Kas alumiinium lahustub vees. Alumiiniumkestade lahustumine. Metall siseneb looduslikesse vetesse alates
Al-hüdroksiidide lahustuvus happelises keskkonnas on otseselt võrdeline vesinikuioonide kolmanda kontsentratsiooni astmega ja leeliselises keskkonnas on see pöördvõrdeline. Isoelektrilises punktis on alumiiniumhüdroksiid minimaalselt lahustuv. Koltgofi sõnul A1 (OH) 3 jaoks on see punkt vahemikus pH 6,5-7,5. Alumiiniumsoolade hüdrolüüsikiiruse jaoks on olemas ka mõned optimaalsed pH väärtused, mis A BO3 kontsentratsioonide korral vahemikus 400 kuni 100 mg / L on vahemikus 4,95–5,40, ja piirväärtuste pH väärtused. kus hüdrolüüs alles toimub, on 3 ja 6,8. [...]
Lahustuvuse ja keemilise koostoime vaheline seos on eriti väljendunud komplekssusega süsteemides. Siinkohal võime meenutada teadaolevat fakti, et polüioodiidi moodustumisel on kaaliumjodiidi juuresolekul järsult suurenenud vees lahustuv jood vees kaaliumjodiidi juuresolekul: L-K1 \u003d K1z - näiteks naatriumkloriid on nitrobenseenis praktiliselt lahustumatu, kuid alumiiniumkloriidi juuresolekul suureneb selle lahustuvus keeruka soola moodustumise tõttu järsult. LiuAUTS, mis on selles lahustis hästi lahustuv. [...]
Alumiiniumhüdroksiidi minimaalne lahustuvus on vahemikus pH \u003d 6,5 + 7,5. Alumiiniumhüdroksiidi sadestumine algab pH \u003d 3,0 ja saavutab maksimumi pH \u003d 7 juures. PH edasisel tõusul hakkab sade lahustuma, mis muutub märgatavaks pH \u003d 9 korral. [...]
Alumiiniumsulfaati kasutatakse häguse ja värvilise vee töötlemiseks: puhastatud - suure hägususega, töötlemata või koostisosadena savi ja silikaatmaterjale sisaldava veega - madala hägususega veega. See hüübimisaine on efektiivne vahemikus pH 5-7,5 ja mida kõrgem on vee karedus ja mida madalam on selle värvus, seda kõrgem on keskkonna optimaalne pH. Alumiiniumsulfaadist on kõige tavalisemaks koagulandiks suhteliselt madalad kulud, hea lahustuvus ja erinõuete puudumine kuiva ja lahustunud toote käitlemiseks. [...]
HgS lahustuvusprodukt destilleeritud vees on 1,6 x 10 52, mis vastab elavhõbedaioonide jääkkontsentratsioonile lahuses, mis on võrdne 2,5 X 10-21 mg / l. Tööstuslikus heitvees on HgS lahustuvusprodukt pisut suurem, samas kui suurem osa elavhõbedasulfiidist on vees peenete kolloidsete osakeste kujul, mida saab sadestada reovee koaguleerimisel alumiiniumsulfaadi vesilahusega Al2 (S04) 3-I8H2O, vesiniku rauasulfaadiga FeS04-7H20, CaO-lubi, nende hüübimisainete segu jne. [...]
Seega on alumiiniumhüdroksiidi lahustuvus aluselises keskkonnas pöördvõrdeline vesinikuioonide kontsentratsiooniga esimesel astmel. [...]
Lahustuvate elektroodide (tavaliselt raud või alumiinium) kasutamisel toimub anoodil metalli anoodne lahustumine, mille tagajärjel voolavad raua- või alumiiniumkatioonid vette, mille tagajärjel tekivad hüdroksiidihelbed. Hüübimishelveste ja gaasimullide samaaegne moodustumine elektroodidevahelise ruumi kitsastes tingimustes loob eeldused gaasimullide usaldusväärseks fikseerimiseks helvestele ja hüübimise intensiivseks saastamiseks, mis tagab ujukimisprotsessi efektiivsuse. Selliseid installatsioone nimetatakse elektrokoagulatsiooniks-flotatsiooniks. Kuni 10-15 m3 / h läbilaskevõimega paigaldised võivad olla ühekambrilised ja suurema läbilaskevõime korral võivad nad olla kahekambrilised horisontaalsed või vertikaalsed. [...]
Mõned raskesti lahustuvad värvained lahustatakse koos soodaga ja töödeldakse kõigepealt alumiiniumsulfaadi lahusega ja seejärel baariumkloriidiga. [...]
Lisaks loetletud lahustuvatele lisanditele looduslikes vetes sisaldavad lahustumatud ained ka suspensioone - jämedatest suspensioonidest kuni kolloidsete lahustunud ühenditeni. Neid esindavad liiva, lösside, mudaainete ja karbonaatkivimite osakesed, alumiiniumi vesilahused oksiidid, raud, mangaan, aga ka kõrge molekulmassiga humiinained. [...]
Hüdraaditud alumiiniumioonid vabastavad hüdrolüüsi käigus prootonit koordineeritud veemolekulist, moodustades lahuses järelejäänud komplekssed ioonid [A1 (Н20) 5 (ОН)] 2+ ja [А1 (Н20) 4 (ОН) 2] +. Kui viimane neutraalne kompleks [A1 (H20) s (OH)] kaotab vee, moodustub halvasti lahustuv alumiiniumhüdroksiid. Raud (III) soolad hüdrolüüsitakse ka järk-järgult. Kuid erinevalt alumiiniumsooladest võivad lisaks raudhüdroksiididele tekkida ka halvasti lahustuvad hüdroksosoolid. [...]
| 2 |
Lahjendatud happes on A12 (804) s lahustuvus suurem kui puhtas vees, kuid H2B04 kontsentratsiooni edasise suurenemisega väheneb lahustuvus järsult, jõudes 60% -lise väävelhappe sisalduseni 1%. Tugevamas happes suureneb alumiiniumsulfaadi lahustuvus uuesti. [...]
Värskelt sadestunud alumiinium- ja raudfosfaadid võivad taimed imenduda, kuid sademete vananedes need kristalliseeruvad ning muutuvad taimedele vähem lahustuvaks ja neile kättesaamatuks. Seetõttu fikseeritakse fosforhape punastes ja poors-mullas sisalduvates muldades väga kindlalt ja palju tugevamalt kui sierosemides ja tšernozeemides. [...]
Eelnevast võib järeldada, et alumiiniumhüdroksiidi lahustuvus happelises keskkonnas on otseselt võrdeline vesinikuioonide [H +] 3 kolmanda kontsentratsiooni astmega ja leeliselises on see pöördvõrdeline [H +] -ga. [...]
Happelistes lahustes, kus on liiga palju alumiiniumi, on kõige stabiilsem tahke faas aluseline alumiiniumfosfaat. Kui pH väärtus on suurem kui fosfaadi minimaalsele lahustuvusele (pH \u003d 6) vastav pH, hüdrolüüsitakse aluseline sool alumiiniumhüdroksiidiks, mille pinnal adsorbeeritakse fosfaat. Fosfaadi suure kontsentratsiooni korral sadestub taranakiit, mis süsteemi pH tõustes läheb keskmisesse soola. [...]
Polüakrüülamiid - valge amorfne, vees lahustuv aine, mis sisaldab ioonilisi rühmi; hüdrolüüsi käigus moodustub akrüülhape ja selle soolad. PAA toimemehhanism põhineb selle molekulide adsorptsioonil vee, alumiiniumi või raua (III) hüdroksiidide lisandite osakestel, mis moodustuvad soolade - koagulantide hüdrolüüsil. Molekuli pikliku kuju tõttu toimub adsorptsioon erinevates kohtades koos mitme hüdroksiidi osakesega, mille tulemusel seostuvad viimased polümeersildadega raskete, suurte ja tugevate agregaatide (gloobulite) külge. [...]
Ainult vees piiratud lahustuvusega proovid (y \u003d 38) säilitatakse puidumassi koguses 60%. Alumiiniumsulfaadi lisamine põhjustab β-CMC täieliku säilimise ja see ei sõltu β-CMC täielikuks säilitamiseks vajaliku A13 + koguse ja CMC-s esinevate OCH2COO rühmade arvu stöhhiomeetrilisest suhtest. Teisisõnu, β-CMC peetust ei määra mitte ainult lahustumatu alumiiniumsoola tootmine, vaid ka elektrostaatiline adsorptsioon positiivselt laetud A1-CMC ja negatiivselt laetud tselluloosikiudude vahel. [...]
On välja töötatud uus tehnoloogia, milles kasutatakse lahustuvas koguses alumiiniumkloriidi benseeni propüleeniga alküülimise kõrgel temperatuuril [...]
Selles peatükis käsitletakse alumiiniumi (III) ja fosfaadi vahelist koostoimet laias kontsentratsioonide ja pH vahemikus. Lahustunud osakeste ja lahustuvate faaside vaheliste reaktsioonide iseloomustamiseks uuriti alumiiniumfosfaadi sademete lahustuvust. Lisaks identifitseeriti lahustuvad ja lahustumatud reaktsioonisaadused alumiiniumi (III) ja fosfaadi vahel ning määrati nende kontsentratsioonide jaotus laias pH vahemikus ning P ja A1 kontsentratsioonid. Need uuringud viidi läbi kindla koostisega alumiiniumfosfaatide puhaste lahustega. Uuritud süsteemis ei olnud ühtegi muud hajutatud tahket faasi, välja arvatud need, mis sadestati alumiiniumi ja fosfaadi koostoimel või pH muutuse tagajärjel. [...]
Lihtsustatud kujul võime eeldada, et raua ja alumiiniumi sadestumine on mitmes mõttes väga sarnane ning mõlemal juhul on määravaks lisatud metalliiooni Me ja käesoleva ortofosfaadi lahustuvus ning kontsentratsioonide suhe. Kaltsiumioonide abil sadestamise protsess sõltub suuresti pH-st, seetõttu on vajaliku kaltsiumsoola arvutamisel arvestada reovee aluselisusega. [...]
Raua sooladel kui koagulantideks on alumiiniumsoolade ees mitmeid eeliseid: parim toime madalatel veetemperatuuridel; laiem optimaalsete pH väärtuste vahemik; helveste kõrge tugevus ja hüdrauliline suurus; võime kasutada vetes, mille soolakompositsioon on laiem; võime kõrvaldada vesiniksulfiidi olemasolust põhjustatud kahjulikud lõhnad ja maitsed. Siiski on ka puudusi: raudkatioonide moodustumine mõne orgaanilise ühendiga tugevalt värvunud lahustuvate komplekside reaktsioonil; tugevad happelised omadused, mis parandavad seadmete korrosiooni; helveste vähem arenenud pind. [...]
Kuna pinnases on oluline osa vahetuses neeldunud vesiniku- ja alumiiniumioonidest (näiteks mullas ja punases mullas), halvenevad ka paljud selle omadused. Vesinikioonid ei hajuta mulla kolloide, kuid imenduvasse olekusse sattudes põhjustavad pinnase imendumiskompleksi moodustavad mineraalid järkjärgulist hävitamist. Selle tagajärjel kaob pinnas kolloidses fraktsioonis, selle struktuur halveneb ja imendumisvõime väheneb. Lisaks nihutatakse alumiiniumi- ja vesinikioonid absorbeerunud olekus lahusesse lahustuvate soolade katioonide vastu. Vesiniku- ja alumiiniumioonide kõrge kontsentratsioon lahuses kahjustab taimede arengut. [...]
Viimastel aastatel hakkasid nad kasutama lahustuvate elektroodidega elektrolüsaatorites hüübimismeetodit, mida nimetatakse elektrokoagulatsiooni meetodiks. Meetodi põhiolemus on metallide, peamiselt alumiiniumi ja raua anoodne lahustamine vesikeskkonnas elektrivoolu mõjul koos järgneva hüdroksiidide moodustumisega. See meetod võimaldab tõhusat vee puhastamist mineraalse, orgaanilise ja bioloogilise päritoluga suspensioonidest, kolloididest ja ainetest molekulaarses või ioonilises olekus. Elektrokoagulatsioonil on reagentide meetodite ees märkimisväärsed eelised: kompaktne paigaldamine, hoolduse lihtsus ja võimalus täielikult automatiseerida. See meetod on paljulubav kasutamiseks väikestes autonoomsetes rajatistes (jõelaevastiku laevadel, väikestes külades jne). [...]
Suure happesuse negatiivne mõju on suuresti seotud alumiiniumi ja mangaani ühendite lahustuvuse suurenemisega pinnases. Nende suurenenud sisaldus lahuses halvendab taimede arengut veelgi enam kui vesinikioonide liig. [...]
Võrrand (4.17) lahendati katse-eksituse meetodil pH väärtuse suhtes, mis vastab fosfaadi minimaalsele lahustuvusele, umbes 6. pH väärtusel [...]
Hüdrolüüsi uurimisel Fe2 (504) s-A1203-H20 süsteemis temperatuuril 100 ° C leiti, et süsteemi alumiiniumoksiidi koguse suurenemisega suureneb aluselise soola sades raua saagis, ulatudes 98% -ni massisuhtega A1203 / Fe2 (504) 3 \u003d 0,111 ja 90% Hg. Keemilise interaktsiooni tulemusel muundatakse lahuses olev alumiiniumoksiid lahustuvaks aluseliseks alumiiniumsulfaadiks. Raud (III) sulfaadi sisalduse suurenemisega süsteemis suureneb reageerinud alumiiniumoksiidi hulk ja massisuhtega A1203 / Fe2 (804) s \u003d 3 ja 40% H20 jõuab 91% -ni. [...]
Koagulatsiooniprotsessi käik sõltub suuresti söötme pH-st. Kui veele lisatakse alumiiniumsulfaadi koagulandi lahust, toimub hüdrolüüs, moodustades kolloidse alumiiniumhüdroksiidi. Selle katalüsaatori valmistamise reovee optimaalne väärtus on pH \u003d 7,5-8,5. Joonisel 1 on näidatud reoveepuhastuse astme sõltuvus pH-st 1200 mg / l hõljuvaine sisaldusega. [...]
50% väävelhappe annuse suurendamisel 80–100% stöhhiomeetrilisest kogusest temperatuuril 120 ° C ja protsessi kestusega 1,5 tundi suureneb alumiiniumhüdroksiidi lagunemisaste. Niisiis, happeannuse 83,3% (moolsuhe 503 / A1203 \u003d lo \u003d 2,5) korral on alumiiniumhüdroksiidi lagunemisaste 92,4%, samas kui 90% -lise annuse (co \u003d 2,7) korral teatud tingimustel laguneb hüdroksiid täielikult. Alumiiniumhüdroksiidi lagunemine väävelhappe mittetäieliku annuse korral on seletatav hüdroksiidi vastasmõjul alumiiniumsulfaadiga lahustuvate aluseliste alumiiniumisoolade moodustumisega, mida käsitletakse üksikasjalikumalt allpool. [...]
Elektrokeemilisel meetodil on reaktiivimeetodi ees järgmised eelised: magestamistehaste koormuse vähendamine, kuna selle kasutamisel ei satu lahustuvad soolad vette ja doseeritud alumiinium eemaldatakse eeltöötluse käigus veest täielikult. Alumiiniumanoodiga elektrolüzerites vee desilikoniseerimise meetodit võib soovitada eelnevaks veetöötluseks veepuhastusskeemides soojuselektrijaamades ja teistes tööstusettevõtetes. [...]
Aktiveerimiseks kasutage tavaliselt 1,5% (BYuh) naatriumsilikaadi lahuseid, mille leeliselisuse aste on 80–85%. Aktiivse kloori kasutamise korral tõstetakse lahustuva klaasi neutraliseerimise aste 100% -ni ja sellele lisatakse isegi teatav liig. Pärast reagentide segamist sool laagerdub mõnda aega ja lahjendatakse seejärel veega, mille sisaldus 5X2 on alla 1%. Kõige paljulubavam viis aktiivse ränihappe valmistamiseks on vedelklaasi töötlemine kloori ja alumiiniumsulfaadiga, mida tavaliselt kasutatakse veetöötlusprotsessides. [...]
Pinnasekattega suheldes intensiivistuvad toitainete leostumise protsessid. PH juures [...]
Kõrgahju ja lahtise ahju räbu saadakse raua ja terase sulatamisel jäätmetena ning nende koostis on erinev: CaO - 30-50%; Si02-12-37; A1203-Yu-15; MgO-2-10; MnO -0,4-5,6; P205 - 0,1-3,5; S - 0,1 - 4,5%. Enamasti vajavad nad eelnevat jahvatamist. Suurem osa räbu kaltsiumist on vähem lahustuvate räniühendite (CaSiO3 ja Ca2Si04) vormis, seega peaks nende jahvatamine olema peenem kui lubjajahu. Neutraliseerimisvõime osas on peamised räbud (CaO + MgO sisaldusega üle 40%) süsinikdioksiidi lähedal. Nende efektiivsus on sageli suurem kui lubi. See on tingitud magneesiumi, fosfori, mangaani, väävli ja muude taimsete toitainete olemasolust räbu. Lisaks võib neis sisalduv ränihape vähendada liikuva alumiiniumi kogust mullas ja aidata kaasa taimede fosfori paremale imendumisele. Metallurgiliste taimede läheduses asuvates punn-mullas muldades on lubjarikas kõrgahjuräbu väärtuslik väetis. [...]
Fluoriühendid on veel üks rühm spetsiifilisi aineid, mille esinemine on tuvastatud paljude asustatud piirkondade atmosfääriõhus ja millel võib olla oluline mõju inimeste tervisele. Atmosfääriõhus on avastatud mitmesuguseid fluoriidiühendeid, alates kehavedelikes suhteliselt lahustuvatest kuni täielikult lahustumatuteni; äärmiselt ärritavast ja söövitavast vesinikfluoriidist suhteliselt inertseteks ühenditeks. Peamised tööstuslikud protsessid, millega kaasneb fluoriidühendite eraldumine atmosfääri, on kunstlike väetiste tootmine, alumiiniumi tootmine ja mõned terasetootmise meetodid. [...]
Enamikul juhtudel on lubja- ja mineraalväetiste saagise kasv koos nende ühise kasutamisega märkimisväärselt suurem kui nende väetiste eraldi kasutamisest tulenev suurenemine. Eriti järsult suureneb lupjamisel füsioloogiliselt happelise ammoniaagi ja kaaliumväetiste efektiivsus. Need väetised, mida süstemaatiliselt kasutatakse vähepuhverdatud happelistel mullas, põhjustavad nende edasist hapestumist. Seetõttu väheneb selliste väetiste süstemaatilisel kasutamisel tundmatul pinnasel saagikus järk-järgult ja järgnevatel aastatel võib mulla tugeva hapestumise tagajärjel saak olla madalam kui kontrollis. Lubja positiivne mõju mineraalväetiste füsioloogiliselt happeliste vormide efektiivsusele avaldub selgemalt, kui seda kasutatakse kõrge happesusega tundlike põllukultuuride (peet, mais, nisu) korral ning vähem või üldse mitte; pealekandmine happekindlates kultuurides. Fosfaatväetiste tõhususe piiramise mõju sõltub mulla omadustest ja nende väetiste vormidest. Lahustuvate fosforväetiste [näiteks Ca (H2P04) 2 superfosfaadi] tõhusus tugevalt happelistel muldadel, kus liikuvate alumiiniumi- ja rauaühendite oluline sisaldus lupjamisel suureneb, oluliselt tõuseb. Kui lubi lisatakse tavalises annuses, muutuvad alumiiniumi ja raua liikuvad ühendid lahustumatuteks vormideks, seetõttu väheneb nende fosfor-superfosfaadi keemiline fikseerimine ja suureneb nende kasutamine taimedes.
Alumiinium on metalli hävitamine keskkonna mõjul.
Reaktsiooni Al 3+ + 3e → Al korral on alumiiniumi standardne elektroodipotentsiaal -1,66 V.
Alumiiniumi sulamistemperatuur on 660 ° C.
Alumiiniumi tihedus on 2,6989 g / cm 3 (normaaltingimustes).
Alumiiniumil, kuigi see on aktiivne metall, on siiski üsna head korrosiooniomadused. See on seletatav passivatsioonivõimega paljudes agressiivsetes keskkondades.
Alumiiniumi korrosioonikindlus sõltub paljudest teguritest: metalli puhtus, söövitav keskkond, agressiivsete lisandite kontsentratsioon keskkonnas, temperatuur jne. Lahuste pH-l on tugev mõju. Metallpinna alumiiniumoksiid moodustub ainult pH vahemikus 3 kuni 9!
Mõjub väga puhtalt Al-i korrosioonikindlusele. Keemiliste täitematerjalide ja seadmete tootmiseks kasutatakse ainult kõrge puhtusastmega metalli (ilma lisanditeta), näiteks alumiiniumi klassi AB1 ja AB2.
Alumiiniumkorrosiooni ei täheldata ainult nendes keskkondades, kus metalli pinnale moodustub kaitsev oksiidkile.
Kuumutamisel võib alumiinium reageerida mõnede mittemetallidega:
2Al + N 2 → 2AlN - alumiiniumi ja lämmastiku koostoime alumiiniumnitriidi moodustumisega;
4Al + 3С → Al 4 С 3 - alumiiniumi ja süsiniku koostoime reaktsioon alumiiniumkarbiidi moodustumisega;
2Al + 3S → Al 2 S 3 - alumiiniumi ja väävli koostoime alumiiniumsulfiidi moodustumisega.
Alumiiniumi korrosioon õhus (alumiiniumi atmosfääriline korrosioon)
Õhu mõjul läheb alumiinium passiivsesse olekusse. Puhta metalli kokkupuutel õhuga ilmub alumiiniumi pinnale koheselt õhuke alumiiniumoksiidi kaitsekile. Edasi filmide kasv aeglustub. Alumiiniumoksiidi valem on Al 2 O 3 või Al 2 O 3 H 2 O.
Alumiinium reageerib hapnikuga:
4Al + 3O2 → 2Al 2 O 3.
Selle oksiidkile paksus on 5 kuni 100 nm (sõltuvalt töötingimustest). Alumiiniumoksiid on pinnaga hea haardumisega, vastab oksiidkilede pidevuse tingimusele. Laos ladustatuna on alumiiniumoksiidi paksus metalli pinnal umbes 0,01 - 0,02 mikronit. Kui puutuda kokku kuiva hapnikuga - 0,02 - 0,04 mikronit. Alumiiniumi kuumtöötlemise ajal võib oksiidkile paksus ulatuda 0,1 μm-ni.
Alumiinium on üsna vastupidav nii puhtas maapiirkonna õhus kui ka tööstuskeskkonnas (sisaldab väävliauru, vesiniksulfiidi, gaasilist ammoniaaki, kuiva vesinikkloriidi jne). Sest Väävliühendid ei mõjuta gaasiliste keskkondade alumiiniumkorrosiooni - seda kasutatakse väävliõli rafineerimistehaste ja kummi vulkaniseerimisseadmete tootmiseks.
Alumiiniumi korrosioon vees
Alumiiniumi korrosiooni puhta värske destilleeritud veega suheldes peaaegu ei täheldata. Temperatuuri tõstmine 180 ° C-ni ei anna erilist efekti. Kuuma veeaur ei mõjuta ka alumiiniumi korrosiooni. Kui vette lisatakse pisut toatemperatuuril pisut leelist, suureneb alumiiniumi korrosioonikiirus sellises keskkonnas pisut.
Puhta alumiiniumi (oksiidkilega katmata) koostoimet veega saab kirjeldada reaktsioonivõrrandi abil:
2Al + 6H20 \u003d 2Al (OH) 3 + 3H2.
Mereveega suheldes hakkab puhas alumiinium söövitama, sest tundlik lahustunud soolade suhtes. Alumiiniumi kasutamiseks merevees sisestatakse selle koostisse väike kogus magneesiumi ja räni. Alumiiniumi ja selle sulamite korrosioonikindlus mereveega kokkupuutel väheneb märkimisväärselt, kui metall sisaldab vaske.
Alumiiniumi korrosioon hapetes
Alumiiniumi puhtuse suurenemisega suureneb selle vastupidavus hapetele.
Alumiiniumi korrosioon väävelhappes
Alumiiniumi ja selle sulamite jaoks on keskmise kontsentratsiooniga väävelhape (millel on oksüdeerivad omadused) väga ohtlik. Reaktsiooni lahjendatud väävelhappega kirjeldatakse valemiga:
2Al + 3H2S04 (laguneb) → Al2 (SO4) 3 + 3H2.
Kontsentreeritud külm väävelhape ei avalda mingit mõju. Ja kuumutamisel söövitab alumiinium:
2Al + 6H2S04 (konts) → Al2 (SO4) 3 + 3SO2 + 6H2O.
Sel juhul moodustub lahustuv sool - alumiiniumsulfaat.
Al on oleumi (sulav väävelhappe) suhtes vastupidav kuni 200 ° C. Seetõttu kasutatakse seda klorosulfoonhappe (HSO 3 Cl) ja oleumi tootmiseks.
Alumiiniumi korrosioon soolhappes
Vesinikkloriidhappes lahustuvad alumiinium või selle sulamid kiiresti (eriti temperatuuri tõustes). Korrosioonivõrrand:
2Al + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2.
Vesinikbromiidhappe (HBr) ja vesinikfluoriidhappe (HF) lahused toimivad sarnaselt.
Alumiiniumi korrosioon lämmastikhappes
Lämmastikhappe kontsentreeritud lahust iseloomustavad kõrged oksüdeerivad omadused. Lämmastikhappe alumiinium on normaaltemperatuuril erakordselt stabiilne (vastupidavus on suurem kui roostevabast terasest 12X18H9). Seda kasutatakse isegi kontsentreeritud lämmastikhappe tootmiseks otsese sünteesi teel.
Kuumutamisel toimub alumiiniumi korrosioon lämmastikhappes vastavalt reaktsioonile:
Al + 6HNO 3 (konts) → Al (NO 3) 3 + 3NO 2 + 3H 2 O.
Alumiiniumi korrosioon äädikhappes
Alumiiniumil on mis tahes kontsentratsiooniga äädikhappe suhtes üsna kõrge vastupidavus, kuid ainult siis, kui temperatuur ei ületa 65 ° C. Seda kasutatakse formaldehüüdi ja äädikhappe tootmiseks. Kõrgematel temperatuuridel alumiinium lahustub (erandiks on happe kontsentratsioon 98–99,8%).
Broomi, kroomi (kuni 10%), fosforhapete (kuni 1%) happeliste lahuste, alumiiniumi segu on toatemperatuuril stabiilne.
Sidrun-, või-, õun-, viin-, propioonhapped, vein, puuviljamahlad avaldavad alumiiniumile ja selle sulamitele nõrka mõju.
Oksaalhape, sipelghape, kloororgaanilised happed hävitavad metalli.
Alumiiniumi korrosioonikindlust mõjutab suuresti aurune ja tilk-vedel elavhõbe. Pärast lühikest kontakti söövitavad metall ja selle sulamid intensiivselt, moodustades amalgaamid.
Alumiiniumi korrosioon leelistes
Leelised lahustavad kaitsva oksiidkile alumiiniumi pinnal kergesti, see hakkab reageerima veega, mille tagajärjel metall lahustub vesiniku eraldumisel (alumiiniumi korrosioon vesiniku depolarisatsiooniga).
2Al + 2NaOH + 6H20 → 2Na + 3H2;
2 (NaOH H20) + 2Al → 2NaAlO2 + 3H2.
Moodustatakse alumiiniumid.
Samuti hävitavad oksiidkile elavhõbeda, vase ja klooriioonide soolad.
Alumiinium on maakoores kõige tavalisem metall. See on osa savidest, päevavillidest, vilgust ja paljudest muudest mineraalidest. Maapõues on alumiiniumi üldsisaldus.Alumiiniumi tootmise peamiseks tooraineks on alumiiniumoksiidi sisaldav boksiit. Aluniit ja nefeliin on samuti olulised alumiiniumimaagid.
NSV Liidul on alumiiniumivarud. Lisaks boksiidile, mille leiukohad on meil Uuralites, Baškiri autonoomses Nõukogude Sotsialistlikus Vabariigis ja Kasahstanis, on rikkaim alumiiniumi allikas nefeliin, mida esineb kooshibiiti apatiidiga. Siberis on saadaval märkimisväärsed alumiiniumist toorainete ladestused.
Alumiiniumi sai Weller esmakordselt 1827. aastal kaaliumi metalli toimel alumiiniumkloriidil. Vaatamata selle laialdasele esinemisele looduses oli alumiinium kuni 19. sajandi lõpuni üks haruldasi metalle.
Praegu toodetakse elektrolüütiliselt alumiiniumi oksiidist tohututes kogustes alumiiniumi. Selleks kasutatav alumiiniumoksiid peaks olema piisavalt puhas, kuna lisandid eemaldatakse sulanud alumiiniumist suurte raskustega. Rafineeritud saadakse loodusliku boksiidi töötlemisel.
Alumiiniumi tootmine on keeruline protsess, millega kaasnevad suured raskused. Peamine algmaterjal, alumiiniumoksiid, ei juhita elektrivoolu ja sellel on väga kõrge sulamistemperatuur (umbes 2050). Seetõttu elektrolüüsitakse krüoliidi ja alumiiniumoksiidi sula segu.
Segu, mis sisaldab umbes (mass), sulab ja on elektrijuhtivuse, tiheduse ja viskoossusega, mis on protsessile kõige soodsamad. Nende omaduste edasiseks parandamiseks lisatakse segule lisaaineid. Seetõttu on elektrolüüs võimalik.
Alumiiniumi sulatamiseks mõeldud rakuks on rauast korpus, mis on seestpoolt vooderdatud tulekindlate tellistega. Selle põhi (alt), kokkupandud kokkusurutud kivisöe plokkidest, toimib katoodina. Ülal asuvad anoodid (üks või mitu): need on söebriketiga täidetud alumiiniumraamid. Kaasaegsetes tehastes paigaldatakse elektrolüzerid järjestikku; iga seeria koosneb 150 ja enamast elektrolüzerist.
Elektrolüüsi ajal vabaneb katoodil alumiinium ja anoodil hapnik. Elemendile kogutakse alumiiniumi, mille tihedus on suurem kui algsulamil; siit vabastatakse see perioodiliselt. Kui metall sadestub, lisatakse sulamisse uued portsjonid alumiiniumoksiidi. Elektrolüüsi käigus eralduv hapnik interakteerub anoodi süsinikuga, mis põleb läbi, moodustades CO ja.
Revolutsioonieelses Venemaal alumiiniumi ei toodetud. Esimene NSV Liidu alumiiniumitehas (Volhovski) võeti kasutusele 1932. aastal ja juba 1935. aastal tõusis meie riik alumiiniumi tootmises maailmas kolmandale kohale.
Boori aatomi ja alumiiniumi välise elektronkihi identne struktuur määrab nende elementide omaduste sarnasuse. Nii alumiiniumi kui ka boori jaoks on iseloomulik ainult oksüdatsiooni aste. Boorilt alumiiniumile ülemineku ajal suureneb aatomiraadius aga tunduvalt (0,091-lt) ja lisaks ilmub veel üks kaheksaelektroniline vahekiht, mis kaitseb südamikku. Kõik see viib tuumaga väliste elektronide sideme nõrgenemiseni ja aatomi ionisatsioonienergia vähenemiseni (vt tabel 35). Seetõttu on alumiiniumil metallist palju tugevamad omadused kui booril. Kuid alumiiniumi muude elementidega moodustatud keemilised sidemed on oma olemuselt peamiselt kovalentsed.
Alumiiniumi (nagu ka selle analoogide - gallium, indium ja tallium) teine \u200b\u200bomadus võrreldes booriga on vabade β-alltasandite olemasolu selle aatomi välimises elektroonilises kihis. Seetõttu võib alumiiniumi koordinaatide arv selle ühendites olla mitte ainult neli, nagu boori puhul, vaid ka kuus.
Joon. 165. Molekuli ruumiline struktuur: mustad ringid - alumiiniumi aatomid, kerged - kloori aatomid.
Ühendatud alumiiniumi tüüp, nagu sarnased booriühendid, on selliste ühendite üksikmolekulides alumiiniumi aatomi välimises elektronkihis elektronide puuduses vaid kuues elektronis. Seetõttu on alumiiniumi aatom siin võimeline olema elektronpaaride aktsepteerija. Alumiiniumhalogeniide iseloomustab dimeeride moodustamine doonor-aktseptori meetodil (skeemil D halogeeniaatom):
Nagu näha, sisaldavad sellised dimeersed molekulid kahte "silla" halogeeni aatomit. Ruumiline struktuur on näidatud joonisel fig. 165. Alumiiniumhalogeniidid esinevad sulamites ja aurudes dimeersete molekulidena. Kuid vastavalt traditsioonile väljendatakse nende kompositsiooni tavaliselt vormis. Allpool järgime ka seda alumiiniumhalogeniidide valemi kirjutamise meetodit.
Alumiiniumhüdriid on ka elektronide puudusega ühend. Vesinikuaatomil, erinevalt molekulide halogeeniaatomitest, puudub aga üksildane elektronide paar ja see ei saa mängida elektronidoonori rolli. Seetõttu seostuvad siin üksikud molekulid vesinikuaatomite silla kaudu silla kaudu kolmetsentriliste sidemete kaudu, mis on sarnased boorvesiniku molekulide sidemetega (vt lk 612). Tulemuseks on tahke polümeer, mille koostist saab väljendada valemiga.
Alumiinium on hõbevalge kerge metall. See tõmmatakse kergesti traati ja veeretatakse õhukesteks lehtedeks.
Toatemperatuuril ei muutu alumiinium õhus, vaid ainult seetõttu, et selle pind on kaetud õhukese oksiidikihiga, millel on väga tugev kaitsev toime. Selle kile hävitamine, näiteks alumiiniumi ühinemisega, põhjustab metalli kiire oksüdeerumise, millega kaasneb märgatav kuumenemine.
Alumiiniumi standardne elektroodipotentsiaal on -1,663 V. Vaatamata negatiivsele väärtusele ei tõrju alumiinium pinnale kaitsva oksiidkile moodustumise tõttu vesinikku veest. Kuid sulandunud alumiinium, millel ei moodustu tihedat oksiidikihti, interakteerub veega intensiivselt vesiniku tootmiseks.
Lahjendatud soolhape ja väävelhape lahustavad alumiiniumi kergesti, eriti kuumutamisel. Kõrgelt lahjendatud ja külmas kontsentreeritud lämmastikhape ei lahusta alumiiniumi.
Kui leeliste vesilahused mõjutavad alumiiniumi, lahustub oksiidikiht ja moodustuvad alumiinaadid - anioonis alumiiniumi sisaldavad soolad:
naatriumtetrahüdroksoaluminaat
Alumiinium, millel puudub kaitsekile, interakteerub veega, tõrjudes sellest vesiniku:
Saadud alumiiniumhüdroksiid reageerib leelise liigiga, moodustades hüdroksoaluminaadi:
Kui kahekordistada viimast võrrandit ja lisada see eelmisele, saame koguvõrrandi alumiiniumi lahustamiseks leelise vesilahuses:
Alumiinium lahustub märgatavalt soolalahustes, mille hüdrolüüsi tõttu on näiteks lahuses happeline või aluseline reaktsioon.
Kui alumiiniumipulber (või õhuke alumiiniumfoolium) on väga kuum, süttib see ja põleb pimestava valge leegiga, moodustades alumiiniumoksiidi.
Alumiiniumi peamine kasutusala on sellel põhinevate sulamite tootmine. Legeerivaid lisandeid (näiteks vask, räni, magneesium, tsink, mangaan) sisestatakse alumiiniumisse peamiselt selle tugevuse suurendamiseks. Vase ja magneesiumi sisaldavad lollid, silumiinid, milles peamised lisandid on räni, magneesium (alumiiniumi ja magneesiumi sulam), on laialt levinud. Kõigi alumiiniumisulamite peamised eelised on nende madal tihedus, kõrge tugevus (arvestatud massiühiku kohta), rahuldav vastupidavus atmosfääri korrosioonile, suhteliselt madalad kulud ning ettevalmistamise ja töötlemise lihtsus. Alumiiniumsulameid kasutatakse raketis, õhusõidukite, autode, laevade ja instrumentide valmistamisel, nõude valmistamisel ja paljudes teistes tööstusharudes. Kasutusala laiuse poolest on alumiiniumsulamid terase ja malmi järel teisel kohal.
Alumiinium on vases, magneesiumis, titaanis, niklis, tsinkis ja rauas põhinevates sulamites levinumad lisandid.
Puhta metalli kujul kasutatakse alumiiniumi keemiliste seadmete, elektrijuhtmete, kondensaatorite tootmiseks. Ehkki alumiiniumi elektrijuhtivus on väiksem kui vasel (vase elektrijuhtivuse lähedal), korvab selle alumiiniumi kergus, mis muudab juhtmed paksemaks: sama elektrijuhtivusega kaalub alumiiniumtraat poole vähem kui vask.
Aliteerimise jaoks on oluline kasutada alumiiniumi, mis seisneb terase või malmist toodete pinna küllastamisel alumiiniumiga, et kaitsta alusmaterjali oksüdeerumise eest tugeva kuumutamise all. Metallurgias kasutatakse alumiiniumi kaltsiumi, baariumi, liitiumi ja mõnede teiste metallide tootmiseks aluminotermia meetodil (vt § 192).
Alumiiniumoksiid, mida nimetatakse ka alumiiniumoksiidiks, esineb looduslikult kristalsel kujul, moodustades mineraalse korundi. Korund on väga suure kõvadusega. Selle läbipaistvad kristallid, mis on punase või sinise lisandiga värvitud, on vääriskivid - rubiin ja safiir. Nüüd saadakse rubiine kunstlikult, sulatades alumiiniumoksiidi elektriahjus. Neid ei kasutata mitte ainult ehetena, vaid ka tehnilistel eesmärkidel, näiteks täppisinstrumentide osade, kellade kivide jne valmistamiseks. Kvantgeneraatoritena kasutatakse väikest lisandit sisaldavaid rubiinkristalle - lasereid, mis loovad monokromaatilise kiirguse suunatud kiirte.
Abrasiivmaterjalina kasutatakse korundit ja selle peeneteralist sorti, mis sisaldab suures koguses lisandeid - emery.
Alumiiniumhüdroksiid sadestub leeliste toimel alumiiniumisoolade lahusele želatiinse sademena ja moodustab kergesti kolloidsed lahused.
Alumiiniumhüdroksiid on tüüpiline amfoteeriline hüdroksiid. Hapetega moodustab see alumiiniumkatiooni sisaldavaid sooli, leelistega alumiinaate. Kui alumiiniumhüdroksiid interakteerub leeliste vesilahustega või kui alumiiniummetall lahustatakse leeliselahustes, nagu ülalpool mainitud, moodustuvad näiteks hüdroksoaluminaadid. Alumiiniumoksiidi sulatamisel vastavate oksiidide või hüdroksiididega saadakse näiteks metaalumiiniumhappe derivaate:
Nii alumiiniumsoolad kui ka alumiinaadid lahustes on tugevalt hüdrolüüsitud. Seetõttu muutuvad alumiiniumsoolad ja lahustes olevad nõrgad happed aluselisteks sooladeks või läbivad täieliku hüdrolüüsi. Näiteks kui mõni alumiiniumsool interakteerub lahuses, ei moodustu alumiiniumkarbonaat, vaid eraldub selle hüdroksiid ja süsinikdioksiid:
Alumiiniumkloriid. Veevaba alumiiniumkloriidi saadakse kloori otsel interaktsioonil alumiiniumiga. Seda kasutatakse laialdaselt katalüsaatorina erinevates orgaanilistes sünteesides.
See lahustub vees, vabastades suurel hulgal soojust. Lahuse aurustumisel toimub hüdrolüüs, vesinikkloriid eraldub ja saadakse alumiiniumhüdroksiid. Kui aurutamine toimub vesinikkloriidhappe liia juuresolekul, võib saada kompositsiooni kristalle.
Nagu leheküljel 614 juba märgitud, on alumiiniumi aatomi moodustatud keemilised sidemed oma olemuselt peamiselt kovalentsed. See mõjutab tema moodustatud ühendite omadusi. Seega sublimeerub veevaba alumiiniumkloriid normaalse atmosfäärirõhu all juba sublimatsioonil ja suurel rõhul see sulab, pealegi, see ei juhita sulavoolu elektrivoolu. Seetõttu ei saa sulamit kasutada alumiiniumi elektrolüütiliseks tootmiseks.
Alumiiniumsulfaat saadakse kuuma väävelhappe toimel alumiiniumoksiidil või kaoliinil. Seda kasutatakse vee puhastamiseks (vt lk 598), samuti teatud tüüpi paberi valmistamiseks.
Kaaliumalumiini kasutatakse suurtes kogustes päevituseks, samuti puuvillase riide peitsimiseks. Viimasel juhul põhineb alumiiniumi toime sellel, et nende hüdrolüüsi tagajärjel moodustunud alumiiniumhüdroksiid ladestub kanga kiududes peenestatud olekus ja värvaine adsorbeerimisel hoiab seda kindlalt kiul.
Esmakordselt saadi alumiiniumi alles 19. sajandi alguses. Füüsik Hans Oersted tegi seda. Ta viis läbi eksperimendi kaaliumamalgaami, alumiiniumkloriidi ja.
Muide, selle hõbedase materjali nimi pärineb ladinakeelsest sõnast “alum”, sest just nemad kaevandavad seda elementi.
AlumAlum on looduslik metallil põhinev mineraal, milles on ühendatud väävelhappe soolad.
Varem peeti seda väärismetalliks ja see maksis suurusjärgus kallim kui kuld. Seda seletati asjaoluga, et metalli oli lisanditest üsna raske eraldada. Nii et ainult rikkad ja mõjukad inimesed said endale lubada alumiiniumist ehteid.
Jaapani alumiiniumkaunistus
Kuid 1886. aastal tuli Charles Hall välja alumiiniumi kaevandamise meetodil, mis vähendas dramaatiliselt selle metalli maksumust ja võimaldas selle kasutamist metallurgiatootmises. Tööstuslik meetod oli krüoliidisulami elektrolüüs, milles lahustati alumiiniumoksiid.
Alumiinium on väga populaarne metall, sest just sellest valmistatakse palju asju, mida inimene igapäevaelus kasutab.
Alumiiniumrakendus
Tänu elastsusele ja kergusele ning kaitsele korrosiooni eest on alumiinium tänapäevases tööstuses väärtuslik metall. Mitte ainult alumiiniumist valmistatud köögitarbed - seda kasutatakse laialdaselt auto- ja õhusõidukite ehituses.
Samuti on alumiinium üks odavamaid ja ökonoomsemaid materjale, kuna seda saab kasutada lõputult, sulatades ümber mittevajalikke alumiiniumobjekte, näiteks purke.
Alumiiniumpurgid
Alumiiniummetall on ohutu, kuid selle ühenditel võib olla toksiline mõju inimestele ja loomadele (eriti alumiiniumkloriid, atsetaat ja sulfaat).
Alumiiniumi füüsikalised omadused
Alumiinium on üsna kerge hõbemetall, mis võib moodustada sulamid enamiku metallidega, eriti vase ja räniga. See on ka väga plastiline, seda saab hõlpsalt õhukeseks plaadiks või fooliumiks muuta. Alumiiniumi sulamistemperatuur on 660 ° C ja keemistemperatuur on 2470 ° C.
Alumiiniumi keemilised omadused
Toatemperatuuril on metall kaetud tugeva alumiiniumoksiidi Al₂O₃ kilega, mis kaitseb seda korrosiooni eest.
Alumiinium ei reageeri oksüdeerivate ainetega selle kaitsva oksiidkile tõttu. Kuid seda saab hõlpsasti hävitada, nii et metallil on aktiivsed redutseerivad omadused. Alumiiniumoksiidkile on võimalik hävitada lahuse või sulatatud leelise, hapete või elavhõbekloriidi abil.
Redutseerivate omaduste tõttu on alumiinium leidnud kasutamist tööstuses - muude metallide tootmiseks. Seda protsessi nimetatakse aluminotermiaks. Alumiiniumi selline omadus seisneb koostoimes teiste metallide oksiididega.
Raudoksiidi (III) hõlmav aluminotermiline reaktsioon
Näiteks kaaluge reaktsiooni kroomoksiidiga:
Cr₂O₃ + Al \u003d Al₂O₃ + Cr.
Alumiinium reageerib hästi lihtsate ainetega. Näiteks koos halogeenidega (välja arvatud fluor) võib alumiinium moodustada jodiidi, kloriidi või alumiiniumbromiidi:
2Al + 3Cl₂ → 2AlCl₃
Teiste mittemetallidega, nagu fluor, väävel, lämmastik, süsinik jne. alumiinium võib reageerida ainult kuumutamisel.
Hõbemetall reageerib ka keerukate kemikaalidega. Näiteks moodustab leelistega alumiinaate, see tähendab keerulisi ühendeid, mida kasutatakse aktiivselt paberi- ja tekstiilitööstuses. Pealegi reageerib see nagu alumiiniumhüdroksiid
Al (OH) ₃ + NaOH \u003d Na),
ja metallialumiinium või alumiiniumoksiid:
2Al + 2NaOH + 6Н₂О \u003d 2Na + ЗН₂.
Al203 + 2NaOH + 3H20 \u003d 2Na
Agressiivsete hapetega (näiteks väävel- ja vesinikkloriidhape) reageerib alumiinium üsna rahulikult, ilma süttimiseta.
Kui tilgate metalli tükikese vesinikkloriidhappeks, siis toimub aeglane reaktsioon - kõigepealt lahustub oksiidkile, kuid siis see kiireneb. Alumiinium lahustatakse vesinikkloriidhappes, vabastades elavhõbedat kaks minutit, seejärel loputage see korralikult. Tulemuseks on amalgaam, elavhõbeda ja alumiiniumi sulam:
3HgCI2 + 2Al \u003d 2AlCI2 + 3Hg
Pealegi ei hoita seda metalli pinnal. Nüüd, lastes puhastatud metalli vette, võib täheldada aeglast reaktsiooni, millega kaasneb vesiniku eraldumine ja alumiiniumhüdroksiidi moodustumine:
2Al + 6H20 \u003d 2Al (OH) ₃ + 3H₂.
