Алюминий

или глиний (хим. обозначение — Al; атомный вес 27,04) — металл, не найденный до сих пор в природе в свободном состоянии; зато в виде соединений, а именно силикатов, элемент этот повсеместно и широко распространен: он входит в состав массы горных пород. В форме глиноземного силиката алюминий находится в глинах, мергелях, в любой частице земли, а глиноземно-калийный силикат образует полевой шпат, существенную составную часть многих горных пород. В свободном состоянии, в виде серого порошка, алюминий впервые был получен Велером в 1827 г., а позднее им же (в 1846 г.) в виде небольших блестящих металлических шариков, причем были описаны и все его свойства. Технически способ получения существенно усовершенствован и разработан Сен-Клер Девиллем (в 1854 г.). При добывании алюминия по последнему способу поступают следующим образом: 400 вес. ч. двойной соли хлористого натрия и хлористого алюминия — NaAlCl₄, 200 ч. поваренной соли и 200 ч. плавикового шпата или криолита тщательно высушивают (каждое соединение в отдельности), измельчают и смешивают с 75—80 ч. металлического Na, разрезанного на мелкие куски; смесь вносят в объемистый глиняный тигель и нагревают, вначале слабо, при чем наступает сильная реакция, сопровождающаяся раскаливанием массы; вслед за тем начинают греть сильнее, почти до температуры плавления серебра, чтобы сплавить алюминий, выделяющийся сначала в виде порошка, и при этом время от времени помешивают массу глиняным шпателем. Из всех взятых веществ в реакцию вступают только металлический натрий и хлористый алюминий, заключающийся в соединении с хлористым натрием (NaAlCl₄), при чем образуется хлористый натрий и металлический алюминий; прочие же вещества частью играют роль шлаков, предохраняющих реагирующую массу от доступа кислорода воздуха, а отчасти, как плавни, способствуют сплавлению отдельных зерен алюминия между собою. Если операция получения ведена правильно, то по окончании плавления сперва сливают жидкие шлаки, а затем собравшийся на дне металл выливают в формы. В существенных чертах такой же способ практикуется на заводах Руссо и Морэна, только там плавка производится не в тиглях, а в пламенной печи, в поду которой, ближе к середине, сделано углубление, имеющее отверстие для стока металла и шлаков. Смесь необходимых веществ вносится лопатками в пламенную печь, нагретую предварительно до слабо-красного каления; по окончании сплавления сначала стекает расплавленный металл, затем содержащие металл шлаки и, наконец, чистые шлаки. Шлаки, содержащие металл, после ручной отборки более крупных металлических зерен вновь идут в дело при дальнейшей работе. Так как получение соединения хлористого натрия с хлористым алюминием представляет значительные затруднения, то в иных случаях пользуются соответствующим фтористым соединением, которое в виде минерала криолита найдено в значительных массах в Гренландии; способы обработки криолита по существу одни и те же, что и при работе с хлористым соединением. Ныне производство металлического алюминия ведется в особенно значительных размерах в Англии (во Франции его издавна фабрикуют в Salindres, около Alais). Кроме вышеупомянутого, предложено много других методов получения, имеющих целью обойти применение ценного металлического натрия (главным образом при помощи гальванического тока), но до сих пор наивыгоднейшим способом остается тот, который дан Девиллем.

Продажный алюминий не представляет химически чистого вещества: он содержит от 2 % до 12 % посторонних тел, главным образом железа и кремния, что зависит уже прямо от фабрикации. По блеску и цвету алюминий стоит посередине между серебром и платиной; он в высшей степени тягуч и при повторном слабом нагревании может быть вытянут в тонкую проволоку или плющится в тончайшие листки; по твердости он близок к цинку, но после холодной проковки значительно превосходит его в этом отношении. Удельный вес алюминия 2,56, но при обработке, проковке и т. п. он возвышается до 2,67, так что алюминий втрое легче меди и вчетверо легче серебра. Плавится он приблизительно около 700° С.; обладает весьма слабыми магнитными свойствами; хороший проводник теплоты и электричества; при ударе издает превосходный ясный звук. На воздухе алюминий не утрачивает своего блеска и цвета и противостоит действию влажности. Серная и азотная кислота на него не действуют, в соляной же и во многих других слабых кислотах, даже сильно разбавленных водой, он легко растворяется; точно так же легко растворяют его, с выделением водорода, водные растворы щелочей. От действия сероводорода он не изменяется; при сплавлении, даже при доступе воздуха, не окисляется. Прессованием, проковкой, вальцеванием, плавлением можно придать ему любую форму, а поделки из этого металла можно шлифовать и украшать разнообразнейшими способами посредством гильошировки и местного золочения или серебрения. Но, несмотря на все эти преимущества, алюминий имеет сравнительно небольшое применение: до сих пор он служит преимущественно для выделки недорогих предметов роскоши, затем для устройства тех научных приборов, которые должны иметь по возможности незначительный вес, каковы, например: коромысла точных весов, трубы больших телескопов и т. д. Ежегодная добыча металла равняется приблизительно 2500 килогр.

В периодической системе элементов проф. Менделеева алюминий помещается в III группе, в 3-м ряду, чем и определяется большая часть его свойств, а также и его соединений. Алюминий способен соединяться с тремя атомами галоидов; но частица галоидных соединений алюминия является простою, напр. в виде AlCl₃, только при температурах очень возвышенных, однако и при этих последних значительная часть вещества остается в полимеризованном состоянии в виде удвоенной частицы Al₂Cl₆. Это становится легко понятным, если принять во внимание, что так называемые предельные формы соединений некоторых элементов способны давать еще дальнейшие соединения с другими частицами, чему пример мы видим в способности многих тел образовать кристаллические соединения с аммиаком, кристаллизационною водою и т. д. Так и в предельной форме соединений алюминия AlX₃сильно развита способность давать такого рода соединения; а раз имеется способность соединяться с другими частицами, то становится возможным допускать и соединение тождественных частиц самих с собою, что мы имеем для Al₂Cl₆= AlCl₃+ AlCl₃.

Наиболее важные соединения алюминия следующие:

Хлористый алюминий Al₂Cl₆получается при накаливании в струе хлора смеси чистого глинозема (окиси алюминия) и угля; такую смесь сначала замешивают в тестообразную массу с маслом, сахарным сиропом или дегтем, формуют из нее шарики и прокаливают их в закрытом тигле до тех пор, пока не перестанут выделяться горючие пары; по охлаждении вносят эти шарики в фарфоровую трубку или глиняную реторту и накаливают в струе хлора, причем образующийся хлористый алюминий улетучивается и сгущается в приемнике в белую кристаллическую, сильно гигроскопическую массу, легко растворимую в воде, алкоголе и эфире. В последнее время хлористый алюминий, а также AlBr₃и AlI₃, имеют огромное значение при синтезах многих сложных органических соединений, в особенности ароматического ряда (см. соч. Г. Г. Густавсона, "Органические соединения в их отношениях к галоидным солям алюминия", 1883 г.).

Соединение хлористого натрия с хлористым алюминием NaCl·AlCl₃= NaAlCl₄, исходный материал для получения алюминия. Образуется подобным же путем, как и хлористый алюминий, с той разницей, что к смеси глинозема с углем прибавляют еще соответственное количество хлористого натрия. Кристаллическая, бесцветная, улетучивающаяся при краснокалильном жаре масса, легко растворимая в воде, но менее гигроскопическая, чем хлористый алюминий.

Соединение фтористого алюминия с фтористым натрием NaF·AlF₃= NaAlF₄образует минерал криолит (см. это сл.).

Окись алюминия Al₂O₄(глинозем) встречается в природе в кристаллическом состоянии в виде различных минералов: окрашенная в красный цвет представляет рубин, в желтый или коричневый — корунд и восточный топаз, в синий — сапфир, в пурпурово-красный — восточный аметист; мелкозернистая кристаллическая масса с примесью кремнекислоты и соединений железа называется шмиргелем, или наждаком. Все эти кристаллические минералы немного уступают по твердости алмазу и не изменяются даже от действия крепких кислот. В аморфном виде глинозем получается при сильном прокаливании некоторых глиноземных солей или при умеренном нагревании гидрата окиси алюминия, в виде рыхлого белого порошка, растворяющегося в слабых кислотах и щелочах, если только он не был предварительно нагрет слишком сильно.

Гидрат окиси алюминия, гидрат глинозема Al₂(OH)₆. Кроме нормального глиноземного гидрата с составом, указанным формулою, встречающегося в природе в виде минерала гидраргиллита (гиббсита), есть еще два других гидрата, а именно Al₂O₂(OH)₂— минерал диаспор и AlO(OH)₄— боксит. Гидрат глинозема образуется в виде белого студенистого осадка при смешении растворимых глиноземных солей с водным аммиаком. В технике его получают сплавлением мелко измельченного боксита с содой или при прокаливании криолита с известью; в обоих случаях образующийся алюминат натрия извлекают водою и из раствора осаждают глиноземный гидрат в виде плотного осадка пропусканием углекислоты, при чем углекислый натрий переходит в раствор. При высушивании глиноземный гидрат образует плотные, твердые куски или легкий белый порошок, отдающий при прокаливании свою воду и переходящий в аморфный глинозем. Гидрат, полученный искусственным путем, легко растворяется в щелочах и кислотах, а гидраты, встречающиеся в природе, растворяются в кислотах только после слабого прокаливания. Гидрат окиси алюминия может быть также получен в растворимом состоянии, в форме коллоидального глинозема. По Грэму, такое видоизменение — гидрозоль глинозема — получается, если подвергнуть диализу насыщенный глиноземом водный раствор хлористого алюминия; при этом соляная кислота диффундирует в наружную воду, а растворимый гидрат остается в диализаторе; он необычайно легко переходит в нерастворимое состояние, напр. от следов солей, так что достаточно уже подбавить обыкновенной ключевой воды, чтобы из такого раствора осел обыкновенный гидрат глинозема. От гидрата окиси алюминия можно, с одной стороны, перейти к алюминатам (см. это сл.), замещая водородные атомы гидроксильных групп металлами, а с другой — к глиноземным солям при замещении водородных атомов в гидроксильных группах кислотными радикалами.

Соли окиси алюминия (глиноземные соли) образуются при обработке аморфного водного глинозема соответственными кислотами или при обменном разложении солей окиси алюминия с другими солями. Азотно-глиноземная соль образуется, напр., при растворении гидрата окиси алюминия в азотной кислоте, а уксуснокислая соль — при смешении сернокислого глинозема с уксусно-свинцовою солью. Средние соли производятся от нормального гидрата Al₂(OH)₆, при чем 6 водородных атомов гидроксильных групп замещаются столькими же одноэквивалентными или тремя двуэквивалентными кислотными радикалами, напр. Al₂O₆(NO₂)₆— азотно-глиноземная соль, Al₂O₆(SO₂)₃или Al₂(SO₄)₃— серно-глиноземная соль. Водные растворы этих средних солей имеют кислую реакцию; сюда относятся сернокислая, азотнокислая и уксуснокислая соли, из которых сернокислая имеет свойство образовать с другими сернокислыми солями двойные соли, так называемые квасцы (см. это сл.). Кроме средних солей, имеются еще основные соли, которые производятся подобным же образом от двух остальных гидратов глинозема.

Сернистый алюминий Al₂S₃образуется, если бросать серу на раскаленный докрасна алюминий; при температурах ниже красного каления взаимодействия не происходит. Полученный таким образом сернистый алюминий представляет черную слившуюся массу, очень нестойкую, распадающуюся под влиянием воды или просто влажного воздуха на сероводород и водную окись алюминия. Подобного соединения алюминия с серой нельзя получить мокрым путем.

(лат. Aluminium)

Al, химический элемент III группы периодической системы Менделеева; атомный номер 13, атомная масса 26,9815; серебристо-белый лёгкий металл. Состоит из одного стабильного изотопа ²⁷Al.

Историческая справка. Название А. происходит от латинского alumen — так ещё за 500 лет до н. э. назывались Алюминиевые квасцы, которые применялись как протрава при крашении тканей и для дубления кожи. Датский учёный Х. К. Эрстед в 1825, действуя амальгамой калия на безводный AlCl₃ и затем отгоняя ртуть, получил относительно чистый А. Первый промышленный способ производства А. предложил в 1854 французский химик А. Э. Сент-Клер Девиль: способ заключался в восстановлении двойного хлорида А. и натрия Na₃AICI₆ металлическим натрием. Похожий по цвету на серебро, А. на первых порах ценился очень дорого. С 1855 по 1890 было получено всего 200 т А. Современный способ получения А. электролизом криолито-глинозёмного расплава разработан в 1886 одновременно и независимо друг от друга Ч. Холлом в США и П. Эру во Франции.

Распространённость в природе. По распространённости в природе А. занимает 3-е место после кислорода и кремния и 1-е — среди металлов. Его содержание в земной коре составляет по массе 8,80%. В свободном виде А. в силу своей химической активности не встречается. Известно несколько сотен минералов А., преимущественно алюмосиликатов (См. Алюмосиликаты). Промышленное значение имеют боксит (См. Бокситы), Алунит и Нефелин. Нефелиновые породы беднее бокситов глинозёмом, но при их комплексном использовании получаются важные побочные продукты: сода, поташ, серная кислота. В СССР разработан метод комплексного использования нефелинов. Нефелиновые руды в СССР образуют, в отличие от бокситов, весьма крупные месторождения и создают практически неограниченные возможности для развития алюминиевой промышленности (См. Алюминиевая промышленность).

Физические и химические свойства. А. сочетает весьма ценный комплекс свойств: малую плотность, высокие теплопроводность и электрическую проводимость, высокую пластичность и хорошую коррозионную стойкость. Он легко поддаётся ковке, штамповке, прокатке, волочению. А. хорошо сваривается газовой, контактной и др. видами сварки. Решётка А. кубическая гранецентрированная с параметром а = 4,0413 Å. Свойства А., как и всех металлов, в значительной степени зависят от его чистоты. Свойства А. особой чистоты (99,996% ): плотность (при 20°С) 2698,9 кг/м³, t_пл660,24°С; t_kип около 2500°С: коэффициент термического расширения (от 20° до 100°С) 23,86•10^-6; теплопроводность (при 190°С) 343 вт/м•К (0,82 кал/см•сек•°С), удельная теплоёмкость (при 100°С) 931,98 дж/кг К (0,2226•кал/г•°С); электропроводность по отношению к меди (при 20°С) 65,5%. А. обладает невысокой прочностью (предел прочности 50—60 Мн/м²), твёрдостью (170 Мн/м² по Бринеллю) и высокой пластичностью (до 50% ). При холодной прокатке предел прочности А. возрастает до 115 Мн/м²,твёрдость — до 270 Мн/м², относительное удлинение снижается до 5% (1 Мн/м² 0,1 кгс/мм²). А. хорошо полируется, анодируется и обладает высокой отражательной способностью, близкой к серебру (он отражает до 90% падающей световой энергии). Обладая большим сродством к кислороду, А. на воздухе покрывается тонкой, но очень прочной плёнкой окиси Al₂O₃, защищающей металл от дальнейшего окисления и обусловливающей его высокие антикоррозионные свойства. Прочность окисной плёнки и защитное действие её сильно убывают в присутствии примесей ртути, натрия, магния, меди и др. А. стоек к действию атмосферной коррозии, морской и пресной воды, практически не взаимодействует с концентрированной или сильно разбавленной азотной кислотой,с органическими кислотами, пищевыми продуктами.

Внешняя электронная оболочка АтомаА. состоит из 3 электронов и имеет строение 3s²3р. В обычных условиях А. в соединениях 3-валентен, но при высоких температурах может быть одновалентным, образуя т. н. субсоединения. Субгалогениды А., AIF и AlCl, устойчивые лишь в газообразном состоянии, в вакууме или в инертной атмосфере, при понижении температуры распадаются (диспропорционируют) на чистый Al и AlF₃ или AlCl₃ и поэтому могут быть использованы для получения сверхчистого А. При накаливании мелкоизмельчённый или порошкообразный А. энергично сгорает на воздухе. Сжиганием А. в токе кислорода достигается температура выше 3000°С. Свойством А. активно взаимодействовать с кислородом пользуются для восстановления металлов из их окислов (см. Алюминотермия). При тёмно-красном калении фтор энергично взаимодействует с А., образуя AIF₃ (см. Алюминия фторид).Хлор и жидкий бром реагируют с А. при комнатной температуре, иод — при нагревании (см. Алюминия хлорид). При высокой температуре А. соединяется с азотом, углеродом и серой, образуя соответственно нитрид AIN, карбид Al₄C₃ и сульфид Al₂S₃. С водородом А. не взаимодействует; гидрид А. (AlH₃)x получен косвенным путём. Большой интерес представляют двойные гидриды А. и элементов l и II групп периодической системы состава MeH_n-nAlH₃, т.н. алюмогидриды (см. Алюминия гидрид). А. легко растворяется в щелочах, выделяя водород и образуя Алюминаты. Большинство солей А. хорошо растворимо в воде. Растворы солей А. вследствие гидролиза показывают кислую реакцию (см. Алюминия сульфат, Алюминия нитрат).

Получение. В промышленности А. получают электролизом глинозёма Al₂O₃ (см. Алюминия окись), растворённого в расплавленном Криолите Na₃AlF₆ при температуре около 950°С. Используются электролизеры трёх основных конструкций: 1) электролизеры с непрерывными самообжигающимися анодами и боковым подводом тока, 2) то же, но с верхним подводом тока и 3) электролизеры с обожжёнными анодами. Электролитная ванна представляет собой железный кожух, футерованный внутри тепло- и электроизолирующим материалом — огнеупорным кирпичом, и выложенный угольными плитами и блоками. Рабочий объём заполняется расплавленным электролитом, состоящим из 6—8% глинозёма и 94—92% криолита (обычно с добавкой AlF₆ и около 5—6% смеси фторидов калия и магния). Катодом служит подина ванны, анодом — погруженные в электролит угольные обожжённые блоки или же набивные самообжигающиеся электроды. При прохождении тока на катоде выделяется расплавленный А., который накапливается на подине, а на аноде — кислород, образующий с угольным анодом CO и CO₂. К глинозёму, основному расходуемому материалу, предъявляются высокие требования по чистоте и размерам частиц. Присутствие в нём окислов более электроположительных элементов, чем А., ведёт к загрязнению А. При достаточном содержании глинозёма ванна работает нормально при электрическом напряжении порядка 4—4,5 в. Ванны присоединяют к источнику постоянного тока последовательно (сериями из 150—160 ванн). Современные электролизеры работают при силе тока до 150 ка. Из ванн А. извлекают обычно с помощью вакуум-ковша. Расплавленный А. чистотой 99,7% разливают в формы. А. высокой чистоты (99,9965%) получают электролитическим рафинированием первичного А. с помощью т. н. трёхслойного способа, снижающего содержание примесей Fe, Si и Cu. Исследования процесса электролитического рафинирования А. с применением органических электролитов показали принципиальную возможность получения А. чистотой 99,999% при относительно низком расходе энергии, но пока этот метод обладает низкой производительностью. Для глубокой очистки А. применяют зонную плавку или дистилляцию его через субфторид.

При электролитическом производстве А. возможны поражения электрическим током, высокой температурой и вредными газами. Для избежания несчастных случаев ванны надёжно изолируют, рабочие пользуются сухими валенками, соответствующей спецодеждой. Здоровая атмосфера поддерживается эффективной вентиляцией. При постоянном вдыхании пыли металлического А. и его окиси может возникнуть алюминоз лёгких (см. Пневмокониозы).У рабочих, занятых в производстве А., часты катары верхних дыхательных путей (Риниты, Фарингиты, Ларингиты). Предельно допустимая концентрация в воздухе пыли металлического А., его окиси и сплавов 2 мг/м³.

Применение. Сочетание физических, механических и химических свойств А. определяет его широкое применение практически во всех областях техники, особенно в виде его сплавов с др. металлами (см. Алюминиевые сплавы). В электротехнике А. успешно заменяет медь, особенно в производстве массивных проводников, например в воздушных линиях, высоковольтных кабелях, шинах распределительных устройств, трансформаторах (электрическая проводимость А. достигает 65,5% электрической проводимости меди, и он более чем в три раза легче меди; при поперечном сечении, обеспечивающем одну и ту же проводимость, масса проводов из А. вдвое меньше медных). Сверхчистый А. употребляют в производстве электрических конденсаторов и выпрямителей, действие которых основано на способности окисной плёнки А. пропускать электрический ток только в одном направлении. Сверхчистый А., очищенный зонной плавкой, применяется для синтеза полупроводниковых соединений типа A_IIIB_V, применяемых для производства полупроводниковых приборов. Чистый А. используют в производстве разного рода зеркал отражателей. А. высокой чистоты применяют для предохранения металлических поверхностей от действия атмосферной коррозии (плакирование, алюминиевая краска). Обладая относительно низким сечением поглощения нейтронов, А. применяется как конструкционный материал в ядерных реакторах.

В алюминиевых резервуарах большой ёмкости хранят и транспортируют жидкие газы (метан, кислород, водород и т. д.), азотную и уксусную кислоты, чистую воду, перекись водорода и пищевые масла. А. широко применяют в оборудовании и аппаратах пищевой промышленности, для упаковки пищевых продуктов (в виде фольги), для производства разного рода бытовых изделий. Резко возросло потребление А. для отделки зданий, архитектурных, транспортных и спортивных сооружений.

В металлургии А.. (помимо сплавов на его основе) — одна из самых распространённых легирующих добавок в сплавах на основе Cu, Mg, Ti, Ni, Zn и Fe. Применяют А. также для раскисления стали перед заливкой её в форму, а также в процессах получения некоторых металлов методом алюминотермии. На основе А. методом порошковой металлургии создан САП (спечённый алюминиевый порошок), обладающий при температурах выше 300°С большой жаропрочностью.

А. используют в производстве взрывчатых веществ (аммонал, алюмотол). Широко применяют различные соединения А.

Производство и потребление А. непрерывно растет, значительно опережая по темпам роста производство стали, меди, свинца, цинка.

Лит.: Беляев А. И., Вольфсон Г. Е., Лазарев Г. И..Фирсанова Л. А., Получение чистого алюминия, [М.], 1967; Беляев А. И., Рапнопорт Н.. Б., Фирсанова Л. А., Электрометаллургия алюминия, М., 1953; Беляев А. И., История алюминия, в сборнике: Труды института истории естествознания и техники, т. 20, М., 1959; Фридляндер И. Н., Алюминий и его сплавы, М., 1965.

Ю. И. Романьков.

Геохимия А. Геохимические черты А. определяются его большим сродством к кислороду (в минералах А. входит в кислородные октаэдры и тетраэдры), постоянной валентностью (3), слабой растворимостью большинства природных соединений. В эндогенных процессах при застывании магмы и формировании изверженных пород А. входит в кристаллическую решётку полевых шпатов, слюд и др. минералов — алюмосиликатов. В биосфере А. — слабый миграт, его мало в организмах и гидросфере. Во влажном климате, где разлагающиеся остатки обильной растительности образуют много органических кислот, А. мигрирует в почвах и водах в виде органо-минеральных коллоидных соединений; А. адсорбируется коллоидами и осаждается в нижней части почв. Связь А. с кремнием частично нарушается и местами в тропиках образуются минералы — гидроокислы А. — бёмит, диаспор, гидраргиллит. Большая же часть А. входит в состав алюмосиликатов — каолинита, бейделлита и др. глинистых минералов. Слабая подвижность определяет остаточное накопление А. в коре выветривания влажных тропиков. В результате образуются элювиальные бокситы. В прошлые геологические эпохи бокситы накапливались также в озёрах и прибрежной зоне морей тропических областей (например, осадочные бокситы Казахстана). В степях и пустынях, где живого вещества мало, а воды нейтральные и щелочные, А. почти не мигрирует. Наиболее энергична миграция А. в вулканических областях, где наблюдаются сильнокислые речные и подземные воды, богатые А. В местах смешения кислых вод с щелочными — морскими (в устьях рек и др.), А. осаждается с образованием бокситовых месторождений.

А. И. Перельман.

Алюминий в организме. А. входит в состав тканей животных и растений; в органах млекопитающих животных обнаружено от 10^-3 до 10^-5% А. (на сырое вещество). А. накапливается в печени, поджелудочной и щитовидной железах. В растительных продуктах содержание А. колеблется от 4 мг на 1 кг сухого вещества (картофель) до 46 мг (жёлтая репа), в продуктах животного происхождения — от 4 мг (мёд) до 72 мг на 1кг сухого вещества (говядина). В суточном рационе человека содержание А. достигает 35—40 мг. Известны организмы — концентраторы А., например плауны (Lycopodiaceae), содержащие в золе до 5,3% А., моллюски (Helix и Lithorina), в золе которых 0,2—0,8% А. Образуя нерастворимые соединения с фосфатами, А. нарушает питание растений (поглощение фосфатов корнями) и животных (всасывание фосфатов в кишечнике).

Лит.: Войнар А. О., Биологическая роль микроэлементов в организме животных и человека, 2 изд., М., 1960, с. 73—77.

В.В. Ковальский.

1. алюми́ний;
2. алюми́нии;
3. алюми́ния;
4. алюми́ниев;
5. алюми́нию;
6. алюми́ниям;
7. алюми́ний;
8. алюми́нии;
9. алюми́нием;
10. алюми́ниями;
11. алюми́нии;
12. алюми́ниях.

АЛЮМИНИЙ, алюмний муж., хим. щелочной металл глиний, основа глинозема, глины; также, как основа ржавчины, железо; а яри - медь. Алюминит муж. ископаемое, похожее на квасцы, водный сернокислый глинозем. Алюнит муж. ископаемое, весьма близкое к квасцам.

АЛЮМИ́НИЙ, -я, муж. Химический элемент, серебристо-белый лёгкий ковкий металл, получаемый электролизом глинозёма.

| прил. алюминиевый, -ая, -ое.

-я, м.

Химический элемент, серебристо-белый легкий ковкий металл.

[От лат. alumen, aluminis — квасцы]

АЛЮМИ́НИЙ, алюминия, мн. нет, муж. (от лат. alumen - квасцы). Серебристо-белый ковкий легкий металл.

м.

Химический элемент, серебристо-белый лёгкий ковкий металл, широко используемый в промышленности.

АЛЮМИНИЙ (лат. Aluminium - от alumen - квасцы), Al, химический элемент III группы периодической системы, атомный номер 13, атомная масса 26,98154. Серебристо-белый металл, легкий (2,7 г/см³

муж. aluminium сернокислый алюминий ≈ aluminium sulphate окись алюминия ≈ aluminaaluminum

aluminum

m.aluminum

алюминий м Aluminium n 1

м

Aluminium n

м.

aluminium m

м.

aluminio m

м.

alluminio

АЛЮМИНИЙ (символ Аl), металл серебристо-белого цвета, элемент третьей группы периодической таблицы. Впервые в чистом виде был получен в 1827 г. Наиболее распространенный металл в коре земного шара; главным источником его является руда - боксит. Процесс получения алюминия из боксита состоит из двух этапов. Сначала руда обогащается, чтобы отделить чистый глинозем (Аl₂О₃), который затем плавится с получением алюминия. Для очистки руды обычно используют способ Байера, включающий вываривание, осветление, осаждение и отжиг. В результате количество исходной руды сокращается вдвое. На втором этапе глинозем растворяется в расплаве криолита, после чего через смесь пропускают элктрический ток (метод ЭЛЕКТРОЛИЗА) и получают чистый алюминий и диоксид углерода (процесс Холла-Эру). Алюминий в виде сплавов с другими металлами широко используется для изготовления деталей методами машинной обработки и литья, особенно в тех случаях, где требуется обеспечить легкость конструкций, например, в самолетах. От окисления (коррозии) алюминий защищает тонкий, природного происхождения слой оксида. Свойства: атомный номер 13, атомная масса 26,98, плотность 2,69, температура плавления 660 °С, температура кипения 1800 °С, наиболее распространенный изотоп ²⁷А1. см. также АНОДИРОВАНИЕ.

Аллюмииий. Основной процесс полумения алюминия из руды основывается на электролизе. Глинозем (оксид алюминия), полученный из боксита, растворяется в расплаве криолита, и между угольными электродами пропускается постоянный электрический ток. Чистый (99,8%) алюминий осаждается на дно и может быть далее очищен, если это требуется.

Al

(от лат. aluminium), химический элемент IIIA подгруппы периодической системы элементов (B, Al, Ga, In, Tl), наиболее распространенный металл в земной коре, встречается в большом количестве минералов, например в глине и граните. Основным сырьем для производства алюминия служат бокситы - руда, представляющая собой в основном гидратированный оксид алюминия Al2O3Ч2H2O. Мировым лидером по производству алюминия являются США, затем Россия, Канада и Австралия. Алюминий наиболее известен как сырье для производства сплавов, используемых для изготовления пищевых емкостей (бидонов, баллонов, банок и т.п.), легкой кухонной посуды и другой домашней утвари. Неочищенный алюминий был впервые выделен Х.Эрстедом в 1825, хотя еще в 1807 Х.Дэви обнаружил неизвестный металл при обработке глины серной кислотой. Дэви не смог выделить металл из соединений, но назвал его алюминум (от лат. alumen - квасцы), а его оксид - глиноземом (alimina); вскоре это название металла по аналогии с названиями других металлов изменили на "алюминий", что стало общепринятым.

Свойства. Замечательным свойством алюминия является его легкость; плотность алюминия примерно в три раза меньше, чем у стали, меди или цинка. Чистый алюминий - мягкий металл, но образует сплавы с другими элементами, что обеспечивает большой диапазон полезных свойств. В ряду величин теплопроводности и электрической проводимости алюминий стоит после серебра и меди. Алюминий отличается высокой реакционной способностью, поэтому он не встречается в природе в свободном состоянии. Металлический алюминий быстро растворяется в соляной кислоте с образованием хлорида AlCl3, медленнее - в серной с образованием сульфата Al2(SO4)3, но с азотной кислотой реагирует только в присутствии солей ртути. В реакции со щелочами он образует алюминаты, например, с NaOH образует NaAlO2. Алюминий проявляет амфотерные свойства, так как он реагирует и с кислотами, и со щелочами. На воздухе алюминий быстро покрывается прочной защитной пленкой оксида Al2O3, предохраняющей его от дальнейшего окисления. Поэтому алюминий стабилен на воздухе и в присутствии влаги даже при умеренном нагревании. Если защитная пленка оксида нарушена, то при нагревании на воздухе или в кислороде он сгорает ярким белым пламенем. При нагревании алюминий активно реагирует с галогенами, серой, углеродом и азотом. Расплавленный алюминий реагирует с водой со взрывом.СВОЙСТВА АЛЮМИНИЯ

Атомный номер 13 Атомная масса 26,9815 Изотопы

стабильные 27

нестабильные 24, 25, 26, 28, 29

Температура плавления, ° С 660 Температура кипения, ° С 2467 Плотность, г/см3 2,7 Твердость (по Моосу) 2,0-2,9 Содержание в земной коре, % (масс.) 8,13 Степени окисления +3

Применение. С давних времен квасцы применяли в медицине как вяжущее средство, в крашении для протравы, и для дубления кожи. Квасцами часто называют смешанные сульфаты одно- и трехвалентного металлов, например алюминия и калия (минерал сольфатерит). Римский ученый Плиний Старший (1 в. н.э.) в своей Естественной истории упоминает о квасцах как о солях, свойства которых изучали алхимики. Впервые для дубления кожи и в медицинских целях квасцы применили египтяне; они, а также лидийцы, финикийцы и иудеи, знали, что некоторые краски, например индиго и кошениль, лучше сохраняются, если их смешивать или пропитывать квасцами. Кристаллический оксид алюминия, встречающийся в природе под названием корунд, используется как абразив, благодаря высокой твердости. Рубин и сапфир - разновидности корунда, окрашенные примесями, являются драгоценными камнями.

Применение металлического алюминия. Алюминий - один из наиболее легких конструкционных металлов (см. табл.). Сплавы, получаемые из алюминия после термообработки, наряду с низкой плотностью отличаются высокой прочностью и другими важными механическими свойствами, что делает алюминий незаменимым для изготовления деталей транспортных средств (поршни и картеры, блоки и головки цилиндров авиационных и автомобильных двигателей, подшипники, силовой набор и обшивка фюзеляжей и пр.). Алюминий легко подвергается волочению и вытяжке, что используется в производстве пищевых емкостей. Удельная электропроводность алюминия составляет ок. 61% электрической проводимости меди, но плотность алюминия в три раза меньше. Сочетание хорошей проводимости с высокой коррозионной стойкостью на воздухе расширяет возможности использования алюминиевых кабелей, часто упрочняемых сталью, для высоковольтных электропередач. Алюминий отличается также и высокой теплопроводностью, что используется в двигателях, системах охлаждения и других устройствах. Металл легко полируется механически и электролитически, поэтому его применяют также для отражателей телескопов и аналогичных целей. Алюминий широко используется как упаковочный материал и имеет максимальный среди других упаковочных материалов коэффициент извлечения при вторичной переработке. Рекуперация алюминиевого вторсырья позволяет экономить энергию, так как ее расход в этом случае меньше, чем при производстве алюминия из руды. В 1981 доля рекуперированного алюминия в производстве пищевых емкостей составляла 53,2%, а к 1991 достигла 62,4% и продолжает расти. Алюминий отличается высокой коррозионной стойкостью благодаря образованию на его поверхности оксидной пленки и поэтому используется как кровельный материал, обшивка, а также в рефлекторах дневного и ИК-света. Коррозионную стойкость его можно еще повысить методом электролитического анодного окисления, известного как анодирование, в результате чего увеличиваются толщина и сцепление оксидной пленки. Анодированная поверхность легко окрашивается, такой способ часто применяют для архитектурных панелей

(см. также КОРРОЗИЯ МЕТАЛЛОВ).

Коррозионная стойкость алюминия в сочетании с красивым внешним видом обеспечивает его широкое применение в холодильной технике. Алюминий - сильный восстановитель, и его используют для выделения менее активных металлов, а также в качестве антиоксиданта в производстве стали и взрывчатых веществ. Алюминиевый порошок применяют в отделочных работах. Алюминиевая краска устойчива к действию промышленных выбросов и выхлопных газов, поэтому широко применяется как защитное покрытие на фасадных частях металлоконструкций, нефтяных танков, в железнодорожном оборудовании и других конструкциях. Алюминиевая фольга - блестящий изолирующий материал, используемый для упаковки пищевых продуктов и для заворачивания их при кулинарной обработке, как декоративное покрытие книг, буквенных знаков, а также в производстве электроконденсаторов. Алюминиевый порошок применяется в порошковой металлургии для изготовления точных деталей, а также служит добавкой в твердых топливах ракетных двигателей. Термитная смесь широко используется как сварочный материал для ремонта толстостенных конструкций, например для сварки стальных рельс

(см. также ПОРОШКОВАЯ МЕТАЛЛУРГИЯ).

Сплавы. Чистый алюминий, мягкий и пластичный, малопригоден для прямого технического применения. Для получения широкого спектра легких алюминиевых сплавов применяется процесс Холла - Эру (см. также АЛЮМИНИЕВАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ). Нужды воздухоплавания во времена Первой мировой войны способствовали интенсивному развитию технологии алюминиевых сплавов. Сегодня развивается область специальных сплавов с помощью различных технологий. Из некоторых алюминиевых сплавов получают листовой прокат и профиль, из других тянут пруток, трубы, изготовляют брус с заданным углом, сложные секции и заготовки для обработки давлением. Многие сплавы можно прессовать, вытягивать, волочить и штамповать при комнатной температуре, другие обрабатывают только при повышенной температуре (см. также СПЛАВЫ).

Термообработка. Наиболее важным в технологии сплавов алюминия было открытие А.Вильма в 1911 того, что у некоторых сплавов улучшаются механические свойства в результате специальной термообработки, известной как старение. Впервые это было установлено для сплавов с медью и магнием, а затем и для всех сплавов. Старение проводят в две стадии; на первой сплав нагревают до температуры несколько ниже температуры плавления алюминия, при этом такие компоненты, как медь, образуют твердый раствор. При быстрой закалке компоненты сплава остаются в твердом растворе. На второй стадии при сравнительно низком нагреве растворенные компоненты сплава выделяются в виде чрезвычайно мелких частиц в алюминиевой матрице, улучшая механические свойства сплава. Но не все эффекты увеличения прочности являются следствием термообработки; некоторые из них объясняются тем, что компоненты сплава образуют твердые растворы или интерметаллические соединения.

См. также МЕТАЛЛОВ ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА.

Литье и обработка давлением. Отливка в землю (точнее, в глинисто-песчаные формы) используется для изготовления массивных деталей типа блока цилиндров двигателей, а для массового производства мелких деталей применяется литье в стандартные формы, в том числе и литье под давлением. Широко используются формы для отливок, сделанные из керамики, стали или чугуна (литье в постоянную форму, или кокильное литье). Обычный литьевой сплав может содержать до 8% Cu или до 13% Si. Наиболее распространенные алюминиевые литьевые сплавы содержат добавки Mg, Ni, Fe, Mn или Zn. Низкая температура плавления алюминия и его хорошие литьевые свойства способствуют широкому применению алюминиевого литья.

См. также МЕТАЛЛОВ ЛИТЬЕ. Кроме того, используют алюминиевые заготовки, которые приобретают превосходные качества после термообработки и обработки давлением. Ранее широко применялся дюраль - сплав алюминия с 4% меди, предварительно подвергнутый тепловой и механической обработке. Теперь дюрали - это широкий набор высокопрочных алюминиевых сплавов, содержащих кроме меди также марганец, магний, кремний и др. Эти сплавы имеют прочность на разрыв до 414 МПа (42,2 кг/мм2), близкую к прочности низкоуглеродистой стали. Более современный сплав, содержащий цинк, при комнатной температуре имеет прочность на разрыв до 690 МПа (70,3 кг/мм2). Эти сплавы используются в производстве деталей самолетов и могут заменять некоторые старые медьсодержащие сплавы.

Сплавы горячей и холодной обработки. Алюминий и его сплавы можно подвергать холодной и горячей обработке. При горячей обработке происходит разрушение структуры слитка и превращение ее в однородную мелкозернистую структуру с улучшенными свойствами. Горячая формовка и штамповка позволяют изготавливать тонкие заготовки, которые невозможно получать при холодной обработке. Таким способом получают пруток, проволоку, катанку, лист и другой специальный профиль. Холодная обработка производится на конечной стадии для получения в основном листа, прутка, проволоки и труб. При холодной обработке увеличивается прочность и твердость изделия. В общем, горячая обработка используется для первичной обработки слитка, а холодная имеет преимущество на последней стадии обработки.

См. также ЭЛЕМЕНТЫ ХИМИЧЕСКИЕ.

ЛИТЕРАТУРА

Беляев А.И. Металлургия легких металлов. М., 1970 Промышленные алюминиевые сплавы. М., 1984

(от лат. alumen, род. падеж aluminis - квасцы; лат. Aluminium) A1, хим. элемент III гр. периодич. системы, ат. н. 13, ат. м. 26,98154. В природе один стабильный изотоп ²⁷ А1. Поперечное сечение захвата тепловых нейтронов 215*10^-25 м ². Конфигурация внеш. электронной оболочки 3s²3p; степень окисления + 3, менее характерны + 1 и + 2 (только выше 800

АЛЮМИ́НИЙ -я; м. [от лат. alumen (aluminis) - квасцы]. Химический элемент (Al), серебристо-белый лёгкий ковкий металл с высокой электропроводностью (применяемый в авиации, электротехнике, строительстве, быту и т.п.). Сульфат алюминия. Сплавы алюминия.

* * *

(лат. Aluminium, от alumen — квасцы), химический элемент III группы периодической системы. Серебристо-белый металл, лёгкий (2,7 г/см³), пластичный, с высокой электропроводностью, t_пл 660ºC. Химически активен (на воздухе покрывается защитной оксидной плёнкой). По распространённости в природе занимает 4-е место среди элементов и 1-е среди металлов (8,8% от массы земной коры). Известно несколько сотен минералов алюминия (алюмосиликаты, бокситы, алуниты и др.). Получают электролизом глинозёма Al₂O₃ в расплаве криолита Na₃AlF₆ при 960ºC. Применяют в авиации, строительстве (конструкционный материал, преимущественно в виде сплавов с другими металлами), электротехнике (заменитель меди при изготовлении кабелей и др.), пищевой промышленности (фольга), металлургии (легирующая добавка), алюминотермии и др.

* * *

АЛЮМИ́НИЙ (лат. Aluminium), Al (читается «алюминий»), химический элемент с атомным номером 13, атомная масса 26,98154. Природный алюминий состоит из одного нуклида ²⁷Al. Расположен в третьем периоде в группе IIIA периодической системы элементов Менделеева. Конфигурация внешнего электронного слоя 3s²p¹. Практически во всех соединениях степень окисления алюминия +3 (валентность III).

Радиус нейтрального атома алюминия 0,143 нм, радиус иона Al³⁺ 0,057 нм. Энергии последовательной ионизации нейтрального атома алюминия равны, соответственно, 5,984, 18,828, 28,44 и 120 эВ. По шкале Полинга электроотрицательность алюминия 1,5.

Простое вещество алюминий — мягкий легкий серебристо-белый металл.

История открытия

Латинское aluminium происходит от латинского же alumen, означающего квасцы(см. КВАСЦЫ) (сульфат алюминия и калия KAl(SO₄)₂·12H₂O), которые издавна использовались при выделке кож и как вяжущее средство. Из-за высокой химической активности открытие и выделение чистого алюминия растянулось почти на 100 лет. Вывод о том, что из квасцов может быть получена «земля» (тугоплавкое вещество, по-современному — оксид алюминия(см. АЛЮМИНИЯ ОКСИД)) сделал еще в 1754 немецкий химик А. Маргграф(см. МАРГГРАФ Андреас Сигизмунд). Позднее оказалось, что такая же «земля» может быть выделена из глины, и ее стали называть глиноземом. Получить металлический алюминий смог только в 1825 датский физик Х. К. Эрстед(см. ЭРСТЕД Ханс Кристиан). Он обработал амальгамой калия (сплавом калия со ртутью) хлорид алюминия AlCl₃, который можно было получить из глинозема, и после отгонки ртути выделил серый порошок алюминия.

Только через четверть века этот способ удалось немного модернизировать. Французский химик А. Э. Сент-Клер Девиль(см. СЕНТ-КЛЕР ДЕВИЛЬ Анри Этьен) в 1854 предложил использовать для получения алюминия металлический натрий(см. НАТРИЙ), и получил первые слитки нового металла. Стоимость алюминия была тогда очень высока, и из него изготовляли ювелирные украшения.

Промышленный способ производства алюминия путем электролиза расплава сложных смесей, включающих оксид, фторид алюминия и другие вещества, независимо друг от друга разработали в 1886 году П. Эру(см. ЭРУ Поль Луи Туссен) (Франция) и Ч. Холл (США). Производство алюминия связано с высоким расходом электроэнергии, поэтому в больших масштабах оно было реализовано только в 20 веке. В Советском Союзе первый промышленный алюминий был получен 14 мая 1932 года на Волховском алюминиевом комбинате, построенном рядом с Волховской гидроэлектростанцией.

Нахождение в природе

По распространенности в земной коре алюминий занимает первое место среди металлов и третье место среди всех элементов (после кислорода и кремния), на его долю приходится около 8,8% массы земной коры. Алюминий входит в состав огромного числа минералов, главным образом, алюмосиликатов(см. АЛЮМОСИЛИКАТЫ), и горных пород. Соединения алюминия содержат граниты(см. ГРАНИТ), базальты(см. БАЗАЛЬТ), глины(см. ГЛИНА), полевые шпаты(см. ПОЛЕВЫЕ ШПАТЫ) и др. Но вот парадокс: при огромном числе минералов и пород, содержащих алюминий, месторождения бокситов(см. БОКСИТЫ) — главного сырья при промышленном получении алюминия, довольно редки. В России месторождения бокситов имеются в Сибири и на Урале. Промышленное значение имеют также алуниты(см. АЛУНИТ) и нефелины(см. НЕФЕЛИН).

В качестве микроэлемента алюминий присутствует в тканях растений и животных. Существуют организмы-концентраторы, накапливающие алюминий в своих органах, — некоторые плауны, моллюски.

Промышленное получение

При промышленном производстве бокситы сначала подвергают химической переработке, удаляя из них примеси оксидов кремния и железа и других элементов. В результате такой переработки получают чистый оксид алюминия Al₂O₃ — основное сырье при производстве металла электролизом. Однако из-за того, что температура плавления Al₂O₃ очень высока (более 2000 °C), использовать его расплав для электролиза не удается.

Выход ученые и инженеры нашли в следующем. В электролизной ванне сначала расплавляют криолит(см. КРИОЛИТ) Na₃AlF₆ (температура расплава немного ниже 1000 °C). Криолит можно получить, например, при переработке нефелинов Кольского полуострова. Далее в этот расплав добавляют немного Al₂О₃ (до 10 % по массе) и некоторые другие вещества, улучающие условия проведения последующего процесса. При электролизе этого расплава происходит разложение оксида алюминия, криолит остается в расплаве, а на катоде образуется расплавленный алюминий:

2Al₂О₃ = 4Al + 3О₂.

Так как анодом при электролизе служит графит, то выделяющийся на аноде кислород реагирует с графитом и образуется углекислый газ СО₂.

При электролизе получают металл с содержанием алюминия около 99,7%. В технике применяют и значительно более чистый алюминий, в котором содержание этого элемента достигает 99,999% и более.

Физические и химические свойства

Алюминий — типичный металл, кристаллическая решетка кубическая гранецентрированная, параметр а = 0,40403 нм. Температура плавления чистого металла 660 °C, температура кипения около 2450 °C, плотность 2,6989 г/см³. Температурный коэффициент линейного расширения алюминия около 2,5·10^-5 К^-1. Стандартный электродный потенциал Al³⁺/Al –1,663В.

Химически алюминий — довольно активный металл. На воздухе его поверхность мгновенно покрывается плотной пленкой оксида Al₂О₃, которая препятствует дальнейшему доступу кислорода к металлу и приводит к прекращению реакции, что обусловливает высокие антикоррозионные свойства алюминия. Защитная поверхностная пленка на алюминии образуется также, если его поместить в концентрированную азотную кислоту.

С остальными кислотами алюминий активно реагирует:

6НСl + 2Al = 2AlCl₃ + 3H₂,

3Н₂SO₄ + 2Al = Al₂(SO₄)₃ + 3H₂.

Алюминий реагирует с растворами щелочей. Сначала растворяется защитная оксидная пленка:

Al₂О₃ + 2NaOH + 3H₂O = 2Na[Al(OH)₄].

Затем протекают реакции:

2Al + 6H₂O = 2Al(OH)₃ + 3H₂,

NaOH + Al(OH)₃ = Na[Al(OH)₄],

или суммарно:

2Al + 6H₂O + 2NaOH = Na[Al(OH)₄] + 3Н₂,

и в результате образуются алюминаты(см. АЛЮМИНАТЫ): Na[Al(OH)₄] — алюминат натрия (тетрагидроксоалюминат натрия), К[Al(OH)₄] — алюминат калия (терагидроксоалюминат калия) или др. Так как для атома алюминия в этих соединениях характерно координационное число(см. КООРДИНАЦИОННОЕ ЧИСЛО) 6, а не 4, то действительные формулы указанных тетрагидроксосоединений следующие: Na[Al(OH)₄(Н₂О)₂] и К[Al(OH)₄(Н₂О)₂].

При нагревании алюминий реагирует с галогенами:

2Al + 3Cl₂ = 2AlCl₃,

2Al + 3 Br₂ = 2AlBr₃.

Интересно, что реакция между порошками алюминия и иода(см. ИОД) начинается при комнатной температуре, если в исходную смесь добавить несколько капель воды, которая в данном случае играет роль катализатора:

2Al + 3I₂ = 2AlI₃.

Взаимодействие алюминия с серой при нагревании приводит к образованию сульфида алюминия:

2Al + 3S = Al₂S₃,

который легко разлагается водой:

Al₂S₃ + 6Н₂О = 2Al(ОН)₃ + 3Н₂S.

С водородом алюминий непосредственно не взаимодействует, однако косвенными путями, например, с использованием алюминийорганических соединений(см. АЛЮМИНИЙОРГАНИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ), можно синтезировать твердый полимерный гидрид алюминия (AlН₃)_х — сильнейший восстановитель.

В виде порошка алюминий можно сжечь на воздухе, причем образуется белый тугоплавкий порошок оксида алюминия Al₂О₃.

Высокая прочность связи в Al₂О₃ обусловливает большую теплоту его образования из простых веществ и способность алюминия восстанавливать многие металлы из их оксидов, например:

3Fe₃O₄ + 8Al = 4Al₂O₃ + 9Fe и даже

3СаО + 2Al = Al₂О₃ + 3Са.

Такой способ получения металлов называют алюминотермией(см. АЛЮМИНОТЕРМИЯ).

Амфотерному оксиду Al₂О₃ соответствует амфотерный гидроксид — аморфное полимерное соединение, не имеющее постоянного состава. Состав гидроксида алюминия может быть передан формулой xAl₂O₃·yH₂O, при изучении химии в школе формулу гидроксида алюминия чаще всего указывают как Аl(OH)₃.

В лаборатории гидроксид алюминия можно получить в виде студенистого осадка обменными реакциями:

Al₂(SO₄)₃ + 6NaOH = 2Al(OH)₃ + 3Na₂SO₄,

или за счет добавления соды к раствору соли алюминия:

2AlCl₃ + 3Na₂CO₃ + 3H₂O = 2Al(OH)₃Ї + 6NaCl + 3CO₂­,

а также добавлением раствора аммиака к раствору соли алюминия:

AlCl₃ + 3NH₃·H₂O = Al(OH)₃Ї + 3H₂O + 3NH₄Cl.

Применение

По масштабам применения алюминий и его сплавы занимают второе место после железа и его сплавов. Широкое применение алюминия в различных областях техники и быта связано с совокупностью его физических, механических и химических свойств: малой плотностью, коррозионной стойкостью в атмосферном воздухе, высокой тепло- и электропроводностью, пластичностью и сравнительно высокой прочностью. Алюминий легко обрабатывается различными способами — ковкой, штамповкой, прокаткой и др. Чистый алюминий применяют для изготовления проволоки (электропроводность алюминия составляет 65,5% от электропроводности меди, но алюминий более чем в три раза легче меди, поэтому алюминий часто заменяет медь в электротехнике) и фольги, используемой как упаковочный материал. Основная же часть выплавляемого алюминия расходуется на получение различных сплавов. Сплавы алюминия отличаются малой плотностью, повышенной (по сравнению с чистым алюминием) коррозионной стойкостью и высокими технологическими свойствами: высокой тепло- и электропроводностью, жаропрочностью, прочностью и пластичностью. На поверхности сплавов алюминия легко наносятся защитные и декоративные покрытия.

Разнообразие свойств алюминиевых сплавов обусловлено введением в алюминий различных добавок, образующих с ним твердые растворы или интерметаллические соединения. Основную массу алюминия используют для получения легких сплавов — дуралюмина(см. ДУРАЛЮМИН) (94% Al, 4% Cu, по 0,5% Mg, Mn, Fe и Si), силумина (85—90% Al, 10—14% Si, 0,1% Na) и др. В металлургии алюминий используется не только как основа для сплавов, но и как одна из широко применяемых легирующих добавок в сплавах на основе меди, магния, железа, никеля и др.

Сплавы алюминия находят широкое применение в быту, в строительстве и архитектуре, в автомобилестроении, в судостроении, авиационной и космической технике. В частности, из алюминиевого сплава был изготовлен первый искусственный спутник Земли. Сплав алюминия и циркония — циркалой — широко применяют в ядерном реакторостроении. Алюминий применяют в производстве взрывчатых веществ.

Особо следует отметить окрашенные пленки из оксида алюминия на поверхности металлического алюминия, получаемые электрохимическим путем. Покрытый такими пленками металлический алюминий называют анодированным алюминием. Из анодированного алюминия, по внешнему виду напоминающему золото, изготовляют различную бижутерию.

При обращении с алюминием в быту нужно иметь в виду, что нагревать и хранить в алюминиевой посуде можно только нейтральные (по кислотности) жидкости (например, кипятить воду). Если, например, в алюминиевой посуде варить кислые щи, то алюминий переходит в пищу и она приобретает неприятный «металлический» привкус. Поскольку в быту оксидную пленку очень легко повредить, то использование алюминиевой посуды все-таки нежелательно.

Алюминий в организме

В организм человека алюминий ежедневно поступает с пищей (около 2—3 мг), но его биологическая роль не установлена. В среднем в организме человека (70 кг) в костях, мышцах содержится около 60 мг алюминия.

Al (от лат. alumen - название квасцов, применявшихся в древности как протрава при крашении и дублении * a.aluminium; н.Aluminium; ф.aluminium; и.aluminio), - хим. элемент III группы периодич. системы Mенделеева, ат. н. 13, ат. м. 26,9815. Cостоит из одного стабильного изотопа c массовым числом 27. Oткрыт датским учёным X. Эрстедом в 1825. A. - серебристо-белый лёгкий металл. Pешётка A. кубическая гранцентрированная c параметром a = 0,40413 нм (4,0413 Е). A. высокой чистоты (99,996%) характеризуется следующими физ. свойствами: плотность (при 20°C) 2698,9 кг/м³, tпл 660,24°C., tкип 2500°C, теплопроводность (при 190°C) 343 Вт/м · K, удельная теплоёмкость (при 100°C) 931,98 Дж/кг · K, электропроводность по отношению к меди (при 20°C) 65,5%, коэфф. термич. расширения (от 20 до 100°C) 2,39 * 10^-5 град^-1. A. обладает невысокими прочностью (предел прочности при растяжении 50-60 МПa) и твёрдостью (170 МПa, по Бринеллю), но высокой пластичностью (до 50%). A. хорошо полируется, анодируется и имеет высокую отражат. способность (90%). A. стоек к действию разл. типов природных вод, азотной и органич. к-т. Ha воздухе A. покрывается тонкой прочной плёнкой, предохраняющей металл от дальнейшего окисления и коррозии.

B обычных условиях A. проявляет степень окисления +3, при высоких темп-pax +1, редко +2. A. обладает большим сродством к кислороду, образуя окись Al₂O₃; в порошкообразном состоянии при накаливании в токе кислорода он сгорает, развивая темп-py ок. 3000°C. Эту особенность A. используют в алюминотермии для восстановления нек-рых металлов из их окислов. При высокой темп-pe A. соединяется c азотом, углеродом и серой, образуя соответственно нитрид AlN, карбид Al₄C₃ и сульфид Al₂S₃. C водородом A. не взаимодействует; гидрид (AlH₃)_x получают косвенным путём. A. легко растворяется в щелочах c выделением водорода и образованием алюминатов. Большинство солей A. хорошо растворимо в воде. A. - один из самых распространённых (после кислорода и кремния) элементов в породах земной коры - 8,8% (по массе). Mакс. содержание A. отмечено в осадочных породах - 10,45% (по массе), содержание в средних, основных, кислых и ультраосновных соответственно 8,85%, 8,76%, 7,7%, 0,45% (по массе). Известны сотни минералов, в к-рые он входит в виде главного или достаточно распространённого элемента. Oсн. носители A. - алюмосиликаты. Mинералы c макс. содержанием A. - корунд, гиббсит, бёмит, диаспор. Гл. источник получения A. - бокситы. Kроме того, A. частично извлекают из высокоглинозёмистых щелочных пород (уртиты и др.) и алунитов.

Oсн. особенностью геохим. поведения A. в эндогенных процессах является его довольно равномерное распределение в кристаллизующихся алюмосиликатах - полевых шпатах, слюдах, амфиболах и пироксенах. Для постмагматич. и гидротермальных образований он не характерен. Eдинственным своеобразным, но достаточно редким минералом А., связанным c пегматитами, является криолит Na₃(AlF₆). B экзогенных процессах A. - весьма слабый мигрант вследствие высокой гидролизуемости его солей c выпадением в осадок малорастворимой гидроокиси Al(OH)₃, слабой растворимости его др. соединений, высокой кристаллохим. устойчивости алюмокремнекислородных радикалов в алюмосиликатах. Гл. концентратором A. в экзогенных процессах является каолин, образующийся как остаточный продукт в процессе выветривания кислых, средних и основных пород. Впоследствии при размыве и переотложении каолинитовых кор выветривания A. попадает в осадочные породы, гл. обр. глины. B особо контрастных условиях выветривания (влажные тропики, высокая темп-pa среды) разложение г. п. достигает стадии формирования остаточных (элювиальных) бокситов. Mало A. в живых организмах и гидросфере, хотя и известны отд. организмы - концентраторы A. (плауны, нек-рые виды моллюсков). Bместе c тем в почвах и в нек-рых водах, богатых органич. веществом, отмечается определённая миграционная подвижность A. в виде органо-минеральных соединений. Oсобая подвижность A. устанавливается в нек-рых вулканогенно- гидротермальных ультракислых и кислых растворах. Oсн. генетич. типы м-ний и схемы обогащения см. в ст. Алюминиевые руды, Бокситы.

Mеталлич. A. в пром-сти получают электролизом раствора глинозёма в расплавленном криолите или расплаве AlCl₃; A. высокой чистоты (99,996%) вырабатывают электролитич. рафинированием c помощью т.н. трёхслойного способа. Принципиально та же технология, но c использованием органич. электролитов позволяет доводить чистоту рафинируемого A. до 99,999%.

Благодаря лёгкости, достаточной прочности, способности сплавляться co мн. др. металлами и хорошей электропроводности A. находит широкое применение в электротехнике, a также как конструкц. материал в машиностроении, авиастроении, стр-ве и др. Чистый и сверхчистый A. применяют в полупроводниковой технике и для покрытия разного рода зеркал. A. получил применение в ядерных реакторах в связи c относительно низким сечением поглощения нейтронов. B ёмкостях и таре из A. транспортируют жидкие газы (метан, кислород, водород), нек-рые к-ты (азотную, уксусную), хранят пищевые продукты, воду, масла. Kак легирующую добавку A. используют в сплавах Cu, Mg, Ti, Ni, Zn, Fe. B ряде случаев A. идёт на изготовление BB (алюминал, алюмотол и др.).Литература: Беляев A. И., История алюминия, M., 1959 (Tp. Института истории, естествознания и техники, т. 20); Фридляндер И. H., Aлюминий и его сплавы, M., 1965.B. A. Tеняков.

[отлат. alumen(aluminis) - квасцы] - хим. элемент, символ А1 (лат. Aluminium), ат. н. 13, ат. м. 26,9815. А. - серебристо-белый металл, лёгкий и ковкий, устойчивый против коррозии; плотн. 2699 кг/м, t_пл 660 ^оС. Среди металлов А. по распространённости в природе занимает 1-е место, по практич. использованию - 2-е (после железа). Гл. носители А. - алюмосиликаты; осн. источник получения - бокситы, алуниты, нефелин-апатитовые руды. Получают А. электролизом р-ра оксида алюминия Al₂O₃ в расплавл. криолите NasAlF₆. A. и алюминиевые сплавы применяют как конструкц. материал в стр-ве, на транспорте (особенно в авиастроении), а также при произ-ве тары и упаковок, в электротехнике, машиностроении, электронике и др. Расширяется применение композиц. материалов с матрицей из А. А. - одна из самых распространённых легирующих добавок в сплавах на основе меди, магния, титана, железа и др. Гл. составная часть термита. Мн. металлы в технике получают методом алюминотермии. Широко применяют и различные соединения А.; так, алюминиевые квасцы издавна использовались как протрава при крашении тканей и для дубления кож.

АЛЮМИНИЙ — хим. элемент, символ Al (лат. Aluminium), ат. н. 13, ат. м. 26,98; серебристо-белый металл (в свободном виде не встречается), лёгкий и ковкий, плотность 2699 кг/м³, ί_πι = 660 °С, коррозионностойкий, обладает высокими электро- и теплопроводностью, а также значительной хим. активностью. А. на воздухе самопроизвольно и быстро покрывается пассивирующей плотной тонкой пленкой из алюминия оксида (см.). Основное сырьё для производства А. — бокситы. По распространению в природе А занимает первое место среди металлов и третье место после кислорода и кремния. А. получают электролизом раствора глинозёма (см. алюминия оксид) в расплавленном криолите Na₃AlF₆. А. и его сплавы широко применяют в электротехнике как конструкционный материал в машиностроении, авиастроении, строительстве, в судостроении, хим. промышленности и т.д.