Aluminiumgeschichte, Eigenschaften, Struktur, erhalten, verwendet, verwendet

Er Aluminium Es ist ein metallisch. Es ist ein Leichtmetall mit geringer Dichte und Härte. Nach seinen amphoteren Eigenschaften wurde es von einigen Wissenschaftlern als Metalloid eingestuft.

Es ist ein duktiles und sehr formbares Metall, daher wird es für die Herstellung von Draht, Aluminiumblättern mit wenig Dicke und zusätzlich zu jeder Art von Objekt oder Figur serviert. Zum Beispiel die berühmten Dosen mit ihren Legierungen oder der Aluminiumfolie, mit der Lebensmittel oder Desserts verpackt sind.

Faltene Aluminiumfolie, eines der einfachsten und täglichen Gegenstände mit diesem Metall. Quelle: Pexels.

Der Mensch hat seit der Antike in der Medizin, in der Lederbräunung und als Unterkunft für die Gewebefärbung Aluminium (ein Aluminium und hydratisiertes Kalium) verwendet. So waren ihre Mineralien immer bekannt.

Aluminium als Metall wurde jedoch 1825 von Østed sehr spät isoliert, was zu einer wissenschaftlichen Aktivität führte, die die industrielle Verwendung desselben ermöglichte. In diesem Moment war Aluminium nach Eisen das weltweitste Metall.

Aluminium befindet sich hauptsächlich im oberen Teil der Erdkruste und bildet 8% nach Gewicht. Es entspricht seinem dritthäufigsten Element, das von Sauerstoff und Silizium in seinen Siliciumdioxid und Silikatmineralien überwunden wird.

Bauxit ist eine Assoziation von Mineralien, darunter: Aluminiumoxid (Aluminiumoxid) und metallische Eisenoxide, Titan und Silizium. Repräsentiert die wichtigste natürliche Ressource für die Ausbeutung von Aluminiumabbau.

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Geschichte

Alaun

In Mesopotamien 5000 Jahre bis. C., Sie machten bereits Keramik unter Verwendung von Tonen mit Aluminiumverbindungen her. Inzwischen verwendeten 4000 die Babylonier und die Ägypter Aluminium in einigen chemischen Verbindungen.

Das erste schriftliche Dokument zum Alumin wurde im 5. Jahrhundert von Herodot, griechischer Historiker, gemacht. C. Das Aluminium [Kal (also₄)₂· 12h₂Oder] es wurde als Unterricht bei der Färbung von Stoffen und zum Schutz des Holzes verwendet, mit dem die Türen der Stärken der Brände entworfen wurden.

Auf die gleiche Weise bezieht sich Plinio "El Viejo" im 1. Jahrhundert auf das Alumen, das heute als Aluminium bekannt ist, als Substanz, die in der Medizin und in Mordant verwendet wird.

Aus dem 16. Jahrhundert wurde das Alaun in der Bräune verwendet. Dies war eine gallertartig.

1767 erreichte der Schweizer Chemiker Torbern Bergman Aluminiumsynthese. Um dies zu tun, erwärmte er die Lunita [Kal₃(SW₄)₂(OH)₆] mit Schwefelsäure und dann zur Lösung zugegeben.

Anerkennung in Alumina

1782 sagte der französische Chemiker Antoine Lavoizier, dass Aluminiumoxid (zu₂ENTWEDER₃) Es war ein Elementoxid. Dies hat eine solche Affinität zu Sauerstoff, die schwer zu trennen war. Daher wurde Lavosier durch die Existenz von Aluminium vorhergesagt.

Später, 1807. Die von ihm verwendete Methode erzeugte jedoch eine Aluminiumlegierung mit Kalium und Natrium, sodass er das Metall nicht isolieren konnte.

Davy kommentierte, dass Alumina eine Metallbasis hatte, die ursprünglich als "Aluminium" bezeichnet wurde, basierend auf dem lateinischen Wort "Alumen", einem für das Aluminium verwendeten Namen. Anschließend änderte Davy den Namen in "Aluminium", den aktuellen Namen in Englisch.

Im Jahr 1821 gelang es dem deutschen Chemiker Eilhard Mitscherlich, die richtige Formel der Aluminiumoxid zu entdecken:₂ENTWEDER₃.

Isolation

Im selben Jahr entdeckte der französische Geologe Pierre Berthier ein Aluminiummineral in einer felsigen rötlichen Tonabdeckung in Frankreich in der Region Les Baux. Berthier wurde als Bauxit bezeichnet. Dieses Mineral ist derzeit die Hauptquelle für Aluminium.

1825 produzierte der dänische Chemiker Hans Christian Østed eine Metallstange eines mutmaßlichen Aluminiums. Er beschrieb es als "ein Stück Metall, das in Farbe und Helligkeit, das ein bisschen wie Zinn aussieht", in der Farbe und Helligkeit aussieht. ". Ørsted könnte es erreichen, indem es Aluminiumchlorid reduziert, Alcl₃, Mit einem Kaliumamalgam.

Es wurde jedoch angenommen, dass der Forscher kein reines Aluminium erhielt, sondern eine Aluminium- und Kaliumlegierung.

Im Jahr 1827 gelang es deutschem Chemiker Friedrich Wöehler, etwa 30 Gramm Aluminiummaterial zu produzieren. Dann, nach 18 Jahren Forschungsarbeit.

Wörehler beschrieb sogar einige Eigenschaften von Metall, wie Farbe, spezifisches Gewicht, Duktilität und Stabilität.

Industrielle Produktion

Im Jahr 1855 verbesserte der französische Chemiker Henri Sainte-Claire Deville die Wörehler-Methode. Zu diesem Zweck verwendete er die Reduktion von Aluminiumchlorid oder Natriumaluminiumchlorid mit metallischem Natrium unter Verwendung des Kreols (NA₃Alf₆) als Fluss.

Dies ermöglichte die industrielle Produktion von Aluminium in Rouen, Frankreich, und zwischen 1855 und 1890 wurde die Produktion von 200 Tonnen Aluminium erreicht.

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1886 schuf der französische Ingenieur Paul Herult und die amerikanische Studentin Charles Hall unabhängig eine Methode zur Aluminiumproduktion. Das Verfahren besteht aus der elektrolytischen Reduktion von Aluminiumoxid in geschmolzenem Kreol unter Verwendung eines kontinuierlichen Stroms.

Die Methode war effizient, hatte jedoch das Problem ihres hohen Strombedarfs, was die Produktion erhöhte. Herult löste dieses Problem, indem sie seine Branche in Neuhausen (Schweiz) etablierte, um Rin -Katarakte als Stromerzeuger zu nutzen.

Hall wurde ursprünglich in Pittsburg (EE) installiert.UU.), Aber dann bewegte er seine Branche in der Nähe der Niagara -Katarakte.

Im Jahr 1889 schuf Karl Joseph Bayer 1889 eine Alumina -Produktionsmethode. Dies besteht darin, den Bauxit in einem geschlossenen Behälter mit einer alkalischen Lösung zu erhitzen. Während des Heizungsprozesses wird eine Aluminiumoxidfraktion in der Salzlösung gewonnen.

Physikalische und chemische Eigenschaften

Aussehen

Metallic Aluminiumwürfel. Quelle: Carsten Niehaus [Public Domain]

Sillyic Grey -Gray Solid mit metallischem Glanz (überlegenes Bild). Es ist ein weiches Metall, aber es härtet mit kleinen Mengen Silizium und Eisen aus. Darüber hinaus ist es gekennzeichnet, indem es sehr duktil und formbar ist, da Aluminiumblätter mit einer Dicke bis zu 4 Mikrometer bestehen können.

Atomares Gewicht

26.981 u

Atomnummer (z)

13

Schmelzpunkt

660,32 ºC

Siedepunkt

2.470 ºC

Dichte

Umgebungstemperatur: 2,70 g/ml

Fusionspunkt (Flüssigkeit): 2.375 g/ml

Seine Dichte ist im Vergleich zu anderen Metallen erheblich niedrig. Aus diesem Grund ist Aluminium ziemlich leicht.

Fusionshitze

10.71 kJ/mol

Verdampfungswärme

284 kJ/mol

Molkalorienkapazität

24.20 j/(mol · k)

Elektronegativität

1.61 auf der Paulingskala

Ionisationsenergie

-Erstens: 577,5 kJ/mol

-Zweitens: 1.816.7 kJ/mol

-Dritte: 2.744,8 kJ/mol

Wärmeausdehnung

23,1 µm/(m · k) bei 25 ° C

Wärmeleitfähigkeit

237 w/(m · k)

Aluminium hat eine dreimal höhere thermische Leitfähigkeit als die von Stahl.

Elektrischer widerstand

26,5 nΩ · m bei 20 ºC

Seine elektrische Leitfähigkeit ist 2/3, von denen das Kupfer präsentiert.

Magnetische Ordnung

Paramagnetisch

Härte

2.75 auf der MOHS -Skala

Reaktivität

Aluminium ist korrosionsbeständig, weil die dünne Oxidschicht der Luft der Luft ausgesetzt ist₂ENTWEDER₃ Das auf seiner Oberfläche gebildet wird verhindert, dass Oxidation im Metall fortgesetzt wird.

In Säurelösungen reagiert mit Wasser zur Bildung von Wasserstoff; während in alkalischen Lösungen das Alumination (Al₂^-).

Verdünnte Säuren können sie nicht auflösen, aber in Gegenwart konzentrierter Salzsäure. Aluminium ist jedoch konzentriert Salpetersäuresistenz, obwohl es von Hydroxiden angegriffen wird, um Wasserstoff und Alumination zu produzieren.

Sprühaluminium wird in Gegenwart von Sauerstoff und Kohlendioxid verbrannt, um Aluminium und Aluminiumcarbidoxid zu bilden. Es kann durch Chlorid korrodiert werden, das in einer Natriumchloridlösung vorhanden ist. Aus diesem Grund wird die Verwendung von Aluminium in den Rohren nicht empfohlen.

Aluminium wird durch Wasser bei Temperaturen unter 280 ° C oxidiert.

2 bis (s) +6 h₂O (g) => 2al (OH)₃(s) +3h₂(g)+Wärme

Elektronische Struktur und Konfiguration

Aluminium als metallisches Element (für einige Metalloidfarbstoffe), ihre Atome dank der metallischen Bindung miteinander interagieren, um miteinander zu interagieren. Diese nicht leitende Kraft wird durch ihre Valenzelektronen bestimmt, die in all seinen Abmessungen vom Glas verteilt werden.

Solche Valenzelektronen sind nach der elektronischen Konfiguration von Aluminium wie folgt:

[Ne] 3s² 3p¹

Daher ist Aluminium ein dreifaches Metall, da es drei Elektronen Valencia hat. zwei im 3S -Orbital und eine im 3p. Diese Orbitale überschneiden.

Die S -Band ist voll, während die P -Band viel Leerstand für mehr Elektronen hat. Deshalb ist Aluminium ein guter Stromleiter.

Das Aluminium -Metallic -Glied, der Radius seiner Atome und seine elektronischen Eigenschaften definieren einen FCC (Face Cenred Cubic für sein Akronym in Englisch). Ein solcher FCC -Kristall ist anscheinend das einzige bekannte Alotrope von Aluminium, so dass es sicherlich den hohen Drücken widerspricht, die darauf funktionieren.

Oxidationszahlen

Die elektronische Konfiguration des Aluminiums zeigt sofort an, dass es bis zu drei Elektronen verlieren kann. Das heißt, es hat eine hohe Tendenz, das Kation zu bilden³⁺. Wenn die Existenz dieses Kationen in einer aus Aluminium abgeleiteten Verbindung angenommen wird, wird gesagt, dass dies eine Oxidationszahl von +3 hat; Dies ist bekannt, dass dies für Aluminium am häufigsten ist.

Es gibt jedoch andere mögliche Oxidationszahlen, obwohl selten, für dieses Metall; wie: -2 (zu^2-), -1 zu^-), +1 (zu⁺) und +2 (zu²⁺).

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In der Al₂ENTWEDER₃, Zum Beispiel hat Aluminium +3 Oxidationszahl (at₂³⁺ENTWEDER₃^2-); während in Ali und Allo, +1 (zu⁺F^-) und +2 (zu²⁺ENTWEDER^2-), bzw. Unter normalen Bedingungen oder Situationen ist A (III) oder +3 jedoch die bei weitem am häufigsten vorkommende Oxidationszahl; Da Al³⁺ ist isolektronisch für edle Neongas.

Deshalb wird es in Schultexten immer angenommen, und zu Recht hat Aluminium +3 als einzige Anzahl oder Oxidationsstatus.

Wo ist es und erhalten

Aluminium konzentriert sich im äußeren Streifen der Erdkruste, das sein drittes Element ist und nur durch Sauerstoff und Silizium übertroffen wird. Aluminium entspricht 8% nach Gewicht der Erdkruste.

Es kommt hauptsächlich in magmatischen Gesteinen vor: Aluminosilikate, Feldspat, Feldspatoiden und Glimmer. Auch in rötlichen Tonen ist der Bauxit der Fall.

- Bauxitas

Bauxitas Mine. Quelle: Benutzer: Vargaa [CC BY-SA 4.0 (https: // creativecommons.Org/lizenzen/by-sa/4.0)]]

Bauxiten sind eine Mischung aus Mineralien, die hydratisierte Aluminiumoxid und Verunreinigungen enthält. wie Eisen- und Titanoxide und Siliciumdioxid mit den folgenden Gewichtsprozentsätzen:

-Zum₂ENTWEDER₃ 35-60%

-Glaube₂ENTWEDER₃ 10-30%

-Siio₂ 4-10%

-Onkel₂ 2-5%

-H₂O Verfassung 12-30%.

Alumina ist im Bauxit vorhanden, der mit zwei Varianten hydratisiert ist:

-Monohydrate (Al₂ENTWEDER₃· H₂O), die zwei kristallographische Formen aufweisen, Boemite und Diasporo

-Trihydrate (Al₂ENTWEDER₃· 3h₂O), dargestellt durch die Gibbsita.

Bauxita ist die Hauptquelle für Aluminium und liefert den größten Teil des Aluminiums, das durch Bergbaunutzung erhalten wurde.

- Aluminiumablagerungen

Von Veränderung

Hauptsächlich die Bauxiten, die um 40-50% von AL gebildet wurden₂ENTWEDER₃, 20% Glaube₂ENTWEDER₃ und 3-10% Siio₂.

Hydrothermal

Alunit.

Magmatisch

Aluminöse Felsen mit Mineralien wie Sienitas, Nephen und Anortiten (20% von AL₂ENTWEDER₃).

Metamorph

Aluminium Silikate (Andalucita, Sillimanita und Cianita).

Detritisch

Caolin -Ablagerungen und verschiedene Tone (32% von AL₂ENTWEDER₃).

- Bauxit Ausbeutung

Der Bauxit wird in einem offenen Himmel ausgenutzt. Sobald die Felsen oder Tone, die sie enthalten. In diesen Prozessen bleibt das behandelte Material angefeuchtet.

Bei der Erlangung von Alumina wird der von Bayer erstellte Prozess 1989 befolgt. Der gemahlene Bauxit wird durch Zugabe von Natriumhydroxid verdaut, wodurch das solubilisierte Natriumaluminat bildet; Während Eisen-, Titan- und Siliziumverunreinigungen bleiben in Suspension.

Schadstoffe opt und trihydrataluminiumoxid werden aus Natriumaluminat zur Abkühlung und Verdünnung ausgefällt. Anschließend wird beschrieben, dass Trihydrat -Aluminiumoxid wasserfrei und Wasser Aluminiumoxid verursacht.

- Alumine -Elektrolyse

Um Aluminium zu erhalten, wird Aluminiumoxid einer Elektrolyse unterzogen, normalerweise nach der Methode, die von Hall-HRULT (1886) erzeugt wurde (1886). Der Prozess besteht darin, Aluminiumoxidmolzen im Kreolen zu reduzieren.

Sauerstoff bindet an die Kohlenstoffanode und wird als Kohlendioxid freigesetzt. In der Zwischenzeit wird das befreite Aluminium am Boden der Elektrolytzelle abgelagert, wo es sich ansammelt.

Legierungen

Aluminiumlegierungen werden normalerweise mit vier Zahlen identifiziert.

1xxx

Der 1xxx -Code entspricht Aluminium mit 99% Reinheit.

2xxx

Der 2xxx -Code entspricht der Aluminiumlegierung mit Kupfer. Es sind starke Legierungen, die in Luft- und Raumfahrtfahrzeugen verwendet wurden, aber sie wurden durch Korrosion geknackt. Diese Legierungen sind als Duraluminoso bekannt.

3xxx

Der 3xxx -Code deckt Legierungen ab, in denen Manganaluminium und eine kleine Menge Magnesium zugesetzt werden. Sie sind sehr resistent gegen Verschleiß und verwenden die 3003 Legierung in der Ausarbeitung von Küchenutensilien und die 3004 in Getränken mit Getränken.

4xxx

Der 4xxx -Code repräsentiert die Legierungen, in denen Silizium zu Aluminium hinzugefügt wird, wodurch der Messgerät Schmelzpunkt verringert wird. Diese Legierung wird bei der Ausarbeitung von Schweißdrähten verwendet. 4043 Legierung wird im Autoschweißen und im Strukturelemente verwendet.

5xxx

Der 5xxx -Code deckt die Legierungen ab, in denen Aluminium hauptsächlich hinzugefügt wird.

Sie sind starke und resistente Legierungen für die Korrosion von Meerwasser und werden zur Herstellung von Druckbehältern und verschiedenen Meeresanwendungen verwendet. 5182 Legierung wird verwendet, um die Erfrischungsdosen herzustellen.

6xxx

Der 6xxx -Code umfasst die Legierungen, in denen Silizium und Magnesium zu Aluminium zugesetzt werden. Diese Legierungen sind formbar, schweißbar und korrosionsbeständig. Die häufigste Legierung dieser Serie wird in Architektur, Fahrradrahmen und in der Ausarbeitung des iPhone 6 verwendet.

7xxx

Der 7xxx -Code zeigt den Legierungen an, in denen Zink zu Aluminium hinzugefügt wird. Diese Legierungen, auch Ergal genannt, sind gegen Bruch und sind von großer Härte und verwenden 7050 und 7075 Legierungen beim Bau von Flugzeugen.

Risiken

Direkte Belichtung

Der Kontakt mit Aluminiumpulver kann Haut und Augenreizungen verursachen. Eine hohe und längere Exposition gegenüber Aluminium kann Symptome verursachen, die Grippe, Kopfschmerzen, Fieber und Schüttelfrost ähneln. Darüber hinaus können Schmerzen und Brustunterdrückung auftreten.

Kann Ihnen dienen: umfangreiche Eigenschaften der Materie

Feine Aluminiumstaubexposition kann Lungennarben (Lungenfibrose) mit Hustensymptomen und Atemverdorren verursachen. Die OSHA hat eine Grenze von 5 mg/m festgelegt³ Für die Exposition gegenüber Aluminiumstaub in einem Tag von 8 Stunden täglich täglich.

Der biologische Toleranzwert für die berufliche Exposition gegenüber Aluminium wurde in 50 µg/g Kreatinin im Urin festgelegt. Eine abnehmende Leistung bei neuropsychologischen Tests wird dargestellt, wenn die Aluminiumkonzentration im Urin 100 µg/g Kreatinin überschreitet.

Brustkrebs

Aluminium wird als Aluminiumhydrochlorid in Antitranspirant -Deodorants verwendet, nachdem sie mit dem Auftreten von Brustkrebs verbunden war. Diese Beziehung wurde jedoch unter anderem nicht klar festgestellt, da die Hautabsorption von Aluminiumhydrochlorid nur 0,01% beträgt.

Neurotoxische Wirkungen

Aluminium ist neurotoxisch und bei Menschen mit beruflicher Exposition hing es mit neurologischen Erkrankungen, zu denen die Alzheimer -Krankheit gehört.

Das Gehirn der Alzheimer -Patienten hat eine hohe Aluminiumkonzentration; Aber es ist nicht bekannt, ob es die Ursache der Krankheit oder eine Folge davon ist.

Das Vorhandensein von neurotoxischen Wirkungen bei Dialysepatienten wurde bestimmt. In diesem Verfahren wurden Aluminiumsalze als Phosphatbindemittel verwendet, der hohe Blutaluminiumkonzentrationen (> 100 µg/l Plasma) erzeugte.

Betroffene Patienten hatten Desorientierung, Gedächtnisprobleme und in fortgeschrittenen Stadien, Demenz. Aluminiumneurotoxizität wird erklärt, weil es schwierig ist, das Gehirn zu beseitigen und seinen Betrieb zu beeinflussen.

Aluminiumaufnahme

Aluminium ist in zahlreichen Lebensmitteln vorhanden, insbesondere in Tee, Gewürzen und im Allgemeinen Gemüse. Die Europäische Behörde für Lebensmittelsicherheit (EFSA) hat eine Toleranzgrenze für die Aluminiumaufnahme in der Lebensmittel von 1 mg/kg täglichem Gewicht festgelegt.

Im Jahr 2008 schätzte die EFSA, dass die tägliche Aluminiumaufnahme in Lebensmitteln zwischen 3 und 10 mg pro Tag lag. Daher wird der Schluss gezogen, dass sie kein Gesundheitsrisiko darstellt. sowie die Verwendung von Aluminiumutensilien zum Kochen von Lebensmitteln.

Anwendungen

- Als Metall

Elektrisch

Aluminium ist ein guter elektrischer Leiter, daher verwendet es in Legierungen in elektrischen Übertragungsleitungen, Motoren, Generatoren, Transformatoren und Kondensatoren.

Konstruktion

Aluminium wird zur Ausarbeitung von Türen und Fenstern, Partitionen, Kabel, Beschichtungen, Wärmeisolatoren, Decken usw. verwendet.

Transportmittel

Aluminium wird zur Herstellung von Autoteilen, Flugzeugen, Lastwagen, Fahrrädern, Motorrädern, Booten, Raumfahrzeugen, Eisenbahnwagen usw. verwendet.

Behälter

Aluminiumdosen für verschiedene Lebensmittelsorten. Quelle: pxhere.

Mit Aluminiumdosen werden für Getränke, Bierfässer, Tabletts usw. gemacht.

Heim

Aluminiumlöffel. Quelle: Pexels.

Aluminium dient dazu, Küchenutensilien zu machen: Töpfe, Pfannen, Pailas und Verpackungspapier; Zusätzlich zu Möbeln, Lampen usw.

Reflektierende Kraft

Aluminium reflektiert effizient Strahlungsenergie; Von ultraviolettem Licht bis hin zu Infrarotstrahlung. Die reflektierende Leistung von Aluminium zum sichtbaren Licht beträgt etwa 80%, was die Verwendung als Bildschirm in den Lampen ermöglicht.

Darüber hinaus behält Aluminium auch in Form von feinem Staub sein reflektierendes Merkmal bei, sodass es bei der Ausarbeitung von Silberfarben verwendet werden kann.

- Aluminiumverbindungen

Alumina

Es wird verwendet, um metallische Aluminium, Isolatoren und Zündkerzen herzustellen. Wenn die Aluminiumoxid erhitzt wird, entwickelt es eine poröse Struktur, die Wasser nimmt, indem sie Gase verwendet und als Sitz für die Wirkung von Katalysatoren mehrerer chemischer Reaktionen dient.

Aluminiumsulfat

Es wird in der Papierherstellung und als Oberflächenfüllung verwendet. Aluminiumsulfat bildet Aluminium und Kaliumaluminium [Kal (SO₄)₂· 12h₂ENTWEDER]. Dies ist das am häufigsten verwendete Aluminium und mit zahlreichen Anwendungen. wie die Herstellung von Arzneimitteln, Gemälden und Untersuchungen für die Stofffärbung.

Aluminiumchlorid

Es ist der am häufigsten verwendete Katalysator in Friedel-Crafts-Reaktionen. Dies sind synthetische organische Reaktionen zur Herstellung von aromatischen Ketonen und Antraquinon. Hydratisiertes Aluminiumchlorid wird als topischer und deodoranter Antitranspirant verwendet.

Aluminiumhydroxid

Es wird verwendet, um das Gewebe und die Herstellung von Aluminaten zu wasserdichten.

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