एल्यूमीनियम तालिका के रासायनिक गुण। एल्यूमीनियम परमाणु की संरचना

प्रत्येक रासायनिक तत्व को तीन विज्ञानों के दृष्टिकोण से माना जा सकता है: भौतिकी, रसायन विज्ञान और जीव विज्ञान। और इस लेख में हम एल्यूमीनियम को यथासंभव सटीक रूप से चिह्नित करने का प्रयास करेंगे। यह एक रासायनिक तत्व है जो आवर्त सारणी के अनुसार तीसरे समूह और तीसरे आवर्त में है। एल्युमिनियम एक धातु है जिसमें मध्यम रासायनिक गतिविधि होती है। इसके यौगिकों में भी उभयधर्मी गुण देखे जा सकते हैं। एल्युमिनियम का परमाणु द्रव्यमान छब्बीस ग्राम प्रति मोल है।

एल्यूमीनियम की भौतिक विशेषता

सामान्य परिस्थितियों में, यह एक ठोस है। एल्यूमीनियम का सूत्र बहुत सरल है। इसमें परमाणु होते हैं (अणुओं में एकजुट नहीं होते), जो एक क्रिस्टल जाली की मदद से एक सतत पदार्थ में बनते हैं। एल्युमिनियम रंग - सिल्वर-व्हाइट। इसके अलावा, इसमें इस समूह के अन्य सभी पदार्थों की तरह एक धात्विक चमक है। मिश्र धातु में अशुद्धियों की उपस्थिति के कारण उद्योग में प्रयुक्त एल्यूमीनियम का रंग भिन्न हो सकता है। यह काफी हल्की धातु है।

इसका घनत्व 2.7 g/cm3 है, यानी यह लोहे से लगभग तीन गुना हल्का है। इसमें, यह केवल मैग्नीशियम का उत्पादन कर सकता है, जो कि प्रश्न में धातु से भी हल्का है। एल्यूमीनियम की कठोरता काफी कम है। इसमें यह अधिकांश धातुओं से नीच है। एल्यूमीनियम की कठोरता केवल दो है। इसलिए, इसे मजबूत करने के लिए, इस धातु के आधार पर मिश्र धातुओं में कड़ी मेहनत की जाती है।

एल्युमीनियम का पिघलना केवल 660 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर होता है। और यह दो हजार चार सौ बावन डिग्री सेल्सियस के तापमान पर गर्म होने पर उबलता है। यह एक बहुत ही नमनीय और गलने योग्य धातु है। एल्यूमीनियम की भौतिक विशेषताएं यहीं समाप्त नहीं होती हैं। मैं यह भी नोट करना चाहूंगा कि तांबे और चांदी के बाद इस धातु में सबसे अच्छी विद्युत चालकता है।

प्रकृति में व्यापकता

एल्युमीनियम, जिसकी तकनीकी विशेषताओं की हमने अभी समीक्षा की है, पर्यावरण में काफी सामान्य है। यह कई खनिजों की संरचना में देखा जा सकता है। एल्युमिनियम तत्व प्रकृति में चौथा सबसे आम तत्व है। यह पृथ्वी की पपड़ी में लगभग नौ प्रतिशत है। मुख्य खनिज जिनमें इसके परमाणु मौजूद हैं, वे हैं बॉक्साइट, कोरन्डम, क्रायोलाइट। पहली चट्टान है, जिसमें लोहे, सिलिकॉन और धातु के ऑक्साइड होते हैं, और संरचना में पानी के अणु भी मौजूद होते हैं। इसका एक विषम रंग है: ग्रे, लाल-भूरे और अन्य रंगों के टुकड़े, जो विभिन्न अशुद्धियों की उपस्थिति पर निर्भर करते हैं। इस नस्ल का तीस से साठ प्रतिशत तक एल्युमिनियम होता है, जिसका फोटो ऊपर देखा जा सकता है। इसके अलावा, कोरन्डम प्रकृति में एक बहुत ही सामान्य खनिज है।

यह एल्युमिनियम ऑक्साइड है। इसका रासायनिक सूत्र Al2O3 है। यह लाल, पीला, नीला या भूरा हो सकता है। मोह पैमाने पर इसकी कठोरता नौ इकाई है। कोरन्डम की किस्मों में प्रसिद्ध नीलम और माणिक, ल्यूकोसेफायर, साथ ही साथ पदपरदशा (पीला नीलम) शामिल हैं।

क्रायोलाइट एक खनिज है जिसमें अधिक जटिल रासायनिक सूत्र होता है। इसमें एल्यूमीनियम और सोडियम फ्लोराइड होते हैं - AlF3.3NaF। यह कम कठोरता वाले रंगहीन या भूरे रंग के पत्थर जैसा दिखता है - मोह पैमाने पर केवल तीन। आधुनिक दुनिया में, इसे प्रयोगशाला में कृत्रिम रूप से संश्लेषित किया जाता है। इसका उपयोग धातु विज्ञान में किया जाता है।

एल्युमिनियम प्रकृति में मिट्टी की संरचना में भी पाया जा सकता है, जिसके मुख्य घटक सिलिकॉन के ऑक्साइड और धातु के पानी के अणुओं से जुड़े होते हैं। इसके अलावा, इस रासायनिक तत्व को नेफलाइन की संरचना में देखा जा सकता है, जिसका रासायनिक सूत्र इस प्रकार है: KNa34.

रसीद

एल्यूमीनियम के लक्षण वर्णन में इसके संश्लेषण के तरीकों पर विचार करना शामिल है। कई तरीके हैं। पहली विधि से एल्युमीनियम का उत्पादन तीन चरणों में होता है। इनमें से अंतिम कैथोड और कार्बन एनोड पर इलेक्ट्रोलिसिस प्रक्रिया है। इस तरह की प्रक्रिया को अंजाम देने के लिए, एल्यूमीनियम ऑक्साइड की आवश्यकता होती है, साथ ही सहायक पदार्थ जैसे क्रायोलाइट (सूत्र - Na3AlF6) और कैल्शियम फ्लोराइड (CaF2)। पानी में घुलने वाले एल्यूमीनियम ऑक्साइड के अपघटन की प्रक्रिया के लिए, इसे पिघले हुए क्रायोलाइट और कैल्शियम फ्लोराइड के साथ कम से कम नौ सौ पचास डिग्री सेल्सियस के तापमान पर गर्म किया जाना चाहिए, और फिर अस्सी हजार एम्पीयर की धारा और एक पांच-आठ वोल्ट का वोल्टेज। इस प्रकार, इस प्रक्रिया के परिणामस्वरूप, एल्यूमीनियम कैथोड पर बस जाएगा, और ऑक्सीजन के अणु एनोड पर जमा हो जाएंगे, जो बदले में, एनोड को ऑक्सीकरण करते हैं और इसे कार्बन डाइऑक्साइड में बदल देते हैं। इस प्रक्रिया को करने से पहले, बॉक्साइट, जिसके रूप में एल्यूमीनियम ऑक्साइड का खनन किया जाता है, को पहले अशुद्धियों से साफ किया जाता है, और इसके निर्जलीकरण की प्रक्रिया से भी गुजरता है।

ऊपर वर्णित तरीके से एल्यूमीनियम का उत्पादन धातु विज्ञान में बहुत आम है। 1827 में एफ. वेहलर द्वारा आविष्कार की गई एक विधि भी है। यह इस तथ्य में निहित है कि इसके क्लोराइड और पोटेशियम के बीच रासायनिक प्रतिक्रिया का उपयोग करके एल्यूमीनियम का खनन किया जा सकता है। बहुत उच्च तापमान और निर्वात के रूप में विशेष परिस्थितियों का निर्माण करके ही ऐसी प्रक्रिया को अंजाम देना संभव है। तो, क्लोराइड के एक मोल और पोटेशियम की समान मात्रा से, एक मोल एल्युमिनियम और तीन मोल उप-उत्पाद के रूप में प्राप्त किए जा सकते हैं। इस प्रतिक्रिया को निम्नलिखित समीकरण के रूप में लिखा जा सकता है: 3 + 3К = + 3КІ। इस पद्धति ने धातु विज्ञान में ज्यादा लोकप्रियता हासिल नहीं की है।

रसायन शास्त्र के संदर्भ में एल्यूमीनियम के लक्षण

जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, यह एक साधारण पदार्थ है जिसमें परमाणु होते हैं जो अणुओं में संयुक्त नहीं होते हैं। समान संरचनाएं लगभग सभी धातुओं का निर्माण करती हैं। एल्यूमीनियम में काफी उच्च रासायनिक गतिविधि और मजबूत कम करने वाले गुण होते हैं। एल्यूमीनियम का रासायनिक लक्षण वर्णन अन्य सरल पदार्थों के साथ इसकी प्रतिक्रियाओं के विवरण के साथ शुरू होगा, और फिर जटिल अकार्बनिक यौगिकों के साथ बातचीत का वर्णन किया जाएगा।

एल्यूमिनियम और सरल पदार्थ

इनमें शामिल हैं, सबसे पहले, ऑक्सीजन - ग्रह पर सबसे आम यौगिक। पृथ्वी के वायुमंडल का इक्कीस प्रतिशत भाग इसी से बना है। किसी दिए गए पदार्थ की किसी अन्य के साथ होने वाली प्रतिक्रिया को ऑक्सीकरण या दहन कहा जाता है। यह आमतौर पर उच्च तापमान पर होता है। लेकिन एल्यूमीनियम के मामले में, सामान्य परिस्थितियों में ऑक्सीकरण संभव है - इस तरह एक ऑक्साइड फिल्म बनती है। यदि इस धातु को कुचला जाता है, तो यह जल जाएगी, जबकि बड़ी मात्रा में ऊर्जा ऊष्मा के रूप में मुक्त होगी। एल्यूमीनियम और ऑक्सीजन के बीच प्रतिक्रिया करने के लिए, इन घटकों को 4: 3 के दाढ़ अनुपात में आवश्यक है, जिसके परिणामस्वरूप ऑक्साइड के दो भाग होते हैं।

यह रासायनिक अंतःक्रिया निम्नलिखित समीकरण के रूप में व्यक्त की जाती है: 4АІ + 3О2 = 2АІО3। हैलोजन के साथ एल्यूमीनियम की प्रतिक्रियाएं भी संभव हैं, जिसमें फ्लोरीन, आयोडीन, ब्रोमीन और क्लोरीन शामिल हैं। इन प्रक्रियाओं के नाम संबंधित हैलोजन के नाम से आते हैं: फ्लोरिनेशन, आयोडिनेशन, ब्रोमिनेशन और क्लोरीनीकरण। ये विशिष्ट जोड़ प्रतिक्रियाएं हैं।

उदाहरण के लिए, हम एल्युमिनियम की क्लोरीन के साथ अन्योन्यक्रिया देते हैं। इस तरह की प्रक्रिया केवल ठंड में ही हो सकती है।

तो, एल्यूमीनियम के दो मोल और क्लोरीन के तीन मोल लेने पर, हमें धातु के दो मोल क्लोराइड का परिणाम मिलता है। इस प्रतिक्रिया के लिए समीकरण इस प्रकार है: 2АІ + 3СІ = 2АІСІ3। इसी तरह एल्युमिनियम फ्लोराइड, इसका ब्रोमाइड और आयोडाइड प्राप्त किया जा सकता है।

सल्फर के साथ, विचाराधीन पदार्थ गर्म होने पर ही प्रतिक्रिया करता है। इन दो यौगिकों के बीच बातचीत करने के लिए, आपको उन्हें दो से तीन के दाढ़ अनुपात में लेने की जरूरत है, और एल्यूमीनियम सल्फाइड का एक हिस्सा बनता है। प्रतिक्रिया समीकरण के निम्नलिखित रूप हैं: 2Al + 3S = Al2S3।

इसके अलावा, उच्च तापमान पर, एल्यूमीनियम कार्बन के साथ बातचीत करता है, कार्बाइड बनाता है, और नाइट्रोजन के साथ नाइट्राइड बनाता है। रासायनिक प्रतिक्रियाओं के निम्नलिखित समीकरणों को एक उदाहरण के रूप में उद्धृत किया जा सकता है: 4AI + 3C = AI4C3; 2Al + N2 = 2AlN।

जटिल पदार्थों के साथ बातचीत

इनमें पानी, लवण, अम्ल, क्षार, ऑक्साइड शामिल हैं। इन सभी रासायनिक यौगिकों के साथ, एल्यूमीनियम अलग-अलग तरीकों से प्रतिक्रिया करता है। आइए प्रत्येक मामले पर करीब से नज़र डालें।

पानी के साथ प्रतिक्रिया

एल्युमीनियम गर्म होने पर पृथ्वी पर सबसे आम जटिल पदार्थ के साथ परस्पर क्रिया करता है। यह केवल ऑक्साइड फिल्म के प्रारंभिक हटाने के मामले में होता है। बातचीत के परिणामस्वरूप, एम्फ़ोटेरिक हाइड्रॉक्साइड बनता है, और हाइड्रोजन भी हवा में छोड़ा जाता है। एल्युमीनियम के दो भाग और छह भाग पानी लेने पर हमें दो से तीन के दाढ़ अनुपात में हाइड्रॉक्साइड और हाइड्रोजन प्राप्त होता है। इस प्रतिक्रिया का समीकरण इस प्रकार लिखा गया है: 2АІ + 6Н2О = 2АІ (ОН) 3 + 3Н2।

अम्ल, क्षार और ऑक्साइड के साथ परस्पर क्रिया

अन्य सक्रिय धातुओं की तरह, एल्यूमीनियम एक प्रतिस्थापन प्रतिक्रिया में प्रवेश करने में सक्षम है। ऐसा करने पर, यह अपने नमक से एक अम्ल या अधिक निष्क्रिय धातु के धनायन से हाइड्रोजन को विस्थापित कर सकता है। इस तरह की बातचीत के परिणामस्वरूप, एक एल्यूमीनियम नमक बनता है, और हाइड्रोजन भी निकलता है (एक एसिड के मामले में) या एक शुद्ध धातु अवक्षेपित होता है (वह जो विचाराधीन से कम सक्रिय होता है)। दूसरे मामले में, ऊपर वर्णित पुनर्स्थापनात्मक गुण प्रकट होते हैं। एक उदाहरण एल्यूमीनियम की बातचीत है जिसके साथ एल्यूमीनियम क्लोराइड बनता है और हाइड्रोजन को हवा में छोड़ा जाता है। इस तरह की प्रतिक्रिया को निम्नलिखित समीकरण के रूप में व्यक्त किया जाता है: 2AI + 6HCI = 2AICI3 + 3H2।

एल्युमिनियम के लवण के साथ परस्पर क्रिया का एक उदाहरण इसकी प्रतिक्रिया है।इन दो घटकों को लेने पर, हमें अंततः शुद्ध तांबा प्राप्त होगा, जो अवक्षेपित होगा। सल्फ्यूरिक और नाइट्रिक जैसे एसिड के साथ, एल्यूमीनियम अजीब तरह से प्रतिक्रिया करता है। उदाहरण के लिए, जब एल्युमिनियम को नाइट्रेट एसिड के एक पतला घोल में आठ भागों से तीस के दाढ़ अनुपात में मिलाया जाता है, तो विचाराधीन धातु के नाइट्रेट के आठ भाग, नाइट्रिक ऑक्साइड के तीन भाग और पानी के पंद्रह भाग बनते हैं। इस प्रतिक्रिया के लिए समीकरण इस प्रकार लिखा गया है: 8Al + 30HNO3 = 8Al(NO3)3 + 3N2O + 15H2O। यह प्रक्रिया केवल उच्च तापमान की उपस्थिति में होती है।

यदि हम दो से तीन के दाढ़ अनुपात में एल्यूमीनियम और सल्फेट एसिड के कमजोर घोल को मिलाते हैं, तो हमें धातु का सल्फेट और हाइड्रोजन एक से तीन के अनुपात में मिलता है। यही है, एक सामान्य प्रतिस्थापन प्रतिक्रिया होगी, जैसा कि अन्य एसिड के मामले में होता है। स्पष्टता के लिए, हम समीकरण प्रस्तुत करते हैं: 2Al + 3H2SO4 = Al2(SO4)3 + 3H2। हालांकि, एक ही एसिड के एक केंद्रित समाधान के साथ, सब कुछ अधिक जटिल है। यहां, जैसा कि नाइट्रेट के मामले में, एक उप-उत्पाद बनता है, लेकिन ऑक्साइड के रूप में नहीं, बल्कि सल्फर और पानी के रूप में। यदि हम दो घटकों को दो से चार के दाढ़ अनुपात में लेते हैं, तो परिणामस्वरूप हमें धातु के नमक का एक हिस्सा और सल्फर, साथ ही साथ चार पानी मिलता है। इस रासायनिक अंतःक्रिया को निम्नलिखित समीकरण का उपयोग करके व्यक्त किया जा सकता है: 2Al + 4H2SO4 = Al2(SO4)3 + S + 4H2O।

इसके अलावा, एल्यूमीनियम क्षार समाधानों के साथ प्रतिक्रिया करने में सक्षम है। इस तरह की रासायनिक बातचीत को अंजाम देने के लिए, आपको धातु के दो मोल लेने की जरूरत है, समान मात्रा या पोटेशियम, साथ ही छह मोल पानी। नतीजतन, सोडियम या पोटेशियम टेट्राहाइड्रॉक्सोलुमिनेट जैसे पदार्थ बनते हैं, साथ ही हाइड्रोजन, जो दो से तीन के दाढ़ अनुपात में तीखी गंध वाली गैस के रूप में निकलता है। इस रासायनिक प्रतिक्रिया को निम्नलिखित समीकरण के रूप में दर्शाया जा सकता है: 2AI + 2KOH + 6H2O = 2K[AI(OH)4] + 3H2।

और आखिरी बात पर विचार करना कुछ ऑक्साइड के साथ एल्यूमीनियम की बातचीत के पैटर्न हैं। सबसे आम और इस्तेमाल किया जाने वाला मामला बेकेटोव प्रतिक्रिया है। यह, ऊपर चर्चा किए गए कई अन्य लोगों की तरह, केवल उच्च तापमान पर होता है। तो, इसके कार्यान्वयन के लिए, एल्यूमीनियम के दो मोल और फेरम ऑक्साइड का एक मोल लेना आवश्यक है। इन दोनों पदार्थों की परस्पर क्रिया के परिणामस्वरूप हमें क्रमशः एक और दो मोल की मात्रा में एल्युमिनियम ऑक्साइड और मुक्त लोहा प्राप्त होता है।

उद्योग में प्रश्न में धातु का उपयोग

ध्यान दें कि एल्यूमीनियम का उपयोग एक बहुत ही सामान्य घटना है। सबसे पहले एविएशन इंडस्ट्री को इसकी जरूरत है। इसके साथ ही विचाराधीन धातु पर आधारित मिश्र धातुओं का भी प्रयोग किया जाता है। हम कह सकते हैं कि औसत विमान 50% एल्यूमीनियम मिश्र धातु है, और इसका इंजन 25% है। साथ ही, इसकी उत्कृष्ट विद्युत चालकता के कारण तारों और केबलों के निर्माण की प्रक्रिया में एल्यूमीनियम का उपयोग किया जाता है। इसके अलावा, इस धातु और इसके मिश्र धातुओं का व्यापक रूप से मोटर वाहन उद्योग में उपयोग किया जाता है। कारों, बसों, ट्रॉलीबसों, कुछ ट्रामों के साथ-साथ साधारण और इलेक्ट्रिक ट्रेन कारों के शरीर इन सामग्रियों से बने होते हैं।

इसका उपयोग छोटे उद्देश्यों के लिए भी किया जाता है, उदाहरण के लिए, भोजन और अन्य उत्पादों, व्यंजनों के लिए पैकेजिंग के उत्पादन के लिए। सिल्वर पेंट बनाने के लिए, विचाराधीन धातु के पाउडर की आवश्यकता होती है। लोहे को जंग से बचाने के लिए इस तरह के पेंट की जरूरत होती है। हम कह सकते हैं कि फेरम के बाद एल्युमीनियम उद्योग में दूसरी सबसे अधिक इस्तेमाल की जाने वाली धातु है। इसके यौगिक और स्वयं अक्सर रासायनिक उद्योग में उपयोग किए जाते हैं। यह एल्यूमीनियम के विशेष रासायनिक गुणों के कारण है, जिसमें इसके कम करने वाले गुण और इसके यौगिकों की उभयचर प्रकृति शामिल है। जल शोधन के लिए माना गया रासायनिक तत्व का हाइड्रॉक्साइड आवश्यक है। इसके अलावा, टीकों के उत्पादन के दौरान दवा में इसका उपयोग किया जाता है। यह कुछ प्लास्टिक और अन्य सामग्रियों में भी पाया जा सकता है।

प्रकृति में भूमिका

जैसा कि पहले ही ऊपर बताया गया है, एल्युमीनियम पृथ्वी की पपड़ी में बड़ी मात्रा में पाया जाता है। यह जीवित जीवों के लिए विशेष रूप से महत्वपूर्ण है। एल्युमिनियम विकास प्रक्रियाओं के नियमन में शामिल है, संयोजी ऊतक बनाता है, जैसे हड्डी, लिगामेंटस और अन्य। इस माइक्रोएलेटमेंट के लिए धन्यवाद, शरीर के ऊतकों के पुनर्जनन की प्रक्रिया तेजी से की जाती है। इसकी कमी निम्नलिखित लक्षणों की विशेषता है: बच्चों में विकासात्मक और विकास संबंधी विकार, वयस्कों में - पुरानी थकान, कम प्रदर्शन, आंदोलनों का बिगड़ा हुआ समन्वय, ऊतक पुनर्जनन में मंदी, मांसपेशियों की कमजोरी, विशेष रूप से अंगों में। यह घटना तब हो सकती है जब आप इस ट्रेस तत्व वाले बहुत कम खाद्य पदार्थ खाते हैं।

हालांकि, एक अधिक सामान्य समस्या शरीर में एल्युमीनियम की अधिकता है। इस मामले में, निम्नलिखित लक्षण अक्सर देखे जाते हैं: घबराहट, अवसाद, नींद की गड़बड़ी, स्मृति हानि, तनाव प्रतिरोध, मस्कुलोस्केलेटल सिस्टम का नरम होना, जिससे बार-बार फ्रैक्चर और मोच हो सकते हैं। शरीर में लंबे समय तक एल्युमीनियम की अधिकता होने से अक्सर लगभग हर अंग प्रणाली के काम करने में समस्या उत्पन्न हो जाती है।

इस घटना के कई कारण हो सकते हैं। सबसे पहले, यह लंबे समय से वैज्ञानिकों द्वारा सिद्ध किया गया है कि विचाराधीन धातु से बने व्यंजन इसमें खाना पकाने के लिए अनुपयुक्त हैं, क्योंकि उच्च तापमान पर एल्यूमीनियम का हिस्सा भोजन में मिल जाता है, और परिणामस्वरूप, आप इसका बहुत अधिक उपभोग करते हैं शरीर की आवश्यकता से अधिक सूक्ष्म तत्व।

दूसरा कारण प्रश्न में धातु या उसके लवण युक्त सौंदर्य प्रसाधनों का नियमित उपयोग है। किसी भी उत्पाद का उपयोग करने से पहले, आपको इसकी संरचना को ध्यान से पढ़ने की जरूरत है। सौंदर्य प्रसाधन कोई अपवाद नहीं हैं।

तीसरा कारण ऐसी दवाएं लेना है जिनमें लंबे समय तक एल्युमिनियम की मात्रा अधिक होती है। साथ ही विटामिन और पोषक तत्वों की खुराक का अनुचित उपयोग, जिसमें यह माइक्रोलेमेंट शामिल है।

अब आइए जानें कि आपके आहार को विनियमित करने और मेनू को सही ढंग से व्यवस्थित करने के लिए किन उत्पादों में एल्यूमीनियम होता है। सबसे पहले, ये गाजर, प्रसंस्कृत चीज, गेहूं, फिटकरी, आलू हैं। फलों से, एवोकाडो और आड़ू की सिफारिश की जाती है। इसके अलावा सफेद पत्ता गोभी, चावल और कई औषधीय जड़ी-बूटियां एल्युमिनियम से भरपूर होती हैं। इसके अलावा, विचाराधीन धातु के पिंजरों को पीने के पानी में समाहित किया जा सकता है। शरीर में एल्युमीनियम की मात्रा में वृद्धि या कमी से बचने के लिए (हालांकि, किसी भी अन्य ट्रेस तत्व की तरह), आपको अपने आहार की सावधानीपूर्वक निगरानी करने और इसे यथासंभव संतुलित बनाने का प्रयास करने की आवश्यकता है।

अल्युमीनियम

अल्युमीनियम- मेंडेलीव की आवधिक प्रणाली के समूह III का एक रासायनिक तत्व (परमाणु संख्या 13, परमाणु द्रव्यमान 26.98154)। अधिकांश यौगिकों में, एल्यूमीनियम त्रिसंयोजक होता है, लेकिन उच्च तापमान पर यह +1 की ऑक्सीकरण अवस्था भी प्रदर्शित कर सकता है। इस धातु के यौगिकों में सबसे महत्वपूर्ण अल 2 ओ 3 ऑक्साइड है।

अल्युमीनियम- चांदी-सफेद धातु, प्रकाश (घनत्व 2.7 ग्राम / सेमी 3), तन्य, बिजली और गर्मी का अच्छा संवाहक, गलनांक 660 ° C। इसे आसानी से तार में खींचा जाता है और पतली चादरों में घुमाया जाता है। एल्यूमीनियम रासायनिक रूप से सक्रिय है (हवा में यह एक सुरक्षात्मक ऑक्साइड फिल्म - एल्यूमीनियम ऑक्साइड के साथ कवर किया गया है।) धातु को आगे ऑक्सीकरण से विश्वसनीय रूप से बचाता है। लेकिन अगर एल्युमिनियम पाउडर या एल्युमिनियम फॉयल को जोर से गर्म किया जाता है, तो धातु एल्युमिनियम ऑक्साइड में बदल कर एक अंधी लौ से जल जाती है। एल्यूमीनियम तनु हाइड्रोक्लोरिक और सल्फ्यूरिक एसिड में भी घुल जाता है, खासकर गर्म होने पर। लेकिन अत्यधिक तनु और सांद्रित ठंडे नाइट्रिक अम्ल में एल्युमिनियम नहीं घुलता है। एल्यूमीनियम पर क्षार जलीय घोल की क्रिया के तहत, ऑक्साइड की परत घुल जाती है, और एल्यूमिनेट्स बनते हैं - आयनों की संरचना में एल्यूमीनियम युक्त लवण:

अल 2 ओ 3 + 2NaOH + 3H 2 O \u003d 2Na।

एल्युमिनियम, एक सुरक्षात्मक फिल्म से रहित, पानी के साथ बातचीत करता है, इससे हाइड्रोजन को विस्थापित करता है:

2Al + 6H 2 O \u003d 2Al (OH) 3 + 3H 2

परिणामी एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड क्षार की अधिकता के साथ प्रतिक्रिया करता है, जिससे हाइड्रॉक्सोएल्यूमिनेट बनता है:

अल (ओएच) 3 + नाओएच \u003d ना।

क्षार के जलीय घोल में एल्युमिनियम के घोल के समग्र समीकरण का निम्न रूप है:

2Al + 2NaOH + 6H 2 O \u003d 2Na + 3H 2.

एल्युमिनियम हैलोजन के साथ सक्रिय रूप से संपर्क करता है। एल्युमिनियम हाइड्रॉक्साइड अल (OH) 3 एक सफेद, पारभासी, जिलेटिनस पदार्थ है।

पृथ्वी की पपड़ी में 8.8% एल्युमिनियम होता है। यह ऑक्सीजन और सिलिकॉन के बाद प्रकृति में तीसरा सबसे प्रचुर तत्व है, और धातुओं में पहला है। यह मिट्टी, फेल्डस्पार, अभ्रक का एक हिस्सा है। कई सौ अल खनिज ज्ञात हैं (एल्यूमिनोसिलिकेट्स, बॉक्साइट्स, एलुनाइट्स, और अन्य)। एल्यूमीनियम के सबसे महत्वपूर्ण खनिज - बॉक्साइट में 28-60% एल्यूमिना - एल्यूमीनियम ऑक्साइड अल 2 ओ 3 होता है।

अपने शुद्ध रूप में, एल्यूमीनियम को पहली बार 1825 में डेनिश भौतिक विज्ञानी एच। ओर्स्टेड द्वारा प्राप्त किया गया था, हालांकि यह प्रकृति में सबसे आम धातु है।

एल्यूमीनियम का उत्पादन NaAlF 4 क्रायोलाइट में एल्यूमिना अल 2 ओ 3 के इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा 950 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर पिघलाया जाता है।

एल्यूमीनियम का उपयोग विमानन, निर्माण, मुख्य रूप से अन्य धातुओं के साथ एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं के रूप में, इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग (केबल आदि के निर्माण में तांबे के लिए विकल्प), खाद्य उद्योग (पन्नी), धातु विज्ञान (मिश्र धातु योज्य), एल्युमिनोथर्मी, आदि के रूप में किया जाता है। .

एल्यूमीनियम घनत्व, विशिष्ट गुरुत्व और अन्य विशेषताएं।

घनत्व - 2,7*10 3 किग्रा / मी 3 ;
विशिष्ट गुरुत्व - 2,7 जी/ सेमी 3;
20°C पर विशिष्ट ऊष्मा - 0.21 कैलोरी/डिग्री;
पिघलने का तापमान - 658.7 डिग्री सेल्सियस;
पिघलने की विशिष्ट ऊष्मा क्षमता - 76.8 कैलोरी/डिग्री;
उबलता तापमान - 2000 डिग्री सेल्सियस;
पिघलने के दौरान सापेक्ष आयतन परिवर्तन (ΔV/V) - 6,6%;
रैखिक विस्तार गुणांक(लगभग 20 डिग्री सेल्सियस पर) : - 22.9 * 10 6 (1/डिग्री);
एल्युमिनियम की तापीय चालकता गुणांक - 180 किलो कैलोरी / मी * घंटा * ओलावृष्टि;

एल्यूमीनियम और पॉइसन के अनुपात की लोच का मॉड्यूलि

एल्युमिनियम द्वारा प्रकाश का परावर्तन

तालिका में दी गई संख्या दर्शाती है कि सतह पर लंबवत आपतित प्रकाश का कितना प्रतिशत इससे परावर्तित होता है।

एल्यूमीनियम ऑक्साइड अल 2 ओ 3

एल्यूमिनियम ऑक्साइड अल 2 ओ 3, जिसे एल्यूमिना भी कहा जाता है, प्राकृतिक रूप से क्रिस्टलीय रूप में होता है, जिससे खनिज कोरन्डम बनता है। कोरन्डम में बहुत अधिक कठोरता होती है। इसके पारदर्शी क्रिस्टल, लाल या नीले रंग में रंगे, कीमती पत्थर हैं - माणिक और नीलम। वर्तमान में, माणिक को विद्युत भट्टी में एल्यूमिना के साथ फ्यूज करके कृत्रिम रूप से प्राप्त किया जाता है। उनका उपयोग गहनों के लिए उतना नहीं किया जाता जितना कि तकनीकी उद्देश्यों के लिए, उदाहरण के लिए, सटीक उपकरणों के लिए भागों के निर्माण के लिए, घड़ियों में पत्थर आदि के लिए। Cr 2 O 3 की एक छोटी अशुद्धता वाले रूबी क्रिस्टल का उपयोग क्वांटम जनरेटर - लेज़रों के रूप में किया जाता है जो मोनोक्रोमैटिक विकिरण का एक निर्देशित बीम बनाते हैं।

कोरन्डम और इसकी महीन दाने वाली किस्म, जिसमें बड़ी मात्रा में अशुद्धियाँ होती हैं - एमरी, का उपयोग अपघर्षक सामग्री के रूप में किया जाता है।

एल्यूमीनियम उत्पादन

के लिए मुख्य कच्चा माल एल्यूमीनियम उत्पादन 32-60% एल्यूमिना अल 2 ओ 3 युक्त बॉक्साइट हैं। सबसे महत्वपूर्ण एल्यूमीनियम अयस्कों में एलुनाइट और नेफलाइन भी शामिल हैं। रूस के पास एल्युमीनियम अयस्कों का महत्वपूर्ण भंडार है। बॉक्साइट्स के अलावा, जिनमें से बड़े भंडार उरल्स और बश्किरिया में स्थित हैं, एल्यूमीनियम का एक समृद्ध स्रोत कोला प्रायद्वीप पर खनन किया जाता है। साइबेरिया के निक्षेपों में एल्युमिनियम भी प्रचुर मात्रा में पाया जाता है।

एल्युमिनियम को इलेक्ट्रोलाइटिक विधि द्वारा एल्यूमीनियम ऑक्साइड अल 2 ओ 3 से प्राप्त किया जाता है। इसके लिए उपयोग किया जाने वाला एल्युमिनियम ऑक्साइड पर्याप्त रूप से शुद्ध होना चाहिए, क्योंकि गलाने वाले एल्युमीनियम से अशुद्धियों को बड़ी मुश्किल से हटाया जाता है। शुद्ध अल 2 ओ 3 प्राकृतिक बॉक्साइट को संसाधित करके प्राप्त किया जाता है।

एल्यूमीनियम के उत्पादन के लिए मुख्य प्रारंभिक सामग्री एल्यूमीनियम ऑक्साइड है। यह बिजली का संचालन नहीं करता है और इसका गलनांक बहुत अधिक (लगभग 2050 °C) होता है, इसलिए इसे बहुत अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है।

एल्युमिनियम ऑक्साइड के गलनांक को कम से कम 1000 o C तक कम करना आवश्यक है। यह विधि समानांतर में फ्रांसीसी पी। एरु और अमेरिकी सी। हॉल द्वारा पाई गई थी। उन्होंने पाया कि एल्युमिना पिघला हुआ क्रायोलाइट में अच्छी तरह से घुल जाता है, एएलएफ 3 संरचना का एक खनिज। 3एनएएफ। एल्युमीनियम के उत्पादन में इस पिघल को केवल 950 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर इलेक्ट्रोलिसिस के अधीन किया जाता है। प्रकृति में क्रायोलाइट के भंडार नगण्य हैं, इसलिए सिंथेटिक क्रायोलाइट बनाया गया, जिससे एल्यूमीनियम उत्पादन की लागत में काफी कमी आई।

हाइड्रोलिसिस क्रायोलाइट Na 3 और एल्यूमीनियम ऑक्साइड के पिघले हुए मिश्रण के अधीन है। लगभग 10 भार प्रतिशत Al 2 O 3 वाला मिश्रण 960 °C पर पिघलता है और इसमें विद्युत चालकता, घनत्व और चिपचिपाहट प्रक्रिया के लिए सबसे अनुकूल होती है। इन विशेषताओं को और बेहतर बनाने के लिए, मिश्रण की संरचना में एडिटिव्स AlF 3 , CaF 2 और MgF 2 को शामिल किया गया है। इससे 950 डिग्री सेल्सियस पर इलेक्ट्रोलिसिस संभव हो जाता है।

एल्यूमीनियम गलाने के लिए इलेक्ट्रोलाइज़र एक लोहे का आवरण है जो अंदर से आग रोक ईंटों के साथ पंक्तिबद्ध होता है। इसका तल (नीचे), संपीड़ित कोयले के ब्लॉक से इकट्ठा किया गया, कैथोड के रूप में कार्य करता है। एनोड (एक या अधिक) शीर्ष पर स्थित होते हैं: ये कोयले के ब्रिकेट से भरे एल्यूमीनियम फ्रेम होते हैं। आधुनिक संयंत्रों में, श्रृंखला में इलेक्ट्रोलाइज़र स्थापित किए जाते हैं; प्रत्येक श्रृंखला में 150 या अधिक सेल होते हैं।

इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान, कैथोड पर एल्यूमीनियम जारी किया जाता है, और ऑक्सीजन एनोड पर छोड़ा जाता है। एल्युमिनियम, जिसका घनत्व मूल पिघल से अधिक होता है, इलेक्ट्रोलाइज़र के तल पर एकत्र किया जाता है, जहाँ से इसे समय-समय पर छुट्टी दी जाती है। जैसे ही धातु निकलती है, एल्युमिनियम ऑक्साइड के नए हिस्से पिघल में जुड़ जाते हैं। इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान जारी ऑक्सीजन एनोड के कार्बन के साथ परस्पर क्रिया करती है, जो जलती है, जिससे CO और CO 2 बनती है।

रूस में पहला एल्यूमीनियम संयंत्र 1932 में वोल्खोव में बनाया गया था।

एल्यूमीनियम मिश्र धातु

मिश्र, जो एल्यूमीनियम की ताकत और अन्य गुणों को बढ़ाते हैं, इसमें तांबा, सिलिकॉन, मैग्नीशियम, जस्ता और मैंगनीज जैसे मिश्र धातु के योजक शामिल करके प्राप्त किए जाते हैं।

ड्यूरालुमिन(duralumin, duralumin, जर्मन शहर के नाम से जहां मिश्र धातु का औद्योगिक उत्पादन शुरू किया गया था)। तांबा (Cu: 2.2-5.2%), मैग्नीशियम (Mg: 0.2-2.7%) मैंगनीज (Mn: 0.2-1%) के साथ एल्यूमीनियम मिश्र धातु (आधार)। यह सख्त और उम्र बढ़ने के अधीन है, अक्सर एल्यूमीनियम के साथ पहना जाता है। यह विमानन और परिवहन इंजीनियरिंग के लिए एक संरचनात्मक सामग्री है।

सिलुमिन- सिलिकॉन (Si: 4-13%) के साथ लाइट कास्ट एल्यूमीनियम मिश्र धातु (आधार), कभी-कभी 23% तक और कुछ अन्य तत्व: Cu, Mn, Mg, Zn, Ti, Be)। वे मुख्य रूप से मोटर वाहन और विमान उद्योगों में जटिल विन्यास के कुछ हिस्सों का उत्पादन करते हैं।

मैगनालिया- मैग्नीशियम (Mg: 1-13%) के साथ एल्यूमीनियम मिश्र (आधार) और उच्च संक्षारण प्रतिरोध, अच्छी वेल्डेबिलिटी, उच्च लचीलापन वाले अन्य तत्व। वे आकार की ढलाई (कास्टिंग मैगनल), चादरें, तार, रिवेट्स आदि बनाते हैं। (विकृत मैग्नेलिया)।

सभी एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं के मुख्य लाभ उनके कम घनत्व (2.5-2.8 ग्राम / सेमी 3), उच्च शक्ति (प्रति यूनिट वजन), वायुमंडलीय जंग के लिए संतोषजनक प्रतिरोध, तुलनात्मक सस्तापन और उत्पादन और प्रसंस्करण में आसानी हैं।

अल्युमीनियम मिश्र धातुओं का उपयोग रॉकेट प्रौद्योगिकी, विमान, ऑटो, जहाज और उपकरण बनाने, बर्तन, खेल के सामान, फर्नीचर, विज्ञापन और अन्य उद्योगों के उत्पादन में किया जाता है।

आवेदन की चौड़ाई के मामले में, एल्यूमीनियम मिश्र धातु इस्पात और कच्चा लोहा के बाद दूसरे स्थान पर है।

तांबा, मैग्नीशियम, टाइटेनियम, निकल, जस्ता और लोहे पर आधारित मिश्र धातुओं में एल्यूमीनियम सबसे आम योजक में से एक है।

एल्युमिनियम का उपयोग के लिए भी किया जाता है एल्युमिनाइजिंग (एल्यूमिनाइजिंग)- मजबूत हीटिंग के दौरान आधार सामग्री को ऑक्सीकरण से बचाने के लिए एल्यूमीनियम के साथ स्टील या कच्चा लोहा उत्पादों की सतह की संतृप्ति, अर्थात। गर्मी प्रतिरोध (1100 डिग्री सेल्सियस तक) और वायुमंडलीय जंग के प्रतिरोध में वृद्धि।

एल्युमिनियम रासायनिक तत्वों की आवर्त सारणी के 13वें समूह का एक तत्व है, तीसरा आवर्त, परमाणु क्रमांक 13 के साथ। यह प्रकाश धातुओं के समूह से संबंधित है। पृथ्वी की पपड़ी में सबसे आम धातु और तीसरा सबसे आम रासायनिक तत्व (ऑक्सीजन और सिलिकॉन के बाद)।

साधारण पदार्थ एल्युमिनियम एक हल्का, पैरामैग्नेटिक सिल्वर-व्हाइट धातु है, जिसे आसानी से ढाला, कास्ट और मशीनीकृत किया जाता है। एल्यूमीनियम में एक उच्च तापीय और विद्युत चालकता है, मजबूत ऑक्साइड फिल्मों के तेजी से गठन के कारण जंग का प्रतिरोध है जो सतह को आगे की बातचीत से बचाते हैं।

हॉल-हेरॉल्ट प्रक्रिया प्राप्त करने की आधुनिक विधि। इसमें Na3AlF6 क्रायोलाइट के एक पिघल में एल्यूमीनियम ऑक्साइड Al2O3 का विघटन होता है, इसके बाद उपभोज्य कोक या ग्रेफाइट एनोड इलेक्ट्रोड का उपयोग करके इलेक्ट्रोलिसिस होता है। प्राप्त करने की इस पद्धति के लिए बहुत बड़ी मात्रा में बिजली की आवश्यकता होती है, और इसलिए औद्योगिक अनुप्रयोग केवल 20 वीं शताब्दी में प्राप्त हुआ।

एल्यूमीनियम प्राप्त करने के लिए प्रयोगशाला विधि: धातु पोटेशियम के साथ निर्जल एल्यूमीनियम क्लोराइड की कमी (हवा के बिना गर्म होने पर प्रतिक्रिया होती है):

चांदी-सफेद धातु, प्रकाश, घनत्व - 2.7 ग्राम / सेमी³, तकनीकी एल्यूमीनियम के लिए गलनांक - 658 डिग्री सेल्सियस, उच्च शुद्धता वाले एल्यूमीनियम के लिए - 660 डिग्री सेल्सियस, उच्च लचीलापन: तकनीकी के लिए - 35%, शुद्ध के लिए - 50% , लुढ़का एक पतली चादर और यहां तक ​​कि पन्नी में। एल्युमीनियम में उच्च विद्युत चालकता (37 106 एस/एम) और तापीय चालकता (203.5 डब्ल्यू/(एम के)), 65%, उच्च प्रकाश परावर्तन है।

एल्युमीनियम लगभग सभी धातुओं के साथ मिश्रधातु बनाता है। तांबे और मैग्नीशियम (ड्यूरालुमिन) और सिलिकॉन (सिलुमिन) के साथ सबसे प्रसिद्ध मिश्र धातुएं हैं।

पृथ्वी की पपड़ी में व्यापकता के संदर्भ में, पृथ्वी धातुओं में प्रथम स्थान पर है और तत्वों में तीसरा स्थान ऑक्सीजन और सिलिकॉन के बाद दूसरे स्थान पर है। विभिन्न शोधकर्ताओं के अनुसार, पृथ्वी की पपड़ी में एल्युमीनियम की द्रव्यमान सांद्रता 7.45 से 8.14% होने का अनुमान है। प्रकृति में, एल्यूमीनियम, इसकी उच्च रासायनिक गतिविधि के कारण, लगभग विशेष रूप से यौगिकों के रूप में होता है।

प्राकृतिक एल्युमीनियम में लगभग पूरी तरह से एक स्थिर आइसोटोप, 27Al, 26Al के नगण्य निशान के साथ होता है, जो 720,000 वर्षों के आधे जीवन के साथ सबसे लंबे समय तक रहने वाला रेडियोधर्मी आइसोटोप है, जो उच्च-ऊर्जा ब्रह्मांडीय द्वारा 40Ar आर्गन नाभिक के विखंडन द्वारा वातावरण में उत्पन्न होता है। किरण प्रोटॉन।

सामान्य परिस्थितियों में, एल्यूमीनियम एक पतली और मजबूत ऑक्साइड फिल्म के साथ कवर किया जाता है और इसलिए शास्त्रीय ऑक्सीकरण एजेंटों के साथ प्रतिक्रिया नहीं करता है: एच 2 ओ (टी डिग्री), ओ 2, एचएनओ 3 (बिना गर्म किए)। इसके कारण, एल्यूमीनियम व्यावहारिक रूप से जंग के अधीन नहीं है और इसलिए आधुनिक उद्योग द्वारा व्यापक रूप से मांग की जाती है। हालांकि, जब ऑक्साइड फिल्म नष्ट हो जाती है (उदाहरण के लिए, अमोनियम लवण NH4 + के घोल के संपर्क में आने पर, गर्म क्षार, या समामेलन के परिणामस्वरूप), एल्यूमीनियम एक सक्रिय कम करने वाली धातु के रूप में कार्य करता है। एल्यूमीनियम में गैलियम, इंडियम या टिन जैसी धातुओं को मिलाकर ऑक्साइड फिल्म के निर्माण को रोकना संभव है। इस मामले में, इन धातुओं पर आधारित कम पिघलने वाले यूटेक्टिक्स द्वारा एल्यूमीनियम की सतह को गीला कर दिया जाता है।

सरल पदार्थों के साथ आसानी से प्रतिक्रिया करता है:

एल्यूमिना बनाने के लिए ऑक्सीजन के साथ:

क्लोराइड, ब्रोमाइड या एल्यूमीनियम आयोडाइड बनाने वाले हैलोजन (फ्लोरीन को छोड़कर) के साथ:

गर्म करने पर अन्य अधातुओं के साथ अभिक्रिया करता है:

फ्लोरीन के साथ, एल्यूमीनियम फ्लोराइड बनाने:

सल्फर के साथ, एल्यूमीनियम सल्फाइड बनाने:

एल्यूमीनियम नाइट्राइड बनाने के लिए नाइट्रोजन के साथ:

कार्बन के साथ, एल्यूमीनियम कार्बाइड बनाने:

एल्यूमीनियम सल्फाइड और एल्यूमीनियम कार्बाइड पूरी तरह से हाइड्रोलाइज्ड हैं:

जटिल पदार्थों के साथ:

पानी के साथ (सुरक्षात्मक ऑक्साइड फिल्म को हटाने के बाद, उदाहरण के लिए, समामेलन या गर्म क्षार समाधान द्वारा):

क्षार के साथ (टेट्राहाइड्रोक्सालुमिनेट्स और अन्य एल्यूमिनेट्स के निर्माण के साथ):

हाइड्रोक्लोरिक और तनु सल्फ्यूरिक एसिड में आसानी से घुलनशील:

गर्म होने पर, यह एसिड में घुल जाता है - ऑक्सीकरण एजेंट जो घुलनशील एल्यूमीनियम लवण बनाते हैं:

धातुओं को उनके ऑक्साइड (एल्यूमिनोथर्मी) से पुनर्स्थापित करता है:

44. एल्युमिनियम यौगिक, उनके उभयधर्मी गुण

एल्युमिनियम के बाहरी स्तर का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास …3s23p1 है।

उत्तेजित अवस्था में, s-इलेक्ट्रॉनों में से एक p-उप-स्तर के एक मुक्त सेल में जाता है, यह अवस्था वैलेंस III और ऑक्सीकरण अवस्था +3 से मेल खाती है। एल्युमिनियम परमाणु की बाहरी इलेक्ट्रॉन परत में मुक्त d-उपस्तर होते हैं।

सबसे महत्वपूर्ण प्राकृतिक यौगिक एल्युमिनोसिलिकेट हैं:

सफेद मिट्टी Al2O3 2SiO2 ∙ 2H2O, फेल्डस्पार K2O ∙ Al2O3 ∙ 6SiO2, अभ्रक K2O ∙ Al2O3 ∙ 6SiO2 ∙ H2O

एल्यूमीनियम के अन्य प्राकृतिक रूपों में, बॉक्साइट 12Оз nН2О, कोरन्डम खनिज А12Оз और क्रायोलाइट А1Fз 3NaF सबसे अधिक महत्व के हैं।

हल्का, चांदी-सफेद, तन्य धातु, बिजली का संचालन करता है और अच्छी तरह से गर्मी करता है।

हवा में, एल्यूमीनियम सबसे पतले (0.00001 मिमी) के साथ कवर किया गया है, लेकिन बहुत घनी ऑक्साइड फिल्म है, जो धातु को आगे ऑक्सीकरण से बचाती है और इसे एक मैट रूप देती है।

एल्यूमिनियम ऑक्साइड А12О3

सफेद ठोस, पानी में अघुलनशील, गलनांक 2050 ° C।

प्राकृतिक A12O3 खनिज कोरन्डम है। कोरन्डम के पारदर्शी रंगीन क्रिस्टल - लाल माणिक - में क्रोमियम का मिश्रण होता है - और नीला नीलम - टाइटेनियम और लोहे का एक मिश्रण - कीमती पत्थर। उन्हें कृत्रिम रूप से भी प्राप्त किया जाता है और तकनीकी उद्देश्यों के लिए उपयोग किया जाता है, उदाहरण के लिए, सटीक उपकरणों के लिए भागों के निर्माण के लिए, घड़ियों में पत्थर आदि।

रासायनिक गुण

एल्युमिनियम ऑक्साइड उभयचर गुण प्रदर्शित करता है

1. एसिड के साथ बातचीत

А12О3 + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2O

2. क्षार के साथ बातचीत

12О3 + 2NaOH - 2NaAlO2 + H2O

Al2O3 + 2NaOH + 5H2O = 2Na

3. जब एल्युमिनियम पाउडर के साथ संबंधित धातु के ऑक्साइड के मिश्रण को गर्म किया जाता है, तो एक हिंसक प्रतिक्रिया होती है, जिससे ली गई ऑक्साइड से मुक्त धातु निकल जाती है। अल (एल्यूमीनियम) के साथ कमी विधि का उपयोग अक्सर एक मुक्त अवस्था में कई तत्व (Cr, Mn, V, W, आदि) प्राप्त करने के लिए किया जाता है।

2A1 + WO3 = A12Oz + W

4. हाइड्रोलिसिस के कारण अत्यधिक क्षारीय वातावरण वाले लवणों के साथ अंतःक्रिया

Al2O3 + Na2CO3 = 2 NaAlO2 + CO2

एल्युमिनियम हाइड्रॉक्साइड A1(OH)3

अल (ओएच) 3 एक विशाल सफेद जिलेटिनस अवक्षेप है, व्यावहारिक रूप से पानी में अघुलनशील है, लेकिन एसिड और मजबूत क्षार में आसानी से घुलनशील है। इसलिए इसका एक उभयधर्मी चरित्र है।

एल्युमिनियम हाइड्रॉक्साइड क्षार के साथ घुलनशील एल्युमिनियम लवण की विनिमय प्रतिक्रिया द्वारा प्राप्त किया जाता है।

AlCl3 + 3NaOH = Al(OH)3↓ + 3NaCl

Al3+ + 3OH- = Al(OH)3↓

इस प्रतिक्रिया का उपयोग Al3+ आयन के लिए गुणात्मक के रूप में किया जा सकता है

रासायनिक गुण

1. एसिड के साथ बातचीत

अल(OH)3 +3HCl = 2AlCl3 + 3H2O

2. मजबूत क्षार के साथ बातचीत करते समय, संबंधित एलुमिनेट्स बनते हैं:

NaOH + A1(OH)3 = Na

3. थर्मल अपघटन

2Al(OH)3 = Al2O3 + 3H2O

एल्युमीनियम लवण कटियन हाइड्रोलिसिस, अम्लीय वातावरण (पीएच .) से गुजरते हैं< 7)

Al3+ + H+OH- ↔ AlOH2+ + H+

अल(NO3)3 + H2O↔ AlOH(NO3)2 + HNO3

एल्यूमीनियम और कमजोर एसिड के घुलनशील लवण पूर्ण (अपरिवर्तनीय हाइड्रोलिसिस) से गुजरते हैं

Al2S3+ 3H2O = 2Al(OH)3 +3H2S

एल्युमिनियम ऑक्साइड Al2O3 - कुछ एंटासिड (उदाहरण के लिए, अल्मागेल) का हिस्सा है, जिसका उपयोग गैस्ट्रिक जूस की बढ़ी हुई अम्लता के लिए किया जाता है।

Al(SO4)3 12H2О - पोटेशियम फिटकरी का उपयोग त्वचा रोगों के उपचार के लिए एक हेमोस्टेटिक एजेंट के रूप में दवा में किया जाता है। इसका उपयोग चमड़ा उद्योग में टैनिन के रूप में भी किया जाता है।

(CH3COO)3Al - बुरोव का तरल - एल्यूमीनियम एसीटेट के 8% घोल में एक कसैला और विरोधी भड़काऊ प्रभाव होता है, उच्च सांद्रता में इसमें मध्यम एंटीसेप्टिक गुण होते हैं। इसका उपयोग त्वचा और श्लेष्मा झिल्ली की सूजन संबंधी बीमारियों के लिए, धोने, लोशन के लिए पतला रूप में किया जाता है।

AlCl3 - कार्बनिक संश्लेषण में उत्प्रेरक के रूप में उपयोग किया जाता है।

Al2(SO4)3 18 H20 - जल उपचार में उपयोग किया जाता है।

पोटेशियम फिटकरी प्राप्त करना

अल्युमीनियम(अव्य। एल्युमिनियम), - आवर्त प्रणाली में, एल्युमीनियम तीसरे आवर्त में, तीसरे समूह के मुख्य उपसमूह में है। कोर चार्ज +13। परमाणु की इलेक्ट्रॉनिक संरचना 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1 है। धातु परमाणु त्रिज्या 0.143 एनएम है, सहसंयोजक 0.126 एनएम है, अल 3+ आयन की सशर्त त्रिज्या 0.057 एनएम है। आयनीकरण ऊर्जा अल - अल + 5.99 ईवी।

एल्युमिनियम परमाणु की सर्वाधिक अभिलक्षणिक ऑक्सीकरण अवस्था +3 है। एक नकारात्मक ऑक्सीकरण अवस्था दुर्लभ है। परमाणु की बाहरी इलेक्ट्रॉन परत में मुक्त d-उप-स्तर होते हैं। इसके कारण, यौगिकों में इसकी समन्वय संख्या न केवल 4 (AlCl 4-, AlH 4-, aluminosilicates) हो सकती है, बल्कि 6 (Al 2 O 3, 3+) भी हो सकती है।

इतिहास संदर्भ. एल्युमिनियम नाम लैट से आया है। एलुमेन - तो वापस 500 ईसा पूर्व में। एल्युमिनियम फिटकरी कहा जाता है, जिसका उपयोग कपड़ों की रंगाई और चमड़े को कम करने के लिए किया जाता था। 1825 में डेनिश वैज्ञानिक एच. के. ओर्स्टेड ने निर्जल AlCl 3 पर पोटेशियम के एक मिश्रण के साथ अभिनय किया और फिर पारा को हटाकर अपेक्षाकृत शुद्ध एल्यूमीनियम प्राप्त किया। एल्यूमीनियम के उत्पादन के लिए पहली औद्योगिक विधि 1854 में फ्रांसीसी रसायनज्ञ ए.ई. सेंट क्लेयर डेविल: इस विधि में सोडियम धातु के साथ एल्यूमीनियम और सोडियम डबल क्लोराइड Na 3 AlCl 6 की कमी शामिल थी। चांदी के रंग के समान, पहले एल्यूमीनियम बहुत महंगा था। 1855 से 1890 तक केवल 200 टन एल्यूमीनियम का उत्पादन किया गया था। क्रायोलाइट-एल्यूमिना मेल्ट के इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा एल्यूमीनियम के उत्पादन की आधुनिक विधि 1886 में एक साथ और स्वतंत्र रूप से संयुक्त राज्य अमेरिका में सी। हॉल और फ्रांस में पी। हेरॉक्स द्वारा विकसित की गई थी।

प्रकृति में होना

एल्युमिनियम पृथ्वी की पपड़ी में सबसे प्रचुर धातु है। यह 5.5-6.6 mol के लिए जिम्मेदार है। शेयर% या 8 wt.%। इसका मुख्य द्रव्यमान एल्युमिनोसिलिकेट्स में केंद्रित है। उनके द्वारा बनाई गई चट्टानों के विनाश का एक अत्यंत सामान्य उत्पाद मिट्टी है, जिसकी मुख्य संरचना अल 2 ओ 3 के सूत्र से मेल खाती है। 2SiO2। 2H 2 O. एल्यूमीनियम के अन्य प्राकृतिक रूपों में से, बॉक्साइट Al 2 O 3 का सबसे बड़ा महत्व है। एक्सएच 2 ओ और खनिज कोरन्डम अल 2 ओ 3 और क्रायोलाइट एएलएफ 3। 3एनएएफ।

रसीद

वर्तमान में, उद्योग में एल्युमिना अल 2 ओ 3 के घोल के इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा पिघले हुए क्रायोलाइट में एल्यूमीनियम का उत्पादन किया जाता है। अल 2 ओ 3 पर्याप्त रूप से शुद्ध होना चाहिए, क्योंकि अशुद्धियों को गलाने वाले एल्यूमीनियम से बड़ी मुश्किल से हटाया जाता है। Al 2 O 3 का पिघलने का तापमान लगभग 2050 o C है, और क्रायोलाइट - 1100 o C. इलेक्ट्रोलिसिस क्रायोलाइट के पिघले हुए मिश्रण के अधीन है और Al 2 O 3 में लगभग 10 wt.% Al 2 O 3 होता है, जो 960 पर पिघलता है। ओ सी और विद्युत चालकता, घनत्व और चिपचिपाहट है, जो प्रक्रिया के लिए सबसे अनुकूल है। AlF 3 , CaF 2 और MgF 2 को जोड़कर 950°C पर इलेक्ट्रोलिसिस संभव है।

एल्यूमीनियम गलाने के लिए इलेक्ट्रोलाइटिक सेल एक लोहे का आवरण है जो अंदर से आग रोक ईंटों के साथ पंक्तिबद्ध होता है। इसका तल (नीचे), संपीड़ित कोयले के ब्लॉक से इकट्ठा किया गया, कैथोड के रूप में कार्य करता है। एनोड शीर्ष पर स्थित होते हैं: ये कोयले के ब्रिकेट से भरे एल्यूमीनियम फ्रेम होते हैं।

अल 2 ओ 3 \u003d अल 3+ + अल ओ 3 3-

कैथोड पर तरल एल्युमिनियम निकलता है:

अल 3+ + 3ई - \u003d अल

एल्युमिनियम को भट्ठी के तल पर एकत्र किया जाता है, जहां से इसे समय-समय पर छोड़ा जाता है। एनोड पर ऑक्सीजन निकलती है:

4AlO 3 3- - 12e - \u003d 2Al 2 O 3 + 3O 2

ऑक्सीजन ग्रेफाइट को कार्बन ऑक्साइड में ऑक्सीकृत करती है। जैसे ही कार्बन जलता है, एनोड का निर्माण होता है।

कई मिश्र धातुओं को गर्मी प्रतिरोध देने के लिए एल्यूमीनियम का उपयोग मिश्र धातु के अतिरिक्त के रूप में भी किया जाता है।

एल्यूमीनियम के भौतिक गुण. एल्युमीनियम गुणों के एक बहुत ही मूल्यवान सेट को जोड़ती है: कम घनत्व, उच्च तापीय और विद्युत चालकता, उच्च लचीलापन और अच्छा संक्षारण प्रतिरोध। इसे आसानी से जाली, मुद्रांकित, लुढ़का, खींचा जा सकता है। एल्युमिनियम को गैस, संपर्क और अन्य प्रकार की वेल्डिंग द्वारा अच्छी तरह से वेल्ड किया जाता है। एल्युमिनियम जाली फलक-केंद्रित घन है जिसका पैरामीटर a = 4.0413 है। एल्यूमीनियम के गुण, सभी धातुओं की तरह, इसकी शुद्धता पर काफी हद तक निर्भर करते हैं। उच्च शुद्धता एल्यूमीनियम के गुण (99.996%): घनत्व (20 डिग्री सेल्सियस पर) 2698.9 किग्रा/एम 3; टी pl 660.24 डिग्री सेल्सियस; टी गठरी लगभग 2500 डिग्री सेल्सियस; थर्मल विस्तार गुणांक (20 डिग्री से 100 डिग्री सेल्सियस तक) 23.86 10 -6; तापीय चालकता (190 डिग्री सेल्सियस पर) 343 डब्ल्यू/एम के, विशिष्ट गर्मी क्षमता (100 डिग्री सेल्सियस पर) 931.98 जे/किग्रा के। ; तांबे के संबंध में विद्युत चालकता (20 डिग्री सेल्सियस पर) 65.5%। एल्यूमीनियम में कम ताकत (तन्य शक्ति 50-60 एमएन / एम 2), कठोरता (ब्रिनेल के अनुसार 170 एमएन / एम 2) और उच्च लचीलापन (50% तक) है। कोल्ड रोलिंग के दौरान, एल्युमीनियम की तन्यता ताकत 115 MN/m 2 तक बढ़ जाती है, कठोरता - 270 MN/m 2 तक, सापेक्ष बढ़ाव घटकर 5% (1 MN/m 2 ~ और 0.1 kgf/mm 2) हो जाता है। एल्युमीनियम अच्छी तरह से पॉलिश किया गया है, एनोडाइज़ किया गया है और इसमें चांदी के करीब एक उच्च परावर्तन है (यह 90% तक प्रकाश ऊर्जा को दर्शाता है)। ऑक्सीजन के लिए एक उच्च आत्मीयता रखते हुए, हवा में एल्यूमीनियम एक पतली, लेकिन बहुत मजबूत ऑक्साइड फिल्म अल 2 ओ 3 के साथ कवर किया गया है, जो धातु को आगे ऑक्सीकरण से बचाता है और इसके उच्च विरोधी जंग गुणों को निर्धारित करता है। ऑक्साइड फिल्म की ताकत और इसके सुरक्षात्मक प्रभाव पारा, सोडियम, मैग्नीशियम, तांबा, आदि की अशुद्धियों की उपस्थिति में बहुत कम हो जाते हैं। एल्यूमीनियम वायुमंडलीय जंग, समुद्र और ताजे पानी के लिए प्रतिरोधी है, व्यावहारिक रूप से केंद्रित या अत्यधिक पतला नाइट्रिक के साथ बातचीत नहीं करता है। एसिड, कार्बनिक अम्ल, खाद्य उत्पादों के साथ।

रासायनिक गुण

जब बारीक विभाजित एल्युमिनियम को गर्म किया जाता है, तो यह हवा में तेजी से जलता है। सल्फर के साथ इसकी बातचीत इसी तरह आगे बढ़ती है। क्लोरीन और ब्रोमीन के साथ, संयोजन पहले से ही सामान्य तापमान पर होता है, आयोडीन के साथ - गर्म होने पर। बहुत अधिक तापमान पर, एल्यूमीनियम भी सीधे नाइट्रोजन और कार्बन के साथ जुड़ जाता है। इसके विपरीत, यह हाइड्रोजन के साथ परस्पर क्रिया नहीं करता है।

एल्युमिनियम पानी के लिए काफी प्रतिरोधी है। लेकिन अगर ऑक्साइड फिल्म का सुरक्षात्मक प्रभाव यंत्रवत् या समामेलन द्वारा हटा दिया जाता है, तो एक ऊर्जावान प्रतिक्रिया होती है:

अत्यधिक तनु, साथ ही बहुत सांद्रित HNO3 और H2SO4, एल्यूमीनियम (ठंड में) पर लगभग कोई प्रभाव नहीं डालते हैं, जबकि इन एसिड की मध्यम सांद्रता में, यह धीरे-धीरे घुल जाता है। हाइड्रोक्लोरिक एसिड के संबंध में शुद्ध एल्यूमीनियम काफी स्थिर है, लेकिन सामान्य तकनीकी धातु इसमें घुल जाती है।

एल्यूमीनियम पर क्षार जलीय घोल की क्रिया के तहत, ऑक्साइड की परत घुल जाती है, और एल्यूमिनेट्स बनते हैं - आयनों की संरचना में एल्यूमीनियम युक्त लवण:

अल 2 ओ 3 + 2NaOH + 3H 2 ओ \u003d 2Na

एल्युमिनियम, एक सुरक्षात्मक फिल्म से रहित, पानी के साथ बातचीत करता है, इससे हाइड्रोजन को विस्थापित करता है:

2Al + 6H 2 O \u003d 2Al (OH) 3 + 3H 2

परिणामी एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड क्षार की अधिकता के साथ प्रतिक्रिया करता है, जिससे हाइड्रॉक्सोएल्यूमिनेट बनता है:

अल (ओएच) 3 + NaOH = Na

क्षार के जलीय घोल में एल्युमिनियम के विघटन के लिए समग्र समीकरण:

2Al + 2NaOH + 6H 2 O = 2Na + 3H 2

एल्युमिनियम उन लवणों के घोल में विशेष रूप से घुल जाता है जिनकी हाइड्रोलिसिस के कारण अम्लीय या क्षारीय प्रतिक्रिया होती है, उदाहरण के लिए, Na 2 CO 3 के घोल में।

तनावों की एक श्रृंखला में, यह Mg और Zn के बीच स्थित होता है। इसके सभी स्थिर यौगिकों में, एल्यूमीनियम त्रिसंयोजक है।

ऑक्सीजन के साथ एल्यूमीनियम का संयोजन गर्मी की एक बड़ी रिहाई (1676 kJ/mol Al 2 O 3) के साथ है, जो कई अन्य धातुओं की तुलना में बहुत अधिक है। इसे देखते हुए, जब एल्यूमीनियम पाउडर के साथ संबंधित धातु ऑक्साइड के मिश्रण को गर्म किया जाता है, तो एक हिंसक प्रतिक्रिया होती है, जिससे मुक्त धातु को ऑक्साइड से मुक्त किया जाता है। अल (एल्यूमीनियम) के साथ कमी विधि का उपयोग अक्सर कई तत्वों (Cr, Mn, V, W, आदि) को एक मुक्त अवस्था में प्राप्त करने के लिए किया जाता है।

एल्युमिनोथर्मी का उपयोग कभी-कभी अलग-अलग स्टील भागों, विशेष रूप से ट्राम रेल के जोड़ों को वेल्डिंग करने के लिए किया जाता है। उपयोग किए गए मिश्रण ("दीमक") में आमतौर पर एल्यूमीनियम के महीन पाउडर और Fe 3 O 4 होते हैं। इसे अल और बाओ 2 के मिश्रण से फ्यूज से प्रज्वलित किया जाता है। मुख्य प्रतिक्रिया समीकरण के अनुसार होती है:

8Al + 3Fe 3 O 4 = 4Al 2 O 3 + 9Fe + 3350 kJ

इसके अलावा, तापमान लगभग 3000 o C विकसित होता है।

एल्युमिनियम ऑक्साइड एक सफेद, बहुत दुर्दम्य (mp 2050 o C) और पानी में अघुलनशील द्रव्यमान है। प्राकृतिक अल 2 ओ 3 (कोरंडम खनिज), साथ ही कृत्रिम रूप से प्राप्त और फिर दृढ़ता से कैलक्लाइंड, एसिड में उच्च कठोरता और अघुलनशीलता द्वारा प्रतिष्ठित हैं। अल 2 ओ 3 (तथाकथित एल्यूमिना) को क्षार के साथ संलयन द्वारा घुलनशील अवस्था में परिवर्तित किया जा सकता है।

प्राकृतिक कोरन्डम, आमतौर पर लोहे के ऑक्साइड से दूषित होता है, इसकी अत्यधिक कठोरता के कारण पीसने वाले पहियों, सलाखों आदि के निर्माण के लिए उपयोग किया जाता है। बारीक कुचले हुए रूप में, इसे एमरी कहा जाता है और इसका उपयोग धातु की सतहों को साफ करने और सैंडपेपर बनाने के लिए किया जाता है। इसी उद्देश्य के लिए, अक्सर बॉक्साइट (तकनीकी नाम - अलंड) को फ्यूज करके प्राप्त किया जाता है, अल 2 ओ 3 का उपयोग किया जाता है।

पारदर्शी रंगीन कोरन्डम क्रिस्टल - लाल माणिक - क्रोमियम का एक मिश्रण - और नीला नीलम - टाइटेनियम और लोहे का एक मिश्रण - कीमती पत्थर। उन्हें कृत्रिम रूप से भी प्राप्त किया जाता है और तकनीकी उद्देश्यों के लिए उपयोग किया जाता है, उदाहरण के लिए, सटीक उपकरणों के लिए भागों के निर्माण के लिए, घड़ियों में पत्थर आदि। Cr 2 O 3 की एक छोटी अशुद्धता वाले रूबी क्रिस्टल का उपयोग क्वांटम जनरेटर - लेज़रों के रूप में किया जाता है जो मोनोक्रोमैटिक विकिरण का एक निर्देशित बीम बनाते हैं।

पानी में अल 2 ओ 3 की अघुलनशीलता के कारण, इस ऑक्साइड के अनुरूप हाइड्रॉक्साइड अल (ओएच) 3 केवल अप्रत्यक्ष रूप से लवण से प्राप्त किया जा सकता है। हाइड्रॉक्साइड के उत्पादन को निम्नलिखित योजना के रूप में दर्शाया जा सकता है। क्षार की क्रिया के तहत, OH आयन धीरे-धीरे 3+ पानी के अणुओं को एक्वाकोम्पलेक्स में बदल देते हैं:

3+ + ओह - \u003d 2+ + एच 2 ओ

2+ + ओएच - = + + एच 2 ओ

ओह - \u003d 0 + एच 2 ओ

अल (ओएच) 3 एक विशाल सफेद जिलेटिनस अवक्षेप है, व्यावहारिक रूप से पानी में अघुलनशील है, लेकिन एसिड और मजबूत क्षार में आसानी से घुलनशील है। इसलिए इसका एक उभयधर्मी चरित्र है। हालांकि, इसके मूल और विशेष रूप से अम्लीय गुणों को कमजोर रूप से व्यक्त किया जाता है। NH4 OH से अधिक, एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड अघुलनशील है। निर्जलित हाइड्रॉक्साइड का एक रूप, एल्यूमीनियम जेल, इंजीनियरिंग में एक सोखना के रूप में उपयोग किया जाता है।

मजबूत क्षार के साथ बातचीत करते समय, संबंधित एलुमिनेट्स बनते हैं:

NaOH + Al(OH) 3 = Na

सबसे सक्रिय मोनोवैलेंट धातुओं के एलुमिनेट्स पानी में अत्यधिक घुलनशील होते हैं, लेकिन मजबूत हाइड्रोलिसिस के कारण, उनके समाधान केवल क्षार की पर्याप्त अधिकता की उपस्थिति में स्थिर होते हैं। कमजोर आधारों से उत्पादित एलुमिनेट्स लगभग पूरी तरह से समाधान में हाइड्रोलाइज्ड होते हैं और इसलिए केवल सूखे तरीके से प्राप्त किया जा सकता है (संबंधित धातुओं के ऑक्साइड के साथ अल 2 ओ 3 को मिलाकर)। मेटालुमिनेट्स बनते हैं, जो उनकी संरचना में मेटाएल्यूमिनियम एसिड एचएएलओ 2 से उत्पन्न होते हैं। उनमें से ज्यादातर पानी में अघुलनशील हैं।

Al(OH) 3 अम्लों के साथ लवण बनाता है। सबसे मजबूत एसिड के डेरिवेटिव पानी में अत्यधिक घुलनशील होते हैं, बल्कि हाइड्रोलाइज्ड होते हैं, और इसलिए उनके समाधान एक अम्लीय प्रतिक्रिया दिखाते हैं। एल्यूमीनियम और कमजोर एसिड के घुलनशील लवण और भी अधिक दृढ़ता से हाइड्रोलाइज्ड होते हैं। हाइड्रोलिसिस के कारण, सल्फाइड, कार्बोनेट, साइनाइड और कुछ अन्य एल्यूमीनियम लवण जलीय घोल से प्राप्त नहीं किए जा सकते हैं।

एक जलीय माध्यम में, अल 3+ आयन सीधे छह पानी के अणुओं से घिरा होता है। इस तरह के एक हाइड्रेटेड आयन योजना के अनुसार कुछ हद तक अलग हो जाते हैं:

3+ + एच 2 ओ \u003d 2+ + ओएच 3 +

इसका पृथक्करण स्थिरांक 1 है। 10 -5 यानी यह एक कमजोर एसिड है (एसिटिक एसिड की ताकत के समान)। पानी के छह अणुओं के साथ अल 3+ का अष्टफलकीय वातावरण भी कई एल्यूमीनियम लवणों के क्रिस्टलीय हाइड्रेट्स में बरकरार रहता है।

एल्युमिनोसिलिकेट्स को सिलिकेट्स के रूप में माना जा सकता है, जिसमें सिलिकॉन-ऑक्सीजन टेट्राहेड्रा SiO 4 4 - के हिस्से को एल्यूमीनियम-ऑक्सीजन टेट्राहेड्रा AlO 4 5- द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है। पृथ्वी की पपड़ी। उनके मुख्य प्रतिनिधि खनिज हैं

ऑर्थोक्लेज़ के 2 अल 2 सी 6 ओ 16 या के 2 ओ। अल 2 ओ 3। 6SiO2

अल्बाइट ना 2 अल 2 सी 6 ओ 16 या ना 2 ओ। अल 2 ओ 3। 6SiO2

एनोर्थाइट सीएएल 2 सी 2 ओ 8 या सीएओ। अल 2 ओ 3। 2SiO2

अभ्रक समूह के खनिज बहुत आम हैं, उदाहरण के लिए मस्कोवाइट कल 2 (अलसी 3 ओ 10) (ओएच) 2। महान व्यावहारिक महत्व का खनिज नेफलाइन (ना, के) 2 है, जिसका उपयोग एल्यूमिना, सोडा उत्पाद और सीमेंट प्राप्त करने के लिए किया जाता है। इस उत्पादन में निम्नलिखित ऑपरेशन शामिल हैं: ए) नेफलाइन और चूना पत्थर को ट्यूब भट्टियों में 1200 डिग्री सेल्सियस पर सिंटर्ड किया जाता है:

(ना, के) 2 + 2CaCO 3 = 2CaSiO 3 + NaAlO 2 + KAlO 2 + 2CO 2

बी) परिणामी द्रव्यमान पानी के साथ लीच किया जाता है - सोडियम और पोटेशियम एलुमिनेट्स का एक घोल बनता है और CaSiO 3 कीचड़ बनता है:

NaAlO 2 + KAlO 2 + 4H 2 O \u003d Na + K

ग) सिंटरिंग के दौरान बनने वाले CO2 को एलुमिनेट्स के घोल से गुजारा जाता है:

Na + K + 2CO 2 = NaHCO 3 + KHCO 3 + 2Al(OH) 3

डी) अल (ओएच) 3 एल्यूमिना को गर्म करने से प्राप्त होता है:

2अल(ओएच) 3 \u003d अल 2 ओ 3 + 3एच 2 ओ

ई) मूल शराब के वाष्पीकरण द्वारा, सोडा और पोटेज को अलग किया जाता है, और पहले प्राप्त कीचड़ का उपयोग सीमेंट के उत्पादन के लिए किया जाता है।

1 t Al 2 O 3 के उत्पादन में, 1 t सोडा उत्पाद और 7.5 t सीमेंट प्राप्त होता है।

कुछ एल्युमिनोसिलिकेट्स में एक ढीली संरचना होती है और वे आयन एक्सचेंज करने में सक्षम होते हैं। इस तरह के सिलिकेट - प्राकृतिक और विशेष रूप से कृत्रिम - का उपयोग पानी को नरम करने के लिए किया जाता है। इसके अलावा, उनकी अत्यधिक विकसित सतह के कारण, उन्हें उत्प्रेरक वाहक के रूप में उपयोग किया जाता है, अर्थात। उत्प्रेरक के साथ गर्भवती सामग्री के रूप में।

सामान्य परिस्थितियों में एल्युमिनियम हैलाइड रंगहीन क्रिस्टलीय पदार्थ होते हैं। एल्युमिनियम हैलाइड की श्रृंखला में, AlF 3 अपने समकक्षों से गुणों में बहुत भिन्न होता है। यह दुर्दम्य है, पानी में थोड़ा घुलनशील, रासायनिक रूप से निष्क्रिय है। AlF 3 प्राप्त करने की मुख्य विधि Al 2 O 3 या Al पर निर्जल HF की क्रिया पर आधारित है:

अल 2 ओ 3 + 6एचएफ = 2एएलएफ 3 + 3एच 2 ओ

क्लोरीन, ब्रोमीन और आयोडीन के साथ एल्यूमीनियम यौगिक न केवल पानी में, बल्कि कई कार्बनिक सॉल्वैंट्स में भी घुलनशील, अत्यधिक प्रतिक्रियाशील और अत्यधिक घुलनशील होते हैं। पानी के साथ एल्युमिनियम हैलाइड की परस्पर क्रिया के साथ गर्मी का एक महत्वपूर्ण विमोचन होता है। एक जलीय घोल में, वे सभी अत्यधिक हाइड्रोलाइज्ड होते हैं, लेकिन विशिष्ट गैर-धातु एसिड हलाइड्स के विपरीत, उनका हाइड्रोलिसिस अधूरा और प्रतिवर्ती होता है। सामान्य परिस्थितियों में पहले से ही स्पष्ट रूप से अस्थिर होने के कारण, AlCl 3 , AlBr 3 और AlI 3 नम हवा में (हाइड्रोलिसिस के कारण) धूम्रपान करते हैं। उन्हें सरल पदार्थों की सीधी बातचीत द्वारा प्राप्त किया जा सकता है।

अपेक्षाकृत कम तापमान पर AlCl 3 , AlBr 3 और AlI 3 के वाष्प घनत्व कमोबेश दुगुने सूत्रों - Al 2 Hal 6 के बिल्कुल अनुरूप होते हैं। इन अणुओं की स्थानिक संरचना एक सामान्य किनारे के साथ दो टेट्राहेड्रा से मेल खाती है। प्रत्येक एल्यूमीनियम परमाणु चार हलोजन परमाणुओं से बंधा होता है, और प्रत्येक केंद्रीय हलोजन परमाणु दोनों एल्यूमीनियम परमाणुओं से बंधा होता है। केंद्रीय हलोजन परमाणु के दो बंधनों में से एक दाता-स्वीकर्ता है, जिसमें एल्यूमीनियम एक स्वीकर्ता के रूप में कार्य करता है।

कई मोनोवैलेंट धातुओं के हैलाइड लवण के साथ, एल्यूमीनियम हैलाइड जटिल यौगिक बनाते हैं, मुख्य रूप से एम 3 और एम प्रकार (जहां हैल क्लोरीन, ब्रोमीन या आयोडीन है)। विचाराधीन हैलाइडों में अभिक्रियाओं को जोड़ने की प्रवृत्ति सामान्यतः प्रबल होती है। उत्प्रेरक (तेल शोधन और कार्बनिक संश्लेषण में) के रूप में AlCl 3 के सबसे महत्वपूर्ण तकनीकी अनुप्रयोग का यही कारण है।

फ्लोरोएल्यूमिनेट्स में से, क्रायोलाइट ना 3 का सबसे बड़ा अनुप्रयोग है (अल, एफ 2, एनामेल्स, ग्लास, आदि के उत्पादन के लिए)। कृत्रिम क्रायोलाइट का औद्योगिक उत्पादन हाइड्रोफ्लोरिक एसिड और सोडा के साथ एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड के उपचार पर आधारित है:

2Al(OH) 3 + 12HF + 3Na 2 CO 3 = 2Na 3 + 3CO 2 + 9H 2 O

क्लोरो-, ब्रोमो- और आयोडोएल्यूमिनेट्स को संबंधित धातुओं के हैलाइड्स के साथ एल्यूमीनियम ट्राइहैलाइड्स को फ्यूज करके प्राप्त किया जाता है।

यद्यपि एल्यूमीनियम हाइड्रोजन के साथ रासायनिक रूप से प्रतिक्रिया नहीं करता है, एल्यूमीनियम हाइड्राइड अप्रत्यक्ष रूप से प्राप्त किया जा सकता है। यह संरचना का एक सफेद अनाकार द्रव्यमान (AlH 3) n है। हाइड्रोजन की रिहाई के साथ 105 डिग्री सेल्सियस से ऊपर गर्म होने पर विघटित हो जाता है।

जब AlH 3 ईथर के घोल में मूल हाइड्राइड के साथ परस्पर क्रिया करता है, तो हाइड्रोल्यूमिनेट्स बनते हैं:

लीएच + एएलएच 3 = ली

Hydridoaluminates सफेद ठोस होते हैं। पानी से तेजी से विघटित। वे शक्तिशाली पुनर्स्थापक हैं। कार्बनिक संश्लेषण में प्रयुक्त (विशेषकर ली)।

एल्यूमिनियम सल्फेट अल 2 (एसओ 4) 3. 18H2O एल्यूमीनियम ऑक्साइड या काओलिन पर गर्म सल्फ्यूरिक एसिड की क्रिया द्वारा प्राप्त किया जाता है। इसका उपयोग पानी को शुद्ध करने के साथ-साथ कुछ प्रकार के कागज तैयार करने में भी किया जाता है।

पोटेशियम फिटकरी KAl(SO 4) 2 । 12H 2 O का उपयोग चमड़े की टैनिंग के साथ-साथ सूती कपड़ों के लिए एक रंग के रूप में बड़ी मात्रा में किया जाता है। बाद के मामले में, फिटकरी का प्रभाव इस तथ्य पर आधारित होता है कि उनके हाइड्रोलिसिस के परिणामस्वरूप बनने वाला एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड कपड़े के तंतुओं में बारीक छितरी हुई अवस्था में जमा हो जाता है और डाई को सोखकर फाइबर पर मजबूती से रखता है।

अन्य एल्यूमीनियम डेरिवेटिव में, हमें इसके एसीटेट (अन्यथा, एसिटिक नमक) अल (सीएच 3 सीओओ) 3 का उल्लेख करना चाहिए, जिसका उपयोग कपड़ों को रंगने में (मोर्डेंट के रूप में) और दवा (लोशन और कंप्रेस) में किया जाता है। एल्युमिनियम नाइट्रेट पानी में आसानी से घुल जाता है। एल्युमिनियम फॉस्फेट पानी और एसिटिक एसिड में अघुलनशील है, लेकिन मजबूत एसिड और क्षार में घुलनशील है।

शरीर में एल्युमिनियम. एल्युमिनियम जानवरों और पौधों के ऊतकों का हिस्सा है; स्तनधारियों के अंगों में 10 -3 से 10 -5% तक एल्युमिनियम (प्रति कच्चे पदार्थ) पाया गया। एल्युमिनियम यकृत, अग्न्याशय और थायरॉयड ग्रंथियों में जमा हो जाता है। वनस्पति उत्पादों में, एल्युमीनियम की मात्रा 4 मिलीग्राम प्रति 1 किलोग्राम शुष्क पदार्थ (आलू) से 46 मिलीग्राम (पीला शलजम) तक, पशु उत्पादों में - 4 मिलीग्राम (शहद) से लेकर 72 मिलीग्राम प्रति 1 किलोग्राम शुष्क पदार्थ (बीफ) तक होती है। . दैनिक मानव आहार में, एल्यूमीनियम सामग्री 35-40 मिलीग्राम तक पहुंच जाती है। ज्ञात जीव हैं - एल्यूमीनियम सांद्रता, उदाहरण के लिए, क्लब मॉस (लाइकोपोडियासी), जिसमें राख, मोलस्क (हेलिक्स और लिथोरिना) में 5.3% तक एल्यूमीनियम होता है, जिसकी राख में 0.2-0.8% एल्यूमीनियम होता है। फॉस्फेट के साथ अघुलनशील यौगिकों का निर्माण, एल्यूमीनियम पौधों के पोषण (जड़ों द्वारा फॉस्फेट अवशोषण) और जानवरों (आंतों में फॉस्फेट अवशोषण) को बाधित करता है।

एल्युमिनियम की भू-रसायन. एल्यूमीनियम की भू-रासायनिक विशेषताएं ऑक्सीजन के लिए इसकी उच्च आत्मीयता से निर्धारित होती हैं (खनिजों में, एल्यूमीनियम ऑक्सीजन ऑक्टाहेड्रोन और टेट्राहेड्रा में शामिल है), निरंतर संयोजकता (3), और अधिकांश प्राकृतिक यौगिकों की कम घुलनशीलता। मैग्मा के जमने और आग्नेय चट्टानों के निर्माण के दौरान अंतर्जात प्रक्रियाओं में, एल्युमिनियम फेल्डस्पार, माइक और अन्य खनिजों - एल्युमिनोसिलिकेट्स के क्रिस्टल जाली में प्रवेश करता है। जीवमंडल में, एल्युमीनियम एक कमजोर प्रवासी है, यह जीवों और जलमंडल में दुर्लभ है। आर्द्र जलवायु में, जहां प्रचुर मात्रा में वनस्पतियों के सड़ने से बहुत सारे कार्बनिक अम्ल बनते हैं, एल्युमीनियम मिट्टी और पानी में ऑर्गेनोमिनल कोलाइडल यौगिकों के रूप में पलायन करता है; एल्युमीनियम कोलाइड द्वारा सोख लिया जाता है और मिट्टी के निचले हिस्से में अवक्षेपित हो जाता है। एल्यूमीनियम और सिलिकॉन के बीच का बंधन आंशिक रूप से टूट गया है और उष्णकटिबंधीय क्षेत्रों में खनिजों का निर्माण होता है - एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड - बोहेमाइट, डायस्पोर, हाइड्रार्जिलाइट। अधिकांश एल्युमिनियम एल्युमिनोसिलिकेट्स का हिस्सा है - काओलाइट, बीडेलाइट और अन्य मिट्टी के खनिज। कमजोर गतिशीलता आर्द्र कटिबंधों की अपक्षय परत में एल्यूमीनियम के अवशिष्ट संचय को निर्धारित करती है। नतीजतन, एलुवियल बॉक्साइट बनते हैं। पिछले भूवैज्ञानिक युगों में, झीलों और उष्णकटिबंधीय क्षेत्रों के समुद्र के तटीय क्षेत्र (उदाहरण के लिए, कजाकिस्तान के तलछटी बॉक्साइट) में भी बॉक्साइट जमा हुए थे। स्टेपीज़ और रेगिस्तानों में, जहाँ बहुत कम जीवित पदार्थ होते हैं, और पानी तटस्थ और क्षारीय होता है, एल्युमीनियम लगभग पलायन नहीं करता है। एल्युमीनियम का प्रवास ज्वालामुखी क्षेत्रों में सबसे अधिक होता है, जहाँ अत्यधिक अम्लीय नदी और एल्युमीनियम से भरपूर भूमिगत जल देखा जाता है। क्षारीय - समुद्री (नदियों और अन्य के मुहाने पर) के साथ अम्लीय पानी के विस्थापन के स्थानों में, बॉक्साइट जमा के गठन के साथ एल्यूमीनियम जमा होता है।

एल्यूमिनियम आवेदन. एल्यूमीनियम के भौतिक, यांत्रिक और रासायनिक गुणों का संयोजन प्रौद्योगिकी के लगभग सभी क्षेत्रों में इसके व्यापक अनुप्रयोग को निर्धारित करता है, विशेष रूप से अन्य धातुओं के साथ इसके मिश्र धातुओं के रूप में। इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग में, एल्यूमीनियम सफलतापूर्वक तांबे की जगह लेता है, विशेष रूप से बड़े कंडक्टर के उत्पादन में, उदाहरण के लिए, ओवरहेड लाइनों, उच्च वोल्टेज केबल, स्विचगियर बसबार, ट्रांसफार्मर (एल्यूमीनियम की विद्युत चालकता तांबे की विद्युत चालकता के 65.5% तक पहुंचती है, और यह तांबे की तुलना में तीन गुना से अधिक हल्का है; एक समान चालकता प्रदान करने वाले क्रॉस सेक्शन के साथ, एल्यूमीनियम तारों का द्रव्यमान तांबे के तारों का आधा है)। अल्ट्रा-प्योर एल्युमिनियम का उपयोग इलेक्ट्रिकल कैपेसिटर और रेक्टिफायर के उत्पादन में किया जाता है, जिसका संचालन एल्युमिनियम ऑक्साइड फिल्म की क्षमता पर आधारित होता है, जो केवल एक दिशा में विद्युत प्रवाह को प्रसारित करता है। ज़ोन मेल्टिंग द्वारा शुद्ध किए गए अल्ट्रा-प्योर एल्युमीनियम का उपयोग सेमीकंडक्टर उपकरणों के उत्पादन के लिए उपयोग किए जाने वाले टाइप ए III बी वी सेमीकंडक्टर यौगिकों के संश्लेषण के लिए किया जाता है। शुद्ध एल्युमिनियम का उपयोग विभिन्न दर्पण परावर्तकों के उत्पादन में किया जाता है। उच्च शुद्धता वाले एल्यूमीनियम का उपयोग धातु की सतहों को वायुमंडलीय क्षरण (क्लैडिंग, एल्यूमीनियम पेंट) से बचाने के लिए किया जाता है। अपेक्षाकृत कम न्यूट्रॉन अवशोषण क्रॉस सेक्शन होने के कारण, एल्यूमीनियम का उपयोग परमाणु रिएक्टरों में संरचनात्मक सामग्री के रूप में किया जाता है।

बड़ी क्षमता वाले एल्यूमीनियम टैंक तरल गैसों (मीथेन, ऑक्सीजन, हाइड्रोजन, आदि), नाइट्रिक और एसिटिक एसिड, शुद्ध पानी, हाइड्रोजन पेरोक्साइड और खाद्य तेलों का भंडारण और परिवहन करते हैं। विभिन्न घरेलू उत्पादों के उत्पादन के लिए खाद्य पैकेजिंग (पन्नी के रूप में) के लिए खाद्य उद्योग के उपकरण और उपकरण में एल्यूमीनियम का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। इमारतों, वास्तुशिल्प, परिवहन और खेल सुविधाओं को खत्म करने के लिए एल्यूमीनियम की खपत में तेज वृद्धि हुई है।

धातु विज्ञान में, एल्यूमीनियम (इस पर आधारित मिश्र धातुओं के अलावा) Cu, Mg, Ti, Ni, Zn और Fe पर आधारित मिश्र धातुओं में सबसे आम मिश्र धातु में से एक है। एल्यूमीनियम का उपयोग स्टील को मोल्ड में डालने से पहले और साथ ही एल्युमिनोथर्मी द्वारा कुछ धातुओं को प्राप्त करने की प्रक्रियाओं में भी किया जाता है। एल्यूमीनियम के आधार पर, SAP (sintered एल्यूमीनियम पाउडर) पाउडर धातु विज्ञान द्वारा बनाया गया था, जिसमें 300 डिग्री सेल्सियस से ऊपर के तापमान पर उच्च गर्मी प्रतिरोध होता है।

एल्युमीनियम का उपयोग विस्फोटकों (अमोनल, एलुमोटोल) के उत्पादन में किया जाता है। विभिन्न एल्यूमीनियम यौगिकों का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।

एल्यूमीनियम का उत्पादन और खपत लगातार बढ़ रही है, विकास दर के मामले में स्टील, तांबा, सीसा और जस्ता के उत्पादन को काफी पीछे छोड़ दिया है।

प्रयुक्त साहित्य की सूची

1. वी.ए. राबिनोविच, Z.Ya। खविन "संक्षिप्त रासायनिक संदर्भ"

2. एल.एस. गुज़े "सामान्य रसायन विज्ञान पर व्याख्यान"

3. एन.एस. अखमेतोव "सामान्य और अकार्बनिक रसायन विज्ञान"

4. बी.वी. नेक्रासोव "सामान्य रसायन विज्ञान की पाठ्यपुस्तक"

5. एन.एल. ग्लिंका "सामान्य रसायन विज्ञान"

परिभाषा

अल्युमीनियमतीसरी अवधि में स्थित, आवर्त सारणी के मुख्य (ए) उपसमूह के समूह III। यह तीसरी अवधि का पहला पी-तत्व है।

धातु। पद - अल. क्रम संख्या - 13. सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान - 26.981 पूर्वाह्न।

एल्यूमीनियम परमाणु की इलेक्ट्रॉनिक संरचना

एल्यूमीनियम परमाणु में एक धनात्मक आवेशित नाभिक (+13) होता है, जिसके अंदर 13 प्रोटॉन और 14 न्यूट्रॉन होते हैं। नाभिक तीन कोशों से घिरा होता है, जिसके अनुदिश 13 इलेक्ट्रॉन गति करते हैं।

चावल। 1. एल्यूमीनियम परमाणु की संरचना का योजनाबद्ध प्रतिनिधित्व।

ऑर्बिटल्स में इलेक्ट्रॉनों का वितरण इस प्रकार है:

13अल) 2) 8) 3 ;

1एस 2 2एस 2 2पी 6 3एस 2 3पी 1 .

एल्युमिनियम के बाहरी ऊर्जा स्तर पर तीन इलेक्ट्रॉन होते हैं, तीसरे सबलेवल के सभी इलेक्ट्रॉन। ऊर्जा आरेख निम्नलिखित रूप लेता है:

सैद्धांतिक रूप से, एक खाली 3 . की उपस्थिति के कारण एल्यूमीनियम परमाणु के लिए एक उत्तेजित अवस्था संभव है डी-कक्षीय। हालांकि, इलेक्ट्रॉन की कमी 3 एस- सबलेवल वास्तव में नहीं होता है।

समस्या समाधान के उदाहरण

उदाहरण 1