Алюминий – химический элемент главной подгруппы третьей группы (более новое и правильное расположение– 13-я группа, 3 период) периодической системы Менделеева. Его атомный номер – 13. Название произошло от латинского слова «Aluminium» — алюминий. Данный химический элемент числится среди легких металлов и является самым распространенным среди всех типов металлов. Входит в тройку элементов-лидеров по распространенности в земной коре, уступая лишь кислороду и кремнию.
Изотопы
В природе известен лишь один изотоп алюминия 27Al, он стабилен. Искусственным путем получен ряд других изотопов, среди которых наиболее известен 26Al, его открытие связывают с расщеплением изотопа аргона лучами космического происхождения с высокими энергиями.
Так как алюминий химически активный металл, в природе он чаще всего встречается в составе соединений. Вот некоторые из них:
- Берилл (изумруд, аквамарин).
- Корунд (сапфир, рубин).
- Бокситы (с примесями).
- Каолинит.
- Нефелины.
- Глинозёмы (смеси каолинов с песком, известняком, магнезитом).
- Алуниты.
- Полевые шпаты.
- Хризоберилл.
В своем естественном виде в несчетно малых количествах алюминий встречается лишь в жерле вулкана, где созданы специальные восстановительные условия. Также, алюминий можно встретить в водной среде в виде химических соединений с малой токсичностью. В зависимости от кислотных свойств воды, алюминий примет либо вид катиона, либо представится анионом.
Основные физические свойства элемента
- Легкий металл с плотностью 2712 кг/м³;
- Имеет серебристо-белый окрас;
- Температуры плавления колеблются от 658 °C (тех. алюминий) до 660°C (алюминий большой чистоты);
- Удельная теплота плавления — 390 кДж/кг;
- Температура кипения — 2518,8 °C;
- Удельная теплота испарения — 10,53 МДж/кг;
- Удельная теплоёмкость — 897 Дж/кг·K;
- Высокопластичный элемент;
- Алюминий обладает высокими показателями электропроводности и теплопроводности;
- Имеет высокую светоотражательную способность;
- Слабый парамагнетик;
- Удельное сопротивление 0,0262—0,0295 Ом·мм²/м
Химические свойства алюминия
Без всяких трудностей вступает в реакции с кислородом (в результате получается оксид алюминия), некоторыми галогенами. Со фтором, серой, азотом, и углеродом реагирует при использовании температуры как катализатора. Вступает в реакцию гидролиза в составе некоторых соединений, к примеру, сульфида и карбида. Также, алюминий взаимодействует с некоторыми сложными веществами, среди них вода, ее пары, щелочи, некоторые кислоты и оксиды металлов (в данном случае идет восстановление металлов, и процесс получил название алюминотермия). Образует сплавы с большинством металлов (алюминий/медь, алюминий/магний и алюминий/кремний).
Области, в которых широко использование алюминия
- Черная металлургия
- Пищевая промышленность
- Военная промышленность
- Столовые приборы
- Стекловарение
- Ракетно-космическая техника
- Алюмоэнергетика
- Ювелирные изделия
- В качестве восстановителя
Как добавка в уже существующий сплав или же как компонент сплава
Роль алюминия в биологических процессах и его токсичное воздействие
Вопреки широкой распространенности металла, в настоящий момент нет информации о хотя бы одном живом организме, который бы использовал алюминий в процессе метаболизма. Алюминий – «мертвый» металл.
У алюминия наблюдается слабое токсическое действие, однако, если алюминий в составе неорганического соединения долго пробудет в воде, его воздействие может пагубным образом отразиться на человеке или живых организмах при употреблении данной воды для питья. Ядовитыми считаются хлориды, нитраты и прочие. Самым главным образом алюминий действует на ЦНС (центральную нервную систему). Алюминий сам по себе может выводиться из организма благодаря почкам, но при этом, согласно работе ученых, он имеет и способность копиться в тканях мозга, костей и печени с почками.
До конца XIX века алюминий в промышленных масштабах не производился, однако, сейчас он универсален и незаменим.