एल्यूमीनियम के ऑक्सीकरण गुण। एल्यूमीनियम के भौतिक और रासायनिक गुण

अल्युमीनियम

एल्यूमीनियम    मैं; मीटर।   [अव्य से alumen (एल्यूमिनिस) - alum]। रासायनिक तत्व (अल), उच्च विद्युत चालकता (विमानन, इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग, निर्माण, घरेलू, आदि में उपयोग किए गए) के साथ चांदी-सफेद हल्के निंदनीय धातु। एल्युमिनियम का सल्फेट। एल्युमिनियम की मिश्र धातु।

(अव्य। एल्युमिनियम, एलुमेन - फिटकिरी से), आवधिक प्रणाली के समूह III का एक रासायनिक तत्व। चांदी-सफेद धातु, प्रकाश (2.7 ग्राम / सेमी 3), उच्च विद्युत चालकता के साथ नमनीय, टी   pl 660 plC। यह रासायनिक रूप से सक्रिय है (हवा में यह एक सुरक्षात्मक ऑक्साइड फिल्म के साथ कवर किया गया है)। प्रकृति में व्यापकता के संदर्भ में, यह तत्वों के बीच 4 वें स्थान पर और 1 धातुओं के बीच (पृथ्वी की पपड़ी के द्रव्यमान का 8.8%) लेता है। कई सौ एल्यूमीनियम खनिजों को जाना जाता है (एलुमिनोसिलिकेट्स, बॉक्साइट्स, अलुनाइट्स, आदि)। 960 .C पर पिघला हुआ क्रायोलाइट ना 3 AlF 6 में एल्यूमिना अल 2 ओ 3 के इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा प्राप्त किया गया। उनका उपयोग विमानन, निर्माण (संरचनात्मक सामग्री, मुख्य रूप से अन्य धातुओं के साथ मिश्र धातुओं के रूप में), इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग (केबलों के निर्माण में तांबे का विकल्प, आदि), खाद्य उद्योग (पन्नी), धातु विज्ञान (मिश्र धातु जोड़नेवाला), मिश्र धातु, आदि में किया जाता है।

एल्युमिनम (लाट अल्युमिनियम), अल ("एल्युमिनियम" पढ़ा जाता है), परमाणु संख्या 13 वाला रासायनिक तत्व, परमाणु द्रव्यमान 26.98154। प्राकृतिक एल्यूमीनियम में एक 27 अल न्यूक्लाइड होते हैं। मेंडेलीव के तत्वों की आवधिक प्रणाली के समूह IIIA में तीसरी अवधि में स्थित है। बाहरी इलेक्ट्रॉनिक परत 3 विन्यास रों 2 पी   1। लगभग सभी यौगिकों में, एल्यूमीनियम का ऑक्सीकरण राज्य +3 (वैधता III) है।
एल्यूमीनियम के तटस्थ परमाणु का त्रिज्या 0.143 एनएम है, अल 3+ आयन का त्रिज्या 0.057 एनएम है। तटस्थ एल्यूमीनियम परमाणु की अनुक्रमिक आयनीकरण ऊर्जा क्रमशः 5.984, 18.828, 28.44 और 120 ईवी है। पॉलिंग स्केल पर, एल्युमिनियम की इलेक्ट्रोनगेटिविटी 1.5 है।
सरल पदार्थ एल्यूमीनियम है - एक नरम, हल्का चांदी-सफेद धातु।
खोज की कहानी
  लैटिन एल्युमिनियम लैटिन एलुमेन से आता है, जिसका अर्थ है फिटकरी (सेमी।   फिटकिरी)   (एल्यूमीनियम और पोटेशियम सल्फेट केएएल (एसओ 4) 2 · 12 एच 2 ओ), जो लंबे समय से चमड़े की ड्रेसिंग में और एक कसैले के रूप में उपयोग किया जाता है। उच्च रासायनिक गतिविधि के कारण, शुद्ध एल्यूमीनियम की खोज और रिलीज लगभग 100 वर्षों तक खिंच गई। निष्कर्ष यह है कि "एल्यूमिना" को आधुनिक शब्दों में एलुम (एक दुर्दम्य पदार्थ), एल्यूमीनियम ऑक्साइड से प्राप्त किया जा सकता है (सेमी।   एल्यूमीनियम ऑक्साइड)) 1754 में जर्मन रसायनज्ञ ए मार्ग्राफ द्वारा वापस बनाया गया (सेमी।   MARGGRAPH एंड्रियास सिगिस्मंड)। यह बाद में पता चला कि उसी "पृथ्वी" को मिट्टी से निकाला जा सकता है, और इसे एल्यूमिना कहा जाता था। यह केवल 1825 में डेनिश भौतिक विज्ञानी एच.के. ओर्स्टेड धातु एल्यूमीनियम प्राप्त करने में सक्षम था। (सेमी।   ERSTED हंस क्रिश्चियन)। उन्होंने पोटेशियम अमलगम (पारा के साथ पोटेशियम का एक मिश्र धातु) एल्यूमीनियम क्लोराइड AlCl 3 के साथ इलाज किया, जो एल्यूमिना से प्राप्त किया जा सकता था, और पारा के आसवन के बाद, ग्रे एल्यूमीनियम पाउडर को पृथक किया गया था।
एक सदी के एक चौथाई के बाद ही यह विधि थोड़ा आधुनिकीकरण करने में सक्षम थी। फ्रांसीसी रसायनज्ञ एई सेंट क्लेयर डेविल (सेमी।   सैंट क्लैर डेविल हेनरी एटिएन)   1854 में एल्यूमीनियम का उत्पादन करने के लिए धातु सोडियम का उपयोग करने का सुझाव दिया (सेमी।   सोडियम), और नई धातु के पहले सिल्लियां प्राप्त की। एल्यूमीनियम की लागत तब बहुत अधिक थी, और इससे गहने बनाए गए थे।
एल्यूमीनियम ऑक्साइड, एल्यूमीनियम फ्लोराइड और अन्य पदार्थों सहित जटिल मिश्रण के पिघलने के इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा एल्यूमीनियम के उत्पादन के लिए एक औद्योगिक विधि, स्वतंत्र रूप से पी। इरू द्वारा 1886 में विकसित की गई थी। (सेमी।   इरु पॉल लुइस त्सिन)   (फ्रांस) और सी। हॉल (यूएसए)। एल्यूमीनियम का उत्पादन उच्च ऊर्जा खपत के साथ जुड़ा हुआ है, इसलिए बड़े पैमाने पर यह केवल 20 वीं शताब्दी में बेचा गया था। सोवियत संघ में, पहला औद्योगिक एल्यूमीनियम 14 मई, 1932 को वोल्खोव जलविद्युत स्टेशन के पास बनाए गए वोल्खोव एल्यूमीनियम संयंत्र में प्राप्त किया गया था।
प्रकृति में होना
  पृथ्वी की पपड़ी में इसकी व्यापकता के संदर्भ में, एल्यूमीनियम धातुओं में पहला स्थान और सभी तत्वों (ऑक्सीजन और सिलिकॉन के बाद) के बीच तीसरा स्थान लेता है, यह पृथ्वी की पपड़ी के द्रव्यमान का लगभग 8.8% है। एल्यूमीनियम खनिजों की एक बड़ी संख्या का हिस्सा है, मुख्य रूप से एल्यूमिनोसिलिकेट्स (सेमी।   एल्यूमीनियम सिलिकेट्स)और चट्टानें। एल्यूमीनियम यौगिकों में ग्रेनाइट होते हैं (सेमी।   ग्रेनाइट)बेसाल्ट (सेमी।   बेसाल्ट), मिट्टी (सेमी।   मिट्टी), फेल्डस्पार्स (सेमी।   स्फतीय)   आदि लेकिन यहाँ विरोधाभास है: एल्यूमीनियम और बॉक्साइट जमा युक्त खनिजों और चट्टानों की एक बड़ी संख्या के साथ (सेमी।   बॉक्साइट)   - एल्यूमीनियम के औद्योगिक उत्पादन में मुख्य कच्चे माल, काफी दुर्लभ हैं। रूस में, साइबेरिया और यूराल में बॉक्साइट जमा पाया जाता है। Alunites औद्योगिक महत्व के भी हैं। (सेमी।   एलन)   और नेफ़लाइन (सेमी।   NEPHELINE).
एक ट्रेस तत्व के रूप में, एल्यूमीनियम पौधों और जानवरों के ऊतकों में मौजूद है। संकेंद्रित जीव होते हैं जो अपने अंगों में एल्यूमीनियम जमा करते हैं - कुछ काई, मोलस्क।
औद्योगिक प्राप्ति
औद्योगिक उत्पादन में, बॉक्साइट को पहले रासायनिक प्रसंस्करण के अधीन किया जाता है, जिससे सिलिकॉन और लौह आक्साइड और अन्य तत्वों की अशुद्धियों को दूर किया जाता है। इस तरह के प्रसंस्करण के परिणामस्वरूप, शुद्ध एल्यूमिना   अल 2 ओ 3 - इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा धातु के उत्पादन में मुख्य कच्चा माल। हालांकि, इस तथ्य के कारण कि अल 2 ओ 3 का पिघलने बिंदु बहुत अधिक है (2000 डिग्री सेल्सियस से अधिक), इलेक्ट्रोलिसिस के लिए इसके पिघल का उपयोग करना संभव नहीं है।
वैज्ञानिकों और इंजीनियरों को निम्नलिखित में एक रास्ता मिला। इलेक्ट्रोलिसिस स्नान में, क्रायोलाइट को पहले पिघलाया जाता है (सेमी।   cryolite)   Na 3 AlF 6 (1000 ° C से थोड़ा नीचे का तापमान)। क्रायोलाइट प्राप्त किया जा सकता है, उदाहरण के लिए, नेफलाइन कोला प्रायद्वीप के प्रसंस्करण में। फिर, थोड़ा अल 2 ओ 3 (वजन से 10% तक) और कुछ अन्य पदार्थ जो बाद की प्रक्रिया की स्थितियों में सुधार करते हैं, उन्हें इस पिघल में जोड़ा जाता है। इस पिघल के इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान, एल्यूमीनियम ऑक्साइड विघटित हो जाता है, क्रायोलाइट पिघल में रहता है, और कैथोड पर पिघला हुआ एल्यूमीनियम रूप:
2Al 2 O 3 \u003d 4Al + 3O 2।
चूंकि ग्रेफाइट इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान एनोड के रूप में कार्य करता है, एनोड में जारी ऑक्सीजन ग्रेफाइट और कार्बन डाइऑक्साइड CO2 के साथ प्रतिक्रिया करता है।
इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान, एक धातु एल्यूमीनियम सामग्री के साथ लगभग 99.7% प्राप्त होती है। तकनीक में बहुत अधिक क्लीनर एल्यूमीनियम का भी उपयोग किया जाता है, जिसमें इस तत्व की सामग्री 99.999% या अधिक तक पहुंच जाती है।
शारीरिक और रासायनिक गुण
  एल्यूमीनियम एक विशिष्ट धातु है, क्रिस्टल जाली घन-केंद्रित, पैरामीटर है और\u003d 0.40403 एनएम। शुद्ध धातु का गलनांक 660 ° C है, क्वथनांक लगभग 2450 ° C है, और घनत्व 2.6989 g / cm 3 है। एल्यूमीनियम के रैखिक विस्तार का तापमान गुणांक लगभग 2.5 · 10 -5 K -1 है। अल 3+ / अल की मानक इलेक्ट्रोड क्षमता 1.663V है।
रासायनिक रूप से, एल्यूमीनियम एक काफी सक्रिय धातु है। हवा में, इसकी सतह को तुरंत अल 2 ओ 3 ऑक्साइड की घनी फिल्म के साथ कवर किया जाता है, जो धातु को आगे ऑक्सीजन तक पहुंचने से रोकता है और प्रतिक्रिया की समाप्ति की ओर जाता है, जो एल्यूमीनियम के उच्च एंटीकोर्सिव गुणों की ओर जाता है। एल्यूमीनियम पर एक सुरक्षात्मक सतह फिल्म भी बनती है अगर इसे केंद्रित नाइट्रिक एसिड में रखा जाता है।
अन्य एसिड के साथ एल्यूमीनियम सक्रिय रूप से प्रतिक्रिया करता है:
6CHl + 2Al \u003d 2AlCl 3 + 3H 2,
3H 2 SO 4 + 2Al \u003d Al 2 (SO 4) 3 + 3H 2।
क्षार समाधान के साथ एल्यूमीनियम प्रतिक्रिया करता है। सबसे पहले, सुरक्षात्मक ऑक्साइड फिल्म घुल जाती है:
Al 2 O 3 + 2NaOH + 3H 2 O \u003d 2Na।
फिर प्रतिक्रियाएं आगे बढ़ती हैं:
2Al + 6H 2 O \u003d 2Al (OH) 3 + 3H 2,
नोह + अल (ओएच) 3 \u003d ना,
या कुल में:
2Al + 6H 2 O + 2NaOH \u003d Na + 3H 2,
और परिणामस्वरूप, एलुमिनेट्स बनते हैं (सेमी।   aluminate): ना - सोडियम एल्यूमिनेट (सोडियम टेट्राहाइड्रॉक्सोयूमुलेट), के - पोटेशियम एलुमिनेट (पोटेशियम टेराहाइड्रॉक्सोएलुमिनेट), आदि। चूंकि समन्वय संख्या इन यौगिकों में एल्यूमीनियम परमाणु की विशेषता है। (सेमी।   समन्वय संख्या)   6, 4 नहीं, तो इन टेट्राहाइड्रोक्सी यौगिकों के वैध सूत्र निम्नानुसार हैं: ना और के।
जब गरम किया जाता है, तो एल्युमीनियम के साथ प्रतिक्रिया होती है:
2Al + 3Cl 2 \u003d 2AlCl 3,
2Al + 3 Br 2 \u003d 2AlBr 3।
दिलचस्प है, एल्यूमीनियम और आयोडीन पाउडर के बीच की प्रतिक्रिया (सेमी।   UNGEI)   कमरे के तापमान पर शुरू होता है अगर पानी की कुछ बूंदों को प्रारंभिक मिश्रण में जोड़ा जाता है, जो इस मामले में एक उत्प्रेरक की भूमिका निभाता है:
2Al + 3I 2 \u003d 2AlI 3।
हीटिंग के दौरान सल्फर के साथ एल्यूमीनियम की बातचीत एल्यूमीनियम सल्फाइड के गठन की ओर ले जाती है:
2Al + 3S \u003d Al 2 S 3,
जो पानी से आसानी से विघटित हो जाता है:
अल 2 एस 3 + 6 एच 2 ओ \u003d 2 ए एल (ओएच) 3 + 3 एच 2 एस।
एल्यूमीनियम सीधे हाइड्रोजन के साथ बातचीत नहीं करता है, लेकिन अप्रत्यक्ष रूप से, उदाहरण के लिए, ऑर्गेनोलेमन यौगिकों का उपयोग करके (सेमी।   अल्युमीनियम कार्बनिक यौगिकों), यह ठोस बहुलक एल्यूमीनियम हाइड्राइड (AlН 3) x - सबसे मजबूत कम करने वाले एजेंट को संश्लेषित करना संभव है।
पाउडर के रूप में, एल्यूमीनियम को हवा में जलाया जा सकता है, और एल्यूमीनियम ऑक्साइड अल 2 ओ 3 का एक सफेद दुर्दम्य पाउडर बनता है।
अल 2 ओ 3 में उच्च बंधन ताकत साधारण पदार्थों से एल्यूमीनियम के गठन की उच्च गर्मी और एल्यूमीनियम को उनके आक्साइड से कई धातुओं को कम करने की क्षमता निर्धारित करती है, उदाहरण के लिए:
3Fe 3 O 4 + 8Al \u003d 4Al 2 O 3 + 9Fe और सम
3CaO + 2Al \u003d Al 2 O 3 + 3Ca।
धातुओं के उत्पादन की इस विधि को एल्युमनीथमी कहा जाता है। (सेमी।   एल्युमिना थर्मिया).
एम्फ़ोटेरिक ऑक्साइड अल 2 ओ 3 एम्फ़ोटेरिक हाइड्रॉक्साइड से मेल खाती है - एक अनाकार बहुलक यौगिक जिसमें निरंतर संरचना नहीं होती है। एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड की संरचना को सूत्र xAl 2 O 3 · yH 2 O द्वारा व्यक्त किया जा सकता है। स्कूल में रसायन विज्ञान का अध्ययन करते समय, एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड का सूत्र अक्सर अल (OH) 3 के रूप में इंगित किया जाता है।
प्रयोगशाला में, विनिमय प्रतिक्रियाओं द्वारा जिलेटिनस अवक्षेप के रूप में एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड प्राप्त किया जा सकता है:
अल 2 (SO 4) 3 + 6NOH \u003d 2Al (OH) 3 + 3Na 2 SO 4,
या एल्यूमीनियम नमक के घोल में सोडा मिलाकर:
2AlCl 3 + 3Na 2 CO 3 + 3H 2 O \u003d 2Al (OH) 3 Cl + 6NaCl + 3CO 2,
एल्यूमीनियम नमक के घोल में अमोनिया घोल मिलाते हुए:
AlCl 3 + 3NH 3 · H 2 O \u003d Al (OH) 3 H + 3H 2 O + 3NH 4 Cl।
आवेदन
आवेदन के पैमाने के संदर्भ में, एल्यूमीनियम और इसके मिश्र धातु लोहे और इसके बाद दूसरा स्थान लेते हैं। प्रौद्योगिकी और रोजमर्रा की जिंदगी के विभिन्न क्षेत्रों में एल्यूमीनियम का व्यापक उपयोग इसके भौतिक, यांत्रिक और रासायनिक गुणों के संयोजन के साथ जुड़ा हुआ है: कम घनत्व, वायुमंडलीय हवा में संक्षारण प्रतिरोध, उच्च गर्मी और विद्युत चालकता, लचीलापन और अपेक्षाकृत उच्च शक्ति। एल्यूमीनियम को विभिन्न तरीकों से आसानी से संसाधित किया जाता है - फोर्जिंग, स्टैम्पिंग, रोलिंग, आदि। शुद्ध एल्यूमीनियम का उपयोग तार के निर्माण के लिए किया जाता है (एल्यूमीनियम की विद्युत चालकता तांबे की विद्युत चालकता का 65.5% है, लेकिन एल्यूमीनियम तांबे की तुलना में तीन गुना अधिक हल्का है, इसलिए एल्यूमीनियम अक्सर इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग में तांबे की जगह लेता है) और पन्नी पैकेजिंग सामग्री के रूप में इस्तेमाल किया। पिघले हुए एल्यूमीनियम का मुख्य भाग विभिन्न मिश्र धातुओं को प्राप्त करने पर खर्च किया जाता है। एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं को कम घनत्व, शुद्ध (एल्यूमीनियम की तुलना में) संक्षारण प्रतिरोध और उच्च तकनीकी गुणों की विशेषता होती है: उच्च गर्मी और विद्युत चालकता, गर्मी प्रतिरोध, शक्ति और लचीलापन। एल्यूमीनियम मिश्र धातु की सतह पर सुरक्षात्मक और सजावटी कोटिंग्स आसानी से लागू होते हैं।
एल्यूमीनियम मिश्र के गुणों की विविधता एल्यूमीनियम में विभिन्न योजक के परिचय के कारण है, इसके साथ ठोस समाधान या इंटरमेटेलिक यौगिक बनाते हैं। एल्यूमीनियम के थोक का उपयोग हल्की मिश्र धातुओं के उत्पादन के लिए किया जाता है - ड्यूरुलाइन (सेमी।   duralumin)   (94% Al, 4% Cu, 0.5% Mg, Mn, Fe और Si प्रत्येक), सिलुमिन (85-90% Al, 10-14% Si, 0.1% Na), आदि एल्यूमिनियम का उपयोग धातु विज्ञान में किया जाता है। न केवल मिश्र धातुओं के लिए एक आधार के रूप में, बल्कि तांबा, मैग्नीशियम, लोहा, निकल आदि के आधार पर मिश्र धातुओं में व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले मिश्र धातु के रूप में भी।
ऑटोमोटिव उद्योग में, निर्माण और वास्तुकला में, जहाज निर्माण, विमानन और अंतरिक्ष प्रौद्योगिकी में, एल्युमिनियम मिश्र धातुओं का व्यापक रूप से रोजमर्रा के जीवन में उपयोग किया जाता है। विशेष रूप से, पहला कृत्रिम पृथ्वी उपग्रह एल्यूमीनियम मिश्र धातु से बना था। एल्यूमीनियम और ज़िरकोनियम - ज़िरकलॉय के मिश्र धातु का व्यापक रूप से परमाणु रिएक्टर इंजीनियरिंग में उपयोग किया जाता है। विस्फोटकों के निर्माण में एल्यूमीनियम का उपयोग किया जाता है।
विशेष रूप से ध्यान दें, विद्युत रासायनिक विधि द्वारा प्राप्त एल्यूमीनियम धातु की सतह पर एल्यूमीनियम ऑक्साइड की रंगीन फिल्में हैं। ऐसी फिल्मों के साथ लेपित धातु एल्यूमीनियम को एनोडाइज्ड एल्यूमीनियम कहा जाता है। Anodized एल्यूमीनियम से, दिखने में, सोने से बने, विभिन्न गहने बनाए जाते हैं।
रोजमर्रा की जिंदगी में एल्यूमीनियम को संभालते समय, आपको यह ध्यान रखने की जरूरत है कि केवल तटस्थ (अम्लीय) तरल पदार्थ (उदाहरण के लिए, उबलते पानी) को गरम किया जा सकता है और एल्यूमीनियम कंटेनर में संग्रहीत किया जा सकता है। यदि, उदाहरण के लिए, खट्टा गोभी का सूप एल्यूमीनियम के बर्तन में पकाया जाता है, तो एल्यूमीनियम भोजन में चला जाता है और यह एक अप्रिय "धातु" स्वाद प्राप्त करता है। चूंकि ऑक्साइड फिल्म रोजमर्रा की जिंदगी में क्षति के लिए बहुत आसान है, एल्यूमीनियम के बर्तनों का उपयोग अभी भी अवांछनीय है।
शरीर एल्यूमीनियम
  एल्युमिनियम दैनिक भोजन (लगभग 2-3 मिलीग्राम) के साथ मानव शरीर में प्रवेश करता है, लेकिन इसकी जैविक भूमिका स्थापित नहीं की गई है। औसतन, मानव शरीर (70 किग्रा) में हड्डियों और मांसपेशियों में लगभग 60 मिलीग्राम एल्यूमीनियम निहित है।

विश्वकोश शब्दकोश. 2009 .

देखें कि "एल्यूमीनियम" अन्य शब्दकोशों में क्या है:

या मिट्टी (रासायनिक पदनाम अल, परमाणु भार 27.04) एक धातु है जो प्रकृति में अभी तक मुक्त अवस्था में नहीं मिली है; लेकिन यौगिकों के रूप में, अर्थात् सिलिकेट, यह तत्व सर्वव्यापी और व्यापक है; यह चट्टानों के द्रव्यमान का हिस्सा है ... ब्रोकहॉस और एफ्रॉन का विश्वकोश

  - (मिट्टी) रसायन। चार। अल; अल। में। \u003d 27.12; sp। में। \u003d 2.6; t। pl। लगभग 700 °। चांदी-सफेद, नरम, स्पष्ट धातु; सिलिकिक एसिड के संयोजन में, मिट्टी का मुख्य घटक, फेल्डस्पार, अभ्रक; सभी मिट्टी में पाया जाता है। जाता है ... ... रूसी भाषा के विदेशी शब्दों का शब्दकोश

  - (प्रतीक Аl), चांदी-सफेद धातु, आवर्त सारणी के तीसरे समूह का तत्व। इसे पहली बार शुद्ध रूप में 1827 में प्राप्त किया गया था। ग्लोब की पपड़ी में सबसे आम धातु; इसका मुख्य स्रोत बॉक्साइट अयस्क है। प्रक्रिया ... ... वैज्ञानिक और तकनीकी विश्वकोश शब्दकोश

एल्यूमीनियम   - एल्यूमीनियम, एल्युमिनियम (रासायनिक चिह्न A1, परमाणु भार 27.1), पृथ्वी की सतह पर सबसे आम धातु और, O और सिलिकॉन के बाद, पृथ्वी की पपड़ी का सबसे महत्वपूर्ण घटक है। ए प्रकृति में होता है, मुख्य रूप से सिलिकिक एसिड लवण (सिलिकेट्स) के रूप में; ... ... बिग मेडिकल इनसाइक्लोपीडिया

अल्युमीनियम   - एक नीला-सफेद धातु है, जो विशेष लपट द्वारा विशेषता है। यह बहुत नमनीय है, आसानी से रोलिंग, ड्राइंग, फोर्जिंग, मुद्रांकन, साथ ही कास्टिंग आदि के लिए उत्तरदायी है। अन्य नरम धातुओं की तरह, एल्यूमीनियम भी खुद को बहुत अच्छी तरह से उधार देता है ... ... आधिकारिक शब्दावली

  (ए एल), गैलियम (गा), इंडियम (इन) और थैलियम (टी एल)।

समूह III के मुख्य उपसमूह की धातुओं की खोज

बोरॉन एक गैर-धातु है। एल्यूमीनियम एक संक्रमण धातु है, और गैलियम, इंडियम और थैलियम पूर्ण धातु हैं। इस प्रकार, आवधिक प्रणाली के प्रत्येक समूह के तत्वों के परमाणुओं की बढ़ती हुई रेडी के साथ, सरल पदार्थों के धातु गुण बढ़ जाते हैं।

विचार करनाअधिक जानकारी एल्यूमीनियम के गुण।

1.   डी। आई। मेंडेलीव की तालिका में एल्यूमीनियम की स्थिति। परमाणु की संरचना, दिखाए गए ऑक्सीकरण की डिग्री।

एल्युमिनियम तत्व समूह III में स्थित है, मुख्य "ए" उपसमूह, आवधिक प्रणाली की अवधि 3, क्रम संख्या 13, सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान Ar (Al) \u003d 27। बाईं ओर इसका पड़ोसी मैग्नीशियम, एक विशिष्ट धातु, और दाईं ओर सिलिकॉन पहले से ही है। अधातु। इसलिए, एल्यूमीनियम को कुछ मध्यवर्ती गुणों का प्रदर्शन करना चाहिए और इसके यौगिक एम्फ़ोटेरिक हैं।

अल +13) 2) 8) 3

अल 0 - 3 ई - → अल +3 एल्युमिनियम यौगिकों में +3 का ऑक्सीकरण अवस्था प्रदर्शित करता है:

2. एल्यूमीनियम के भौतिक गुण

नि: शुल्क एल्यूमीनियम एक चांदी-सफेद धातु है जिसमें उच्च गर्मी और विद्युत चालकता होती है। पिघलने बिंदु 650 о С. एल्युमिनियम में कम घनत्व (2.7 ग्राम / सेमी 3) है - लोहे या तांबे की तुलना में लगभग तीन गुना कम है, और एक ही समय में यह एक मजबूत धातु है।

3. प्रकृति में होना

प्रकृति में व्यापकता के संदर्भ में, यह धातुओं के बीच 1 स्थान और तत्वों के बीच 3 वें स्थान पर है, केवल ऑक्सीजन और सिलिकॉन के लिए दूसरा स्थान है। विभिन्न शोधकर्ताओं के अनुसार पृथ्वी की पपड़ी में एल्यूमीनियम का प्रतिशत पृथ्वी की पपड़ी के द्रव्यमान का 7.45 से 8.14% है।

प्रकृति में, एल्यूमीनियम केवल यौगिकों (खनिजों) में पाया जाता है।

उनमें से कुछ:

बॉक्साइट्स अल 2 ओ 3 एच 2 ओ (SiO 2, Fe 2 O 3, CaCO 3 की अशुद्धियों के साथ); नेफलाइन - ना ३ ४;Alunites - KAl (SO 4) 2 2Al (OH) 3; एल्यूमिना (रेत SiO 2 के साथ काओलिन का मिश्रण, चूना पत्थर CaCO 3, मैग्नेसाइट MgCO 3);कोरंडम - अल 2 ओ 3; फेल्डस्पर (ऑर्थोक्लेज़) - के 2 ओअल 2 ओ 3 6 एसआईओ 2; Kaolinite - अल 2 ओ 3 2 एसआईओ 2 2 एच 2 ओ; alunite   - (Na, K) 2 SO 4 अल 2 (SO 4) 3 4Al (OH) 3; बीerill - 3BeO Al 2 O 3 6SiO 2

4. एल्यूमीनियम और इसके यौगिकों के रासायनिक गुण

एल्यूमीनियम आसानी से सामान्य परिस्थितियों में ऑक्सीजन के साथ बातचीत करता है और ऑक्साइड फिल्म के साथ लेपित होता है (यह एक मैट फ़िनिश देता है)।

OXIDE फिल्म निर्माण

इसकी मोटाई 0.00001 मिमी है, लेकिन इसके लिए धन्यवाद, एल्यूमीनियम कोरोड नहीं करता है। एल्यूमीनियम के रासायनिक गुणों का अध्ययन करने के लिए, ऑक्साइड फिल्म को हटा दिया जाता है। (सैंडपेपर का उपयोग करना, या रासायनिक रूप से: ऑक्साइड फिल्म को हटाने के लिए पहले क्षार घोल में डुबोना, और फिर पारा लवण के घोल में पारा के साथ एक अमलगम एल्यूमीनियम मिश्र धातु बनाने के लिए)।

मैं। सरल पदार्थों के साथ सहभागिता - गैर-धातु

•   पहले से ही कमरे के तापमान पर, एल्यूमीनियम सक्रिय रूप से हलोजन बनाने के लिए सभी हलोजन के साथ प्रतिक्रिया करता है।
• गर्म होने पर, यह सल्फर (200 ° C) के साथ इंटरैक्ट करता है2A l + 3S \u003d Al 2 S 3   (एल्यूमीनियम सल्फाइड),
• नाइट्रोजन (800 ° C) 2A l + N 2 \u003d 2AlN   (एल्यूमीनियम नाइट्राइड),
• फॉस्फोरस (500 ° C) A l + P \u003d A l P   (एल्यूमीनियम फास्फाइड)
• कार्बन (2000 ° C)4 ए एल + 3 सी \u003d ए एल 4 सी 3   (एल्यूमीनियम कार्बाइड)
• एक उत्प्रेरक की उपस्थिति में आयोडीन के साथ - पानी(वीडियो)2 एल + 3 आई 2 \u003d 2 ए एल मैं ३ (एल्यूमीनियम आयोडाइड)

इन सभी यौगिकों को एल्यूमीनियम हाइड्रोक्साइड बनाने के लिए पूरी तरह से हाइड्रोलाइज्ड किया जाता है और, तदनुसार, हाइड्रोजन सल्फाइड, अमोनिया, फॉस्फीन और मीथेन:

अल 2 एस 3 + 6 एच 2 ओ \u003d 2 एएल (ओएच) 3 + 3 एच 2 एस­

  Al 4 C 3 + 12H 2 O \u003d 4Al (OH) 3 + 3CH 4

छीलन या पाउडर के रूप में, यह हवा में चमकता है, जिससे बड़ी मात्रा में गर्मी निकलती है:

4 ए l + 3O 2 \u003d 2Al 2 O 3 + 1676 kj।

द्वितीय। जटिल पदार्थों के साथ एल्यूमीनियम की बातचीत

• पानी की बातचीत:

2 एल + 6 एच 2 ओ \u003d 2 अल (ओएच) 3 + 3 एच 2 ऑक्साइड फिल्म नहीं !!

  अनुभव (वीडियो)

• धातु आक्साइड के साथ सहभागिता:

एल्युमीनियम एक अच्छा कम करने वाला एजेंट है, क्योंकि यह सक्रिय धातुओं में से एक है। यह क्षारीय-पृथ्वी धातुओं के तुरंत बाद की गतिविधियों की एक श्रृंखला में है। इसलिये धातुओं को उनके आक्साइड से पुनर्स्थापित करता है। इस तरह की प्रतिक्रिया - एल्यूमिनाथमी - का उपयोग शुद्ध दुर्लभ धातुओं, जैसे टंगस्टन, वैनेडियम, आदि के उत्पादन के लिए किया जाता है।

3 Fe 3 O 4 + 8Al \u003d 4Al 2 O 3 + 9Fe +क्यू

थर्माइट वेल्डिंग में Fe 3 O 4 और Al (पाउडर) के दीमक मिश्रण का भी उपयोग किया जाता है।

सी r 2 O 3 + 2Al \u003d 2Cr + Al 2लगभग ३

• एसिड के साथ सहभागिता,उदाहरण के लिएनमक और हाइड्रोजन के गठन के साथ सल्फ्यूरिक एसिड का एक समाधान:

ठंड केंद्रित सल्फ्यूरिक और नाइट्रोजन के साथ प्रतिक्रिया नहीं होती है (पासिवेट्स)। इसलिए, नाइट्रिक एसिड को एल्यूमीनियम टैंकों में ले जाया जाता है। गर्म होने पर, एल्यूमीनियम हाइड्रोजन के विकास के बिना इन एसिड को बहाल करने में सक्षम है:

2A l + 6H 2 S O 4 (कांसेप्ट) \u003d Al 2 (S O 4) 3 + 3S O 2 + 6H 2 O,

  एक l + 6HNO 3 (संक्षिप्त) \u003d Al (NO 3) 3 + 3NO 2 + 3H 2 O।

• क्षार के साथ एल्यूमीनियम की बातचीत(वीडियो).

2अल + 2 नाहो + 6 एच 2 ओ \u003d 2 ना + 3 एच 2

ना[एक एल(ओएच) 4] - सोडियम टेट्राहाइड्रॉक्सोएल्लुमिनेट

रसो-जापानी युद्ध में रसायनज्ञ गोर्बोव के सुझाव पर, इस प्रतिक्रिया का उपयोग गुब्बारे के लिए हाइड्रोजन का उत्पादन करने के लिए किया गया था।

• के साथ एल्यूमीनियम की बातचीत   नमक के घोल:

2Al + 3CuSO 4 \u003d Al 2 (SO 4) 3 + 3Cu

यदि पारा नमक के साथ एल्यूमीनियम की सतह को रगड़ा जाता है, तो प्रतिक्रिया होती है:

2Al + 3HgCl 2 \u003d 2AlCl 3 + 3Hg

विमोचित पारा एल्यूमीनियम को घोलता है, जिससे एक अमलगम बनता है।

समाधानों में एल्यूमीनियम आयनों का पता लगाना (वीडियो):

5. एल्यूमीनियम और इसके यौगिकों का उपयोग:अंजीर 1 औरचित्र २

एल्यूमीनियम के भौतिक और रासायनिक गुणों ने प्रौद्योगिकी में व्यापक उपयोग किया है। एल्यूमीनियम का एक प्रमुख उपभोक्ता विमानन उद्योग है: 2/3 विमान में एल्यूमीनियम और उसके मिश्र धातु होते हैं। एक स्टील प्लेन बहुत भारी होगा और बहुत कम यात्रियों को ले जा सकता है। इसलिए, एल्यूमीनियम को पंख वाली धातु कहा जाता है। केबल और तार एल्यूमीनियम से बने होते हैं: समान विद्युत चालकता के साथ, उनका द्रव्यमान तांबे के उत्पादों की तुलना में 2 गुना कम होता है।

एल्यूमीनियम के संक्षारण प्रतिरोध को देखते हुए, नाइट्रिक एसिड के लिए उपकरण भागों और कंटेनरों को इससे बनाया जाता है। लौह उत्पादों को जंग से बचाने के लिए, साथ ही साथ गर्मी की किरणों, तेल भंडारण टैंकों और फायरमैन के सूटों को कवर करने के लिए एल्यूमीनियम पेंट के निर्माण में एल्यूमीनियम पाउडर का आधार है।

एल्युमिना का उपयोग एल्यूमीनियम का उत्पादन करने के लिए किया जाता है, साथ ही एक दुर्दम्य सामग्री भी।

अल्युमिनियम हाइड्रॉक्साइड मालॉक्स, अल्मागेल की प्रसिद्ध दवाओं का मुख्य घटक है, जो गैस्ट्रिक रस की अम्लता को कम करते हैं।

एल्यूमीनियम लवण अत्यधिक हाइड्रोलाइज्ड होते हैं। इस संपत्ति का उपयोग जल शोधन की प्रक्रिया में किया जाता है। एल्युमीनियम सल्फेट और थोड़ी मात्रा में ढेले हुए चूने को शुद्ध पानी में पेश किया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप एसिड को निष्क्रिय कर दिया जाता है। नतीजतन, एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड का एक थोक अवक्षेपण जारी किया जाता है, जो निपटाने, इसके साथ अशांति और बैक्टीरिया के निलंबित कणों को ले जाता है।

इस प्रकार, एल्यूमीनियम सल्फेट एक कौयगुलांट है।

6. एल्यूमीनियम का उत्पादन

1) एल्यूमीनियम उत्पादन का एक आधुनिक, लागत प्रभावी तरीका अमेरिकी हॉल और फ्रांसीसी इरु द्वारा 1886 में आविष्कार किया गया था। यह पिघला हुआ cryolite में एल्यूमीनियम ऑक्साइड के एक समाधान के इलेक्ट्रोलिसिस में होते हैं। पिघला हुआ cryolite Na 3 AlF 6 Al 2 O 3 को घोलता है क्योंकि पानी चीनी को घोलता है। पिघला हुआ cryolite में एल्यूमिना के एक "समाधान" के इलेक्ट्रोलिसिस होता है जैसे कि cryolite केवल एक विलायक था, और एल्यूमिना एक इलेक्ट्रोलाइट था।

2Al 2 O 3 विद्युत धारा → 4Al + 3O 2

लड़कों और लड़कियों के लिए अंग्रेजी विश्वकोश में, एल्यूमीनियम के बारे में एक लेख निम्नलिखित शब्दों के साथ शुरू होता है: “23 फरवरी, 1886 को, सभ्यता के इतिहास में एक नए धातु युग की शुरुआत हुई - एल्यूमीनियम की उम्र। उस दिन, 22 वर्षीय रसायनज्ञ, चार्ल्स हॉल अपने पहले शिक्षक की प्रयोगशाला में हाथ में चांदी-सफेद एल्यूमीनियम की एक दर्जन छोटी गेंदों के साथ आए और इस खबर के साथ कि उन्हें इस धातु को सस्ते में और बड़ी मात्रा में बनाने का एक रास्ता मिल गया था। ” इसलिए हॉल अमेरिकी का संस्थापक बन गया एल्यूमीनियम उद्योग   और एंग्लो-सैक्सन राष्ट्रीय नायक, एक ऐसे व्यक्ति के रूप में जिसने विज्ञान से बाहर एक महान व्यवसाय बनाया।

2) 2Al 2 O 3 + 3 C \u003d 4 Al + 3 CO 2

यह रुचि है:

• एल्यूमीनियम धातु की पहचान पहली बार 1825 में डेनिश भौतिक विज्ञानी हंस क्रिश्चियन ओर्स्टेड ने की थी। कोयले के साथ मिश्रित गर्म एल्यूमीनियम ऑक्साइड की एक परत के माध्यम से गैसीय क्लोरीन पास करके, नमी के किसी भी निशान के बिना ओरेस्टेड पृथक एल्यूमीनियम क्लोराइड। धातु एल्यूमीनियम को बहाल करने के लिए, ओरेस्टेड को पोटेशियम अमलगम के साथ एल्यूमीनियम क्लोराइड का इलाज करने की आवश्यकता थी। 2 साल बाद, जर्मन रसायनज्ञ फ्रेडरिक वोलर। शुद्ध पोटेशियम के साथ पोटेशियम अमलगम की जगह विधि में सुधार किया।
• 18-19 शताब्दियों में, एल्यूमीनियम मुख्य गहने धातु था। 1889 में, लंदन में डी। आई। मेंडेलीव को रसायन विज्ञान के विकास में उनकी योग्यता के लिए एक बहुमूल्य उपहार दिया गया - सोने और एल्यूमीनियम से बने तराजू।
• 1855 तक, फ्रांसीसी वैज्ञानिक सेंट-क्लेयर डेविल ने तकनीकी पैमाने पर धातु एल्यूमीनियम के उत्पादन के लिए एक विधि विकसित की। लेकिन तरीका बहुत महंगा था। डीविल ने फ्रांस के सम्राट नेपोलियन III के विशेष संरक्षण का आनंद लिया। अपनी भक्ति और कृतज्ञता के संकेत के रूप में, नेपोलियन के बेटे के लिए डेविल ने बनाया, नवजात राजकुमार, एक सुरुचिपूर्ण ढंग से उत्कीर्ण खड़खड़ - एल्यूमीनियम से बना पहला "उपभोक्ता सामान"। नेपोलियन ने भी अपने गार्ड को एल्युमिनियम क्यूरीस से लैस करने का इरादा किया, लेकिन कीमत निषेधात्मक थी। उस समय, 1 किलो एल्यूमीनियम का मूल्य 1,000 अंक था, अर्थात। चांदी से 5 गुना ज्यादा महंगा। इलेक्ट्रोलाइटिक प्रक्रिया के आविष्कार के बाद ही एल्यूमीनियम सामान्य धातुओं के मूल्य के बराबर हो गया।
• लेकिन क्या आप जानते हैं कि एल्युमीनियम, मानव शरीर में प्रवेश कर तंत्रिका तंत्र के विकार का कारण बनता है। इसकी अधिकता से मेटाबॉलिज्म गड़बड़ा जाता है। एक सुरक्षात्मक एजेंट विटामिन सी, कैल्शियम, जस्ता का एक यौगिक है।
• जब एल्यूमीनियम को ऑक्सीजन और फ्लोरीन में जलाया जाता है, तो बहुत अधिक गर्मी निकलती है। इसलिए, इसका उपयोग रॉकेट ईंधन के लिए एक योजक के रूप में किया जाता है। शनि रॉकेट एक उड़ान के दौरान 36 टन एल्यूमीनियम पाउडर जलाता है। रॉकेट ईंधन के एक घटक के रूप में धातुओं का उपयोग करने का विचार पहली बार एफ ए जेंडर द्वारा व्यक्त किया गया था।

प्रशिक्षक

सिम्युलेटर नंबर 1 - एलिमेंट्स की आवर्त सारणी में एलिमेंट्स ऑफ़ पीरियड्स डी। मेंडेलीव

ट्रेनर नंबर 2 - सरल और जटिल पदार्थों के साथ एल्यूमीनियम की प्रतिक्रियाओं के समीकरण

व्यायाम मशीन नंबर 3 - एल्यूमीनियम के रासायनिक गुण

ATTACHING के लिए TASKS

नंबर 1। एल्यूमीनियम क्लोराइड से एल्यूमीनियम प्राप्त करने के लिए, कैल्शियम धातु का उपयोग कम करने वाले एजेंट के रूप में किया जा सकता है। इस रासायनिक प्रतिक्रिया के लिए एक समीकरण बनाएं, इलेक्ट्रॉनिक संतुलन का उपयोग करके इस प्रक्रिया को चिह्नित करें।

सोचो! इस प्रतिक्रिया को एक जलीय समाधान में क्यों नहीं किया जा सकता है?

नंबर 2। पूर्ण रासायनिक समीकरण :
अल + एच 2 एसओ 4 (समाधान)→

अल + एच 2 एसओ 4 (समाधान)→
अल + CuCl 2→
अल + HNO 3→

अल + CuCl 2→

अल + HNO 3 (संक्षिप्त ) - टी ->
अल + नाओह + एच 2 ओ→

अल + नाओह + एच 2 ओ→

नंबर 3। रूपांतरण को लागू करें:

अल→   AlCl 3→   अल→   अल 2 एस 3→   अल (OH) 3 - टी   -\u003e अल 2 ओ 3→   अल

दृढ़ संकल्प

अल्युमीनियम   - रासायनिक तत्व 3 अवधि IIIA समूह। सीरियल नंबर 13. मेटल है। एल्युमिनियम पी परिवार के तत्वों से संबंधित है। प्रतीक अल है।

परमाणु द्रव्यमान - 27 एमु बाहरी ऊर्जा स्तर का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास 3s 2 3p 1 है। इसके यौगिकों में, एल्यूमीनियम "+3" के ऑक्सीकरण राज्य को प्रदर्शित करता है।

एल्युमिनियम के रासायनिक गुण

प्रतिक्रियाओं में एल्यूमीनियम गुणों को कम करने का प्रदर्शन करता है। चूंकि हवा के संपर्क में आने पर इसकी सतह पर ऑक्साइड फिल्म बनती है, यह अन्य पदार्थों के साथ बातचीत के लिए प्रतिरोधी है। उदाहरण के लिए, एल्यूमीनियम को पानी में केंद्रित किया जाता है, केंद्रित नाइट्रिक एसिड और पोटेशियम डाइक्रोमेट समाधान। हालांकि, इसकी सतह से ऑक्साइड फिल्म को हटाने के बाद, यह सरल पदार्थों के साथ बातचीत करने में सक्षम है। गर्म होने पर ज्यादातर प्रतिक्रियाएं होती हैं:

2Al पाउडर + 3 / 2O 2 \u003d अल 2 ओ 3;

2Al + 3F 2 \u003d 2AlF 3 (t);

2Al पाउडर + 3Hal 2 \u003d 2AlHal 3 (t \u003d 25C);

2Al + N 2 \u003d 2AlN (t);

2Al + 3S \u003d अल 2 एस 3 (टी);

4Al + 3C ग्रेफाइट \u003d अल 4 सी 3 (टी);

4Al + P 4 \u003d 4AlP (t, H 2 वातावरण में)।

इसके अलावा, एल्यूमीनियम, अपनी सतह से एक ऑक्साइड फिल्म को हटाने के बाद, हाइड्रॉक्साइड के गठन के साथ पानी के साथ बातचीत करने में सक्षम है:

2Al + 6H 2 O \u003d 2Al (OH) 3 + 3H 2।

एल्युमिनियम ऐम्फोटेरिक गुणों को प्रदर्शित करता है, इसलिए यह अम्ल और क्षार के तनु विलयनों में घुलने में सक्षम है:

2Al + 3H 2 SO 4 (पतला) \u003d Al 2 (SO 4) 3 + 3H 2;

2Al + 6HCl पतला \u003d 2AlCl 3 + 3 H 2;

8Al + 30HNO 3 (पतला) \u003d 8Al (NO 3) 3 + 3N 2 O + 15H 2 O;

2Al + 2NaOH + 3H 2 O \u003d 2Na + 3H 2;

2Al + 2 (NaOH × H 2 O) \u003d 2NaAlO 2 + 3 H 2।

एल्यूमीनियम के साथ इन धातुओं की कमी के आधार पर, एलुमोडेमी अपने आक्साइड से धातुओं के उत्पादन की एक विधि है:

8Al + 3Fe 3 O 4 \u003d 4Al 2 O 3 + 9Fe;

2Al + Cr 2 O 3 \u003d Al 2 O 3 + 2Cr।

एल्यूमीनियम के भौतिक गुण

एल्यूमीनियम एक चांदी-सफेद रंग है। एल्यूमीनियम के मुख्य भौतिक गुण हल्केपन, उच्च तापीय और विद्युत चालकता हैं। एक स्वतंत्र अवस्था में, जब हवा के संपर्क में आता है, तो अल्युमिनियम को अल 2 ओ 3 ऑक्साइड की एक मजबूत फिल्म के साथ लेपित किया जाता है, जो इसे केंद्रित एसिड के लिए प्रतिरोधी बनाता है। गलनांक - 660.37 .3, क्वथनांक - 2500 .3।

एल्युमीनियम का उत्पादन और उपयोग

इस तत्व के पिघले हुए ऑक्साइड के इलेक्ट्रोलिसिस से एल्यूमीनियम प्राप्त होता है:

2Al 2 O 3 \u003d 4Al + 3O 2

हालांकि, उत्पाद की छोटी उपज के कारण, ना 3 और अल 2 ओ 3 के मिश्रण के इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा एल्यूमीनियम का उत्पादन करने का तरीका अधिक बार उपयोग किया जाता है। 960C तक गर्म होने पर और फ्लोराइड उत्प्रेरक (AlF 3, CaF 2, इत्यादि) की उपस्थिति में प्रतिक्रिया होती है, जबकि एल्यूमीनियम को कैथोड में और ऑक्सीजन को एनोड में छोड़ा जाता है।

उद्योग में एल्यूमीनियम का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, उदाहरण के लिए, एल्यूमीनियम-आधारित मिश्र धातु और जहाज निर्माण में मुख्य संरचनात्मक सामग्री हैं।

समस्याओं को हल करने के उदाहरण

उदाहरण १