4. Алюминий

4.1. Историческая справка

Первый металлический алюминий в 1825 г. получил датский физик Ганс Христиан Эрстед. При пропускании газообразного хлора через раскаленную смесь глинозема с углем он получил хлорид алюминия, затем нагрел хлорид с амальгамой калия и получил амальгаму алюминия, после испарения ртути и образовался чистый алюминий.

В 1827 г. Фридрих Вёлер получил алюминий, вытеснив его из хлорида металлическим калием. Первый промышленный способ получения алюминия, основанный на вытеснении алюминия металлическим натрием из криолита, был разработан в 1855 г. французским химиком Анри Этьеном Сент-Клером Девилем. Электролитический способ получения алюминия был предложен американским ученым Чарльзом Мартином Холлом.

4.2. Место алюминия в Периодической системе химических элементов д.И. Менделеева

Алюминий расположен в 13 группе Периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева.

Алюминий – р-элемент. На внешнем энергетическом уровне атома алюминия содержится 3 электрона, которые имеют электронную конфигурацию 3s²3p¹. Алюминий практически всегда  проявляет степень окисления +3. Алюминий – типичный амфотерный элемент.

4.3. Распространенность в природе

А люминий встречается в природе исключительно в виде соединений, по распространенности занимает третье место, уступая только кислороду и кремнию, его содержание в земной коре составляет 8,3 мас. %. Алюминий – самый распространенный металл, образует огромное количество собственных минералов. Корунд Al₂O₃ часто содержит примеси других металлов, которые придают ему красивую окраску. Ярко-красный рубин – корунд, содержащий примеси ионов хрома (III), синий сапфир – железа (III) и титана (IV). Боксит представляет собой смесь гидроксидов алюминия – диаспора и бемита AlOOH и гидраргиллита Al(OH)₃. Алунит, или квасцовый камень, – смешанная основная соль (Na, K)₂SO₄ · Al₂(SO₄)₃ · 4Al(OH)₃. Нефелин – алюмосиликат Na₃K[AlSiO₄]₄. Алюминий входит в состав полевых шпатов, слюд, глин и др.

4.4. Физические свойства алюминия

А люминий – серебристо-белый металл, кристаллизуется в кубической гранецентрированной решетке, имеет металлический тип химической связи. Температура плавления 660°С, температура кипения 1450°С, плотность чистого алюминия 2,7 г/см³. Алюминий очень пластичен, его можно прокатывать в фольгу толщиной менее 0,01 мм. По электро- и теплопроводности он уступает только серебру, золоту и меди.

На воздухе поверхность металла покрыта тонкой, прочной, беспористой пленкой оксида, защищающей металл от дальнейшего окисления и обуславливающей его высокую коррозионную стойкость.

4.5. Химические свойства алюминия

Алюминий – химически  активный металл, но прочная оксидная пленка определяет его стойкость при обычных условиях. Практически во всех химических реакциях алюминий проявляет восстановительные свойства.

1. Взаимодействие с неметаллами

С кислородом взаимодействует только в мелкораздробленном состоянии при высокой температуре:

4Al + 3O₂ = 2Al₂O₃,

реакция сопровождается большим выделением тепла.

Выше 200°С реагирует с серой с образованием сульфида алюминия:

2Al + 3S = Al₂S₃.

При 500°С – с фосфором, образуя фосфид алюминия:

Al + P = AlP.

При 800°С реагирует с азотом, а при 2000°С – с углеродом, образуя нитрид и карбид:

2Al + N₂ = 2AlN,

4Al + 3C = Al₄C₃.

С хлором и бромом взаимодействует при обычных условиях, а с йодом при нагревании, в присутствии воды в качестве катализатора:

2Al + 3Cl₂ = 2AlCl₃

С водородом непосредственно не взаимодействует.

С металлами образует сплавы, которые содержат интерметаллические соединения – алюминиды, например, CuAl₂, CrAl₇, FeAl₃ и др.