>

Zgorevanje aluminija v pari. Lastnosti aluminija za požarno nevarnost Ali aluminij izgori v odprtem ognju

Dyldina Julia

Plamen ima lahko drugačno barvo, vse je odvisno le od kovinske soli, ki mu je dodana.

Prenesi:

Predogled:

MAOU Srednja šola št. 40

Tema

Obarvanje plamena kot ena od metod analitične kemije.

Dyldina Yudia,

9g razred., MAOU srednja šola št. 40

Nadzornik:

Gurkina Svetlana Mikhailovna,

Učitelj biologije in kemije.

Perm, 2015

  1. Uvod.
  2. Poglavje 1 Analitična kemija.
  3. 2. poglavje Metode analizne kemije.
  4. Poglavje 3 Barvne reakcije plamena.
  5. Zaključek.

Uvod.

Že od zgodnjega otroštva me je navduševalo delo kemikov. Zdelo se je, da so čarovniki, ki so se naučili nekaj skritih zakonov narave in ustvarili neznano. V rokah teh čarovnikov so snovi spreminjale barvo, se vžigale, segrevale ali ohladile, eksplodirale. Ko sem prišel k pouku kemije, se je zavesa začela dvigovati in začel sem razumeti, kako potekajo kemični procesi. Opravljen tečaj kemije mi ni zadostoval, zato sem se odločila za delo na projektu. Želela sem, da je tema, ki jo obdelujem, smiselna, mi pomaga, da se bolje pripravim na izpit iz kemije in potešim željo po lepih in živih reakcijah.

Obarvanje plamena s kovinskimi ioni v različnih barvah preučujemo pri pouku kemije, ko gremo skozi alkalijske kovine. Ko me je ta tema začela zanimati, se je izkazalo, da v tem primeru ni bila v celoti razkrita. Odločil sem se, da ga podrobneje preučim.

Cilj: S pomočjo tega dela se želim naučiti, kako določiti kvalitativno sestavo nekaterih soli.

Naloge:

  1. Spoznajte analitično kemijo.
  2. Naučite se metod analitične kemije in izberem najprimernejše za moje delo.
  3. S poskusom ugotovite, katera kovina je del soli.

Poglavje 1.

Analitična kemija.

Analitična kemija -veja kemije, ki proučuje kemično sestavo in delno strukturo snovi.

Namen te znanosti je določiti kemični elementi ali skupine elementov, ki sestavljajo snovi.

Predmet njenega preučevanja je izboljšanje obstoječih in razvoj novih analiznih metod, iskanje možnosti za njihovo praktično uporabo, preučevanje teoretičnih osnov analitičnih metod.

Glede na nalogo metode ločimo kvalitativno in kvantitativno analizo.

  1. Kvalitativna analiza - niz kemičnih, fizikalno-kemijskih in fizikalnih metod, ki se uporabljajo za odkrivanje elementov, radikalov in spojin, ki sestavljajo analizirano snov ali mešanico snovi. Pri kvalitativni analizi lahko uporabimo lahko izvedljive, značilne kemične reakcije, pri katerih opazimo pojav ali izginotje obarvanosti, sproščanje ali raztapljanje oborine, nastanek plina itd. Takšne reakcije imenujemo kvalitativne in z s pomočjo njih je mogoče enostavno preveriti sestavo snovi.

Kvalitativna analiza se najpogosteje izvaja v vodnih raztopinah. Temelji na ionskih reakcijah in vam omogoča odkrivanje kationov ali anionov snovi, ki jih vsebujejo. Robert Boyle velja za ustanovitelja te analize. Ta koncept kemijskih elementov je uvedel kot glavne dele kompleksnih snovi, ki jih ni mogoče razgraditi, nakar je sistematiziral vse takrat znane kvalitativne reakcije.

  1. Kvantitativna analiza - niz kemičnih, fizikalno-kemijskih in fizikalnih metod za določanje razmerja komponent, ki sestavljajo

analit. Na podlagi rezultatov tega lahko določimo ravnotežne konstante, produkte topnosti, molekulske in atomske mase. Takšno analizo je težje izvesti, saj zahteva previden in bolj skrben pristop, sicer lahko rezultati dajo velike napake in delo se zmanjša na nič.

Pred kvantitativno analizo običajno sledi kvalitativna analiza.

2. poglavje

Metode kemijske analize.

Metode kemijske analize so razdeljene v 3 skupine.

  1. Kemijske metodetemelji na kemičnih reakcijah.

V tem primeru se za analizo lahko uporabijo samo takšne reakcije, ki jih spremlja vizualni zunanji učinek, na primer sprememba barve raztopine, razvoj plinov, obarjanje ali raztapljanje oborin itd. Ti zunanji učinki bodo služili kot analitični signal v tem primeru. Kemične spremembe, ki se zgodijo, imenujemo analitične reakcije, snovi, ki te reakcije povzročajo, pa kemični reagenti.

Vse kemične metode so razdeljene v dve skupini:

  1. Reakcija poteka v raztopini, tako imenovana "mokra pot".
  2. Metoda izvajanja analize s trdnimi snovmi brez uporabe topil, taka metoda se imenuje "suha pot". Deli se na pirokemično analizo in trituracijsko analizo. Pripirokemična analiza inpreskusno snov segrejemo v plamenu plinski gorilnik. V tem primeru hlapljive soli (kloridi, nitrati, karbonati) številnih kovin dajejo plamenu določeno barvo. Druga metoda pirotehnične analize je izdelava barvnih biserov (očal). Za pridobitev biserov se soli in kovinski oksidi legirajo z natrijevim tetraboratom (Na2 B4O7 "10H2O) ali natrijevim amonijevim hidrofosfatom (NaNH4HP04 4H20) in opazujemo barvo nastalih stekel (biserov).
  3. Metoda drgnjenja je bil predlagan v 1898 F. M. Flavitsky. Trdno preskusno snov trituriramo s trdnim reagentom in opazimo zunanji učinek. Na primer, kobaltove soli z amonijevim tiocianatom lahko dajo modro barvo.
  1. Pri analizi s fizikalnimi metodamištudij fizične lastnosti snovi s pomočjo instrumentov, ne da bi se zatekli k kemičnim reakcijam. Fizikalne metode vključujejo spektralno analizo, luminiscentno, rentgensko difrakcijo in druge metode analize.
  2. S pomočjo fizikalno-kemijskih metodpreučuje fizikalne pojave, ki se pojavljajo pri kemičnih reakcijah. Na primer, pri kolorimetrični metodi se intenzivnost barve meri glede na koncentracijo snovi, pri konduktometrični analizi pa se meri sprememba električne prevodnosti raztopin.

3. poglavje

Laboratorijsko delo.

Barvne reakcije plamena.

Cilj: Preučiti obarvanje plamena alkoholne svetilke s kovinskimi ioni.

Pri svojem delu sem se odločil za uporabo metode pirotehnične analize plamenskega obarvanja s kovinskimi ioni.

Testne snovi:kovinske soli (natrijev fluorid, litijev klorid, bakrov sulfat, barijev klorid, kalcijev klorid, stroncijev sulfat, magnezijev klorid, svinčev sulfat).

oprema: porcelanaste skodelice, etilni alkohol, steklena palica, koncentrirana klorovodikova kislina.

Za izvedbo dela sem naredil raztopino soli v etilnem alkoholu in jo nato zažgal. Svoje izkušnje sem porabil večkrat, na zadnji stopnji so bili izbrani najboljši vzorci, na katerih področju smo posneli video.

Zaključki:

    Hlapne soli mnogih kovin obarvajo plamen v različnih barvah, značilnih za te kovine. Barva je odvisna od vročih hlapov prostih kovin, ki nastanejo kot posledica toplotne razgradnje soli, ko se le-te vnesejo v plamen gorilnika. V mojem primeru so te soli vključevale natrijev fluorid in litijev klorid, dale so svetle nasičene barve.

Zaključek.

Kemijsko analizo človek uporablja na številnih področjih, pri pouku kemije pa se seznanimo le z majhnim področjem te kompleksne znanosti. Tehnike, ki se uporabljajo pri pirokemični analizi, se v kvalitativni analizi uporabljajo kot predhodni test pri analizi zmesi trdnih snovi ali kot verifikacijske reakcije. Pri kvalitativni analizi reakcije igra "suhi" način le pomožno vlogo, običajno se uporabljajo kot primarni testi in reakcije preverjanja.

Poleg tega te reakcije ljudje uporabljajo v drugih panogah, na primer v ognjemetih. Kot vemo, so ognjemet okrasne luči različnih barv in oblik, pridobljene s sežiganjem pirotehničnih kompozicij. Tako se pirotehničnim ognjemetom dodajo različne gorljive snovi, med katerimi so široko zastopani nekovinski elementi (silicij, bor, žveplo). Pri oksidaciji bora in silicija se sprosti velika količina energije, vendar se plinski produkti ne tvorijo, zato se te snovi uporabljajo za izdelavo varovalk z zakasnjenim delovanjem (za vžig drugih spojin ob določenem času). Številne mešanice vključujejo organske ogljikove materiale. Na primer oglje (uporablja se v črnem smodniku, ognjemetnih školjkah) ali sladkorju (dimne granate). Uporabljajo se reaktivne kovine (aluminij, titan, magnezij), katerih gorenje pri visoki temperaturi daje močno svetlobo. To njihovo lastnost so začeli uporabljati za izstrelitev ognjemeta.

V procesu dela sem spoznal, kako težko in pomembno je delati s snovmi, ni bilo vse v celoti uspešno, kot bi si želel. Praviloma pri pouku kemije ni dovolj vadbenega dela, zaradi katerega se razvijajo teoretične veščine. Projekt mi je pomagal razviti to veščino. Poleg tega sem z velikim veseljem seznanjala sošolce z rezultati svojega dela. To jim je pomagalo utrditi svoje teoretično znanje.

aluminij - gorljiva kovina, atomska masa 26,98; gostota 2700 kg / m 3, tališče 660,1 ° C; vrelišče 2486 °C; toplota zgorevanja -31087 kJ/kg. Aluminijasti ostružki in prah se lahko vnamejo pod lokalnim delovanjem nizkokaloričnih virov vžiga (plamen vžigalice, iskre itd.). Ko aluminijev prah, ostružki, folija medsebojno delujejo z vlago, nastane aluminijev oksid in se sprosti velika količina toplote, kar vodi do njihovega spontanega zgorevanja, ko se kopičijo v kupih. Ta proces olajša onesnaženje teh materialov z olji. Sproščanje prostega vodika med interakcijo aluminijevega prahu z vlago olajša njegovo eksplozijo. Temperatura samovžiga vzorca aluminijevega prahu z disperzijo 27 mikronov je 520 °C; temperatura tlenja 410 °C; spodnja meja koncentracije širjenja plamena 40 g/m 3 ; največji eksplozijski tlak 1,3 MPa; hitrost dviga tlaka: povprečno 24,1 MPa/s, največ 68,6 MPa/s. Mejna koncentracija kisika, pri kateri je izključen vžig zračnega vzmetenja z električno iskro, 3 % prostornine. Usedeni prah je nevarnost požara. Temperatura samovžiga 320 °C. Aluminij pri sobni temperaturi zlahka sodeluje z vodnimi raztopinami alkalij in amoniaka s sproščanjem vodika. Mešanje aluminija v prahu z alkalno vodno raztopino lahko povzroči eksplozijo. Močno reagira s številnimi metaloidi. Aluminijasti ostružki gorijo na primer v bromu in tvorijo aluminijev bromid. Interakcija aluminija s klorom in bromom se pojavi pri sobni temperaturi, z jodom - pri segrevanju. Pri segrevanju se aluminij združi z žveplom. Če aluminijev prah vlijemo v vrelo žveplovo paro, se aluminij vžge. Močno zmlet aluminij reagira s halogeniranimi ogljikovodiki; majhna količina aluminijevega klorida (nastalega med to reakcijo) deluje kot katalizator, pospeši reakcijo in v nekaterih primerih povzroči eksplozijo. Ta pojav opazimo, ko se aluminijev prah segreje z metil kloridom, ogljikovim tetrakloridom, zmesjo kloroforma in ogljikovega tetraklorida na temperaturo okoli 150 °C.

Aluminij v obliki kompaktnega materiala ne vpliva na ogljikov tetraklorid. Mešanje aluminijevega prahu z nekaterimi kloriranimi ogljikovodiki in alkoholom povzroči, da se zmes spontano vname. Mešanica aluminijevega prahu z bakrovim oksidom, srebrovim oksidom, svinčevim oksidom in zlasti svinčevim dioksidom gori s eksplozijo. Mešanica amonijevega nitrata, aluminija v prahu s premogom ali nitro spojinami je eksploziv. Sredstva za gašenje: suh pesek, aluminijev oksid, magnezitni prah, azbestna odeja. Prepovedana je uporaba vode in gasilnih aparatov.

V čisti obliki se aluminij v naravi ne pojavlja, ker ga atmosferski kisik zelo hitro oksidira s tvorbo močnih oksidnih filmov, ki ščitijo površino pred nadaljnjo interakcijo.

Kot konstrukcijski material se običajno ne uporablja čisti aluminij, temveč različne zlitine na njegovi osnovi, za katere je značilna kombinacija zadovoljive trdnosti, dobre duktilnosti, zelo dobre variljivosti in odpornosti proti koroziji. Poleg tega je za te zlitine značilna visoka odpornost na vibracije.

POGLEJMO IZZAJ PRIZORIJO

Za oblikovanje vzorcev tekočih procesov se lahko omejimo na upoštevanje kationov in izključimo anione, saj sami ne sodelujejo v reakciji. (Vendar vrsta anionov vpliva na hitrost odlaganja.) Če zaradi preprostosti predpostavimo, da sta sproščena in raztopljena kovina dvovalentna, lahko zapišemo:

Jaz 1 + jaz 2 2+ => jaz 1 2+ + jaz 2

Poleg tega je za prvi poskus Me 1 = Fe, Me 2 = Сu. Torej je proces sestavljen iz izmenjave nabojev (elektronov) med atomi in ioni obeh kovin. Če ločeno upoštevamo (kot vmesne reakcije) raztapljanje železa ali obarjanje bakra, dobimo:

Fe => Fe 2+ + 2e -
Cu 2+ + 2e - => Cu

Zdaj razmislite o primeru, ko je kovina potopljena v vodo ali v raztopino soli, s kationom katere izmenjava je nemogoča zaradi njenega položaja v nizu napetosti. Kljub temu se kovina nagiba k temu, da gre v raztopino v obliki iona. V tem primeru kovinski atom odda dva elektrona (če je kovina dvovalentna), površina kovine, potopljena v raztopino, je negativno nabita glede na raztopino in na vmesniku nastane dvojna električna plast. Ta potencialna razlika preprečuje nadaljnje raztapljanje kovine, tako da se proces kmalu ustavi. Če sta dve različni kovini potopljeni v raztopino, bosta obe napolnjeni, vendar je manj aktivna nekoliko šibkejša, ker so njeni atomi manj nagnjeni k odcepitvi elektronov. Povežite obe kovini s prevodnikom. Zaradi potencialne razlike bo tok elektronov stekel iz bolj aktivne kovine v manj aktivno, ki tvori pozitivni pol elementa. Poteka postopek, pri katerem aktivnejša kovina preide v raztopino, kationi iz raztopine pa se sprostijo na bolj žlahtno kovino.

Bistvo galvanske celice

Ponazorimo zdaj z nekaj poskusi zgornje nekoliko abstraktno sklepanje (kar je poleg tega velika poenostavitev).

Najprej napolnimo čašo s prostornino 250 ml do sredine z 10 % raztopino žveplove kisline in vanjo potopimo ne premajhne koščke cinka in bakra. Na obe elektrodi spajkamo ali zakovičimo bakreno žico, katerih konca se ne smeta dotikati raztopine.

Dokler konci žice niso povezani med seboj, bomo opazovali raztapljanje cinka, ki ga spremlja sproščanje vodika. Cink je, kot sledi iz niza napetosti, bolj aktiven od vodika, zato lahko kovina izpodriva vodik iz ionskega stanja. Obe kovini tvorita električni dvojni sloj. Potencialno razliko med elektrodama je najlažje zaznati z voltmetrom. Takoj po vklopu naprave v vezju bo puščica pokazala približno 1 V, potem pa bo napetost hitro padla. Če na element, ki porablja napetost 1 V, priključite majhno žarnico, bo zasvetila - najprej precej močno, nato pa bo sijaj postal šibek.

Po polarnosti sponk naprave lahko sklepamo, da je bakrena elektroda pozitiven pol. To je mogoče dokazati tudi brez naprave z upoštevanjem elektrokemije procesa. V manjši čaši ali v epruveti pripravimo nasičeno raztopino kuhinjske soli, dodamo približno 0,5 ml alkoholne raztopine indikatorja fenolftaleina in v raztopino potopimo obe z žico zaprti elektrodi. V bližini negativnega pola bo opaziti rahlo rdečkasto obarvanje, ki je posledica tvorbe natrijevega hidroksida na katodi.

V drugih poskusih lahko v celico postavimo različne pare kovin in določimo nastalo napetost. Na primer, magnezij in srebro bosta dala posebno veliko potencialno razliko zaradi znatne razdalje med njima v nizu napetosti, medtem ko bosta cink in železo, nasprotno, dala zelo majhno, manj kot desetinko volta. Z uporabo aluminija zaradi pasivacije praktično ne bomo dobili toka.

Vsi ti elementi ali, kot pravijo elektrokemiki, vezja imajo to slabost, da ob odvzemu toka napetost na njih zelo hitro pade. Zato elektrokemiki z metodo vedno merijo pravo vrednost napetosti v izključenem stanju napetostna kompenzacija, to je primerjava z napetostjo drugega vira toka.

Oglejmo si podrobneje postopke v bakreno-cinkovem elementu. Na katodi gre cink v raztopino po naslednji enačbi:

Zn => Zn 2+ + 2е -

Na bakreni anodi se odvajajo vodikovi ioni žveplove kisline. Pritrjujejo elektrone, ki prihajajo skozi žico iz cinkove katode, in posledično nastanejo vodikovi mehurčki:

2H + + 2e - \u003d\u003e H 2

Po kratkem času bo baker pokrit s tanko plastjo vodikovih mehurčkov. V tem primeru se bo bakrena elektroda spremenila v vodikovo elektrodo in potencialna razlika se bo zmanjšala. Ta postopek se imenuje polarizacija elektroda. Polarizacijo bakrene elektrode lahko odpravimo z dodajanjem malo raztopine kalijevega dikromata v celico po padcu napetosti. Po tem se bo napetost ponovno povečala, saj bo kalijev dikromat oksidiral vodik v vodo. Kalijev bikromat v tem primeru deluje kot depolarizator.

V praksi se uporabljajo galvanska vezja, katerih elektrode niso polarizirane, ali vezja, katerih polarizacijo lahko odpravimo z dodajanjem depolarizatorjev.

Kot primer nepolariziranega elementa upoštevajte Daniellov element, ki se je v preteklosti pogosto uporabljal kot vir toka. To je tudi bakreno-cinkov element, vendar sta obe kovini potopljeni v različne raztopine. Cinkova elektroda je nameščena v porozno glineno celico, napolnjeno z razredčeno (približno 20 %) žveplovo kislino. Glinena celica je suspendirana v veliki čaši, ki vsebuje koncentrirano raztopino bakrovega sulfata, na dnu pa je plast kristalov bakrovega sulfata. Druga elektroda v tej posodi je valj iz bakrene pločevine.

Ta element je mogoče izdelati iz steklenega kozarca, komercialno dostopne glinene celice (v skrajnih primerih uporabite cvetlični lonec, ki zapre luknjo na dnu) in dveh elektrod ustrezne velikosti.

Med delovanjem elementa se cink raztopi s tvorbo cinkovega sulfata, na bakreni elektrodi pa se sprosti kovinski baker. Toda hkrati bakrena elektroda ni polarizirana in element daje napetost okoli 1 V. Pravzaprav je teoretično napetost na sponkah 1,10 V, pri odvzemu toka pa izmerimo nekoliko nižjo vrednost, zaradi na električni upor celice.

Če ne odstranimo toka iz celice, moramo odstraniti cinkovo ​​elektrodo iz raztopine žveplove kisline, ker se v nasprotnem primeru raztopi in nastane vodik.

Na sliki je prikazan diagram preproste celice, ki ne potrebuje porozne pregrade. Cinkova elektroda se nahaja v steklenem kozarcu na vrhu, bakrena elektroda pa blizu dna. Celotna celica je napolnjena z nasičeno raztopino natrijevega klorida. Na dno kozarca nalijemo peščico kristalov bakrovega sulfata. Nastala koncentrirana raztopina bakrovega sulfata se bo zelo počasi mešala z raztopino navadne soli. Zato se bo med delovanjem celice na bakreni elektrodi sproščal baker, v zgornjem delu celice pa se bo raztopil cink v obliki sulfata ali klorida.

Zdaj se uporabljajo skoraj izključno baterije suhi elementi ki so bolj priročne za uporabo. Njihov prednik je element Leclanchet. Elektrodi sta cinkov valj in ogljikova palica. Elektrolit je pasta, ki je v glavnem sestavljena iz amonijevega klorida. Cink se raztopi v pasti, vodik pa se sprosti na premog. Da bi se izognili polarizaciji, ogljikovo palico spustimo v platneno vrečko z mešanico premoga v prahu in piroluzita. Ogljikov prah poveča površino elektrode, piroluzit pa deluje kot depolarizator in počasi oksidira vodik. Res je, depolarizacijska sposobnost piroluzita je šibkejša kot pri prej omenjenem kalijevem bikromatu. Zato ob sprejemu toka v suhih celicah napetost hitro pade, zaradi polarizacije se »utrudijo«. Šele čez nekaj časa pride do oksidacije vodika s piroluzitom. Tako elementi "počivajo", če nekaj časa ne prehaja tok. To preverimo na bateriji svetilke, na katero bomo priklopili žarnico. Vzporedno s svetilko, torej neposredno s sponkami, priključimo voltmeter. Sprva bo napetost približno 4,5 V. (Najpogosteje so v takšnih baterijah zaporedno povezane tri celice, vsaka s teoretično napetostjo 1,48 V.) Čez nekaj časa bo napetost padla, žarnica bo oslabila. Z odčitavanjem voltmetra lahko ocenimo, koliko časa mora baterija počivati.

Posebno mesto zavzemajo regenerativni elementi, znani kot baterije. V njih potekajo reverzibilne reakcije, ki jih je mogoče ponovno napolniti po izpraznitvi celice s priklopom na zunanji vir enosmernega toka.

Trenutno so najpogostejše svinčeno-kislinske baterije; v njih je elektrolit razredčena žveplova kislina, v katero sta potopljeni dve svinčeni plošči. Pozitivna elektroda je prevlečena s svinčevim peroksidom PbO 2 (sodobno ime je svinčev dioksid), negativna je kovinski svinec. Napetost na sponkah je približno 2,1 V. Pri praznjenju na obeh ploščah nastane svinčev sulfat, ki se med polnjenjem spet spremeni v kovinski svinec in v svinčev peroksid.

kemični element skupine III periodnega sistema, atomsko število 13, relativna atomska masa 26,98. V naravi ga predstavlja le en stabilen nuklid 27 Al. Številni radioaktivni izotopi aluminija so bili umetno pridobljeni, najbolj dolgoživi - 26 Al ima razpolovno dobo 720 tisoč let. aluminij v naravi. V zemeljski skorji je veliko aluminija: 8,6 % teže. Uvršča se na prvo mesto med vsemi kovinami in na tretje mesto med drugimi elementi (za kisikom in silicijem). Aluminija je dvakrat več kot železa in 350-krat več kot bakra, cinka, kroma, kositra in svinca skupaj! Kot je zapisal pred več kot 100 leti v svojem klasičnem učbeniku Osnove kemije D. I. Mendelejev, od vseh kovin je "aluminij najpogostejši v naravi; dovolj je poudariti, da je del gline, tako da je splošna porazdelitev aluminija v zemeljski skorji jasna. Aluminij ali kovina aluma (alumen) se torej drugače imenuje glina, ki jo najdemo v glini.

Najpomembnejši aluminijev mineral je boksit, mešanica bazičnega oksida AlO (OH) in hidroksida Al (OH)

 3 . Največja nahajališča boksita so v Avstraliji, Braziliji, Gvineji in Jamajki; industrijska proizvodnja se izvaja tudi v drugih državah. Alunit (kamen alum) je bogat tudi z aluminijem (Na,K) 2 SO 4 Al 2 (SO 4) 3 4Al (OH) 3, nefelin (Na, K) 2 O Al 2 O 3 2SiO 2 . Skupno je znanih več kot 250 mineralov, ki vključujejo aluminij; večinoma so aluminosilikati, iz katerih v glavnem nastane zemeljska skorja. Ko preperijo, nastane glina, katere osnova je mineral kaolinit Al 2 O 3 2SiO 2 2H 2 O. Nečistoče železa glino običajno obarvajo rjavo, obstaja pa tudi bela glina - kaolin, ki se uporablja za izdelavo izdelkov iz porcelana in fajanse. Poglej tudi BOKSITI.

Občasno je izredno trd (drugi za diamantom) mineral korund - kristalinični oksid Al

 2O3 , pogosto obarvan z nečistočami v različnih barvah. Njegova modra sorta (primes titana in železa) se imenuje safir, rdeča (primes kroma) se imenuje rubin. Različne nečistoče lahko obarvajo tako imenovani plemeniti korund tudi v zeleno, rumeno, oranžno, vijolično in druge barve in odtenke.

Do nedavnega je veljalo, da se aluminij kot zelo aktivna kovina v naravi ne more pojavljati v prostem stanju, vendar so leta 1978 v kamninah Sibirske platforme odkrili samorodni aluminij - v obliki brkov, dolgih le 0,5 mm. (z debelino niti nekaj mikrometrov). V lunini zemlji, dostavljeni na Zemljo iz regij Morij kriz in obilja, je bilo mogoče zaznati tudi naravni aluminij. Domneva se, da lahko kovinski aluminij nastane s kondenzacijo iz plina. Znano je, da lahko pri segrevanju aluminijevih halogenidov - klorida, bromida, fluorida - bolj ali manj enostavno izhlapijo (npr. AlCl

 3 sublimira že pri 180°C). Z močnim dvigom temperature se aluminijevi halogenidi razgradijo in preidejo v stanje z nižjo kovinsko valenco, na primer AlCl. Ko se taka spojina kondenzira z znižanjem temperature in odsotnostjo kisika, v trdni fazi pride do nesorazmerne reakcije: nekateri atomi aluminija se oksidirajo in preidejo v običajno trivalentno stanje, nekateri pa se reducirajo. Monovalentni aluminij se lahko reducira samo v kovino: 3AlCl® 2Al + AlCl 3 . To domnevo podpira tudi nitasta oblika naravnih aluminijevih kristalov. Običajno se kristali te strukture tvorijo zaradi hitre rasti iz plinske faze. Verjetno so na podoben način nastali mikroskopski aluminijevi kepici v lunini zemlji.

Ime aluminij izhaja iz latinskega alumen (rod case aluminis). Tako imenovani alum, dvojni kalij-aluminijev sulfat KAl(SO

 4) 2 12H 2 O) , ki so ga uporabljali kot jedko pri barvanju tkanin. Latinsko ime verjetno sega v grško "halme" - slanica, slana raztopina. Zanimivo je, da je v Angliji aluminij aluminij, v ZDA pa aluminij.

V mnogih priljubljenih knjigah o kemiji obstaja legenda, da je nek izumitelj, katerega imena zgodovina ni ohranila, prinesel cesarju Tiberiju, ki je vladal Rimu v letih 14-27 našega štetja, skledo iz kovine, ki je po barvi podobna srebru, vendar vžigalnik. To darilo je gospodarja stalo življenja: Tiberij je ukazal, da ga usmrtijo in uničijo delavnico, ker se je bal, da bi nova kovina lahko razvrednotila srebro v cesarski zakladnici.

Ta legenda temelji na zgodbi Plinija Starejšega, rimskega pisatelja in učenjaka, pisatelja naravna zgodovina- enciklopedije naravoslovnih znanj starih časov. Po Plinijevih besedah ​​je bila nova kovina pridobljena iz "glinaste zemlje". Toda glina vsebuje aluminij.

Sodobni avtorji skoraj vedno trdijo, da vsa ta zgodba ni nič drugega kot lepa pravljica. In to ni presenetljivo: aluminij v kamninah je izjemno močno vezan na kisik in za njegovo sprostitev je potrebno veliko energije. V zadnjem času pa so se pojavili novi podatki o temeljni možnosti pridobivanja kovinskega aluminija v antiki. Kot je pokazala spektralna analiza, so okraski na grobu kitajskega poveljnika Zhou-Zhuja, ki je umrl v začetku 3. stoletja. AD, so izdelani iz zlitine, ki je 85 % aluminija. Ali so stari ljudje lahko dobili brezplačen aluminij? Vse znane metode (elektroliza, redukcija s kovinskim natrijem ali kalijem) se samodejno izločijo. Ali je bilo v antiki mogoče najti samorodni aluminij, kot so na primer kepi zlata, srebra, bakra? To je tudi izključeno: naravni aluminij je najredkejši mineral, ki se pojavlja v zanemarljivih količinah, zato starodavni mojstri niso mogli najti in zbrati takšnih kepic v pravi količini.

Možna pa je tudi druga razlaga Plinijeve zgodbe. Aluminij je mogoče pridobiti iz rud ne le s pomočjo električne energije in alkalijskih kovin. Od antičnih časov je na voljo in pogosto uporabljeno redukcijsko sredstvo - to je premog, s pomočjo katerega se oksidi mnogih kovin pri segrevanju reducirajo v proste kovine. V poznih sedemdesetih letih prejšnjega stoletja so se nemški kemiki odločili preveriti, ali je bilo mogoče v antiki izdelati aluminij z redukcijo s premogom. Zmes gline s premogom v prahu in navadno soljo ali pepeliko (kalijev karbonat) so segreli v glinenem lončku na rdečo toploto. Sol so pridobivali iz morske vode, pepeliko pa iz rastlinskega pepela, da bi uporabljali le tiste snovi in ​​metode, ki so bile na voljo v antiki. Čez nekaj časa je žlindra z aluminijastimi kroglicami plavala na površini lončka! Donos kovine je bil majhen

, vendar je možno, da so prav na ta način lahko stari metalurgi dobili "kovino 20. stoletja".lastnosti aluminija. Barva čistega aluminija spominja na srebro, je zelo lahka kovina: njegova gostota je le 2,7 g/cm 3 . Lažje od aluminija so le alkalijske in zemeljskoalkalijske kovine (razen barija), berilij in magnezij. Aluminij je tudi enostavno topiti - pri 600 ° C (tanko aluminijasto žico je mogoče stopiti na običajnem kuhinjskem gorilniku), vendar vre le pri 2452 °C. Po električni prevodnosti je aluminij na 4. mestu, takoj za srebrom (je na prvem mestu), bakrom in zlatom, kar je glede na nizko ceno aluminija velikega praktičnega pomena. Toplotna prevodnost kovin se spreminja v enakem vrstnem redu. Visoko toplotno prevodnost aluminija je enostavno preveriti tako, da potopite aluminijasto žlico v vroč čaj. In še ena izjemna lastnost te kovine: njena gladka, sijoča ​​površina odlično odbija svetlobo: od 80 do 93 % v vidnem območju spektra, odvisno od valovne dolžine. V ultravijoličnem območju aluminij v tem pogledu ni enak, le v rdečem območju pa je nekoliko slabši od srebra (v ultravijoličnem ima srebro zelo nizko odbojnost).

Čisti aluminij je precej mehka kovina - skoraj trikrat mehkejša od bakra, zato se tudi relativno debele aluminijaste plošče in palice zlahka upognejo, ko pa aluminij tvori zlitine (teh je ogromno), se njegova trdota lahko desetkrat poveča.

Značilno oksidacijsko stanje aluminija je +3, vendar zaradi prisotnosti nenapolnjenega 3 R- in 3

d -orbitalni atomi aluminija lahko tvorijo dodatne donorsko-akceptorske vezi. Zato je ion Al 3+ z majhnim polmerom je zelo nagnjen k tvorbi kompleksov, ki tvorijo različne kationske in anionske komplekse: AlCl4 – , AlF 6 3– , 3+ , Al(OH) 4 – , Al(OH) 6 3–, AlH 4 –in mnogi drugi. Poznani so tudi kompleksi z organskimi spojinami.

Kemična aktivnost aluminija je zelo visoka; v nizu elektrodnih potencialov je takoj za magnezijem. Na prvi pogled se taka izjava morda zdi čudna: navsezadnje je aluminijasta ponev ali žlica precej stabilna na zraku in se v vreli vodi ne zruši. Aluminij, za razliko od železa, ne rjavi. Izkazalo se je, da je v zraku kovina prekrita z brezbarvnim, tankim, a močnim "oklepom" oksida, ki ščiti kovino pred oksidacijo. Torej, če v plamen gorilnika vnesemo debelo aluminijasto žico ali ploščo debeline 0,5–1 mm, se kovina stopi, a aluminij ne teče, saj ostane v vrečki svojega oksida. Če aluminiju odvzamete zaščitni film ali ga razrahljate (na primer s potopitvijo v raztopino živosrebrovih soli), bo aluminij takoj pokazal svoje pravo bistvo: že pri sobni temperaturi bo začel močno reagirati z vodo z razvojem vodik: 2Al + 6H

 2O®2Al(OH)3 + 3H2 . Na zraku se aluminij brez zaščitnega filma spremeni v ohlapen oksidni prah tik pred našimi očmi: 2Al + 3O 2 ® 2Al 2 O 3 . Aluminij je še posebej aktiven v fino zdrobljenem stanju; aluminijev prah, ko piha v plamen, v trenutku izgori. Če na keramični plošči zmešate aluminijev prah z natrijevim peroksidom in na mešanico spustite vodo, se tudi aluminij vname in zagori z belim plamenom.

Zelo visoka afiniteta aluminija za kisik mu omogoča, da "odvzame" kisik oksidom številnih drugih kovin in jih obnovi (metoda aluminotermične). Najbolj znan primer je mešanica termita, ki ob gorenju sprosti toliko toplote, da se nastalo železo stopi: 8Al + 3Fe

 3 O 4 ® 4 Al 2 O 3 + 9Fe. To reakcijo je leta 1856 odkril N. N. Beketov. Na ta način je možno reducirati na kovine Fe2 O 3 , CoO, NiO, MoO 3 , V 2 O 5 , SnO 2, CuO, številni drugi oksidi. Ko se aluminij zmanjša, Cr2 O 3 , Nb 2 O 5 , Ta 2 O 5 , SiO 2 , TiO 2 , ZrO 2 , B 2 O 3toplota reakcije ne zadostuje za segrevanje reakcijskih produktov nad njihovo tališče.

Aluminij se zlahka raztopi v razredčenih mineralnih kislinah, da tvori soli. Koncentrirana dušikova kislina z oksidacijo aluminijeve površine prispeva k zgoščevanju in strjevanju oksidnega filma (tako imenovana pasivizacija kovin). Tako obdelan aluminij ne reagira niti s klorovodikovo kislino. S pomočjo elektrokem

anodna oksidacija (eloksiranje) na površini aluminija, lahko ustvarite debel film, ki ga je enostavno barvati v različnih barvah.

Izpodrivanje manj aktivnih kovin iz solnih raztopin z aluminijem pogosto ovira zaščitna folija na površini aluminija. Ta film hitro uniči bakrov klorid, zato reakcija 3CuCl poteka zlahka.

 2 + 2Al ® 2AlCl 3 + 3Cu, ki ga spremlja močno segrevanje. V močnih alkalijskih raztopinah se aluminij zlahka raztopi s sproščanjem vodika: 2Al + 6NaOH + 6H 2 О ® 2Na 3 + 3H 2 (nastanejo tudi drugi anionski hidrokso kompleksi). Amfoterna narava aluminijevih spojin se kaže tudi v lahkem raztapljanju njegovega sveže oborjenega oksida in hidroksida v alkalijah. Kristalni oksid (korund) je zelo odporen na kisline in alkalije. Pri taljenju z alkalijami nastanejo brezvodni aluminati: Al 2 O 3 + 2NaOH ® 2NaAlO 2 + H 2 O. Magnezijev aluminat Mg(AlO 2) 2 Špinela je poldragi kamen, običajno obarvan z nečistočami v najrazličnejših barvah.

Aluminij burno reagira s halogeni. Če v epruveto z 1 ml broma vnesemo tanko aluminijasto žico, se aluminij po kratkem času vžge in zagori s svetlim plamenom. Reakcijo mešanice aluminija in joda v prahu sproži kapljica vode (voda z jodom tvori kislino, ki uniči oksidni film), po kateri se pojavi svetel plamen s klubi vijoličnih hlapov joda. Aluminijevi halogenidi v vodnih raztopinah so zaradi hidrolize kisli: AlCl

 3 + H 2 O Al(OH)Cl 2 + HCl. Reakcija aluminija z dušikom se pojavi šele nad 800 ° C s tvorbo AlN nitrida, z žveplom - pri 200 ° C (nastane Al sulfid 2 S 3 ), s fosforjem pri 500°C (nastane AlP fosfid). Ko se bor vnese v staljeni aluminij, se pojavijo boridi sestave AlB 2 in AlB 12 - ognjevzdržne spojine, odporne na kisline. Hidrid (AlH) x (x = 1,2) nastane le v vakuumu pri nizkih temperaturah pri reakciji atomskega vodika z aluminijevim hlapom. Hidrid AlH, stabilen v odsotnosti vlage pri sobni temperaturi 3 pridobljeno v raztopini brezvodnega etra: Al Cl 3 + LiH ® AlH 3 + 3LiCl. S presežkom LiH, soli podoben litijev aluminijev hidrid LiAlH 4 - zelo močno redukcijsko sredstvo, ki se uporablja v organski sintezi. Takoj se razgradi z vodo: LiAlH 4 + 4H 2 O ® LiOH + Al(OH) 3 + 4H 2 . Pridobivanje aluminija. Dokumentirano odkritje aluminija se je zgodilo leta 1825. Prvič je to kovino prejel danski fizik Hans Christian Oersted ko ga je izoliral z delovanjem kalijevega amalgama na brezvodni aluminijev klorid (dobljen s prehajanjem klora skozi vročo mešanico aluminijevega oksida in premoga). Ko je Oersted odgnal živo srebro, je pridobil aluminij, ki pa je bil onesnažen z nečistočami. Leta 1827 je nemški kemik Friedrich Wöhler pridobil aluminij v prahu z redukcijo kalijevega heksafluoroaluminata: Na 3 AlF 6 + 3K ® Al + 3NaF + 3KF. Kasneje mu je uspelo pridobiti aluminij v obliki sijočih kovinskih kroglic. Leta 1854 je francoski kemik Henri Etienne Saint-Clair Deville razvil prvo industrijsko metodo za proizvodnjo aluminija - z zmanjšanjem taline natrijevega tetrakloroaluminata: NaAlCl 4 + 3Na ® Al + 4NaCl. Vendar je bil aluminij še naprej izjemno redka in draga kovina; ni stalo veliko ceneje od zlata in 1500-krat dražje od železa (zdaj le trikrat). Iz zlata, aluminija in dragih kamnov so v 50. letih 18. stoletja izdelali klopotec za sina francoskega cesarja Napoleona III. Ko je bil leta 1855 na svetovni razstavi v Parizu razstavljen velik ingot aluminija, pridobljen z novo metodo, so nanj gledali kot na dragulj. Zgornji del (v obliki piramide) Washingtonskega spomenika v prestolnici ZDA je bil izdelan iz dragocenega aluminija. Takrat aluminij ni bil veliko cenejši od srebra: v ZDA so ga na primer leta 1856 prodajali po ceni 12 $ za funt (454 g), srebro pa po 15 $. V 1. zvezku slavnega Enciklopedični slovar Brockhausa in Efrona pravi, da se "aluminij še vedno uporablja predvsem za oblačenje ... luksuznih predmetov." Do takrat je bilo po vsem svetu izkopanih le 2,5 tone kovine letno. Šele proti koncu 19. stoletja, ko se je razvila elektrolitska metoda za pridobivanje aluminija, je njegova letna proizvodnja začela znašati na tisoče ton, v 20. stoletju. – milijon ton. Zaradi tega je aluminij postala široko dostopna poldraga kovina.

Sodobno metodo pridobivanja aluminija je leta 1886 odkril mladi ameriški raziskovalec. Charles Martin Hall. Za kemijo se je začel zanimati že kot otrok. Ko je našel očetov stari učbenik za kemijo, ga je začel pridno študirati, pa tudi eksperimentirati, nekoč je prejel celo grajo od svoje matere, ker je poškodovala jedilni prt. In 10 let pozneje je naredil izjemno odkritje, ki ga je proslavilo po vsem svetu.

Ko je pri 16 letih postal študent, je Hall od svojega učitelja FF Jewetta slišal, da če bo nekomu uspelo razviti poceni način pridobivanja aluminija, potem ta oseba ne bo le zagotovila ogromno storitev človeštvu, ampak tudi zaslužila ogromno. bogastvo. Jewett je vedel, o čem govori: pred tem se je izpopolnjeval v Nemčiji, delal pri Wöhlerju in se z njim pogovarjal o težavah pridobivanja aluminija. Jewett je s seboj v Ameriko prinesel tudi vzorec redke kovine, ki ga je pokazal svojim študentom. Nenadoma je Hall na glas izjavil: "Dobil bom to kovino!"

Šest let trdega dela se je nadaljevalo. Hall je poskušal pridobiti aluminij na različne načine, a brez uspeha. Končno je skušal pridobiti to kovino z elektrolizo. Takrat še ni bilo elektrarn, tok je bilo treba pridobivati ​​z velikimi domačimi baterijami iz premoga, cinka, dušikove in žveplove kisline. Hall je delal v skednju, kjer je postavil majhen laboratorij. Pomagala mu je sestra Julia, ki so jo bratovi poskusi zelo zanimali. Hranila je vsa njegova pisma in delovne dnevnike, ki omogočajo dobesedno iz dneva v dan slediti zgodovini odkritja. Tukaj je odlomek iz njenih spominov:

»Charles je bil vedno dobre volje in tudi v najhujših dneh se je znal smejati usodi nesrečnih izumiteljev. V času neuspeha je našel tolažbo pri našem starem klavirju. V domačem laboratoriju je delal dolge ure brez odmora; in ko bi lahko za nekaj časa zapustil set, je hitel skozi našo dolgo hišo, da bi se malo poigral ... Vedel sem, da igram s takšnimi

šarma in občutka, nenehno razmišlja o svojem delu. In glasba mu je pri tem pomagala.

Najtežje je bilo najti elektrolit in zaščititi aluminij pred oksidacijo. Po šestih mesecih napornega dela se je v lončku končno pojavilo nekaj majhnih srebrnih kroglic. Hall je takoj stekel k svojemu nekdanjemu učitelju, da bi poročal o svojem uspehu. »Profesor, razumem!« je vzkliknil in iztegnil roko: na dlani je ležalo ducat majhnih aluminijastih kroglic. To se je zgodilo 23. februarja 1886. In natanko dva meseca pozneje, 23. aprila istega leta, je Francoz Paul Héroux izdal patent za podoben izum, ki ga je izdelal samostojno in skoraj sočasno (v oči sta še dve naključji: oba Hall in Héroux sta se rodila leta 1863 in umrla leta 1914).

Zdaj prve kroglice aluminija, ki jih je pridobil Hall, hranijo v American Aluminium Company v Pittsburghu kot nacionalna relikvija, v njegovem kolidžu pa je spomenik Hallu, ulit iz aluminija. Kasneje je Jewett zapisal: »Moje najpomembnejše odkritje je bilo odkritje človeka

. Charles M. Hall je bil tisti, ki je pri 21 letih odkril način pridobivanja aluminija iz rude in tako naredil iz aluminija čudovito kovino, ki se danes pogosto uporablja po vsem svetu. Jewettova prerokba se je uresničila: Hall je prejel široko priznanje, postal je častni član številnih znanstvenih društev. Toda njegovo osebno življenje je propalo: nevesta se ni želela sprijazniti z dejstvom, da njen zaročenec ves čas preživi v laboratoriju, in je prekinila zaroko. Hall je tolažbo našel na domači fakulteti, kjer je delal do konca življenja. Kot je zapisal Charlesov brat: "Koledž je bil njegova žena in otroci in vse, vse njegovo življenje." Hall je kolidžu zapustil tudi večino svoje dediščine - 5 milijonov dolarjev. Hall je umrl zaradi levkemije v starosti 51 let.

Hallova metoda je omogočila pridobivanje razmeroma poceni aluminija z uporabo električne energije v velikem obsegu. Če so od leta 1855 do 1890 pridobili le 200 ton aluminija, potem je bilo v naslednjem desetletju po Hallovi metodi po vsem svetu pridobljenih 28.000 ton te kovine! Do leta 1930 je svetovna letna proizvodnja aluminija dosegla 300.000 ton. Zdaj se letno proizvede več kot 15 milijonov ton aluminija. V posebnih kopelih pri temperaturi 960–970 ° C raztopina aluminijevega oksida (tehnična Al

 2O3 ) v staljenem kriolitu Na 3 AlF 6 , ki je delno izkopan v obliki minerala, deloma pa posebej sintetiziran. Na dnu kopeli (katode) se nabira tekoči aluminij, na ogljikovih anodah se sprošča kisik, ki postopoma izgoreva. Pri nizki napetosti (približno 4,5 V) elektrolizerji porabijo ogromne tokove -do 250 000 A! Za en dan en elektrolizator proizvede približno tono aluminija. Proizvodnja zahteva velike količine električne energije: 15.000 kilovatnih ur električne energije porabimo za proizvodnjo 1 tone kovine. Ta količina električne energije porabi veliko 150-stanovanjski objekt za cel mesec. Proizvodnja aluminija je okolju nevarna, saj je atmosferski zrak onesnažen s hlapnimi fluorovimi spojinami.Uporaba aluminija. Celo D.I.Mendeleev je zapisal, da je "kovinski aluminij, ki ima veliko lahkotnost in trdnost ter nizko variabilnost zraka, zelo primeren za nekatere izdelke." Aluminij je ena najpogostejših in najcenejših kovin. Brez tega si je težko predstavljati sodobno življenje. Ni čudno, da se aluminij imenuje kovina 20. stoletja. Dobro je primeren za obdelavo: kovanje, žigosanje, valjanje, vlečenje, stiskanje. Čisti aluminij je precej mehka kovina; uporablja se za izdelavo električnih žic, konstrukcijskih delov, živilske folije, kuhinjskih pripomočkov in "srebrne" barve. Ta lepa in lahka kovina se pogosto uporablja v gradbeništvu in letalski tehnologiji. Aluminij zelo dobro odbija svetlobo. Zato se uporablja za izdelavo ogledal - z nanašanjem kovine v vakuumu.

V letalstvu in strojništvu, pri izdelavi gradbenih konstrukcij se uporabljajo veliko trše aluminijeve zlitine. Ena najbolj znanih je zlitina aluminija z bakrom in magnezijem (duralumin ali preprosto "duralumin"; ime izvira iz nemškega mesta Düren). Ta zlitina po utrjevanju pridobi posebno trdoto in postane približno 7-krat močnejša od čistega aluminija. Hkrati je skoraj trikrat lažji od železa. Pridobiva se z legiranjem aluminija z majhnimi dodatki bakra, magnezija, mangana, silicija in železa. Razširjeni so silumini - ulivne zlitine aluminija s silicijem. Proizvajajo se tudi zlitine visoke trdnosti, kriogene (odporne proti zmrzali) in toplotno odporne zlitine. Zaščitni in dekorativni premazi se zlahka nanašajo na izdelke iz aluminijevih zlitin. Lahkotnost in trdnost aluminijevih zlitin sta bili še posebej koristni v letalski tehnologiji. Na primer, propelerji helikopterjev so izdelani iz zlitine aluminija, magnezija in silicija. Relativno poceni aluminijev bron (do 11% Al) ima visoke mehanske lastnosti, stabilen je v morski vodi in celo v razredčeni klorovodikovi kislini. Iz aluminijastega brona so v ZSSR od leta 1926 do 1957 kovali kovance v apoenih 1, 2, 3 in 5 kopejk.

Trenutno se četrtina vsega aluminija porabi za gradbene potrebe, enako količino porabi transportni inženiring, približno 17 % porabi za embalažo in pločevinke, 10 % - za elektrotehniko.

Aluminij vsebuje tudi veliko gorljivih in eksplozivnih zmesi. Alumotol, lita mešanica trinitrotoluena z aluminijevim prahom, je eden najmočnejših industrijskih eksplozivov. Amonal je eksplozivna snov, sestavljena iz amonijevega nitrata, trinitrotoluena in aluminijevega prahu. Zažigalne sestavke vsebujejo aluminij in oksidant - nitrat, perklorat. Pirotehnične sestavke "Zvezdochka" vsebujejo tudi aluminij v prahu.

Mešanica aluminijevega prahu s kovinskimi oksidi (termit) se uporablja za pridobivanje nekaterih kovin in zlitin, za varjenje tirnic, v zažigalnem strelivu.

Najde se tudi aluminij praktična uporaba kot raketno gorivo. Popolno zgorevanje 1 kg aluminija zahteva skoraj štirikrat manj kisika kot 1 kg kerozina. Poleg tega lahko aluminij oksidira ne le prosti kisik, ampak tudi vezani kisik, ki je del vode ali ogljikovega dioksida. Med "izgorevanjem" aluminija v vodi se sprosti 8800 kJ na 1 kg izdelkov; to je 1,8-krat manj kot pri sežiganju kovine v čistem kisiku, vendar 1,3-krat več kot pri zgorevanju na zraku. To pomeni, da se lahko namesto nevarnih in dragih spojin kot oksidant za takšno gorivo uporabi navadna voda. Ideja o uporabi aluminija v

kot gorivo je leta 1924 predlagal domači znanstvenik in izumitelj F. A. Zander. Po njegovem načrtu se lahko kot dodatno gorivo uporabijo aluminijasti elementi vesoljskega plovila. Ta drzni projekt še ni praktično uresničen, vendar večina trenutno znanih trdnih raketnih goriv vsebuje kovinski aluminij v obliki fino zdrobljenega prahu. Dodajanje 15 % aluminija gorivu lahko dvigne temperaturo produktov zgorevanja za tisoč stopinj (z 2200 na 3200 K); močno se poveča tudi stopnja izpušnih produktov izgorevanja iz šobe motorja - glavni energetski indikator, ki določa učinkovitost raketnega goriva. V tem pogledu lahko aluminiju tekmujejo le litij, berilij in magnezij, vendar so vsi veliko dražji od aluminija.

Aluminijeve spojine se prav tako pogosto uporabljajo. Aluminijev oksid je ognjevzdržen in abraziven (smirkov) material, surovina za proizvodnjo keramike. Iz njega se izdelujejo tudi laserski materiali, ležaji za ure, kamni za nakit (umetni rubini). Kalciniran aluminijev oksid je adsorbent za čiščenje plinov in tekočin ter katalizator številnih organskih reakcij. Brezvodni aluminijev klorid je katalizator v organski sintezi (Friedel-Craftsova reakcija), izhodiščni material za pridobivanje aluminija visoke čistosti. Aluminijev sulfat se uporablja za čiščenje vode; reagira s kalcijevim bikarbonatom, ki ga vsebuje:

 Al 2 (SO 4) 3 + 3Ca (HCO 3) 2® 2AlO(OH) + 3CaSO4 + 6CO2 + 2H2O, tvori kosmiče oksid-hidroksida, ki ob usedanju zajamejo in tudi absorbirajo suspendirane nečistoče in celo mikroorganizme v vodi na površini. Poleg tega se aluminijev sulfat uporablja kot jedkalo za barvanje tkanin, za strojenje usnja, konzerviranje lesa in lepilni papir. Kalcijev aluminat je sestavni del veziv, vključno s portlandskim cementom. Itrijev aluminijev granat (YAG) YAlO 3 – laserski material. Aluminijev nitrid je ognjevzdržen material za električne peči. Sintetični zeoliti (spadajo med aluminosilikate) so adsorbenti v kromatografiji in katalizatorji. Organoaluminijeve spojine (na primer trietilaluminij) so sestavine Ziegler-Natta katalizatorjev, ki se uporabljajo za sintezo polimerov, vključno z visokokakovostno sintetično gumo.

Ilya Leenson

LITERATURA Tikhonov V.N. Analitična kemija aluminija. M., "Znanost", 1971
Priljubljena knjižnica kemičnih elementov. M., "Znanost", 1983
Craig N.C. Charles Martin Hall in njegova Metall. J.Chem.Educ . 1986, letn. 63, št. 7
Kumar V., Milewski L. Charles Martin Hall in velika aluminijasta revolucija. J.Chem.Educ., 1987, letn. 64, št. 8

Preprosto je uganiti, da odtenek plamena določajo kemikalije, ki gorijo v njem, v primeru, da se pri visoki temperaturi sprostijo posamezni atomi gorljivih snovi, ki obarvajo ogenj. Za določitev vpliva snovi na barvo ognja so bili izvedeni različni poskusi, o katerih bomo razpravljali v nadaljevanju.

Alkimisti in znanstveniki so že od antičnih časov poskušali ugotoviti, katere snovi gorijo, odvisno od barve, ki jo je pridobil plamen.

Plamen gejzirji in tablice na voljo v vseh hišah in apartmajih, ima modro barvo. Takšen odtenek med zgorevanjem daje ogljik, ogljikov monoksid. Rumeno-oranžna barva ognjenega plamena, ki ga gojijo v gozdu ali gospodinjskih vžigalicah, je posledica visoke vsebnosti natrijevih soli v naravnem lesu. V veliki meri zaradi tega - rdeče. plamen gorilnika plinski štedilnik dobi enako barvo, če ga potresemo z navadno kuhinjsko soljo. Pri gorenju bakra bo plamen zelen. Mislim, da ste opazili, da z dolgotrajno obrabo prstana ali verige iz navadnega bakra, ki ni prekrita z zaščitno spojino, koža postane zelena. Enako se zgodi med procesom zgorevanja. Če je vsebnost bakra visoka, je zelo svetlo zelen ogenj, skoraj enak belemu. To je mogoče videti, če bakrene ostružke vlijemo na plinski gorilnik.

Izvedenih je bilo veliko poskusov, ki vključujejo navaden plinski gorilnik in različne minerale. Tako je bila določena njihova sestava. Mineral morate vzeti s pinceto in ga postaviti v ogenj. Barva, ki jo prevzame ogenj, lahko kaže na različne nečistoče, ki so prisotne v elementu. Plamen zelene barve in njenih odtenkov kaže na prisotnost bakra, barija, molibdena, antimona, fosforja. Bor daje modro-zeleno barvo. Selen daje plamenu modri odtenek. Plamen postane rdeč v prisotnosti stroncija, litija in kalcija, vijoličen - kalij. Rumeno-oranžna barva nastane pri zgorevanju natrija.

Študije mineralov za določitev njihove sestave se izvajajo z Bunsenovim gorilnikom. Barva njegovega plamena je enakomerna in brezbarvna, ne moti poteka poskusa. Bunsen je izumil gorilnik sredi 19. stoletja.

Izmislil je metodo, ki vam omogoča, da določite sestavo snovi po odtenku plamena. Znanstveniki so poskušali izvesti podobne poskuse pred njim, vendar niso imeli Bunsenovega gorilnika, katerega brezbarvni plamen ni motil poteka poskusa. V ogenj gorilnika je postavil različne elemente na žico iz platine, saj se plamen ne obarva, ko se doda ta kovina. Na prvi pogled se zdi, da je metoda dobra, brez zahtevne kemične analize. Dovolj je le, da element pripeljemo do ognja in vidimo, iz česa je sestavljen. Toda snovi v njihovi čisti obliki lahko najdemo v naravi izjemno redko. Običajno vsebujejo velike količine različnih nečistoč, ki spreminjajo barvo plamena.

Bunsen je poskušal izolirati barve in odtenke z različnimi metodami. Na primer z uporabo barvnih očal. Recimo, da če pogledate skozi modro steklo, ne boste videli rumene barve, v kateri je obarvan ogenj pri gorenju najpogostejših natrijevih soli. Nato postane opazen lila ali škrlatni odtenek želenega elementa. Toda tudi takšni triki so v zelo redkih primerih pripeljali do pravilne določitve sestave kompleksnega minerala. Več kot ta tehnologija ni mogla doseči.

Dandanes se tak gorilnik uporablja samo za spajkanje.