Дати характеристику хімічного елемента алюмінію. Хімічні та фізичні властивості алюмінію

Тип уроку. Комбінований.

Завдання:

Освітні:

1. Актуалізувати знання учнів про будову атома, фізичні значення порядкового номера, номери групи, номери періоду на прикладі алюмінію.

2. Сформувати в учнів знання у тому, що алюмінію у вільному стані притаманні особливі, характерні фізичні та хімічні властивості.

Розвиваючі:

1. Порушити інтерес до вивчення науки шляхом надання коротких історичних та наукових повідомлень про минуле, сьогодення та майбутнє алюмінію.

2. Продовжити формування дослідницьких навичок учнів під час роботи з літературою, виконанням лабораторної роботи.

3. Розширити поняття амфотерності розкриттям електронної будови алюмінію, хімічних властивостей його сполук.

Виховні:

1. Виховувати дбайливе ставлення до навколишнього середовища, надаючи відомості про можливе використання алюмінію сьогодні, завтра.

2. Формувати вміння працювати колективом у кожного учня, зважати на думку всієї групи та відстоювати своє коректно, виконуючи лабораторну роботу.

3. Знайомити учнів з науковою етикою, чесністю та порядністю натуралістів минулого, надаючи відомості про боротьбу за право бути першовідкривачем алюмінію.

ПОВТОРЕННЯ ПРОЙДЕНОГО МАТЕРІАЛУ на теми лужні та лужноземельні М (ПОВТОРЕННЯ):

Яка кількість електронів на зовнішньому енергетичному рівні лужних та лужноземельних М?

Які продукти утворюються при взаємодії з киснем натрію чи калію? (Пероксид), чи здатний літій у реакції з киснем давати пероксид? (ні, в результаті реакції утворюється оксид літію.)

Як отримують оксиди натрію та калію? (прожарювання пероксидів з відповідними Ме, Пр: 2Na+Na 2 O 2 =2Na 2 O).

Чи виявляють лужні та лужноземельні метали негативні ступені окислення? (ні, немає, оскільки є сильними відновниками.).

Як змінюється радіус атома у головних підгрупах (згори донизу) Переодичної системи? (Збільшується), з чим це пов'язано? (Зі збільшенням числа енергетичних рівнів).

Які з вивчених нами груп металів легші за воду? (У лужних).

За яких умов відбувається утворення гідридів у лужноземельних металів? (При високих температурах).

Яка речовина кальцій чи магній найактивніше реагує з водою? (активніше реагує кальцій. Магній активно реагує з водою тільки при нагріванні її до 100 0 С).

Як змінюється розчинність гідроксидів лужноземельних металів у воді, у ряді від кальцію до барію? (Розчинність у воді збільшується).

Розкажіть про особливості зберігання лужних та лужноземельних металів, чому їх зберігають саме так? (т.к. дані метали дуже реакційні, то їх зберігають у тарі під шаром гасу).

КОНТРОЛЬНА РОБОТА на теми лужні та лужноземельні М:

КОНСПЕКТ УРОКУ (ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ):

Вчитель: Здрастуйте хлопці, сьогодні ми з вами переходимо до вивчення ІІІА підгрупи. Перерахуйте елементи, розташовані в IIIА підгрупі?

Учні: Вона включає такі елементи як бір, алюміній, галій, індій і талій.

Вчитель: Яка кількість електронів вони містять на зовнішньому енергетичному рівні, ступені окислення?

Учні: Три електрони, ступінь окислення +3, хоча для талію більш стійкою є ступінь окислення +1.

Вчитель: Металеві властивості елементів підгрупи бору виражені значно слабше, ніж у елементів підгрупи берилію. Бор є неМ. Надалі всередині підгрупи із зростанням заряду ядра М властивості посилюються. Аl- Вже М, але не типовий. Його гідроксид має амфотерні властивості.

З М головної підгрупи ІІІ групи найбільше значення має алюміній, властивості якого ми вивчимо докладно. Він цікавий тому, що є перехідним елементом.

ВИЗНАЧЕННЯ

Алюмінійрозташований у третьому періоді, ІІІ групі головної (A) підгрупі Періодичної таблиці. Це перший p-елемент 3-го періоду.

Метал. Позначення – Al. Порядковий номер – 13. Відносна атомна маса – 26,981 а.о.м.

Електронна будова атома алюмінію

Атом алюмінію складається з позитивно зарядженого ядра (+13), всередині якого знаходиться 13 протонів та 14 нейтронів. Ядро оточене трьома оболонками, якими рухаються 13 електронів.

Мал. 1. Схематичне зображення будови атома алюмінію.

Розподіл електронів по орбіталам виглядає так:

13Al) 2) 8) 3;

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1 .

На зовнішньому енергетичному рівні алюмінію знаходиться три електрони, всі електрони 3-го підрівня. Енергетична діаграма набуває наступного вигляду:

Теоретично можливий збуджений стан атома алюмінію за рахунок наявності вакантної 3 d-орбіталі. Однак розпарювання електронів 3 s-підрівня насправді немає.

Приклади розв'язання задач

ПРИКЛАД 1

Хімічний елемент ІІІ групи переодичної системи Менделєєва.

Латинська назва- Aluminium.

Позначення- Al.

Атомний номер — 13.

Атомна маса — 26,98154.

густина- 2,6989 г/см 3 .

Температура плавлення- 660 °С.

Простий, легкий, парамагнітний метал світло-сірого чи сріблясто-білого кольору. Має високу теплопровідність і електричну провідність, стійкість до корозії. Поширення в земній корі - 8,8% за масою - він є найпоширенішим металом і третім за поширеністю хімічним елементом.

Використовується як конструкційний матеріал у будівництві будівель, авіа- та суднобудуванні, для виготовлення струмопровідних виробів в електротехніці, хімічній апаратурі, товарів народного споживання, одержання інших металів за допомогою алюмінотермії, як компонент твердого ракетного палива, піротехнічних складів тощо.

Металевий алюміній уперше отримав датський фізик Ханс Крістіан Ерстед.

У природі зустрічається виключно у вигляді сполук, оскільки має високу хімічну активність. Утворює міцний хімічний зв'язок із киснем. З огляду на реакційну здатність, отримати метал із руди дуже складно. Зараз застосовується метод Холла-Еру, що вимагає великих витрат електроенергії.

Алюміній утворює метали майже з усіма металами. Найвідомішими є дюраліміній (сплав із міддю та магнієм) та силумін (сплав із кремнієм). У звичайних умовах алюміній покритий міцною оксидною плівкою, тому не вступає в реакцію з класичними окислювачами водою (H 2 O), киснем (O 2) та азотною кислотою (HNO 3). Завдяки цьому практично не схильний до корозії, що забезпечило його затребуваність у промисловості.

Назва походить від латинського "alumen", що в перекладі означає "квасці".

Застосування алюмінію в медицині

Традиційна медицина

Роль алюмінію в організмі не до кінця вивчена. Відомо, що його наявність стимулює зростання кісткової тканини, розвиток епітелію та сполучних тканин. Під його впливом зростає активність травних ферментів. Алюміній має відношення до відновлювальних та регенераційних процесів організму.

Алюміній вважається токсичним елементом для людського імунітету, проте він входить до складу клітин. При цьому має вигляд позитивно заряджених іонів (Al3+), які впливають на навколощитоподібні залози. У різних видах клітин спостерігається різна кількість алюмінію, але точно відомо, що клітини печінки, мозку та кісток накопичують його швидше за інших.

Лікарські препарати з алюмінієм мають знеболюючий та обволікаючий ефекти, антацидною та адсорбуючою діями. Останнє означає, що при взаємодії із соляною кислотою ліки можуть знизити кислотність шлункового соку. Алюміній призначають для зовнішнього застосування: при лікуванні ран, трофічних виразок, гострих кон'юктивітів.

Токсичність алюмінію проявляється у заміщенні ним магнію в активних центрах низки ферметів. Також грає роль його конкурентні відносини з фосфором, кальцієм і залізом.

При нестачі алюмінію спостерігається слабкість у кінцівках. Але таке явище в сучасному світі майже виключено, оскільки метал надходить із водою, їжею та через забруднене повітря.

При надмірному вмісті алюмінію в організмі починаються зміни в легенях, судоми, анемія, дезорієнтація у просторі, апатія, втрата пам'яті.

Аюрведа

Вважається, що алюміній є отруйним, тому застосовувати для лікування його не слід. Так само не слід використовувати алюмінієвий посуд для приготування відварів або зберігання трав.

Застосування алюмінію в магії

У силу складності отримання чистого елемента метал використовувався в магії нарівні з , з нього робили ювелірні прикраси. Коли процес отримання спростився, то мода на алюмінієві вироби відразу пройшла.

Захисна магія

Використовується тільки алюмінієва фольга, що має властивості екранувати енергетичні потоки, не даючи їм можливості поширюватися. Тому в неї, як правило, обертають предмети, здатні поширювати довкола себе негативну енергію. Дуже часто у фольгу обертають сумнівні магічні подарунки – жезли, маски, кинджали, особливо привезені з Африки чи Єгипту.

Аналогічно надходять і з підкинутими невідомими предметами, виявленими у дворі чи під дверима. Замість того, щоб піднімати його руками або через тканину, краще накрити фольгою, не торкаючись підкинутого предмета.

Іноді фольгу використовують як захисний екран для амулетів та талісманів, які зараз не потрібні, але можуть знадобитися надалі.

Алюміній в астрології

Знак зодіаку: Козеріг.

Алюмінійу чистому вигляді вперше виділено Фрідріхом Велером. Німецький хімік нагрів безводний хлорид елемента із металевим калієм. Сталося це у другій половині 19-го століття. До 20 століття кг алюмініюкоштував дорожче.

Новий метал дозволяли собі лише багатії та державні. Причина високої вартості – складність відокремлення алюмінію від інших речовин. Метод видобутку елемента у промислових масштабах запропонував Чарльз Холл.

У 1886-му році він розчинив оксид у розплаві кріоліту. Німець уклав суміш у гранітну посудину і підключив до неї електричний струм. На дно ємності осіли бляшки чистого металу.

Хімічні та фізичні властивості алюмінію

Який алюміній?Сріблясто-білий, блискучий. Тому Фрідріх Велер порівнював отримані ним гранули металу з . Але було застереження, — алюміній значно легший.

Пластичність наближена до дорогоцінних і . Алюміній – речовина, без проблем витягується в тонкий дріт та листи. Досить згадати фольгу. Вона виробляється з урахуванням 13-го елемента.

Алюміній легкий за рахунок невеликої щільності. Вона втричі менша, ніж у заліза. При цьому в міцності тринадцятий елемент майже не поступається.

Таке поєднання зробило сріблястий метал незамінним у промисловості, наприклад, виробництві деталей для автомобілів. Йдеться і про кустарне виробництво, адже зварювання алюмініюможлива навіть у домашніх умовах.

Формула алюмініюдозволяє активно відбивати світлові, а й теплові промені. Висока та електропровідність елемента. Головне, зайве не нагрівати його. При 660 градусах розплавиться. Піднімися температура трохи вище – згорить.

Метал зникне, залишиться лише оксид алюмінію. Він утворюється і в стандартних умовах, але у вигляді поверхневої плівки. Вона захищає метал. Тому він непогано протистоїть корозії, адже доступ кисню блокований.

Оксидна плівка захищає метал від води. Якщо видалити наліт з поверхні алюмінію, запуститься реакція з Н 2 О. Виділення газів водню відбудеться навіть при кімнатній температурі. Так що, алюмінієвий човенне перетворюється на дим лише за рахунок оксидної плівки та захисної фарби, нанесеної на корпус судна.

Найбільш активно взаємодія алюмініюз неметалами. Реакції з бромом і хлором проходять навіть за звичайних умов. У результаті утворюються солі алюмінію. Солі водню виходять, якщо з'єднати 13-ий елемент із розчинами кислот. Реакція відбудеться і з лугами, але після видалення оксидної плівки. Виділиться чистий водень.

Застосування алюмінію

Метал напилюють на дзеркала. Сподобаються високі показники відбиття світла. Процес відбувається в умовах вакууму. Виготовляють не лише стандартні дзеркала, але предмети із дзеркальними поверхнями. Такими стають: керамічна плитка, побутова техніка, світильники.

Дует алюміній-мідь- Основа дюралюміній. Просто його називають дюраль. Як додають. Склад міцніший за чистий алюміній у 7 разів, тому, підходить для галузі машинобудування та авіаконструювання.

Мідь надає 13 елементу міцність, але не тяжкість. Дюраль залишається втричі легше заліза. Невелика маса алюмінію- Запорука легкості авто, літаків, кораблів. Це полегшує перевезення, експлуатацію, знижує ціну продукції.

Купити алюмінійавтопромисловці прагнуть ще й тому, що на його сплави легко наносяться захисні та декоративні склади. Фарба лягає швидше та рівніше, ніж на сталь, пластик.

При цьому сплави податливі, просто обробляються. Це цінно, враховуючи масу вигинів та конструктивних переходів на сучасних моделях автомобілів.

13-ий елемент не тільки легко фарбується, а й сам може виступати в ролі барвника. У текстильній промисловості закуповується сульфат алюмінію. Він же знадобиться у друкованій справі, де потрібні нерозчинні пігменти.

Цікаво, що розчинсульфату алюмініюзастосовують ще й очищення води. У присутності «агента» шкідливі домішки випадають у осад, нейтралізуються.

Нейтралізує тринадцятий елемент і кислоти. Особливо добре з цією роллю справляється гідроксид алюмінію. Його цінують у фармакології, медицині, додаючи до ліків від печії.

Виписують гідроксид і при виразках, запальних процесах кишечника. Так що в аптечних препаратах теж є алюміній. Кислотау шлунку – привід дізнатися про такі ліки якнайбільше.

У СРСР та бронзи з 11-відсотковою добавкою алюмінію чеканили. Вартість знаків – 1, 2 та 5 копійок. Почали випускати 1926-го, закінчили 1957-го року. А ось виробництво алюмінієвих банок для консервів не припинили.

Тушонку, сайру та інші сніданки туристів досі упаковують у тару на основі 13-го елемента. Такі банки не вступають у реакцію з продуктами харчування, при цьому легкі та дешеві.

Порошок алюмінію входить до складу багатьох вибухових сумішей, у тому числі й піротехніки. У промисловості застосовують підривні механізми на основі тринітротолуолу та подрібненого 13-го елемента. Потужна вибухівка виходить при додаванні до алюмінію аміачної селітри.

У нафтовій галузі необхідний хлорид алюмінію. Він відіграє роль каталізатора при розкладанні органіки на фракції. Нафта має властивість виділяти газоподібні, легкі вуглеводні бензинового типу, взаємодіючи з хлоридом 13-го металу. Реагент має бути безводним. Після додавання хлориду, суміш прогрівають до 280 градусів Цельсія.

У будівництві нерідко змішую натрійі алюміній. Виходить присадка до бетону. Алюмінат натрію прискорює затвердіння за рахунок прискорення гідратації.

Підвищується швидкість мікрокристалізації, отже, збільшується міцність та твердість бетону. До того ж, алюмінат натрію рятує арматуру, покладену в розчин від корозії.

Видобуток алюмінію

Метал замикає трійку найпоширеніших землі. Це пояснює його доступність та широке застосування. Однак у чистому вигляді природа елемент людині не дає. Алюміній доводиться виділяти із різних сполук. Найбільше 13-го елемента у бокситах. Це глиноподібні породи, зосереджені переважно в тропічному поясі.

Боксити подрібнюють, потім сушать, знову подрібнюють і перемелюють у присутності невеликого об'єму води. Виходить густа маса. Її нагрівають пором. При цьому більшість, яким боксити теж не бідні, випаровується. Залишається оксид 13 металу.

Його поміщають у промислові ванни. Вони вже знаходиться розплавлений кріоліт. Температура тримається на позначці 950 градусів за Цельсієм. Потрібен і електричний струм силою щонайменше 400 кА. Тобто використовується електроліз, як і 200 років тому, коли елемент виділяв Чарльз Холл.

Проходячи через розпечений розчин, струм розриває зв'язки між металом та киснем. У результаті, на дні ванн залишається чистий алюміній. Реакціїзакінчено. Завершує процес відливання з осаду та їх відправлення споживачеві, або використання для формування різних сплавів.

Основні виробництва алюмінію знаходяться там, де й поклади бокситів. У передовика – Гвінея. У її надрах приховано майже 8000000 тонн 13-го елемента. На другому місці Австралія з показником 6 000 000. У Бразилії алюмінію вже в 2 рази менше. Загальносвітові запаси оцінюються в 29 000 000 тонн.

Ціна алюмінію

За тонну алюмінію просять майже 1500 доларів США. Такими є дані бірж кольорових металів на 20 січня 2016-го. Вартість встановлюється переважно промисловцями. Точніше, на ціну алюмінію впливає їхній попит на сировину. Впливає на запити постачальників і вартість електроенергії, адже виробництво 13-го елемента є енергоємним.

Інші ціни встановлені на алюміній. Він іде на переплавлення. Вартість оголошується за кілограм, причому, має значення характер матеріалу, що здається.

Так, за електротехнічний метал дають приблизно 70 карбованців. За харчовий алюміній можна отримати на 5-10 рублів менше. Стільки платять за моторний метал. Якщо здається різносортиця, її вартість - 50-55 рублів за кілограм.

Найдешевший вид брухту – стружка алюмінію. За неї вдається отримати лише 15-20 рублів. Трохи більше дадуть за 13-го елемента. Мається на увазі тара з-під напоїв, консервів.

Невисоко цінують і алюмінієві радіатори. Ціна за кілограм брухту – близько 30 рублів. Це усереднені показники. У різних регіонах, на різних точках алюміній приймають дорожче або дешевше. Нерідко вартість матеріалів залежить від обсягів, що здаються.

Характеристика алюмінію

алюміній метал якість промисловість

Алюміній - найпоширеніший метал у земній корі. Його вміст оцінюють у 7.45% (більше, ніж заліза, якого лише 4.2%). Алюміній як елемент відкритий недавно-в 1825, коли були отримані перші невеликі грудочки цього металу. Початок його промислового освоєння належить до кінця минулого сторіччя. Поштовхом до цього послужила розробка в 1886 способу його отримання шляхом електролізу глинозему, розчиненого в кріоліті. Принцип способу є основою сучасного промислового вилучення алюмінію з глинозему переважають у всіх країнах світу.

На вигляд алюміній являє собою блискучий сріблястий білий метал. На повітрі він швидко окислюється, покриваючись тонкою матовою білою плівкою AlO. Ця плівка має високі захисні властивості, тому, будучи покритим такою плівкою, алюміній є корозійностійким.

Алюміній досить легко руйнується розчинами їдких лугів, соляної та сірчаної кислот. У концентрованій азотній кислоті та органічних кислотах він має високу стійкість.

Найбільш характерними фізичними властивостями алюмінію є його мала відносна щільність, що дорівнює 2.7, а також порівняно високі тепло- та електропровідність. При 0C питома електропровідність алюмінію, тобто. електропровідність алюмінієвого дроту перетином 1 мм і довжиною 1 м дорівнює 37 1 ом.

Корозійна стійкість і особливо електропровідність алюмінію тим вища, чим він чистіший, чим менше в ньому домішок.

Температура плавлення алюмінію невисока, вона дорівнює приблизно 660 °C. Однак прихована теплота плавлення його дуже велика - близько 100 кал г, тому для розплавлення алюмінію потрібна більша витрата тепла, ніж для розплавлення такої ж кількості, наприклад тугоплавкою міді, у якої температура плавлення 1083 C, прихована теплота плавлення 43 кал г.

Для механічних властивостей алюмінію характерна велика пластичність та мала міцність. Прокатаний і відпалений алюміній має = 10 кг мм, а твердість НВ25 = 80% і = 35%.

Кристалічна решітка алюмінію є гранецентрованим кубом, що має при 20 C параметр (розмір сторони) 4.04. Алотропічних перетворень алюміній немає.

У природі алюміній знаходиться у вигляді алюмінієвих руд: бокситів, нефелінів, алунітів та каолінів. Найважливішою рудою, де базується більшість світової алюмінієвої промисловості, є боксити.

Отримання алюмінію з руд складається з двох послідовно проведених етапів - спочатку виробляють глинозем (AlO), а потім отримують алюміній.

Відомі в даний час методи отримання глинозему можна розбити на три групи: лужні, кислотні та електротермічні. Найбільш широке застосування набули лужні методи.

В одних різновидах лужних методів боксит, зневоднений при 1000 C, подрібнюють у кульових млинах, змішують у певних пропорціях з крейдою та содою та спікають для отримання розчинного у воді твердого алюмінату натрію за реакцією

Al O + Na CO = Al O Na O + CO

Спеклася масу подрібнюють і вилуговують водою, алюмінат натрію при цьому переходить в розчин.

В інших різновидах лужного методу глинозем, що міститься в боксіті, зв'язують в алюміній натрію шляхом безпосередньої обробки руди лугами. При цьому одразу виходить розчин алюмінату у воді.

В обох випадках утворення водного розчину алюмінату натрію призводить до відокремлення його від нерозчинних компонентів руди, що являють собою в основному окису та гідроксиду кремнію, заліза та титану. Відділення розчину від нерозчинного осаду, що називається червоним шламом, здійснюють у відстійниках.

В отриманий розчин при 125 C і тиск 5 ам додають вапно, що призводить до знекремування - CaSiO йде в осад, утворюючи білий шлам. Очищений від кремнію розчин після відокремлення його від білого шламу обробляють вуглекислим газом при 60-80 C, в результаті чого в осад випадає кристалічний гідрат окису алюмінію:

AlONaO + 3H2O + CO = 2Al(OH) + Na CO.

Його промивають, просушують і прожарюють. Прожарювання призводить до утворення глинозему:

2Al(OH) = AlO + 3H2O.

Описаний спосіб забезпечує досить повне вилучення глинозему з бокситу - близько 80%.

Отримання металевого алюмінію з глинозему полягає у його електролітичному розкладанні на складові - на алюміній і кисень. Електролітом у цьому процесі є розчин глинозему у кріоліті (AlF 3NaF). Кріоліт, володіючи здатністю розчиняти глинозем, одночасно знижує його температуру плавлення. Глинозем плавиться при температурі близько 2000 C, а температура плавлення розчину, що складається, наприклад, 85% кріоліту і 15% глинозему, дорівнює 935 C.

Схема електролізу глинозему досить проста, але технологічно цей процес складний і потребує великих витрат електроенергії.

У поду ванни з гарною теплоізоляцією 1 і вугільною набивкою 2 закладені катодні шини 3, з'єднані з негативним полюсом джерела електричного струму. До анодної шини 4 приєднані електроди 5. Перед початком електролізу на дно ванни насипають тонкий шар коксу, електроди опускають до зіткнення з ним і включають струм. Коли вугільна набивка розжариться, поступово вводять кріоліт. При товщині шару розплавленого кріоліту, що дорівнює 200-300 мм, завантажують глинозем з розрахунку 15% кількості кріоліту. Процес відбувається за 950-1000 C.

Під дією електричного струму глинозем розкладається алюміній та кисень. Рідкий алюміній 6 накопичується на вугільній подіні (дно вугільної ванни), що є катодом, а кисень з'єднується з вуглецем анодів, спалюючи їх поступово. Кріоліт витрачається незначно. Глинозем періодично додають, електроди для компенсації згорілої частини поступово опускають вниз, а рідкий алюміній, що накопичився, через певні проміжки часу випускають в ківш 8.

При електролізі на 1 т алюмінію витрачається близько 2 т глинозему, 0.6 т вугільних електродів, що служать анодами, 0.1 т кріоліту та від 17000 до 18000 кВт год електроенергії.

Отриманий при електролізі глинозему алюміній-сирець містить металеві домішки (залізо, кремній, титан і натрій), розчинені гази, головним з яких є водень, і неметалеві включення, що є частинками глинозему, вугілля та кріоліту. У такому стані він непридатний для застосування, оскільки має низькі властивості, тому його обов'язково рафінують. Неметалічні та газоподібні домішки видаляють шляхом переплавлення та продування металу хлором. Металеві домішки можна видалити лише складними електролітичними способами.

Після рафінування одержують торгові сорти алюмінію.

Чистота алюмінію є вирішальним показником, що впливає на всі властивості, тому хімічний склад покладено в основу класифікації алюмінію.

Неминучими домішками, що виходять при виробництві алюмінію, є залізо та кремній. Обидві вони в алюмінії шкідливі. Залізо не розчиняється в алюмінії, а утворює з ним тендітні хімічні сполуки FeAl та Fe2Al. З кремнієм алюміній утворює евтектичну механічну суміш при 11.7% Si. Оскільки розчинність кремнію при кімнатній температурі дуже мала (0.05%), то навіть за його незначної кількості він утворює евтектику Fe+Si та включення дуже твердих (НВ 800) крихких кристаликів кремнію, які знижують пластичність алюмінію. При спільній присутності кремнію і заліза утворюється потрійна хімічна сполука і потрійна евтектика, що теж знижують пластичність.

Контрольованими домішками алюмінію є залізо, кремній, мідь і титан.

Алюміній всіх марок містить понад 99% Al. Кількісне ж перевищення цієї величини в сотих або десятих частках відсотка вказують у назві марки після початкової літери А. Так, у марці А85 міститься 99.85% Al. Виняток із цього принципу маркування становлять марки А АЕ, у яких вміст алюмінію такий самий, як у марках А0 і А5, але інше співвідношення входять до складу домішок заліза і кремнію.

Літера Е в марці АЕ означає, що алюміній цієї марки призначається для електропроводів. Додатковою вимогою до властивостей алюмінію є низький електроопір, який для дроту, виготовленого з нього, повинен бути не більше 0.0280 ом мм м при 20 °C.

Алюміній застосовують для виробництва з нього виробів та сплавів на його основі, властивості яких вимагають великого ступеня його чистоти.

Залежно від призначення алюміній можна робити у різному вигляді. Алюміній усіх марок (високої та технічної чистоти), призначений для переплавлення, відливають у вигляді чушок масою 5; 15 та 1000 кг. Їхні граничні величини такі: висота від 60 до 600 мм, ширина від 93 до 800 мм і довжина від 415 до 1000 мм.

Якщо ж алюміній призначається для прокату листа та стрічки, то безперервним або напівбезперервним методом відливають плоскі зливки сімнадцяти розмірів. Товщина їх коливається в межах від 140 до 400 мм, ширина – від 560 до 2025 мм, а маса 1 м довжини зливка – від 210 до 2190 кг. Довжину злитка узгоджують із замовником.

Основним видом контролю алюмінію як у чушках, так і в плоских зливках є перевірка хімічного складу та його відповідність марочному. До чушок і зливків, призначених для обробки тиском, висувають додаткові вимоги, такі, як відсутність раковин, газових бульбашок, тріщин, шлакових та інших сторонніх включень.

Для розкислення сталі в процесі її виплавки, а також для виробництва феросплавів і для алюмінію можна застосовувати більш дешевий алюміній меншої чистоти, ніж зазначено в таблиці «Чистота алюмінію різних марок». Для цього промисловість випускає шість марок алюмінію в чушках масою від 3 до 16.5 кг, що містять від 98.0 до 87.0% Al. Вони вміст заліза досягає 2.5%, а кремнію і міді до 5% кожного.

Застосування алюмінію обумовлено особливістю його властивостей. Поєднання легкості з досить високою електропровідністю дозволяє застосовувати алюміній як провідник електричного струму, замінюючи їм дорожчу мідь. Різницю в електропровідності міді (631 ом) та алюмінію (371 ом) компенсують збільшенням перерізу алюмінієвого дроту. Мала маса алюмінієвих проводів уможливлює здійснювати їхню підвіску при значно більшій, ніж у випадку мідних проводів, відстані між опорами, не побоюючись обриву проводів під впливом власної ваги. З нього виготовляють також кабелі, шини, конденсатори, випрямлячі. Висока корозійна стійкість алюмінію робить його у ряді випадків незамінним матеріалом у хімічному машинобудуванні, наприклад, для виготовлення апаратури, що застосовується при виробництві, зберіганні та перевезенні азотної кислоти та її похідних.

Широко його застосовують також у харчовій промисловості; з нього виготовляють різноманітний посуд для приготування їжі. У цьому використовують як його стійкість до дії органічних кислот, але й високу теплопровідність.

Висока пластичність дозволяє розкочувати алюміній у фольгу, яка в даний час повністю замінила раніше більш дорогу олов'яну фольгу, що застосовувалася. Фольга служить упаковкою для різноманітних харчових продуктів: чаю, шоколаду, тютюну, сиру та ін.

Алюміній застосовують так само, як антикорозійне покриття інших металів та сплавів. Його можна наносити плакуванням, дифузійною металізацією та іншими способами, включаючи фарбування алюміній, що містять фарбами і лаками. Особливо сильно поширене плакування алюмінієм плоского прокату менш корозійно стійких алюмінієвих сплавів.

Хімічну активність алюмінію по відношенню до кисню використовують для розкислення при виробництві напівспокійної і спокійної сталі і для отримання металів, що важко відновлюються шляхом витіснення алюмінієм з їх кисневих сполук.

Алюміній застосовують як легуючий елемент у різних сталях і сплавах. Він надає їм специфічних властивостей. Так, наприклад, він підвищує жаростійкість сплавів на основі заліза, міді, титану та деяких інших металів.

Можна назвати й інші сфери застосування алюмінію різного ступеня чистоти, але найбільша його кількість витрачають на отримання різних легких сплавів на його основі. Відомості про головні з них наведені нижче.

Загалом застосування алюмінію у різних галузях господарства з прикладу розвинених капстран оцінюють такими цифрами: транспортне машинобудування 20-23% (зокрема автомобілебудування 15%), будівництво 17-18%, електротехніка 10-12%, виробництво пакувальних матеріалів 9-10% , Виробництво споживчих товарів тривалого користування 9-10%, загальне машинобудування 8-10%.

Алюміній завойовує нові галузі застосування, незважаючи на конкуренцію інших матеріалів і особливо пластмас.

Основними промисловими рудами, що містять алюміній, є боксит, нефелін, алуніт та каолін.

Якість цих руд оцінюють за вмістом глинозему Al O, який містить 53% Al. З інших показників якості алюмінієвих руд найбільш важливим є склад домішок, шкідливість та корисність яких визначаються застосуванням руди.

Боксит є найкращим і у всьому світі основною сировиною для отримання алюмінію. Його використовують також для виробництва штучного корунду, високовогнетривких виробів та інших призначень. За хімічним складом ця осадова гірська порода є сумішшю гідратів глинозему AlO nH2O з оксидами заліза, кремнію, титану та інших елементів. Найбільш поширеними гідратами глинозему, що входять до складу бокситів, є мінерали: діаспор, беміт та гідаргеліт. Зміст глинозему в бокситі навіть у одному родовищі коливається у дуже широких межах-від 35 до 70%.

Мінерали, що входять до складу бокситу, утворюють дуже тонку суміш, що ускладнює збагачення. У промисловості переважно застосовують сиру руду. Процес вилучення алюмінію з руди складний, дуже енергоємний і складається з двох стадій: спочатку витягають глинозем, а потім отримують алюміній.

Предметом світової торгівлі є як сам боксит, так і вилучений із нього чи інших руд глинозем.

На території СНД поклади бокситів розподілені нерівномірно, і боксити різних родовищ нерівноцінні за якістю. Родовища найбільш високоякісних бокситів знаходяться на Уралі. Великі запаси бокситів є також у Європейській частині СНД та у Західному Казахстані.

З індустріально розвинених країн нині практично забезпечено лише Францію, де вперше почалася його розробка. Його достовірні та ймовірні запаси в цій групі держав в 1975 р. оцінювалися в 4.8 млрд. т (у тому числі в Австралії 4.6 млрд. т), тоді як у країнах, що розвиваються, в 12.5 млрд. т, в основному в Африці та Латинській Америці ( найбагатші – Гвінея, Камерун, Бразилія, Ямайка).

За повоєнний час різко розширилося коло країн, де ведеться видобуток бокситу та виробляється первинний алюміній. У 1950 р. боксит видобували лише 11 країнах, крім СРСР, зокрема у трьох у кількості понад 1 млн. т (Суринам, Гайяна, США) й у чотирьох понад 0.1 млн. т (Франція, Індонезія, Італія, Гана). До 1977 р. обсяг видобутку зріс у 12 разів і різко змінилася її географія (понад половину видобутку капіталістичного світу припадало на країни, що розвиваються).

На відміну від країн, багата паливом Австралія більшу частину бокситів, що видобуваються (в основному на півострові Йорк-в найбільшому бокситовому родовищі світу) переробляє в глинозем, граючи вирішальну роль у його світовому експорті. Не приклад їй, країни басейну Карибського моря та західноафриканські вивозять переважно боксит. У цьому вся позначається як причини політичного характеру (світовим алюмінієвим монополіям краще виробництво глинозему за межами бокситовидобувних, залежних від них країн), так і суто економічні: боксити, на відміну від руд важких кольорових металів, транспортабельні (містять 35-65% двоокиси, а глиноземне виробництво вимагає значних питомих витрат, які не мають у своєму розпорядженні переважна частина бокситовидобувних країн.

Прагнучи протистояти диктату світових алюмінієвих монополій бокситоекспортуючі країни у 1973 р. створили організацію «Міжнародна асоціація бокситовидобувних країн» (МАБС). До неї увійшли Австралія, Гвінея, Гайана, Ямайка, і навіть Югославія; пізніше до неї приєдналися Домініканська республіка, Гаїті, Гана, Сьєрра-Леоне, Сурінам, а Греція та Індія стали країнами-спостерігачами. На рік створення цих держав припадало приблизно 85% видобутку бокситів у несоціалістичних державах.

Для алюмінієвої промисловості характерний територіальний розрив як між видобутком бокситу та виробництвом глинозему, так і між останнім та виплавкою первинного алюмінію. Найбільші виробництва глинозему (до 1-1.3 млн. т рік) локалізовані як при алюмінієвих заводах (наприклад, при канадському заводі в Арвіда в Квебеку, що займає за виробничою потужністю-0.4 млн. т алюмінію на рік), так і в бокситоекспортуючих портах (наприклад , Паранам у Суринамі), а також на шляхах прямування бокситу від других до перших - наприклад, у США на узбережжі Мексиканської затоки (Корпус-Крісті, Пойнт-Комфорт).

У нас у країні всі боксити, що видобуваються, розділені на десять марок. Основна відмінність між бокситами різних марок полягає в тому, що вони містять різну кількість основного компонента-глинозему, що видобувається, і мають різну величину кремнієвого модуля, тобто. різний вміст глинозему до вмісту шкідливої ​​у бокситах домішки кремнезему (AlO SiO). Кремнієвий модуль є дуже важливим показником якості бокситів, від нього сильно залежить їх застосування і технологія переробки.

Вміст вологи в бокситах будь-яких марок встановлено залежно від їх родовища: найменша вологість (не більше 7%) встановлена ​​для бокситів південно-уральських родовищ, а для північно-уральських, кам'янсько-уральських та тихвінських відповідно не більше 12, 16 і 22%. . Показник вологості не є ознакою бракувань і служить тільки для розрахунків зі споживачем.

Боксит поставляють у шматках розміром трохи більше 500 мм. Перевозять його навалом на платформах чи гондолах.