Какое из физических свойств не характерно для алюминия
Алюминий – это пластичный и лёгкий металл белого цвета, покрытый серебристой матовой оксидной плёнкой. В периодической системе Д. И. Менделеева этот химический элемент обозначается, как Al (Aluminium) и находится в главной подгруппе III группы, третьего периода, под атомным номером 13. Купить алюминий вы можете на нашем сайте.
История открытия
В 16 веке знаменитый Парацельс сделал первый шаг к добыче алюминия. Из квасцов он выделил «квасцовую землю», которая содержала оксид неизвестного тогда металла. В 18 веке к этому эксперименту вернулся немецкий химик Андреас Маргграф. Оксид алюминия он назвал «alumina», что на латинском языке означает «вяжущий». На тот момент металл не пользовался популярностью, так как не был найден в чистом виде.
Долгие годы выделить чистый алюминий пытались английские, датские и немецкие учёные. В 1855 году в Париже на Всемирной выставке металл алюминий произвёл фурор. Из него делали только предметы роскоши и ювелирные украшения, так как металл был достаточно дорогим. В конце 19 века появился более современный и дешёвый метод получения алюминия. В 1911 году в Дюрене выпустили первую партию дюралюминия, названного в честь города. В 1919 из этого материала был создан первый самолёт.
Физические свойства
Металл алюминий характеризуется высокой электропроводностью, теплопроводностью, стойкостью к коррозии и морозу, пластичностью. Он хорошо поддаётся штамповке, ковке, волочению, прокатке. Алюминий хорошо сваривается различными видами сварки. Важным свойством является малая плотность около 2,7 г/см³. Температура плавления составляет около 660°С.
Механические, физико-химические и технологические свойства алюминия зависят от наличия и количества примесей, которые ухудшают свойства чистого металла. Основные естественные примеси – это кремний, железо, цинк, титан и медь.
По степени очистки различают алюминий высокой и технической чистоты. Практическое различие заключается в отличии коррозионной устойчивости к некоторым средам. Чем чище металл, тем он дороже. Технический алюминий используется для изготовления сплавов, проката и кабельно-проводниковой продукции. Металл высокой чистоты применяют в специальных целях.
По показателю электропроводности алюминий уступает только золоту, серебру и меди. А сочетание малой плотности и высокой электропроводности позволяет конкурировать в сфере кабельно-проводниковой продукции с медью. Длительный отжиг улучшает электропроводность, а нагартовка ухудшает.
Теплопроводность алюминия повышается с увеличением чистоты металла. Примеси марганца, магния и меди снижают это свойство. По показателю теплопроводности алюминий проигрывает только меди и серебру. Благодаря этому свойству металл применяется в теплообменниках и радиаторах охлаждения.
Алюминий обладает высокой удельной теплоёмкостью и теплотой плавления. Эти показатели значительно больше, чем у большинства металлов. Чем выше степень чистоты алюминия, тем больше он способен отражать свет от поверхности. Металл хорошо полируется и анодируется.
Алюминий имеет большое сродство к кислороду и покрывается на воздухе тонкой прочной плёнкой оксида алюминия. Эта плёнка защищает металл от последующего окисления и обеспечивает его хорошие антикоррозионные свойства. Алюминий обладает стойкостью к атмосферной коррозии, морской и пресной воде, практически не вступает во взаимодействия с органическими кислотами, концентрированной или разбавленной азотной кислотой.
Химические свойства
Алюминий – это достаточно активный амфотерный металл. При обычных условиях прочная оксидная плёнка определяет его стойкость. Если разрушить оксидную плёнку, алюминий выступает как активный металл-восстановитель. В мелкораздробленном состоянии и при высокой температуре металл взаимодействует с кислородом. При нагревании происходят реакции с серой, фосфором, азотом, углеродом, йодом. При обычных условиях металл взаимодействует с хлором и бромом. С водородом реакции не происходит. С металлами алюминий образует сплавы, содержащие интерметаллические соединения – алюминиды.
При условии очищения от оксидной пленки, происходит энергичное взаимодействие с водой. Легко протекают реакции с разбавленными кислотами. Реакции с концентрированной азотной и серной кислотой происходят при нагревании. Алюминий легко реагирует со щелочами. Практическое применение в металлургии нашло свойство восстанавливать металлы из оксидов и солей – реакции алюминотермии.
Получение
Алюминий находится на первом месте среди металлов и на третьем среди всех элементов по распространённости в земной коре. Приблизительно 8% массы земной коры составляет именно этот металл. Алюминий содержится в тканях животных и растений в качестве микроэлемента. В природе он встречается в связанном виде в форме горных пород, минералов. Каменная оболочка земли, находящаяся в основе континентов, формируется именно алюмосиликатами и силикатами.
Алюмосиликаты – это минералы, образовавшиеся в результате вулканических процессов в соответствующих условиях высоких температур. При разрушении алюмосиликатов первичного происхождения (полевые шпаты) сформировались разнообразные вторичные породы с более высоким содержанием алюминия (алуниты, каолины, бокситы, нефелины). В состав вторичных пород алюминий входит в виде гидроокисей или гидросиликатов. Однако не каждая алюминийсодержащая порода может быть сырьём для глинозёма – продукта, из которого при помощи метода электролиза получают алюминий.
Наиболее часто алюминий получают из бокситов. Залежи этого минерала распространены в странах тропического и субтропического пояса. В России также применяются нефелиновые руды, месторождения которых располагаются в Кемеровской области и на Кольском полуострове. При добыче алюминия из нефелинов попутно также получают поташ, кальцинированную соду, цемент и удобрения.
В бокситах содержится 40-60% глинозёма. Также в составе имеются оксид железа, диоксид титана, кремнезём. Для выделения чистого глинозёма используют процесс Байера. В автоклаве руду нагревают с едким натром, охлаждают, отделяют от жидкости «красный шлам» (твёрдый осадок). После осаждают гидроокись алюминия из полученного раствора и прокаливают её для получения чистого глинозёма. Глинозём должен соответствовать высоким стандартам по чистоте и размеру частиц.
Из добытой и обогащённой руды извлекают глинозём (оксид алюминия). Затем методом электролиза глинозём превращают в алюминий. Заключительным этапом является восстановление процессом Холла-Эру. Процесс заключается в следующем: при электролизе раствора глинозёма в расплавленном криолите происходит выделение алюминия. Катодом служит дно электролизной ванны, а анодом – угольные бруски, находящиеся в криолите. Расплавленный алюминий осаждается под раствором криолита с 3-5% глинозёма. Температура процесса поднимается до 950°С, что намного превышает температуру плавления самого алюминия (660°С). Глубокую очистку алюминия проводят зонной плавкой или дистилляцией его через субфторид.
Применение
Алюминий применяется в металлургии в качестве основы для сплавов (дуралюмин, силумин) и легирующего элемента (сплавы на основе меди, железа, магния, никеля). Сплавы алюминия используются в быту, в архитектуре и строительстве, в судостроении и автомобилестроении, а также в космической и авиационной технике. Алюминий применяется при производстве взрывчатых веществ. Анодированный алюминий (покрытый окрашенными плёнками из оксида алюминия) применяют для изготовления бижутерии. Также металл используется в электротехнике.
Рассмотрим, как используют различные изделия из алюминия.
Алюминиевая лента представляет собой тонкую алюминиевую полосу толщиной 0,3-2 мм, шириной 50-1250 мм, которая поставляется в рулонах. Используется лента в пищевой, лёгкой, холодильной промышленности для изготовления охлаждающих элементов и радиаторов.
Круглая алюминиевая проволока применяется для изготовления кабелей и проводов для электротехнических целей, а прямоугольная для обмоточных проводов.
Алюминиевые трубы отличаются долговечностью и стойкостью в условиях сельских и городских промышленных районов. Применяются они в отделочных работах, дорожном строительстве, конструкции автомобилей, самолётов и судов, производстве радиаторов, трубопроводов и бензобаков, монтаже систем отопления, магистральных трубопроводов, газопроводов, водопроводов.
Алюминиевые втулки характеризуются простотой в обработке, монтаже и эксплуатации. Используются они для концевого соединения металлических тросов.
Алюминиевый круг – это сплошной профиль круглого сечения. Используется это изделие для изготовления различных конструкций.
Алюминиевый пруток применяется для изготовления гаек, болтов, валов, крепежных элементов и шпинделей.
Около 3 мг алюминия каждый день поступает в организм человека с продуктами питания. Больше всего металла в овсянке, горохе, пшенице, рисе. Учёными установлено, что он способствует процессам регенерации, стимулирует развитие и рост тканей, оказывает влияние на активность пищеварительных желёз и ферментов.
Алюминиевый лист
Алюминиевая плита
Алюминиевые чушки
Алюминиевые уголки
Алюминиевая проволока
При использовании алюминиевой посуды в быту необходимо помнить, что хранить и нагревать в ней можно исключительно нейтральные жидкости. Если же в такой посуде готовить, к примеру, кислые щи, то алюминий поступит в еду, и она будет иметь неприятный «металлический» привкус.
Алюминий входит в состав лекарственных препаратов, используемых при заболеваниях почек и желудочно-кишечного тракта.
Источник
Тест для проверки знаний по теме «Алюминий», 9 класс
Вариант 1.
1. Набор чисел, соответствующих заряду ядра атомов алюминия, числу энергетических уровней и числу электронов на внешнем энергетическом уровне, следующий:
а) +13,3,3. б) +27, 3,3. в) +13,2,3. г) +27,3,1
2. Какое из физических свойств не характерно для алюминия: а) высокая теплопроводность, б) электропроводность, в) тугоплавкость, г) высокая пластичность
3. Образование оксидной плёнки не наблюдается: а) алюминия, б) натрия, в) железа, г) калия
4.В вооружённых силах в армейское снаряжение входят термитные спички, головка которых представляет собой термитную смесь (оксид железа (2), (3) – Fe3O4 и алюминиевая пудра (АL)). С их помощью можно пережигать колючую проволоку заграждений. Напишите уравнение реакции. Расставьте коэффициенты. Коэффициент перед формулой окислителя равен: а)8, б)3, в)4, г)9.
5. Химическая формула гидроксида, взаимодействующего с гидроксидом натрия, – это…
а) KOH, б) Са(ОН)2, в) LiOH, г) Al(OH)3
6. На алюминиевую посуду не действует концентрированная холодная серная кислота, потому что …а) алюминий в ряду напряжения металлов расположен за самыми активными металлами, б) на внешнем энергетическом уровне у него находится 3 электрона, в) на поверхности алюминия находится тонкая оксидная плёнка, г) алюминий не взаимодействует с концентрированными кислотами.
7. Допишите уравнения реакций, расставьте коэффициенты: а) AL2O3 + H2SO4, б) AL+H2SO4, в) Al + S, г) AL2(SO4)3+ BaCl2
8. Хозяйка забыла про алюминиевый ковшик на кухонной горящей плите. Вода выкипела. Что далее произойдёт с ковшиком? а) раскалится докрасна, б) окислится до оксида алюминия и рассыплется в порошок, в) загорится, г) расплавится?
9. Осуществите превращение: AL — Al2O3 — Al(OH)3— Al2(SO4)3— AL(OH)3—-Na[AL(OH)4]
Вариант 2.
Какое из физических свойств алюминий названо неверно: а)электропроводность, б) теплопроводность, в) хрупкость, г) металлический блеск
Оксидная плёнка при комнатной температуре предохраняет алюминий от взаимодействия с: а) бромом, б) соляной кислотой, в) кислородом, раствором гидроксида натрия
Распределение электронов по энергетическим уровням атома алюминия:
а) 3.8.2. б)2.3.8. в) 8.2.3. г) 2.8.3.
4. При постепенном добавлении раствора гидроксида натрия к раствору хлориду алюминия: а) происходит выделение газа, б) выпадает белый студенистый осадок, в) видимых изменений не происходит, г) происходит выпадение студенистого осадка, затем его растворение. Составьте уравнение этой реакции.
5. Оксид, проявляющий амфотерные свойства: а) Na2O, б)AL2O3, в) MgO,г) CaO.
6. С какими из перечисленных веществ реагирует алюминий: сера(1), магний(2), оксид хрома (III) (3), концентрированная серная кислота (4), раствор гидроксида натрия(5), раствор сульфата меди(II) (6).
а) 1.3.4.5. б) 1.3.5.6. в) 1.2.4.6. г) 1.4.5.6.
Напишите уравнения реакций, расставьте коэффициенты.
7. На алюминиевую проволоку не действуют вода, снег, град, потому что…а) алюминий в ряду напряжения металлов расположен за самыми активными металлами, б) на внешнем энергетическом уровне у него находится 3 электрона, в) на поверхности алюминия находится тонкая оксидная плёнка, г) алюминий не взаимодействует с концентрированными кислотами.
8. Водород не выделяется при взаимодействии алюминия с : а) соляной кислотой, б) раствором серной кислоты, в) концентрированной азотной кислотой, г) раствором гидроксида натрия.
9. Осуществите превращение: AL2O3—- AL(NO3)3— Al(OH)3— Al2O3—Al
Источник
Какое из физических свойств не характерно для алюминия:
А) высокая теплопроводность; б) электропроводность; в) тугоплавкость; г) высокая пластичность.
1 ответ:
1
0
Температура плавления чистого (т.е. не содержащего легирующих добавок) алюминия всего 660 °С. Следовательно, алюминий не является тугоплавким металлом, и ответ на поставленный вопрос такой “Для алюминия не характерна тугоплавкость”.
Читайте также
У алюминия нет неметаллических свойств. Это амфотерный металл.
Алюминиевой кислотой иногда называют гидроксид алюминия Al(OH)3 для того, чтоб показать, что он может проявлять кислотные свойства. И даже формулу записывают как у кислот H3AlO3. Это чисто учебный прием.
Гидроксид алюминия образуется при действии щелочей на соли алюминия с сильными кислотами или при полном гидролизе солей со слабыми кислотами. С водными щелочами он дает комплексные алюминаты, например, Na[Al(OH)4] и Na3[Al(OH)6]. С расплавленными щелочами уже можно получить соединения больше похожие на “соли алюминиевой кислоты”: NaAlO2 и Na3AlO3, но при соприкосновении с водой они разлагаются. Алюминаты иногда используются как промежуточные продукты в химической промышленности. Гидроксид алюминия – промежуточный продукт при получении многих соединений алюминия.
Алюминиевое мыло это смесь солей алюминия, жирных и нафтеновых кислот. Применяется для изготовления напалма.Напалм состоит из смеси бензина и алюминиевого мыла,применяется в свою очередь для заправки огнеметов и зажигательных авиационных бомб
Чтобы проверить, что кабель алюминиевый покрыт медью, Вам потребуется либо конц. серная, либо конц. азотная кислота. Кусочек кабеля помещаете в концентрированный раствор той или иной кислоты. Медь при обычной температуре растворится, при этом с азотной кислотой будет выделяться бурый газ с резким запахом (реакции проводят в вытяжном шкафу), если кабель только медный, то идет только эта реакция, а если алюминиевый кабель покрытый медью, то растворив медь, а она красного цвета, далее появится слой алюминия серебристо-белого цвета, который при этих условиях растворятся в азотной конц кислоте растворяться не будет, он пассивирует. В случае конц. серной кислоты процесс пойдет также, но будет выделятся бесцветный сернистый газ с резким запахом жжёных спичек. А можно воспользоваться более безопасным и простым способом растворения алюминия в растворе щелочи – едкого натра или едкого кали (гидроксида натрия или гидроксида калия). Алюминий растворяется в щелочи при обычных условиях, а красная медь останется в осадке. При работе с кислотами и щелочью необходимо соблюдать строго правила безопасности.
Поскорей переубедите Вашего ребёнка. Вода не состоит из двух газов кислорода и водорода. Если просто смешать кислород и водород, то получится смесь газов, но она останется газом и будет пребывать в таком состоянии хоть тысячу лет, до тех пор, пока Вы её не подожжёте (т.е. каким-либо образом нагреете даже самый минимальный объём до температуры 510°С или выше.). Для этого достаточно пламени спички, или даже искры хоть от электричества, хоть от удара металлом по камню или металлу.
От того, что между двумя газами происходит химическая реакция, продукт реакции не становится жидкостью. Например, если водород прореагирует с хлором или азотом (это тоже газы) то продукты реакции (соответственно хлористый водород или аммиак) всё равно будут газами. Более того, если газ водород прореагирует с жидкостью (с бромом) или даже с твёрдыми веществами (иодом, астатом), то продукты реакции и в этом случае будут газообразными.
Серная кислота очень многообразна в применении и в жизни человека встречается очень часто, некоторые встречи с ней мы даже не замечаем, а теперь подробнее.
- Очистка нефтепродуктов (бензина и керосина в частности).
- Обработка и травление металлов (никель, чугун и т.д.)
- Производство мыла.
- Производство пластмассовых вещей включая различные щетки, которыми вы пользуетесь.
- Производство красителей для всех видов одежды, которыми вы пользуетесь.
- Обработка кожи и кожаных изделий.
- Позолота и серебрение происходят тоже с участием серной кислоты.
- Производство удобрений, которые потом в виде обработанной пищи попадают к вам на стол.
- Производство взрывчатых веществ.
Подводя итог серная кислота повсюду, где-то меньше, где-то больше, но она встречается в нашей жизни повсеместно.
Источник
Алюминий – металл, содержание которого в природе самое большое среди всех известных. Позднее начало его применения вызвано тем, что, поскольку он обладает высокой химической активностью, то находится в земной коре только в составе различных химических соединений. Восстановление чистого металла сопряжено с рядом трудностей, преодолеть которые стало возможным только с развитием технологий добычи металлов.
Чистый алюминий – мягкий ковкий металл серебристо-белого цвета. Это один из легчайших металлов, который, к тому же, хорошо поддается разнообразной механической обработке, штамповке, прокатке, литью. На открытом воздухе практически моментально покрывается тонкой и прочной пленкой окисла, которая противодействует дальнейшему окислению.
Внешний вид алюминия
Механические свойства алюминия, такие как мягкость, податливость штамповке, легкость в обработке, послужили широкому распространению во многих отраслях промышленности. Особенно часто алюминия используется в составе сплавов с другими металлами.
Физические и химические свойства сплавов алюминия послужили поводом к широкому использованию их в качестве конструкционных материалов, снижающих общий вес конструкции без ухудшения прочностных качеств.
Физические свойства
Алюминий не имеет каких-либо уникальных физических свойств, но их сочетание делает металл одним из самых широко востребованных.
Твердость чистого алюминия по шкале Мооса равняется трем, что значительно ниже, чем у большинства металлов. Данный факт является практически единственным препятствием для использования чистого металла.
Если внимательно рассмотреть таблицу физических свойств алюминия, то можно выделить такие качества, как:
- Малую плотность (2.7 г/см3);
- Высокую пластичность;
- Низкое удельное электрическое сопротивление (0,027 Ом·мм2/м);
- Высокую теплопроводность (203.5 Вт/(м·К));
- Высокую светоотражательная способность;
- Низкую температуру плавления (660°С).
Такие физические свойства алюминия, как высокая пластичность, низкая температура плавления, отличные литейные качества, позволяют использовать данный металл в чистом виде и в составе сплавов на его основе для производства изделий любой самой сложной конфигурации.
Вместе с этим, это один из немногих металлов, хрупкость которого не возрастает при охлаждении до сверхнизких температур. Данное свойство определило одну из областей применения в конструктивных элементах криогенной техники и аппаратуры.
Детали из алюминия
Существенно более высокую прочность, сравнимую с прочностью некоторых сортов стали, имеют сплавы на основе алюминия. Наибольшее распространение получили сплавы с добавлением магния, меди и марганца – дюралюминиевые сплавы и с добавлением кремния – силумины. Первая группа отличается высокой прочностью, а последняя одними из самых лучших литейных качеств.
Невысокая температура плавления снижает затраты на производство и себестоимость технологических процессов при производстве конструкционных материалов на основе алюминия и его сплавов.
Для изготовления зеркал используется такое качество, как высокий коэффициент отражения, сравнимый с показателем серебра, легкость и технологичность вакуумного напыления алюминиевых пленок на различные несущие поверхности (пластики, металл, стекло).
При плавке алюминия и выполнения литья особое внимание обращается на способность расплава поглощать водород. Не оказывая действий на химическом уровне, водород способствует уменьшению плотности и прочности за счет образования микроскопических пор при застывании расплава.
Благодаря низкой плотности и малому электрическому сопротивлению (ненамного выше меди), провода из чистого алюминия находят преимущественное применение при передаче электроэнергии в линиях электропередач, всего диапазона токов и напряжений в электротехнике, как альтернатива медным силовым и обмоточным проводам. Сопротивление меди несколько меньше, поэтому провода из алюминия необходимо использовать большего сечения, но итоговая масса изделия и его себестоимость оказываются в несколько раз меньше. Ограничением служит только несколько меньшая прочность алюминия и высокая сопротивляемость пайке из-за пленки окислов на поверхности. Большую роль играет наличие сильного электрохимического потенциала при контакте с таким металлом, как медь. В результате, в месте механического контакта меди и алюминия образуется прочная пленка окисла, имеющего высокое электрическое сопротивление. Это явление приводит к нагреву места соединения вплоть до расплавления проводников. Существуют жесткие ограничения и рекомендации по применению алюминия в электротехнике.
Алюминий в строительстве
Высокая пластичность позволяет изготавливать тонкую фольгу, которая используется в производстве конденсаторов высокой емкости.
Легкость алюминия и его сплавов стали основополагающими при использовании в авиакосмической отрасли при изготовлении большинства элементов конструкции летательных аппаратов: от несущих конструкций, до элементов обшивки, корпусов приборов и оборудования.
Химические свойства
Являясь довольно химически активным металлом, алюминий активно сопротивляется коррозии. Это происходит благодаря образованию на его внешней поверхности очень прочной оксидной пленки под действием кислорода.
Прочная пленка оксида хорошо защищает поверхность даже от таких сильных кислот, как азотная и серная. Это качество нашло распространение в химии и промышленности для транспортировки концентрированной азотной кислоты.
Химические свойства алюминия
Разрушить пленку можно сильно разбавленной азотной кислотой, щелочами при нагреве или при контакте с ртутью, когда на поверхности образуется амальгама. В перечисленных случаях оксидная пленка не является защитным фактором и алюминий активно взаимодействует с кислотами, щелочами и окислителями. Оксидная пленка также легко разрушается в присутствии галогенов (хлор, бром). Таким образом, соляная кислота HCl, хорошо взаимодействует с алюминием при любых условиях.
Химические свойства алюминия зависят от чистоты металла. Использование состава легирующих присадок некоторых металлов, в частности марганца, позволяет увеличить прочность защитной пленки, повысив, таким образом, коррозионную устойчивость алюминия. Некоторые металлы, к примеру, никель и железо, способствуют снижению коррозионную стойкость, но повышают жароустойчивость сплавов.
Оксидная пленка на поверхности алюминиевых изделий играет отрицательную роль при проведении сварочных работ. Мгновенное окисление ванны расплавленного металла при сварке не позволяет сформировать сварочный шов, поскольку окись алюминия имеет очень высокую температуру плавления. Для сварки алюминия используют специальные сварочные аппараты с неплавящимся электродом (вольфрам). Сам процесс ведется в среде инертного газа – аргона. При отсутствии процесса окисления сварочный шов получается прочным, монолитным. Некоторые легирующие добавки в сплавы дополнительно улучшают сварочные свойства алюминия.
Чистый алюминий практически не образует ядовитых соединений, поэтому активно используется в пищевой промышленности при производстве кухонной посуды, упаковки пищевых продуктов, тары для напитков. Оказывать негативное действие могут лишь некоторые неорганические соединения. Исследованиями также установлено, что алюминий не используется в метаболизме живых существ, его роль в жизнедеятельности ничтожна.
Источник