アルミニウムの酸化特性。 アルミニウムの物理的および化学的性質

アルミニウム

アルミニウム-私; メートル。[緯度から。 アルメン（アルミニス） - ミョウバン]。 化学元素 (Al) は、銀白色の軽量で可鍛性のある金属で、高い導電性を備えています (航空、電気工学、建設、日常生活などで使用されます)。 硫酸アルミニウム。 アルミニウム合金。

（ラテン語のアルミニウム、alumen-ミョウバンから）、周期系III族の化学元素。 銀白色の金属、軽く (2.7 g/cm3)、延性があり、導電性が高く、 t pl 660℃。 化学的に活性（空気中では保護酸化膜で覆われます）。 自然界に存在する割合では、元素の中で第 4 位、金属の中で第 1 位にランクされています (地殻の質量の 8.8%)。 数百のアルミニウム鉱物が知られています（アルミノケイ酸塩、ボーキサイト、明礬石など）。 これは、氷晶石Na 3 AlF 6 の溶融物中で960℃でアルミナAl 2 O 3 を電気分解することによって得られます。 これらは、航空、建設（主に他の金属との合金の形の構造材料）、電気工学（ケーブル製造における銅の代替品など）、食品産業（箔）、冶金（合金添加剤）で使用されます。 、アルミテルミーなど。

アルミニウム（緯度アルミニウム）、Al（「アルミニウム」と読む）、原子番号13の化学元素、 原子質量 26.98154。 天然アルミニウムは単一核種 27 Al から構成されています。 メンデレーエフの元素周期表の IIIA 族の第 3 周期に位置します。 外側電子層3の構成 s 2 p 1. ほとんどすべての化合物において、アルミニウムの酸化状態は +3 (価数 III) です。
中性アルミニウム原子の半径は 0.143 nm、Al 3+ イオンの半径は 0.057 nm です。 中性アルミニウム原子の連続イオン化のエネルギーは、それぞれ 5.984、18.828、28.44、120 eV です。 ポーリングスケールによれば、アルミニウムの電気陰性度は 1.5 です。
アルミニウム単体は、柔らかく軽い銀白色の金属です。
発見の歴史
ラテン語のアルミニウムは、ミョウバンを意味するラテン語の alumen に由来します。 (cm。ミョウバン）（硫酸アルミニウムと硫酸カリウム KAl(SO 4) 2 ・ 12H 2 O）、革のなめしや収斂剤として古くから使用されてきました。 化学的活性が高いため、純粋なアルミニウムの発見と単離にはほぼ 100 年かかりました。 結論は、「土」（現代の言葉で言えば、酸化アルミニウム）はミョウバンから得られるということです。 (cm。酸化アルミニウム)) 1754 年にドイツの化学者 A. マルグラフによって作成されました。 (cm。マルグラフ アンドレアス・ジギスムント)。 その後、同じ「土」が粘土から分離できることが判明し、それはアルミナと呼ばれるようになりました。 デンマークの物理学者 H. K. オルステッドが金属アルミニウムを入手できたのは 1825 年のことでした。 (cm。エルステッド・ハンス・クリスチャン）。 彼は、アルミナから得られる塩化アルミニウムAlCl 3 をカリウムアマルガム（カリウムと水銀の合金）で処理し、水銀を留去した後、灰色のアルミニウム粉末を単離した。
わずか四半世紀後、この方法はわずかに近代化されました。 フランスの化学者A.E.サントクレール・ドゥヴィル (cm。サンクレア・デビル アンリ・エティエンヌ) 1854 年に彼は金属ナトリウムを使用してアルミニウムを製造することを提案しました。 (cm。ナトリウム）、そして新しい金属の最初のインゴットを受け取りました。 当時、アルミニウムの価格は非常に高かったため、宝石はアルミニウムから作られていました。
酸化アルミニウム、フッ化物、その他の物質を含む複雑な混合物の溶融物の電気分解によってアルミニウムを製造する工業的方法は、1886 年に P. Eru によって独自に開発されました。 (cm。 ERU ポール・ルイ・トゥサン)（フランス）とC.ホール（アメリカ）。 アルミニウムの生産はエネルギー消費が高いため、大規模に実施されるようになったのは 20 世紀になってからです。 ソ連では、1932 年 5 月 14 日にヴォルホフ水力発電所の隣に建設されたヴォルホフ アルミニウム工場で最初の工業用アルミニウムが製造されました。
自然の中にいること
地殻中の存在量の観点から見ると、アルミニウムは金属の中で第 1 位、全元素の中で (酸素とケイ素に次ぐ) 第 3 位にランクされており、地殻の質量の約 8.8% を占めています。 アルミニウムは膨大な数の鉱物の一部であり、主にアルミノケイ酸塩です。 (cm。ケイ酸アルミニウム)、そして岩。 アルミニウム化合物には花崗岩が含まれています (cm。花崗岩）、玄武岩 (cm。玄武岩）、 粘土 (cm。粘土）、長石 (cm。長石)しかし、ここに矛盾があります。アルミニウム、ボーキサイト鉱床を含む鉱物や岩石が膨大に存在するということです。 (cm。ボクサイト）- アルミニウムの工業生産の主原料は、非常に希少です。 ロシアでは、シベリアとウラル山脈にボーキサイト鉱床があります。 明礬石は産業上も重要です。 (cm。アルナイト)そしてネフェリン (cm。ネフェリン).
アルミニウムは微量元素として植物や動物の組織に存在します。 臓器内にアルミニウムを蓄積する濃縮生物がいます - クラブコケや軟体動物の一部です。
鉱工業生産
で 鉱工業生産ボーキサイトはまず化学処理を受け、シリコン、酸化鉄、その他の元素の不純物が除去されます。 このような処理を行うことで、純粋な 酸化アルミニウム Al 2 O 3 は、電気分解による金属の製造における主原料です。 しかし、Al 2 O 3 の融点は非常に高い (2000 °C 以上) ため、その融液を電解に使用することはできません。
科学者と技術者は次のような解決策を見つけました。 氷晶石はまず電解槽で溶解されます。 (cm。氷晶石) Na 3 AlF 6 (溶融温度は 1000 °C よりわずかに低い)。 氷晶石は、たとえばコラ半島の霞石を加工することによって入手できます。 次に、後続のプロセスの条件を改善するために、少量の Al 2 O 3 (最大 10 重量%) およびいくつかの他の物質がこの溶融物に添加されます。 この溶融物の電気分解中に、酸化アルミニウムが分解し、氷晶石が溶融物中に残り、溶融アルミニウムが陰極で形成されます。
2Al 2 O 3 = 4Al + 3O 2。
グラファイトは電気分解中にアノードとして機能するため、アノードで放出された酸素がグラファイトと反応し、二酸化炭素 CO 2 が形成されます。
電気分解により、アルミニウム含有量が約 99.7% の金属が生成されます。 技術的には、この元素の含有量が 99.999% 以上に達する、より純粋なアルミニウムも使用されます。
物理的および 化学的特性
アルミニウムは典型的な金属であり、面心立方晶格子、パラメータ あ= 0.40403 nm。 純粋な金属の融点は 660 °C、沸点は約 2450 °C、密度は 2.6989 g/cm 3 です。 アルミニウムの線膨張温度係数は約 2.5・10 -5 K -1 です。 標準電極電位 Al 3+ /Al –1.663V。
化学的には、アルミニウムはかなり活性な金属です。 空気中では、その表面は瞬時に酸化 Al 2 O 3 の緻密な膜で覆われ、金属への酸素のさらなるアクセスが妨げられ、アルミニウムの高い耐食性を決定する反応の停止につながります。 アルミニウムを濃硝酸中に入れると、アルミニウム上の保護表面膜も形成されます。
アルミニウムは他の酸と活発に反応します。
6HCl + 2Al = 2AlCl3 + 3H2、
3H 2 SO 4 + 2Al = Al 2 (SO 4) 3 + 3H 2。
アルミニウムはアルカリ溶液と反応します。 まず、保護酸化膜が溶解します。
Al 2 O 3 + 2NaOH + 3H 2 O = 2Na。
すると、次のような反応が起こります。
2Al + 6H 2 O = 2Al(OH) 3 + 3H 2、
NaOH + Al(OH) 3 = Na、
または合計:
2Al + 6H 2 O + 2NaOH = Na + 3H 2、
その結果、アルミン酸塩が形成されます (cm。アルミン酸塩)：Na - アルミン酸ナトリウム（テトラヒドロキソアルミン酸ナトリウム）、K - アルミン酸カリウム（テトラヒドロキソアルミン酸カリウム）など これらの化合物のアルミニウム原子は配位数によって特徴づけられるため、 (cm。調整番号) 4 ではなく 6 の場合、これらのテトラヒドロキソ化合物の実際の式は次のとおりです: Na と K。
加熱すると、アルミニウムはハロゲンと反応します。
2Al + 3Cl 2 = 2AlCl 3、
2Al + 3 Br 2 = 2AlBr 3。
興味深いのは、アルミニウム粉末とヨウ素粉末の反応です。 (cm。 IOD)最初の混合物に水を数滴加えると、室温で反応が始まります。 この場合触媒の役割を果たします。
2Al + 3I 2 = 2AlI 3.
加熱された際のアルミニウムと硫黄の相互作用により、硫化アルミニウムが形成されます。
2Al + 3S = Al 2 S 3、
水によって容易に分解されます。
Al 2 S 3 + 6H 2 O = 2Al(OH) 3 + 3H 2 S。
アルミニウムは水素と直接相互作用するのではなく、有機アルミニウム化合物を使用するなどの間接的な方法で水素と相互作用します。 (cm。有機アルミニウム化合物)、強力な還元剤である固体ポリマー水素化アルミニウム (AlH 3) x を合成することが可能です。
アルミニウムは粉末の状態で空気中で燃焼させることができ、酸化アルミニウム Al 2 O 3 の白色の耐火性粉末が形成されます。
Al 2 O 3 の高い結合強度は、単体からの生成時の高熱と、多くの金属を酸化物から還元するアルミニウムの能力を決定します。次に例を示します。
3Fe 3 O 4 + 8Al = 4Al 2 O 3 + 9Fe および偶数
3CaO + 2Al = Al 2 O 3 + 3Ca。
この金属の製造方法はアルミノテルミーと呼ばれます。 (cm。アルミサーモ）.
両性酸化物 Al 2 O 3 は、一定の組成を持たない非晶質ポリマー化合物である両性水酸化物に対応します。 水酸化アルミニウムの組成は式 xAl 2 O 3 ・yH 2 O で表すことができ、学校で化学を学ぶ場合、水酸化アルミニウムの式は Al(OH) 3 と表示されることがほとんどです。
実験室では、交換反応により水酸化アルミニウムをゼラチン状沈殿物の形で得ることができます。
Al 2 (SO 4) 3 + 6NaOH = 2Al(OH) 3 + 3Na 2 SO 4、
または、アルミニウム塩溶液にソーダを加えます。
2AlCl 3 + 3Na 2 CO 3 + 3H 2 O = 2Al(OH) 3 + + 6NaCl + 3CO 2、
アンモニア溶液をアルミニウム塩溶液に加えます。
AlCl 3 + 3NH 3 ・H 2 O = Al(OH) 3 + + 3H 2 O + 3NH 4 Cl。
応用
適用規模では、アルミニウムおよびその合金は鉄およびその合金に次いで第 2 位を占めています。 さまざまな技術分野や日常生活におけるアルミニウムの広範な使用は、低密度、大気中での耐食性、高い熱伝導性と電気伝導性、延性、比較的高い強度などの物理的、機械的、化学的特性の組み合わせに関連しています。 アルミは加工しやすい 違う方法- 鍛造、打ち抜き、圧延など。線材の製造には純アルミニウムが使用されます（アルミニウムの電気伝導率は銅の電気伝導率の65.5％ですが、アルミニウムは銅の3倍以上軽いため、電気的にはアルミニウムが銅に置き換わることがよくあります）工学）およびホイルは包装材料として使用されます。 精錬されたアルミニウムの大部分は、さまざまな合金の製造に費やされます。 アルミニウム合金は、低密度、（純アルミニウムと比較して）優れた耐食性、および高い技術的特性（高い熱伝導性と電気伝導性、耐熱性、強度と延性）を特徴としています。 保護および装飾コーティングはアルミニウム合金の表面に簡単に塗布できます。
アルミニウム合金のさまざまな特性は、アルミニウムに固溶体または金属間化合物を形成するさまざまな添加剤をアルミニウムに導入することによるものです。 アルミニウムの大部分は軽合金、ジュラルミンの製造に使用されます。 (cm。ジュラルミン)(Al 94%、Cu 4%、Mg、Mn、Fe、Si 各0.5%)、シルミン(Al 85-90%、Si 10-14%、Na 0.1%)など。アルミニウムは冶金学で使用されるだけでなく、合金の基礎となるだけでなく、銅、マグネシウム、鉄、ニッケルなどをベースにした合金に広く使用される合金添加剤の 1 つとしても使用されます。
アルミニウム合金は、日常生活、建築、自動車産業、造船、航空、宇宙技術などで広く使用されています。 特に、最初の地球人工衛星はアルミニウム合金で作られました。 アルミニウムとジルコニウムの合金であるジルカロイは、原子炉の建設に広く使用されています。 アルミニウムは爆発物の製造に使用されます。
特に注目すべきは、電気化学的手段によって得られる、金属アルミニウムの表面上の酸化アルミニウムの着色膜である。 このような皮膜を施した金属アルミニウムをアルマイト（陽極酸化アルミニウム）といいます。 陽極酸化アルミニウム製、 外観ゴールドに似た、さまざまなコスチュームジュエリーが作られています。
日常生活でアルミニウムを扱うときは、アルミニウム容器で加熱および保管できるのは中性 (酸性) の液体のみであることに留意する必要があります (たとえば、沸騰したお湯)。 たとえば、酸っぱいキャベツのスープをアルミ鍋で調理すると、アルミニウムが食品に入り込み、不快な「金属的な」味が発生します。 酸化皮膜は日常生活において非常に傷つきやすいため、アルミニウム製の調理器具の使用は依然として望ましくない。
本体にアルミニウムを採用
人体は毎日食物からアルミニウム（約2～3mg）を摂取していますが、その生物学的役割はまだ確立されていません。 平均して、人体（70 kg）の骨と筋肉には約 60 mg のアルミニウムが含まれています。

百科事典. 2009 .

他の辞書で「アルミニウム」が何であるかを見てください。

または、粘土（化学名 Al、原子量 27.04）は、自然界では遊離状態ではまだ発見されていない金属です。 しかし、この元素は化合物、つまりケイ酸塩の形で遍在し、広範囲に存在します。 それは岩塊の一部です... ブロックハウスとエフロンの百科事典

- (粘土) 化学薬品 zn. アル; で。 V. = 27.12; ビート V. = 2.6; mp 約700°。 銀白色の、柔らかく、朗々とした金属。 ケイ酸と組み合わされて、粘土、長石、雲母の主成分となります。 あらゆる土壌に存在します。 に行く... ... ロシア語外来語辞典

- (記号Al)、銀白色の金属、周期表の第3族の元素。 1827 年に初めて純粋な形で入手されました。地殻内で最も一般的な金属です。 その主な原料はボーキサイト鉱石です。 プロセス… … 科学技術事典

アルミニウム- アルミニウム、アルミニウム (化学記号 A1、重量 27.1)、地球の表面で最も一般的な金属であり、O とシリコンに次いで地殻の最も重要な成分です。 A. 自然界では、主にケイ酸塩 (ケイ酸塩) の形で存在します。 偉大な医学百科事典

アルミニウム- 青みがかった白色の金属で、特に軽いです。 延性に非常に優れており、圧延、絞り、鍛造、打ち抜き、鋳造などが容易に行えます。 他の柔らかい金属と同様に、アルミニウムも非常に適しています... ... 公式用語

(A l)、ガリウム (Ga)、インジウム (In)、タリウム (T l)。

III族の主要サブグループの金属の発見

ホウ素は非金属です。 アルミニウムは遷移金属ですが、ガリウム、インジウム、タリウムは本格的な金属です。 したがって、周期表の各族の元素の原子の半径が増加するにつれて、単体の金属的性質が増加します。

考えてみましょうさらに詳しく アルミニウムの特性。

1. D.I.メンデレーエフの表におけるアルミニウムの位置。 原子構造、酸化状態を示します。

アルミニウム元素は、周期系の周期 3 の主要な「A」サブグループである III 族に位置し、シリアル番号 13 番、相対原子量 Ar (Al) = 27 です。表の左側にある隣りのものはマグネシウムです。典型的な金属、そして右側 - シリコン - すでに非金属です。 したがって、アルミニウムは何らかの中間的な性質を示す必要があり、その化合物は両性です。

アル+13) 2) 8) 3

Al 0 – 3 e - → Al +3 アルミニウムは、化合物中で +3 の酸化状態を示します。

2. アルミニウムの物性

自由な形のアルミニウムは、高い熱伝導性と電気伝導性を備えた銀白色の金属です。 融点は 650 ℃です。アルミニウムは密度が低く (2.7 g/cm 3)、鉄や銅の約 3 分の 1 であり、同時に耐久性のある金属です。

3. 自然の中にいること

自然界に存在する割合では、金属の中で第 1 位、元素の中で酸素とケイ素に次いで第 3 位にランクされています。 さまざまな研究者によると、地殻中のアルミニウム含有量の割合は、地殻質量の 7.45 ～ 8.14% の範囲です。

自然界では、アルミニウムは化合物（鉱物）の中にのみ存在します。

それらのいくつか：

ボーキサイト Al 2 O 3 H 2 O (不純物として SiO 2、Fe 2 O 3、CaCO 3 を含む); ネフェリン - Na 3 4;明礬石 - KAl(SO 4) 2 2Al(OH) 3; アルミナ（カオリンと砂SiO 2 、石灰石CaCO 3 、マグネサイトMgCO 3 との混合物）。コランダム - Al 2 O 3; 長石 (正長石) - K 2 OＡｌ ２ Ｏ ３ ６ＳｉＯ ２ ； カオリナイト - Al 2 O 3 2SiO 2 2H 2 O; 明礬石 - (Na,K) 2 SO 4 Al 2 (SO 4) 3 4Al (OH) 3; Bエリル - 3BeO Al 2 O 3 6SiO 2

4. アルミニウムおよびその化合物の化学的性質

アルミニウムは通常の状態では酸素と容易に反応し、酸化皮膜で覆われています（マットな外観になります）。

酸化皮膜のデモンストレーション

厚さは0.00001mmですが、そのおかげでアルミニウムは腐食しません。 アルミニウムの化学的性質を調べるために、酸化皮膜を除去します。 （サンドペーパーを使用するか、化学的に：最初にアルカリ溶液に浸して酸化膜を除去し、次に水銀塩の溶液に浸してアルミニウムと水銀の合金、アマルガムを形成します）。

私。 単体物質との相互作用 - 非金属

• アルミニウムは室温ですでにすべてのハロゲンと活発に反応し、ハロゲン化物を形成します。
• 加熱すると硫黄と反応します（200℃）2A l + 3S = Al 2 S 3 (硫化アルミニウム)、
• 窒素（800℃） 2A l + N 2 = 2AlN (窒化アルミニウム)、
• リン（500℃） A l + P = A l P (リン化アルミニウム)
• カーボン（2000℃）4A l + 3C = A l 4 C3(炭化アルミニウム)
• 触媒 - 水の存在下でヨウ素と（ビデオ）2Al + 3 I 2 = 2Al I 3 (ヨウ化アルミニウム)

これらの化合物はすべて完全に加水分解されて水酸化アルミニウムを生成し、それに応じて硫化水素、アンモニア、ホスフィン、メタンが生成されます。

Al 2 S 3 + 6H 2 O = 2Al(OH) 3 + 3H 2 S­

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

削りくずまたは粉末の状態で、空気中で明るく燃えて放出されます。 たくさんの熱：

4A l + 3O 2 = 2Al 2 O 3 +1676kJ。

II. アルミニウムと複雑な物質の相互作用

• 水との相互作用:

2Al + 6H 2 O = 2 Al(OH) 3 + 3H 2 酸化皮膜なし!!

体験談（動画）

• 金属酸化物との相互作用:

アルミニウムは優れた還元剤です。 活性金属。 活性シリーズではアルカリ土類金属の次にランクされます。 それが理由です 金属を酸化物から復元します。 この反応であるアルミノテルミーは、タングステンやバナジウムなどの純粋なレアメタルを生成するために使用されます。

3Fe3O4+8Al=4Al2O3+9Fe+ Q

Fe 3 O 4 と Al (粉末) のテルミット混合物もテルミット溶接に使用されます。

と r 2 O 3 + 2Al = 2Сr + Al 2O3

• 酸との相互作用たとえば塩と水素を形成する硫酸溶液:

低温の濃硫黄や窒素とは反応しません（不動態化）。 したがって、硝酸はアルミタンクで輸送されます。 アルミニウムは加熱すると、水素を放出せずにこれらの酸を還元できます。

2A l + 6H 2 S O 4 (濃) = Al 2 (S O 4) 3 + 3S O 2 + 6H 2 O、

あ l + 6HNO 3 (濃) = Al (NO 3) 3 + 3NO 2 + 3H 2 O。

• アルミニウムとアルカリの反応（ビデオ）.

2Al + 2NaOH + 6H 2 O = 2 Na + 3H 2

ナ[A 私(OH) 4 ] – テトラヒドロキソアルミン酸ナトリウム

化学者ゴルボフの提案により、日露戦争中、この反応は風船用の水素の製造に使用されました。

• アルミニウムとの相互作用食塩水:

2Al + 3CuSO 4 = Al 2 (SO 4) 3 + 3Cu

アルミニウムの表面を水銀塩でこすると、次のような反応が起こります。

2Al + 3HgCl 2 = 2AlCl 3 + 3Hg

放出された水銀はアルミニウムを溶解し、アマルガムを形成します。

溶液中のアルミニウムイオンの検出 (ビデオ):

5. アルミニウムおよびその化合物の応用:図 1 と図2

アルミニウムの物理的および化学的特性により、テクノロジーの分野で広く使用されています。 アルミニウムの主な消費者は航空業界です。航空機の 2/3 はアルミニウムとその合金で構成されています。 鋼鉄製の飛行機では重すぎるため、輸送できる乗客の数ははるかに少なくなります。 アルミニウムが翼のある金属と呼ばれる所以です。 ケーブルとワイヤはアルミニウムで作られており、同じ導電率を持ちながら、重量は銅で作られた対応する製品の 2 分の 1 です。

アルミニウムの耐食性を考慮して、硝酸の機器や容器の部品にアルミニウムが使用されています。 アルミニウム粉末は、鉄製品を腐食から保護し、熱線を反射するための銀塗料の製造の基礎となり、そのような塗料は石油貯蔵タンクや消防士のスーツを覆うために使用されます。

酸化アルミニウムはアルミニウムの製造に使用されるほか、耐火物としても使用されます。

水酸化アルミニウムは、胃液の酸性度を下げる有名な薬MaaloxとAlmagelの主成分です。

アルミニウム塩は高度に加水分解されます。 この性質は水を浄化する過程で利用されます。 浄水に硫酸アルミニウムと少量の消石灰を加えて酸を中和します。 その結果、大量の水酸化アルミニウムの沈殿物が放出され、沈殿すると、濁りや細菌の浮遊粒子が運ばれます。

したがって、硫酸アルミニウムは凝固剤です。

6. アルミニウムの製造

1) アルミニウムを製造するための現代的で費用対効果の高い方法は、1886 年にアメリカ人のホールとフランス人のエローによって発明されました。 これには、溶融氷晶石中の酸化アルミニウム溶液の電気分解が含まれます。 水が砂糖を溶かすのと同じように、溶融氷晶石 Na 3 AlF 6 は Al 2 O 3 を溶解します。 溶融氷晶石中の酸化アルミニウムの「溶液」の電気分解は、氷晶石が単なる溶媒であり、酸化アルミニウムが電解質であるかのように起こります。

2Al 2 O 3 電流 → 4Al + 3O 2

英語の「少年少女百科事典」では、アルミニウムに関する記事が次の言葉で始まります。「1886 年 2 月 23 日、文明史における新しい金属の時代、つまりアルミニウムの時代が始まりました。 この日、22歳の化学者チャールズ・ホールは、銀白色のアルミニウムの小さな球12個を手に持ち、金属を安く作る方法を見つけたという知らせを携えて、最初の教師の研究室に入った。大量に。」 こうしてホールはアメリカの創始者となった。 アルミニウム産業そして科学から偉大な事業を興したアングロサクソン人の国民的英雄でもあります。

2) 2Al 2 O 3 + 3 C = 4 Al + 3 CO 2

これは面白い：

• アルミニウム金属は、1825 年にデンマークの物理学者ハンス・クリスチャン・エルステッドによって初めて分離されました。 エルステッドは、石炭と混合した高温の酸化アルミニウムの層に塩素ガスを通すことにより、水分をまったく含まずに塩化アルミニウムを分離しました。 金属アルミニウムを復元するために、エルステッドは塩化アルミニウムをカリウムアマルガムで処理する必要がありました。 2年後、ドイツの化学者フリードリヒ・ヴェラー。 彼はカリウムアマルガムを純粋なカリウムに置き換えることによってこの方法を改良しました。
• 18 世紀から 19 世紀にかけて、アルミニウムは宝飾品の主要な金属でした。 1889年、ロンドンのD.I.メンデレーエフは、化学の開発における功績により、金とアルミニウムでできた秤という貴重な贈り物を授与されました。
• 1855 年までに、フランスの科学者サン クレール ドゥヴィルは技術的規模でアルミニウム金属を製造する方法を開発しました。 しかし、その方法は非常に高価でした。 デビルは、フランス皇帝ナポレオン 3 世の特別な後援を受けました。 献身と感謝のしるしとして、デビルはナポレオンの息子、生まれたばかりの王子のために、エレガントな彫刻が施されたガラガラ、つまりアルミニウム製の最初の「消費者製品」を作りました。 ナポレオンは衛兵にアルミニウム製の胸甲を装備させるつもりさえあったが、価格が法外であることが判明した。 当時、アルミニウム 1 kg の価格は 1000 マルクでした。 銀の5倍の値段。 発明後のみ 電解法アルミニウムのコストは従来の金属と同等です。
• アルミニウムが人間の体に入ると障害を引き起こすことをご存知ですか？ 神経系。 過剰になると代謝が乱れてしまいます。 そして保護剤はビタミンC、カルシウム、亜鉛化合物です。
• アルミニウムが酸素とフッ素中で燃焼すると、多量の熱が放出されます。 そのため、ロケット燃料の添加剤として使用されています。 サターンロケットは飛行中に36トンのアルミニウム粉末を燃焼させます。 ロケット燃料の成分として金属を使用するというアイデアは、F.A. ザンダーによって最初に提案されました。

演習

シミュレータ No. 1 - D. I. メンデレーエフの元素周期表における位置ごとのアルミニウムの特性

シミュレーター No. 2 - アルミニウムと単純物質および複雑な物質の反応方程式

シミュレーター No.3 - アルミニウムの化学的性質

割り当てタスク

1番。 塩化アルミニウムからアルミニウムを得るには、金属カルシウムを還元剤として使用できます。 これについての方程式を書いてください 化学反応、電子天秤を使用してこのプロセスを特徴づけます。

考える！ なぜこの反応は水溶液中ではできないのでしょうか?

2番。 化学反応方程式を完成させよう :
Al + H 2 SO 4 (溶液)→

Al + H 2 SO 4 (溶液)→
Al + CuCl 2→
Al + HNO3→

Al + CuCl 2→

Al + HNO 3 (濃) ) - t ->
Al + NaOH + H2O→

Al + NaOH + H2O→

3番。 変換を実行します。

アル→ AlCl3→ アル→ Al2S3→ Al(OH) 3 - t->Al 2 O 3→ アル

意味

アルミニウム– IIIA族の第3周期の化学元素。 シリアル番号 – 13。金属。 アルミニウムは p 族の元素に属します。 シンボル – Al.

原子量 – 27 amu。 外部エネルギー準位の電子配置は 3s 2 3p 1 です。 アルミニウムは、その化合物中では「+3」の酸化状態を示します。

アルミニウムの化学的性質

アルミニウムは反応において還元特性を示します。 空気に触れると表面に酸化皮膜が形成されるため、他の物質と相互作用しにくくなります。 たとえば、アルミニウムは濃縮水中で不動態化されます。 硝酸そして重クロム酸カリウム溶液。 しかし、表面の酸化膜を除去すると単体物質と相互作用できるようになります。 ほとんどの反応は加熱すると起こります。

2Al粉末+3/2O 2 = Al 2 O 3;

2Al + 3F 2 = 2AlF 3 (t);

2Al粉末 + 3Hal 2 = 2AlHal 3 (t = 25℃);

2Al + N 2 = 2AlN (t);

2Al +3S = Al 2 S 3 (t);

4Al + 3C グラファイト = Al 4 C 3 (t);

4Al + P 4 = 4AlP (t、H 2 雰囲気中)。

また、表面の酸化膜を除去した後、アルミニウムは水と相互作用して水酸化物を形成することができます。

2Al + 6H 2 O = 2Al(OH) 3 + 3H 2。

アルミニウムは両性特性を示すため、酸やアルカリの希薄溶液に溶解できます。

2Al + 3H 2 SO 4 (希釈) = Al 2 (SO 4) 3 + 3H 2;

2Al + 6HCl 希釈 = 2AlCl 3 + 3 H 2 ;

8Al + 30HNO 3 (希釈) = 8Al(NO 3) 3 + 3N 2 O + 15H 2 O;

2Al + 2NaOH + 3H 2 O = 2Na + 3H 2;

2Al + 2(NaOH×H 2 O) = 2NaAlO 2 + 3 H 2。

アルミノテルミーは、アルミニウムによる金属の還元に基づいて、酸化物から金属を製造する方法です。

8Al + 3Fe 3 O 4 = 4Al 2 O 3 + 9Fe;

2Al + Cr 2 O 3 = Al 2 O 3 + 2Cr。

アルミニウムの物性

アルミニウムは銀白色です。 アルミニウムの主な物理的特性は、軽さ、高い熱伝導性および電気伝導性です。 自由状態では、空気にさらされると、アルミニウムは Al 2 O 3 酸化物の耐久性のある膜で覆われ、耐衝撃性が高まります。 濃酸。 融点 – 660.37℃、沸点 – 250℃。

アルミニウムの製造と使用

アルミニウムは、この元素の溶融酸化物の電気分解によって生成されます。

2Al 2 O 3 = 4Al + 3O 2

しかし、生成物の収率が低いため、Na 3 と Al 2 O 3 の混合物の電気分解によってアルミニウムを製造する方法がより頻繁に使用されます。 この反応は、フッ化物（AlF 3 、CaF 2 など）の触媒存在下で960℃に加熱すると起こり、アルミニウムの放出はカソードで起こり、酸素はアノードで放出されます。

アルミニウムは産業界で広く応用されており、アルミニウムベースの合金は航空機や造船の主要な構造材料です。

問題解決の例

例 1