În 1825, omul de știință danez Hans Christian Oersted a obținut pentru prima dată aluminiu prin trecerea clorului printr-un amestec fierbinte de alumină și cărbune.

Procesul a implicat încălzirea ulterioară a clorurii de aluminiu anhidru rezultată cu amalgam de potasiu. Amalgamul a fost apoi descompus prin încălzire, mercurul s-a evaporat și astfel s-a obținut aluminiu.
În 1827, Friedrich Wöhler a dezvoltat o metodă de producere a metalului aluminiu mai pur. El a înlocuit aluminiul din aceeași clorură cu potasiu metal. Wöhler a fost primul care a descris în detaliu proprietățile aluminiului și a măsurat densitatea acestuia.
În 1855, chimistul francez Henri Etienne Sainte-Clair Deville a dezvoltat prima metodă industrială de producere a aluminiului, bazată pe deplasarea aluminiului de către sodiu metalic din clorură de sodiu dublă și aluminiu.

Această metodă a fost folosită pentru a produce aluminiu în fabrici din întreaga lume timp de 30 de ani.
Dar aluminiul ar putea deveni important din punct de vedere tehnic doar dacă s-ar reduce punctul de topire al oxidului de aluminiu. Soluția a fost găsită de Charles Martin Hall și Paul Héroux. Ei au descoperit că alumina se dizolvă bine în preolitul topit. Această soluție este supusă electrolizei la o temperatură de aproximativ 950°C.
În 1887, chimistul german Karl-Joseph Bauer a primit un brevet pentru izolarea aluminiului din minereul de bauxită.
Datorită densității sale, aluminiul a făcut posibilă construirea de avioane și dirijabile. Paletele rotorului elicopterului sunt fabricate din aliajul Al-Mg-Si în întreaga lume.
Aluminiul este utilizat pe scară largă în producția de mașini, biciclete, avioane, nave, vagoane de cale ferată, sticle de apă, cutii...

Astăzi, aluminiul este un metal deosebit de apreciat și folosit în arhitectură. Structurile din aluminiu sunt folosite în proiectarea și construcția clădirilor atât industriale, cât și rezidențiale.
Aluminiul a fost folosit la construcția Palatului Pionierilor din Moscova și a Piramidei Luvru din Paris.
În interior, aluminiul este folosit pentru a face scări, tavane, balustrade și mobilier. Aluminiul este, de asemenea, folosit pentru a face decorațiuni, fire și vopsele argintii. Acest metal este foarte apreciat ca material pentru încadrarea structurilor atunci când geamurile, verandele și vitrinele magazinelor.

Oxidul de aluminiu este utilizat pentru producerea materialelor refractare și în producția de ceramică.
Aluminiul vă permite să creați proiecte de arhitectură și să construiți clădiri în timp record, realizând în același timp cele mai îndrăznețe idei, dând naștere la forme extrem de originale.

Întocmit de Anastasia CHUDINOVA

ISTORIA ALUMINIUULUI

Aluminiul este unul dintre cele mai tinere metale descoperite de om. Nu se găsește în natură în forma sa pură, așa că a fost obținut abia în secolul al XIX-lea, datorită dezvoltării chimiei și apariției electricității. De-a lungul a un secol și jumătate, aluminiul a parcurs o cale incredibil de interesantă de la un metal prețios la un material folosit în absolut orice
sfera activității umane.

« Crezi că este atât de simplu? Da, e simplu.
Dar nu este deloc așa.”

Albert Einstein
Fizician teoretic

Descoperirea aluminiului

În elementele ornamentale ale mormintelor împăraților chinezi din secolul al III-lea d.Hr. aliaj de aluminiu folosit care conține aluminiu, cupru și mangan

Omenirea a întâlnit aluminiul cu mult înainte ca acest metal să fie produs. „Istoria naturală” a savantului roman Pliniu cel Bătrân vorbește despre o legendă a secolului I, în care un maestru dăruiește împăratului Tiberius o ceașcă dintr-un metal necunoscut - asemănător argintului, dar în același timp foarte ușor..

Alaunul, o sare pe bază de aluminiu, a fost folosit destul de larg în cele mai vechi timpuri. Comandantul Archelaus a descoperit că lemnul practic nu arde dacă este păstrat într-o soluție de alaun - acesta a fost folosit pentru a proteja fortificațiile din lemn de incendiere. În antichitate, alaunul era folosit în medicină, în tăbăcirea pieilor și ca mordant în vopsirea țesăturilor. În Europa, începând cu secolul al XVI-lea, alaunul a fost folosit peste tot: în industria pielăriei ca agent de tăbăcire, în industria celulozei și hârtiei - pentru dimensionarea hârtiei, în medicină - în dermatologie, cosmetologie, stomatologie și oftalmologie.

Alunului (în latină - alumen) aluminiul îi datorează numele. Metalul său a fost dat chimistului englez Humphry Davy, care în 1808 a stabilit că aluminiul poate fi obținut prin electroliză din alumină (oxid de aluminiu), dar nu a putut confirma teoria cu practica.

Hans Christian Oersted

1777 - 1851

Acest lucru a fost făcut de danezul Hans Christian Oersted în 1825. Adevărat, se pare că a reușit să obțină nu metal pur, ci un fel de aliaj de aluminiu cu elementele care au participat la experimente. Omul de știință a raportat descoperirea și a oprit experimentele.

Lucrarea sa a fost continuată de chimistul german Friedrich Wöhler, care la 22 octombrie 1827 a obținut aproximativ 30 de grame de aluminiu sub formă de pulbere. I-au trebuit încă 18 ani de experimente continue pentru a obține bile mici de aluminiu topit solidificat (kinglets) în 1845.

Descoperirea minereului de aluminiu. În 1821, geologul Pierre Berthier a descoperit zăcăminte de argilă roșiatică în Franța.naştere. Stânca și-a primit numele „bauxită” de la numele zonei în care a fost găsită – Les Baux.

Metoda chimică de producere a aluminiului, descoperită de oamenii de știință, a fost adusă în uz industrial de remarcabilul chimist și tehnolog francez Henri-Etienne Saint-Clair Deville. A îmbunătățit metoda lui Wöhler și în 1856, împreună cu partenerii săi, a organizat prima producție industrială de aluminiu la uzina fraților Charles și Alexandre Tissier din Rouen (Franța).

200 de tone

aluminiul a fost produs prin procedeul chimic Sainte-Clair Deville între 1855 și 1890

Metalul rezultat era asemănător cu argintul, era ușor și totuși scump, așa că la acea vreme aluminiul era considerat un material de elită destinat fabricării de bijuterii și articole de lux. Primele produse din aluminiu sunt considerate a fi medalii cu basoreliefuri ale lui Napoleon al III-lea, care a susținut puternic dezvoltarea producției de aluminiu, și Friedrich Wöhler, precum și zăngănitul prințului moștenitor Louis Napoleon, din aluminiu și aur.

Cu toate acestea, chiar și atunci Saint-Clair Deville a înțeles că viitorul aluminiului nu era legat de bijuterii.

„Nimic nu este mai dificil decât să-i convingi pe oameni să folosească metal nou. Articolele de lux și decorațiunile nu pot fi singurul domeniu de aplicare. Sper că va veni vremea când aluminiul va satisface nevoile de zi cu zi.”

Saint Clair Deville
chimist francez

Metoda Hall-Heroult

Situația s-a schimbat odată cu descoperirea unei metode electrolitice mai ieftine pentru producerea aluminiului în 1886. A fost dezvoltat simultan și independent de inginerul francez Paul Héroult și studentul american Charles Hall. Metoda propusă de ei a implicat electroliza oxidului de aluminiu topit în criolit și a dat rezultate excelente, dar a necesitat o cantitate mare de electricitate.

Sala Charles

Așadar, Heru și-a organizat prima producție la o fabrică metalurgică din Neuhausen (Elveția), lângă faimoasa cascadă a Rinului, a cărei forță a căderii apei a alimentat dinamurile întreprinderii.

18 noiembrie 1888, între Societatea Metalurgică Elvețiană și cea germană
Industriașul Rathenau a semnat un acord pentru înființarea Societății pe acțiuni din industria aluminiului la Neuhausen, cu un capital total de 10 milioane de franci elvețieni. Mai târziu a fost redenumită Societatea Aluminium Smelters. Marca sa înfățișa soarele răsărind din spatele unui lingou de aluminiu, care, potrivit lui Rathenau, trebuia să simbolizeze nașterea industriei aluminiului. Pe parcursul a cinci ani, productivitatea fabricii a crescut de peste 10 ori. Dacă în 1890 la Neuhausen au fost topite doar 40 de tone de aluminiu, atunci în 1895 - 450 de tone.

Charles Hall, cu sprijinul prietenilor, a organizat Pittsburgh Recycling Company, care și-a deschis prima fabrică în Kensington, lângă Pittsburgh, pe 18 septembrie 1888. În primele luni, a produs doar aproximativ 20-25 kg de aluminiu pe zi, iar în 1890 - deja 240 kg zilnic.

Compania și-a situat noile fabrici în statul New York, lângă noua centrală hidroelectrică Niagara. Topitorii de aluminiu sunt încă construite în imediata apropiere a surselor de energie puternice, ieftine și ecologice, cum ar fi centralele hidroelectrice. În 1907, Pittsburgh Reducing Company a fost reorganizată ca American Aluminium Company, sau pe scurt Alcoa.

În 1889, chimistul austriac Karl Joseph Bayer, care lucra la Sankt Petersburg (Rusia), la uzina Tentelevsky, a inventat o metodă avansată tehnologic și ieftină de producere a aluminei - oxid de aluminiu, principala materie primă pentru producerea metalelor. Într-unul dintre experimente, omul de știință a adăugat bauxită într-o soluție alcalină și a încălzit-o într-un vas închis - bauxita s-a dizolvat, dar nu complet. Bayer nu a detectat aluminiu în reziduul nedizolvat - s-a dovedit că atunci când este tratat cu o soluție alcalină, tot aluminiul conținut în bauxită intră în soluție.

Tehnologiile moderne de producere a aluminiului se bazează pe metodele Bayer și Hall-Heroult.

Astfel, pe parcursul mai multor decenii, a fost creată industria aluminiului, povestea „argintului din lut” s-a încheiat, iar aluminiul a devenit un nou metal industrial.

Aplicație largă

La începutul secolelor al XIX-lea și al XX-lea, aluminiul a început să fie folosit într-o varietate de domenii și a dat impuls dezvoltării unor industrii întregi.

În 1891, la ordinul lui Alfred Nobel, a fost creată în Elveția prima barcă de pasageri, Le Migron, cu cocă din aluminiu. Și trei ani mai târziu, șantierul naval scoțian Yarrow & Co a prezentat o barcă torpiloare de 58 de metri din aluminiu. Această barcă se numea „Falcon”, a fost făcută pentru marina Imperiului Rus și a dezvoltat o viteză record de 32 de noduri pentru acea perioadă.

În 1894, compania americană de căi ferate New York, New Haven și Hartford Railroad, deținută atunci de bancherul John Pierpont Morgan (J.P. Morgan), a început să producă vagoane speciale ușoare de pasageri, ale căror scaune erau din aluminiu. Și doar 5 ani mai târziu, la o expoziție la Berlin, Karl Benz a prezentat prima mașină sport cu caroserie din aluminiu.

O statuie de aluminiu a vechiului zeu grec Anteros a apărut în Piccadilly Circus din Londra în 1893. Înălțime de aproape doi metri și jumătate, a devenit prima operă majoră realizată din acest metal în domeniul artei – iar în urmă cu doar câteva decenii, ceasurile de șemineu sau figurinele din birouri erau considerate un lux, accesibil doar înaltei societăți.

Dar aluminiul a făcut o adevărată revoluție în aviație, pentru care și-a câștigat pentru totdeauna al doilea nume - „metal înaripat”. În această perioadă, inventatori și aviatori din întreaga lume au lucrat pentru a crea avioane controlate - avioane.

Pe 17 decembrie 1903, designerii americani de avioane, frații Wilbur și Orville Wright, au zburat cu avionul controlat Flyer 1 pentru prima dată în istoria omenirii. Pentru a-l face să zboare, au încercat să folosească un motor de mașină, dar s-a dovedit a fi prea greu. Prin urmare, a fost dezvoltat un motor complet nou special pentru Flyer-1, ale cărui părți au fost fabricate din aluminiu. Un motor ușor de 13 cai putere a ridicat în aer primul avion din lume, cu Orville Wright la comenzi, timp de 12 secunde, timp în care a zburat 36,5 metri. Frații au mai făcut două zboruri de 52 și 60 de metri la o altitudine de aproximativ 3 metri față de nivelul solului.

În 1909, a fost inventat unul dintre aliajele cheie de aluminiu, duraluminiul. Omul de știință german Alfred Wilm i-a luat șapte ani pentru a-l obține, dar a meritat. Aliajul cu adaos de cupru, magneziu și mangan era la fel de ușor ca aluminiul, dar în același timp îl depășea semnificativ ca duritate, rezistență și elasticitate. Duraluminul a devenit rapid principalul material de aviație. Fuzelajul primei aeronave din lume din metal, Junkers J1, a fost realizat din acesta, dezvoltat în 1915 de unul dintre fondatorii industriei aeronautice mondiale, celebrul designer de avioane german Hugo Junkers.

Lumea intra într-o etapă de războaie în care aviația începea să joace un rol strategic și uneori decisiv. Prin urmare, la început duraluminiul a fost o tehnologie militară, iar metoda de producere a acestuia a fost ținută secretă.

Între timp, aluminiul explora noi și noi domenii de aplicare. Au început să producă în masă ustensile din acesta, care au înlocuit rapid și aproape complet ustensilele din cupru și fontă. Tigăile și oalele din aluminiu sunt ușoare, se încălzesc și se răcesc rapid și nu ruginesc.

În 1907, în Elveția, Robert Victor Neher inventează o metodă de producere a foliei de aluminiu prin rularea continuă a aluminiului. În 1910, a lansat deja prima fabrică de laminare a foliilor din lume. Un an mai târziu, compania Tobler folosește folie pentru a împacheta ciocolata. Celebrul Toblerone triunghiular este, de asemenea, învelit în el.

Următorul punct de cotitură pentru industria aluminiului a venit în 1920, când un grup de oameni de știință condus de norvegianul Carl Wilhelm Soderberg a inventat o nouă tehnologie de producție a aluminiului, care a redus semnificativ costul metodei Hall-Heroux. Anterior, blocurile de carbon pre-arse erau folosite ca anozi în procesul de electroliză - erau consumate rapid, astfel încât instalarea unora noi era necesară în mod constant. Soderberg a rezolvat această problemă cu un electrod renovabil constant. Se formează într-o cameră de reducere specială din pastă de gudron de cocs și, după caz, se adaugă în orificiul superior al băii de electroliză.

Tehnologia lui Soderbergh se răspândește rapid în întreaga lume și duce la o creștere a volumelor sale de producție. Este ceea ce a adoptat URSS, care nu avea o industrie proprie a aluminiului la acea vreme. Ulterior, dezvoltarea tehnologiei a făcut din nou de preferat utilizarea electrolizoarelor cu anozi copți din cauza absenței emisiilor de substanțe rășinoase și a consumului de energie mai mic. În plus, unul dintre principalele avantaje ale electrolizoarelor cu anozi copți este capacitatea de a crește puterea curentului, adică productivitatea.

În 1914, chimistul rus Nikolai Pushin scria: „Rusia, care consumă 80.000 de lire sterline de aluminiu anual, nu produce ea însăși niciun gram din acest metal și cumpără tot aluminiul în străinătate”.

În 1920, în ciuda războiului civil în desfășurare, conducerea țării înțelege că sunt necesare cantități enorme de energie electrică pentru creșterea industrială și industrializarea unui teritoriu vast. În acest scop, a fost elaborat și adoptat un program, numit „Planul GOELRO” (Comisia de Stat pentru Electrificare a Rusiei). A presupus construirea unor cascade de hidrocentrale pe râurile rusești, iar pentru a avea imediat un consumator pentru energia pe care o generau, s-a decis să se construiască topitorii de aluminiu în apropiere. În același timp, aluminiul a fost folosit atât pentru nevoi militare, cât și pentru cele civile.

Prima hidrocentrală Volkhov a fost lansată în 1926 în regiunea Leningrad, lângă ea fiind construită uzina de aluminiu Volkhov, care a produs primul său metal în 1932. Până la începutul celui de-al Doilea Război Mondial, țara avea deja două fabrici de aluminiu și încă două fabrici de aluminiu au fost construite în timpul războiului.

În acest moment, aluminiul a fost utilizat în mod activ în aviație, construcții navale și producția de automobile și, de asemenea, și-a început călătoria în construcții. În SUA a fost construită celebra Empire State Building în 1931, care până în 1970 a fost cea mai înaltă clădire din lume. A fost prima clădire care a folosit pe scară largă aluminiul, atât în ​​structura principală, cât și în interior.

Al Doilea Război Mondial a schimbat principalele piețe pentru cererea de aluminiu - aviația și producția de motoare de tancuri și de automobile au intrat în prim-plan. Războiul a împins țările coaliției anti-Hitler să crească volumul producției de aluminiu, proiectarea aeronavelor a fost îmbunătățită și, odată cu acestea, tipurile de noi aliaje de aluminiu. „Dă-mi 30 de mii de tone de aluminiu și voi câștiga războiul”, i-a scris șeful URSS, Joseph Stalin, președintelui american Franklin Roosevelt în 1941. Odată cu sfârșitul războiului, fabricile s-au reorientat către produse civile.

La mijlocul secolului al XX-lea, omul a pășit în spațiu. Pentru a face acest lucru, a fost din nou nevoie de aluminiu, pentru care aerospațiul a devenit de atunci una dintre aplicațiile cheie. În 1957, URSS a lansat pe orbita Pământului primul satelit artificial din istoria omenirii - corpul său era format din două emisfere de aluminiu. Toate navele spațiale ulterioare au fost făcute din metal înaripat.

În 1958, în Statele Unite a apărut un produs din aluminiu, care a devenit ulterior unul dintre cele mai populare produse din aluminiu, un simbol al ecologicității acestui metal și chiar un obiect de cult în domeniul artei și designului. Aceasta este o cutie de aluminiu. Invenția ei este împărtășită între compania de aluminiu Kaiser Aluminium și fabrica de bere Coors. Apropo, acesta din urmă nu a fost doar primul care a vândut bere în cutii de aluminiu, ci a organizat și un sistem de colectare și reciclare a cutiilor uzate. În 1967, Coca-Cola și Pepsi au început să-și îmbutelieze băuturile în cutii de aluminiu.

În 1962, legendarul concurent Mickey Thompson și mașina sa Harvey Aluminium Special Indianapolis 500, fabricată din aliaje de aluminiu, au devenit o senzație. În ciuda faptului că mașina era inferioară în putere față de concurenți cu până la 70 de cai putere, Thompson a reușit să ocupe locul opt în calificări și a fost al nouălea în cursă. Drept urmare, echipa sa a primit premiul Mechanical Achievement Award pentru descoperire în designul mașinilor de curse.

Doi ani mai târziu, în Japonia a fost lansat faimosul Shinkansen - primul tren de mare viteză din lume, prototipul tuturor trenurilor moderne de acest tip, în care aluminiul este un material cheie. A traversat între Tokyo și Osaka și a parcurs o distanță de 515 km în 3 ore și 10 minute, accelerând până la 210 km/h.

CE ESTE ALUMINIU

Ușor, durabil, rezistent la coroziune și funcțional - această combinație de calități a făcut din aluminiu principalul material structural al timpului nostru. Aluminiul este în casele în care locuim, în mașinile, trenurile și avioanele cu care călătorim, în telefoanele mobile și computere, pe rafturile frigiderelor și în interioarele moderne. Dar acum 200 de ani se știa puțin despre acest metal.

„Ceea ce părea imposibil timp de secole, ceea ce ieri a fost doar un vis îndrăzneț, astăzi devine o sarcină reală, iar mâine - o realizare.”

Serghei Pavlovici Korolev
om de știință, designer, fondator al astronauticii practice

Aluminiu – metal alb-argintiu, al 13-lea element al tabelului periodic. Incredibil, dar adevărat: aluminiul este cel mai abundent metal de pe Pământ, reprezentând mai mult de 8% din masa totală a scoarței terestre și este al treilea element chimic cel mai abundent de pe planeta noastră, după oxigen și siliciu.

Cu toate acestea, aluminiul nu se găsește în natură în forma sa pură datorită reactivității sale chimice ridicate. De aceea am aflat despre asta relativ recent. Aluminiul a fost produs oficial abia în 1824 și a trecut încă o jumătate de secol înainte de a începe producția sa industrială.

Cel mai adesea în natură, aluminiul se găsește în compoziție alaun. Acestea sunt minerale care combină două săruri ale acidului sulfuric: una pe bază de metal alcalin (litiu, sodiu, potasiu, rubidiu sau cesiu), iar cealaltă pe bază de metal din grupa a treia a tabelului periodic, în principal aluminiu.

Alaunul este folosit și astăzi în purificarea apei, gătit, medicină, cosmetologie, chimie și alte industrii. Apropo, aluminiul și-a primit numele datorită alaunului, care în latină se numea alumen.

Corindon

Rubinele, safirele, smaraldele și acvamarinul sunt minerale de aluminiu.
Primele două aparțin corindonului - acesta este oxid de aluminiu (Al 2 O 3) în formă cristalină. Are o transparență naturală și este pe locul doi după diamante ca putere. Sticla antiglonț, ferestrele avionului și ecranele smartphone-urilor sunt realizate din safir.
Și unul dintre mineralele de corindon mai puțin valoroase, smirghelul, este folosit ca material abraziv, inclusiv pentru a crea șmirghel.

Astăzi, sunt cunoscuți aproape 300 de compuși și minerale diferite de aluminiu - de la feldspat, care este principalul mineral de formare a rocii de pe Pământ, la rubin, safir sau smarald, care nu mai sunt atât de comune.

Hans Christian Oersted(1777–1851) – fizician danez, membru de onoare al Academiei de Științe din Sankt Petersburg (1830). Născut în orașul Rudkörbing în familia unui farmacist. În 1797 a absolvit Universitatea din Copenhaga, în 1806 a devenit profesor.

Dar oricât de comun ar fi aluminiul, descoperirea sa a devenit posibilă doar atunci când oamenii de știință au avut la dispoziție un nou instrument care a făcut posibilă descompunerea substanțelor complexe în altele mai simple - curent electric.

Și în 1824, folosind procesul de electroliză, fizicianul danez Hans Christian Oersted a obținut aluminiu. A fost contaminat cu impurități de potasiu și mercur implicate în reacții chimice, dar aceasta a fost prima dată când a fost produs aluminiu.

Folosind electroliza, aluminiul este produs și astăzi.

Materia primă pentru producția de aluminiu astăzi este un alt minereu de aluminiu obișnuit în natură - bauxită. Aceasta este o rocă argilosă constând din diferite modificări ale hidroxidului de aluminiu cu un amestec de oxizi de fier, siliciu, titan, sulf, galiu, crom, vanadiu, săruri carbonatice de calciu, fier și magneziu - aproape jumătate din tabelul periodic. În medie, 1 tonă de aluminiu este produsă din 4-5 tone de bauxită.

Bauxită

Bauxita a fost descoperită de geologul Pierre Berthier în sudul Franței în 1821. Rasa și-a primit numele după zona din Les Baux unde a fost găsită. Aproximativ 90% din rezervele mondiale de bauxită sunt concentrate în țări tropicale și subtropicale - Guineea, Australia, Vietnam, Brazilia, India și Jamaica.

Se obține din bauxită alumină. Acesta este oxidul de aluminiu Al 2 O 3, care are forma unei pulberi albe și din care metalul este produs prin electroliză în topitorii de aluminiu.

Producția de aluminiu necesită cantități uriașe de energie electrică. Pentru a produce o tonă de metal, este nevoie de aproximativ 15 MWh de energie - acesta este cât consumă o clădire de 100 de apartamente pentru o lună întreagă. Prin urmare, este cel mai logic să construiești topitorii de aluminiu aproape de surse de energie puternice și regenerabile. Cea mai optimă soluție este centrale hidroelectrice, reprezentând cea mai puternică dintre toate tipurile de „energie verde”.

Proprietățile aluminiului

Aluminiul are o combinație rară de proprietăți valoroase. Acesta este unul dintre cele mai ușoare metale din natură: este de aproape trei ori mai ușor decât fierul, dar în același timp este puternic, extrem de ductil și nu este supus coroziunii, deoarece suprafața sa este întotdeauna acoperită cu un oxid subțire, dar foarte durabil. film. Nu este magnetic, conduce bine electricitatea și formează aliaje cu aproape toate metalele.

Uşor

De trei ori mai ușor decât fierul

Durabil

Rezistență comparabilă cu oțelul

Plastic

Potrivit pentru toate tipurile de prelucrare mecanică

Fără coroziune

Filmul subțire de oxid protejează împotriva coroziunii

Aluminiul este ușor de prelucrat prin presiune, atât la cald, cât și la rece. Poate fi rulat, desenat, ștampilat. Aluminiul nu arde, nu necesită vopsire specială și este non-toxic, spre deosebire de plastic.

Maleabilitatea aluminiului este foarte mare: din el se pot face foi cu o grosime de numai 4 microni si cel mai subtire sarma. Și folia de aluminiu ultra-subțire este de trei ori mai subțire decât un păr uman. În plus, în comparație cu alte metale și materiale, este mai economic.

Capacitatea ridicată de a forma compuși cu diverse elemente chimice a dat naștere multor aliaje de aluminiu. Chiar și o proporție mică de impurități modifică semnificativ caracteristicile metalului și deschide noi domenii pentru aplicarea acestuia. De exemplu, combinația de aluminiu cu siliciu și magneziu poate fi găsită literalmente pe șosea în viața de zi cu zi - sub formă de jante din aliaj, motoare, elemente de șasiu și alte părți ale unei mașini moderne. Și dacă adăugați zinc la aliajul de aluminiu, atunci poate că îl țineți acum în mâini, deoarece acest aliaj este folosit în producția de huse pentru telefoane mobile și tablete. Între timp, oamenii de știință continuă să inventeze noi aliaje de aluminiu.
Rezerve de aluminiu
Aproximativ 75% din aluminiul produs de-a lungul existenței industriei este încă în uz astăzi.

Materialele foto utilizate în acest articol sunt © Shutterstock și © Rusal.

Descoperirea documentată a aluminiului a avut loc în 1825. Acest metal a fost obținut pentru prima dată de fizicianul danez Hans Christian Oersted, când l-a izolat prin acțiunea amalgamului de potasiu asupra clorurii de aluminiu anhidru (obținut prin trecerea clorului printr-un amestec fierbinte de oxid de aluminiu și cărbune). ). După ce a distilat mercurul, Oersted a obținut aluminiu, deși era contaminat cu impurități. În 1827, chimistul german Friedrich Wöhler a obținut aluminiu sub formă de pulbere prin reducerea hexafluoraluminatului cu potasiu. Metoda modernă de producere a aluminiului a fost descoperită în 1886 de un tânăr cercetător american, Charles Martin Hall. (Din 1855 până în 1890, au fost produse doar 200 de tone de aluminiu, iar în următorul deceniu, folosind metoda lui Hall, 28.000 de tone din acest metal au fost produse în întreaga lume.) Aluminiul cu o puritate de peste 99,99% a fost obținut pentru prima dată prin electroliză în 1920. În 1925, Edwards a publicat câteva informații despre proprietățile fizice și mecanice ale unui astfel de aluminiu. În 1938 Taylor, Willey, Smith și Edwards au publicat un articol care dă unele proprietăți ale aluminiului cu o puritate de 99,996%, obținut tot în Franța prin electroliză. Prima ediție a monografiei despre proprietățile aluminiului a fost publicată în 1967. Până de curând, se credea că aluminiul, ca metal foarte activ, nu putea să apară în natură în stare liberă, ci în 1978.

În rocile platformei siberiei a fost descoperit aluminiu nativ - sub formă de cristale sub formă de fir de numai 0,5 mm lungime (cu o grosime a firului de câțiva micrometri). Aluminiul nativ a fost descoperit și în solul lunar adus pe Pământ din regiunile Mărilor Crizei și Abundenței.

Materiale de construcție din aluminiu

Compușii de aluminiu sunt cunoscuți de om din cele mai vechi timpuri. Unul dintre ei a fost astringenții, care includ alaunul aluminiu-potasiu KAl(SO4)2. Au găsit o aplicare largă. Au fost folosite ca mordant și ca dop de sânge. Impregnarea lemnului cu o soluție de alaun de potasiu l-a făcut neinflamabil. Se știe un fapt istoric interesant, cum Archelaus, un comandant de la Roma, în timpul războiului cu perșii, a ordonat ca turnurile, care serveau drept structuri de apărare, să fie mânjite cu alaun. Perșii nu au reușit niciodată să le ardă.

Primele încercări de a obține aluminiu abia la mijlocul secolului al XIX-lea. Încercarea făcută de savantul danez H.K Oersted a fost încununată de succes. Pentru a-l obține, a folosit potasiu amalgamat ca reducător de aluminiu din oxid. Dar nu s-a putut afla ce fel de metal se obține atunci. Un timp mai târziu, doi ani mai târziu, aluminiul a fost obținut de chimistul german Wöhler, care a obținut aluminiu folosind încălzirea clorurii de aluminiu anhidru cu potasiu metal.
Mulți ani de muncă ai savantului german nu au fost în zadar. Pe parcursul a 20 de ani, a reușit să pregătească metal granulat. S-a dovedit a fi asemănător cu argintul, dar era mult mai ușor. Aluminiul era un metal foarte scump, iar până la începutul secolului al XX-lea, costul său era mai mare decât costul aurului. Prin urmare, de mulți, mulți ani, aluminiul a fost folosit ca expoziție la muzeu. În jurul anului 1807, Davy a încercat să efectueze electroliza aluminei și a obținut un metal numit alaun sau aluminiu, care este tradus din latină ca alaun.

Producția de aluminiu din argile a fost de interes nu numai pentru chimiști, ci și pentru industriași. Aluminiul era foarte greu de separat de alte substanțe, ceea ce a contribuit la faptul că era mai scump decât aurul. În 1886, chimistul C.M. Hall a propus o metodă care a făcut posibilă obținerea metalului în cantități mari. În timpul cercetărilor, el a dizolvat oxidul de aluminiu în topitura criolită de AlF3 nNaF. Amestecul rezultat a fost plasat într-un vas de granit și un curent electric continuu a fost trecut prin topitură. A fost foarte surprins când, după ceva timp, a descoperit plăci de aluminiu pur pe fundul vasului. Această metodă este în prezent principala pentru producția de aluminiu la scară industrială. Metalul rezultat a fost bun în toate, cu excepția rezistenței, care era necesară pentru industrie. Și această problemă a fost rezolvată. Chimistul german Alfred Wilm a aliat aluminiul cu alte metale: cupru, mangan și magneziu. Rezultatul a fost un aliaj mult mai rezistent decât aluminiul.

Metode de obținere

Metodele alternative de producere a aluminiului - procedeul carbotermic, procedeul Todt, procedeul Kuwahara, electroliza clorurilor, reducerea aluminiului cu sodiu - nu au prezentat avantaje față de metoda Héroux-Hall.

Prototipul prezentei invenții este propunerea noastră anterioară cu același nume, sub N. Producerea aluminiului din soluții apoase concomitent cu hidrogen, care constituie esența acestei invenții, este extrem de tentantă, dar nu poate fi realizată din cauza procedeelor. de pasivizare a unui catod de aluminiu solid cu pelicule de oxid-hidroxid de compoziție variabilă. Încercările noastre de a implementa procedeul în soluții de aluminat alcalin, acid sulfuric, acid clorhidric și acid azotic au fost la fel de nereușite.

În acest sens, ne propunem să producem aluminiu și hidrogen pe un catod de metal lichid, de exemplu, un catod de galiu sau unul constând dintr-un aliaj de galiu-aluminiu. Se pot folosi și alte aliaje cu punct de topire scăzut. Catod. Ca urmare, electroliza se realizează cu ușurință și, într-o primă aproximare, simplu, cu eliberare garantată a aluminiului în aliajul catodic.

În industrie, aluminiul este produs prin electroliza Al2O3 în criolitul topit Na3 la o temperatură de 950°C.

2Al2O3 = 4Al(3+) + 6O(2-) = 2Al + 3O2

Principalele reactii ale proceselor:

CaF2 + H2SO4 → 2HF + CaSO4 (15.z)

SiO2 + 6HF →H2SiF6 + 2H2

HF și H2SiF6 sunt produse gazoase captate de apă. Pentru a desiliconiza soluția rezultată, cantitatea calculată de sifon este mai întâi introdusă în ea:

NaF și AlF3 pot fi obținute separat în același mod dacă soluția desiliconizată de acid fluorhidric este neutralizată cu o cantitate calculată de Na2CO3 sau Al(OH)3.

Proprietăți fizice

Aluminiul este un metal alb-argintiu, ușor, durabil. Densitatea sa este de 2,7 g/cm3, de aproape trei ori mai ușoară decât fierul. Este bine prelucrat: laminat, forjat, ștanțat, tras în sârmă, are o conductivitate electrică bună (după argint și cupru, este cel mai bun conductor de căldură și electricitate)

Proprietăți chimice

1) Aluminiul metalic formează aliaje cu multe metale: Cu, In, Mg, Mn, Ni, Cr etc.

2) Aluminiul interacționează cu multe nemetale: sub formă de praf și așchii, arde în oxigen, eliberând o cantitate mare de căldură, formând oxid de aluminiu:

4 Al + 3O2 → Al2O3

3) Aluminiul interacționează cu multe substanțe complexe. Aluminiul este practic rezistent la apă, deoarece este acoperit cu un strat subțire de oxid. La temperaturi ridicate, lipsit de peliculă de protecție, interacționează cu apa conform ecuației

2Al + 6 H2O → 2Al(OH)3 + 3H2

Aplicație

Aliajele pe bază de aluminiu sunt utilizate pe scară largă deoarece sunt ușoare, puternice și rezistente la aer, apă și acizi. În inginerie electrică, aluminiul este folosit pentru a produce fire masive în linii aeriene și cabluri de înaltă tensiune; în producția de condensatoare electrice, redresoare, dispozitive semiconductoare; ca material structural în reactoare nucleare; în echipamente şi aparate pentru industria alimentară. Cuțitele sunt furnizate ambalate într-o cutie de 10 bucăți (cu excepția cuțitelor de amputare), lubrifiate cu lubrifiant conservant sau sigilate într-o pungă de plastic cu inhibitori de coroziune.

Înainte de ambalare, bisturiile sunt lubrifiate cu un strat subțire de grăsime naturală și așezate în 10 bucăți. în cutii de carton cu fante care protejează marginile tăietoare de tocit.

Cleste medicale: înainte de ambalare, fiecare instrument individual, pre-acoperit cu un lubrifiant neutru, este învelit în pergament sau hârtie cerată și așezat 5-10 bucăți în cutii de carton. La depozitarea sculei pentru o perioadă lungă de timp, arcul trebuie să fie descărcat, pentru care capătul său superior (îndreptat către fălci) trebuie îndepărtat din planul sculei, adică mutat de la ramură în lateral și astfel să prevină oboseala a primăverii.

Este permisă ambalarea instrumentelor de același tip în recipiente de grup fără ambalaj de consum sau piele. Ambalajele de consum cu unelte trebuie ambalate în ambalaje de grup - cutii, pachete, pungi, eprubete și alte tipuri progresive de ambalaje. Materialele utilizate pentru fabricarea containerelor și proiectarea containerului trebuie să asigure siguranța instrumentelor în timpul transportului și depozitării. Ambalajele de consum și de grup trebuie să împiedice posibilitatea deschiderii acestuia fără a compromite integritatea ambalajului în timpul transportului și depozitării. La deschiderea unui pachet folosind recipiente reutilizabile, integritatea containerului nu ar trebui să fie compromisă. Suprafețele ambalajelor destinate consumatorilor și grupurilor nu trebuie să aibă distorsiuni, fisuri, rupturi, deformari, găuri sau pliuri. Pe suprafața cutiilor din materiale polimerice sunt permise urme de la conectorul matriței, conductele și ejectoarele.

Concluzie

Se știe că în elementele p subnivelul p al nivelului electronic exterior este umplut cu electroni, care pot conține de la unu la șase electroni.

Există 30 de elemente p în tabelul periodic. Aceste elemente p, sau analogii lor p-electronici, formează subgrupele IIIA, IVA, VA, VIA, VIIA și VI IIA. Structura nivelului electronic exterior al atomilor elementelor acestor subgrupe se dezvoltă astfel: ns2 p1, ns2 p2, ns2 p3, ns2 p4, ns2 p5 și ns2 p6.

În general, elementele p, cu excepția aluminiului, au activitate de reducere relativ slabă. Dimpotrivă, în timpul tranziției de la subgrupul IIIA la subgrupul VIIA, se observă o creștere a activității oxidative a atomilor neutri, valorile afinității electronilor și ale energiei de ionizare cresc, iar electronegativitatea elementelor p crește.

În atomii de elemente p, nu numai electronii p, ci și electronii s ai nivelului exterior au valență. Cea mai mare stare de oxidare pozitivă a analogilor p-electronici este egală cu numărul grupului în care se află.

Referințe

1. Drozdov A.A., Chimie organică 2012

2. Komissarov L.N., Chimie anorganică 2011

3. Nesvezhisky S.N., formule în chimie 2012

4. Tretyakova Yu.D., Chimie anorganică 2011-2012

5. http://tochmeh.ru/info/alum2.php

6. http://www.bestreferat.ru/referat-121916.html