Навигация
Нахождение в природе и применение
21126
знаков
0
таблиц
3
изображения
1.3. Нахождение в природе и применение
Алюминий – третий по распространённости элемент после кислорода и кремния в земной коре. В природе встречается в основном в виде:
1) алюмосиликатов;
2) бокситов;
3) корунды;
4) глинозёма.
Природные соединения алюминия:а – боксит; б – корунд; в – рубин; г – сапфир.
Основные области применения алюминия и его сплавов
Алюминий используется в производстве зеркал оптических телескопов, в электротехнике, для производства сплавов (дюралюмин, силумин) в самолёто- и автомобилестроении, для алитирования чугунных и стальных изделий с целью повышения их коррозионной стойкости, для термической сварки, для получения редких металлов в свободном виде, в строительной промышленности, для изготовления контейнеров, фольги и т.п.
Глава II. Основные соединения
2.1. Оксиды алюминия
Оксид алюминия образует несколько полиморфных разновидностей, или форм, имеющих одинаковый химический состав, различное строение кристаллической решетки и, следовательно, различные свойства. При производстве глинозема наибольшее значение имеют две из этих разновидностей: α–Al2O3 (альфа-глинозем или корунд) и γ–Al2O3 (гамма-глинозём).
Корунд – наиболее устойчивая форма глинозёма; встречается в природе в виде бесцветных или окрашенных примесями кристаллов, а также получается искусственным путем: при кристаллизации расплавленного глинозема или нагревании гидроксидов алюминия до высокой температуры. Кристаллизуется α–Al2O3 в тригональной системе. Корунд химически стоек но отношению к многим химическим реагентам и расплавам. Он очень медленно реагирует с растворами щелочей и кислот даже при высоких температурах. Корунд обладает высокой твердостью (9 по шкале Мооса), практически не гигроскопичен, т.е. не поглощает влаги при хранении. Плотность α–Al2O3 4г/см3, температура плавления 2050°С, температура кипения около 3500°С. Теплота образования α–Al2O3 по реакции:
2Alтв+1,5O2 газ = α–Al2O3
составляет примерно 1675 кДж/моль, теплота плавления 25 кДж/моль, теплота испарения примерно 630 кДж/моль.
Гамма-глинозём имеет кристаллическую решётку кубической системы. В зависимости от температуры получения γ–Аl2O3 кристаллизуется как в скрытокристаллической (высокодисперсной), так и в явнокристаллической формах. В природе γ–Al2O3 не встречается, а образуется при нагревании одноводного гидроксида алюминия (бемита) до 500 °С. При дальнейшем нагревании γ–Al2O3 превращается в α–Al2O3. Температура превращения γ–Al2O3 в корунд зависит от химической природы стабилизирующего оксида. Если стабилизирующим оксидом является вода, то превращение происходит в температурном интервале 850–1050 °С; в присутствии оксида лития γ–Al2O3 превращается в α–Al2O3 при температуре выше 1500°С. Превращение γ–Al2O3 в α–Al2O3 сопровождается уменьшением объема иа 14,3 % и выделением 92 кД ж/моль тепла.
В отличие от α–Al2O3, γ–Al2O3 хорошо растворяется как в кислотах, так и в щелочах. При 400–500 °С γ–Al2O3 легко взаимодействует c фтористым водородом, образуя AlF3. Скрытокристаллический γ–Al2O3 обладает большой способностью поглощать влагу (сильно гигроскопичен), а также другие вещества. Плотность γ–Al2O3 3,42 г/см3, теплота образования 1583 кДж/моль.
При кристаллизации расплавленного глинозема, содержащего примеси соединении щелочных и щелочноземельных металлов, может быть получена β – разновидность оксида алюминия. Исследованиями установлено, что β–Al2O3 не является чистым оксидом алюминия, а представляет собой химическое соединение Al2O3 с оксидами щелочных и щелочноземельных металлов (Na2O•11Al2O3, CaO•6Al2O3, BaO•6Al2O3). Твердость и плотность β–Al2O3 меньше, чем корунда. При нагревании до температуры 1600–1700 °С происходит разложение β–Al2O3 и превращение его в α–Al2O3.
В литературе имеются также указания о существовании промежуточных разновидностей оксида алюминия, которые образуются при прокаливании гидроксидов алюминия.
Технический глинозем практически представляет собой смесь α– и β глинозема. Кристаллическая решетка глинозема имеет ионное строение – построена из нонов Аl3+ и О2-. Известны соединения алюминия с кислородом низшей валентности, в которых алюминии является одно- и двухвалентным: Al2O и АlO. Их получают при высоких температурах восстановлением глинозема или при его термическом разложении.
Похожие работы
... были обнаружены в парах. Известен ряд двойных карбидов галлия различного состава с марганцем, железом, платиной, ниобием, хромом и некоторыми другими металлами. Соединения галлия с кремнием и бором не получены. 6. ОСОБЫЕ СВОЙСТВА ЭЛЕМЕНТА И ЕГО СОЕДИНЕНИЙ, ИХ ПРИМЕНЕНИЕ. Не стоит брать этот элемент в руки - тепла человеческого тела достаточно, чтобы этот серебристый мягкий (его можно резать ...
... определение NH+4 без предварительной отгонки аммиака. В частности, было показано, что определение без предварительной отгонки вполне применимо при анализе сточных вод, содержащих наряду с аммиаком ряд органических соединений, в состав которых входит азот (меламин, дицианамид, карбамид, циануровая кислота). Мешают сильно сероводород и сульфиды. Их можно удалить, подкислив пробу до pH=3 и ...
... в процессе его производства. Первая стадия производства титана заключается в рудно-восстановительной плавке, которая проводится с целью обогащения исходного материала окисными соединениями титана. Во всех последующих стадиях производства взаимодействие титана и его соединений с кислородом нежелательно. Титан растворяет такие элементы, как азот, водород и углерод. С последним он образует стойкие ...
... разделам школьной программе по химии, тем более, что в учебнике этот материал, по-моему, незаслуженно отсутствует. Данная работа посвящена изучению основных физических и химических свойств хрома и его соединений, позволяет оценить важность этого химического элемента. 1.Исторические сведения В 1766 году петербургский профессор химии И.Г.Леман описал новый минерал, найденный на Урале на ...
0 комментариев