Αλουμίνιο – καταστροφή μετάλλου υπό την επίδραση του περιβάλλοντος.
Για την αντίδραση Al 3+ +3e → Al, το τυπικό δυναμικό ηλεκτροδίου του αλουμινίου είναι -1,66 V.
Το σημείο τήξης του αλουμινίου είναι 660 °C.
Πυκνότητα αλουμινίου - 2,6989 g/cm 3 (στο φυσιολογικές συνθήκες).
Το αλουμίνιο, αν και ενεργό μέταλλο, έχει αρκετά καλές ιδιότητες διάβρωσης. Αυτό μπορεί να εξηγηθεί από την ικανότητα παθητικοποίησης σε πολλά επιθετικά περιβάλλοντα.
Η αντοχή στη διάβρωση του αλουμινίου εξαρτάται από πολλούς παράγοντες: την καθαρότητα του μετάλλου, το διαβρωτικό περιβάλλον, τη συγκέντρωση επιθετικών ακαθαρσιών στο περιβάλλον, τη θερμοκρασία κ.λπ. Ισχυρή επιρροήεπηρεάζει το pH των διαλυμάτων. Το οξείδιο του αλουμινίου σχηματίζεται στην μεταλλική επιφάνεια μόνο στο εύρος του pH από 3 έως 9!
Η αντίσταση στη διάβρωση του Al επηρεάζεται σε μεγάλο βαθμό από την καθαρότητά του. Για την κατασκευή χημικών μονάδων και εξοπλισμού, χρησιμοποιείται μόνο μέταλλο υψηλής καθαρότητας (χωρίς ακαθαρσίες), για παράδειγμα, αλουμίνιο AB1 και AB2.
Η διάβρωση του αλουμινίου δεν παρατηρείται μόνο σε εκείνα τα περιβάλλοντα όπου σχηματίζεται προστατευτική μεμβράνη οξειδίου στην επιφάνεια του μετάλλου.
Όταν θερμαίνεται, το αλουμίνιο μπορεί να αντιδράσει με ορισμένα αμέταλλα:
2Al + N 2 → 2AlN – αλληλεπίδραση αλουμινίου και αζώτου με το σχηματισμό νιτριδίου του αργιλίου.
4Al + 3C → Al 4 C 3 – η αντίδραση του αλουμινίου με τον άνθρακα για το σχηματισμό καρβιδίου του αργιλίου.
2Al + 3S → Al 2 S 3 – αλληλεπίδραση αλουμινίου και θείου με το σχηματισμό θειούχου αλουμινίου.
Διάβρωση αλουμινίου στον αέρα (ατμοσφαιρική διάβρωση αλουμινίου)
Το αλουμίνιο, όταν αλληλεπιδρά με τον αέρα, γίνεται παθητικό. Όταν καθαρό μέταλλο έρχεται σε επαφή με τον αέρα, μια λεπτή προστατευτική μεμβράνη από οξείδιο του αλουμινίου εμφανίζεται αμέσως στην επιφάνεια αλουμινίου. Επιπλέον, η ανάπτυξη του φιλμ επιβραδύνεται. Ο τύπος του οξειδίου του αργιλίου είναι Al 2 O 3 ή Al 2 O 3 H 2 O.
Η αντίδραση του αλουμινίου με το οξυγόνο:
4Al + 3O 2 → 2Al 2 O 3.
Το πάχος αυτού του φιλμ οξειδίου κυμαίνεται από 5 έως 100 nm (ανάλογα με τις συνθήκες λειτουργίας). Το οξείδιο του αλουμινίου έχει καλή πρόσφυση στην επιφάνεια και ικανοποιεί την κατάσταση της συνέχειας των μεμβρανών οξειδίου. Όταν αποθηκεύεται σε αποθήκη, το πάχος του οξειδίου του αλουμινίου στη μεταλλική επιφάνεια είναι περίπου 0,01 - 0,02 μικρά. Κατά την αλληλεπίδραση με ξηρό οξυγόνο – 0,02 – 0,04 μικρά. Κατά τη θερμική επεξεργασία αλουμινίου, το πάχος του φιλμ οξειδίου μπορεί να φτάσει τα 0,1 μικρά.
Το αλουμίνιο είναι αρκετά ανθεκτικό τόσο σε καθαρό αγροτικό αέρα όσο και σε βιομηχανική ατμόσφαιρα (που περιέχει ατμούς θείου, υδρόθειο, αέρια αμμωνία, ξηρό υδροχλώριο κ.λπ.). Επειδή Οι ενώσεις θείου δεν έχουν καμία επίδραση στη διάβρωση του αλουμινίου σε περιβάλλοντα αερίου - χρησιμοποιείται για την κατασκευή εργοστασίων επεξεργασίας αργού πετρελαίου και συσκευών βουλκανισμού καουτσούκ.
Διάβρωση αλουμινίου στο νερό
Η διάβρωση του αλουμινίου σχεδόν δεν παρατηρείται όταν αλληλεπιδρά με καθαρό, φρέσκο, απεσταγμένο νερό. Η αύξηση της θερμοκρασίας στους 180 °C δεν έχει κάποιο ιδιαίτερο αποτέλεσμα. Ο ζεστός υδρατμός επίσης δεν έχει καμία επίδραση στη διάβρωση του αλουμινίου. Εάν προσθέσετε λίγο αλκάλιο στο νερό, ακόμη και σε θερμοκρασία δωματίου, ο ρυθμός διάβρωσης του αλουμινίου σε ένα τέτοιο περιβάλλον θα αυξηθεί ελαφρώς.
Η αλληλεπίδραση καθαρού αλουμινίου (δεν καλύπτεται με φιλμ οξειδίου) με νερό μπορεί να περιγραφεί χρησιμοποιώντας την εξίσωση αντίδρασης:
2Al + 6H 2 O = 2Al(OH) 3 + 3H2.
Όταν αλληλεπιδρά με το θαλασσινό νερό, το καθαρό αλουμίνιο αρχίζει να διαβρώνεται, επειδή... ευαίσθητο στα διαλυμένα άλατα. Για να χρησιμοποιήσετε αλουμίνιο στο θαλασσινό νερό, δεν περιέχει ένας μεγάλος αριθμός απόμαγνήσιο και πυρίτιο. Αντοχή στη διάβρωση του αλουμινίου και των κραμάτων του όταν εκτίθενται σε θαλασσινό νερό, μειώνεται σημαντικά εάν το μέταλλο περιέχει χαλκό.
Διάβρωση αλουμινίου σε οξέα
Καθώς αυξάνεται η καθαρότητα του αλουμινίου, αυξάνεται η αντοχή του στα οξέα.
Διάβρωση αλουμινίου σε θειικό οξύ
Πολύ επικίνδυνο για το αλουμίνιο και τα κράματά του θειικό οξύ(έχει οξειδωτικές ιδιότητες) μεσαίων συγκεντρώσεων. Η αντίδραση με αραιό θειικό οξύ περιγράφεται από την εξίσωση:
2Al + 3H 2 SO 4 (dil) → Al 2 (SO 4) 3 + 3H 2.
Το συμπυκνωμένο ψυχρό θειικό οξύ δεν έχει καμία επίδραση. Και όταν θερμαίνεται, το αλουμίνιο διαβρώνεται:
2Al + 6H 2 SO 4 (συμπ.) → Al 2 (SO 4) 3 + 3SO 2 + 6H 2 O.
Σε αυτή την περίπτωση, σχηματίζεται ένα διαλυτό άλας - θειικό αλουμίνιο.
Το Al είναι σταθερό σε ελαιόλαδο (ατμίζον θειικό οξύ) σε θερμοκρασίες έως 200 °C. Λόγω αυτού, χρησιμοποιείται για την παραγωγή χλωροσουλφονικού οξέος (HSO 3 Cl) και ελαίου.
Διάβρωση αλουμινίου σε υδροχλωρικό οξύ
Το αλουμίνιο ή τα κράματά του διαλύονται γρήγορα στο υδροχλωρικό οξύ (ειδικά όταν η θερμοκρασία αυξάνεται). Εξίσωση διάβρωσης:
2Al + 6HCl → 2AlCl 3 + 3H 2.
Διαλύματα υδροβρωμικών (HBr) και υδροφθορικών (HF) οξέων δρουν παρόμοια.
Διάβρωση αλουμινίου σε νιτρικό οξύ
Ένα συμπυκνωμένο διάλυμα νιτρικού οξέος έχει υψηλές οξειδωτικές ιδιότητες. Αλουμίνιο σε νιτρικό οξύ σε κανονική θερμοκρασίαεξαιρετικά ανθεκτικό (η αντίσταση είναι υψηλότερη από αυτή του ανοξείδωτου χάλυβα 12Χ18Н9). Χρησιμοποιείται ακόμη και για την παραγωγή συμπυκνωμένου νιτρικού οξέος με άμεση σύνθεση.
Όταν θερμαίνεται, η διάβρωση του αλουμινίου σε νιτρικό οξύ προχωρά σύμφωνα με την αντίδραση:
Al + 6HNO 3 (συμπ.) → Al(NO 3) 3 + 3NO 2 + 3H 2 O.
Διάβρωση αλουμινίου σε οξικό οξύ
Το αλουμίνιο έχει αρκετά υψηλή αντοχή στην κρούση οξικό οξύοποιαδήποτε συγκέντρωση, αλλά μόνο εάν η θερμοκρασία δεν υπερβαίνει τους 65 °C. Χρησιμοποιείται για την παραγωγή φορμαλδεΰδης και οξικού οξέος. Σε υψηλότερες θερμοκρασίες, το αλουμίνιο διαλύεται (με εξαίρεση τις συγκεντρώσεις οξέος 98 - 99,8%).
Το αλουμίνιο είναι σταθερό σε βρωμικά και ασθενή διαλύματα χρωμικών (έως 10%), φωσφορικών (έως 1%) οξέων σε θερμοκρασία δωματίου.
Το κιτρικό, το βουτυρικό, το μηλικό, το τρυγικό, το προπιονικό οξύ, το κρασί και οι χυμοί φρούτων έχουν ασθενή επίδραση στο αλουμίνιο και στα κράματά του.
Τα οξαλικά, μυρμηκικά και οργανοχλωρικά οξέα καταστρέφουν το μέταλλο.
Η αντίσταση στη διάβρωση του αλουμινίου επηρεάζεται σε μεγάλο βαθμό από τους ατμούς και τον υγρό υδράργυρο. Μετά από μια σύντομη επαφή, το μέταλλο και τα κράματά του διαβρώνονται έντονα, σχηματίζοντας αμαλγάματα.
Διάβρωση αλουμινίου σε αλκάλια
Τα αλκάλια διαλύουν εύκολα το προστατευτικό φιλμ οξειδίου στην επιφάνεια του αλουμινίου, αρχίζει να αντιδρά με το νερό, με αποτέλεσμα το μέταλλο να διαλύεται με την απελευθέρωση υδρογόνου (διάβρωση αλουμινίου με αποπόλωση υδρογόνου).
2Al + 2NaOH + 6H 2 O → 2Na + 3H2;
2(NaOHH 2 O) + 2Al → 2NaAlO 2 + 3H 2.
Σχηματίζονται αλουμίνια.
Επίσης, το φιλμ οξειδίου καταστρέφεται από ιόντα υδραργύρου, χαλκού και χλωρίου.
Τα μέταλλα είναι υλικά εύκολα στην επεξεργασία και ο ηγέτης ανάμεσά τους είναι το αλουμίνιο, Χημικές ιδιότητεςπου οι άνθρωποι γνώριζαν από καιρό. Αυτό το μέταλλο, λόγω των χαρακτηριστικών του, χρησιμοποιείται ευρέως στην καθημερινή ζωή και σχεδόν όλοι μπορούν να βρουν ένα προϊόν αλουμινίου στο σπίτι. Είναι απαραίτητο να εξεταστούν λεπτομερώς οι ιδιότητες αυτού του μετάλλου ως στοιχείου και πώς απλή ουσία.
Πώς ανακαλύφθηκε το αλουμίνιο
Από την αρχαιότητα, οι άνθρωποι χρησιμοποιούσαν στυπτηρία καλίου, μια ένωση αλουμινίου που μπορεί να προσδώσει αντοχή και σταθερότητα στα υφάσματα και το δέρμα. Αυτή η ιδιότητα του μετάλλου βρήκε την εφαρμογή της στην κατεργασία δέρματος: με τη βοήθεια της στυπτηρίας αλουμινίου-καλίου, οι γουνοποιοί δέψαν το δέρμα, δίνοντάς του δύναμη και σταθερότητα. Οι άνθρωποι έμαθαν ότι το οξείδιο του αλουμινίου υπάρχει στη φύση στην καθαρή του μορφή μόνο στο δεύτερο μισό του 18ου αιώνα, αλλά εκείνη την εποχή δεν είχαν μάθει ακόμη πώς να αποκτήσουν μια καθαρή ουσία.
Αυτό επιτεύχθηκε αρχικά από τον Hans Christian Oersted, ο οποίος επεξεργάστηκε το αλάτι με αμάλγαμα καλίου και στη συνέχεια απομόνωσε σκόνη από το προκύπτον μείγμα γκρι χρώμα. Έτσι, αυτό χημική αντίδρασημε βοήθησε να πάρω ένα καθαρό. Ταυτόχρονα, καθιερώθηκαν τέτοια χαρακτηριστικά του μετάλλου όπως η υψηλή αναγωγική ικανότητα και η ισχυρή δραστηριότητα.
Αλληλεπίδραση με οξείδιαΗ αντίδραση αντικατάστασης ατόμων μετάλλου στο οξείδιο με αλουμίνιο επιτρέπει σε κάποιον να αποκτήσει μεγάλη ποσότητα θερμότητας και ένα νέο μέταλλο σε ελεύθερη μορφή.
Αλληλεπίδραση με άλατα, δηλαδή με διαλύματα κάποιων λιγότερο δραστικών αλάτων.
Αλληλεπίδραση με αλκάλια: λόγω ισχυρής αλληλεπίδρασης με αλκαλικά διαλύματα, τα διαλύματά τους δεν μπορούν να αποθηκευτούν σε δοχεία αλουμινίου.
Αλουμινοθερμία- τη διαδικασία αναγωγής μετάλλων, κραμάτων και μη μετάλλων με την έκθεση των οξειδίων τους σε μεταλλικό αλουμίνιο. Χάρη σε αυτό το χαρακτηριστικό του αλουμινίου, οι μεταλλουργοί μπορούν να εξορύξουν πυρίμαχα μέταλλα όπως το μολυβδαίνιο, το βολφράμιο, το ζιρκόνιο και το βανάδιο.
Φυσικές ιδιότητες του αλουμινίου ως απλής ουσίας
Ως απλή ουσία, το αλουμίνιο είναι ένα ασημί μέταλλο. Είναι ικανό να οξειδώνεται στον αέρα και να καλύπτεται με ένα πυκνό φιλμ οξειδίου.
Αυτό το χαρακτηριστικό του μετάλλου εξασφαλίζει την υψηλή αντοχή του στη διάβρωση. Αυτή η ιδιότητα του αλουμινίου, μαζί με άλλα χαρακτηριστικά, το καθιστά ένα εξαιρετικά δημοφιλές μέταλλο, που χρησιμοποιείται ευρέως στην καθημερινή ζωή. Επιπλέον, το αλουμίνιο είναι ελαφρύ ενώ διατηρεί υψηλή αντοχή και ολκιμότητα.
Οχι όλοι γνωστό στους ανθρώπουςμια ουσία έχει ένα σύνολο παρόμοιων χαρακτηριστικών.
Φυσικές ιδιότητες του αλουμινίου
Το αλουμίνιο είναι ένα όλκιμο και εύπλαστο μέταλλο, που χρησιμοποιείται για την κατασκευή του λεπτότερου φύλλου· το σύρμα τυλίγεται από αλουμίνιο.
Το σημείο βρασμού του μετάλλου είναι 2518 °C.
Το σημείο τήξης του αλουμινίου είναι 660 °C.
Η πυκνότητα του αλουμινίου είναι 2,7 g/cm³.
Η ευρεία χρήση του αλουμινίου σε τομείς της ζωής οφείλεται στις χημικές και φυσικές του ιδιότητες.
(σύμφωνα με τον Pauling)
Αλουμίνιο- στοιχείο της κύριας υποομάδας της τρίτης ομάδας της τρίτης περιόδου Περιοδικός Πίνακαςχημικά στοιχεία του D.I. Mendeleev, ατομικός αριθμός 13. Συμβολίζεται με το σύμβολο Al (Αλουμίνιο). Ανήκει στην ομάδα των ελαφρών μετάλλων. Το πιο κοινό μέταλλο και το τρίτο πιο άφθονο (μετά το οξυγόνο και το πυρίτιο) χημικό στοιχείο φλοιός της γης.
Η απλή ουσία αλουμίνιο (αριθμός CAS: 7429-90-5) είναι ένα ελαφρύ, παραμαγνητικό ασημί-λευκό μέταλλο που μπορεί εύκολα να διαμορφωθεί, να χυθεί και να κατεργαστεί. Το αλουμίνιο έχει υψηλή θερμική και ηλεκτρική αγωγιμότητα και αντοχή στη διάβρωση λόγω του γρήγορου σχηματισμού ισχυρών μεμβρανών οξειδίου που προστατεύουν την επιφάνεια από περαιτέρω αλληλεπίδραση.
Σύμφωνα με ορισμένες βιολογικές μελέτες, η πρόσληψη αλουμινίου στον ανθρώπινο οργανισμό θεωρήθηκε παράγοντας για την ανάπτυξη της νόσου Αλτσχάιμερ, αλλά αυτές οι μελέτες αργότερα επικρίθηκαν και το συμπέρασμα για τη σύνδεση του ενός με το άλλο διαψεύστηκε.
Ιστορία
Το αλουμίνιο λήφθηκε για πρώτη φορά από τον Hans Oersted το 1825 με τη δράση του αμαλγάματος καλίου σε χλωριούχο αλουμίνιο που ακολουθήθηκε από απόσταξη υδραργύρου.
Παραλαβή
Η σύγχρονη μέθοδος παραγωγής αναπτύχθηκε ανεξάρτητα από τον Αμερικανό Charles Hall και τον Γάλλο Paul Héroux. Αποτελείται από τη διάλυση του οξειδίου του αλουμινίου Al 2 O 3 σε τήγμα κρυόλιθου Na 3 AlF 6 που ακολουθείται από ηλεκτρόλυση με χρήση ηλεκτροδίων γραφίτη. Αυτή η μέθοδος παραγωγής απαιτεί πολλή ηλεκτρική ενέργεια, και ως εκ τούτου έγινε δημοφιλής μόλις τον 20ο αιώνα.
Για την παραγωγή 1 τόνου ακατέργαστου αλουμινίου, απαιτούνται 1.920 τόνοι αλουμίνας, 0.065 τόνοι κρυόλιθου, 0.035 τόνοι φθοριούχου αλουμινίου, 0.600 τόνοι μάζας ανόδου και 17 χιλιάδες kWh ηλεκτρικής ενέργειας συνεχούς ρεύματος.
Φυσικές ιδιότητες
Το μέταλλο είναι ασημί-λευκό σε χρώμα, ελαφρύ, πυκνότητα - 2,7 g/cm³, σημείο τήξης για τεχνικό αλουμίνιο - 658 °C, για αλουμίνιο υψηλής καθαρότητας - 660 °C, ειδική θερμότητατήξη - 390 kJ/kg, σημείο βρασμού - 2500 °C, ειδική θερμότητα εξάτμισης - 10,53 MJ/kg, αντοχή σε εφελκυσμό χυτού αλουμινίου - 10-12 kg/mm², παραμορφώσιμο - 18-25 kg/mm², κράματα - 38- 42 kg/mm².
Η σκληρότητα Brinell είναι 24-32 kgf/mm², υψηλή ολκιμότητα: τεχνική - 35%, καθαρή - 50%, τυλιγμένη σε λεπτά φύλλα και ομοιόμορφο φύλλο.
Το αλουμίνιο έχει υψηλή ηλεκτρική και θερμική αγωγιμότητα, το 65% της ηλεκτρικής αγωγιμότητας του χαλκού και έχει υψηλή ανακλαστικότητα φωτός.
Το αλουμίνιο σχηματίζει κράματα με όλα σχεδόν τα μέταλλα.
Όντας στη φύση
Το φυσικό αλουμίνιο αποτελείται σχεδόν εξ ολοκλήρου από ένα μόνο σταθερό ισότοπο, το 27 Al, με ίχνη 26 Al. ραδιενεργό ισότοπομε χρόνο ημιζωής 720 χιλιάδων ετών, που σχηματίστηκε στην ατμόσφαιρα κατά τον βομβαρδισμό πυρήνων αργόνπρωτόνια κοσμικής ακτίνας.
Από την άποψη της επικράτησης στη φύση, κατατάσσεται 1η μεταξύ των μετάλλων και 3η μεταξύ των στοιχείων, δεύτερη μόνο μετά το οξυγόνο και το πυρίτιο. Το ποσοστό περιεκτικότητας σε αλουμίνιο στον φλοιό της γης, σύμφωνα με διάφορους ερευνητές, κυμαίνεται από 7,45 έως 8,14% της μάζας του φλοιού της γης.
Στη φύση, το αλουμίνιο βρίσκεται μόνο σε ενώσεις (ορυκτά). Μερικοί από αυτούς:
- Βωξίτης - Al 2 O 3. H 2 O (με ακαθαρσίες SiO 2, Fe 2 O 3, CaCO 3)
- Νεφελίνες - KNa 3 4
- Αλουνίτες - KAl(SO 4) 2. 2Al(OH) 3
- Αλουμίνα (μείγματα καολίνων με άμμο SiO 2, ασβεστόλιθος CaCO 3, μαγνησίτης MgCO 3)
- Κορούνδιο - Al 2 O 3
- Άστριος (ορθόκλος) - K 2 O×Al 2 O 3 × 6SiO 2
- Καολινίτης - Al 2 O 3 × 2SiO 2 × 2H 2 O
- Αλουνίτης - (Na,K) 2 SO 4 ×Al 2 (SO 4) 3 × 4Al(OH) 3
- Beryl - 3BeO. Al 2 O 3 . 6SiO2
Τα φυσικά νερά περιέχουν αλουμίνιο με τη μορφή χημικών ενώσεων χαμηλής τοξικότητας, για παράδειγμα, φθοριούχο αλουμίνιο. Ο τύπος κατιόντος ή ανιόντος εξαρτάται κυρίως από την οξύτητα υδάτινο περιβάλλον. Οι συγκεντρώσεις αλουμινίου στα επιφανειακά ύδατα στη Ρωσία κυμαίνονται από 0,001 έως 10 mg/l.
Χημικές ιδιότητες
Υδροξείδιο αργιλίου
Υπό κανονικές συνθήκες, το αλουμίνιο καλύπτεται με ένα λεπτό και ανθεκτικό φιλμ οξειδίου και επομένως δεν αντιδρά με κλασικά οξειδωτικά μέσα: με H 2 O (t°), O 2, HNO 3 (χωρίς θέρμανση). Χάρη σε αυτό, το αλουμίνιο πρακτικά δεν υπόκειται σε διάβρωση και επομένως είναι ευρέως σε ζήτηση στη σύγχρονη βιομηχανία. Ωστόσο, όταν το φιλμ οξειδίου καταστρέφεται (για παράδειγμα, κατά την επαφή με διαλύματα αλάτων αμμωνίου NH 4 +, θερμά αλκάλια ή ως αποτέλεσμα συγχώνευσης), το αλουμίνιο δρα ως ενεργό αναγωγικό μέταλλο.
Αντιδρά εύκολα με απλές ουσίες:
- με οξυγόνο: 4Al + 3O 2 = 2Al 2 O 3
- με αλογόνα: 2Al + 3Br 2 = 2AlBr 3
- αντιδρά με άλλα αμέταλλα όταν θερμαίνεται:
- με θείο, σχηματίζοντας θειούχο αλουμίνιο: 2Al + 3S = Al 2 S 3
- με άζωτο, σχηματίζοντας νιτρίδιο αλουμινίου: 2Al + N 2 = 2AlN
- με άνθρακα, σχηματίζοντας καρβίδιο αλουμινίου: 4Al + 3C = Al 4 C 3
Η μέθοδος, που εφευρέθηκε σχεδόν ταυτόχρονα από τον Charles Hall στη Γαλλία και τον Paul Héroux στις ΗΠΑ το 1886 και βασίστηκε στην παραγωγή αλουμινίου με ηλεκτρόλυση αλουμίνας διαλυμένης σε λιωμένο κρυόλιθο, σηματοδότησε την αρχή. σύγχρονο τρόποπαραγωγή αλουμινίου. Από τότε, λόγω των βελτιώσεων στην ηλεκτρική μηχανική, η παραγωγή αλουμινίου έχει βελτιωθεί. Αξιοσημείωτη συμβολή στην ανάπτυξη της παραγωγής αλουμίνας είχαν οι Ρώσοι επιστήμονες K. I. Bayer, D. A. Penyakov, A. N. Kuznetsov, E. I. Zhukovsky, A. A. Yakovkin και άλλοι.
Το πρώτο μεταλλουργείο αλουμινίου στη Ρωσία κατασκευάστηκε το 1932 στο Volkhov. Η μεταλλουργική βιομηχανία της ΕΣΣΔ το 1939 παρήγαγε 47,7 χιλιάδες τόνους αλουμινίου, άλλοι 2,2 χιλιάδες τόνοι εισήχθησαν.
Στη Ρωσία, το de facto μονοπώλιο στην παραγωγή αλουμινίου είναι η Russian Aluminium OJSC, η οποία αντιπροσωπεύει περίπου το 13% της παγκόσμιας αγοράς αλουμινίου και το 16% της αλουμίνας.
Τα παγκόσμια αποθέματα βωξίτη είναι πρακτικά απεριόριστα, δηλαδή είναι ασύγκριτα με τη δυναμική της ζήτησης. Οι υπάρχουσες εγκαταστάσεις μπορούν να παράγουν έως και 44,3 εκατομμύρια τόνους πρωτογενούς αλουμινίου ετησίως. Θα πρέπει επίσης να ληφθεί υπόψη ότι στο μέλλον ορισμένες από τις εφαρμογές του αλουμινίου ενδέχεται να επαναπροσανατολιστούν στη χρήση, για παράδειγμα, σύνθετων υλικών.
Εφαρμογή
Ένα κομμάτι αλουμίνιο και ένα αμερικάνικο νόμισμα.
Χρησιμοποιείται ευρέως ως δομικό υλικό. Τα κύρια πλεονεκτήματα του αλουμινίου σε αυτή την ποιότητα είναι η ελαφρότητα, η ελαστικότητα για σφράγιση, η αντοχή στη διάβρωση (στον αέρα, το αλουμίνιο καλύπτεται αμέσως με ένα ανθεκτικό φιλμ Al 2 O 3, το οποίο εμποδίζει την περαιτέρω οξείδωσή του), η υψηλή θερμική αγωγιμότητα και η μη τοξικότητα των ενώσεων του. Συγκεκριμένα, αυτές οι ιδιότητες έχουν κάνει το αλουμίνιο εξαιρετικά δημοφιλές στην κατασκευή μαγειρικά σκεύη, φύλλο αλουμινίου στη βιομηχανία τροφίμων και για συσκευασία.
Το κύριο μειονέκτημα του αλουμινίου ως δομικού υλικού είναι η χαμηλή του αντοχή, επομένως συνήθως είναι κράμα με μικρή ποσότητα χαλκού και μαγνησίου - κράμα ντουραλουμίου.
Η ηλεκτρική αγωγιμότητα του αλουμινίου είναι μόνο 1,7 φορές μικρότερη από αυτή του χαλκού, ενώ το αλουμίνιο είναι περίπου 2 φορές φθηνότερο. Ως εκ τούτου, χρησιμοποιείται ευρέως στην ηλεκτρική μηχανική για την κατασκευή συρμάτων, τη θωράκισή τους, ακόμη και στη μικροηλεκτρονική για την κατασκευή αγωγών σε τσιπ. Η χαμηλότερη ηλεκτρική αγωγιμότητα του αλουμινίου (37 1/ohm) σε σύγκριση με τον χαλκό (63 1/ohm) αντισταθμίζεται με την αύξηση της διατομής των αγωγών αλουμινίου. Το μειονέκτημα του αλουμινίου ως ηλεκτρικού υλικού είναι το ισχυρό φιλμ οξειδίου του, που δυσκολεύει τη συγκόλληση.
- Λόγω του συνόλου των ιδιοτήτων του, χρησιμοποιείται ευρέως στον εξοπλισμό θέρμανσης.
- Το αλουμίνιο και τα κράματά του διατηρούν αντοχή σε εξαιρετικά χαμηλές θερμοκρασίες. Λόγω αυτού, χρησιμοποιείται ευρέως στην κρυογονική τεχνολογία.
- Η υψηλή ανακλαστικότητα, σε συνδυασμό με το χαμηλό κόστος και την ευκολία εναπόθεσης, καθιστούν το αλουμίνιο ιδανικό υλικό για την κατασκευή καθρεφτών.
- Στην παραγωγή οικοδομικών υλικών ως παράγοντας σχηματισμού αερίων.
- Η αλουμίνιση προσδίδει αντίσταση στη διάβρωση και στα άλατα σε χάλυβα και άλλα κράματα, όπως βαλβίδες κινητήρα εσωτερικής καύσης με έμβολα, πτερύγια τουρμπίνας, πλατφόρμες λαδιού, εξοπλισμό ανταλλαγής θερμότητας και αντικαθιστά επίσης τον γαλβανισμό.
- Το θειούχο αλουμίνιο χρησιμοποιείται για την παραγωγή υδρόθειου.
- Η έρευνα βρίσκεται σε εξέλιξη για την ανάπτυξη του αφρώδους αλουμινίου ως ένα ιδιαίτερα ισχυρό και ελαφρύ υλικό.
Ως αναγωγικός παράγοντας
- Ως συστατικό του θερμίτη, μείγματα για αλουμινοθερμία
- Το αλουμίνιο χρησιμοποιείται για την ανάκτηση σπάνιων μετάλλων από τα οξείδια ή τα αλογονίδια τους.
Κράματα αλουμινίου
Το δομικό υλικό που χρησιμοποιείται συνήθως δεν είναι καθαρό αλουμίνιο, αλλά διάφορα κράματα που βασίζονται σε αυτό.
— Τα κράματα αλουμινίου-μαγνήσιου έχουν υψηλή αντοχή στη διάβρωση και είναι καλά συγκολλημένα. Χρησιμοποιούνται, για παράδειγμα, για την κατασκευή των σκαφών πλοίων υψηλής ταχύτητας.
— Τα κράματα αλουμινίου-μαγγανίου είναι από πολλές απόψεις παρόμοια με τα κράματα αλουμινίου-μαγνήσιου.
— Τα κράματα αλουμινίου-χαλκού (ιδίως το ντουραλουμίνιο) μπορούν να υποβληθούν σε θερμική επεξεργασία, η οποία αυξάνει σημαντικά την αντοχή τους. Δυστυχώς, τα θερμικά επεξεργασμένα υλικά δεν μπορούν να συγκολληθούν, επομένως τα μέρη του αεροσκάφους εξακολουθούν να συνδέονται με πριτσίνια. Ένα κράμα με υψηλότερη περιεκτικότητα σε χαλκό μοιάζει πολύ στο χρώμα με το χρυσό και μερικές φορές χρησιμοποιείται για να μιμηθεί το τελευταίο.
— Τα κράματα αλουμινίου-πυριτίου (σιλουμίνες) είναι τα καλύτερα κατάλληλα για χύτευση. Συχνά απορρίπτονται από αυτούς περιπτώσεις διαφόρων μηχανισμών.
— Σύνθετα κράματα με βάση το αλουμίνιο: αεροπλάνο.
— Το αλουμίνιο μεταβαίνει σε υπεραγώγιμη κατάσταση σε θερμοκρασία 1,2 Kelvin.
Το αλουμίνιο ως πρόσθετο σε άλλα κράματα
Το αλουμίνιο είναι ένα σημαντικό συστατικό πολλών κραμάτων. Για παράδειγμα, στους μπρούτζους αλουμινίου τα κύρια συστατικά είναι ο χαλκός και το αλουμίνιο. Στα κράματα μαγνησίου, το αλουμίνιο χρησιμοποιείται συχνότερα ως πρόσθετο. Για την κατασκευή σπειρών σε ηλεκτρικές συσκευές θέρμανσης, χρησιμοποιείται το fechral (Fe, Cr, Al) (μαζί με άλλα κράματα).
Κοσμήματα
Όταν το αλουμίνιο ήταν πολύ ακριβό, από αυτό κατασκευάζονταν διάφορα κοσμήματα. Η μόδα για αυτούς πέρασε αμέσως όταν εμφανίστηκαν νέες τεχνολογίες για την παραγωγή του, που μείωσαν το κόστος πολλαπλάσια. Στις μέρες μας, το αλουμίνιο χρησιμοποιείται μερικές φορές στην παραγωγή κοσμημάτων κοστουμιών.
Κατασκευή γυαλιού
Το φθόριο, το φωσφορικό άλας και το οξείδιο του αργιλίου χρησιμοποιούνται στην κατασκευή γυαλιού.
Βιομηχανία τροφίμων
Το αλουμίνιο έχει καταχωρηθεί ως πρόσθετα τροφίμωνΕ173.
Το αλουμίνιο και οι ενώσεις του στην τεχνολογία πυραύλων
Το αλουμίνιο και οι ενώσεις του χρησιμοποιούνται ως καύσιμο πυραύλων υψηλής απόδοσης σε δύο συστατικά καύσιμα πυραύλωνκαι ως εύφλεκτο συστατικό σε προωθητικά στερεών πυραύλων. Οι ακόλουθες ενώσεις αλουμινίου παρουσιάζουν μεγαλύτερο πρακτικό ενδιαφέρον ως καύσιμο πυραύλων:
— Αλουμίνιο: καύσιμο σε καύσιμα πυραύλων. Χρησιμοποιείται σε μορφή σκόνης και εναιωρημάτων σε υδρογονάνθρακες κ.λπ.
— Υδρίδιο αλουμινίου
— Βορανικό αλουμίνιο
— Τριμεθυλαλουμίνιο
— Τριαιθυλαλουμίνιο
— Τριπροπυλαλουμίνιο
Θεωρητικά χαρακτηριστικά καυσίμων που σχηματίζονται από υδρίδιο αλουμινίου με διάφορα οξειδωτικά.
| Οξειδωτής | Ειδική ώθηση (P1, sec) | Θερμοκρασία καύσης °C | Πυκνότητα καυσίμου, g/cm³ | Αύξηση ταχύτητας, ΔV id, 25, m/s | Περιεκτικότητα σε βάρος καύσιμα,% |
|---|---|---|---|---|---|
| Φθόριο | 348,4 | 5009 | 1,504 | 5328 | 25 |
| Τετραφθοροϋδραζίνη | 327,4 | 4758 | 1,193 | 4434 | 19 |
| ClF 3 | 287,7 | 4402 | 1,764 | 4762 | 20 |
| ClF5 | 303,7 | 4604 | 1,691 | 4922 | 20 |
| Περχλωρυλοφθορίδιο | 293,7 | 3788 | 1,589 | 4617 | 47 |
| Φθόριο οξυγόνου | 326,5 | 4067 | 1,511 | 5004 | 38,5 |
| Οξυγόνο | 310,8 | 4028 | 1,312 | 4428 | 56 |
| Υπεροξείδιο του υδρογόνου | 318,4 | 3561 | 1,466 | 4806 | 52 |
| N2O4 | 300,5 | 3906 | 1,467 | 4537 | 47 |
| Νιτρικό οξύ | 301,3 | 3720 | 1,496 | 4595 | 49 |
Το αλουμίνιο στον παγκόσμιο πολιτισμό
Ο ποιητής Andrei Voznesensky έγραψε το ποίημα «Φθινόπωρο» το 1959, στο οποίο χρησιμοποίησε το αλουμίνιο ως καλλιτεχνική εικόνα:
...Και πίσω από το παράθυρο στη νεαρή παγωνιά
υπάρχουν χωράφια αλουμινίου...
Ο Βίκτορ Τσόι έγραψε το τραγούδι «Aluminium Cucumbers» με το ρεφρέν:
Φύτευση αγγουριών αλουμινίου
Σε ένα χωράφι με μουσαμά
Φυτεύω αγγούρια αλουμινίου
Σε ένα χωράφι με μουσαμά
Τοξικότητα
Έχει ελαφρά τοξική δράση, αλλά πολλές υδατοδιαλυτές ανόργανες ενώσεις αλουμινίου παραμένουν σε διαλυμένη κατάσταση πολύς καιρόςκαι μπορεί να παρέχει βλαβερές συνέπειεςσε ανθρώπους και θερμόαιμα ζώα μέσω πόσιμο νερό. Τα πιο τοξικά είναι τα χλωρίδια, τα νιτρικά, τα οξικά, τα θειικά κ.λπ. Για τον άνθρωπο τοξική επίδρασηκατά την κατάποση, ασκούνται οι ακόλουθες δόσεις ενώσεων αλουμινίου (mg/kg σωματικού βάρους): οξικό αργίλιο - 0,2-0,4; υδροξείδιο αλουμινίου - 3,7-7,3; στυπτηρία αλουμινίου - 2,9. Πρωτίστως επηρεάζει νευρικό σύστημα(συσσωρεύεται σε νευρικό ιστό, οδηγει σε σοβαρές διαταραχέςλειτουργίες του κεντρικού νευρικού συστήματος). Ωστόσο, η νευροτοξικότητα του αλουμινίου έχει μελετηθεί από τα μέσα της δεκαετίας του 1960, αφού η συσσώρευση του μετάλλου στο ανθρώπινο σώμα εμποδίζεται από τον μηχανισμό αποβολής του. Υπό κανονικές συνθήκες, έως και 15 mg του στοιχείου την ημέρα μπορούν να απεκκριθούν στα ούρα. Αντίστοιχα, η μεγαλύτερη αρνητική επίδραση παρατηρείται σε άτομα με μειωμένη νεφρική απεκκριτική λειτουργία.
Επιπλέον πληροφορίες
— Υδροξείδιο του αργιλίου
— Εγκυκλοπαίδεια για το αλουμίνιο
— Συνδέσεις αλουμινίου
— Διεθνές Ινστιτούτο Αλουμινίου
Αλουμίνιο, Αλουμίνιο, Al (13)
Τα συνδετικά που περιέχουν αλουμίνιο είναι γνωστά από την αρχαιότητα. Ωστόσο, η στυπτηρία (λατινικά Alumen ή Alumin, γερμανικά Alaun), η οποία αναφέρεται, ειδικότερα, από τον Πλίνιο, ήταν κατανοητή στην αρχαιότητα και στο Μεσαίωνα. διάφορες ουσίες. Στο Alchemical Dictionary του Ruland η λέξη Alumen με την προσθήκη διαφορετικούς ορισμούςδίνεται με 34 έννοιες. Ειδικότερα, σήμαινε αντιμόνιο, Alumen alafuri - αλκαλικό αλάτι, Alumen Alcori - νιτρική ή αλκαλική στυπτηρία, Alumen creptum - ταρτάρ (τρυγικό) καλού κρασιού, Alumen fascioli - αλκάλι, Alumen odig - αμμωνία, Alumen scoriole - γύψος κ.λπ. , ο συγγραφέας του περίφημου «Λεξικού των Απλών Φαρμακευτικών Προϊόντων» (1716), παρέχει επίσης μια μεγάλη λίστα με ποικιλίες στυπτηρίας.
Μέχρι τον 18ο αιώνα ενώσεις αλουμινίου (στυπτηρία και οξείδιο) δεν μπορούσαν να διακριθούν από άλλες παρόμοιες σε εμφάνισησυνδέσεις. Ο Lemery περιγράφει τη στυπτηρία ως εξής: «Το 1754. Ο Marggraf απομόνωσε από ένα διάλυμα στυπτηρίας (με τη δράση του αλκαλίου) ένα ίζημα οξειδίου του αργιλίου, το οποίο ονόμασε «γη στυπτηρίας» (Alaunerde) και διαπίστωσε τη διαφορά του από άλλες γαίες. Σύντομα η στυπτηρία γη έλαβε το όνομα αλουμίνα (Αλουμίνα ή Αλουμίνα). Το 1782, ο Lavoisier εξέφρασε την ιδέα ότι το αλουμίνιο ήταν ένα οξείδιο ενός άγνωστου στοιχείου. Στο τραπέζι απλά σώματα«Ο Λαβουαζιέ τοποθέτησε την Αλουμίνη ανάμεσα στα «απλά σώματα, που σχηματίζουν αλάτι, γήινα». Εδώ είναι συνώνυμα για το όνομα αλουμίνα: argile, alum. γη, θεμέλιο στυπτηρίας. Η λέξη argilla, ή argilla, όπως επισημαίνει ο Lemery στο λεξικό του, προέρχεται από την ελληνική. πηλός κεραμικής. Ο Ντάλτον στο " Νέο σύστημαΗ Chemical Philosophy» δίνει ειδικό πρόσημο για το αλουμίνιο και δίνει μια σύνθετη δομική (!) φόρμουλα για την στυπτηρία.
Μετά το άνοιγμα με γαλβανικό ηλεκτρισμό αλκαλιμέταλλαΟ Davy και ο Berzelius προσπάθησαν ανεπιτυχώς να απομονώσουν το μεταλλικό αλουμίνιο από την αλουμίνα με τον ίδιο τρόπο. Μόλις το 1825 λύθηκε το πρόβλημα από τον Δανό φυσικό Oersted χρησιμοποιώντας μια χημική μέθοδο. Πέρασε χλώριο μέσα από ένα καυτό μείγμα αλουμίνας και άνθρακα και το προκύπτον άνυδρο χλωριούχο αργίλιο θερμάνθηκε με αμάλγαμα καλίου. Μετά την εξάτμιση του υδραργύρου, γράφει ο Oersted, ελήφθη ένα μέταλλο παρόμοιο στην εμφάνιση με τον κασσίτερο. Τελικά, το 1827, ο Wöhler απομόνωσε περισσότερο το μεταλλικό αλουμίνιο αποτελεσματικός τρόπος- θέρμανση ανύδρου χλωριούχου αλουμινίου με μέταλλο καλίου.
Γύρω στο 1807, ο Davy, ο οποίος προσπαθούσε να πραγματοποιήσει την ηλεκτρόλυση της αλουμίνας, έδωσε το όνομα στο μέταλλο που υποτίθεται ότι το περιέχει αλουμίνιο (Αλουμίνιο) ή αλουμίνιο (Αλουμίνιο). Τελευταίος τίτλοςέκτοτε εγκαταστάθηκε στις ΗΠΑ, ενώ στην Αγγλία και σε άλλες χώρες υιοθετήθηκε η ονομασία Aluminium, που προτάθηκε αργότερα από τον ίδιο Davy. Είναι σαφές ότι όλα αυτά τα ονόματα προέρχονται από τη λατινική λέξη alum (Alumen), για την προέλευση της οποίας υπάρχουν διαφορετικές απόψεις, βασισμένες σε στοιχεία διαφόρων συγγραφέων, που χρονολογούνται από την αρχαιότητα.
Ο A. M. Vasiliev, σημειώνοντας την ασαφή προέλευση αυτής της λέξης, παραθέτει τη γνώμη κάποιου Ισίδωρου (προφανώς του Ισίδωρου της Σεβίλλης, ενός επισκόπου που έζησε το 560 - 636, ενός εγκυκλοπαιδιστή που ασχολήθηκε, ειδικότερα, με την ετυμολογική έρευνα): «Alumen is ονομάζεται αυλός, άρα πώς δίνει αυλό (φως, φωτεινότητα) στα χρώματα όταν προστίθεται κατά τη βαφή». Ωστόσο, αυτή η εξήγηση, αν και πολύ παλιά, δεν αποδεικνύει ότι η λέξη alumen έχει ακριβώς τέτοια προέλευση. Εδώ, μόνο μια τυχαία ταυτολογία είναι αρκετά πιθανή. Ο Lemery (1716) με τη σειρά του επισημαίνει ότι η λέξη alumen σχετίζεται με την ελληνική (halmi), που σημαίνει αλμύρα, άλμη, άλμη κ.λπ.
Ρωσικές ονομασίες για το αλουμίνιο στις πρώτες δεκαετίες του 19ου αιώνα. αρκετά ποικίλο. Καθένας από τους συγγραφείς βιβλίων για τη χημεία αυτής της περιόδου προφανώς προσπάθησε να προτείνει τον δικό του τίτλο. Έτσι, ο Zakharov ονομάζει αλουμίνιο αλουμίνα (1810), Giese - αλουμίνιο (1813), Strakhov - στυπτηρία (1825), Iovsky - πηλό, Shcheglov - αλουμίνα (1830). Στο κατάστημα Dvigubsky (1822 - 1830), η αλουμίνα ονομάζεται αλουμίνα, αλουμίνα, αλουμίνα (για παράδειγμα, αλουμίνα φωσφορικού οξέος) και το μέταλλο ονομάζεται αλουμίνιο και αλουμίνιο (1824). Ο Hess στην πρώτη έκδοση του "Foundations of Pure Chemistry" (1831) χρησιμοποιεί το όνομα αλουμίνα (Αλουμίνιο) και στην πέμπτη έκδοση (1840) - άργιλος. Ωστόσο, σχηματίζει ονόματα για άλατα με βάση τον όρο αλουμίνα, για παράδειγμα, θειική αλουμίνα. Ο Mendeleev στην πρώτη έκδοση του “Fundamentals of Chemistry” (1871) χρησιμοποιεί τα ονόματα αλουμίνιο και άργιλος.Στις επόμενες εκδόσεις η λέξη άργιλος δεν εμφανίζεται πλέον.
Το αλουμίνιο είναι ένα μέταλλο του οποίου η περιεκτικότητα στη φύση είναι η υψηλότερη μεταξύ όλων των γνωστών. Η καθυστερημένη έναρξη χρήσης του οφείλεται στο γεγονός ότι, δεδομένου ότι έχει υψηλή χημική δραστηριότητα, βρίσκεται στο φλοιό της γης μόνο ως μέρος διαφόρων χημικών ενώσεων. Η ανάκτηση καθαρού μετάλλου συνδέεται με μια σειρά από δυσκολίες, οι οποίες κατέστη δυνατό να ξεπεραστούν μόνο με την ανάπτυξη τεχνολογιών εξόρυξης μετάλλων.
Το καθαρό αλουμίνιο είναι ένα μαλακό, εύπλαστο μέταλλο με ασημί-λευκό χρώμα. Αυτό είναι ένα από τα ελαφρύτερα μέταλλα, το οποίο, επιπλέον, προσφέρεται καλά για διάφορες μηχανικές κατεργασίες, σφράγιση, έλαση και χύτευση. Στην ύπαιθρο, καλύπτεται σχεδόν αμέσως με ένα λεπτό και ανθεκτικό φιλμ οξειδίου, το οποίο εξουδετερώνει την περαιτέρω οξείδωση.
Οι μηχανικές ιδιότητες του αλουμινίου, όπως η απαλότητα, η ελαστικότητα για σφράγιση, η ευκολία επεξεργασίας, έχουν γίνει ευρέως διαδεδομένες σε πολλές βιομηχανίες. Το αλουμίνιο χρησιμοποιείται ιδιαίτερα συχνά σε κράματα με άλλα μέταλλα.
Οι φυσικές και χημικές ιδιότητες των κραμάτων αλουμινίου έχουν οδηγήσει στην ευρεία χρήση τους ως δομικά υλικά που μειώνουν το συνολικό βάρος μιας δομής χωρίς να διακυβεύονται οι ιδιότητες αντοχής της.
Φυσικές ιδιότητες
Το αλουμίνιο δεν έχει μοναδικές φυσικές ιδιότητες, αλλά ο συνδυασμός τους καθιστά το μέταλλο ένα από τα πιο περιζήτητα.
Το καθαρό αλουμίνιο έχει σκληρότητα Mohs 3, η οποία είναι σημαντικά χαμηλότερη από τα περισσότερα μέταλλα. Αυτό το γεγονόςείναι πρακτικά το μόνο εμπόδιο στη χρήση καθαρού μετάλλου.
Εάν εξετάσετε προσεκτικά τον πίνακα των φυσικών ιδιοτήτων του αλουμινίου, μπορείτε να επισημάνετε τις ακόλουθες ιδιότητες:
- Χαμηλή πυκνότητα (2,7 g/cm3);
- Υψηλή πλαστικότητα;
- Χαμηλή ηλεκτρική αντίσταση (0,027 Ohm mm 2 /m);
- Υψηλή θερμική αγωγιμότητα (203,5 W/(m K));
- Υψηλή ανακλαστικότητα;
- Χαμηλό σημείο τήξης (660°C).
Τέτοιες φυσικές ιδιότητες του αλουμινίου όπως η υψηλή ολκιμότητα, χαμηλή θερμοκρασίαΟι ιδιότητες τήξης, οι εξαιρετικές ιδιότητες χύτευσης, επιτρέπουν τη χρήση αυτού του μετάλλου στην καθαρή του μορφή και ως μέρος κραμάτων που βασίζονται σε αυτό για την παραγωγή προϊόντων οποιασδήποτε σύνθετης διαμόρφωσης.
Ταυτόχρονα, είναι ένα από τα λίγα μέταλλα των οποίων η ευθραυστότητα δεν αυξάνεται όταν ψύχεται σε εξαιρετικά χαμηλές θερμοκρασίες. Αυτή η ιδιότητα έχει καθορίσει έναν από τους τομείς εφαρμογής σε δομικά στοιχεία της κρυογονικής τεχνολογίας και εξοπλισμού.
Τα κράματα με βάση το αλουμίνιο έχουν σημαντικά υψηλότερη αντοχή, συγκρίσιμη με την αντοχή ορισμένων τύπων χάλυβα. Τα πιο διαδεδομένα είναι τα κράματα με προσθήκη μαγνησίου, χαλκού και κραμάτων μαγγανίου - ντουραλουμίου και με προσθήκη πυριτίου - σιλουμίνες. Η πρώτη ομάδα διακρίνεται από υψηλή αντοχή και η τελευταία έχει μία από τις καλύτερες ιδιότητες χύτευσης.
Το χαμηλό σημείο τήξης μειώνει το κόστος παραγωγής και το κόστος παραγωγής τεχνολογικές διαδικασίεςστην παραγωγή δομικών υλικών με βάση το αλουμίνιο και τα κράματά του.
Για την κατασκευή κατόπτρων, χρησιμοποιούνται ιδιότητες όπως ο υψηλός συντελεστής ανάκλασης, συγκρίσιμος με αυτόν του αργύρου, καθώς και η ευκολία και η κατασκευαστική ικανότητα της εναπόθεσης μεμβρανών αλουμινίου υπό κενό σε διάφορες φέρουσες επιφάνειες (πλαστικά, μέταλλο, γυαλί).
Κατά την τήξη αλουμινίου και την εκτέλεση χύτευσης Ιδιαίτερη προσοχήαναφέρεται στην ικανότητα του τήγματος να απορροφά υδρογόνο. Χωρίς να έχει καμία επίδραση σε χημικό επίπεδο, το υδρογόνο συμβάλλει στη μείωση της πυκνότητας και της αντοχής λόγω του σχηματισμού μικροσκοπικών πόρων όταν το τήγμα στερεοποιείται.
Λόγω της χαμηλής πυκνότητάς τους και της χαμηλής ηλεκτρικής αντίστασής τους (όχι πολύ υψηλότερη από τον χαλκό), τα καλώδια καθαρού αλουμινίου χρησιμοποιούνται κυρίως για τη μετάδοση ηλεκτρικής ενέργειας σε καλώδια ρεύματος, σε όλο το φάσμα των ρευμάτων και τάσεων στην ηλεκτρική μηχανική, ως εναλλακτική λύση στη χάλκινη ισχύ και περιέλιξη σύρματα. Η αντίσταση του χαλκού είναι κάπως χαμηλότερη, επομένως πρέπει να χρησιμοποιούνται σύρματα αλουμινίου με μεγαλύτερη διατομή, αλλά η τελική μάζα του προϊόντος και το κόστος του είναι αρκετές φορές λιγότερα. Ο μόνος περιορισμός είναι η ελαφρώς χαμηλότερη αντοχή του αλουμινίου και υψηλή αντίστασησυγκόλληση λόγω μεμβράνης οξειδίων στην επιφάνεια. Η παρουσία ενός ισχυρού ηλεκτροχημικού δυναμικού κατά την επαφή με ένα μέταλλο όπως ο χαλκός παίζει σημαντικό ρόλο. Ως αποτέλεσμα, σχηματίζεται ένα ισχυρό φιλμ οξειδίου με υψηλή ηλεκτρική αντίσταση στο σημείο μηχανικής επαφής χαλκού και αλουμινίου. Αυτό το φαινόμενο οδηγεί σε θέρμανση της διασταύρωσης μέχρι να λιώσουν οι αγωγοί. Υπάρχουν αυστηροί περιορισμοί και συστάσεις σχετικά με τη χρήση του αλουμινίου στην ηλεκτρολογία.
Η υψηλή ολκιμότητα καθιστά δυνατή την παραγωγή λεπτού φύλλου, το οποίο χρησιμοποιείται για την παραγωγή πυκνωτών υψηλής χωρητικότητας.
Η ελαφρότητα του αλουμινίου και των κραμάτων του έχει γίνει θεμελιώδης όταν χρησιμοποιείται στην αεροδιαστημική βιομηχανία για την κατασκευή των περισσότερων δομικών στοιχείων αεροσκαφών: από φέρουσες δομές έως στοιχεία δέρματος, περιβλήματα οργάνων και εξοπλισμό.
Χημικές ιδιότητες
Όντας ένα αρκετά αντιδραστικό μέταλλο, το αλουμίνιο αντιστέκεται ενεργά στη διάβρωση. Αυτό συμβαίνει λόγω του σχηματισμού ενός πολύ ισχυρού φιλμ οξειδίου στην εξωτερική του επιφάνεια υπό την επίδραση του οξυγόνου.
Ένα ανθεκτικό φιλμ οξειδίου προστατεύει καλά την επιφάνεια ακόμη και από ισχυρά οξέα όπως νιτρικό και θειικό οξύ. Αυτή η ποιότητα είναι ευρέως διαδεδομένη στη χημεία και τη βιομηχανία για τη μεταφορά συμπυκνωμένου νιτρικού οξέος.
Το φιλμ μπορεί να καταστραφεί με πολύ αραίωση νιτρικό οξύ, αλκάλια όταν θερμαίνονται ή έρχονται σε επαφή με υδράργυρο, όταν σχηματίζεται αμάλγαμα στην επιφάνεια. Σε αυτές τις περιπτώσεις, το φιλμ οξειδίου δεν αποτελεί προστατευτικό παράγοντα και το αλουμίνιο αλληλεπιδρά ενεργά με οξέα, αλκάλια και οξειδωτικά μέσα. Το φιλμ οξειδίου καταστρέφεται επίσης εύκολα παρουσία αλογόνων (χλώριο, βρώμιο). Ετσι, υδροχλωρικό οξύΤο HCl αλληλεπιδρά καλά με το αλουμίνιο υπό όλες τις συνθήκες.
Οι χημικές ιδιότητες του αλουμινίου εξαρτώνται από την καθαρότητα του μετάλλου. Η χρήση πρόσθετων κραμάτων ορισμένων μετάλλων, ιδιαίτερα του μαγγανίου, καθιστά δυνατή την αύξηση της αντοχής της προστατευτικής μεμβράνης, αυξάνοντας έτσι την αντοχή στη διάβρωση του αλουμινίου. Ορισμένα μέταλλα, για παράδειγμα, το νικέλιο και ο σίδηρος, συμβάλλουν στη μείωση της αντοχής στη διάβρωση, αλλά αυξάνουν τη θερμική αντίσταση των κραμάτων.
Το φιλμ οξειδίου στην επιφάνεια των προϊόντων αλουμινίου παίζει αρνητικό ρόλοκατά την εκτέλεση εργασιών συγκόλλησης. Η στιγμιαία οξείδωση της δεξαμενής λιωμένου μετάλλου κατά τη συγκόλληση δεν επιτρέπει το σχηματισμό ραφής συγκόλλησης, καθώς το οξείδιο του αλουμινίου έχει πολύ υψηλή θερμοκρασίατήξη. Για συγκόλληση αλουμινίου χρησιμοποιήστε ειδικό συγκολλητέςμε μη αναλώσιμο ηλεκτρόδιο (βολφράμιο). Η ίδια η διαδικασία πραγματοποιείται σε περιβάλλον αδρανούς αερίου - αργό. Ελλείψει διαδικασίας οξείδωσης, η ραφή συγκόλλησης είναι ισχυρή και μονολιθική. Ορισμένα πρόσθετα κραμάτων σε κράματα βελτιώνουν περαιτέρω τις ιδιότητες συγκόλλησης του αλουμινίου.
Το καθαρό αλουμίνιο πρακτικά δεν σχηματίζει τοξικές ενώσεις, επομένως χρησιμοποιείται ενεργά στη βιομηχανία τροφίμων στην παραγωγή μαγειρικών σκευών και συσκευασίας τρόφιμα, δοχεία για ποτά. Μόνο ορισμένες ανόργανες ενώσεις μπορούν να έχουν αρνητική επίδραση. Η έρευνα έχει επίσης αποδείξει ότι το αλουμίνιο δεν χρησιμοποιείται στο μεταβολισμό των ζωντανών όντων, ο ρόλος του στη ζωή είναι αμελητέος.