Aluminiul 3

DOWNLOAD REFERAT

Preview referat: Aluminiul 3

     Cel mai apropiat analog al borului - aluminiul - ocupa dupa raspândirea lui în natura locul al patrulea (dupa O, H si Si), reprezentând aproximativ 5,5% din numarul total de atomi ai scoartei pamântului. În istoria lui geochimica, aluminiul este strâns legat de oxigen si siliciu. Cea mai mare cantitate de aluminiu este concentrata în silicatii de aluminiu (X § 4). Un produs foarte raspândit de alterare a rocilor formate din acest mineral este argila, a carei compozitie fundamentala (corespunzatoare mineralului caolin), corespunde formulei Al2O3?2SiO2?2H2O. Dintre celelalte minerale de aluminiu, cele mai importante sunt bauxitul (Al2O3?xH2O) si criolitul (AlF3?3NaF).

      Aluminiul elementar a fost izolat pentru prima oara în anul 1827. Astazi, el se obtine industrial prin electroliza solutiei de Al2O3 în criolit topit. Procesul se efectueaza la temperaturi de aproximativ 1000°C în cuptoare electrice speciale, la anod degajându-se oxigen, iar la catod aluminiu lichid. Acesta se aduna la fundul cuptorului, de unde se elimina periodic.

      Aluminiul este un metal destul de dur, de culoare argintie-alba, cu greutatea specifica 2,7, care se topeste la 660°C si fierbe la 2060°C. El este foarte ductibil si se caracterizeaza printr-o conductibilitate electrica ridicata, care reprezinta aproximativ 0,6 din conductibilitatea electrica a cuprului. Fiind de peste trei ori mai usor decât acesta, aluminiul îl înlocuieste partial în fabricatia conductorilor electrici. Aceasta se datoreste în special faptului ca pentru sectiuni care asigura aceeasi conductibilitate electrica, greutatea conductorilor de aluminiu este de doua ori mai mica decât a conductorilor de cupru.

      Aluminiul se utilizeaza mult mai mult sub forma diferitelor aliaje, care se caracterizeaza atât prin densitatea lor mica, cât si prin excelente proprietati mecanice. Este deosebit de importanta asa-numitul duraluminiul (compozitia aproximativa: 94% Al, 4% Cu si câte 0,5% Mg, Mn, Fe si Si). Duraluminiul este valoros prin faptul ca piesele confectionate din el sunt de aproape de trei ori mai usoare decât piesele din otel, la o rezistenta egala. Fara a vorbi de industria aeronautica, pentru care greutatea specifica mica a materialului este deosebit de importanta, reducerea greutatii constructilor metalice prezinta o importanta enorma pentru numeroase domenii ale tehnicii. Aceasta se vede deosebit de clar daca se tine seama de faptul ca, de exemplu, într-un vagon de marfa încarcat aproximativ 1/3 din întreaga greutate revine materialelor din care este confectionat vagonul, iar la vagoanele de persoane greutatea propie a acestora reprezinta pâna la 95% din sarcina. Este evident ca numai înlocuirea partiala a otelului cu duraluminiu ar avea un urias efect tehnico-economic. Din aceasta cauza, cât si datorita existentei în natura a unor rezerve practic inepuizabile de aluminiu, el este denumit pe drept cuvânt "metalul viitorului". Posibilitatea înlocuirii pe scara mare a principalului metal al tehnicii moderne - fierul - cu aluminiul este limitata în special de costul ridicat al aluminiului.

      În aer aluminiul se acopera instantaneu cu o pelicula extrem de fina, dar foarte densa de oxid, care apara metalul de oxidare mai avansata. Din aceasta cauza suprafata lui nu este lucioasa, ci are un aspect mat. La calcinarea aluminiului fin maruntit el arde energic în aer. În acelasi mod se produce si reactia aluminiului cu sulful. Combinarea cu clorul si bromul are loc chiar la temperatura ordinara, iar reactia cu iodul se produce la cald. La temperaturi foarte înalte aluminiul se combina direct cu azotul si carbonul. El nu reactioneaza însa cu hidrogenul.

      Aluminiul este practic perfect stabil fata de apa. Solutiile foarte diluate si cele foarte concentrate de HNO3 si H2SO4 nu rectioneaza aproape deloc cu aluminiul, în timp ce în cazul concentratiilor medii ale acestor acizi, aluminiul se dizolva treptat. Aluminiul este stabil fata de CH3COOH si H3PO4. Metalul pur este destul de stabil si fata de acidul clorhidric. Aluminiul este usor solubil în baze tari (NaOH, KOH). El este destul de puternic corodat si de solutia de NH4OH. În seria tensiunilor, aluminiul este situat între Mg si Zn. În toate combinatiile lui el este trivalent.

      Combinarea aluminiului cu oxigenul este însotita de degajarea unei mari cantitati de caldura, mult mai mari decât în cazul multor altor metale. Din aceasta cauza, la încalzirea unui amestec format dintr-un oxid oarecare si pulbere de aluminiu se produce o reactie violenta, care duce la separarea metalului liber din oxidul respectiv. Metoda de reducere cu ajutorul aluminiului (aluminotermia), descoperita de N. N. Beketov în anul 1859, se foloseste pe scara mare pentru obtinerea unei serii de elemente în stare libera (Cr, Mn, V, etc.).

      Aluminotermia se foloseste des si la sudarea diferitelor piese metalice, în special a îmbinarilor sinelor de tramvaie. Amestecul utilizat ("termitul") este format de obicei din pulberi fine de aluminiu si oxid de fier (Fe3O4). El se aprinde cu ajutorul unui amestec de Al si BaO2. Reactia fundamentala are loc dupa ecuatia: 8Al + 3Fe2O4 = 4Al2O3 + 9Fe + 795 kcal, când se produce o temperatura de aproximativ 3500°C. Afara de sudura, termitul se foloseste la retopirea aschiilor de otel (deseu al industriei metalurgice prelucratoare).

      Oxidul de aluminiu este o masa alba, foarte greu fuzabila si insolubila în apa. Al2O3 nativ (mineralul corund), cât si oxidul obtinut sintetic si apoi calcinat energic, se disting printr-o duritate mare si prin insolubilitate în acizi. Oxidul de aluminiu (alumina sau asa-numitul alundum) poate fi solubilizat prin topire cu alcalii sau cu K2S2O7.

      Datorita insolubilitatii Al2O3 în apa, hidroxidul corespunzator acestui oxid [Al(OH)3] nu poate fi obtinut decât pe cale indirecta (pornind de la saruri). El este un precipitat felatinos voluminos, de culoare alba, practic insolubil în apa, dar usor solubil în acizi si în baze tari. Hidroxidul de aluminiu are prin urmare un caracter amfoter. Dar atât proprietatile bazice, cât si în special proprietatile acide, sunt destul de slabe. Hidroxidul de aluminiu este insolubil în exces de NH4OH.

      Prin reactia Al(OH)3, cu baze tari se formeaza aluminatii respectivi, de exemplu dupa shema: Al(OH)3 + KOH = KAlO2 + 2H2O. Aluminatii metalelor alcaline sunt usor solubili în apa, dar din cauza hidrolizei energice solutiile lor sunt stabile numai în prezenta unui exces suficient de alcalii. Aluminatii care deriva de la baze mai slabe sunt hidrolizati practic complet în solutie si de aceea nu se pot obtine decât pe cale uscata (prin topirea Al2O3 cu oxizii metalelor respective). Majoritatea acestora sunt insolubili în apa.

      Cu acizi, Al(OH)3 formeaza usor saruri, care contin în solutie ioni incolori de Al(OH)3. Derivatii majoritatii acizilor tari sunt usor solubili în apa, dar se hidrolizeaza destul de puternic si de aceea solutiile lor au reactie acida. Si mai puternic sunt hidrolizate sarurile solubile ale Al(OH)3 cu acizii slabi. Multe din acestea (de exemplu Al2S3) se descompun practic complet în prezenta apei.

      În seria halogenurilor de aluminiu, AlF3 se deosebeste foarte mult prin proprietatile ei de anolagii ei. Fluorura de aluminiu care se obtine pe cale uscata (de exemplu prin calcinarea Al2O3 în vapori de HF) este o pulbere cristalina incolora, care se topeste abia la 1040°C. Ea este practic insolubila în apa.

      Combinatiile aluminiului cu clorul, bromul si iodul sunt incolore si osor fuzibile. Ele sunt substante foarte reactive si se dizolva usor atât în apa, cât si în solventi organici. Reactia halogenurilor anhidre cu apa este însotita de degajarea unei cantitati mari de caldura. Toate aceste combinatii sunt puternic hidrolizate în solutie. Fiind destul de volatile chiar înconditii obisnuite, AlCl3, AlBr2, AlJ3 fumega în aer (datorita hidrolizei).

      Halogenurile de aluminiu formeaza cu halogenurile unor metale monovalente combinatii complexe în special de tipul M3 [AlF6] si M [AlHIg4] (unde Hig = Cl, Br sau J).

     Tendinta de a da reactii de aditie este foarte pronuntata la holgenuile cercetate, în special la AlCl3. Acestei proprietati i se datoreste utilizarea ei cea mai importanta în tehnica - drept catalizator la prelucrarea petrolului si în diferite sinteze organice. Începuturile acestei utilizari se bazeaza pe lucrarile lui G. G. Gustavson (1884).

      Sulfatul de aluminiu este incolor si solubil în apa. El se separa de obicei din solutii sub forma cristalohidratului Al2(SO4)3?18H2O. Sulfatul de aluminiu formeaza cu o serie de sulfati ai metalelor monovalente saruri complexe incolore, de tipul M [Al(SO4)2]?12H2O. Fiind perfect stabile în stare solida, aceste saruri (asa-numitii alauni) sunt practic complet disociate în solutie în ionii respectivi. Si pentru alte metale trivalente (E = Cr, Fe, V, etc.) se cunosc sulfati complecsi de tipul alaunilor. Drept cationi monovalenti (M) pot intra în compozitia lor K+, Na+, NH4+ si altii.

      Dintre celelalte combinatii ale aluminiului trebuie mentionat acetatul [Al(CH3COO)3], care se foloseste la vopsirea tesaturilor (ca mordant) si în medicina (la comprese). Aceasta sare nu se cunoaste decât în solutie, unde este puternic hidrolizata. La evaporarea apei se evapora si o parte din acidul acetic, precipitând acetati bazici. Azotatul de aluminiu este usor solubil în apa. Fosfatul de aluminiu este insolubil în apa (si acid acetic), fiind solubil însa în acizi si baze tari.

« mai multe referate din Chimie