Al + 2NaOH + 2H2O = 2NaAlO2 + 3H2
Алюминийдің бетіндегі Al2O3 қабықшасының қалыңдығы 0,00001 мм., ол өте
берік, иілімді, бұрғанда, созғанда немесе игенде бұзылмай, бетке жабысып
тұрады. Оксидтің балқу температурасы - 2050ºС. Оксид қабыршақ металдың
бетіне күңгірт түс береді. Осының арқасында ол жемірілуге өте тұрақты
болады.
Сұйық алюминий оксид қабыршақтың ішінде тұр. Егер оксид қабыршақ
бұзылса, алюминий оттекпен де, сумен де әрекеттеседі:
º +
º
2Al + 6H2O = 2Al (OH)3 + 3H2
Белсенді бейметалдармен алюминий қалыпты жағдайда немесе қыздырғанда
қуатты реакцияласады:
0 0 200º +2 -2
2Al + 3S Al2S3
0 0
25 +3 -
2Al + 3Cl2 2AlCl3
Алюминий қышқылдардағы сутекті тотықсыздандырады:
0 + +3 -
0
2Al + 6HCl2 = 2AlCl + 3H2
III тарау
Алюминийдің қосылыстары: Химиялық қосылыстарда алюминийдің тотығу
дәрежесі +3.
Алюминий оксиді Al2O3. Алюминий оксидін алюминийді оттекте жағу немесе
алюминий гидроксидін қыздырып, ыдырату арқылы алады:
2Al(OH)3 = Al2O3 + 3H2O
Алюминий оксиді ақ түсті, суда іс жүзінде ерімейтін, қиын балқитын,
(балқу температурасы 2050ºС) өте қатты зат. Табиғатта алюминий оксиді
корунд түрінде кездеседі. Қаттылығы жөнінен корунд алмаздан кейін екінші
орын алады. Сондықтан ол металдан жасалған заттардың бетін өңдеуге және
қайрауға қолданылады.
Алюминий оксиді коваленттік берік байланыс, атомдық кристалдық
тор, бұл заттың беріктігін және қаттылығын дәлелдейді.
Құрамында хром (II) оксиді бар қызыл түсті корунд – рубин деп, ал
темір және титан қосылыстары бар көк түсті корунд - сапфир деп аталады.
Бұлар асыл тастар ретінде қолданылады.
Алюминий оксиді амфотерлі қосылыс болғандықтан, қышқылдармен де,
сілтілермен де, әрекеттеседі:
Al2O3 + 6HNO3 = 2Al (NO3)3 + 3H2O
Al2O3 + KOH = 2KAlO2 + H2O
Алюминий гидроксиді. Алюминий оксидіне алюминий гидроксиді Al(OH)3
сәйкес келеді. Алюминий оксиді суда ерімейтіндіктен, оның гидроксидін
алюминий тұздарына эквивалентті мөлшердегі сілтімен әрекет ету арқылы
алады.
Алюминий гидроксиді суда ерімейтін әлсіз негіз. Ол амфотерлік
қасиеттері болғандықтан әрі қышқылдарда, әрі сілтілерде ериді:
Al(OH)3+ 3HNO3 Al (NO3)3 + 3H2O
Al(OH)3 + 3KOH = K3 - [Al(OH)6 ]
Алюминий гидроксидін сілтілермен қосып балқытқанда орта алюминаттар
немесе металлалюминаттар түзіледі:
Al(OH)3 + 3KOH K3AlO3 + 3H2O
Al(OH)3 + KOH KAlO2 + 2H2O
Алюминий тұздары. Алюминий тұздары түссіз болады, өйткені олардың
құрамына кіретін алюминий катионының түсі болмайды. Алюминий тұздарының
көбі жақсы ериді және судағы ерітінділеріне гидролизденеді. Алюминий
катионы мен күшті қышқылдардың қалдығынан құралған тұздардың ерітінділері
гидролизденудің нәтижесінде қышқылдық орта түзеді, мысалы:
AlCl3 + HOH Al(OH)Cl2 + HCl
Al3 + HOH AlOH2+ +H+
Алюминийдің практикалық маңызы бар тұздарына алюминий хлориді AlCl3,
алюминий сульфаты Al2(SO4)3·18H2O және алюминий ашудастары KAl (SO4)2 · 12
H2O жатады. Алюминий ашудастары – күкірт қышқыл алюминий мен бір валентті
сілтілік металдар қос тұздарының кристалагидраттары. Алюминий ашудастары
түссіз кристалды зат, суық суда өте жақсы ериді, ерітіндіде құрамындағы
барлық иондарға диссоциацияланады. Алюминий ашудастары боксит немесе сазға
ыстық күкірт қышқылын құйып, ол ерітіндіге сульфат қосу арқылы алынады.
Мата бояуда басытқы есебінде тері илеуде, медицинада тағы басқа жерлерде
қолданылады.
Алюминийлі қорытпалар – алюминий негізді қорытпалар. Құрамында
кремнийі бар алғашқы алюминий қорытпаларын 19 ғасырдың елуінші жылдарында
алынды. Оның беріктігі нашар, тотығуда төзімділігі нашар болады. АҚШ –та
1907 жылға дейін Al – Cu қорытпасы кеңінен тарап келді. 1910 жылы Англияда
үш компонентті Al – Cu – Mn, ал екі жылдан соң құрамына 10- 14% мырыш,
және 2-3% мыс кіретін алюминий қорытпасы алынды. 1903-1911 жылдары А.
Вильман ашқан металды кемелдендіру тәсілі алюминийлі қорытпаларды
жетлдіруге елеулі әсерін тигізді. Алюминийлі қорытпалардың кемелденген түрі
дюралюминий деп аталады. СССР –де Ю. Г. Музалевский мен С. М. Воронов осы
күнгі дюралюминийнийдің бір түрі – кальчугалюмиийді тапты. Беріктігін
арттыру мақсатында соңғы жылдары Алюминийлі қорытпалардың химиялық құрамы
жөнінде кең зерттеулер жүргізілді. Соның нәтижесінде жаңадан коррозияға
төзімді сәндік электротехникалық ( Al – Mg – Si ), өте берік ( Al – Mg – Si
– Cu, Al –Zn – Mg, Al – Zn – Mn – Cu ), ыстыққа төзімді ( Al – Cu – Mn, Al
– Cu – Li ), жеңіл және жоғары модульді ( Al – Be – Mg, Al – Li – Mg)
Алюминийлі қорытпалар жүйесі табылды.
Алюминийлі қорытпалардың беріктігі, коррозияға төзімділігі, электр
және жылу өткізгіштігі оның басты қасиеттері болып табылады. Олар бұйым
жасау тәсіліне қарай деформацияланатын және құймалық болып екі топқа
бөлінеді.
Деформацияланатын Алюминийлі қорытпалардан деформациялау арқылы
қаңылтыр, плита, труба, сым жасалады. Ал құймалық Алюминийлі қорытпалар
мәнерлеп құюға пайдаланылады. Химиялық құрамына байланысты
деформацияланатын Алюминийлі қорытпалардың механикалық, физикалық және
коррозияға төзімділік қасиеттері әр түрлі келеді. Al – Mg (магналии )
негізді екі компонентті қорытпалар жүйесі коррозияға төзімді және жақсы
пісіріледі. Олар кеме, ракета, гидросамолет, құбыр, цистерна, темір жол
вагондарын, көпір жасауда кеңінен қолданылады. Al – Mg – Si (авиаль)
қорытпаларының коррозияға төзімділік қасиеті жоғары, анодтық өңдеу жолымен
оларға сәндік түр беруге болады. Al – Zn – Mg қорытпасының да беріктігі
жоғары, электрмен пісіруге бейім. Ал төрт компонентті Al – Mg – Si – Cu
қорытпасы берік болғанымен құрамында Cu болғандықтан, коррозияға
төзімділігі төмен келеді. Олар ауыр жүк көтеретін детальдар жасауда және
самолет, ракета, конструкцияларында кеңінен пайдаланылады.
Деформацияланатын Алюминийлі қорытпалар қатарына күйдірілген алюминий
қорытпасы кіреді. Күйдірілген алюминий пудрасы құрамындағы Al2O3 мөлшеріне
қарай КАП (6 - 9%), КАП2 ( 9,1 - 13%), КАП3 ( 13,1- 18%), КАП4 ( 18,1 -
20%) болып маркіленеді. КАП формасы әр түрлі ыстыққа, коррозияға төзімді
шыңдалған, штампталған бұйымдар жасауда қолданылады. Күйдірілген алюминий
қорытпасы құрамында 25% Si және 5% Ni (немесе Fe) болады. Сондықтан оның
сызықтық ұлғаю коэффиценті төмен, серпімділік модулі жоғары.
Құймалы Алюминийлі қорытпалардың құймалық қасиеттері (сұйықтың
аққыштығы, қуыс пен ақаудың пайда болмауы т.б.) артық. Алюминийлі
қорытпаларда легирлеуіш элементтер қосу арқылы оның құймалық қасиетін
жақсарта түсуге болатынын А. А. Бочвар ашты. Ең жақсы құймалық Алюминийлі
қорытпалардың ( силуминнің ) құрамында 4,5% және одан да көп Si болады.
Силуминдер екі компонентті Al – Si ( АЛ2) және өте күрделі Al – Si – Mg
(АЛ9), Аl – Si – Cu (АЛ3, АЛ6), Al – Si – Mg – Cu (АЛ5, АЛ10) қорытпалар
жүйесін қамтиды. Бұл қорытпалар құймалық қасиеттері, коррозияға төзімділігі
және тығыздығы жоғары болғандықтан, өте күрделі құймалар алу алу үшін
қолданылады. Магнийі мол (5% жоғары) қорытпаларға екі компонентті Al – Mg
(АЛ8) және Mn (АЛ3, АЛ28), Be мен Ti ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Ұқсас жұмыстар
Пәндер
- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.
Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz