Алюминий это какой металл: общая характеристика, строение; свойства и получение — урок. Химия, 9 класс.

alexxlab | 05.05.2023 | 0 | Разное

Алюминий это металл или неметалл

Автор Марина Андреева На чтение 4 мин Просмотров 6.4к. Опубликовано 3 декабря, 2020

Алюминий это металл или неметалл

Один из самых распространенных в строительстве и технике металлов — алюминий. Он используется не только в чистом виде, но и в составе различных сплавов. В земной коре он тоже достаточно широко распространен, занимая почетное третье место, отставая только от кремния и кислорода. Если отдельно взвесить все компоненты, составляющие земную кору, то на алюминий придется 8% от общей массы.

Найти алюминий в периодической системе элементов можно в главной подгруппе III группы, или по новой классификации — в 13 группе. Кто знаком с основами построения таблицы, то безошибочно определит, что этот элемент — металл. В чистом виде найти алюминий не получится, он находится в виде соединений с другими элементами — полевой шпат, квасцы, бокситы, слюда, корунд. Даже в рубинах и сапфирах есть атомы алюминия.

Производится алюминий в промышленных масштабах из бокситов, сначала получают оксид алюминия, сильно нагревая сырье, затем подвергают расплав гидролизу. На катоде оседает металл, на аноде выделяется кислород в виде газа. Фильтрацией или другим способом чистый алюминий получить не удается.

Как устроен атом алюминия

В периодической системе алюминию присвоен 13 номер. В ядре элемента находится 13 нейтронов и 14 протонов. Электронная конфигурация элемента имеет вид  1s²2s²2p⁶3s²3p¹, а конфигурация электронного распределения — +13Al)₂)₈)₃. Три электрона из последней орбиты легко отделяются, что определяет высокий уровень окисления +3.

В естественном состоянии чистый алюминий существовать не может, поверхность слитка или изделия сразу же покрывается пленкой окислов, образующих герметичную оболочку. Это объясняет, почему алюминий не реагирует с водой и не поддается коррозии.

Физические и химические свойства алюминия

Если рассматривать физические свойства металла, то алюминий обладает небольшой массой, пластичен и хорошо проводит электричество. В нормальных условиях металл мгновенно покрывается защитной пленкой и не вступает в реакцию ни с водой, ни с кислотами. Это определяет популярность алюминиевой тары для транспортировки этих химических веществ. Кристаллическая структура определяет высокую пластичность металла.

Оксидная пленка снимается солями аммония, горячими щелочами и сплавами ртути, после чего металл вступает в реакцию со многими веществами, в частности с галогенами при комнатной температуре, а при нагревании — с фосфором, серой, азотом, углеродом. С водородом в реакцию металл не вступает. Степень окисления алюминия в соединениях всегда +3, в элементарном состоянии — 0.

Применение алюминия

Популярность металла во многом определена еще одним свойством, он не намагничивается. Это позволяет использовать его для изготовления корпусов различных машин, приборов, проводов. Отличная электропроводимость делает алюминий идеальным материалом для производства кабелей.

Алюминий плавиться при температуре 658 ⁰С, в расплаве легко вступает в реакцию с другими элементами, меняя свою структуру и свойства. Сплавы на основе алюминия обладают таким же небольшим весом, но значительно тверже, легче в обработке и долговечнее, чем чистый металл.

Одна из форм использования элемента в технике и быту — алюминиевая пудра. Это измельченный до мелкодисперсного состояния чистый алюминий, смешанный с 3 – 3,5 % жирных веществ. Частицы металла имеют чешуйчатую форму, при использовании пудры в качестве краски, они ложатся плоской стороной на поверхность, создают прочную антикоррозионную защиту и придают изделию декоративный вид.

Кроме чистого алюминия в порошке могут находиться железо, кремний, медь в количестве 0,01 – 0,5%. Это просто примеси, которые не вступают с алюминием в реакцию и не оказывают влияния на свойства пудры. Мелкодисперсный металл также используется при производстве взрывчатки, смесей для фейерверков, газообразующих компонентов легких бетонов.

Алюминаты

В природе часто встречаются соли ортоалюминиевой H₃ AlO₃ и металюминиевой кислот HAlO_2. Это различные вещества, в которых алюминий полностью потерял свои металлические свойства и приобрел новые. Так алюминат натрия NaAlO₂ используется в промышленности как протравочный реактив, другие соединения, как добавки для бетонов и растворов, ускоряющее отвердевание и повышающие пластичность. Металлические свойства алюминия в этих соединениях никак не проявляются. Степень окисления алюминия в метаалюминиевой кислоте и солях такой же, как и в оксидах +3.

В природе алюминаты находятся в виде минералов, не зная их химических формул сложно сказать, что в их составе находится один из самых распространенных металлов на Земле. Это минералы шпинель, ганит, герценит, хризоберилл. Сама по себе металюминиевая кислота неустойчива, а вот соли вполне самостоятельные твердые вещества с хорошо выраженными свойствами.

Чтобы понять, в состав чего входит алюминий, нужно изучить известные науке сплавы с этим металлом

Алюминий – это парамагнитный цветной металл, который носит название Al в таблице Менделеева, и ему присвоен порядковый номер 13. В соответствии с высшей электронной формулой алюминия, на орбите атома элемента содержится 13 протонов и 14 нейронов, которые обеспечивают ему массовую долю 27. В чистом виде алюминий имеет характерный металлический блеск, но в быту чаще встречаются сплавы, покрытые оксидной пленкой, придающие ему матовую поверхность.

Как производится алюминий?

Алюминий залегает в земной коре в виде бокситов, которые являются основным источником для получения чистого металла. Руда проходит несколько стадий термической обработки, смешивается с щелочью, подвергается дроблению и электролизу. В результате длительных физико-химических процессов связи между разнородными молекулами разрушаются. Руда превращается сначала в глинозем – оксид алюминия, а потом в расплавленный металл, полностью отделяясь от примесей.

Сплавы алюминия

В чистом виде алюминий редко используется в промышленности, так как он обладает повышенной пластичностью и требует укрепления кристаллической решетки путем проведения химических и термических реакций с другими элементами. Для ответа на вопрос, в состав чего входит алюминий, требуется рассмотреть наиболее популярные в металлургии сплавы с этим элементом. Маркировка и область применения алюминиевых сплавов приводятся ниже:

• Сплав с магнием – посредством смешивания молекул двух металлов получается прочный и хорошо свариваемый материал. Содержание магния составляет от 2% до 6%, и каждая молекула этого элемента значительно усиливает прочность сплава. При превышении массовой доли магния антикоррозионные свойства состава начинают слабеть.
• Сплав с марганцем – еще одна смесь с повышенным пределом прочности и стойкостью против коррозии. В металлургической индустрии встречается с добавлением железа и кремния.
• Алькусин – сплав алюминия с медью и кремнием, высокопрочный материал, используемый в станкостроении и производстве промышленного оборудования. Как правило, такие сплавы можно встретить при изготовлении шариковых подшипников.
• Сплав алюминия с медью по прочности можно сравнить с высококачественной сталью, однако при контакте с влажной средой состав начинает ржаветь. Поэтому изделия на основе этого сплава требуют защитного покрытия.
• Силумин – смесь алюминия и кремния, применяющаяся в сталелитейной промышленности для формовки металлических деталей машин.
• Сплав из алюминия, цинка и магния – высокопрочный материал, входящий в состав деталей современных автомобилей, строительных метизов, заклепок и проволоки. Наиболее популярный представитель таких сплавов носит маркировку В95.
• Авиаль – сложный по строению сплав из алюминия, кремния и магния с легирующими добавками. Данный термин при расшифровке записывается как «авиационный алюминий». Этот сплав применяется при конструировании фюзеляжей самолетов, вертолетов и других летательных аппаратов.

Какие сплавы алюминия каждый обыватель может найти у себя дома? Глинозем входит в состав оконных стекол, а на обеденный стол подаются приборы со значительной долей этого элемента. Также он входит в состав пищевого красителя Е173. Военно-промышленный комплекс широко использует алюминиевые сплавы благодаря их прочности и легкости – современное огнестрельное оружие и ракетная техника всегда включают значительный процент этого металла.

Что такое алюминий и является ли он металлом?

20 декабря 2022 г. 20 декабря 2022 г. | 9:40

Вы когда-нибудь задумывались, является ли алюминий металлом? Алюминий — невероятно полезный материал, но часто необходимо уточнять, следует ли его классифицировать как металл. В этом блоге мы обсудим свойства алюминия, к каким категориям он относится и почему люди так долго его так широко используют.

Что такое алюминий?

Алюминий — это химический элемент с символом Al и атомным номером 13. Это серебристо-белый, мягкий, немагнитный и пластичный металл группы бора. Это также один из самых распространенных элементов на Земле — третий по распространенности элемент в целом — и составляет 8% земной коры по массе. Таким образом, хотя алюминий обычно не встречается на Земле в его элементарной форме, он существует в изобилии.

Является ли алюминий металлом?

Ответ на этот вопрос сложнее, чем вы думаете. С одной стороны, алюминий имеет некоторые характеристики, общие с металлами, такие как пластичность и способность проводить электричество и тепло. С другой стороны, по сравнению с другими металлами, такими как железо или медь, алюминий может показаться недостаточно «металлическим» из-за его низкой плотности и низкой температуры плавления. Несмотря на эту двусмысленность в отношении того, следует ли считать алюминий металлом, он обычно считается таковым из-за его физических свойств, аналогичных свойствам традиционных металлов.

Для чего используется алюминий?

Люди использовали алюминий с древних времен из-за его многочисленных характеристик. Его коррозионная стойкость делает его идеальным для использования в открытых частях, таких как оконные рамы или кузова автомобилей; его пластичность позволяет легко придавать ему различные формы, а легкий вес облегчает работу с ним по сравнению с более тяжелыми металлами, такими как железо или сталь. Кроме того, из-за большого количества алюминия на нашей планете (он составляет более 8% земной коры!), его можно легко получить из рудных месторождений без слишком быстрого истощения ресурсов. Все эти факторы в совокупности делают алюминий одним из основных материалов современного общества!

Заключение

В заключение, алюминий считается металлом по многим причинам, включая его пластичность и способность хорошо проводить электричество и тепло, несмотря на некоторые отличия от традиционных металлов, таких как железо или медь, из-за его низкой плотности и температуры плавления. Он также высоко ценится из-за его изобилия на нашей планете и того, как легко его можно получить из рудных месторождений без слишком быстрого истощения ресурсов. Считаете ли вы алюминий металлом или нет, на самом деле не имеет значения, поскольку люди использовали этот универсальный материал с древних времен!

 

Piping Mart

Pipingmart – это портал B2B, специализирующийся на промышленных, металлических и трубопроводных изделиях. Кроме того, делитесь последней информацией и новостями, касающимися продуктов, материалов и различных типов марок, чтобы помочь бизнесу в этой отрасли.

Алюминий: история, характеристики, типы, свойства и применение

Алюминий является одним из наиболее распространенных металлов, используемых сегодня в мире. Он обладает несколькими желательными свойствами, такими как: превосходная прочность, пластичность, отношение прочности к весу и коррозионная стойкость. Хотя алюминий и его различные соли и оксиды использовались со времен Римской империи, этот металл не был официально открыт до 1808 года Гемфри Дэви, и не производился рафинированием и массовым производством, как это известно сегодня, до 1888 года. Сегодня алюминий используется в широком диапазоне применений и отраслей промышленности, включая: банки из-под газировки, кухонную фольгу, фюзеляж самолетов и автомобильные рамы. В этой статье дается определение алюминия, рассматривается его история, описываются его характеристики и свойства, а также обсуждаются различные области применения этого универсального металла.

Что такое алюминий?

Алюминий — серебристо-белый, легкий, устойчивый к коррозии, немагнитный и пластичный материал. Это самый распространенный металл на Земле. Он составляет более 8% вещества земной коры, уступая только кислороду и кремнию. Алюминий является наиболее производимым и очищаемым цветным металлом из-за его свойств и распространенности. Он широко используется в ряде отраслей, включая транспорт, строительство, упаковку, машиностроение и товары народного потребления.

Какова история алюминия?

В то время как алюминий использовался на протяжении веков, человечество почти ничего не знало об этом металле, так как он редко встречается в чистом виде. Он часто встречается в горных породах, минералах и глинах. С древних времен вплоть до промышленной революции квасцы, соль на основе алюминия, были наиболее распространенной формой, в которой использовался алюминий. Его часто использовали в качестве антипирена, в красках и лекарствах, а также в гончарном деле.

В 1807 году Хамфри Дэви описал существование неизвестного металла в квасцах и безуспешно пытался выделить его с помощью электролиза. В 1825 году Ганс Кристиан Эрстед успешно выделил алюминий восстановлением хлорида алюминия. В 1854 году Анри Сент-Клер Девиль усовершенствовал процесс восстановления алюминия для получения большего количества металла. В 1886 году Шарль Мартин Холл и Поль Луи Туссен-Эру одновременно разработали процесс плавки алюминия, который используется до сих пор. В результате доступности более эффективного процесса рафинирования использование алюминия резко возросло в 20 веке.

Что такое символ алюминия?

Символ алюминия в периодической таблице — «Al».

Какой атомный номер у алюминия?

Атомный номер алюминия 13. Это первый постпереходный металл в периодической таблице. Алюминий находится в 3-м периоде (строка) и в 13-й группе (столбец).

Каков атомный вес алюминия?

Атомный вес алюминия составляет 26,98 а.е.м. (атомные единицы массы). 1 а.е.м. эквивалентна 1/12 размера нейтрального атома углерода.

Какой другой термин для алюминия?

Другой термин для обозначения алюминия — «алюминий». В то время как «алюминий» обычно используется в Соединенных Штатах и ​​​​Канаде, «алюминий» часто используется в остальном англоязычном мире. Американское химическое общество (ACS) приняло «алюминий» в качестве официального термина для элемента в 1925 году, но Международный союз теоретической и прикладной химии (IUPAC) принял «алюминий» в качестве официального термина в 1990 году.

Что такое алюминий Сделано из?

Алюминий встречается в природе в виде квасцов (сульфатов) и оксидов. Материалы, из которых можно получить чистый алюминий, перечислены ниже:

1. Бокситы
2. Глины
3. Сланцы
4. Сланец
5. Гранит
6. Анортозит

8 90 Каковы характеристики алюминия?

Некоторые из основных характеристик алюминия описаны ниже:

1. Он легкий, его плотность составляет примерно одну треть плотности стали.
2. Обладает высоким соотношением прочности и веса.
3. Обладает естественной коррозионной стойкостью благодаря образованию на его поверхности прочного оксидного слоя.
4. Обладает высокой пластичностью.
5. Блестящий серебристо-белый цвет.
6. Обладает отличной тепло- и электропроводностью.

Какого цвета алюминий?

Чистый алюминий, алюминиевые сплавы и обработанный алюминий имеют серебристо-белый цвет.

Как выглядит алюминий?

Пример чистого алюминия показан на рисунке 1 ниже:

В природе алюминий чаще всего встречается в виде оксидов в бокситовой руде. По внешнему виду боксит представляет собой желтовато-коричневую красноватую породу с тусклым блеском, напоминающую глину. После очистки и обработки бокситовой руды чистый алюминий выглядит примерно так, как показано на изображении выше. Это серебристо-белый блестящий материал.

Какова плотность алюминия?

Плотность алюминия 2,71 г/см3.

Какие бывают виды алюминия?

Различные типы алюминия описаны ниже:

1. Чистый алюминий

Чистый алюминий не содержит легирующих элементов и имеет низкий уровень примесей. Он почти не встречается в природе и получается путем переработки добытых полезных ископаемых и руд, таких как бокситы. Он мягкий, пластичный, устойчивый к коррозии и электропроводный. Чистый алюминий часто используется для ненесущих изделий, таких как провода, кабели и фольга.

2. Алюминиевые сплавы

Алюминиевый сплав представляет собой материал, состоящий из чистого алюминия и легирующих элементов. Дополнительные элементы в структуре чистого алюминия делают алюминий прочнее. Алюминиевые сплавы изготавливаются путем плавления и смешивания чистого алюминия с легирующим элементом (элементами) и охлаждения смеси. Алюминиевые сплавы тверже и прочнее чистого алюминия, но при этом легкие, пластичные, устойчивые к коррозии и электропроводящие. Алюминиевые сплавы часто используются для изготовления автомобильных двигателей и шасси, крыльев самолетов и потребительских товаров.

3. Литой алюминий

Изделия из литого алюминия изготавливаются из алюминиевых сплавов, которые плавятся, а затем заливаются в формы для придания окончательной формы. Литье алюминия — это экономичный способ производства больших партий деталей. Однако литые алюминиевые детали имеют более низкую прочность на растяжение и более низкую пластичность, чем детали из кованого алюминия. Литье используется для деталей двигателей и протезов.

4. Кованый алюминий

Кованый алюминий и алюминиевые сплавы формуются с использованием таких процессов формовки, как экструзия, прокатка или ковка. Эти процессы используются для формирования заготовок, стержней и слитков для других производственных процессов, таких как механическая обработка. Он используется для обработки и производства листового металла для изготовления деталей для автомобильной, аэрокосмической, медицинской и потребительской промышленности.

5. Анодированный алюминий

Анодированный алюминий – это алюминий или алюминиевый сплав, поверхность которого стала более твердой и прочной в результате электрохимических реакций. Анодирование также может быть использовано для создания матовых или блестящих поверхностей разного цвета. Анодированный алюминий часто используется в: строительных и архитектурных изделиях, таких как оконные рамы и вывески; детали салона самолетов и поездов; и привлекательные поверхности для потребительских товаров, таких как электроника и кухонная техника.

6. Плакированный алюминий

Плакированный алюминий, также известный как Alclad, представляет собой алюминиевый сплав, полученный путем нанесения дополнительных слоев чистого алюминия или алюминиевого сплава на подложку из алюминиевого сплава для дальнейшего повышения его коррозионной стойкости. Плакированный алюминиевый сплав является анодным и электрохимически защищает подложку от коррозии. Alclad обычно используется в аэрокосмической промышленности и изготавливается путем прокатки сплава на подложке и нагревания композитного материала до высоких температур.

Какой тип металла алюминий?

Алюминий является постпереходным металлом в группе 13 или группе бора периодической таблицы. Он имеет тенденцию образовывать химические соединения со степенью окисления +3 из-за своего катиона +3. Это позволяет алюминию легко связываться с другими элементами, в первую очередь с кислородом и любым анионом, имеющим состояние -3.

Каковы свойства алюминия?

Алюминий обладает несколькими желательными физическими и химическими свойствами, включая хорошую электрическую и теплопроводность. Его примечательные физические и химические свойства показаны в таблицах 1 и 2 ниже:

Каковы физические свойства алюминия?

Физические свойства алюминия описаны в Таблице 1 ниже:

Каковы химические свойства алюминия?

Химические свойства алюминия описаны в Таблице 2 ниже:

Каково применение алюминия?

Применение алюминия в различных отраслях промышленности описано ниже:

1. Транспорт

Алюминий используется в автомобильной, аэрокосмической и морской промышленности благодаря своему легкому весу и высокому соотношению прочности к весу. Он используется для кузовов автомобилей, компонентов двигателя и колес для снижения веса и повышения эффективности использования топлива. Алюминий используется для конструктивных элементов самолетов, таких как крылья и фюзеляж, для снижения веса и улучшения аэродинамики. Он используется для корпусов, мачт и других компонентов судов из-за его коррозионной стойкости в соленой воде.

2. Упаковка

Алюминий используется в потребительской упаковке благодаря возможности вторичной переработки, легкости и коррозионной стойкости. Он часто используется для изготовления банок для напитков и упаковки лекарств.

3. Строительство

Алюминий используется в строительстве благодаря его прочности, пластичности и коррозионной стойкости. Он регулярно используется в таких конструкциях, как дома, высотные здания и мосты. Небольшой вес делает его использование в строительстве простым, эффективным и экономичным. Алюминий помогает уменьшить общий вес конструкции, что приводит к снижению затрат, связанных с фундаментом.

4. Электроприборы

Алюминий часто используется в электроприборах из-за его легкого веса и хорошей электропроводности. Он часто используется в двигателях, телевизионных антеннах, бытовой технике и спутниковых антеннах. Алюминий также часто используется для линий электропередач, где его легкий вес, пластичность и коррозионная стойкость делают этот материал идеальным.

5. Товары народного потребления

Серебристый гладкий внешний вид алюминия, а также его долговечность, легкий вес и отличная теплопроводность делают этот материал хорошим выбором для использования в потребительских товарах. Алюминий используется в качестве корпуса для смартфонов, телевизоров и ноутбуков из-за его легкости, внешнего вида и способности удерживать устройства от перегрева. Он также часто используется в посуде из-за его коррозионной стойкости, легкого веса и теплопроводности, что способствует равномерному нагреву.

6. Машины и оборудование

Алюминий часто используется в машинах и оборудовании благодаря его легкому весу, высокому соотношению прочности к весу и коррозионной стойкости. Из него изготавливают каркасы и механизмы управления движением промышленных машин и оборудования. Он также часто используется для датчиков, конвейеров и других промышленных компонентов.

7. Медицинское оборудование 

Алюминий используется в медицинском оборудовании, таком как инвалидные коляски, ходунки и костыли, благодаря его легкому весу и прочности. Он также используется для хирургических инструментов и имплантатов из-за его биосовместимости и устойчивости к коррозии в организме.

Каковы преимущества алюминия?

Преимущества алюминия перечислены ниже:

1. Это легкий материал, плотность которого (2,71 г/см3) составляет примерно одну треть плотности стали. Это полезно в приложениях, где требуется меньший вес, например, в автомобильной или аэрокосмической промышленности.
2. Алюминий обладает высокой коррозионной стойкостью благодаря естественному образованию защитного оксидного слоя на его поверхности. Он может выдерживать широкий спектр условий окружающей среды в таких отраслях, как транспорт, строительство и производство потребительских товаров.

Каковы ограничения алюминия?

Ограничения алюминия перечислены ниже:

1. Хотя алюминий является прочным металлом, его прочность обычно ниже, чем у стали.
2. Это дороже, чем такие материалы, как сталь или пластик. Цена на сырье и энергия, необходимая для производства алюминия и алюминиевых сплавов, способствуют высокой цене алюминия.
3. Алюминий обладает высокой теплопроводностью. Это затрудняет сварку алюминия, поскольку сварные швы на алюминии затвердевают намного быстрее, чем на стали.

Легок ли алюминий?

Да, алюминий легкий. Плотность алюминия составляет 2,71 г/см3, что примерно в три раза меньше, чем у стали.

Долговечен ли алюминий?

Да, алюминий долговечен. Алюминий используется в самых разных областях, таких как упаковка, строительство и транспорт.

Алюминий функционален?

Да, алюминий функционален. Он легкий, прочный, долговечный, хорошо проводит тепло и электричество.

Является ли алюминий металлом?

Да, алюминий — это металл. Он считается металлом, потому что является хорошим проводником тепла и электричества, имеет блестящий вид и легко теряет электроны, образуя положительные ионы (катионы).

Резюме

В этой статье представлен алюминий, объяснено, что это такое, и подробно рассмотрен материал. Чтобы узнать больше об алюминии, свяжитесь с представителем Xometry.

Xometry предоставляет широкий спектр производственных возможностей и других дополнительных услуг для всех ваших потребностей в прототипировании и производстве. Посетите наш веб-сайт, чтобы узнать больше или запросить бесплатное предложение без каких-либо обязательств.

Заявление об отказе от ответственности

Содержание, представленное на этой веб-странице, предназначено только для информационных целей. Xometry не делает никаких заявлений и не дает никаких гарантий, явных или подразумеваемых, в отношении точности, полноты или достоверности информации.