Ալյումին

Ալյումին

Ալյումին (լատ. Aluminium), քիմիական նշանը՝ Al (կարդացվում է՝ «ալյումին»), ատոմային թիվը 13 է, ատոմային զանգվածը՝ 26.98154: Բնական ալյումինը բաղկացած է ²⁷Al մեկ նուկլիդից: Արտաքին էլեկտրական շերտի դասավորվածությունն է 3s²p¹: Գործնականում բոլոր միացություններում օքսիդացման աստիճանը +3 է (եռավալենտ): Ալյումինի նեյտրալ ատոմի շառավիղը 0.143 նմ է, իսկ Al³⁺ իոնինը՝ 0.057 նմ: Ալյումին պարզ նյութը փափուկ, թեթև արծաթասպիտակավուն երանգով մետաղ է:

Հայտնագործումը

Լատինական aluminium-ը գալիս է նույն լատիներեն alumen բառից, որը նշանակում է պաղլեղ (квасцы – ալյումինի և կալիումի սուլֆատ՝ KAl(SO₄)₂.12H₂O), որը վաղուց օգտագործվել է կաշվի մշակման ժամանակ և ինչպես կպցնող միջոց: Քիմիական բարձր ակտիվության պատճառով մաքուր ալյումինի հայտնագործումն ու ստացումը ձգվել է համարյա 100 տարի: Եզրակացությունն այն մասին, որ պաղլեղից կարելի է ստանալ «հող» (դժվարահալ նյութ, ժամանակակից՝ ալյումինի օքսիդ) եկել է դեռ 1754 թվականից՝ գերմանացի քիմիկոս Ա. Մարգգրաֆից: Ավելի ուշ պարզվեց, որ հենց այդպիսի «հող» կարելի է ստանալ կավից, և այն սկսեցին անվանել կավահող: Ստանալ մետաղական ալյումին կարողացավ ստանալ դանիացի ֆիզիկոս Հ. Ք. Էսթրեդը: Նա ալյումինի քլորիդի (AlCl₃, որը կարելի էր ստանալ կավահողից) վրա ազդեց կալիումի ամալգամայով (սնդկահալվածքով՝ հալելով կալիումը սնդիկի հետ): Միայն քառորդ դար հետո այս մեթոդը հնարավոր եղավ մի քիչ կատարելագործել: Ֆրանսիացի քիմիկոս Ա. Է. Սենտ-Կլեր Դեվիլը 1854թ. առաջարկեց ալյումին ստանալու համար օգտագործել մետաղական նատրիում և ստացավ նոր մետաղի առաջին ձուլակտորները: Այդ ժամանակ ալյումինի գինը շատ բարձր էր, և դրանից պատրաստում էին թանկարժեք զարդեր:

Դժվար խառնուրդների հալույթի (որոնք ներառում են ալյումինի օքսիդ, ֆտորիդ և այլ [նյութեր]]) էլեկտրոլիզի միջոցով ալյումինի արտադրության գործարանային տարբերակն իրարից անկախ մշակել են Պ. Էրուն (Ֆրանսիա) և Չ. Հոլլը (ԱՄՆ) 1888թ.: Ալյումինի արտադրությունը կապված էր էլեկտրաէներգիայի մեծ ծախսերի հետ, այդ պատճառով մեծ մասշտաբներով այն սկսեցին ստանալ միայն 20-րդ դարում:

Քիմիական հատկությունները

Ալյումինը շատ ակտիվ մետաղ է: Փոխազդում է ջրի հետ՝

2Al + 6H₂O → Al(OH)₃ + 3H₂

Օդում այրվում է՝ արձակելով մեծ քանակությամբ ջերմություն.

4Al + 3O₂ → 2AlO₃; արձակվում է -1675ԿՋ/մոլ

Տաքացման պայմաններում փոխազդում է ոչ-մետաղների հետ.

2Al + 3Cl₂ → 2AlCl₃

2Al + 3S → Al₂S₃

2Al + N₂ → 2AlN

4Al + 3C → Al₄C₃

Հեշտությամբ լուծվում է աղաթթվում և նոսր ծծմբական թթվում, իսկ տաքացման պայմաններում՝ նաև խիտ ազոտական և ծծմբական թթուներում:

2Al + 6HCl → 2AlCl₃ + 3H₂

2Al + 2H₂SO₄ → Al₂(SO₄)₃ + 3H₂

Al + 6HNO₃ (Խիտ) → Al(NO₃)₃ + 3NO₂ + 3H₂O

2Al + 6H₂SO₄ → Al₂(SO₄)₃ + 3SO₂ + 6H₂O

Լուծվում է ալկալիներում.

2Al + 2NaOH + 6H₂O → 2Na[Al(OH)₄] + 3H₂

Ավելի պասիվ(այսինքն`ավելի բարձր օքսիդացման պոտենցիալով)մետաղներին վերականգնում է իրենց օքսիդներից:Մետաղների սըացման այս եղանակը կոչվում է ալյումինաթերմիա:

3Fe₃O₄ + 8Al → 4Al₂O₃ + 9Fe; ΔH=-4349ԿՋ

Cr₂ + 2Al → Al₂O₃ + 2Cr; ΔH=-534ԿՋ

Կիրառվում է թեթև և ամուր համաձուլվածքների ստացման, ալյումինաթերմիայի, ինչպես նաև կենցաղային իրերի պատրաստման համար:

Բնության մեջ տարածվածությունը

Բնության մեջ տարածվածությունով ալյումինը գրավում է առաջին տեղը մետաղների մեջ և երրորդ տեղը բոլոր տարրերի մեջ (թթվածնից և սիլիցիումից հետո), այն զբաղեցնում է երկրակեղևի զանգվածի 8.8%-ը: Ալյումինը մտնում է ահռելի քանակությամբ հանքանյութերի բաղադրության մեջ, գլխավորությամբ ալյումոսիլիկատների և լեռնային ապարների: Ալյումինի միացություններ պարունակում են գրանիտները, բազալտները, կավը, դաշտային սպաթը և այլն: Բայց ահա պարադոքս. չնայած նրան, որ ալյումինը պարունակվում է շատ մեծ քանակությամբ հանքանյութերում և ապարներում, բոքսիտներով հարուստ տեղանքները, որոնք հանդիսանում են ալյումինի գործարանային ստացման հիմնական հումք, բավականին հազվադեպ են հանդիպում: Միկրոէլեմենտների տեսքով ալյումինը առկա է կենդանիների և բույսերի հյուսվածքներում: