Ալյումին

Վիքիպեդիայից՝ ազատ հանրագիտարանից
Ալյումին
Aluminium.jpg

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[խմբագրել]

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 1854 թ. 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[խմբագրել]

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[խմբագրել]

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։