Alyuminiy korroziyasi. Alyuminiy qobiqlarning tabiiy suv havzalarida erishi

Alyuminiy - seriya raqami 13 bo'lgan element, nisbiy atom massasi - 26,98154. III davr, III guruh, asosiy kichik guruhda joylashgan. Elektron konfiguratsiya: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1 3d 0 . Alyuminiyning barqaror oksidlanish darajasi "+3" dir. Olingan kation olijanob gaz qobig'iga ega bo'lib, uning barqarorligiga hissa qo'shadi, lekin zaryadning radiusga nisbati, ya'ni zaryad konsentratsiyasi ancha yuqori bo'lib, bu kation energiyasini oshiradi. Bu xususiyat alyuminiyning ion birikmalari bilan bir qatorda kovalent birikmalar hosil qilishiga va uning kationining eritmada sezilarli gidrolizlanishiga olib keladi.

Alyuminiy I valentligini faqat 1500 o C dan yuqori haroratlarda namoyon qilishi mumkin. Al 2 O va AlCl ma'lum.

Jismoniy xususiyatlariga ko'ra alyuminiy odatdagi metall bo'lib, yuqori issiqlik va elektr o'tkazuvchanligiga ega, kumush va misdan keyin ikkinchi o'rinda turadi. Alyuminiyning ionlanish potentsiali unchalik yuqori emas, shuning uchun undan yuqori kimyoviy faollikni kutish mumkin, lekin uning yuzasida kuchli oksidli plyonka hosil bo'lishi sababli metall havoda passivlanganligi sababli sezilarli darajada kamayadi. Agar metall faollashtirilgan bo'lsa: a) plyonkani mexanik ravishda olib tashlang, b) amalgamat qiling (simob bilan reaksiyaga kirishing), c) kukunni ishlating, unda bunday metall shu qadar reaktiv bo'ladiki, u hatto havodagi namlik va kislorod bilan o'zaro ta'sir qiladi va mos ravishda qulab tushadi. jarayon:

4(Al,Hg) +3O 2 + 6H 2 O = 4Al(OH) 3 + (Hg)

Oddiy moddalar bilan o'zaro ta'siri.

1. Kukunli alyuminiy kuchli qizdirilganda reaksiyaga kirishadi kislorod bilan. Bu shartlar passivatsiya tufayli zarur bo'lib, alyuminiy oksidi hosil bo'lish reaktsiyasining o'zi yuqori ekzotermikdir - 1676 kJ / mol issiqlik chiqariladi.

2. Xlor va brom bilan standart sharoitlarda reaksiyaga kirishadi va hatto o'z muhitida yonishi mumkin. Faqat javob bermaydi ftor bilan, chunki Alyuminiy ftorid, oksid kabi, metall yuzasida himoya tuz plyonka hosil qiladi. Yod bilan qizdirilganda va katalizator sifatida suv ishtirokida reaksiyaga kirishadi.

3. Oltingugurt bilan termoyadroviy bilan reaksiyaga kirishib, Al 2 S 3 tarkibidagi alyuminiy sulfidni beradi.

4. Shuningdek, u qizdirilganda fosfor bilan reaksiyaga kirishib, fosfid hosil qiladi: AlP.

5. To'g'ridan-to'g'ri vodorod bilan alyuminiy reaksiyaga kirishmaydi.

6. Azot bilan 800 o C da reaksiyaga kirishib, alyuminiy nitridi (AlN) hosil qiladi. Aytish kerakki, alyuminiyning havoda yonishi taxminan bir xil haroratlarda sodir bo'ladi, shuning uchun yonish mahsulotlari (havo tarkibini hisobga olgan holda) ham oksid, ham nitriddir.

7. Uglerod bilan alyuminiy undan ham yuqori haroratda o'zaro ta'sir qiladi: 2000 o S. Al 4 C 3 tarkibidagi alyuminiy karbidi metanidlarga tegishli, u C-C bog'larini o'z ichiga olmaydi va gidroliz paytida metan ajralib chiqadi: Al 4 C 3 + 12H 2 O = 4Al (OH ) 3 + 3CH 4

Murakkab moddalar bilan o'zaro ta'siri

1. Suv bilan faollashtirilgan (himoya plyonkasi yo'q) alyuminiy vodorodning ajralib chiqishi bilan faol ta'sir qiladi: 2Al (akt.) + 6H 2 O = 2Al(OH) 3 + 3H 2 Alyuminiy gidroksid oq bo'sh kukun shaklida olinadi; yo'qligi plyonka reaksiyaning tugallanishiga xalaqit bermaydi.

2. Kislotalar bilan o'zaro ta'siri: a) alyuminiy oksidlovchi bo'lmagan kislotalar bilan quyidagi tenglamaga muvofiq faol o'zaro ta'sir qiladi: 2Al + 6H 3 O + + 6H 2 O = 2 3+ + 3H 2,

b) Oksidlovchi kislotalar bilan o'zaro ta'sir quyidagi xususiyatlarga ega bo'ladi. Konsentrlangan nitrat va sulfat kislotalar, shuningdek, juda suyultirilgan nitrat kislota, sovuqda alyuminiy passivlanadi (sirtning tez oksidlanishi oksidli plyonka hosil bo'lishiga olib keladi). Qizdirilganda plyonka buziladi va reaksiya sodir bo'ladi, lekin qizdirilganda konsentrlangan kislotalardan faqat ularning minimal qaytarilish mahsulotlari ajralib chiqadi: 2Al + 6H 2 SO 4 (kons) = Al 2 (SO 4) 3 + 3SO 2 6H. 2 O Al + 6HNO 3 ( kons) = Al(NO 3) 3 + 3NO 2 + 3H 2 O O'rtacha suyultirilgan nitrat kislota bilan reaksiya sharoitiga qarab NO, N 2 O, N 2, NH 4 + ni olish mumkin. .

3. Ishqorlar bilan o'zaro ta'siri. Alyuminiy amfoter element (kimyoviy xossalari bo'yicha), chunki metallar uchun ancha yuqori elektromanfiylikka ega - 1,61. Shuning uchun gidroksokomplekslar va vodorod hosil bo'lishi bilan ishqor eritmalarida juda oson eriydi. Gidroksokompleksning tarkibi reaktivlar nisbatiga bog'liq: 2Al + 2NaOH + 6H 2 O = 2Na + 3H 2 2Al + 6NaOH + 6H 2 O = 2Na 3 + 3H 2 Alyuminiy va vodorodning nisbati elektron bilan aniqlanadi. ular o'rtasida sodir bo'ladigan oksidlanish-qaytarilish reaktsiyasining muvozanati va reaktivlar nisbatiga bog'liq emas.

4. Past ionlanish potentsiali va kislorodga yuqori yaqinlik (yuqori oksid barqarorligi) alyuminiyning faol o'zaro ta'sir qilishiga olib keladi. ko'plab metallarning oksidlari, ularni qayta tiklash. Reaksiyalar issiqlikning keyingi chiqishi bilan dastlabki isitish vaqtida sodir bo'ladi, shuning uchun harorat 1200 o - 3000 o C gacha ko'tariladi. 75% alyuminiy kukuni va 25% (og'irlik bo'yicha) Fe 3 O 4 aralashmasi "termit" deb ataladi. Ilgari, bu aralashmaning yonish reaktsiyasi relslarni payvandlash uchun ishlatilgan. Alyuminiy yordamida oksidlardan metallarning qaytarilishi aluminotermiya deb ataladi va sanoatda marganets, xrom, vanadiy, volfram va ferroqotishmalar kabi metallarni olish usuli sifatida ishlatiladi.

5. Tuz eritmalari bilan alyuminiy ikki xil reaksiyaga kirishadi. 1. Agar gidroliz natijasida tuz eritmasi kislotali yoki ishqoriy muhitga ega bo'lsa, vodorod ajralib chiqadi (kislotali eritmalar bilan reaktsiya faqat sezilarli qizdirish bilan sodir bo'ladi, chunki himoya oksidi plyonkasi kislotalarga qaraganda gidroksidilarda yaxshiroq eriydi). 2Al + 6KHSO 4 + (H 2 O) = Al 2 (SO 4) 3 + 3K 2 SO 4 + 3H 2 2Al + 2K 2 CO 3 + 8H 2 O = 2K + 2KHCO 3 + 3H 2. 2. Alyuminiy tuz tarkibidan uning o'ng tomonidagi kuchlanish seriyasida joylashgan metallarni siqib chiqarishi mumkin, ya'ni. aslida bu metallarning kationlari bilan oksidlanadi. Oksid plyonkasi tufayli bu reaktsiya har doim ham sodir bo'lmaydi. Masalan, xlorid anionlari plyonkani buzishi mumkin va 2Al + 3FeCl 2 = 2AlCl 3 + 3Fe reaktsiyasi sodir bo'ladi, lekin xona haroratida sulfatlar bilan shunga o'xshash reaktsiya ishlamaydi. Faollashtirilgan alyuminiy bilan umumiy qoidaga zid bo'lmagan har qanday shovqin ishlaydi.

Alyuminiy ulanishlar.

1. Oksid (Al 2 O 3). Bir nechta modifikatsiyalar shaklida ma'lum, ularning aksariyati juda bardoshli va kimyoviy jihatdan inertdir. a-Al 2 O 3 modifikatsiyasi tabiatda korund minerali shaklida uchraydi. Ushbu birikmaning kristall panjarasida alyuminiy kationlari ba'zan qisman boshqa metallar kationlari bilan almashtiriladi, bu esa mineralga rang beradi. Cr (III) aralashmasi qizil rang beradi, bunday korund allaqachon yoqut qimmatbaho toshdir. Ti (III) va Fe (III) aralashmasi ko'k safir hosil qiladi. Amorf modifikatsiya kimyoviy faoldir. Alyuminiy oksidi odatiy amfoter oksid bo'lib, kislotalar va kislotali oksidlar bilan, ishqorlar va asosiy oksidlar bilan reaksiyaga kirishadi, ishqorlar afzalroqdir. Eritmada va termoyadroviy jarayonida qattiq fazadagi reaksiya mahsulotlari har xil: Na 2 O + Al 2 O 3 = 2NaAlO 2 (birlashma) - natriy metaalyuminat, 6NaOH + Al 2 O 3 = 2Na 3 AlO 3 + 3H 2 O (birikma). ) - ortoalyuminat natriy, Al 2 O 3 + 3CrO 3 = Al 2 (CrO 4) 3 (füzyon) - alyuminiy kromat. Oksidlar va qattiq ishqorlardan tashqari alyuminiy termoyadroviy jarayonida uchuvchi kislota oksidlari hosil qilgan tuzlar bilan reaksiyaga kirishib, ularni tuz tarkibidan siqib chiqaradi: K 2 CO 3 + Al 2 O 3 = 2KAlO 2 + CO 2 Eritmadagi reaktsiyalar: Al 2 O 3 + 6HCl = 2 3+ + 6Cl 1- + 3H 2 O Al 2 O 3 +2 NaOH + 3H 2 O =2 Na – natriy tetragidroksialyuminat. Tetragidroksoalyuminat anioni aslida 1-tetragidroksodiaquaaniondir, chunki 6-sonli muvofiqlashtirish alyuminiy uchun afzalroqdir. Ishqorning ko'pligi bilan geksagidroksoalyuminat hosil bo'ladi: Al 2 O 3 + 6NaOH + 3H 2 O = 2Na 3. Kislotalar va ishqorlar bilan bir qatorda kislotali tuzlar bilan reaktsiyalarni kutish mumkin: 6KHSO 4 + Al 2 O 3 = 3K 2 SO 4 + Al 2 (SO 4) 3 + 3H 2 O.

3. Alyuminiy gidroksidlari. Ikkita alyuminiy gidroksidlari ma'lum - metagidroksid -AlO (OH) va ortogidroksid - Al (OH) 3. Ularning ikkalasi ham suvda erimaydi, ammo amfoterdir, shuning uchun ular kislotalar va ishqorlar eritmalarida, shuningdek gidroliz natijasida kislotali yoki ishqoriy muhitga ega bo'lgan tuzlarda eriydi. Birlashganda gidroksidlar oksidlarga o'xshash reaksiyaga kirishadi. Barcha erimaydigan asoslar singari, alyuminiy gidroksidlari qizdirilganda parchalanadi: 2Al(OH) 3 = Al 2 O 3 + 3H 2 O. Ishqoriy eritmalarda erigan alyuminiy gidroksidlari suvli ammiakda erimaydi, shuning uchun ularni eruvchan moddadan ammiak bilan cho'ktirish mumkin. tuz: Al(NO 3) 3 + 3NH 3 + 2H 2 O = AlO(OH)↓ + 3NH 4 NO 3, bu reaksiya metagidroksid hosil qiladi. Ishqorlar ta'sirida gidroksidni cho'ktirish qiyin, chunki hosil bo'lgan cho'kma osongina eriydi va umumiy reaksiya quyidagi shaklga ega: AlCl 3 + 4 NaOH = Na + 3NaCl

4. Alyuminiy tuzlari. Deyarli barcha alyuminiy tuzlari suvda yaxshi eriydi. AlPO 4 fosfat va AlF 3 ftorid erimaydi. Chunki alyuminiy kationi yuqori zaryad konsentratsiyasiga ega, uning akva kompleksi katyonik kislotaning xususiyatlarini oladi: 3+ + H 2 O = H 3 O + + 2+, ya'ni. alyuminiy tuzlari kuchli kation gidroliziga uchraydi. Kuchsiz kislotalar tuzlarida kation va anionda gidrolizning o'zaro kuchayishi hisobiga gidroliz qaytarilmas holga keladi. Eritmada alyuminiy karbonat, sulfit, sulfid va silikat suv bilan toʻliq parchalanadi yoki almashinish reaksiyasi natijasida olinmaydi: Al 2 S 3 + 6H 2 O = 2Al(OH) 3 ↓ + 3H 2 S 2Al(NO 3) 3 + 3K 2 CO 3 + 3H 2 O = 2Al(OH) 3 ↓ + 3CO 2 + 6KNO 3. Ba'zi tuzlar uchun gidroliz qizdirilganda qaytarilmas holga keladi. Qizdirilganda nam alyuminiy atsetat quyidagi tenglamaga muvofiq parchalanadi: 2Al(OOCCH 3) 3 + 3H 2 O = Al 2 O 3 + 6CH 3 COOH Alyuminiy galogenidlari holatida tuzning parchalanishini kamayishi osonlashadi. qizdirilganda gazsimon vodorod galogenidlarining eruvchanligi: AlCl 3 + 3H 2 O = Al(OH) 3 ↓ + 3HCl. Alyuminiy galogenidlaridan faqat ftorid ionli birikma, qolgan galogenidlar kovalent birikmalardir, ularning erish nuqtalari ftoridnikidan sezilarli darajada past, alyuminiy xlorid sublimatsiyaga qodir. Juda yuqori haroratlarda bug' tarkibida markaziy atomning atom orbitallarining sp 2 gibridlanishi tufayli tekis uchburchak tuzilishga ega bo'lgan alyuminiy galogenidlarining yagona molekulalari mavjud. Bug'lar va ba'zi organik erituvchilarda bu birikmalarning asosiy holati dimerlardir, masalan, Al 2 Cl 6. Alyuminiy galogenidlari kuchli Lyuis kislotalaridir, chunki bo'sh atom orbitaliga ega. Shuning uchun suvda erishi katta miqdorda issiqlik chiqishi bilan sodir bo'ladi. Alyuminiy birikmalarining qiziqarli sinfi (boshqa uch valentli metallar kabi) alum - 12-suvli qo'sh sulfatlar M I M III (SO 4) 2 bo'lib, ular barcha qo'sh tuzlar kabi eritilganda, tegishli kationlar va anionlarning aralashmasini beradi.

5. Murakkab ulanishlar. Alyuminiyning gidrokso komplekslarini ko'rib chiqamiz. Bular murakkab zarracha anion bo'lgan tuzlardir. Barcha tuzlar eriydi. Ular kislotalar bilan o'zaro ta'sirlashganda yo'q qilinadi. Bunda kuchli kislotalar hosil bo'lgan ortogidroksidni eritadi va kuchsiz yoki mos keladigan kislotali oksidlar (H 2 S, CO 2, SO 2) uni cho'ktiradi: K + 4HCl = KCl + AlCl 3 + 4H 2 O K + CO 2 = Al(OH) ) 3 ↓ + KHCO 3

Kalsinlanganda gidroksoalyuminatlar orto- yoki meta-alyuminatlarga aylanadi va suvni yo'qotadi.

Temir

Atom raqami 26, nisbiy atom massasi 55,847 bo'lgan element. Elementlarning 3d oilasiga mansub, elektron konfiguratsiyaga ega: 3d 6 4s 2 va davriy sistemada IV davrda, VIII guruhda, ikkilamchi kichik guruhda. Aralashmalarda temir asosan +2 va +3 oksidlanish darajasini ko'rsatadi. Fe 3+ ionida yarim to‘ldirilgan d-elektron qobig‘i 3d 5 mavjud bo‘lib, bu unga qo‘shimcha barqarorlikni beradi. +4, +6, +8 oksidlanish darajalariga erishish ancha qiyin.

Jismoniy xususiyatlariga ko'ra, temir kumush-oq, yaltiroq, nisbatan yumshoq, egiluvchan, oson magnitlangan va magnitsizlangan metalldir. Erish nuqtasi 1539 o C. Bir nechta allotropik modifikatsiyaga ega, kristall panjara turi bilan farqlanadi.

Oddiy moddaning xossalari.

1. Havoda yondirilganda aralash oksidi Fe 3 O 4, sof kislorod bilan ta`sirlashganda esa Fe 2 O 3 hosil qiladi. Kukunli temir piroforikdir - havoda o'z-o'zidan yonadi.

2. Ftor, xlor va brom temir bilan oson reaksiyaga kirishib, uni Fe 3+ gacha oksidlaydi. FeJ 2 yod bilan hosil bo'ladi, chunki uch valentli temir kationi yodid anionini oksidlaydi va shuning uchun FeJ 3 birikmasi mavjud emas.

3. Xuddi shunday sababga ko'ra Fe 2 S 3 birikmasi mavjud emas va oltingugurtning erish nuqtasida temir va oltingugurtning o'zaro ta'siri FeS birikmasiga olib keladi. Ortiqcha oltingugurt bilan pirit olinadi - temir (II) disulfidi - FeS 2. Stokiometrik bo'lmagan birikmalar ham hosil bo'ladi.

4. Temir kuchli qizdirilganda boshqa metall bo'lmagan metallar bilan reaksiyaga kirishib, qattiq eritmalar yoki metallga o'xshash birikmalar hosil qiladi. Siz 500 o C da sodir bo'ladigan reaktsiyani berishingiz mumkin: 3Fe + C = Fe 3 C. Temir va uglerodning bu birikmasi sementit deb ataladi.

5. Temir ko'p metallar bilan qotishmalar hosil qiladi.

6. Xona haroratida havoda temir oksidli plyonka bilan qoplangan, shuning uchun u suv bilan ta'sir qilmaydi. Qizigan bug 'bilan o'zaro ta'sir qilish quyidagi mahsulotlarni beradi: 3Fe + 4H 2 O (bug ') = Fe 3 O 4 + 4H 2. Kislorod borligida temir hatto havo namligi bilan ham o'zaro ta'sir qiladi: 4Fe + 3O 2 + 6H 2 O = 4Fe (OH) 3. Yuqoridagi tenglama har yili metall buyumlarning 10% gacha bo'lgan zanglash jarayonini aks ettiradi.

7. Temir vodoroddan oldin kuchlanish qatorida bo'lgani uchun u oksidlanmaydigan kislotalar bilan oson reaksiyaga kirishadi, lekin faqat Fe 2+ gacha oksidlanadi.

8. Konsentrlangan nitrat va sulfat kislotalar temirni passivlashtiradi, lekin qizdirilganda reaksiya sodir bo'ladi. Suyultirilgan nitrat kislota xona haroratida ham reaksiyaga kirishadi. Barcha oksidlovchi kislotalar bilan temir temir (III) tuzlarini hosil qiladi (ba'zi ma'lumotlarga ko'ra, suyultirilgan nitrat kislota bilan temir (II) nitrat hosil bo'lishi mumkin) va HNO 3 (suyultirilgan) ni NO, N 2 O, N 2 ga kamaytiradi. , NH 4 + sharoitga qarab, va HNO 3 (kons.) - reaktsiya sodir bo'lishi uchun zarur bo'lgan isitish tufayli NO 2 ga.

9. Temir qizdirilganda konsentrlangan (50%) ishqorlar bilan reaksiyaga kirisha oladi: Fe + 2KOH + 2H 2 O = K 2 + H 2

10. Faolligi kam metallar tuzlari eritmalari bilan reaksiyaga kirishib, temir bu metallarni tuz tarkibidan ajratib, ikki valentli kationga aylanadi: CuCl 2 + Fe = FeCl 2 + Cu.

Temir birikmalarining xossalari.

Fe 2+ Ushbu kationning zaryadga radius nisbati Mg 2+ ga yaqin, shuning uchun temir temir oksidi, gidroksidi va tuzlarining kimyoviy harakati tegishli magniy birikmalarining xatti-harakatlariga o'xshaydi. Suvli eritmada ikki valentli temir kationi och yashil rangdagi 2+ akvakompleks hosil qiladi. Bu kation to'g'ridan-to'g'ri eritmada ham atmosfera kislorodi bilan oson oksidlanadi. FeCl 2 eritmasida murakkab zarrachalar 0 mavjud. Bunday kationning zaryad konsentratsiyasi past, shuning uchun tuzlarning gidrolizi o'rtacha.

1. FeO - asosiy oksid, qora rang, suvda erimaydi. Kislotalarda oson eriydi. 500 0 C dan yuqori qizdirilganda u nomutanosiblik hosil qiladi: 4FeO = Fe + Fe 3 O 4. Uni tegishli gidroksid, karbonat va oksalatni ehtiyotkorlik bilan kaltsiylash orqali olish mumkin, boshqa Fe 2+ tuzlarining termal parchalanishi temir oksidi hosil bo'lishiga olib keladi: FeC 2 O 4 = FeO + CO + CO 2, lekin 2 FeSO 4 = Fe 2 O 3 + SO 2 + SO 3 4Fe(NO 3) 2 = 2Fe 2 O 3 + 8NO 2 + O 2 Temir (II) oksidining o‘zi oksidlovchi vosita sifatida harakat qilishi mumkin, masalan, qizdirilganda reaksiya sodir bo‘ladi: 3FeO + 2NH 3 = 3Fe + N 2 +3H 2 O

2. Fe(OH) 2 – temir (II) gidroksid – erimaydigan asos. Kislotalar bilan reaksiyaga kirishadi. Oksidlovchi kislotalar bilan kislota-asos o'zaro ta'siri va temir temirga oksidlanish bir vaqtning o'zida sodir bo'ladi: 2Fe(OH) 2 + 4H 2 SO 4 (kons) = Fe 2 (SO 4) 3 + SO 2 + 4H 2 O. Shu tarzda olinishi mumkin. eruvchan tuzdan almashinish reaksiyalari. Bu oq birikma bo'lib, havo namligi bilan o'zaro ta'sir qilish natijasida havoda dastlab yashil rangga aylanadi, so'ngra havo kislorodi bilan oksidlanish tufayli jigarrang rangga aylanadi: 4Fe(OH) 2 + 2H 2 O + O 2 = 4Fe(OH) 3 .

3. Tuzlar. Yuqorida aytib o'tilganidek, ko'pchilik Fe (II) tuzlari havoda yoki eritmada sekin oksidlanadi. Oksidlanishga eng chidamli Mohr tuzi - qo'sh temir (II) va ammoniy sulfat: (NH 4) 2 Fe(SO 4) 2. 6H 2 O. Fe 2+ kationi Fe 3+ ga oson oksidlanadi, shuning uchun ko'pchilik oksidlovchi moddalar, xususan oksidlovchi kislotalar temir temir tuzlarini oksidlaydi. Temir sulfid va disulfidi kuydirilganda temir (III) oksidi va oltingugurt (IV) oksidi olinadi: 4FeS 2 + 11O 2 = 2Fe 2 O 3 + 8SO 2 Temir (II) sulfid kuchli kislotalarda ham eriydi: FeS + 2HCl = FeCl 2 + 2H 2 S Temir (II) karbonat erimaydi, bikarbonat esa suvda eriydi.

Fe 3+ Zaryadning radiusga nisbati bu kation alyuminiy kationiga mos keladi , shuning uchun temir (III) kation birikmalarining xossalari mos keladigan alyuminiy birikmalariga o'xshaydi.

Fe 2 O 3 - gematit, amfoter oksid bo'lib, unda asosiy xususiyatlar ustunlik qiladi. Amfoterlik qattiq ishqorlar va gidroksidi metall karbonatlari bilan sintez qilish imkoniyatida namoyon bo'ladi: Fe 2 O 3 + 2NaOH = H 2 O + 2NaFeO 2 - sariq yoki qizil, Fe 2 O 3 + Na 2 CO 3 = 2NaFeO 2 + CO 2. Ferratlar (II) suv bilan parchalanib, Fe 2 O 3 ni chiqaradi. nH2O.

Fe3O4- magnetit, qora modda, uni aralash oksid sifatida ham hisoblash mumkin - FeO. Fe 2 O 3 yoki temir (II) oksometaferrat (III) sifatida: Fe (FeO 2) 2. Kislotalar bilan oʻzaro taʼsirlashganda tuzlar aralashmasini beradi: Fe 3 O 4 + 8HCl = FeCl 2 + 2FeCl 3 + 4H 2 O.

Fe (OH) 3 yoki FeO (OH) qizil-jigarrang jelatinli cho'kma, amfoter gidroksiddir. Kislotalar bilan o'zaro ta'sir qilishdan tashqari, u issiq konsentrlangan ishqor eritmasi bilan reaksiyaga kirishadi va qattiq ishqorlar va karbonatlar bilan birlashadi: Fe (OH) 3 + 3KOH = K 3 .

tuz. Ko'pgina temir tuzlari eriydi. Xuddi alyuminiy tuzlari kabi, ular kationda kuchli gidrolizga uchraydi, kuchsiz va beqaror yoki erimaydigan kislotalarning anionlari ishtirokida qaytarilmas holga kelishi mumkin: 2FeCl 3 + 3Na 2 CO 3 + 3H 2 O = 2Fe(OH) 3 + 3CO 2 + 6NaCl. Temir (III) xlorid eritmasini qaynatish orqali gidroliz ham qaytarilmas holga keltirilishi mumkin, chunki vodorod xloridning eruvchanligi, har qanday gaz kabi, qizdirilganda pasayadi va u reaksiya sferasini tark etadi: FeCl 3 + 3H 2 O = Fe(OH) 3 + 3HCl (qizdirilganda).

Bu kationning oksidlanish qobiliyati juda yuqori, ayniqsa Fe 2+ kationiga aylanishiga nisbatan: Fe 3+ + ē = Fe 2+ ph o = 0,77v. Ni natijasida:

a) temir temir tuzlari eritmalari barcha metallarni misgacha oksidlaydi: 2Fe(NO 3) 3 + Cu = 2Fe(NO 3) 2 + Cu(NO 3) 2,

b) tarkibida oson oksidlanadigan anionlar boʻlgan tuzlar bilan almashinish reaksiyalari ularning oksidlanishi bilan bir vaqtda sodir boʻladi: 2FeCl 3 + 2KJ = FeCl 2 + J 2 + 2KCl 2FeCl 3 + 3Na 2 S = 2FeS + S + 6NaCl

Boshqa uch valentli kationlar singari, temir (III) ham gidroksidi metall yoki ammoniy kationlari bilan alum - qo'sh sulfatlar hosil qilishga qodir, masalan: NH 4 Fe (SO 4) 2. 12H2O.

Murakkab ulanishlar. Ikkala temir kationlari ham anion komplekslarini, ayniqsa temir (III) hosil qiladi. FeCl 3 + KCl = K, FeCl 3 + Cl 2 = Cl + -. Oxirgi reaktsiya temir (III) xloridning elektrofil xlorlash uchun katalizator sifatida ta'sirini aks ettiradi. Sianid komplekslari qiziqish uyg'otadi: 6KCN + FeSO 4 = K 4 - kaliy geksasiyanoferrat (II), sariq qon tuzi. 2K 4 + Cl 2 = 2K 3 + 2KCl - kaliy geksasiyanoferrat (III), qizil qon tuzi. Temirli temir kompleksi reagentlarning nisbatiga qarab, temir tuzi bilan ko'k cho'kma yoki eritma beradi. Xuddi shu reaktsiya qizil qon tuzi va har qanday temir tuzi o'rtasida sodir bo'ladi. Birinchi holda, cho'kma Prussiya ko'k, ikkinchisida - Turnbull ko'k deb nomlangan. Keyinchalik ma'lum bo'ldiki, eritmalar kamida bir xil tarkibga ega: K - kaliy temir (II, III) geksatsianoferrat. Ta'riflangan reaktsiyalar eritmada tegishli temir kationlarining mavjudligi uchun sifatli. Temir kationining mavjudligiga sifatli reaktsiya kaliy tiosiyanat (rodanid) bilan o'zaro ta'sirlashganda qon-qizil rangning paydo bo'lishidir: 2FeCl 3 + 6KCNS = 6KCl + Fe.

Fe +6. Temir uchun oksidlanish darajasi +6 beqaror. Faqat pH>7-9 da mavjud bo'lgan, lekin kuchli oksidlovchi bo'lgan FeO 4 2-anionini olish mumkin.

Fe 2 O 3 + 4KOH + 3KNO 3 = 2K 2 FeO 4 + 3KNO 2 + 2H 2 O

Fe (talaş) + H 2 O + KOH + KNO 3 = K 2 FeO 4 + KNO 2 + H 2

2Fe(OH) 3 + 3Cl 2 + 10KOH = 2K 2 FeO 4 + 6KCl + 6H 2 O

Fe 2 O 3 + KClO 3 + 4KOH = 2K 2 FeO 4 + KCl + 2H 2 O

4K 2 FeO 4 + 6H 2 O = 4FeO(OH)↓ + 8KOH + 3O 2

4BaFeO 4 (isitish) = 4BaO + 2Fe 2 O 3 + 3O 2

2K 2 FeO 4 + 2CrCl 3 + 2HCl = FeCl 3 + K 2 Cr 2 O 7 + 2KCl + H 2 O

Sanoatda temir olish:

A) domen jarayoni: Fe 2 O 3 + C = 2FeO + CO

FeO + C = Fe + CO

FeO + CO = Fe + CO 2

B) aluminotermiya: Fe 2 O 3 + Al = Al 2 O 3 + Fe

XROM - atom raqami 24, nisbiy atom massasi 51,996 bo'lgan element. U elementlarning 3d oilasiga mansub, 3d 5 4s 1 elektron konfiguratsiyasiga ega va davriy sistemaning ikkinchi darajali kichik guruhi IV davr, VI guruhda joylashgan. Mumkin bo'lgan oksidlanish darajalari: +1, +2, +3, +4, +5, +6. Ulardan eng barqarorlari +2, +3, +6 va +3 minimal energiyaga ega.

Jismoniy xususiyatlariga ko'ra, xrom kulrang-oq, porloq, qattiq metall bo'lib, erish nuqtasi 1890 o C. Uning kristall panjarasining mustahkamligi beshta juftlashtirilmagan d-elektronlarning mavjudligi bilan bog'liq, qisman kovalent bog'lanishga qodir.

Oddiy moddaning kimyoviy xossalari.

Past haroratlarda xrom oksid plyonkasi mavjudligi sababli inert bo'lib, suv va havo bilan o'zaro ta'sir qilmaydi.

1. 600 o C dan yuqori haroratlarda kislorod bilan o'zaro ta'sir qiladi. Bunday holda, xrom (III) oksidi - Cr 2 O 3 - hosil bo'ladi.

2. Galogenlar bilan o'zaro ta'sir turli yo'llar bilan sodir bo'ladi: Cr + 2F 2 = CrF 4 (xona haroratida), 2Cr + 3Cl 2 (Br 2) = 2CrCl 3 (Br 3), Cr + J 2 = CrJ 2 (sezilarli isitish bilan). ). Aytish kerakki, xrom (III) yodid mavjud bo'lishi mumkin va CrJ 3 kristalli gidrat shaklida almashinuv reaktsiyasi natijasida olinadi. 9H 2 O, lekin uning termal barqarorligi past va qizdirilganda u CrJ 2 va J 2 ga parchalanadi.

3. 120 o C dan yuqori haroratlarda xrom erigan oltingugurt bilan reaksiyaga kirishib, xrom (II) sulfid - CrS (qora) hosil qiladi.

4. 1000 o C dan yuqori haroratlarda xrom azot va uglerod bilan reaksiyaga kirishib, stoxiometrik bo'lmagan, kimyoviy inert birikmalar beradi. Ular orasida biz qattiqligi bo'yicha olmosga yaqin bo'lgan CrC ning taxminiy tarkibiga ega karbidni qayd etishimiz mumkin.

5. Xrom vodorod bilan reaksiyaga kirishmaydi.

6. Suv bug'i bilan reaksiya quyidagicha: 2Cr + 3H 2 O = Cr 2 O 3 + 3H 2

7. Oksidlovchi bo'lmagan kislotalar bilan reaksiya juda oson sodir bo'ladi, natijada havo yo'qligida yoki vodorod atmosferasida barqaror bo'lgan osmon ko'k rangdagi 2+ akvakompleks hosil bo'ladi. Kislorod ishtirokida reaksiya boshqacha kechadi: 4Cr + 12HCl + 3O 2 = 4CrCl 3 + 6H 2 O. Kislorod bilan to'yingan suyultirilgan kislotalar hatto sirtda kuchli oksidli plyonka hosil bo'lishi tufayli xromni passivlashtiradi.

8. Oksidlovchi kislotalar: har qanday konsentratsiyadagi azot kislotasi, konsentrlangan sulfat kislota va perklorik kislota xromni passivlashtiradi, shuning uchun sirtni bu kislotalar bilan davolashdan keyin u boshqa kislotalar bilan reaksiyaga kirishmaydi. Passivatsiya qizdirilganda olib tashlanadi. Bu xrom (III) tuzlarini va oltingugurt yoki azot dioksidlarini (perklorik kislotadan xlorid) hosil qiladi. Tuz plyonkasi hosil bo'lishi sababli passivatsiya xrom fosfor kislotasi bilan reaksiyaga kirishganda sodir bo'ladi.

9. Xrom ishqor bilan toʻgʻridan-toʻgʻri reaksiyaga kirishmaydi, balki ishqoriy eritmalar bilan oksidlovchi moddalar qoʻshilishi bilan reaksiyaga kirishadi: 2Cr + 2Na 2 CO 3 (l) + 3O 2 = 2Na 2 CrO 4 + 2CO 2

10. Xrom tuz eritmalari bilan reaksiyaga kirishib, faolligi kam bo'lgan metallarni (kuchlanish qatoridagi undan o'ng tarafdagilarni) tuz tarkibidan siqib chiqarishga qodir. Xromning o'zi Cr 2+ kationiga aylanadi.

Ichimlik va tabiiy suvdagi aralashmalarning kontsentratsiyasini aniqlashda nitratlar, sulfatlar, nitritlar, xloridlar miqdoriga e'tibor qaratiladi, alyuminiy - tabiatda eng keng tarqalgan metall haqida unutiladi. Oddiy sharoitlarda alyuminiy suvda eriydi va boshqa aralashmalar bilan faol reaksiyaga kirishadigan turli birikmalar hosil qiladi. Natijada, modda alyuminiy gidroxlorid, tuzlar va boshqa birikmalar bilan to'yingan. Va bu suv sifatining o'zgarishiga olib keladi - kimyoviy tarkibi, organoleptik xususiyatlari, mikrobiologik, bakterial ko'rsatkichlari yomonlashadi.
Ichimlik va tabiiy suv havzalari uchun suvdagi alyuminiyning rasmiy MPC ko'rsatkichi JSST va atrof-muhitni muhofaza qilish tashkilotlari tomonidan hisoblanadi. Ammo bu parametr metallning tabiiy manbalarga va inson tanasiga kirishining ko'plab usullarini hisobga olmaydi. Shuning uchun suvdagi alyuminiyni aniq aniqlash muhim ahamiyatga ega.

Tabiiy suv havzalarida alyuminiy

Suvning metall bilan tabiiy to'yinganligi unga aluminosilikatlar va ba'zi turdagi loylarning kirishi tufayli yuzaga keladi. Ular eritilgandan so'ng, alyuminiyning suv bilan o'zaro ta'siri to'g'ridan-to'g'ri uning pH darajasiga qarab boshlanadi. Tabiiy sharoitda erish sekin, lekin har doim gidroksid, boksit, gidroxlorid va boshqa birikmalar ajralib chiqishi bilan sodir bo'ladi. Moddalar va alyuminiyning o'zi ham dengiz suvida, ham daryo suvida mavjud. Ammo bu normal sharoitda.

Metall tabiiy suvlarga quyidagilardan kiradi:

• sanoat va maishiy suvlarni drenajlash;
• kimyoviy ishlab chiqarishning oqava suvlari (har qanday ishlab chiqarish oqava suvlarda alyuminiy kontsentratsiyasini 2-5 baravar oshiradi);
• qurilish chiqindilari va chiqindilar.

Har yili atrof-muhitga bunday chiqindilar ko'payib bormoqda va ularning ifloslanish darajasini nazorat qilish tobora kamaymoqda. Ko'p miqdorda aralashmalar va to'xtatilgan moddalar bo'lgan iflos oqava suvlarda alyuminiy suvda tezroq eriydi. U suv havzalariga osilgan shakllar, ionlar va kolloidlar shaklida kiradi. Aynan ionlar va oksidlar toksiklikni oshiradi. Ular tabiiy manbalarda yashovchi ko'pchilik tirik organizmlarga zararli ta'sir ko'rsatadi. Standartlarga ko'ra, tabiiy suvlarda alyuminiy kontsentratsiyasi 0,5 mg / dm3 dan oshmasligi kerak.

Ichimlik suvida alyuminiy

Sayyoradagi eng keng tarqalgan metall, albatta, ichimlik suvida bo'ladi. GOST standartlari va talablariga muvofiq suvdagi alyuminiy tarkibida quyidagilar bo'lishi kerak:

• musluk suvida 0,5 mg/l dan ko‘p bo‘lmagan;
• shisha suvda 0,2-0,3 mg/l ichida;
• filtrlangan suvda 0,1-0,2 mg/l ichida.

Har kuni inson tanasi 90 mg dan ko'p bo'lmagan metallni olishi kerak. Ammo alyuminiyning suv bilan reaktsiyasi tugagandan so'ng, unda zaharli aralashmalar paydo bo'ladi. Shuning uchun musluk suvi, shuningdek, quduq va quduq moddalari xavfli aralashmalar va tarkibiy qismlarning kontsentratsiyasini tekshirish kerak. Quyida ichimlik suvi va inson salomatligi uchun muhim bo'lgan boshqa moddalardagi alyuminiyning maksimal kontsentratsiyasi chegaralari jadvali keltirilgan.

Nima uchun alyuminiyning minimal konsentratsiyasi bo'lgan suv ichish kerak?

Alyuminiyning suvda qaerda paydo bo'lishini bilib, uning tanaga kirishining boshqa usullarini ko'rib chiqishga arziydi. Bu kunlik metall iste'molini nazorat qilishga yordam beradi. Kimyoviy elementning asosiy qismi oziq-ovqatdan keladi.
Metall shuningdek quyidagilardan iborat:

• kosmetik preparatlar;
• bir xil metalldan tayyorlangan idishlar;
• dorilar;
• dezodorantlar va boshqalar.

Suvdagi standart alyuminiy miqdori bilan tanaga hech qanday ta'sir ko'rsatmaydi. Haddan tashqari konsentratsiya bilan asab tizimi azoblanadi, xotira pasayadi, depressiya va asabiylashish paydo bo'ladi. Buning oqibatlari darhol yuzaga kelmaydi. Buning sababi, metallning butun hajmi organizm tomonidan so'rilmaydi. Olimlar shuningdek, suvdagi alyuminiyning yuqori miqdori asab kasalliklariga va gemoglobin ishlab chiqarishni inhibe qiluvchi kaltsiy-fosfor almashinuvining buzilishiga olib kelishini isbotladilar. Shuning uchun metall hajmi 0,3 mg/l dan oshmaydigan ichimlik moddasidan foydalanish tavsiya etiladi. Suvda erigan alyuminiyning bu miqdori bilan kunlik iste'mol 50 mg / l dan oshmaydi. Maishiy filtr tizimlari tozalash uchun ishlatiladi.

Koagulyatsiya usuli yordamida suvni tozalash

Ichimlik yoki texnik ehtiyojlarga mos suyuqlik musluklardan oqishi uchun avval uni tozalash kerak. Er osti suvlari ham, er usti suvlari ham foydalanishdan oldin ushbu protseduradan o'tishi kerak. Yuqorida alyuminiy suv bilan o'zaro ta'sirlashganda nima sodir bo'lishi tasvirlangan - yoqimsiz hid, kiruvchi aralashmalar hosil bo'ladi, modda bulutli bo'ladi va cho'kma paydo bo'ladi. Suyuqlikning organoleptik xususiyatlarini yomonlashtirib, ba'zi metall birikmalari ajoyib koagulyantlar - moddadagi xavfli va keraksiz zarralarni bog'laydigan elementlar sifatida harakat qilishi mumkin. Ular suv tozalash tizimlarida suyuqlik sifatini yaxshilash uchun samarali qo'llaniladi.

Alyuminiy sulfat ko'pincha suvni har qanday ehtiyoj uchun tozalash uchun ishlatiladi. Koagulum kislotaligi 4,4-6,1 pH bo'lgan muhitda eng faoldir. Ammo ular pH 7 dan 8 gacha bo'lgan moddalarga ham tegishli. Suvni tozalash tartibi quyidagicha:

• suyuqlikka alyuminiy sulfat qo'shish;
• aralashtirish vositalari - to'liq aralashtirish 1-3 daqiqada sodir bo'ladi;
• koagulyatsiya, bunda muhit bir rezervuardan ikkinchisiga o'tadi (jarayon 30 daqiqadan 1 soatgacha davom etadi);
• bog'langan cho'kindining cho'kishi;
• tozalangan muhitni filtrlash.

Hozirgi vaqtda suvni alyuminiy bilan tozalash suyuqliklardan to'xtatilgan zarralarni olib tashlashning arzon va samarali usuli hisoblanadi. Koagulyatsiya paytida natriy va kaltsiy bikarbonatlari va karbonatlarning chiqarilishi ham kuzatiladi. Suvni tozalash jarayoni tugagandan so'ng, iste'molchi toza va yoqimli hidli suv oladi.

Alyuminiy qobiqlar gidroksidi yoki nitrat kislotada eritiladi va ikkinchi holatda uran metall yadrosining qisman yoki to'liq erishi mumkin.

Alyuminiyning natriy gidroksid eritmasida erishi quyidagi reaksiyaga muvofiq davom etadi:

Al+ NaOH+ N 2 0  NaAlHAQIDA 2 + 1,5N 2 , (3.1)

7000 kkal/kg erigan alyuminiy issiqlik chiqishi bilan oqadi. NaOH kontsentratsiyasi 2 dan 5 M gacha oshgani sayin alyuminiyning erish tezligi taxminan yetti barobar ortadi. Konsentratsiyasi 30% gacha bo'lgan NaOH eritmalaridan foydalanganda uran yo'qotishlari juda kichik, ammo 50% eritmada uranning erish tezligi sezilarli bo'ladi. Ushbu jarayonning noqulayligi portlovchi gaz - vodorodni chiqarishdir. Vodorodning evolyutsiya reaktsiyasini bostirish uchun reaksiya aralashmasiga oksidlovchi moddalar kiritiladi: natriy nitrit yoki natriy nitrat. Bunday holda alyuminiyning erishi reaktsiyalari tenglamalar bo'yicha boradi:

Al + 0,5NaOH + 0,5NaNO 3 + 0,5H 2 O = NaAlO 2 + 0,5NH 2 (3,2)

Al + 0,625NaOH + 0,375NaNO3 + 0,25H2O = NaAlO2 + 0,375NH3; (3.3)

Al + 0,85NaOH + 1,05NaNO 3 = NaAlO 2 + 0,9NaNO 2 + 0,15NH 3 + 0,2H 2 O (3,4)

Vodorodning minimal evolyutsiyasi oxirgi reaksiyaning stexiometrik nisbatlarida sodir bo'ladi. Alyuminiyning erish tezligi harorat va natriy gidroksid konsentratsiyasining oshishi bilan ortadi. Masalan, 10% NaOH va 20% NaNO 3 ni o'z ichiga olgan eritma uchun harorat 60 dan 100 ° C gacha ko'tarilganda alyuminiyning chiziqli erish tezligi taxminan 3 barobar ortadi. Natriy aluminatning kristallanishi bu tuzning ishqordagi konsentratsiyasiga bog'liq va eritmadagi natriy gidroksidning alyuminiyga molyar nisbati 1,65:1 bo'lsa, oldini olish mumkin.

HNO 3 alyuminiy sirtini passivlashtiradi va shuning uchun eritish katalizator - simob nitrat ishtirokida amalga oshiriladi. Mumkin bo'lgan reaktsiyalar:

Al + 6HNO 3 = Al(NO 3) 3 + 3NO 2 + 3H 2 O; (3.5)

Al + 4HNO 3 = Al(NO 3) 3 + NO + 2H 2 O; (3.6)

8Al + 30HNO 3 = 8Al(NO 3) 3 +3N 2 O + 15H 2 O 4 (3.7)

2Al + 6HNO 3 = 2Al(NO 3) 3 + 3H 2 (3.8)

HNO3 alyuminiy nitratning gidrolizlanishida hosil bo'lganligi sababli, Al bilan o'zaro ta'sir qiladi, kislotasi yo'q eritmalar olinadi:

Al(NO 3) 3 +3H 2 O=Al(OH)(NO 3) 2 +HNO 3; (3.9)

HNO 3 +Al+H 2 O=Al(OH) 2 (NO 3) 3 + azotli birikmalar. (3.10)

Al ning 4 M HNO3 da erishi jarayonini tasvirlash uchun quyidagi reaksiya ilova qilinadi:

Al+3,75HNO3=Al(NO3)3+0,225NO+0,15N2O+0,1125N2+1,875H2O. (3.11)

Biroq, ba'zi ma'lumotlar reaktsiya mahsulotlarida azot mavjudligini tasdiqlamaydi. Kondensatordan keyin chiqindi gazlardagi vodorod miqdori 1-2 M kislota konsentratsiyasida 2-8% ni tashkil qiladi va kislota etishmasligi bo'lgan eritmalar uchun tez o'sib boradi, 2 M tanqisligida maksimal 23% ga etadi. Bu shuni ko'rsatadi. jarayon davom etar ekan, eritmaning stexiometriyasi quyidagicha bo'ladiki, azot dioksidi hosil qiluvchi reaksiya asta-sekin boshqa reaksiyalar foydasiga o'ladi. Quyma va shtamplangan tayoqlarni eritish uchun kislota iste'moli bir xil. O'rtacha 1 M eritilgan Al uchun 4 - 4,1 M HNO3 ni tashkil qiladi. Eng kam kislota iste'moli 3,8 M, 2 M kislota tanqisligida shtamplangan tayoqni eritganda olingan.

Alyuminiy er qobig'idagi eng keng tarqalgan metalldir. Loylar, dala shpatlari, slyudalar va boshqa ko'plab minerallarning tarkibiy qismidir. Yer qobig'idagi alyuminiyning umumiy miqdori .

Alyuminiy ishlab chiqarish uchun asosiy xom ashyo alyuminiy oksidi bo'lgan boksitdir. Eng muhim alyuminiy rudalariga alunit va nefelin ham kiradi.

SSSR alyuminiy zahiralariga ega. Uralda, Boshqird Avtonom Sovet Sotsialistik Respublikasida va Qozog'istonda konlari mavjud bo'lgan boksitdan tashqari, alyuminiyning eng boy manbai Xibin tog'larida apatit bilan birga uchraydigan nefelindir. Sibirda alyuminiy xom ashyosining muhim konlari mavjud.

Alyuminiy birinchi marta 1827 yilda Wöhler tomonidan kaliy metallining alyuminiy xloridga ta'sirida olingan. Biroq, tabiatda keng tarqalgan bo'lishiga qaramay, alyuminiy 19-asrning oxirigacha noyob metallardan biri edi.

Hozirgi vaqtda alyuminiy oksididan elektrolitik usulda juda ko'p miqdorda alyuminiy ishlab chiqariladi. Buning uchun ishlatiladigan alyuminiy oksidi etarlicha toza bo'lishi kerak, chunki eritilgan alyuminiydan aralashmalarni olib tashlash qiyin. Tozalangan boksit tabiiy boksitni qayta ishlash orqali olinadi.

Alyuminiy ishlab chiqarish katta qiyinchiliklarga to'la murakkab jarayondir. Asosiy boshlang'ich material - alyuminiy oksidi - elektr tokini o'tkazmaydi va juda yuqori erish nuqtasiga ega (taxminan 2050). Shuning uchun kriyolit va alyuminiy oksidining erigan aralashmasi elektrolizga duchor bo'ladi.

Taxminan (massa) ni o'z ichiga olgan aralashma eriydi va jarayon uchun eng qulay bo'lgan elektr o'tkazuvchanligi, zichligi va yopishqoqligiga ega. Ushbu xususiyatlarni yanada yaxshilash uchun qo'shimchalar va aralashmaga qo'shiladi. Buning yordamida elektroliz mumkin.

Alyuminiyni eritish uchun elektrolizator ichki tomondan o'tga chidamli g'isht bilan qoplangan temir korpusdir. Siqilgan ko'mir bloklaridan yig'ilgan uning pastki qismi (ostida) katod bo'lib xizmat qiladi. Anodlar (bir yoki bir nechta) tepada joylashgan: bu ko'mir briketlari bilan to'ldirilgan alyuminiy ramkalar. Zamonaviy zavodlarda elektrolizatorlar ketma-ket o'rnatiladi; har bir seriya 150 yoki undan ortiq elektrolizatordan iborat.

Elektroliz jarayonida katodda alyuminiy, anodda esa kislorod ajralib chiqadi. Dastlabki eritmadan yuqori zichlikka ega bo'lgan alyuminiy elektrolizatorda yig'iladi; bu yerdan u vaqti-vaqti bilan ozod qilinadi. Metall ajralib chiqqach, eritmaga alyuminiy oksidining yangi qismlari qo'shiladi. Elektroliz paytida chiqarilgan kislorod anodning uglerodiga ta'sir qiladi, u yonib ketadi, CO va hosil qiladi.

Inqilobdan oldingi Rossiyada alyuminiy ishlab chiqarilmagan. SSSRdagi birinchi alyuminiy zavodi (Volxovskiy) 1932 yilda ishga tushdi va 1935 yilda mamlakatimiz alyuminiy ishlab chiqarish bo'yicha dunyoda uchinchi o'rinni egalladi.

Bor va alyuminiy atomining tashqi elektron qatlamining bir xil tuzilishi ushbu elementlarning xususiyatlaridagi o'xshashlikni aniqlaydi. Shunday qilib, alyuminiy, xuddi bor kabi, faqat oksidlanish darajasi bilan tavsiflanadi. Biroq, bordan alyuminiyga o'tganda, atomning radiusi sezilarli darajada oshadi (0,091 dan - gacha) va bundan tashqari, yadroni himoya qiluvchi yana bir oraliq sakkiz elektronli qatlam paydo bo'ladi. Bularning barchasi tashqi elektronlar va yadro orasidagi bog'lanishning zaiflashishiga va atomning ionlanish energiyasining pasayishiga olib keladi (35-jadvalga qarang). Shuning uchun alyuminiy borga qaraganda ancha aniq metall xususiyatlarga ega. Biroq, alyuminiyning boshqa elementlar bilan hosil qilgan kimyoviy bog'lanishlari, birinchi navbatda, tabiatda kovalentdir.

Alyuminiyning (shuningdek, uning analoglari - galliy, indiy va talliy) borga nisbatan yana bir xususiyati uning atomining tashqi elektron qatlamida erkin pastki qatlamlarning mavjudligidir. Shu sababli, alyuminiyning uning birikmalarida koordinatsion soni bor kabi nafaqat to'rtta, balki oltita bo'lishi mumkin.

Guruch. 165. Molekulaning fazoviy tuzilishi sxemasi: qora doiralar alyuminiy atomlari, yorug'lik doiralari xlor atomlari.

Alyuminiy xuddi shunday bor birikmalari kabi bog'langan, bunday birikmalarning alohida molekulalarida alyuminiy atomining tashqi elektron qatlamida faqat oltita elektron mavjud. Shuning uchun bu erda alyuminiy atomi elektron juftlarning qabul qiluvchisi bo'lishga qodir. Xususan, alyuminiy galogenidlari donor-akseptor usuli bo'yicha amalga oshiriladigan dimerlarning shakllanishi bilan tavsiflanadi (D diagrammasida - halogen atomi):

Ko'rinib turibdiki, bunday dimerik molekulalarda ikkita "ko'prik" halogen atomlari mavjud. Fazoviy struktura rasmda ko'rsatilgan. 165. Alyuminiy galogenidlari eritmalar va bug'larda dimerik molekulalar shaklida mavjud. Biroq, an'anaviy ravishda ularning tarkibi odatda shaklda ifodalanadi. Quyida alyuminiy galogenidlari uchun formulalarni yozishning ushbu usuliga ham amal qilamiz.

Alyuminiy gidrid ham elektron yetishmaydigan birikma hisoblanadi. Biroq, vodorod atomi, molekulalardagi halogen atomlaridan farqli o'laroq, yolg'iz elektron juftiga ega emas va elektron donor rolini o'ynay olmaydi. Shuning uchun, bu erda alohida molekulalar vodorod atomlarini uch markazli bog'lar orqali "ko'prik" qilish orqali bir-biriga bog'langan, bu borogidrid molekulalaridagi bog'larga o'xshaydi (612-betga qarang). Natijada, tarkibi formula bilan ifodalanishi mumkin bo'lgan qattiq polimer hosil bo'ladi.

Alyuminiy kumush-oq rangli engil metalldir. U osongina simga tortiladi va yupqa choyshablarga o'raladi.

Xona haroratida alyuminiy havoda o'zgarmaydi, lekin uning yuzasi juda kuchli himoya ta'siriga ega bo'lgan ingichka oksid plyonkasi bilan qoplanganligi sababli. Ushbu plyonkaning yo'q qilinishi, masalan, alyuminiyni birlashtirish orqali metallning tez oksidlanishiga olib keladi, bu esa sezilarli issiqlik bilan birga keladi.

Alyuminiyning standart elektrod potentsiali -1,663 V. Uning salbiy qiymatiga qaramay, alyuminiy, uning yuzasida himoya oksidi plyonkasi hosil bo'lishi sababli, vodorodni suvdan siqib chiqarmaydi. Shu bilan birga, zich oksidli qatlam hosil qilmaydigan amalgamlangan alyuminiy vodorodni chiqarish uchun suv bilan kuchli reaksiyaga kirishadi.

Suyultirilgan xlorid va sulfat kislotalar alyuminiyni, ayniqsa qizdirilganda osongina eritadi. Yuqori darajada suyultirilgan va sovuq konsentrlangan nitrat kislota alyuminiyni eritmaydi.

Ishqorlarning suvli eritmalari alyuminiyga ta'sir qilganda, oksid qatlami eriydi va aluminatlar hosil bo'ladi - anion tarkibida alyuminiy bo'lgan tuzlar:

natriy tetragidroksialyuminat

Himoya plyonkasi bo'lmagan alyuminiy suv bilan o'zaro ta'sir qiladi va undan vodorodni siqib chiqaradi:

Olingan alyuminiy gidroksid ortiqcha gidroksidi bilan reaksiyaga kirishib, gidroksoalyuminat hosil qiladi:

Oxirgi tenglamani ikki barobarga oshirib, oldingi tenglamaga qo'shib, alyuminiyning suvli gidroksidi eritmasida erishi uchun umumiy tenglamani olamiz:

Alyuminiy gidrolizlanishi tufayli kislotali yoki ishqoriy reaktsiyaga ega bo'lgan tuzlarning eritmalarida, masalan, eritmada sezilarli darajada eriydi.

Agar alyuminiy kukuni (yoki yupqa alyuminiy folga) kuchli qizdirilsa, u ko'r-ko'rona oq olov bilan yonadi va alyuminiy oksidi hosil qiladi.

Alyuminiyning asosiy ishlatilishi uning asosida qotishmalarni ishlab chiqarishdir. Alyuminiyning mustahkamligini oshirish uchun asosan qotishma qo'shimchalar (masalan, mis, kremniy, magniy, rux, marganets) qo'shiladi. Mis va magniyni o'z ichiga olgan dura gominlari, asosiy qo'shimchasi kremniy bo'lgan siluminlar va magnaliy (alyuminiy va magniy qotishmasi) keng tarqalgan. Barcha alyuminiy qotishmalarining asosiy afzalliklari ularning past zichligi, yuqori mustahkamligi (massa birligi uchun), atmosfera korroziyasiga qoniqarli chidamliligi, qiyosiy arzonligi va ishlab chiqarish va qayta ishlash qulayligidir. Alyuminiy qotishmalari raketasozlik, samolyotsozlik, avtomobilsozlik, kemasozlik va asbobsozlikda, idish-tovoqlar ishlab chiqarishda va boshqa koʻplab sohalarda qoʻllaniladi. Qo'llash kengligi bo'yicha alyuminiy qotishmalari po'lat va quyma temirdan keyin ikkinchi o'rinni egallaydi.

Alyuminiy mis, magniy, titan, nikel, sink va temirga asoslangan qotishmalarning eng keng tarqalgan qo'shimchalaridan biridir.

Sof metall shaklida alyuminiy kimyoviy uskunalar, elektr simlari va kondensatorlar ishlab chiqarish uchun ishlatiladi. Alyuminiyning elektr o'tkazuvchanligi misnikidan kamroq bo'lsa ham (misning elektr o'tkazuvchanligi haqida), bu alyuminiyning engilligi bilan qoplanadi, bu simlarni qalinroq qilish imkonini beradi: bir xil elektr o'tkazuvchanligi bilan alyuminiy simning og'irligi yarmiga teng. mis sim kabi.

Asosiy materialni yuqori issiqlik ta'sirida oksidlanishdan himoya qilish uchun po'lat yoki quyma temir buyumlarning sirtini alyuminiy bilan to'yintirishdan iborat bo'lgan aluminizatsiya uchun alyuminiydan foydalanish muhimdir. Metallurgiyada alyuminiy kaltsiy, bariy, litiy va boshqa ba'zi metallarni aluminotermiya bilan olish uchun ishlatiladi (192-§ ga qarang).

Alyuminiy oksidi, shuningdek alumina deb ataladi, tabiiy ravishda kristall shaklda bo'lib, korund mineralini hosil qiladi. Korund juda yuqori qattiqlikka ega. Uning shaffof kristallari, nopoklik bilan qizil yoki ko'k rangga bo'yalgan, qimmatbaho toshlar yoqut va sapfirdir. Endi yoqutlar sun'iy yo'l bilan alyuminiy oksidini elektr pechda eritish orqali ishlab chiqariladi. Ular zargarlik buyumlari uchun emas, balki texnik maqsadlarda, masalan, nozik asboblar uchun ehtiyot qismlar, soatlardagi toshlar va boshqalarni ishlab chiqarish uchun ishlatiladi. Kichik nopoklik bo'lgan yoqut kristallari kvant generatorlari sifatida ishlatiladi - yo'naltirilgan nurni yaratadigan lazerlar. monoxromatik nurlanish.

Aşındırıcı materiallar sifatida korund va uning ko'p miqdordagi aralashmalarni o'z ichiga olgan nozik taneli navi, zumrad ishlatiladi.

Alyuminiy gidroksid alyuminiy tuzlari eritmalarida ishqorlar ta'sirida jelatinsimon cho'kma shaklida cho'kadi va osonlik bilan kolloid eritmalar hosil qiladi.

Alyuminiy gidroksid tipik amfoter gidroksiddir. Kislotalar bilan tarkibida alyuminiy kationi bo'lgan tuzlar, ishqorlar bilan - aluminatlar hosil qiladi. Alyuminiy gidroksid ishqorlarning suvli eritmalari bilan reaksiyaga kirishganda yoki metall alyuminiy ishqor eritmalarida eritilganda, masalan, yuqorida aytib o'tilganidek, gidroksoalyuminatlar hosil bo'ladi. Alyuminiy oksidi tegishli oksidlar yoki gidroksidlar bilan eritilganda, meta-alyuminiy kislota hosilalari olinadi, masalan:

Alyuminiy tuzlari ham, eritmalardagi alüminatlar ham yuqori darajada gidrolizlanadi. Shuning uchun eritmalardagi alyuminiy tuzlari va kuchsiz kislotalar asosli tuzlarga aylanadi yoki to`liq gidrolizlanadi. Misol uchun, alyuminiy tuzi alyuminiy bilan eritmada reaksiyaga kirishganda, alyuminiy karbonat emas, balki uning gidroksidi hosil bo'ladi va karbonat angidrid ajralib chiqadi:

Alyuminiy xlorid. Suvsiz alyuminiy xlorid xlorning alyuminiy bilan bevosita o'zaro ta'siridan olinadi. Turli organik sintezlarda katalizator sifatida keng qo'llaniladi.

U suvda eriydi, ko'p miqdorda issiqlik chiqaradi. Eritma bug'langanda gidroliz sodir bo'ladi, vodorod xlorid ajralib chiqadi va alyuminiy gidroksid olinadi. Agar bug'lanish ortiqcha xlorid kislotasi mavjudligida amalga oshirilsa, unda kompozitsiyaning kristallarini olish mumkin.

614-betda aytib o'tilganidek, alyuminiy atomi tomonidan hosil qilingan kimyoviy bog'lanishlar tabiatda asosan kovalentdir. Bu hosil bo'lgan birikmalarning xususiyatlariga ta'sir qiladi. Shunday qilib, normal atmosfera bosimida suvsiz alyuminiy xlorid allaqachon sublimatsiyaga uchraydi va yuqori bosimlarda u eriydi va erigan holatda u elektr tokini o'tkazmaydi. Shuning uchun eritmani alyuminiyni elektrolitik ishlab chiqarish uchun ishlatish mumkin emas.

Alyuminiy sulfat issiq sulfat kislotaning alyuminiy oksidi yoki kaolinga ta'siridan olinadi. Suvni tozalash uchun (598-betga qarang), shuningdek, ayrim turdagi qog'ozlarni tayyorlashda ishlatiladi.

Kaliy alumi ko'p miqdorda ko'nchilik uchun, shuningdek, paxta matolari uchun mordan sifatida bo'yashda ishlatiladi. Ikkinchi holda, alumning ta'siri uning gidrolizlanishi natijasida hosil bo'lgan alyuminiy gidroksidning gazlama tolalarida nozik dispers holatda to'planishi va bo'yoqni adsorbsiya qilib, uni tolada mahkam ushlab turishiga asoslanadi.

Alyuminiy birinchi marta faqat 19-asrning boshlarida ishlab chiqarilgan. Buni fizik Hans Oersted amalga oshirgan. U o'z tajribasini kaliy amalgam, alyuminiy xlorid va.

Aytgancha, bu kumush materialning nomi lotincha "alum" so'zidan kelib chiqqan, chunki bu element ulardan qazib olinadi.

Alum

Alum o'z tarkibida sulfat kislota tuzlarini birlashtirgan tabiiy metall asosidagi mineraldir.

Ilgari u qimmatbaho metal hisoblangan va oltindan qimmatroq bo'lgan kattalik darajasiga ega edi. Bu metallni aralashmalardan ajratish juda qiyinligi bilan izohlandi. Shunday qilib, faqat boy va nufuzli odamlar alyuminiy zargarlik buyumlarini sotib olishlari mumkin edi.

Yapon alyuminiy bezaklari

Ammo 1886 yilda Charlz Xoll alyuminiyni sanoat miqyosida olish usulini taklif qildi, bu esa ushbu metallning narxini keskin pasaytirdi va uni metallurgiya ishlab chiqarishida qo'llash imkonini berdi. Sanoat usuli alyuminiy oksidi eritilgan eritilgan kriolitni elektroliz qilishni o'z ichiga oladi.

Alyuminiy juda mashhur metalldir, chunki odamlar kundalik hayotda foydalanadigan ko'plab narsalar undan tayyorlanadi.

Alyuminiyni qo'llash

Egiluvchanligi va yengilligi, korroziyaga chidamliligi tufayli alyuminiy zamonaviy sanoatda qimmatli metall hisoblanadi. Alyuminiydan nafaqat oshxona anjomlari ishlab chiqariladi - u avtomobil va samolyot qurilishida keng qo'llaniladi.

Alyuminiy, shuningdek, eng arzon va tejamkor materiallardan biri hisoblanadi, chunki uni konserva kabi keraksiz alyuminiy buyumlarni eritib, cheksiz ishlatish mumkin.

Alyuminiy qutilar

Alyuminiy metall xavfsiz, ammo uning birikmalari odamlar va hayvonlar uchun zaharli bo'lishi mumkin (ayniqsa, alyuminiy xlorid, asetat va sulfat).

Alyuminiyning fizik xususiyatlari

Alyuminiy juda engil, kumush rangli metall bo'lib, ko'pchilik metallar, ayniqsa mis va kremniy bilan qotishma hosil qilishi mumkin. Bundan tashqari, u juda plastik, uni osongina yupqa plastinka yoki plyonkaga aylantirish mumkin. Alyuminiyning erish nuqtasi = 660 ° C, qaynash nuqtasi esa 2470 ° C.

Alyuminiyning kimyoviy xossalari

Xona haroratida metall alyuminiy oksidi Al₂O₃ bardoshli plyonka bilan qoplangan, bu uni korroziyadan himoya qiladi.

Alyuminiy uni himoya qiluvchi oksid plyonkasi tufayli oksidlovchi moddalar bilan deyarli reaksiyaga kirishmaydi. Biroq, uni osongina yo'q qilish mumkin, shuning uchun metall faol restorativ xususiyatlarni namoyish etadi. Alyuminiy oksidi plyonkasi gidroksidi, kislotalarning eritmasi yoki eritmasi yoki simob xlorid yordamida yo'q qilinishi mumkin.

O'zining kamaytiruvchi xususiyatlari tufayli alyuminiy sanoatda boshqa metallarni ishlab chiqarish uchun qo'llanilishini topdi. Bu jarayon aluminotermiya deb ataladi. Alyuminiyning bu xususiyati uning boshqa metallarning oksidlari bilan o'zaro ta'siridir.

Temir (III) oksidi ishtirokidagi aluminotermik reaksiya

Masalan, xrom oksidi bilan reaktsiyani ko'rib chiqing:

Cr₂O₃ + Al = Al₂O₃ + Cr.

Alyuminiy oddiy moddalar bilan yaxshi reaksiyaga kirishadi. Masalan, galogenlar bilan (ftordan tashqari) alyuminiy alyuminiy yodid, xlorid yoki bromid hosil qilishi mumkin:

2Al + 3Cl₂ → 2AlCl₃

Ftor, oltingugurt, azot, uglerod va boshqalar kabi boshqa metall bo'lmaganlar bilan. alyuminiy faqat qizdirilganda reaksiyaga kirishishi mumkin.

Kumush metall murakkab kimyoviy moddalar bilan ham reaksiyaga kirishadi. Masalan, ishqorlar bilan u aluminatlar, ya'ni qog'oz va to'qimachilik sanoatida faol qo'llaniladigan murakkab birikmalar hosil qiladi. Bundan tashqari, u alyuminiy gidroksid sifatida reaksiyaga kirishadi

Al(OH)₃ + NaOH = Na),

va metall alyuminiy yoki alyuminiy oksidi:

2Al + 2NaOH + 6N₂O = 2Na + ZN₂.

Al₂O₃ + 2NaOH + 3H₂O = 2Na

Alyuminiy agressiv kislotalar (masalan, oltingugurt va xlorid kislotalar) bilan juda xotirjam reaksiyaga kirishadi.

Agar siz metall parchasini xlorid kislotaga botirsangiz, reaktsiya sekin kechadi - oksid plyonkasi dastlab eriydi - lekin keyin u tezlashadi. Alyuminiy ikki daqiqa davomida simobni chiqarish uchun xlorid kislotada eritiladi va keyin yaxshilab yuviladi. Natijada amalgam, simob va alyuminiy qotishmasi hosil bo'ladi:

3HgCI₂ + 2Al = 2AlCI₃ + 3Hg

Bundan tashqari, u metall yuzasiga yopishmaydi. Endi tozalangan metallni suvga botirib, vodorodning chiqishi va alyuminiy gidroksid hosil bo'lishi bilan kechadigan sekin reaktsiyani kuzatishingiz mumkin:

2Al + 6H₂O = 2Al(OH)₃ + 3H₂.