Aliuminio chlorido virimo temperatūra ir aliuminio savybės
Aliuminis (Al) - periodinės elementų sistemos III grupės cheminis elementas. Tai lengvas, sidabriškai baltas metalas, pasižymintis minkštumu, plastiškumu, kalumu ir tąsumu. Dėl šių savybių aliuminis plačiai naudojamas įvairiose pramonės šakose. Šiame straipsnyje aptarsime aliuminio savybes, jo junginius, gavimo būdus ir panaudojimą, ypatingą dėmesį skiriant aliuminio chlorido virimo temperatūrai ir kitoms svarbioms charakteristikoms.
Aliuminio bendrosios savybės
Aliuminis yra trivalentis elementas, kuris lengvai jungiasi su deguonimi, sudarydamas ploną, bet tvirtą aliuminio oksido (Al2O3) plėvelę. Ši plėvelė apsaugo metalą nuo korozijos ir kitų atmosferos poveikių. Aliuminio milteliai, degdami deguonyje, išskiria didelį kiekį šilumos, todėl naudojami metalams redukuoti iš jų oksidų.
Fizinės savybės
- Išvaizda: Sidabriškai baltas metalas.
- Minkštumas: Lengvai apdirbamas, plastiškas ir kalus.
- Atspindžio koeficientas: Aukštas, apie 0,9.
- Tankis: (esant 20 °C) 2698,9 kg/m3.
- Lydymosi temperatūra: 660,24 °C.
- Virimo temperatūra: Apie 2500 °C (itin gryno aliuminio).
- Terminio plėtimosi koeficientas: (nuo 20 °C iki 100 °C) 23,86•10-6.
- Šilumos laidumas: (esant 190 °C) 343 W/m•K.
- Lyginamoji šiluminė talpa: (esant 100 °C) 931,98 J/kg•K.
- Elektros laidumas: (lyginant su variu, esant 20 °C) 65,5 %.
Cheminės savybės
Aliuminis yra amfoterinis elementas, reaguojantis tiek su rūgštimis, tiek su šarmais. Jis sudaro druskas, iš kurių praktiškai svarbiausios yra chloridas (AlCl3), fluoridas (AlF3), sulfatas (Al2(SO4)3) ir nitratas (Al(NO3)3). Kaitinamas aliuminis tiesiogiai jungiasi su halogenais, aukštoje temperatūroje - su azotu, siera ir anglimi.
- Reakcija su rūgštimis: Aliuminis reaguoja su rūgštimis, išskyrus koncentruotą azoto rūgštį, kuri jį pasyvina, sudarydamas druskas ir išskirdamas vandenilį.
- Reakcija su šarmais: Aliuminis reaguoja su šarmais, sudarydamas kompleksinius aliuminatus.
- Atsparumas korozijai: Dėl paviršiuje susidarančios aliuminio oksido plėvelės, aliuminis yra atsparus korozijai.
Aliuminio junginiai
Aliuminis sudaro įvairius junginius, kurie plačiai naudojami pramonėje ir kitose srityse.
Aliuminio chloridas (AlCl3)
Aliuminio chloridas yra svarbus aliuminio junginys, naudojamas kaip katalizatorius, elektrolitas ir žaliava labai grynam aliuminiui gauti. Jis taip pat naudojamas organinėje chemijoje kaip Lewis rūgštis, katalizuojant įvairias reakcijas.
Taip pat skaitykite: Aliuminio kepimo formų priežiūros gudrybės
- Savybės: Aliuminio chloridas yra higroskopinis, todėl lengvai sugeria drėgmę iš oro. Jis reaguoja su vandeniu, išskirdamas šilumą ir vandenilio chloridą.
- Sandara: Aliuminio chloridas egzistuoja kaip dimeras (Al2Cl6) dujinėje fazėje ir kietoje būsenoje. Šiose molekulėse kiekvienas aliuminio atomas yra susijęs su šešiais chloro atomais, sudarydamas tetraedrinę geometriją.
- Virimo temperatūra: Tiksli aliuminio chlorido virimo temperatūra priklauso nuo jo formos (dimero ar monomero) ir aplinkos sąlygų. Aliuminio chloridas sublimuojasi (pereina iš kietos būsenos į dujinę, aplenkdamas skystąją fazę) esant maždaug 180 °C temperatūrai.
Aliuminio fluoridas (AlF3)
Aliuminio fluoridas naudojamas kaip elektrolitas, fliusų, emalių, glazūrų sudedamoji dalis ir katalizatorius. Jis yra joninis junginys, pasižymintis aukšta lydymosi temperatūra (1040 °C).
Aliuminio sulfatas (Al2(SO4)3)
Aliuminio sulfatas naudojamas kaip konservantas, kandikas ir kitų aliuminio druskų žaliava.
Aliuminio nitratas (Al(NO3)3)
Aliuminio nitratas naudojamas odų pramonėje, naftai valyti ir kaip kandikas.
Aliuminio oksidas (Al2O3)
Aliuminio oksidas, taip pat žinomas kaip korundas, yra labai kieta medžiaga, pasižyminti aukšta lydymosi temperatūra (2020 °C). Jis naudojamas kaip abrazyvas, aukštos temperatūros degiklių danga ir katalizatorių pagrindas. Grynas korundas sudaro brangakmenį - baltąjį safyrą. Korundas su nedidelėmis Cr3+ priemaišomis vadinamas rubinu, o su Fe3+ ir Ti4+ priemaišomis - mėlynuoju safyru.
Aliuminio hidroksidas (Al(OH)3)
Aliuminio hidroksidas yra amfoterinė medžiaga, reaguojanti tiek su rūgštimis, tiek su šarmais. Jis naudojamas vandens valymo procesuose ir kaip antacidinis vaistas.
Taip pat skaitykite: Ar saugu kepti su aliuminio folija?
Aliuminio gavimas
Metalinis aliuminis gaunamas elektrolizės būdu iš aliuminio oksido, ištirpinto išlydytame kriolite (Na3AlF6). Kriolitas sumažina Al2O3 lydymosi temperatūrą. Elektrolizės metu aliuminis kaupiasi vonios dugne (katode), o prie anglinių strypų (anodo) išsiskiria anglies dioksidas.
Boksito gryninimas
Svarbiausia aliuminio rūda yra boksitas, kuriame yra Fe2O3 priemaišų. Boksitas gryninamas pasinaudojant tuo, kad Al2O3 yra amfoterinis oksidas, tirpstantis NaOH(aq) tirpale, o Fe2O3 šarmų tirpaluose netirpsta. [Al(OH)4]- tirpalą silpnai parūgštinus arba praskiedus vandeniu, susidaro Al(OH)3(k) nuosėdos, kurios kaitinamos skyla į gryną Al2O3.
Elektrolizės procesas
Al2O3 lydosi labai aukštoje temperatūroje (2020 °C), o išlydytas yra mažai laidus elektrai. Todėl naudojamas kriolitas (Na3AlF6) kaip tirpiklis, kuriame maždaug 1000 °C temperatūroje ištirpsta iki 15 % (masės) Al2O3. Elektrolizė vyksta maždaug 950 °C temperatūroje, gaunant 99,6-99,8 % grynumo aliuminį.
Aliuminio gamybai reikia labai daug elektros energijos - 1 tonai aliuminio pagaminti sunaudojama apie 15000 kWh elektros energijos. Dėl šios priežasties aliuminio gamyklos statomos netoli pigių energijos šaltinių, pavyzdžiui, netoli hidroelektrinių. Aliuminio gamybai iš jau naudoto aliuminio laužo reikia tik apie 5 % to energijos kiekio, kurio reiktų tokiam pat kiekiui aliuminio išskirti iš boksito, todėl rinkti jau panaudotą aliuminį ekonomiškai naudinga.
Aliuminio panaudojimas
Aliuminis ir jo lydiniai plačiai naudojami įvairiose pramonės šakose dėl jų lengvumo, stiprumo, atsparumo korozijai ir gerų mechaninių savybių.
Taip pat skaitykite: Aliuminio kepimo indai
Lydiniai
Aliuminio lydiniai su variu, magniu, cinku, siliciu, manganu, ličiu, kadmiu, cirkoniu ir chromu pasižymi lengvumu (iki 3 kartų lengvesni už plieną), elektros ir šilumos laidumu, atsparumu korozijai ir geromis mechaninėmis savybėmis. Skiriami liejamieji (sudaro 15 % visų) ir deformuojamieji lydiniai. Svarbiausi liejamieji lydiniai - siluminai, deformuojamieji - duraliuminiai, avaliai, superduraliuminiai.
Pramonė
- Aviacija: Aliuminio lydiniai naudojami lėktuvų gamyboje dėl jų lengvumo ir stiprumo.
- Mechanika: Aliuminis naudojamas įvairiose mechaninėse konstrukcijose.
- Elektrotechnika: Aliuminis naudojamas elektros laidams gaminti.
- Statyba: Aliuminis naudojamas fasadų, langų ir durų gamyboje.
- Pakavimas: Aliuminis naudojamas folijos, skardinių ir kitų pakavimo medžiagų gamyboje.
- Buitis: Aliuminis naudojamas virtuvės rakandams ir kitiems buities daiktams gaminti.
Kiti panaudojimo būdai
- Elektrocheminis dengimas: Plieniniai dirbiniai dengiami aliuminiu apsaugai nuo korozijos.
- Vakuuminė metalizacija: Aliuminis naudojamas optinių teleskopų veidrodžių gamybai (aliuminiavimas).
- Aliumotermija: Aliuminis naudojamas metalų oksidų redukcijai iki metalų aukštoje temperatūroje.
Aliuminio poveikis aplinkai ir sveikatai
Aliuminis yra plačiai paplitęs aplinkoje ir gali patekti į augalus ir gyvūnus.
Poveikis augalams
Aliuminio kiekis augalų audiniuose svyruoja priklausomai nuo dirvožemio savybių. Rūgščiuose dirvožemiuose laisvi Al3+ jonai reaguoja su fosforu ir susidaro aliuminio fosfatas (AlPO4), kuris blogai tirpsta vandenyje ir augalai jo beveik neasimiliuoja. Aliuminis būtinas tik kai kurių rūšių augalams, pavyzdžiui, hidrofitams ir arbatmedžiams. Didelės aliuminio koncentracijos augalams yra nuodingos, ypač kenkia pažeistai augalų šaknų sistemai.
Poveikis gyvūnams ir žmonėms
1 kg gyvūnų gyvosios masės būna 1,6-16 mg aliuminio. Žmogaus organizmas aliuminio natūraliai gauna su augaliniu maistu, didesnius kiekius - su maistu, kuriam paruošti naudojami aliuminio indai ir folija. Aliuminis kaupiasi kasoje, skydliaukėje, kepenyse, blužnyje, inkstuose ir kraujuje. Didesnis aliuminio kiekis sunkina fosfatų asimiliavimą ir mažina hemoglobino kiekį. Aliuminio druskos ir kiti junginiai skatina kraujo krešėjimą, slopina fermentų aktyvumą ir kenkia centrinei nervų sistemai. Aliuminio dulkės pažeidžia kvėpavimo takus.
tags: #aliuminio #chlorido #virimo #temperatūra