Алюминий

Алюминий (лат. Aluminium) — химический элемент 13‑й группы (III группа в старой нумерации) периодической системы Менделеева; атомный номер 13, атомная масса 26,981.

Алюминий.

<addc>r</addc>

В земной коре содержится 8,80% алюминия; это третий по распространенности на нашей планете элемент, после кислорода и кремния. Он входит в состав глин, полевых шпатов, слюд. Важнейший минерал алюминия — боксит содержит 28–60% глинозема — оксида алюминия Al₂O₃.

Алюминий — самый распространенный в природе металл, но в относительно чистом виде его впервые получил датский физик Х. Эрстед лишь в 1825 г. Немецкий химик Ф. Вёлер получил металлический алюминий в слитке; в 1854 г. француз А. Сент‑Клер Девилль впервые приготовил металл посредством электролиза. Алюминий — легкий (2,7 г/см³), серебристый металл, он хорошо проводит тепло и электричество. Химически активен. Легко окисляется кислородом, правда, только на поверхности. Оксидная пленка Al₂O₃ надежно предохраняет металл от дальнейшего окисления. Но если порошок алюминия или алюминиевую фольгу сильно нагреть, то металл сгорает ослепительным пламенем, превращаясь в тот же оксид. Алюминий растворяется в соляной и серной кислотах, а также в водных растворах щелочей. При нормальной температуре реагирует с хлором и бромом, а с фтором, иодом и кислородом — лишь при нагревании.

В большинстве соединений алюминий трехвалентен, но при высоких температурах он способен проявлять и степень окисления +1. Из соединений этого металла самое важное, очевидно, оксид Al₂O₃. Этой формулой выражается состав и глинозема, и очень твердого минерала корунда. Прозрачные кристаллы корунда, окрашенные примесями в синий цвет, называют сапфиром, в красный — рубином. Рубины и сапфиры в наше время получают искусственным путем в промышленных масштабах.

Еще долго после того, как алюминий получили в чистом виде, этот металл оставался очень редким и дорогим. Выделить его из природных соединений трудно, так как очень крепко связан он в них с кислородом и другими элементами. Алюминий можно получить электролизом расплава оксида алюминия, но плавится это вещество лишь при 2050 °C, поэтому требуется слишком большая затрата энергии.

Технически важным металлом алюминий мог стать лишь при условии, что будет найден способ снизить температуру плавления оксида алюминия хотя бы до 1000 °C. Такой «обходный маневр» нашли почти одновременно американец Ч. Холл и француз П. Эру. Они установили, что глинозем хорошо растворяется в расплавленном криолите — минерале состава AlF₃•3NaF. Этот расплав и подвергают электролизу при температуре всего ~950 °C на алюминиевых производствах. Правда, вскоре после открытия Холла и Эру выяснилось, что запасы криолита на Земле очень ограничены. Было организовано производство синтетического криолита, и сейчас алюминий самый дешевый из всех цветных металлов.

Большая часть производимого в мире алюминия идет для получения легких сплавов. К алюминию добавляют медь, магний, кремний, цинк, марганец, чтобы повысить его прочность. Алюминий называют главным металлом авиационной техники наших дней, он нужен также в транспортном машиностроении, судостроении, в химической промышленности и электротехнике. Алюминий очень технологичный металл: его можно обрабатывать давлением при нормальных и чуть повышенных температурах, изделия из него можно готовить методами прокатки, вытягивания, штамповки, ковки, прессовки.