Алюминий Подготовили ученики 10 «А» класса: Кунщикова Кристина Крятова Алеся Семенко Андрей Буланович Александр. - презентация

1 Алюминий Подготовили ученики 10 «А» класса: Кунщикова Кристина Крятова Алеся Семенко Андрей Буланович Александр

2 История открытия Латинское aluminium происходит от латинского же alumen, означающего квасцы (сульфат алюминия и калия KAl(SO 4 ) 2 ·12H 2 O), которые издавна использовались при выделке кож и как вяжущее средство. Из-за высокой химической активности открытие и выделение чистого алюминия растянулось почти на 100 лет. Вывод о том, что из квасцов может быть получена «земля» (тугоплавкое вещество, по-современному оксид алюминия) сделал еще в 1754 немецкий химик А. Маргграф. Позднее оказалось, что такая же «земля» может быть выделена из глины, и ее стали называть глиноземом. Получить металлический алюминий смог только в 1825 датский физик Х. К. Эрстед. Он обработал амальгамой калия (сплавом калия со ртутью) хлорид алюминия AlCl 3, который можно было получить из глинозема, и после отгонки ртути выделил серый порошок алюминия. Латинское aluminium происходит от латинского же alumen, означающего квасцы (сульфат алюминия и калия KAl(SO 4 ) 2 ·12H 2 O), которые издавна использовались при выделке кож и как вяжущее средство. Из-за высокой химической активности открытие и выделение чистого алюминия растянулось почти на 100 лет. Вывод о том, что из квасцов может быть получена «земля» (тугоплавкое вещество, по-современному оксид алюминия) сделал еще в 1754 немецкий химик А. Маргграф. Позднее оказалось, что такая же «земля» может быть выделена из глины, и ее стали называть глиноземом. Получить металлический алюминий смог только в 1825 датский физик Х. К. Эрстед. Он обработал амальгамой калия (сплавом калия со ртутью) хлорид алюминия AlCl 3, который можно было получить из глинозема, и после отгонки ртути выделил серый порошок алюминия.

3 Только через четверть века этот способ удалось немного модернизировать. Французский химик А. Э. Сент-Клер Девиль в 1854 предложил использовать для получения алюминия металлический натрий, и получил первые слитки нового металла. Стоимость алюминия была тогда очень высока, и из него изготовляли ювелирные украшения. Только через четверть века этот способ удалось немного модернизировать. Французский химик А. Э. Сент-Клер Девиль в 1854 предложил использовать для получения алюминия металлический натрий, и получил первые слитки нового металла. Стоимость алюминия была тогда очень высока, и из него изготовляли ювелирные украшения.

4 В послевоенные годы развитие алюминиевой отрасли шло опережающими темпами, и страна становится одной из ведущих в мире по объемам производства и потребления алюминия. Один за другим вводятся в эксплуатацию новые предприятия: Кандалакшский, Надвоицкий и Волгоградский алюминиевые заводы, Белокалитвинское металлургическое производственное объединение, Пикалевский глиноземный завод. Возводятся Иркутский, Красноярский, Братский алюминиевые заводы, Самарский и Красноярский металлургические заводы, Павлодарский алюминиевый завод и Ачинский глиноземный комбинат. В послевоенные годы развитие алюминиевой отрасли шло опережающими темпами, и страна становится одной из ведущих в мире по объемам производства и потребления алюминия. Один за другим вводятся в эксплуатацию новые предприятия: Кандалакшский, Надвоицкий и Волгоградский алюминиевые заводы, Белокалитвинское металлургическое производственное объединение, Пикалевский глиноземный завод. Возводятся Иркутский, Красноярский, Братский алюминиевые заводы, Самарский и Красноярский металлургические заводы, Павлодарский алюминиевый завод и Ачинский глиноземный комбинат.

5 В 80-е годы вступают в строй Николаевский глиноземный и Саянский алюминиевый заводы. А в декабре 2006года компания РУСАЛ запустила новый Хакасский алюминиевый завод. Это произошло впервые за последние 20 лет и стало важным событием в истории алюминиевой отрасли в нашей стране. В 80-е годы вступают в строй Николаевский глиноземный и Саянский алюминиевый заводы. А в декабре 2006года компания РУСАЛ запустила новый Хакасский алюминиевый завод. Это произошло впервые за последние 20 лет и стало важным событием в истории алюминиевой отрасли в нашей стране.

6 Братский алюминиевый завод (БрАЗ) является крупнейшим в мире производителем первичного алюминия, на долю которого приходится 4% мирового и 30% российского производства алюминия. Завод построен в 1966 году и рассчитан на производство 930тыс. тонн алюминия в год. Металл БрАЗа зарегистрирован на Лондонской бирже металлов.

7 Красноярский алюминиевый завод (КрАЗ) расположен в Красноярском крае и является вторым по величине алюминиевым заводом, как в России, так и во всем мире. Производственная мощность превышает 900 тыс. тонн в год. Завод был введен в эксплуатацию в 1964 году. КрАЗ получает электроэнергию с Красноярской ГЭС, потребляя около 70% от общего объема, производимого станцией.

8 Физические и химические свойства Алюминий типичный металл, кристаллическая решетка кубическая гранецентрированная, параметр а = 0,40403 нм. Температура плавления чистого металла 660°C, температура кипения около 2450°C, плотность 2,6989 г/см 3. Температурный коэффициент линейного расширения алюминия около 2,5·10 -5 К -1. Стандартный электродный потенциал Al 3 +/Al –1, 663В. Алюминий типичный металл, кристаллическая решетка кубическая гранецентрированная, параметр а = 0,40403 нм. Температура плавления чистого металла 660°C, температура кипения около 2450°C, плотность 2,6989 г/см 3. Температурный коэффициент линейного расширения алюминия около 2,5·10 -5 К -1. Стандартный электродный потенциал Al 3 +/Al –1, 663В.

9 Химически алюминий довольно активный металл. На воздухе его поверхность мгновенно покрывается плотной пленкой оксида Al 2 О 3, которая препятствует дальнейшему доступу кислорода к металлу и приводит к прекращению реакции, что обусловливает высокие антикоррозионные свойства алюминия. Защитная поверхностная пленка на алюминии образуется также, если его поместить в концентрированную азотную кислоту. Химически алюминий довольно активный металл. На воздухе его поверхность мгновенно покрывается плотной пленкой оксида Al 2 О 3, которая препятствует дальнейшему доступу кислорода к металлу и приводит к прекращению реакции, что обусловливает высокие антикоррозионные свойства алюминия. Защитная поверхностная пленка на алюминии образуется также, если его поместить в концентрированную азотную кислоту.

10 С остальными кислотами алюминий активно реагирует: С остальными кислотами алюминий активно реагирует: 6НСl + 2Al = 2AlCl 3 + 3H 2, 6НСl + 2Al = 2AlCl 3 + 3H 2, 3Н 2 SO 4 + 2Al = Al 2 (SO 4 ) 3 + 3H 2. 3Н 2 SO 4 + 2Al = Al 2 (SO 4 ) 3 + 3H 2. Алюминий реагирует с растворами щелочей. Сначала растворяется защитная оксидная пленка: Алюминий реагирует с растворами щелочей. Сначала растворяется защитная оксидная пленка: Al 2 О 3 + 2NaOH + 3H 2 O = 2Na[Al(OH) 4 ]. Al 2 О 3 + 2NaOH + 3H 2 O = 2Na[Al(OH) 4 ]. Затем протекают реакции: Затем протекают реакции: 2Al + 6H 2 O = 2Al(OH) 3 + 3H 2, 2Al + 6H 2 O = 2Al(OH) 3 + 3H 2, NaOH + Al(OH) 3 = Na[Al(OH) 4 ], NaOH + Al(OH) 3 = Na[Al(OH) 4 ],

11 или суммарно: или суммарно: 2Al + 6H 2 O + 2NaOH = Na[Al(OH) 4 ] + 3Н 2, 2Al + 6H 2 O + 2NaOH = Na[Al(OH) 4 ] + 3Н 2, и в результате образуются алюминаты: Na[Al(OH) 4 ] алюминат натрия (тетрагидроксоалюминат натрия), К[Al(OH) 4 ] алюминат калия (терагидроксоалюминат калия) или др. Так как для атома алюминия в этих соединениях характерно координационное число 6, а не 4, то действительные формулы указанных тетрагидроксосоединений следующие: Na[Al(OH) 4 (Н 2 О) 2 ] и К[Al(OH) 4 (Н 2 О) 2 ]. и в результате образуются алюминаты: Na[Al(OH) 4 ] алюминат натрия (тетрагидроксоалюминат натрия), К[Al(OH) 4 ] алюминат калия (терагидроксоалюминат калия) или др. Так как для атома алюминия в этих соединениях характерно координационное число 6, а не 4, то действительные формулы указанных тетрагидроксосоединений следующие: Na[Al(OH) 4 (Н 2 О) 2 ] и К[Al(OH) 4 (Н 2 О) 2 ].

12 . Высокая прочность связи в Al 2 О 3 обусловливает большую теплоту его образования из простых веществ и способность алюминия восстанавливать многие металлы из их оксидов, например: 3Fe 3 O 4 + 8Al = 4Al 2 O 3 + 9Fe и даже 3СаО + 2Al = Al 2 О 3 + 3Са

13 Такой способ получения металлов называют алюминотермией. Такой способ получения металлов называют алюминотермией. Амфотерному оксиду Al 2 О 3 соответствует амфотерный гидроксид аморфное полимерное соединение, не имеющее постоянного состава. Состав гидроксида алюминия может быть передан формулой xAl 2 O 3 ·yH 2 O, при изучении химии в школе формулу гидроксида алюминия чаще всего указывают как Аl(OH) 3. Амфотерному оксиду Al 2 О 3 соответствует амфотерный гидроксид аморфное полимерное соединение, не имеющее постоянного состава. Состав гидроксида алюминия может быть передан формулой xAl 2 O 3 ·yH 2 O, при изучении химии в школе формулу гидроксида алюминия чаще всего указывают как Аl(OH) 3.

14 В лаборатории гидроксид алюминия можно получить в виде студенистого осадка обменными реакциями: В лаборатории гидроксид алюминия можно получить в виде студенистого осадка обменными реакциями: Al 2 (SO 4 ) 3 + 6NaOH = 2Al(OH) 3 + 3Na 2 SO 4, Al 2 (SO 4 ) 3 + 6NaOH = 2Al(OH) 3 + 3Na 2 SO 4, или за счет добавления соды к раствору соли алюминия: или за счет добавления соды к раствору соли алюминия: 2AlCl 3 + 3Na 2 CO 3 + 3H 2 O = 2Al(OH) 3 + 6NaCl + 3CO 2, 2AlCl 3 + 3Na 2 CO 3 + 3H 2 O = 2Al(OH) 3 + 6NaCl + 3CO 2, а также добавлением раствора аммиака к раствору соли алюминия: а также добавлением раствора аммиака к раствору соли алюминия: AlCl 3 + 3NH 3 ·H 2 O = Al(OH) 3 + 3H 2 O + 3NH 4 Cl. AlCl 3 + 3NH 3 ·H 2 O = Al(OH) 3 + 3H 2 O + 3NH 4 Cl.

15 Нахождение в природе. По распространенности в земной коре алюминий занимает первое место среди металлов и третье место среди всех элементов (после кислорода и кремния), на его долю приходится около 8,8% массы земной коры. Алюминий входит в огромное число минералов, главным образом, алюмосиликатов, и горных пород. Соединения алюминия содержат граниты, базальты, глины, полевые шпаты и др. Но вот парадокс: при огромном числе минералов и пород, содержащих алюминий, месторождения бокситов главного сырья при промышленном получении алюминия, довольно редки. В России месторождения бокситов имеются в Сибири и на Урале. Промышленное значение имеют также алуниты и нефелины. По распространенности в земной коре алюминий занимает первое место среди металлов и третье место среди всех элементов (после кислорода и кремния), на его долю приходится около 8,8% массы земной коры. Алюминий входит в огромное число минералов, главным образом, алюмосиликатов, и горных пород. Соединения алюминия содержат граниты, базальты, глины, полевые шпаты и др. Но вот парадокс: при огромном числе минералов и пород, содержащих алюминий, месторождения бокситов главного сырья при промышленном получении алюминия, довольно редки. В России месторождения бокситов имеются в Сибири и на Урале. Промышленное значение имеют также алуниты и нефелины.

16 В качестве микроэлемента алюминий присутствует в тканях растений и животных. Существуют организмы- концентраторы, накапливающие алюминий в своих органах, некоторые плауны, моллюски. В качестве микроэлемента алюминий присутствует в тканях растений и животных. Существуют организмы- концентраторы, накапливающие алюминий в своих органах, некоторые плауны, моллюски.

17 Промышленное получение. При промышленном производстве бокситы сначала подвергают химической переработке, удаляя из них примеси оксидов кремния и железа и других элементов. В результате такой переработки получают чистый оксид алюминия Al 2 O 3 основное сырье при производстве металла электролизом. Однако из-за того, что температура плавления Al 2 O 3 очень высока (более 2000°C), использовать его расплав для электролиза не удается. При промышленном производстве бокситы сначала подвергают химической переработке, удаляя из них примеси оксидов кремния и железа и других элементов. В результате такой переработки получают чистый оксид алюминия Al 2 O 3 основное сырье при производстве металла электролизом. Однако из-за того, что температура плавления Al 2 O 3 очень высока (более 2000°C), использовать его расплав для электролиза не удается.

18 Выход ученые и инженеры нашли в следующем. В электролизной ванне сначала расплавляют криолит Na 3 AlF 6 (температура расплава немного ниже 1000°C). Криолит можно получить, например, при переработке нефелинов Кольского полуострова. Далее в этот расплав добавляют немного Al 2 О 3 (до 10 % по массе) и некоторые другие вещества, улучающие условия проведения последующего процесса. Выход ученые и инженеры нашли в следующем. В электролизной ванне сначала расплавляют криолит Na 3 AlF 6 (температура расплава немного ниже 1000°C). Криолит можно получить, например, при переработке нефелинов Кольского полуострова. Далее в этот расплав добавляют немного Al 2 О 3 (до 10 % по массе) и некоторые другие вещества, улучающие условия проведения последующего процесса.

19 При электролизе этого расплава происходит разложение оксида алюминия, криолит остается в расплаве, а на катоде образуется расплавленный алюминий: При электролизе этого расплава происходит разложение оксида алюминия, криолит остается в расплаве, а на катоде образуется расплавленный алюминий: 2Al 2 О 3 = 4Al + 3О 2 2Al 2 О 3 = 4Al + 3О 2

20 Так как анодом при электролизе служит графит, то выделяющийся на аноде кислород реагирует с графитом и образуется углекислый газ СО 2. Так как анодом при электролизе служит графит, то выделяющийся на аноде кислород реагирует с графитом и образуется углекислый газ СО 2. При электролизе получают металл с содержанием алюминия около 99,7%. В технике применяют и значительно более чистый алюминий, в котором содержание этого элемента достигает 99,999% и более. При электролизе получают металл с содержанием алюминия около 99,7%. В технике применяют и значительно более чистый алюминий, в котором содержание этого элемента достигает 99,999% и более.

21 Применение. По масштабам применения алюминий и его сплавы занимают второе место после железа и его сплавов. Широкое применение алюминия в различных областях техники и быта связано с совокупностью его физических, механических и химических свойств: малой плотностью, коррозионной стойкостью в атмосферном воздухе, высокой тепло- и электропроводностью, пластичностью и сравнительно высокой прочностью. По масштабам применения алюминий и его сплавы занимают второе место после железа и его сплавов. Широкое применение алюминия в различных областях техники и быта связано с совокупностью его физических, механических и химических свойств: малой плотностью, коррозионной стойкостью в атмосферном воздухе, высокой тепло- и электропроводностью, пластичностью и сравнительно высокой прочностью.

22 Алюминий легко обрабатывается различными способами ковкой, штамповкой, прокаткой и др. Чистый алюминий применяют для изготовления проволоки (электропроводность алюминия составляет 65,5% от электропроводности меди, но алюминий более чем в три раза легче меди, поэтому алюминий часто заменяет медь в электротехнике) и фольги, используемой как упаковочный материал. Алюминий легко обрабатывается различными способами ковкой, штамповкой, прокаткой и др. Чистый алюминий применяют для изготовления проволоки (электропроводность алюминия составляет 65,5% от электропроводности меди, но алюминий более чем в три раза легче меди, поэтому алюминий часто заменяет медь в электротехнике) и фольги, используемой как упаковочный материал.

23 Основная же часть выплавляемого алюминия расходуется на получение различных сплавов. Сплавы алюминия отличаются малой плотностью, повышенной (по сравнению с чистым алюминием) коррозионной стойкостью и высокими технологическими свойствами: высокой тепло- и электропроводностью, жаропрочностью, прочностью и пластичностью. На поверхности сплавов алюминия легко наносятся защитные и декоративные покрытия. Основная же часть выплавляемого алюминия расходуется на получение различных сплавов. Сплавы алюминия отличаются малой плотностью, повышенной (по сравнению с чистым алюминием) коррозионной стойкостью и высокими технологическими свойствами: высокой тепло- и электропроводностью, жаропрочностью, прочностью и пластичностью. На поверхности сплавов алюминия легко наносятся защитные и декоративные покрытия.

24 Разнообразие свойств алюминиевых сплавов обусловлено введением в алюминий различных добавок, образующих с ним твердые растворы или интерметаллические соединения. Основную массу алюминия используют для получения легких сплавов дуралюмина (94% Al, 4% Cu, по 0,5% Mg, Mn, Fe и Si), силумина (85-90% Al, 10-14% Si, 0,1% Na) и др. В металлургии алюминий используется не только как основа для сплавов, но и как одна из широко применяемых легирующих добавок в сплавах на основе меди, магния, железа, никеля и др. Разнообразие свойств алюминиевых сплавов обусловлено введением в алюминий различных добавок, образующих с ним твердые растворы или интерметаллические соединения. Основную массу алюминия используют для получения легких сплавов дуралюмина (94% Al, 4% Cu, по 0,5% Mg, Mn, Fe и Si), силумина (85-90% Al, 10-14% Si, 0,1% Na) и др. В металлургии алюминий используется не только как основа для сплавов, но и как одна из широко применяемых легирующих добавок в сплавах на основе меди, магния, железа, никеля и др.

25 Сплавы алюминия находят широкое применение в быту, в строительстве и архитектуре, в автомобилестроении, в судостроении, авиационной и космической технике. В частности, из алюминиевого сплава был изготовлен первый искусственный спутник Земли. Сплав алюминия и циркония циркалой широко применяют в ядерном реакторостроении. Алюминий применяют в производстве взрывчатых веществ. Сплавы алюминия находят широкое применение в быту, в строительстве и архитектуре, в автомобилестроении, в судостроении, авиационной и космической технике. В частности, из алюминиевого сплава был изготовлен первый искусственный спутник Земли. Сплав алюминия и циркония циркалой широко применяют в ядерном реакторостроении. Алюминий применяют в производстве взрывчатых веществ.

26 Особо следует отметить окрашенные пленки из оксида алюминия на поверхности металлического алюминия, получаемые электрохимическим путем. Покрытый такими пленками металлический алюминий называют анодированным алюминием. Из анодированного алюминия, по внешнему виду напоминающему золото, изготовляют различную бижутерию. Особо следует отметить окрашенные пленки из оксида алюминия на поверхности металлического алюминия, получаемые электрохимическим путем. Покрытый такими пленками металлический алюминий называют анодированным алюминием. Из анодированного алюминия, по внешнему виду напоминающему золото, изготовляют различную бижутерию.

27 При обращении с алюминием в быту нужно иметь в виду, что нагревать и хранить в алюминиевой посуде можно только нейтральные (по кислотности) жидкости (например, кипятить воду). Если, например, в алюминиевой посуде варить кислые щи, то алюминий переходит в пищу и она приобретает неприятный «металлический» привкус. Поскольку в быту оксидную пленку очень легко повредить, то использование алюминиевой посуды все-таки нежелательно. При обращении с алюминием в быту нужно иметь в виду, что нагревать и хранить в алюминиевой посуде можно только нейтральные (по кислотности) жидкости (например, кипятить воду). Если, например, в алюминиевой посуде варить кислые щи, то алюминий переходит в пищу и она приобретает неприятный «металлический» привкус. Поскольку в быту оксидную пленку очень легко повредить, то использование алюминиевой посуды все-таки нежелательно.

28 ВЫВОД. Алюминий занимает очень большое значение в нашей жизни, в быту, так как его используют почти во всех отраслях народного хозяйства. Мы каждый день, в нашей повседневной жизни сталкиваемся с изделиями, изготовленными из алюминия. Алюминий занимает очень большое значение в нашей жизни, в быту, так как его используют почти во всех отраслях народного хозяйства. Мы каждый день, в нашей повседневной жизни сталкиваемся с изделиями, изготовленными из алюминия.