Опубликовано Оставить комментарий

Алюминий как химический элемент таблицы Менделеева

А Алюминий является химическим элементом таблицы Менделеева с атомным номером 13 и обозначением Al. Алюминий представляет собой серебристо-белый мягкий немагнитный пластичный металл.

Как был открыт Алюминий

История такого химического элемента как алюминий напрямую связано с использованием так называемых «квасцов». Квасцы представляют собой алюминиевую соль, записи о которых впервые были обнаружены еще в V веке до нашей эры. Об этом химическом соединении алюминия впервые сделал заметки греческий историк Геродот. В те времена этот минерал был довольно популярен. Его в своей основе использовали в качестве красящего вещества, но природа его оставалась неизвестной. В 15 веках его широко использовали в текстильной промышленности. На сегодняшний день точно неизвестно когда начались попытки выделить чистый алюминий. Известно, что в 1754 году немецкий химик Андреас Сигизмунд Маргграф  получил из «квасцов» так называемый «глинозем», который стал началом истории открытия алюминия.

Фридрих Вёлер - человек который получил чистый алюминий

Первые попытки производства металлического алюминия датируются 1760 годом. В 1782 году Антуан Лавуазье заподозрил, что «глинозем» полученный Маргграфом является оксидом нового химического элемента. Еще до  получения нового химического элемента в 1807 Хэмфри Дэви предложил название aluminium, которое закрепилось и по сегодняшний день. Получить чистый аллюминий удалось только в 1824 году датскиму физику и химику Хансу Кристиану Эрстеду. Он проводил опыты над безводным хлоридом алюминия с амальгамой калия. В результате химической реакции образовался металлический порошок, который сегодня известен как алюминий. Более чистый алюминий был получен в 1827 году немецким химиком Фридрихом Веллером. Он использовал тот же метод что и Эрстед, но использовал металлический калий в качестве восстановителя.

Где и как добывают Алюминий

На сегодняшний день добыча алюминия является очень энергоемким процессом. Производство большей части алюминия осуществляется методом очистки бокситов. Боксит представляет собой алюминиевую руду состоящую из оксидов алюминия, железа, кремния — сырья для получения глинозема. Содержание промышленного глинозема в бокситах составляет от 40 до 60 процентов.

Переплавка алюминия

 

Первый промышленный метод крупномасштабного производства алюминия был открыт в 1886 году. В этом году французский инженер Пол Эрульт и американский химик Мартин Холл (отдельно друг от друга) разработали новый метод электролиза для получения алюминия. Сегодня этот метод известен в научном окружении как метод Холла–Эрульта. Этот процесс заключается в переработке глинозема в алюминий. Чуть позже, а именно в 1889 году, австрийский химик Карл Джозеф Байер открыл способ очистки боксита для получения глинозема. Этот метод сейчас известен как метод Байера. Современное производство алюминия основывается на извлечении глинозема из бокситов методом Байера и дальнейшей переработкой его в алюминий методом Холла–Эрульта.

Так как выплавка алюминия является очень энергозатратным производством заводы производители размещают в местах где есть недорогое электричество или имеется поддержка государства. Главными производителями алюминия в мире являются Китай, Россия, Индия, Канада и ОАЭ. При всем этом Китай производит больше 65% от всего алюминия производимого в мире. Годовой выход алюминия из Китая составляет около 32 000 тонн. В то время как Россия производит около 3500 тонн в год. Цена за тонну алюминия составляет около 2300$ США.

Распространенность Алюминия

Алюминиевая фляга

Алюминий является довольно распространенным элементом как во Вселенной так и на Земле. В солнечной системе содержание алюминия составляет 3,15 частей на миллион. Он является 12 по распространенности елементом из всех известных и 3 из элементов с нечетными номерами после водорода и азота. Единственный стабильный изотоп алюминия с атомной массой 27  является восемнадцатым по распространенности ядром во Вселенной. Он создается почти сразу после слияния водорода в массивных звездах, которые затем преобразуются в сверхновые второго типа.

На Земле алюминий так же является довольно распространенным элементом. Соотношение его частей на Земле на порядок выше чем во Вселенной. От общей массы Земли масса алюминия составляет около 1.6%. Это делает этот химический элемент седьмым по распространенности на Земле из всех и первым среди металлов. Что же касается земной коры то аллюминий занимает почетное 3 место после кислорода и кремния. Соответственно он так же является самым распространенным металлом с процентом от общей массы в 8.3%, что согласитесь в масштабах нашей планеты немало. В земной коре большое количество силикатов содержит алюминий. В тоже время в мантии Земли алюминия содержится всего 2.38%, что значительно меньше в отношении земной коры.

Применение Алюминия

Печатная плата с алюминиевыми ножками

Алюминий является очень широкоприменяемым цветным металлом. Ежегодное производство алюминия составляет около 60 млн тонн. Он занимает второе место по производству среди металлов после железа. Основными областями применения алюминия являются машиностроение и транспорт, строительство, упаковка и электрика, а так же в различных бытовых приборах, медицина и ветеринария. Вообще нашу повседневную жизнь сложно представить без алюминия. Конечно он применяется не в  чистом виде, а в качестве сплавов и соединений.

В современных легковых автомобилях около 20% частей состоят из алюминиевых сплавов. В электротехнике проводниковые элементы, трансформаторы, конденсаторы изготавливаются с применением алюминия. Что же касается упаковочной структуры, то тут можно отметить алюминиевую фольгу, алюминиевые банки из под напитков. Если брать строительство, то тут каркасы, кровля, сайдинг, различного рода заклепки. Алюминий используется в случаях когда важны легкость, корозийная прочность и многие другие техгические характеристики. Многие бытовые предметы имеют в своем составе алюминий, который обеспечивает пригодный внешний вид и заданые характеристики предметов. Фосфат алюминия применяется при изготовлении целлюлозы, бумаги, лаков красок, стекла, керамики и многого другого.

Подведя итог стоит заметить, что из-за низкой стоимости алюминия и физических свойств его применение очень широко и разнообразно почти во всех сферах жизнедеятельности человека.

Интересные факты

Алюминиевый черпак

Интересных фактов связанных с алюминием очень много. Стоит начать с того, что в период от его открытия и до начала ено масштабного производства, был период времени когда алюминий стоил дороже золота. Даже в 1900 году стоимость тонны алюминия оценивалась в 14000$ в то время как сейчас его стоимость около 2300$ за тонну. Стоит отметить еще и дороговизну электроэнергии для изготовления этого металла. Стоимость затраченного электричества для изготовления алюминия составляет от 20 до 40% от стоимости металла. В США к примеру для изготовления этого материала используется 5% от общего количества электроэнергии.

Стоит заметить еще и то что ионы алюминия в значительных количествах содержатся в продуктах питания. Согласно исследованию ученых, взрослый европеец ежедневно вместе с пищей потребляет до 13 мг алюминия. Европейский орган по безопасности пищевых продуктов задает максимальную недельную дозу для человека 1 мг на 1 кг веса.  Вообще, вопрос токсичности алюминия для организма человека является очень спорным. Сейчас ученые спорят о причастности ионов алюминия к таким болезням как Альцгеймер и Паркинсон.

Что же касается воздействия на живую природу, то тут можно заметить тот факт, что ионы алюминия снижают скорость роста растений в кислых почвах. Этот химический элемент в небольших количествах содержится в воздухе и вместе с осадками способен выпадать на землю. Наибольшее количество алюминия в воздухе обнаруживается возле мест добычи, угольных шахт и электростанций. Осадки в таких местах называются кислотными из-за химических реакций алюминия и могут оказывать пагубное воздействие на человека.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *