о утворення сульфіду алюмінію:
2Al + 3S = Al2S3,
який легко розкладається водою:
Al2S3 + 6Н2О = 2Al (ОН) 3 + 3Н2S.
З воднем (H) алюміній безпосередньо не взаємодіє, однак непрямими шляхами, наприклад, з використанням алюмінійорганіческіх з'єднань, можна синтезувати твердий полімерний гідрид алюмінію (AlН3) х - найсильніший відновник.
В вигляді порошку алюміній можна спалити на повітрі, причому утворюється білий тугоплавкий порошок оксиду алюмінію Al2О3.
Висока міцність зв'язку в Al2О3 обумовлює велику теплоту його освіти з простих речовин і здатність алюмінію відновлювати багато метали з їх оксидів, наприклад:
3Fe3O4 + 8Al = 4Al2O3 + 9Fe і навіть
3СаО + 2Al = Al2О3 + 3Са.
Такий спосіб отримання металів називають алюминотермии.
Знаходження в природі
За поширеності в земній корі алюміній займає перше місце серед металів і третє місце серед всіх елементів (після кисню (O) і кремнію (Si)), на його частку припадає близько 8, 8% маси земної кори. Алюміній входить у величезне число мінералів, головним чином, алюмосилікатів, і гірських порід. З'єднання алюмінію містять граніти, базальти, глини, польові шпати та ін Але ось парадокс: при величезному числі мінералів і порід, що містять алюміній, родовища бокситів - головного сировини при промисловому отриманні алюмінію, досить рідкісні. У Росії родовища бокситів є в Сибіру і на Уралі. Промислове значення мають також алуніти і нефеліни. В якості мікроелемента алюміній присутній в тканинах рослин і тварин. Існують організми - концентратори, накопичують алюміній в своїх органах, - деякі плауни, молюски.
Промислове отримання: при промисловому виробництві боксити спочатку піддають хімічній переробці, видаляючи з них домішки оксидів кремнію (Si), заліза (Fe) та інших елементів. В результаті такої переробки одержують чистий оксид алюмінію Al2O3 - Основна сировина при виробництві металу електролізом. Однак через те, що температура плавлення Al2O3 дуже висока (понад 2000 В° C), використовувати його розплав для електролізу не вдається.
Вихід вчені та інженери знайшли в наступному. У електролізної ванні спочатку розплавляють кріоліт Na3AlF6 (температура розплаву трохи нижче 1000 В° C). Кріоліт можна отримати, наприклад, при переробці нефелінів Кольського півострова. Далі в цей розплав додають трохи Al2О3 (до 10% по масі) і деякі інші речовини, улучающіе умови проведення наступного процесу. При електролізі цього розплаву відбувається розкладання оксиду алюмінію, кріоліт залишається в розплаві, а на катоді утворюється розплавлений алюміній:
2Al2О3 = 4Al + 3О2.
Алюмінієві сплави
Більшість металевих елементів сплавляються з алюмінієм, але тільки деякі з них відіграють роль основних легуючих компонентів у промислових алюмінієвих сплавах. Тим не менш, значне число елементів використовують як добавок для поліпшення властивостей сплавів. Найбільш широко застосовуються:
Берилій додається для зменшення окислювання при підвищених температурах. Невеликі добавки берилію (0, 01 - 0, 05%) застосовують в алюмінієвих ливарних сплавах для поліпшення плинності у виробництві деталей двигунів внутрішнього згоряння (Поршнів і головок циліндрів).
Бор вводять для підвищення електропровідності і як рафінуючі добавку. Бор вводиться в алюмінієві сплави, використовувані в атомній енергетиці (крім деталей реакторів), тому він поглинає нейтрони, перешкоджаючи поширенню радіації. Бор вводиться в середньому в кількості 0, 095 - 0, 1%.
Вісмут. Метали з низькою температурою плавлення, такі як вісмут, свинець, олово, кадмій вводять в алюмінієві сплави для поліпшення оброблюваності різанням. Ці елементи утворюють м'які легкоплавкі фази, які сприяють ламкості стружки і змазування різця.
Галій додається в кількості 0, 01 - 0, 1% в сплави, з яких далі виготовляються витрачаються аноди.
Залізо. У малих кількостях (В»0, 04%) вводиться при виробництві проводів для збільшення міцності і покращує характеристики повзучості. Так само залізо зменшує прилипання до стінок форм при литті в кокіль.
Індій. Добавка 0, 05 - 0, 2% упрочняют сплави алюмінію при старінні, особливо при низькому вмісті міді. Індієвий добавки використовуються в алюмінієво-кадмієвих підшипникових сплавах.
Приблизно 0, 3% кадмію вводять для підвищення міцності і поліпшення корозійних властивостей сплавів.
Кальцій надає пластичність. При вмісті кальцію 5% сплав володіє ефектом надпластичності.
Кремній є найбільш використовуваною добавкою у ливарних сплавах. У кількості 0, 5 - 4% зменшує схильність до тріщин. Поєднання кремнію з магнієм роблять можливим термоуплотненіе сплаву.
Магній. Добавка магнію значно підвищує міцність без зниження пластичності, підвищує зварюваність і збільшує корозійну стійкість сплаву.
Мідь упрочняет сплави, максимальне зміцнення досягається при вмісті міді 4 - 6%. Сплави з міддю використовуються у виробництві поршнів двигунів внутрішнього згоряння, високоякісних литих деталей літальних апаратів.
Олово покращує обробку різанням.
Титан. Основне завдання титану в сплавах - подрібнення зерна в виливках і злитках, що дуже підвищує міцність і рівномірність властивостей у всьому обсязі.
Хоча алюміній вважається одним з найменш благородних промислових металів, він досить стійкий у багатьох окисних середовищах. Причиною такої поведінки є наявність безперервної окісної плівки на поверхні алюмінію, яка негайно утворюється знову на зачищених ділянках при впливі кисню, води та інших окислювачів.
В більшості випадків плавку ведуть на повітрі. Якщо взаємодія з повітрям обмежується утворенням на поверхні нерозчинних у розплаві з'єднань і виникаюча плівка цих з'єднань істотно сповільнює подальше взаємодія, то зазвичай не приймають жодних заходів для придушення такого взаємодії. Плавку в цьому випадку ведуть при прямому контакті розплаву з атмосферою. Так чинять при приготуванні більшості алюмінієвих, цинкових, олов'яно - Свинцевих сплавів.
Простір, в якому протікає процес плавки сплавів, обмежується вогнетривкої футеровкою, здатної витримувати температури 1500 - 1800 Лљ С. У всіх процесах плавки бере участь газова фаза, яка формується в процесі згоряння палива, взаємодіючи з навколишнім середовищем і футеровкою плавильного агрегату і т.п.
Більшість алюмінієвих сплавів мають високу корозійну стійкість в природній атмосфері, морській воді, розчинах багатьох солей і хімікатів і в більшості харчових продуктів. Конструкції з алюмінієвих сплавів часто використовують в морській воді. Морські бакени, рятувальні шлюпки, судна, баржі будуються з сплавів алюмінію з 1930 р. В даний час довжина корпусів кораблів із сплавів алюмінію досягає 61 м. Існує досвід алюмінієвих підземних трубопроводів, сплави алюмінію володіють високою стійкістю до грунтової корозії. У 1951 році на Алясці був побудований трубопровід довжиною 2, 9 км. Після 30 років роботи не було виявлено жодної течі або серйозного пошкодження через корозію.
Алюміній у великому обсязі використовується в будівництві у вигляді облицювальних панелей, дверей, віконних рам, електричних кабелів. Алюмінієві сплави не схильні до сильної корозії протягом тривалого часу при контакті з бетоном, будівельним розчином, штукатуркою, особливо якщо конструкції не піддаються частому намоканню. При частому намоканні, якщо поверхня алюмінієвих виробів не була додатково оброблена, він може темніти, аж до почорніння в промислових містах з великим вмістом окислювачів в повітрі. Для уникнення цього випускаються спеціальні сплави для отримання блискучих поверхонь шляхом блискучого анодування - нанесення на поверхню металу оксидної плівки. При цьому поверхні можна надавати безліч кольорів і відтінків. Наприклад, сплави алюмінію з кремнієм дозволяють отримати гаму відтінків, від сірого до чорного. Золотий колір мають сплави алюмінію ...
