Kas alumiinium lahustub vees? Alumiiniumkestade lahustumine. Metall satub looduslikesse vetesse
A1 hüdroksiidide lahustuvus happelises keskkonnas on otseselt võrdeline vesinikioonide kontsentratsiooni kolmanda astmega ja leeliselises keskkonnas on sellega pöördvõrdeline. Isoelektrilises punktis on alumiiniumhüdroksiidil minimaalne lahustuvus. Kolthoffi sõnul jääb A1(OH)3 puhul see punkt pH vahemikku 6,5-7,5. Alumiiniumisoolade hüdrolüüsi kiirusel on olemas ka teatav optimaalne pH väärtus, mis ABO h kontsentratsioonidel 400 kuni 100 mg/l jääb vahemikku 4,95 kuni 5,40 ja pH piirväärtused. mille juures hüdrolüüs veel kestab, on 3 ja 6,8.[ ...]
Lahustuvuse ja keemilise interaktsiooni seos avaldub eriti selgelt kompleksmoodustisega süsteemides. Siinkohal võime meenutada üldtuntud fakti molekulaarse joodi lahustuvuse järsust suurenemisest vees kaaliumjodiidi juuresolekul polüjodiidi moodustumise tõttu: N-K1 \u003d K13- Näiteks naatriumkloriid on praktiliselt lahustumatu. nitrobenseenis, kuid alumiiniumkloriidi juuresolekul suureneb selle lahustuvus järsult, kuna moodustub komplekssool Nyayuts, mis lahustub selles lahustis suurepäraselt.[ ...]
Alumiiniumhüdroksiidi minimaalne lahustuvus on vahemikus pH = 6,5+7,5. Alumiiniumhüdroksiidi sadestumine algab pH = 3,0 juures ja saavutab maksimumi pH = 7 juures. PH edasisel tõusul hakkab sade lahustuma, mis muutub märgatavaks pH = 9 juures.[ ...]
Alumiiniumsulfaati kasutatakse häguse ja värvilise vee puhastamiseks: puhastatud - suure hägususega, puhastamata või koostisainetena savi ja silikaatmaterjale sisaldava - madala vee hägususega. See koagulant on efektiivne pH vahemikus 5-7,5 ning mida kõrgem on vee karedus ja madalam värvus, seda kõrgemad on keskkonna optimaalsed pH väärtused. Suhteliselt odav, hea lahustuvus, erinõuded kuiva ja lahustunud toote käitlemisel muutsid alumiiniumsulfaadi kõige levinumaks koagulandiks.[ ...]
HgS lahustuvusprodukt destilleeritud vees on 1,6XIu 52, mis vastab elavhõbeda ioonide jääkkontsentratsioonile lahuses, mis on võrdne 2,5X10-21 mg/l. Tootmises Reovesi ax, HgS lahustuvusprodukt on mõnevõrra suurem, samas kui elavhõbeda sulfiidi põhiosa on vees peendisperssete kolloidosakeste kujul, mida saab sadestada reovee koaguleerimisel alumiiniumsulfaadi vesilahusega Al2 (S04) 3-I8H2O, vesi raudsulfaat FeSO4-7H20, CaO lubi, nende koagulantide segu jne.[ ...]
Seega on alumiiniumhüdroksiidi lahustuvus leeliselises keskkonnas pöördvõrdeline esimese astme vesinikioonide kontsentratsiooniga.[ ...]
Lahustuvate elektroodide (tavaliselt raua või alumiiniumi) kasutamisel toimub anoodil metalli anoodiline lahustumine, mille tulemusena satuvad vette raua- või alumiiniumkatioonid, mille tulemusena tekivad hüdroksiidihelbed. Koagulandi helveste ja gaasimullide samaaegne teke elektroodidevahelise ruumi kitsastes tingimustes loob eeldused gaasimullide usaldusväärseks fikseerimiseks helvestele ja intensiivseks saasteagulatsiooniks, mis tagab flotatsiooniprotsessi efektiivsuse. Selliseid seadmeid nimetatakse elektrokoagulatsiooniks-flotatsiooniks. Kell ribalaius kuni 10-15 m3/h, agregaadid võivad olla ühekambrilised ning suurema läbilaskevõimega - kahekambrilised horisontaal- või vertikaaltüüpi.[ ...]
Mõned raskesti lahustuvad värvained lahustatakse koos soodaga ja töödeldakse esmalt alumiiniumsulfaadi lahusega ja seejärel baariumkloriidiga.[ ...]
Lisaks loetletud lahustuvatele lisanditele sisaldavad looduslikud veed suspensioonina lahustumatuid aineid – alates jämedatest suspensioonidest kuni kolloidselt lahustunud ühenditeni. Neid esindavad liiva-, lössi-, aleuri- ja karbonaatkivimite osakesed, alumiiniumi, raua, mangaani oksiidid, aga ka kõrgmolekulaarsed huumusained.[ ...]
Hüdrolüüsi käigus loovutavad hüdraatunud alumiiniumioonid koordineeritud veemolekulist prootonit, moodustades järjestikku kompleksioonid [A1 (H20) 5 (OH)] 2+ ja [A1 (H20) 4 (OH) 2] +, mis jäävad lahusesse. Kui viimane neutraalne kompleks [A1(H20)3(OH)3] kaotab vee, tekib halvasti lahustuv alumiiniumhüdroksiid. Raud(III) soolad hüdrolüüsitakse ka järk-järgult. Kuid erinevalt alumiiniumisooladest võivad lisaks raudhüdroksiididele tekkida ka halvasti lahustuvad hüdroksosoolid.[ ...]
| 2 |
Lahjendatud happes on Al2(SO4)3 lahustuvus suurem kui puhtas vees, kuid H2SO4 kontsentratsiooni edasisel suurenemisel väheneb lahustuvus järsult, ulatudes 60% väävelhappes 1%-ni. Tugevamas happes alumiiniumsulfaadi lahustuvus taas suureneb.[ ...]
Värskelt sadestunud alumiinium- ja raudfosfaate võivad taimed omastada, kuid setete vananedes need kristalliseeruvad ja muutuvad vähem lahustuvaks ning taimedele raskesti kättesaadavaks. Seetõttu on fosforhape krasnozemides ja mätas-podsoolsetes muldades väga tugevasti fikseeritud ja palju tugevam kui seroseemides ja tšernozemides.[ ...]
Eeltoodust on näha, et alumiiniumhüdroksiidi lahustuvus happelises keskkonnas on otseselt võrdeline vesinikioonide kontsentratsiooni kolmanda astmega [Н+]3 ja leeliselises keskkonnas on see pöördvõrdeline [Н+]-ga. .[...]
Liigse alumiiniumiga happelistes lahustes on kõige stabiilsem tahke faas aluseline alumiiniumfosfaat. Kui pH väärtus on suurem kui minimaalsele fosfaadi lahustuvusele vastav pH (pH = 6), siis aluseline sool hüdrolüüsitakse alumiiniumhüdroksiidiks, mille pinnale sorbeeritakse fosfaat. Fosfaadi kõrge kontsentratsiooni korral sadestub taranakiit, mis muutub süsteemi pH tõustes keskmiseks soolaks.[ ...]
Polüakrüülamiid on valge amorfne, vees lahustuv aine, mis sisaldab ionogeenseid rühmi; hüdrolüüsil moodustub akrüülhape ja selle soolad. PAA toimemehhanism põhineb selle molekulide adsorptsioonil vee lisandite osakestele, alumiinium- või raud(III)hüdroksiididele, mis moodustuvad koagulantsoolade hüdrolüüsil. Molekuli pikliku kuju tõttu toimub adsorptsioon erinevad kohad mitmete hüdroksiidiosakestega, mille tulemusena seotakse viimased polümeersildadega rasketeks, suurteks ja tugevateks agregaatideks (gloobuliteks).[ ...]
Puitmass säilitab 60% vaid piiratud vees lahustuvusega proove (y=38). Alumiiniumsulfaadi lisamine põhjustab α-CMC täieliku retentsiooni, mis ei sõltu stöhhiomeetrilisest suhtest α-CMC täielikuks säilitamiseks vajaliku A13+ ja CMC-s sisalduvate OCH2COO rühmade koguse vahel. Teisisõnu, -CMC retentsiooni ei määra mitte ainult lahustumatu alumiiniumsoola tootmine, vaid ka elektrostaatiline adsorptsioon positiivselt laetud A1-CMC ja negatiivselt laetud tsellulooskiudude vahel.[ ...]
Arenenud uus tehnoloogia lahustuvate koguste alumiiniumkloriidi kasutamine benseeni propüleeniga kõrge temperatuuriga alküülimise protsessis.[ ...]
Selles peatükis käsitletakse alumiiniumi (III) ja fosfaadi vastastikmõju laias kontsentratsiooni ja pH vahemikus. Lahustunud osakeste ja lahustuvate faaside vaheliste reaktsioonide iseloomustamiseks uuriti alumiiniumfosfaadi sademete lahustuvust. Lisaks tuvastati lahustuvad ja lahustumatud reaktsioonisaadused alumiiniumi (III) ja fosfaadi vahel ning määrati nende kontsentratsioonide jaotus laias pH ning P ja Al kontsentratsioonide vahemikus. Need uuringud viidi läbi teatud koostisega alumiiniumfosfaatide puhaste lahustega. Uuritud süsteemis muid dispergeeritud tahkeid faase ei esinenud, välja arvatud need, mis sadestusid alumiiniumi ja fosfaadi interaktsiooni käigus või pH muutuse tagajärjel.[ ...]
Lihtsustatult võib lugeda, et raua ja alumiiniumi sadestamine on paljudes aspektides väga sarnane ning mõlemal juhul on määravad tegurid lahustuvus ning lisatud metalliiooni Me ja ortofosfaadi kontsentratsioonide suhe. . Kaltsiumiioonide sadestamise protsess sõltub suuresti pH-st, seetõttu tuleb vajaliku kaltsiumisoola koguse arvutamisel arvestada reovee leeliselisusega.[ ...]
Rauasooladel kui koagulantidel on alumiiniumsoolade ees mitmeid eeliseid: parem toime madalal veetemperatuuril; söötme optimaalsete pH väärtuste laiem valik; helveste kõrge tugevus ja hüdrauliline peenus; võimalus kasutada laiema soola koostisega vete jaoks; võime kõrvaldada kahjulikud lõhnad ja maitsed vesiniksulfiidi olemasolu tõttu. Siiski on ka puudusi: tugevalt värvivate lahustuvate komplekside moodustumine rauakatioonide reaktsioonil mõne orgaanilise ühendiga; tugevad happelised omadused, mis suurendavad seadmete korrosiooni; vähem arenenud helbepind.[ ...]
Kui pinnases (näiteks mätas-podsoolsetes muldades ja krasnozemides) on märkimisväärne vahetus-absorbeeritud vesiniku- ja alumiiniumioonide sisaldus, halvenevad ka paljud selle omadused. Vesinikuioonid ei hajuta pinnase kolloide, kuid imendunud olekusse sattudes põhjustavad mulda absorbeeriva kompleksi moodustavate mineraalide järkjärgulist hävimist. Selle tulemusena väheneb pinnas kolloidfraktsioonist, selle struktuur halveneb ja imamisvõime väheneb. Lisaks tõrjutakse neeldunud olekust lahusesse alumiiniumi ja vesiniku ioonid vastutasuks lahustuvate soolade katioonide vastu. Vesiniku- ja alumiiniumioonide kõrge kontsentratsioon lahuses avaldab kahjulikku mõju taimede arengule.[ ...]
IN viimased aastad hakkas rakendama meetodit koagulantide saamiseks lahustuvate elektroodidega elektrolüüsides, mida nimetatakse elektrokoagulatsioonimeetodiks. Meetodi olemus seisneb metallide, peamiselt alumiiniumi ja raua, anoodilises lahustamises vesikeskkonnas elektrivoolu mõjul, millele järgneb hüdroksiidide moodustumine. See meetod võimaldab toota tõhus puhastus mineraalse, orgaanilise ja bioloogilise päritoluga suspensioonidest saadud vesi, kolloidid ja ained molekulaarses või ioonses olekus. Elektrokoagulatsioonil on reaktiivmeetodite ees märkimisväärsed eelised: kompaktne paigaldus, hoolduse lihtsus ja täieliku automatiseerimise võimalus. See meetod on paljulubav kasutamiseks väikestel autonoomsetel objektidel (jõelaevastiku laevadel, väikeasulates jne).[ ...]
Kõrge happesuse negatiivne mõju on suuresti seotud alumiiniumi ja mangaani ühendite lahustuvuse suurenemisega pinnases. Nende suurenenud sisaldus lahuses kahjustab taimede arengut isegi rohkem kui vesinikioonide liig.[ ...]
Võrrand (4.17) lahendati katse-eksituse meetodil pH väärtuse jaoks, mis vastab minimaalsele fosfaadi lahustuvusele umbes 6. pH juures [ ...]
Hüdrolüüsi uuringus süsteemis Fe2(504)s-A1203-H20 temperatuuril 100 °C leiti, et alumiiniumoksiidi koguse suurenemisega süsteemis on raua saagis põhisoola sademes. suureneb, jõudes 98%-ni massisuhtel Al203/Fe2(504)3 = 0,111 ja 90% HgO. Lahuses muudetakse alumiiniumoksiid keemilise interaktsiooni tulemusena lahustuvateks aluselisteks alumiiniumsulfaatideks. Raud(III)sulfaadi sisalduse suurenemisega süsteemis suureneb reageerinud alumiiniumoksiidi kogus ja massisuhtel Al203/Fe2(804)3 = 3 ja 40% H20 jõuab 91%ni.[ ...]
Koagulatsiooniprotsessi kulg sõltub suuresti söötme pH-st. Alumiiniumsulfaadi koagulandilahuse lisamisel veele toimub hüdrolüüs kolloidse alumiiniumhüdroksiidi moodustumisega. Selle katalüsaatori tootmise reovee optimaalne väärtus on pH=7,5-8,5. Joonis 1 näitab 1200 mg/l heljumi sisaldusega reovee puhastusastme sõltuvust pH-st.[ ...]
50% väävelhappe annuse suurendamisel 80-100% stöhhiomeetrilisest kogusest temperatuuril 120 °C ja protsessi kestusega 1,5 tundi suureneb alumiiniumhüdroksiidi lagunemisaste. Seega on 83,3% happeannuse korral (moolisuhe 503/A1203 = lo = 2,5) alumiiniumhüdroksiidi lagunemisaste 92,4%, samas kui 90% (zo = 2,7) annuse korral näidatud tingimustes hüdroksiid lagunes täielikult. Alumiiniumhüdroksiidi lagunemine väävelhappe mittetäieliku doosi korral on seletatav hüdroksiidi interaktsiooniga alumiiniumsulfaadiga lahustuvate aluseliste alumiiniumisoolade moodustumisega, millest on täpsemalt juttu allpool.[ ...]
Elektrokeemilisel meetodil on järgmisi eeliseid enne reaktiivi: magestamisseadmete koormuse vähendamine, kuna selle kasutamisel ei satu lahustuvad soolad vette ja doseeritud alumiinium eemaldatakse selle eelpuhastuse käigus veest täielikult. Vee silikoniseerimise meetodit alumiiniumanoodiga elektrolüsaatorites võib soovitada vee eeltöötluseks soojuselektrijaamade jm veepuhastusskeemides. tööstusettevõtted.[ ...]
Aktiveerimiseks kasutatakse tavaliselt 1,5% (arvutatud Sig) naatriumsilikaadi lahuseid, mille leeliselisuse neutraliseerimisaste on 80–85%. Aktiivse kloori kasutamise korral tõstetakse lahustuva klaasi neutraliseerimisaste 100%-ni ja lisatakse isegi selle ülejääk. Pärast reaktiivide segamist sool "küpseb" mõnda aega ja seejärel lahjendatakse see veega SiO2 sisalduseni alla 1%. Kõige lootustandvam meetod aktiivse ränihappe valmistamiseks on töötlemine vedel klaas kloor ja alumiiniumsulfaat, mida tavaliselt kasutatakse veepuhastusprotsessides.[ ...]
Muldkattega suheldes intensiivistuvad biogeenide leostumise protsessid. pH juures [...]
Kõrgahju- ja ahjuräbu saadakse jäätmetena raua ja terase sulatamisel ning neil on erinev koostis: CaO - 30-50%; Si02-12-37; A1203-U-15; MgO-2-10; MnO -0,4-5,6; P205 - 0,1-3,5; S - 0,1 - 4,5%. Enamasti vajavad need eelnevat lihvimist. Suurem osa räbus sisalduvast kaltsiumist on vähemlahustuvate räniühendite (CaSiO3 ja Ca2Si04) kujul, mistõttu nende jahvatusaste peaks olema peenem kui lubjajahul. Neutraliseerimisvõimelt on aluselised räbud (CaO + MgO sisaldusega üle 40%) lähedased süsilubjale. Nende efektiivsus on sageli kõrgem kui lubjal. Selle põhjuseks on magneesiumi, fosfori, mangaani, väävli ja teiste taimsete toitainete sisaldus räbus. Lisaks võib neis sisalduv ränihape vähendada liikuva alumiiniumi hulka pinnases ja aidata kaasa fosfori paremale omastamisele taimede poolt. Metallurgiatehaste läheduses asuvate mätas-podsoolsete muldade jaoks on lubjarikas kõrgahjuräbu väärtuslik väetis.[ ...]
Fluoriühendid on veel üks spetsiifiliste ainete rühm, mille olemasolu on kindlaks tehtud mitmete asustatud piirkondade atmosfääriõhus ja millel võib olla oluline mõju inimeste tervisele. Atmosfääriõhus on leitud mitmesuguseid fluoriühendeid - suhteliselt hästi lahustuvatest keha vedelas keskkonnas kuni täiesti lahustumatuteni; tugevalt ärritavast ja söövitavast vesinikfluoriidist kuni suhteliselt inertsete ühenditeni. Peamised tööstuslikud protsessid, millega kaasneb fluoriühendite eraldumine atmosfääri, on kunstväetiste tootmine, alumiiniumi tootmine ja mõned terase tootmismeetodid.[ ...]
Saagikuse suurenemine lubjast ja mineraalväetised kui neid kasutatakse koos, on see enamikul juhtudel palju suurem kui nende väetiste eraldi kasutamisest saadava kasu summa. Eriti järsult suureneb füsioloogiliselt happeliste ammoniaak- ja kaaliumväetiste efektiivsus lupjamise ajal. Need väetised, kui neid kasutatakse süstemaatiliselt madala puhversisaldusega happelistele mädane-podsoolmuldadele, põhjustavad nende edasist väetamist. Seetõttu selliste väetiste süstemaatilisel andmisel lupjamata pinnasele saagikasv järk-järgult väheneb ning järgnevatel aastatel võib mulla tugeva hapestumise tulemusena saak olla väiksem kui kontrollis. Lubja positiivne mõju mineraalväetiste füsioloogiliselt happeliste vormide efektiivsusele on tugevam, kui neid kasutatakse kõrge happesuse suhtes tundlike põllukultuuride (peet, mais, nisu) all ja vähem või üldse mitte; kasutamine happereaktsiooni suhtes resistentsete kultuuride all. Lupjamise mõju fosfaatväetiste efektiivsusele sõltub mulla omadustest ja nende väetiste vormidest. Lupjamine suurendab märgatavalt lahustuvate fosforväetiste [näiteks Ca(H2PO4)2 superfosfaat] efektiivsust tugevalt happelistel muldadel, millel on märkimisväärne liikuvate alumiiniumi- ja rauaühendite sisaldus. Tavalises annuses lubja kasutamisel lähevad alumiiniumi ja raua liikuvad ühendid lahustumatuteks vormideks, mistõttu superfosfaatfosfori keemiline fikseerimine nende poolt väheneb ja selle kasutamine taimede poolt suureneb.
Alumiinium - metalli hävitamine keskkonna mõjul.
Reaktsiooni Al 3+ + 3e → Al korral on alumiiniumi elektroodi standardpotentsiaal -1,66 V.
Alumiiniumi sulamistemperatuur on 660 °C.
Alumiiniumi tihedus on 2,6989 g / cm 3 (tavalistes tingimustes).
Kuigi alumiinium on aktiivne metall, on sellel üsna head korrosiooniomadused. Seda saab seletada võimega passiveerida paljudes agressiivsetes keskkondades.
Alumiiniumi korrosioonikindlus sõltub paljudest teguritest: metalli puhtus, söövitav keskkond, agressiivsete lisandite kontsentratsioon keskkonnas, temperatuur jne. Lahuste pH-l on tugev mõju. Alumiiniumoksiid metalli pinnal moodustub ainult pH vahemikus 3 kuni 9!
Selle puhtus mõjutab oluliselt Al korrosioonikindlust. Keemiliste agregaatide, seadmete tootmiseks kasutatakse ainult kõrge puhtusastmega metalli (ilma lisanditeta), näiteks alumiiniumi klassid AB1 ja AB2.
Alumiiniumi korrosiooni ei täheldata ainult nendes keskkondades, kus metalli pinnale tekib kaitsev oksiidkile.
Kuumutamisel võib alumiinium reageerida mõne mittemetalliga:
2Al + N 2 → 2AlN - alumiiniumi ja lämmastiku koostoime alumiiniumnitriidi moodustumisega;
4Al + 3С → Al 4 С 3 - alumiiniumi ja süsiniku interaktsiooni reaktsioon alumiiniumkarbiidi moodustumisega;
2Al + 3S → Al 2 S 3 - alumiiniumi ja väävli koostoime alumiiniumsulfiidi moodustumisega.
Alumiiniumi korrosioon õhus (alumiiniumi korrosioon atmosfääris)
Alumiinium läheb õhuga suhtlemisel passiivsesse olekusse. Suhtlemisel puhas metallÕhuga tekib alumiiniumi pinnale koheselt õhuke alumiiniumoksiidi kaitsekile. Edasi aeglustub kile kasv. Alumiiniumoksiidi valem on Al 2 O 3 või Al 2 O 3 H 2 O.
Alumiiniumi ja hapniku interaktsiooni reaktsioon:
4Al + 3O 2 → 2Al 2 O 3.
Selle oksiidkile paksus on vahemikus 5 kuni 100 nm (olenevalt töötingimustest). Alumiiniumoksiidil on hea nakkumine pinnaga, see rahuldab oksiidkilede järjepidevuse tingimust. Laos hoides on alumiiniumoksiidi paksus metallpinnal umbes 0,01 - 0,02 mikronit. Kuiva hapnikuga suhtlemisel - 0,02 - 0,04 mikronit. Kell kuumtöötlus alumiiniumoksiidi kile paksus võib ulatuda 0,1 mikronini.
Alumiinium on üsna vastupidav nii puhtas maaõhus kui ka tööstuskeskkonnas (sisaldab väävliauru, vesiniksulfiidi, gaasilist ammoniaaki, kuiva vesinikkloriidi jne). Sest alumiiniumi korrosiooni gaasilises keskkonnas ei mõjuta väävliühendid - seda kasutatakse hapuõli töötlemise tehaste, kummi vulkaniseerimisseadmete valmistamiseks.
Alumiiniumi korrosioon vees
Puhta värske destilleeritud veega suhtlemisel alumiiniumi korrosiooni peaaegu ei täheldata. Temperatuuri tõstmine 180 °C-ni ei anna erilist mõju. Kuum veeaur ei mõjuta ka alumiiniumi korrosiooni. Kui vette lisada veidi leelist, isegi toatemperatuuril, suureneb alumiiniumi korrosiooni kiirus sellises keskkonnas veidi.
Puhta alumiiniumi (pole oksiidkilega kaetud) koostoimet veega saab kirjeldada reaktsioonivõrrandi abil:
2Al + 6H 2O \u003d 2Al (OH) 3 + 3H 2.
Mereveega suheldes hakkab puhas alumiinium korrodeeruma, sest. tundlik lahustunud soolade suhtes. Alumiiniumi kasutamiseks merevees lisatakse selle koostisesse väike kogus magneesiumi ja räni. Alumiiniumi ja selle sulamite korrosioonikindlus mereveega kokkupuutel väheneb oluliselt, kui metalli koostisesse lisatakse vask.
Alumiiniumi korrosioon hapetes
Alumiiniumi puhtuse suurenedes suureneb selle vastupidavus hapetele.
Alumiiniumi korrosioon väävelhappes
Alumiiniumi ja selle sulamite puhul on keskmise kontsentratsiooniga väävelhape (sellel on oksüdeerivad omadused) väga ohtlik. Reaktsiooni lahjendatud väävelhappega kirjeldatakse võrrandiga:
2Al + 3H 2SO 4 (razb) → Al 2 (SO 4) 3 + 3H 2.
Kontsentreeritud külm väävelhape ei mõju. Ja kuumutamisel alumiinium korrodeerub:
2Al + 6H 2SO 4 (konts.) → Al 2 (SO 4) 3 + 3SO 2 + 6H 2 O.
See moodustab lahustuva soola - alumiiniumsulfaadi.
Al on ooleumis (suitsetav väävelhape) stabiilne temperatuuril kuni 200 °C. Tänu sellele kasutatakse seda klorosulfoonhappe (HSO 3 Cl) ja oleumi tootmiseks.
Alumiiniumi korrosioon vesinikkloriidhappes
Vesinikkloriidhappes lahustub alumiinium või selle sulamid kiiresti (eriti temperatuuri tõustes). Korrosiooni võrrand:
2Al + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2.
Vesinikbromiid- (HBr) ja vesinikfluoriidhapete (HF) lahused toimivad sarnaselt.
Alumiiniumi korrosioon lämmastikhappes
Lämmastikhappe kontsentreeritud lahusel on kõrged oksüdeerivad omadused. Alumiinium lämmastikhappes on normaaltemperatuuril erakordselt stabiilne (kõrgem vastupidavus kui roostevaba teras 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 piisavalt kõrge vastupidavus mis tahes kontsentratsiooniga äädikhappele, kuid ainult siis, kui temperatuur ei ületa 65 ° C. Seda kasutatakse formaldehüüdi ja äädikhappe tootmiseks. Kõrgematel temperatuuridel alumiinium lahustub (erandiks on happekontsentratsioon 98–99,8%).
Broomis, kroom- (kuni 10%), fosforhapete (kuni 1%) lahustes toatemperatuuril on alumiinium stabiilne.
Sidrun-, või-, õun-, viin-, propioonhape, vein, puuviljamahlad avaldavad alumiiniumile ja selle sulamitele nõrka mõju.
Oksaal-, sipelg-, kloororgaanilised happed hävitavad metalli.
Alumiiniumi korrosioonikindlust mõjutab suuresti auruline ja tilk-vedel elavhõbe. Pärast lühikest kokkupuudet korrodeeruvad metall ja selle sulamid intensiivselt, moodustades amalgaame.
Alumiiniumi korrosioon leelises
Leelised lahustavad kergesti alumiiniumi pinnal oleva kaitsva oksiidkile, see hakkab reageerima veega, mille tulemusena metall lahustub koos vesiniku vabanemisega (alumiiniumi korrosioon vesiniku depolarisatsiooniga).
2Al + 2NaOH + 6H2O → 2Na + 3H2;
2(NaOH H2O) + 2Al → 2NaAlO2 + 3H 2.
tekivad aluminaadid.
Samuti hävitavad oksiidkilet elavhõbeda-, vase- ja kloriidioonide soolad.
Alumiinium on maapõues kõige levinum metall. Seda leidub savides, päevakivides, vilgukivides ja paljudes teistes mineraalides. Alumiiniumi üldsisaldus maakoores on .Alumiiniumi tootmise peamiseks tooraineks on alumiiniumoksiidi sisaldav boksiit. Olulisemate alumiiniumimaakide hulka kuuluvad ka aluniit ja nefeliin.
NSV Liidul on alumiiniumivarud. Lisaks boksiitidele, mille maardlad on meil Uuralites, Baškiiri autonoomses Nõukogude Sotsialistlikus Vabariigis ja Kasahstanis, on rikkaim alumiiniumiallikas nefeliin, mida esineb koos apatiidiga Hibiinides. Siberis on saadaval märkimisväärsed alumiiniumi tooraine leiukohad.
Wehler sai alumiiniumi esmakordselt 1827. aastal metallilise kaaliumi mõjul alumiiniumkloriidile. Vaatamata laiale levikule looduses kuulus alumiinium aga kuni 19. sajandi lõpuni haruldaste metallide hulka.
Praegu saadakse alumiiniumoksiidist elektrolüütilisel meetodil tohututes kogustes alumiiniumi. Selleks kasutatav alumiiniumoksiid peab olema piisavalt puhas, kuna sulatatud alumiiniumist eemaldatakse lisandid suure vaevaga. Puhastatud saadakse loodusliku boksiidi töötlemisel.
Alumiiniumi saamine on keeruline protsess, mis on tulvil suuri raskusi. Peamine lähtematerjal - alumiiniumoksiid - ei juhi elektrit ja sellel on väga kõrge sulamistemperatuur (umbes 2050). Seetõttu elektrolüüsitakse krüoliidi ja alumiiniumoksiidi sula segu.
Segu, mis sisaldab umbes (massi), sulab temperatuuril ja sellel on protsessi jaoks kõige soodsam elektrijuhtivus, tihedus ja viskoossus. Nende omaduste edasiseks parandamiseks lisatakse segu koostisse lisandeid ja. Tänu sellele on elektrolüüs võimalik kell.
Alumiiniumi sulatamiseks mõeldud elektrolüütelement on raudkest, mis on seestpoolt vooderdatud tulekindlate tellistega. Selle põhi (alumine), mis on kokku pandud kokkusurutud kivisöe plokkidest, toimib katoodina. Anoodid (üks või mitu) asuvad peal: need on täidetud alumiiniumraamid kivisöe brikett. Kaasaegsetes tehastes paigaldatakse elektrolüsaatorid järjestikku; iga seeria koosneb 150 või enamast lahtrist.
Elektrolüüsi käigus eraldub katoodil alumiinium ja anoodil hapnik. Alumiinium, mille tihedus on suurem kui algsel sulatil, kogutakse elektrolüütilisse elementi; siit vabastatakse see perioodiliselt. Metalli vabanemisel lisatakse sulatisele uued osad alumiiniumoksiidi. Elektrolüüsi käigus vabanev hapnik interakteerub anoodi süsinikuga, mis põleb läbi, moodustades CO ja.
Revolutsioonieelsel Venemaal alumiiniumi ei toodetud. NSV Liidu esimene alumiiniumitehas (Volkhovsky) pandi tööle 1932. aastal ja juba 1935. aastal saavutas meie riik alumiiniumi tootmises maailmas kolmanda koha.
Boori ja alumiiniumi aatomi välise elektronkihi sama struktuur määrab nende elementide omaduste sarnasuse. Nii alumiiniumi kui ka boori puhul on iseloomulik ainult oksüdatsiooniaste. Boorilt alumiiniumile üleminekul aga suureneb aatomiraadius kõvasti (0,091-lt ) ja lisaks tekib veel üks kaheksaelektronist vahekiht, mis sõelub tuuma. Kõik see toob kaasa välise elektronide ja tuuma vahelise sideme nõrgenemise ning aatomi ionisatsioonienergia vähenemise (vt tabel 35). Seetõttu on alumiiniumi metallilised omadused palju rohkem väljendunud kui boori omad. Kuid keemilised sidemed, mida alumiinium moodustab teiste elementidega, on enamasti kovalentsed.
Teine alumiiniumi (nagu ka selle analoogide - galliumi, indiumi ja talliumi) omadus võrreldes booriga on vabade alamtasemete olemasolu väliskeskkonnas. elektrooniline kiht selle aatom. Seetõttu võib alumiiniumi koordinatsiooniarv selle ühendites olla mitte ainult neli, nagu booril, vaid ka kuus.
Riis. 165. Molekuli ruumilise struktuuri skeem: mustad ringid - alumiiniumi aatomid, heledad ringid - kloori aatomid.
Seda tüüpi alumiiniumiühendil, nagu ka sarnastel booriühenditel, on selliste ühendite üksikutes molekulides elektrondefitsiit alumiiniumi aatomi välises elektronkihis, seal on ainult kuus elektroni. Seetõttu on siin alumiiniumi aatom võimeline olema elektronpaari aktseptor. Eelkõige iseloomustab alumiiniumhalogeniide dimeeride moodustumine, mis viiakse läbi doonor-aktseptori meetodil (skeemil D halogeeniaatom):
Nagu näha, sisaldavad sellised dimeersed molekulid kahte "sillatavat" halogeeniaatomit. Ruumiline struktuur on näidatud joonisel fig. 165. Alumiiniumhalogeniidid esinevad dimeersete molekulide kujul sulamites ja aurudes. Kuid traditsiooni kohaselt väljendub nende koosseis tavaliselt vormis. Allpool järgime ka seda alumiiniumhalogeniidide valemite kirjutamise viisi.
Alumiiniumhüdriid on ka elektronidefitsiitne ühend. Erinevalt molekulide halogeeni aatomitest ei ole vesinikuaatomil aga jagamata elektronpaari ja see ei saa täita elektronide doonori rolli. Seetõttu on siin üksikud molekulid omavahel seotud vesinikuaatomite "sild" kaudu kolmetsentriliste sidemetega, sarnaselt sidemetele boorhüdriidmolekulides (vt lk 612). Selle tulemusena moodustub tahke polümeer, mille koostist saab väljendada valemiga.
Alumiinium – hõbevalge kerge metall. See tõmmatakse kergesti traadiks ja rullitakse õhukesteks lehtedeks.
Toatemperatuuril alumiinium õhus ei muutu, vaid ainult seetõttu, et selle pind on kaetud õhukese oksiidkilega, millel on väga tugev kaitsev toime. Selle kile hävitamine, näiteks alumiiniumi liitmisel, põhjustab metalli kiiret oksüdatsiooni, millega kaasneb märgatav kuumenemine.
Alumiiniumi standardne elektroodipotentsiaal on -1,663 V. Vaatamata sellisele negatiivsele väärtusele ei tõrju alumiinium oma pinnale kaitsva oksiidkile moodustumise tõttu veest välja vesinikku. Amalgameeritud alumiinium, mis ei moodusta tihedat oksiidikihti, reageerib aga jõuliselt veega, vabastades vesiniku.
Lahjendatud vesinikkloriid- ja väävelhape lahustavad alumiiniumi kergesti, eriti kuumutamisel. Väga lahjendatud ja külmalt kontsentreeritud lämmastikhape ei lahusta alumiiniumi.
Kui leeliste vesilahused mõjutavad alumiiniumi, lahustub oksiidikiht ja moodustuvad aluminaadid - aniooni koostises alumiiniumi sisaldavad soolad:
naatriumtetrahüdroksoaluminaat
Alumiinium, millel puudub kaitsekile, suhtleb veega, tõrjudes sellest välja vesiniku:
Saadud alumiiniumhüdroksiid reageerib leelise liiaga, moodustades hüdroksoaluminaadi:
Kahekordistades viimase võrrandi ja lisades selle eelmisele, saame alumiiniumi lahustumise koguvõrrandi leelise vesilahuses:
Alumiinium lahustub märgatavalt soolalahustes, millel on happeline või aluseline reaktsioon nende hüdrolüüsi tõttu, näiteks lahuses.
Kui alumiiniumipulbrit (või õhukest alumiiniumfooliumi) tugevalt kuumutada, süttib see ja põleb pimestava valge leegiga, moodustades alumiiniumoksiidi.
Alumiiniumi peamine kasutusala on sellel põhinevate sulamite tootmine. Sulamilisandid (näiteks vask, räni, magneesium, tsink, mangaan) lisatakse alumiiniumi peamiselt selle tugevuse suurendamiseks. Laialdaselt kasutatakse vaske ja magneesiumi sisaldavaid dur ja homiine, silumiine, mille peamiseks lisandiks on räni, magnaaliumi (alumiiniumi sulam magneesiumiga). Kõigi alumiiniumisulamite peamised eelised on nende madal tihedus, kõrge tugevus (massiühiku kohta), rahuldav vastupidavus atmosfääri korrosioonile, võrreldav odavus ning tootmise ja töötlemise lihtsus. Alumiiniumsulameid kasutatakse raketitehnoloogias, lennukite, autode, laevade ja instrumentide valmistamisel, nõude valmistamisel ja paljudes teistes tööstusharudes. Kasutusala poolest on alumiiniumisulamid terase ja malmi järel teisel kohal.
Alumiinium on üks levinumaid lisandeid vasel, magneesiumil, titaanil, niklil, tsingil ja raual põhinevates sulamites.
Puhta metalli kujul kasutatakse alumiiniumi keemiaseadmete, elektrijuhtmete ja kondensaatorite valmistamiseks. Kuigi alumiiniumi elektrijuhtivus on väiksem kui vasel (umbes vase elektrijuhtivus), kompenseerib seda alumiiniumi kergus, mis võimaldab muuta juhtmeid paksemaks: sama elektrijuhtivusega alumiiniumtraat kaalub poole võrra. sama palju kui vask.
Aluminiseerimiseks on oluline kasutada alumiiniumi, mis seisneb teras- või malmtoodete pinna küllastamises alumiiniumiga, et kaitsta alusmaterjali oksüdeerumise eest kõrgel kuumusel. Metallurgias kasutatakse alumiiniumi kaltsiumi, baariumi, liitiumi ja mõnede teiste metallide tootmiseks aluminotermia teel (vt § 192).
Alumiiniumoksiid, mida nimetatakse ka alumiiniumoksiidiks, esineb looduslikult kristalsel kujul, moodustades mineraalse korundi. Korundil on väga kõrge kõvadus. Selle punase või sinise lisanditega värvitud läbipaistvad kristallid on vääriskivid - rubiin ja safiir. Nüüd saadakse rubiine kunstlikult, sulatades alumiiniumoksiidi elektriahjus. Neid ei kasutata mitte niivõrd ehete valmistamisel, kuivõrd tehnilistel eesmärkidel, näiteks täppisinstrumentide osade, kellade kivide jms valmistamiseks. Väikest lisandit sisaldavaid rubiinikristalle kasutatakse kvantgeneraatoritena – laseritena, mis loovad suunatud kiire monokromaatiline kiirgus.
Abrasiivsete materjalidena kasutatakse korundi ja selle peeneteralist sorti, mis sisaldab suures koguses lisandeid - smirgelt.
Alumiiniumhüdroksiid sadestub želatiinsete sademena leeliste toimel alumiiniumisoolade lahustele ja moodustab kergesti kolloidseid lahuseid.
Alumiiniumhüdroksiid on tüüpiline amfoteerne hüdroksiid. Hapetega moodustab see alumiiniumkatiooni sisaldavaid sooli, leelistega - aluminaate. Kui alumiiniumhüdroksiid reageerib vesilahused leelised või metallilise alumiiniumi lahustamisel leeliselahustes, nagu eespool mainitud, tekivad näiteks hüdroksoaluminaadid. Kui alumiiniumoksiid sulatatakse vastavate oksiidide või hüdroksiididega, saadakse metaalumiinhappe derivaadid, näiteks:
Nii alumiiniumsoolad kui ka aluminaadid lahustes on tugevalt hüdrolüüsitud. Seetõttu muutuvad alumiiniumi ja nõrkade hapete soolad lahustes aluselisteks sooladeks või läbivad täieliku hüdrolüüsi. Näiteks mis tahes alumiiniumsoola lahuses interakteerudes ei moodustu alumiiniumkarbonaati, vaid eraldub selle hüdroksiid ja süsinikdioksiid:
alumiiniumkloriid. Veevaba alumiiniumkloriid saadakse kloori otsesel interaktsioonil alumiiniumiga. Seda kasutatakse laialdaselt katalüsaatorina erinevates orgaanilistes sünteesides.
See lahustub vees suure hulga soojuse vabanemisega. Lahuse aurustamisel toimub hüdrolüüs, eraldub vesinikkloriid ja saadakse alumiiniumhüdroksiid. Kui aurustamine viiakse läbi vesinikkloriidhappe liia juuresolekul, võib saada kompositsiooni kristalle.
Nagu juba lk 614 mainitud, on alumiiniumi aatomist moodustunud keemilised sidemed oma olemuselt valdavalt kovalentsed. See mõjutab sellest moodustunud ühendite omadusi. Nii et normaalsel atmosfäärirõhul on veevaba alumiiniumkloriid juba sublimeerunud ja kõrgel rõhul sulab ja sulas olekus see ei juhi elektrivoolu. Seetõttu ei saa sulamit kasutada alumiiniumi elektrolüütiliseks tootmiseks.
Alumiiniumsulfaat saadakse kuuma väävelhappe toimel alumiiniumoksiidile või kaoliinile. Seda kasutatakse vee puhastamiseks (vt lk 598), samuti teatud tüüpi paberite valmistamiseks.
Kaaliummaarja kasutatakse suurtes kogustes parkimisel, samuti värvimisel puuvillase kanga peitsina. Viimasel juhul põhineb maarja toime sellel, et nende hüdrolüüsi tulemusena tekkinud alumiiniumhüdroksiid ladestub peeneks hajutatud olekus kangakiududesse ja hoiab seda värvainet adsorbeerides kindlalt kiu küljes.
Esimest korda saadi alumiiniumi alles 19. sajandi alguses. Seda tegi füüsik Hans Oersted. Ta viis läbi oma katse kaaliumamalgaami, alumiiniumkloriidi ja.
Muide, selle hõbedase materjali nimi pärineb ladinakeelsest sõnast "maarjas", kuna see element on neist ekstraheeritud.
AlumMaarjas on looduslik metallipõhine mineraal, mille koostises on ühendatud väävelhappe soolad.
Varem peeti seda väärismetalliks ja maksis suurusjärgu võrra kallim kui kuld. Seda seletati asjaoluga, et metalli oli lisanditest üsna raske eraldada. Nii said alumiiniumehteid endale lubada vaid rikkad ja mõjukad inimesed.
Jaapani alumiiniumist kaunistus
Kuid 1886. aastal tuli Charles Hall välja meetodi alumiiniumi tööstuslikuks kaevandamiseks, mis vähendas dramaatiliselt selle metalli maksumust ja võimaldas seda kasutada metallurgia tootmises. Tööstuslik meetod seisnes krüoliidisulami elektrolüüsis, milles lahustati alumiiniumoksiid.
Alumiinium on väga populaarne metall, sest sellest valmistatakse palju asju, mida inimene igapäevaelus kasutab.
Alumiiniumi pealekandmine
Tänu oma tempermalmistusele ja kergusele ning korrosioonikaitsele on alumiinium väärtuslik metall kaasaegne tööstus. Alumiiniumi kasutatakse mitte ainult köögiriistade jaoks - seda kasutatakse laialdaselt auto- ja lennukiehituses.
Samuti on alumiinium üks odavamaid ja ökonoomsemaid materjale, kuna seda saab kasutada lõputult, sulatades üles mittevajalikud alumiiniumist esemed, näiteks purgid.
alumiiniumist purgid
Metallalumiinium on ohutu, kuid selle ühendid võivad olla inimestele ja loomadele mürgised (eriti alumiiniumkloriid, atsetaat ja alumiiniumsulfaat).
Alumiiniumi füüsikalised omadused
Alumiinium on üsna kerge, hõbedane metall, mis võib moodustada sulameid enamiku metallide, eriti vase ja räniga. See on ka väga plastiline, sellest saab hõlpsasti teha õhukese plaadi või fooliumi. Alumiiniumi sulamistemperatuur = 660 °C ja keemistemperatuur on 2470 °C.
Alumiiniumi keemilised omadused
Toatemperatuuril on metall kaetud tugeva Al₂O3 alumiiniumoksiidkilega, mis kaitseb seda korrosiooni eest.
Alumiinium praktiliselt ei reageeri oksüdeerivate ainetega, kuna seda kaitseb oksiidkile. Seda saab aga kergesti hävitada, nii et metallil on aktiivsed redutseerivad omadused. Alumiiniumoksiidi kilet on võimalik hävitada leeliste, hapete lahuse või sulamiga või elavhõbekloriidi abil.
Tänu oma redutseerivatele omadustele on alumiinium leidnud rakendust tööstuses – teiste metallide tootmiseks. Seda protsessi nimetatakse aluminotermiaks. See alumiiniumi omadus on koostoimes teiste metallide oksiididega.
Aluminotermiline reaktsioon, mis hõlmab raudoksiidi (III)
Mõelge näiteks reaktsioonile kroomoksiidiga:
Cr₂O3 + Al = Al₂O3 + Cr.
Alumiinium reageerib hästi lihtsate ainetega. Näiteks halogeenidega (välja arvatud fluor) võib alumiinium moodustada alumiiniumjodiidi, kloriidi või alumiiniumbromiidi:
2Al + 3Cl2 → 2AlCl3
Teiste mittemetallidega nagu fluor, väävel, lämmastik, süsinik jne. alumiinium saab reageerida ainult kuumutamisel.
Hõbemetall reageerib ka keeruliste kemikaalidega. Näiteks koos leelistega moodustab see aluminaate, st kompleksühendeid, mida kasutatakse aktiivselt paberis ja tekstiilitööstus. Lisaks reageerib see alumiiniumhüdroksiidina
Al(OH)₃ + NaOH = Na),
ja metalliline alumiinium või alumiiniumoksiid:
2Al + 2NaOH + 6Н₂О = 2Na + ЗН₂.
Al2O3 + 2NaOH + 3H2O = 2Na
Agressiivsete hapetega (näiteks väävel- ja vesinikkloriidhappega) reageerib alumiinium üsna rahulikult, ilma süttimiseta.
Kui alandate metallitüki vesinikkloriidhappeks, siis algab aeglane reaktsioon - algul lahustub oksiidkile -, kuid siis see kiireneb. Alumiinium lahustub vesinikkloriidhappes kahe minuti jooksul elavhõbeda eraldumisega ja seejärel loputage seda hästi. Tulemuseks on amalgaam, elavhõbeda ja alumiiniumi sulam:
3HgCI₂ + 2Al = 2AlCI₃ + 3Hg
Pealegi ei hoita seda metalli pinnal. Nüüd võib puhastatud metalli vette laskmisel jälgida aeglast reaktsiooni, millega kaasneb vesiniku eraldumine ja alumiiniumhüdroksiidi moodustumine:
2Al + 6H2O = 2Al(OH)3 + 3H2.
