Алюминий

Алюминий (лат. Aluminium) - химический элемент III группы периодической системы Менделеева; атомный номер 13, атомная масса 26,981

В земной коре содержится 8,80% алюминия; это третий по распространенности на нашей планете элемент после кислорода и кремния. Он входит в состав глин, полевых шпатов, слюд. Важнейший минерал алюминия - боксит содержит 28-60% глинозема-оксида алюминия А1₂O₃.

Алюминий - самый распространенный в природе металл, но в чистом виде его впервые получил датский физик X. Эрстед лишь в 1825 г., позже многих металлов. Алюминий - легкий серебристый металл, он хорошо проводит тепло и электричество. Алюминий химически активен. Легко окисляется кислородом, правда, только на поверхности. Оксидная пленка Аl₂О₃ надежно предохраняет металл от дальнейшего окисления. Но если порошок алюминия или алюминиевую фольгу сильно нагреть, то металл сгорает ослепительным пламенем, превращаясь в тот же оксид. Алюминий растворяется в соляной и серной кислотах, а также в водных растворах щелочей. Активно он реагирует с галогенами. Гидроксид алюминия А1 (ОН)₃ - типичное амфотерное соединение - белое, полупрозрачное, студенистое вещество (см. Амфотерность. Гели).

Алюминиевые сплавы могут входить в состав современных конструкций мостов

В большинстве соединений алюминий трехвалентен, но при высоких температурах он способен проявлять и степень окисления + 1. Из соединений этого металла самое важное, очевидно, оксид А1₂O₃. Этой формулой выражается состав и глинозема, и очень твердого минерала корунда. Кристаллы корунда, окрашенные примесями в синий цвет, называют сапфиром, в красный - рубином. Рубины и сапфиры в наше время получают искусственным путем в промышленных масштабах.

Еще долго после того, как алюминий получили в чистом виде, этот металл оставался очень редким и дорогим. Выделить его из природных соединений трудно, так как очень крепко связан он в них с кислородом и другими элементами. Алюминий можно получить электролизом расплава оксида алюминия, но плавится это вещество лишь при 2050°С, поэтому требуется слишком большая затрата энергии...

Алюминиевые сплавы широко используются в самолетостроении

Алюминиевые сплавы широко используются в судостроении

Технически важным металлом алюминий мог стать лишь при условии, что будет найден способ снизить температуру плавления оксида алюминия хотя бы до 1000°С. Такой "обходный маневр" нашли почти одновременно американец Ч. Холл и француз П. Эру. Они установили, что глинозем хорошо растворяется в расплавленном криолите - минерале состава A1F₃ · 3NaF. Этот расплав и подвергают электролизу при температуре всего ∼ 950°С на алюминиевых производствах. Правда, вскоре после открытия Холла и Эру выяснилось, что запасы криолита на Земле очень ограниченны. Было организовано производство синтетического криолита, и сейчас алюминий самый дешевый из всех цветных металлов.

Производств алюминиевых труб на Куйбышевском металлургическом заводе им. В. И. Ленина

Так выращивают монокристалл рубина А1₂O₃

Большая часть производимого в мире алюминия идет для получения легких сплавов. К алюминию добавляют медь, магний, кремний, цинк, марганец, чтобы повысить его прочность. Алюминий называют главным металлом авиационной техники наших дней, он нужен также в транспортном машиностроении, судостроении, в химической промышленности и электротехнике. Алюминий очень технологичный металл: его можно обрабатывать давлением при нормальных и чуть повышенных температурах, изделия из него можно готовить методами прокатки, вытягивания, штамповки, ковки, прессовки.