Алюминий – металл будущего… Работу выполнили: Костикова Надежда, Мамадризобеков Алексей, Говорун Евгений, Крючкин Георгий. Преподаватель: Гарбузова Вера. - презентация

1 Алюминий – металл будущего… Работу выполнили: Костикова Надежда, Мамадризобеков Алексей, Говорун Евгений, Крючкин Георгий. Преподаватель: Гарбузова Вера Евгеньевна

2 В О З Н А Г Р А Ж Д Е Н И Е СЛЕДУЕТ ЗА УСИЛИЕМ В О З Н А Г Р А Ж Д Е Н И Е СЛЕДУЕТ ЗА УСИЛИЕМ ЛЕНИВОМУ ЛУЧШЕ ЭТУ ПРЕЗЕНТАЦИЮ НЕ СМОТРЕТЬ, ЛЕНИВОМУ ЛУЧШЕ ЭТУ ПРЕЗЕНТАЦИЮ НЕ СМОТРЕТЬ, ОН МОЖЕТ ОБИДЕТЬСЯ ЗА ТО, ЧТО МЫ ОН МОЖЕТ ОБИДЕТЬСЯ ЗА ТО, ЧТО МЫ ПРОСИМ ЕГО НЕМНОГО ПОРАБОТАТЬ ПРОСИМ ЕГО НЕМНОГО ПОРАБОТАТЬ

3 Введение… О Около 100 лет назад Николай Гаврилович Чернышевский, сказал об алюминии, что этому металлу суждено великое будущее, что алюминий – металл социализма. Он оказался провидцем: в XX в. элемент 13 алюминий стал основой многих конструкционных материалов. Элемент 3-го периода группы Периодической системы. Электронная формула атома [+13Al]1с2 2с2 2р6 3с2 3р1 степени окисления +III и 0.По электро-отрицательности (1,47) одинаков с бериллием, проявляет амфотерные (кислотные и основные) свойства. В соединениях может находиться в составе катионов и анионов. В природе четвертый по химической распространенности элемент (первый среди металлов), находится в химически связанном состоянии. Входит в состав многих алюмосиликатных минералов, горных пород (граниты, порфиры, базальты, гнейсы, сланцы), различных глин (белая глина называется каолин), бокситов и глинозёма Аl2О3.Любопытно проследить динамику производства алюминия за полтора столетия, прошедших с тех пор, как человек впервые взял в руки кусочек легкого серебристого металла. За первые 30 лет, с 1825 по 1855 г., точных цифр нет. Промышленных способов получения алюминия не существовало, в лабораториях же его получали в лучшем случае килограммами, а скорее – граммами.

4 Продолжение введения Когда в 1855 г. на Всемирной парижской выставке впервые был выставлен алюминиевый слиток, на него смотрели, как на редчайшую драгоценность. А появился он на выставке потому, что как раз в 1855 г. французский химик Анри Этьенн Сент-Клер Девиль разработал первый промышленный способ получения алюминия, основанный на вытеснении элемента 13 металлическим натрием из двойного хлорида натрия и алюминия NaCl12 · AlC. За 36 лет, с 1855 по 1890 г., способом Сент-Клер Девиля было получено 200 металлического алюминия. В последнее десятилетие XIX в (уже по новому способу) в мире получили 28 тыс. т алюминия. В 1930 г. мировая выплавка этого металла составила 300 тыс. т.В 1975 г. только в капиталистических странах получено около 10 млн. т алюминия, причем эти цифры – не наивысшие. По сведениям американского«Инжениринг энд майнинг джорнэл», производство алюминия в капиталистических странах в 1975 г. снизилось по сравнению с 1974 г. на 11%, или на 1,4 млн. т.Столь же поразительны перемены и в стоимости алюминия. В 1825 г. он стоил в1500 раз дороже железа, в наши дни – лишь втрое. Сегодня алюминий дороже простой углеродистой стали, но дешевле нержавеющей. Если рассчитывать стоимость алюминиевых и стальных изделий с учетом их массы и относительной устойчивости к коррозии, то оказывается, что в наши дни во многих случаях значительно выгоднее применять алюминий, чем сталь. А.Сент-Клер Девиль

5 «Серебро из глины» Немецкий учёный Ф. Велер (1827 г.) получил алюминий при нагревании хлорида алюминия со щелочными металлами калием и натрием. Немецкий учёный Ф. Велер (1827 г.) получил алюминий при нагревании хлорида алюминия со щелочными металлами калием и натрием. А.Сент-Клер Девиль. Впервые получил алюминий промышленным способом (1855г.).

6 Из истории открытия В период открытия алюминия - металл был дороже золота. Англичане хотели почтить богатым подарком великого русского химика Д.И Менделеева, подарили ему химические весы, в которых одна чашка была изготовлена из золота, другая - из алюминия. Чашка из алюминия стала дороже золотой. Полученное «серебро из глины» заинтересовало не только учёных, но и промышленников и даже императора Франции. В период открытия алюминия - металл был дороже золота. Англичане хотели почтить богатым подарком великого русского химика Д.И Менделеева, подарили ему химические весы, в которых одна чашка была изготовлена из золота, другая - из алюминия. Чашка из алюминия стала дороже золотой. Полученное «серебро из глины» заинтересовало не только учёных, но и промышленников и даже императора Франции.

7 Нахождение в природе

8 ПРИРОДНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ АЛЮМИНИЯ Каолинит Al 2 O 3 *2SiO 2 * H 2 O Боксит Al 2 O 3*n H 2 O Полевой шпат K 2 O*Al 2 O 3 *6SiO 2 Корунд A l 2 O 3

9 Каолинит Каолинит глинистый минерал из группы водных силикатов алюминия. Химический состав Al 4 [Si 4, O 10 ](OH) 8 ; содержит 39,5% A l2 O 3, 46,5% SiO 2 и 14% H 2 O. Каолинит глинистый минерал из группы водных силикатов алюминия. Химический состав Al 4 [Si 4, O 10 ](OH) 8 ; содержит 39,5% A l2 O 3, 46,5% SiO 2 и 14% H 2 O. Образует землистые массы, в которых при больших увеличениях под электронным микроскопом обнаруживаются мелкие шестигранные кристаллы. Кристаллизуется в моноклинной сингонии. В основе кристаллической структуры каолинита лежат бесконечные листы из тетраэдров SiO 4, имеющих три общих кислорода и связанных попарно через свободные вершины алюминием и гидроксилом. Эти листы соединены между собой слабыми связями, что обусловливает весьма совершенную спайность каолинита и возможность различного наложения одного слоя на другой, что, в свою очередь, ведет к некоторому изменению симметрии всей кристаллической постройки. Образует землистые массы, в которых при больших увеличениях под электронным микроскопом обнаруживаются мелкие шестигранные кристаллы. Кристаллизуется в моноклинной сингонии. В основе кристаллической структуры каолинита лежат бесконечные листы из тетраэдров SiO 4, имеющих три общих кислорода и связанных попарно через свободные вершины алюминием и гидроксилом. Эти листы соединены между собой слабыми связями, что обусловливает весьма совершенную спайность каолинита и возможность различного наложения одного слоя на другой, что, в свою очередь, ведет к некоторому изменению симметрии всей кристаллической постройки. Слоистая структура каолинита придает минералам на его основе (глинам и каолинам) свойство пластичности. Слоистая структура каолинита придает минералам на его основе (глинам и каолинам) свойство пластичности.

10 Бокситы Бокситы (фр. bauxite) алюминиевая руда, состоящая из гидроксидов алюминия, оксидов железа и кремния, сырьё для получения глинозёма и глиноземсодержащих огнеупоров. Содержание глинозёма в промышленных бокситах колеблется от 40% до 60% и выше. Используется также в качестве флюса в чёрной металлургии. Бокситы (фр. bauxite) алюминиевая руда, состоящая из гидроксидов алюминия, оксидов железа и кремния, сырьё для получения глинозёма и глиноземсодержащих огнеупоров. Содержание глинозёма в промышленных бокситах колеблется от 40% до 60% и выше. Используется также в качестве флюса в чёрной металлургии. Обычно, бокситы представляют собой землистую глиноподобную массу, которая может иметь полосчатую, пизолитовую (гороховидную) либо однородную текстуру. В обычных условиях выветривания полевые шпаты (минералы, составляющие большую часть земной коры и являющиеся алюмосиликатами) разлагаются с образованием глин, но в условиях жаркого климата и высокой влажности конечным продуктом их разложения могут оказаться бокситы, т. к. подобная обстановка благоприятствует выносу щёлочей и кремнезёма, особенно из сиенитов или габбро. Бокситы перерабатывают в алюминий поэтапно: сначала получают оксид алюминия (глинозём), а затем металлический алюминий (электролитическим способом в присутствии криолита). Обычно, бокситы представляют собой землистую глиноподобную массу, которая может иметь полосчатую, пизолитовую (гороховидную) либо однородную текстуру. В обычных условиях выветривания полевые шпаты (минералы, составляющие большую часть земной коры и являющиеся алюмосиликатами) разлагаются с образованием глин, но в условиях жаркого климата и высокой влажности конечным продуктом их разложения могут оказаться бокситы, т. к. подобная обстановка благоприятствует выносу щёлочей и кремнезёма, особенно из сиенитов или габбро. Бокситы перерабатывают в алюминий поэтапно: сначала получают оксид алюминия (глинозём), а затем металлический алюминий (электролитическим способом в присутствии криолита).

11 Полевые шпаты Полевые шпаты группа широко распространённых, в частности породообразующих минералов из класса силикатов (Feldspat от нем. «фельд» поле и греч. «спате» пластина, из-за способности раскалываться на пластины по спайности). Большинство полевых шпатов представители твёрдых растворов тройной системы изоморфного ряда К[АlSi 3 O 8 ] Na[АlSi 3 O 8 ] Са[АlSi 2 O 8 ], конечные члены которой соответственно альбит (Ab), ортоклаз (Or), анортит (An). Выделяют два изоморфных ряда: альбит (Ab) ортоклаз (Or) и альбит (Ab) анортит (An). Минралы первого из них могут содержать не более 10 % An, а второго не более 10 % Or. Лишь в натриевых полевых шпатах, близких к Ab, растворимость Or и An возрастает. Члены первого ряда называются щелочными (К-Nа полевые шпаты), второго плагиоклазами(Са-Na полевые шпаты). Непрерывность ряда Ab-Or проявляется лишь при высоких температурах, при низких происходит разрыв смесимости с образованием пертитов. Наряду с санидином, являющимся высокотемпературным, выделяются низкотемпературные калиевые полевые шпаты микроклин и ортоклаз. Полевые шпаты наиболее распространенные породообразующие минералы, они составляют около 50 % от массы Земной коры. Полевые шпаты группа широко распространённых, в частности породообразующих минералов из класса силикатов (Feldspat от нем. «фельд» поле и греч. «спате» пластина, из-за способности раскалываться на пластины по спайности). Большинство полевых шпатов представители твёрдых растворов тройной системы изоморфного ряда К[АlSi 3 O 8 ] Na[АlSi 3 O 8 ] Са[АlSi 2 O 8 ], конечные члены которой соответственно альбит (Ab), ортоклаз (Or), анортит (An). Выделяют два изоморфных ряда: альбит (Ab) ортоклаз (Or) и альбит (Ab) анортит (An). Минралы первого из них могут содержать не более 10 % An, а второго не более 10 % Or. Лишь в натриевых полевых шпатах, близких к Ab, растворимость Or и An возрастает. Члены первого ряда называются щелочными (К-Nа полевые шпаты), второго плагиоклазами(Са-Na полевые шпаты). Непрерывность ряда Ab-Or проявляется лишь при высоких температурах, при низких происходит разрыв смесимости с образованием пертитов. Наряду с санидином, являющимся высокотемпературным, выделяются низкотемпературные калиевые полевые шпаты микроклин и ортоклаз. Полевые шпаты наиболее распространенные породообразующие минералы, они составляют около 50 % от массы Земной коры.

12 Корунд Корунд минерал, кристаллический α- оксид алюминия (Al 2 O 3 ), тригональной сингонии, дитригональноскален оэдрический. Корунд минерал, кристаллический α- оксид алюминия (Al 2 O 3 ), тригональной сингонии, дитригональноскален оэдрический.

13 Корунд как минеральный вид имеет следующие разновидности: Рубин, «красный яхонт» красного цвета; - драгоценный камень первой категории, цена прозрачных хорошо окрашенных экземпляров бывает больше, чем у алмазов. Рубин, «красный яхонт» красного цвета; - драгоценный камень первой категории, цена прозрачных хорошо окрашенных экземпляров бывает больше, чем у алмазов. Сапфир, «синий яхонт» синего цвета разной интенсивности. При умеренно- интенсивной васильково-синей окраске - драгоценный камень первой категории, но ценится значительно ниже рубина. Слишком тёмные или слишком светлые сапфиры довольно дёшевы. Сапфир, «синий яхонт» синего цвета разной интенсивности. При умеренно- интенсивной васильково-синей окраске - драгоценный камень первой категории, но ценится значительно ниже рубина. Слишком тёмные или слишком светлые сапфиры довольно дёшевы.

14 Рубин Рубин (лат. rubens, rubinus красный; устар. сардис), Al 2 O 3 минерал, разновидность корунда, относится к классу окислов, тригональная сингония. Устаревшее название лал. Твёрдость -9, плотность 3,97 4,05г/см 3. От красной шпинели отличим по форме кристаллов, в иных случаях с большим трудом, напр. под микроскопом. Красную окраску придаёт примесь хрома. Красные корунды называются рубины.. «Звёздчатые» разновидности рубина и с хорошо выраженным эффектом астеризма обрабатываются в виде кабошона. Рубин (лат. rubens, rubinus красный; устар. сардис), Al 2 O 3 минерал, разновидность корунда, относится к классу окислов, тригональная сингония. Устаревшее название лал. Твёрдость -9, плотность 3,97 4,05г/см 3. От красной шпинели отличим по форме кристаллов, в иных случаях с большим трудом, напр. под микроскопом. Красную окраску придаёт примесь хрома. Красные корунды называются рубины.. «Звёздчатые» разновидности рубина и с хорошо выраженным эффектом астеризма обрабатываются в виде кабошона.

15 Сапфир Сапфир (от греч. ζαφείρως - sappheiros синий камень, возм. от ивр. ספּיר Sapir или персидского названия с тем же значением) одна из разновидностей минерала корунда, драгоценный камень разных оттенков, преимущественно синего цвета. Химическая формула Al 2 O 3 (оксид алюминия). Сапфир (от греч. ζαφείρως - sappheiros синий камень, возм. от ивр. ספּיר Sapir или персидского названия с тем же значением) одна из разновидностей минерала корунда, драгоценный камень разных оттенков, преимущественно синего цвета. Химическая формула Al 2 O 3 (оксид алюминия).

16 Нефелин Нефелин породообразующий минерал, алюмосиликат калия и натрия ортокремниевой кислоты (Na,K)AlSiO 4. Используют в производстве алюминия, соды, в стекольной, кожевенной промышленности. В больших количествах получается в качестве отхода при добыче апатита. Нефелин породообразующий минерал, алюмосиликат калия и натрия ортокремниевой кислоты (Na,K)AlSiO 4. Используют в производстве алюминия, соды, в стекольной, кожевенной промышленности. В больших количествах получается в качестве отхода при добыче апатита.

17 Физические свойства Алюминий – металл серебристо- белого цвета, лёгкий ( q- 2,7 г./ см. 3 ), плавится при температуре С. обладает хорошей ковкостью, пластичностью, электрической проводимостью и теплопроводностью, легко поддаётся обработке, образует лёгкие и прочные сплавы. Алюминий – металл серебристо- белого цвета, лёгкий ( q- 2,7 г./ см. 3 ), плавится при температуре С. обладает хорошей ковкостью, пластичностью, электрической проводимостью и теплопроводностью, легко поддаётся обработке, образует лёгкие и прочные сплавы.

18 Химические свойства Алюминий восстанавливает все элементы, находящиеся справа от него в электрохимическом ряду напряжения металлов, простые вещества – неметаллы. Из сложных соединений алюминий восстанавливает ионы водорода и ионы менее активных металлов. Однако при комнатной температуре на воздухе алюминий не изменяется, поскольку его поверхность покрыта защитной оксидной плёнкой. Алюминий восстанавливает все элементы, находящиеся справа от него в электрохимическом ряду напряжения металлов, простые вещества – неметаллы. Из сложных соединений алюминий восстанавливает ионы водорода и ионы менее активных металлов. Однако при комнатной температуре на воздухе алюминий не изменяется, поскольку его поверхность покрыта защитной оксидной плёнкой.

19 Химически активен, проявляет амфотерные свойства - реагирует с кислотами и щелочами: 2Аl + 6НСl = 2АlСl 3 + ЗН 2 ^ 2Аl + 2NaOH + 6Н 2 О = 2Na[Al(OH) 4 ] + 3Н 2 ^ 2Аl + 2NaOH + 6Н 2 О = 2Na[Al(OH) 4 ] + 3Н 2 ^ 2Al + 6NaOH = 2NaAlO Н 2 + 2Na 2 O Амальгамированный алюминий энергично реагирует с водой: 2Al + 6Н 2 О = 2Аl(ОН) 3 + 3H 2 ^ кДж Сильный восстановитель, при нагревании взаимодействует с кислородом, серой, азотом и углеродом: 4Аl+3O 2 =2Аl 2 O3, 2Al+3S=Al 2 S 3 2Al+N 2 =2AlN, 4Аl+3С=Аl 4 С 3 С хлором, бромом и йодом реакция протекает при комнатной температуре (для иода требуется катализатор капля Н2О), образуются галогениды AlCl 3, АlВг 3 и АlI 3. Промышленно важен метод алюминотермии: 2Al + Сг 2 О 3 = Аl 2 O 3 + 2Сг 10Аl + 3V 2 О 5 = 5Аl 2 O 3 + 6V Алюминий восстанавливает N до N-III: 8Аl + З0НNО 3 (оч. разб.) = 8Аl(NО 3 ) 3 + 3NH 4 NO 3 + 9H 2 O 8Al + 18Н2O + 5КОН + 3KNO 3 =8K[Al(OH) 4 ]+3NH 3 ^ (движущей силой этих реакций служит промежуточное выделение атомарного водорода Н°, а во второй реакции также и образование устойчивого гидроксокомплекса [Аl(ОН) 4 ] 3

20 Алюминий применяют: Алюминий применяют: - для производства различных сплавов; - для производства различных сплавов; -в авиа-, авто -, суд о -, приборостроении, электротехнике, изготовление корпусов космических ракет, химической аппаратуры, строительстве мостов, зданий, в быту; -в авиа-, авто -, суд о -, приборостроении, электротехнике, изготовление корпусов космических ракет, химической аппаратуры, строительстве мостов, зданий, в быту; -алюминием покрывают чугун и сплавы для защиты от коррозии (алитирование); -алюминием покрывают чугун и сплавы для защиты от коррозии (алитирование); -термит (смесь алюминия и оксидов железа) для сварки рельсов; -термит (смесь алюминия и оксидов железа) для сварки рельсов; -получение металлов особой чистоты (алюмотермия). -получение металлов особой чистоты (алюмотермия).

21 Применение алюминия

22 Металл будущего? Обладая такими свойствами как лёгкость, прочность, коррозионноустойчивость и устойчивость к действию сильных химических реагентов - алюминий нашёл большое применение в авиационном и космическом транспорте да и во многих отраслях народного хозяйства. Особое место алюминий и его сплавы занимают в электротехнике, а за ними будущее нашей науки и техники.

23 Спасибо за внимание