Этот распространённый металл был окончательно освоен человеком только в 19 веке. Несмотря на то, что его содержание в земной коре достигает 8,8%, чистый алюминий в виде небольших кристаллов встретить можно крайне редко. При этом в литре морской воды содержится около 0,01 мг алюминия. Расцвет алюминиевой промышленности пришелся на конец XIX века, когда интернациональный научный дуэт, состоящий из американца Ч. Холла и француза П. Эру, освоили электролиз – способ, которым и сегодня производится чистый алюминий.
Главные характеристики этого металла – относительно небольшая плотность, низкая электропроводность, лёгкость и очень высокая коррозийная стойкость. Последнему свойству данный металл обязан своей способностью создавать тонкую оксидную пленку при контакте с воздухом. Еще больше улучшить эксплуатационные свойства алюминия удается при добавлении различных присадок. Полученные таким образом сплавы демонстрируют большую жаропрочность, твердость и тугоплавкость.
Самым востребованным сплавом традиционно остается алюминий амг – сплав алюминия с магнием, позволяющий получать вещество средней прочности и пластичности, средней электро- и теплопроводности, отличной свариваемости и достаточной коррозионной стойкости.
Основные термодинамические и химические свойства алюминия, химический состав А0
Основные характеристики 13 элемента периодической таблицы элементов превращают его в отличный базовый материал для высокопрочных нержавеющих сталей. Среди наиболее значимых показателей, которыми обладает алюминий – плотность 2,6989 г/см3, температура плавления 660°C или 933,5 K, теплопроводность (300 K) 237 Вт/(м·К), электродный потенциал -1,66 В. Модуль упругости алюминия равен 7,1*1010 Н/м2, а электроотрицательность по шкале Полинга – 1,61.
Химический состав алюминия технической чистоты (марка А0) представлен следующими элементами:
- Al – около 99,0%
- Si – не более 0,5%
- Fe – не более 0,5%
- Ti – не более 0,03%
- Cu – не более 0,02%
- Zn – не более 0,08%
Как получают алюминий
Производство чистого алюминия начинается с добычи бокситов – специальных руд, содержащих в себе оксиды алюминия, магния, натрия и калия. Далее из руды необходимо получить глинозём – вещество, полученное путем измельчения бокситов и добавления извести и щелочи. Последующее за этим выщелачивание осуществляется в автоклавах при t=240°C. Полученный алюминатный раствор промывают, очищая его от шлама, после чего жидкость помещается в ёмкость, где температура вещества уменьшается до 60°C.
При таком охлаждении и одновременном помешивании алюминатного раствора в результате химической реакции образуется гидроокись алюминия Al(OH), которая выпадает в осадок. Затем эту гидроокись остается лишь обезвожить в специальных печах при t=1150-1300оС, результатом чего становится получение глинозёма 30-50% α-Al2O3, γ-Al2O3. Наконец, из этого вещества при помощи электролитического метода и получают чистый алюминий.