Описание алюминия: общая характеристика, строение; свойства и получение

Описание алюминия: общая характеристика, строение; свойства и получение — урок. Химия, 9 класс.

alexxlab | 07.06.2023 | 0 | Разное

Содержание

Алюминий

Описание.
Алюминий (лат. Aluminium) – химический элемент III группы периодической системы Д.И. Менделеева. Имеет атомный номер 13, атомную массу 26,98154. Алюминий – серебристо-белый металл, легкий (2,7 г/см³), пластичный, с высокой электропроводностью, температура плавления 660 ^oС. Химически активен (на воздухе покрывается защитной оксидной пленкой). По распространенности в природе занимает 4-е место среди элементов и 1-е среди металлов (8,8% от массы земной коры). Известно несколько сотен минералов алюминия (алюмосиликаты, бокситы, алуниты и др.).
Металлический алюминий впервые был получен в 1825 г. датским физиком Х.К. Эрстедом (Orsted). Название свое получил от латинского слова alumen – квасцы (подробнее об истории открытия алюминия и его названиях см. книгу проф. Химического факультета МГУ Н.А. Фигуровского “Открытие элементов и происхождение их названий”.

Алюминий широко применяется в быту (посуда) и технике: в авиации, автомобилестроении, строительстве (конструкционный материал, преимущественно в виде сплавов с другими металлами), электротехнике (заменитель меди при изготовлении кабелей и др.), пищевой промышленности (фольга), металлургии (легирующая добавка), а также имеет массу других применений.

Источники.
Являясь одним из самых распространенных элементов в земной коре, алюминий содержится практически в любой природной воде. Алюминий попадает в природные воды естественным путем при частичном растворении глин и алюмосиликатов, а также в результате вредных выбросов отдельных производств (электротехническая, авиационная, химическая и нефтеперерабатывающая промышленность, машиностроение, строительство, оптика, ракетная и атомная техника) с атмосферными осадками или сточными водами. Соли алюминия также широко используются в качестве коагулянтов в процессах водоподготовки для коммунальных нужд.

Содержание алюминия в поверхностных водах колеблется в пределах от единиц до сотен мкг/дм³ и сильно зависит от степени закисления почв. В некоторых кислых водах (см. “Водородный показатель”) его концентрация может достигать нескольких граммов на дм³.

Влияние на качество воды.
Присутствие в воде алюминия в концентрациях, превышающих 0.2 мг/л способно вызвать выпадение в осадок хлопьев гидрохлорида алюминия, а также изменение цветности воды. Иногда такие проблемы могут возникать уже при концентрациях алюминия в 0.1 мг/л.

Пути поступления в организм.
Основным источником поступления алюминия в организм человека является пища. Например, чай может содержать алюминия от 20 до 200 раз больше, чем вода, на которой он приготовлен. К числу других источников относятся вода, атмосферный воздух, лекарственные препараты, алюминиевая посуда (есть данные, что после термической обработки в такой посуде содержание алюминия в пище возрастает), дезодоранты и пр.

С водой поступает не более 5 – 8% от суммарно поступающего в организм человека количества алюминия. Совместный комитет экспертов ФАО/ВОЗ по пищевым добавкам установил величину переносимого суточного потребления (ПСП) на уровне 1 мг/кг веса. То есть суточное потребление алюминия взрослым человеком может достигать 60-90 мг, хотя на практике редко превышает 35-49 мг и сильно зависит от индивидуальных особенностей организма и режима питания.

Потенциальная опасность для здоровья

.
Метаболизм алюминия у человека изучен недостаточно, однако известно, что неорганический алюминий плохо всасывается и большая часть его выводится с мочой. Алюминий обладает низкой токсичностью для лабораторных животных. Тем не менее, отдельные исследования показывают, что токсичность алюминия проявляется во влиянии на обмен веществ, в особенности минеральный, на функцию нервной системы, в способности действовать непосредственно на клетки – их размножение и рост.

Избыток солей алюминия снижает задержку кальция в организме, уменьшает адсорбцию фосфора, одновременно в 10-20 раз увеличивается содержание алюминия в костях, печени, семенниках, мозге и в паращитовидной железе. К важнейшим клиническим проявлениям нейротоксического действия относят нарушение двигательной активности, судороги, снижение или потерю памяти, психопатические реакции. В некоторых исследованиях алюминий связывают с поражениями мозга, характерными для болезни Альцгеймера (в волосах больных наблюдается повышенное содержание алюминия). Однако имеющиеся на данный момент у Всемирной Организации Здравоохранения эпидемиологические и физиологические данные не подтверждают гипотезу о причинной роли алюминия в развитии болезни Альцгеймера. Поэтому ВОЗ не устанавливает величины концентрации алюминия по медицинским показателям, но в то же время наличие в питьевой воде до 0.2 мг/л алюминия обеспечивает компромисс между практикой применения солей алюминия в качестве коагулянтов и органолептическими параметрами питьевой воды.

Физиологическое значение.
Алюминий способствует эпителизации кожи и костных тканей, активизирует ряд пищеварительных ферментов. Суточная потребность в алюминии взрослого человека 35-49 мг. Общее содержание алюминия в суточном смешанном рационе составляет 80 мг. В повседневной жизни мы получаем его в основном из хлебопродуктов.

Технология удаления из воды.
Обратный осмос, ионный обмен, дистилляция.

История получения и применения алюминия

Алюминий – самый известный и древний металл. В виде различных глинистых соединений он был знаком человечеству с незапамятных времен. Античные историки свидетельствовали о том, что “люмен” ( в переводе с латинского квасцы) или сульфат алюминия-калия применяли в самых разных областях деятельности: и как протраву для окрашивания тканей, и как огнезащитное средство, а также использовали для изготовления различных бытовых изделий и украшений.

История получения и применения алюминия

В середине XIX века в Западной Европе ученые отчаянно пытались получить алюминий в чистом виде. В 1825 году датский исследователь Х.К. Эрстед первым осуществил подобный опыт, используя калий в виде амальгамы. К сожалению, тогда не удалось точно определить полученное вещество.

Однако спустя два года получением алюминия заинтересовался немецкий ученый Велер. Он использовал для восстановления металла чистый калий. Через 20 лет упорных поисков ему удалось получить чистый алюминий в виде гранул размером со спичечную головку. Алюминий оказался красивым и легким металлом, похожим на серебро. Эти свойства алюминия и определили его высокую стоимость на тот период истории: он оценивался дороже золота.

В 1855 г. на выставке в Париже алюминий являлся главной достопримечательностью. Ювелирные изделия из алюминия располагались по соседству с бриллиантами французской короны. Алюминий стал очень модным металлом. Его считали благородным элементом, созданным природой для создания шедевров искусства.

Поскольку физические и химические свойства алюминия были изучены слабо, ювелиры самостоятельно изобретали способы его обработки. Мягкость и податливость металла позволяла создавать им изделия любой формы, делать отпечатки замысловатых узоров, наносить разнообразные рисунки. Алюминий покрывали золотом, полировали, матировали.

Однако со временем алюминий стал выходить из моды. В середине 1860-х годов килограмм этого металла уже стоил всего около ста старых франков, по сравнению с 3 тысячами в 1854-1856 гг.

В настоящее время первые алюминиевые изделия представляют огромную ценность. К сожалению, большую часть из них почитатели моды заменили золотом, серебром и другими драгоценными сплавами и металлами.

Однако ученых изменчивая мода не остановила. В 1886 году химик Чарльз Мартин Холл стал автором дешевого способа получения алюминия в больших количествах. Он добавил и растворил в расплавленном криолите (соединении алюминия с натрием и фтором) небольшую часть окиси алюминия. Затем, поместив смесь в гранитный сосуд, пропустил через нее электрический ток. После нескольких часов ожидания на дне сосуда он увидел блестящие «пуговицы» чистого алюминия. Работавший в то время в России австрийский инженер Карл Жозеф Байер не остался в стороне и предложил технологию получения глинозема, которая помогла сделать новый способ еще дешевле. В результате вариант получения алюминия, разработанный Байером и Холлом, до сих пор используется в современном производстве.

Совершенствование свойств алюминия

Новый материал, который теперь можно было применять в промышленности, был всем хорош. Однако отмечалось, что чистый алюминий недостаточно прочен для некоторых областей применения.

В борьбу с этой проблемой вступил немецкий химик Альфред Вильм, который сплавил его с небольшим количеством магния, меди и марганца. Полученный сплав был настолько прочен, что в 1911 году в городке Дюрене была выпущена партия материала, названного в его честь дюралюминием. Чуть позже в 1919 году из него был выполнен первый самолет. Так алюминий с триумфом завоевал весь мир.

В настоящее время трудно назвать отрасль промышленности, обходящуюся без этого легкого серебристого металла. Алюминий, занимающий 3 место по концентрации в земной коре после кислорода и кремния, с новой силой притягивает к себе внимание специалистов как металл будущего. Совокупность таких его достоинств, как малая плотность, высокая тепло- и электропроводность, прочностные характеристики, а также высокая устойчивость к коррозии и технологичность, позволяют отнести алюминий к числу самых ценных материалов планеты.

Статистика и информация по алюминию | Геологическая служба США

Национальным информационным центром по минералам

Статистические данные и информация о мировых поставках, спросе и потоках минерального сырья алюминия .

Источники/использование: общественное достояние.

Образец металлического алюминия.

Алюминий является вторым наиболее распространенным металлическим элементом в земной коре после кремния, однако это сравнительно новый промышленный металл, который производится в коммерческих количествах чуть более 100 лет.

Он весит примерно в три раза меньше, чем сталь или медь; пластичен, пластичен, легко обрабатывается и отливается; и обладает отличной коррозионной стойкостью и долговечностью. По количеству или стоимости использование алюминия превышает использование любого другого металла, кроме железа, и он играет важную роль практически во всех сегментах мировой экономики. Некоторые из многих применений алюминия относятся к транспорту (автомобили, самолеты, грузовые автомобили, железнодорожные вагоны, морские суда и т. д.), упаковке (банки, фольга и т. д.), строительству (окна, двери, сайдинг и т. д.), потребительским товарам длительного пользования ( бытовая техника, кухонная утварь и т. д.), линии электропередач, машины и многое другое.
Извлечение алюминия из лома (рециклинг) стало важным компонентом алюминиевой промышленности. Распространенная с начала 1900-х годов практика переработки алюминия не нова. Однако это было малозаметной деятельностью до конца 1960-х годов, когда переработка алюминиевых банок для напитков, наконец, привлекла общественное внимание к переработке.

Источниками переработанного алюминия являются автомобили, окна и двери, бытовая техника и другие продукты. Тем не менее, переработка алюминиевых банок, кажется, имеет самое большое значение.

Подпишитесь , чтобы получать уведомления по электронной почте, когда на эту страницу добавляется новая публикация. На вкладке «Вопросы» на странице настроек подписчика выберите «Алюминий» и любые другие варианты, которые могут вас заинтересовать. Дополнительную информацию см. на list services странице.

Ежемесячные публикации

Обзоры горнодобывающей промышленности

Алюминий
  PDF Format:
    2023: | Ян | 9 фев.0016 |
    2022: | Ян | февраль | март | апр | май | июнь | июль | август | Сентябрь | октябрь | Ноя | Декабрь |

  XLSX Формат:
    2023: | Ян | Февраль |
    2022: | Ян | февраль | март | апр | май | июнь | июль | август | Сентябрь | октябрь | Ноя | Декабрь |
Производство отдельных полезных ископаемых в США (Ежеквартальные обзоры горнодобывающей промышленности)

Годовые публикации
Обзоры полезных ископаемых
Алюминий
  PDF Формат:
     | 1996 | 1997 | 1998 | 1999 | 2000 | 2001 | 2002 | 2003 | 2004 | 2005 | 2006 | 2007 | 2008 | 2009 | 2010 | 2011 | 2012 |2013 |2014 |2015 |2016 |2017 |2018 | 2019 | 2020 | 2021 | 2022 | 2023 |
Приложения
Ежегодник полезных ископаемых
Алюминий
    Формат PDF:
       | 1994 | 1995 | 1996 | 1997 | 1998 | 1999 | 2000 | 2001 | 2002 | 2003 | 2004 | 2005 | 2006 | 2007 | 2008 | 2009 | 2010 | 2011 | 2012 | 2013 | 2014 | 2015 | 2016 | 2017 | 2018 |
    XLSX Формат:
       | 2002 | 2003 | 2004 | 2005 | 2006 | 2007 | 2008 | 2009 | 2010 | 2011 | 2012 | 2013 | 2014 | 2015 | 2016 | 2017 | 2018 | Версия 2019 г. , предназначенная только для таблиц | Версия 2020 только для таблиц |
Архив
    | 1932-1993 |
Переработка металлов
Специальные публикации
Переработка алюминия в США в 2000 г.0034
Запасы алюминия, используемые в автомобилях в США
Информационный бюллетень 2005-3145
Critical Minerals Review 2021
Переходный этап конечного использования минерального сырья и коды Североамериканской системы отраслевой классификации (NAICS)
Отчет с открытым файлом 2015-1163
Инициатива по картированию ресурсов Земли (МРТ Земли) – основные области для сбора данных о потенциальных внутренних ресурсах важнейших полезных ископаемых

Факторы, влияющие на цену алюминия, кадмия, кобальта, меди, железа, никеля, свинца, редкоземельных элементов и цинка
Отчет об открытых файлах 2008-1356
Глобальный поток алюминия с 2006 по 2025 год
Пример использования материалов ОЭСР 2
Историческая глобальная статистика (серия данных 896)
Историческая статистика минеральных и сырьевых товаров в США (серия данных 140)
Алюминий
Цены на металлы в США до 2010 г.
Отчет о научных исследованиях за 2012-5188
Ресурсный национализм в Индонезии — последствия запрета на экспорт полезных ископаемых 2014 г.
Информационный бюллетень 2016–3072
Обзор отдельных мировых горнодобывающих отраслей в 2011 г. и прогноз на 2017 г.
Отчет Open-File за 2013-1091
Статистический сборник
Алюминий
Статистический сборник данных о добыче, потреблении и торговле полезными ископаемыми в США и мире, 1990–2010 гг.
Звенья
Международный институт алюминия
Алюминиевая ассоциация
Информация о полезных ископаемых Геологической службы США: бокситы и глинозем
Алюминий Определение и значение — Merriam-Webster
алюминий·ми·нум ə-ˈlü-mə-nəm
: серебристо-белый металлический химический элемент с атомным номером 13, обладающий хорошей электро- и теплопроводностью, высокой отражательной способностью и устойчивостью к окислению.
— часто используется перед другим существительным
алюминиевая фольга. Говорят, что сладкое пятно, точка в бите, где вибрация предположительно наименьшая, у алюминиевой биты в два раза больше, чем у деревянной. — Хэнк Херш Перед эвакуацией, мистер Гонсалес привязал лодку четырьмя гигантскими веревками, и все, что мог сделать шторм, — это сбить ее со строительных блоков. Он медленно взбирается по обшарпанной алюминиевой лестнице, приставленной к левому борту. — Кен Уэллс 9.0003
см. Таблицу химических элементов
Примеры предложений
Недавние примеры в Интернете Американская промышленность часто нуждается в огромном количестве тепла для головокружительного множества операций: производство пара, плавка алюминия , закалка стекла, переработка сахара и даже сушка автомобильных деталей. — Брэд Пламер, 9 лет.0005 New York Times , 14 апреля 2023 г. The Waters — это пространство без хлора, которое способствует расслаблению и исцелению за счет ионизации и природных ионов минералов, включая медь, серебро, цинк, алюминий и золото. — ELLE , 14 апреля 2023 г. У Ганы есть сделка на 2 миллиарда долларов с китайской компанией по строительству дорог и других проектов в обмен на доступ к ключевому минералу для производства алюминий . — Энтони Мэн, Sun Sentinel , 1 апреля 2023 г. Газ был основным фактором инфляции за последние два года, подталкивая цены на электроэнергию и сохранение тепла, а также производственные затраты на удобрения, сталь, стекло, алюминий , пластик и картон. — Дэвид Уберти, WSJ , 14 марта 2023 г. Собственная работа Джадда, состоящая из 100 безымянных геометрических скульптур на мельнице 9.0005 алюминий лучше всего рассматривать в Chinati Foundation. — Девин Алессио, ELLE Decor , 13 марта 2023 г. Компания Magneco/Metrel была основана в 1981 году и специализируется на производстве огнеупорных материалов для алюминия, кирпича, керамики, стекла, железа и стали. —Уильям Торнтон | [email protected], al , 1 марта 2023 г. Необработанное золото обычно смешано с другими элементами, такими как серебро, алюминий или цирконий, и его необходимо обработать так, чтобы других элементов было менее десяти частей на миллион. — Хэзлитт , 1 марта 2023 г. Посуда имеет современный ромбовидный узор и изготовлена из прочных материалов, таких как , алюминий . — Клэр Хармейер, Peoplemag , 17 февраля 2023 г. Узнать больше
Эти примеры программно скомпилированы из различных онлайн-источников, чтобы проиллюстрировать текущее использование слова «алюминий». Любые мнения, выраженные в примерах, не отражают точку зрения Merriam-Webster или ее редакторов. Отправьте нам отзыв об этих примерах.
История слов
Этимология
Новая латиница, от глинозема
Первое известное использование
1812, в значении, определенном выше
Путешественник во времени
Первое известное использование алюминия было в 1812 году
Посмотреть другие слова того же года
Словарные статьи Рядом с
алюминий
глиняный торт
алюминий
алюминий 26
Посмотреть другие записи поблизости
Процитировать эту запись «Алюминий».
Словарь Merriam-Webster.com , Merriam-Webster, https://www.merriam-webster.com/dictionary/aluminum. Доступ 2 мая. 2023.
Копия цитирования
Детское определение
алюминий
сущ.
алюминий·ми·нум ə-ˈlü-mə-nəm
: серебристо-белый податливый легкий элемент, который хорошо проводит электричество и тепло, обладает высокой устойчивостью к окислению и является самым распространенным металлом в земной коре
см. элемент
Медицинское определение
алюминий
сущ.
алюминий·ми·нум ə-ˈlü-mə-nəm
часто атрибут
: голубовато-серебристо-белый ковкий легкий трехвалентный металлический элемент, обладающий хорошей электро- и теплопроводностью, высокой отражательной способностью и стойкостью к окислению и являющийся наиболее распространенным металлом в земной коре, где он всегда встречается в комбинация
—символ Al
см.