Алюмі́ній, глине́ць — хімічний елемент 3 групи періодичної системи, його атомний номер 13, відносна атомна маса 26,9815. В природі існує єдиний стабільний ізотоп 27Al. Третій за вмістом елемент (і найпоширеніший метал) земної кори (після кисню і кремнію), що становить приблизно 8 % від її маси.
Історія
Назва алюміній походить від слова alumen (галун), яке в свою чергу виникло за Ісидором (VII ст. н. е.), у зв'язку з застосуванням цієї речовини як протрави для фарбування: «Alumen vocatur a lumin e, quod lumen coloribus praestat tingendis». Пліній описує галуни і їх застосування і знаходить згадку про них ще в Геродота (V ст. до н. е.) під назвою σττπτηρία. Однак в той час галуни (тобто KAl(SO4)2·12H2O) не відрізняли від сполук з аналогічною дією, наприклад залізного купоросу. В чистому вигляді галуни були отримані, очевидно, алхіміками. Земля, яка була в основі галунів, тобто оксид алюмінію, була вперше отримана в 1754 році Маргграфом, і пізніше отримала назву глинозем.
Гемфрі Деві в 1808 році визначив існування металу основи галунів, і назвав його алюміум, а пізніше алюмінум. Протягом 1808—1810 років він намагався електролітично виділити цей метал з глинозему, проте це йому не вдалось.
Вперше отримати металічний алюміній вдалося данському фізику Гансу Крістіану Ерстеду в 1825 році, термічним відновленням безводного хлориду алюмінію амальгамою калію.
Цей спосіб був вдосконалений Фрідріхом Велером, який замість амальгами застосував чистий калій в 1827 році. Веллеру також належить перший приблизно точний опис властивостей металу.
У 1854 році Анрі Сент-Клер Девіль вдосконалив метод Веллера й налагодив промислове виробництво алюмінію. Девіль в процесі отримання алюмінію замінив калій дешевшим натрієм, а також хлорид алюмінію сумішшю AlCl3 з NaCl, за рахунок чого компоненти суміші знаходились в розплавленому стані. Досліди на заводі Жавеля завершились успішно і 18 липня 1855 року були отримані перші зливки металу масою 6-8 кг, які були показані на Всесвітній виставці в Парижі. В той час алюміній був настільки дорогим, що на виставці він був виставлений поряд з скарбами з державної казни, а імператор Наполеон III використовував посуд з алюмінію на державних прийомах.
У 1865 році російський вчений Микола Бекетов застосував реакцію взаємодії між кріолітом і магнієм для отримання алюмінію. Його спосіб мало чим відрізнявся від способу Девілля, але був простішим. В німецькому місті Гмелінгемі в 1885 році був збудований завод, який працював за методом Бекетова, де за п'ять років було отримано 58 т алюмінію — більше 1/4 всього світового виробництва алюмінію протягом 1854—1890 років.
Добування алюмінію хімічним способом не могло забезпечити промисловість дешевим металом, тому дослідникам довелось шукати інших способів виробництва алюмінію.
Ще в 1854 році Бунзену вдалось отримати алюміній електролітичним шляхом, а саме електролізом подвійного хлориду натрію і алюмінію.
В 1886 році Пауль Еру в Франції і Чарльз Гол в США майже одночасно, незалежно один від одного запропонували добувати алюміній електролізом глинозему, розплавленого в кріоліті, чим започаткували сучасний спосіб добування алюмінію. Світове виробництво алюмінію швидко росло і в 1893 році перевищило 1 тис. тонн в рік. Подальші зміни цін на нього показано в таблиці.
| 1852 | 1854 | 1855 | 1856 | 1857 | 1858 | 1886 | 1888 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1200 | 600 | 250 | 75 | 60 | 25 | 17 | 11,5 |
| 1890 | 1895 | 1900 | 1950 | 1965 | 1980 | 1989 | |
| 5,0 | 1,15 | 0,73 | 0,40 | 0,54 | 1,53 | 1,94 |
У Росії перші 8 кг алюмінію були отримані 27 березня 1929 р. у Ленінграді на заводі «Червоний виборець». У 1932 р. вступив до ладу перший у СРСР Волховський алюмінієвий завод, а на наступний рік — Дніпровський у Запоріжжі (перший алюмінієвий завод в Україні).
Поширення в природі
Алюміній за розповсюдженням у земній корі займає третє місце. Його вміст в літосфері згідно з А. П. Виноградовим 8,05 %. Глобальні запаси алюмінію на Землі (в межах ноосфери) становлять 1,2·109 т (2000 р.), термін їх вичерпання за прогнозами Римського клубу — 55 років.
В природі зустрічається винятково у вигляді сполук, входить до складу 270 мінералів. Найбільш розповсюдженими з них є подвійні силікати (польові шпати, слюди та ін.) і продукти їх вивітрювання — глини. З подвійних силікатів найважливіші: калієвий польовий шпат або ортоклаз K[AlSi3O8], натрієвий польовий шпат або альбіт Na[AlSi3O8], кальцієвий польовий шпат або анортит Ca[Al2Si2O8], плагіоклаз (ізоморфні суміші кальцієвого і натрієвого польового шпату: олігоклаз, андезин, лабрадорит); слюди: біотит, мусковіт, цинвальдит і лепідоліт. Близькі до польових шпатів нефелін Na[AlSiO4] і лейцит K[AlSi2O6]. Відомі подвійні силікати кальцію і алюмінію — цоїзит, епідот і везувіан, подвійний силікат магнію і алюмінію — кордієрит. Силікат алюмінію Al2SiO5 зустрічається у вигляді мінералів: кіаніту, силіманіту і андалузиту. З алюмосилікатів, що містять флуор можна відмітити топаз Al2(OH, F)2[SiO4].
Оксид алюмінію зустрічається у вигляді корунду і наждаку. Найважливіше джерело видобування алюмінію — боксит — складається з мінералів беміту і діаспору AlOOH і гідраргіліту (гібситу) Al(OH)3 (найбільші родовища в Австралії, Бразилії, Гвінеї, Ямайці). Важливим мінералом алюмінію є також кріоліт Na3AlF6.
Ізотопи
| Ізотоп | Період напіврозпаду | Частинки, що поглинаються | Тип розпаду | Енергія випромінювання, еВ | Деякі р-ії утворення |
|---|---|---|---|---|---|
| 23Al | 0,13 с | — | — | — | - |
| 24Al | 2,07 с | Нейтрон | β+ γ | ~8,5 1,38-7,1 | Mg24 (p, n) |
| 25Al | 7,5 с | Нейтрон | β+ | 3,2 | Mg25 (p, n) |
| 26mAl | 7,0 с | Нейтрон | β+ | 3,2 | Mg25 (d, n) |
| 26Al | 106 років | Нейтрон | захоплення ел. β γ | - 1,16 1,83, 1,14 | Mg25 (d, n) Mg26 (p, n) Al27 (n, 2n) |
| 27Al | стабільний | — | — | — | - |
| 28Al | 144 с | 2 протони 1 протон | β- γ | 2,86 1,78, 1,27 | Al27 (n, γ) Al27 (n, γ) |
| 29Al | 396 с | Протон Протон | β- γ | 2,5, 1,4 1,28, 2,43 | Al (α, 2p) Mg(α, p) |
Фізичні властивості
Алюміній — сріблясто-білий легкий метал, добрий провідник тепла і електрики, пластичний, легко піддається механічній обробці.
Алюміній має кубічну гранецентровану кристалічну ґратку (просторова група Fm3m). Найближча відстань між двома атомами становить 2,863Å. Прийнятий період кристалічної ґратки алюмінію a = 4,0414 Å при кімнатній температурі. Кристалічна ґратка стабільна при температурах від 4К і до температури плавлення 933К. Параметр ґратки дуже слабо змінюється від наявності домішок.
Атомний радіус алюмінію визначений як половина між найближчими атомами-сусідами в кристалічній структурі і рівний 1,43Å. В кристалічній структурі алюмінію металічний зв'язок.
Теоретична густина алюмінію обрахована за параметрами його кристалічної ґратки становить 2,69872 г/см³. Експериментальні дані густини для полікристалічного алюмінію 99,996 % чистоти становлять 2,6989 (при 20 °C) г/см³, а для монокристалів — на 0,34 % вище.
Так, густина розплавленого алюмінію чистотою 99,996 % на 6,6 % менше, ніж у твердого металу, і при температурі 973 К становить 2357 кг/м³ і майже лінійно знижується до 2304 кг/м³ при температурі 1173 К.
Коефіцієнт термічного розширення α відпаленого алюмінію чистотою 99,99 % при температурі 293 К становить 23·10−6 і практично лінійно зростає до 37,3·10−6 К−1 при температурі 900 К.
Теплопровідність повністю відпаленого алюмінію в твердому стані знижується з ростом температури від 2,37 (298 К) до 2,08 Вт·см−1·К−1 (933,5 К) і при температурах вище 100 К вона малочутлива до чистоти металу.
При нагріванні алюмінію і переході його з твердого стану в рідкий у нього різко зменшується теплопровідність: з 2,08 до 0,907 Вт·см−1·К−1, а далі з ростом температури вона збільшується і при температурі 1000 °C становить вже 1,01 Вт·см−1·К−1.
Питомий опір алюмінію високої чистоти (99,99 %) при температурі 20 °C становить 2,6548·10−8. Провідність алюмінію сильно залежить від його чистоти, причому вплив різних домішок залежить не тільки від концентрації цієї домішки, а й від того чи вона знаходиться в твердому розчині чи поза ним. Найбільш сильно підвищують опір алюмінію домішки хрому, літію, мангану, магнію, титану і ванадію. Питомий опір ρ (мкОм·м) відпаленого алюмінієвого дротика в залежності від вмісту домішок (%) можна приблизно визначити за наступною формулою:
При температурі 1,175 ± 0,001 К алюміній переходить в надпровідний стан.
Питомий опір алюмінію при переході з твердого стану в рідкий стрибком зростає з 11 до 24 МкОм·см.
Температура плавлення алюмінію дуже чутлива до чистоти металу і для високочистого алюмінію (99,996 %) становить 933,4 К (660,3 °C), а температура початку кристалізації алюмінію за Шкалою температур Кельвіна (1968 р.) вважається рівною 660,37 °C і використовується протягом десятків років для калібрування термопар. Підвищення зовнішнього тиску збільшує температуру плавлення алюмінію, і вона досягає 700 °C при тиску близько 100 МПа.
Температура кипіння алюмінію становить приблизно 2452 °C, прихована теплота плавлення чистого алюмінію — 397 Дж·г−1, а прихована теплота випаровування 9462Дж·г−1.
Питома теплоємність Ср алюмінію при 0 °C становить 0,90 Дж·г−1·К−1, зі збільшенням температури вона зростає і визначається рівнянням:
де С0 — теплоємність при температурі 0 °C; b = 2,96·10−3; T — температура, К.
Поверхневий натяг σ має максимальне значення при температурі плавлення і з ростом температури він знижується:
де σ — поверхневий натяг, Н/м; t — температура, °C; tп — температура плавлення алюмінію, °C.
В'язкість алюмінію при температурі плавлення становить 0,012 Па·с і збільшується при наявності навіть невеликого вмісту твердих включень, наприклад, оксиду алюмінію і нерозчинних домішок. З ростом температури в'язкість знижується. Легуючі добавки Ti, Fe, Cu збільшують, а Si і Mg знижують в'язкість сплаву.
Основні термодинамічні властивості алюмінію в рідкому і твердому станах наведені в таблиці (температура в Кельвінах, теплоємність, ентропія і ентальпія в Дж·моль−1·К−1).
| Температура T | Теплоємність Cp | Ентропія S | Ентальпія H-H298 |
|---|---|---|---|
| 0 | 0,000 | 0,000 | -4,580 |
| 200 | 21,59 | 19,14 | -2,290 |
| 400 | 25,64 | 35,68 | 2,550 |
| 600 | 28,12 | 46,53 | 7,920 |
| 800 | 30,64 | 54,96 | 13,790 |
| 1000 | 29,31 | 73,29 | 30,620 |
| 1200 | 29,31 | 78,64 | 36,480 |
| 1400 | 29,31 | 83,15 | 42,340 |
Алюміній належить до головної підгрупи третьої групи періодичної системи елементів, його порядковий номер — 13. Електронна конфігурація алюмінію — 1s22s22p63s23p1. На зовнішньому енергетичному рівні знаходиться три валентних електрони, тому в хімічних сполуках алюміній зазвичай трьохвалентний. Менш характерні ступені окиснення +1 і +2, можливі тільки вище 800 °C в газовій фазі. Енергія іонізації алюмінію Al0 → Al+ → Al2+ → Al3+ відповідно дорівнює 5,984, 18,828, 28,44 еВ.
Спорідненість до електрона 0,5 еВ. Електронегативність за Полінгом 1,61, атомний радіус 0,143 нм, йонний радіус Al3+ (у дужках вказані координаційні числа) 0,053 нм (4), 0,062 нм (5), 0,067 нм (6).
Алюміній — хімічно активний елемент. У електрохімічному ряді напруг він стоїть поруч з лужними і лужноземельними елементами. Його стандартний електродний потенціал рівний −1,67 В.
При звичайних умовах алюміній легко взаємодіє з киснем повітря і вкривається тонкою (2·10−5 см), але міцною оксидною плівкою Al2О3 (пасивація), яка захищає його від подальшого окислення, обумовлюючи цим високу корозійну стійкість, надає йому матового вигляду і сіруватого кольору. Однак при вмісті в алюмінію чи навколишньому середовищі ртуті, натрію, магнію, кальцію, силіцію, міді і деяких інших елементів міцність оксидної плівки і її захисні властивості різко знижуються.
При 25 °C алюміній реагує з хлором, бромом, йодом утворюючи відповідно хлорид алюмінію AlCl3, бромід алюмінію AlBr3, йодид алюмінію AlI3, при 600 °C — з фтором утворюючи фторид алюмінію AlF3.
Порошкоподібний алюміній при температурі вище 800 °C утворює з азотом нітрид алюмінію. При взаємодії атомарного водню з парами алюмінію при −196 °C утворюється гідрид (AlH)x (x=1, 2). Вище 200 °C алюміній реагує з сіркою даючи сульфід Al2S3. З фосфором при 500 °C утворює фосфід AlP. При взаємодії розплавленого алюмінію з бором утворюються бориди AlB2, AlB12. При 1200 °C алюміній реагує з вуглецем утворюючи карбід алюмінію Al4C3. В присутності розплавлених солей (кріоліт та ін.) ця реакція протікає при меншій температурі — 1000 °C
Вище 800 °C можуть утворюватись сполуки одновалентного алюмінію, наприклад
З рядом металів і неметалів алюміній утворює сплави, в яких містяться інтерметалічні сполуки — алюмініди, зазвичай досить тугоплавкі і володіють високою твердістю і жаростійкістю.
Завдяки утворенню оксидної плівки алюміній досить стійкий не тільки у відношенні повітря, а й води. З водою алюміній не взаємодіє навіть при нагріванні. Але коли оксидну плівку зруйнувати, алюміній енергійно взаємодіє з водою, витісняючи водень:
Алюміній має амфотерні властивості, він реагує з кислотами і лугами.
Він легко взаємодіє з розбавленими азотною і сульфатною кислотами:
Дуже розбавлені, а також дуже міцні HNO3 і H2SO4 на алюміній майже не діють. У відношенні до ортофосфатної і оцтової кислот алюміній стійкий. Чистий метал також стійкий до хлоридної кислоти, але звичайний технічний в ній розчиняється.
У розчинах сильних лугів (NaOH, KOH) алюміній розчиняється з виділенням водню і утворенням алюмінатів:
Досить енергійно він роз'їдається також розчином NH4OH.
Механічні властивості
Механічні властивості алюмінію значною мірою залежать від кількості домішок в ньому, його попередньої механічної обробки і температури. З збільшенням вмісту домішок міцнісні властивості алюмінію зростають, а пластичність зменшується, причому ці властивості проявляються навіть при невеликій зміні чистоти алюмінію від 99,5 до 99,00 %. При охолодженні нижче 120 К міцнісні властивості алюмінію на відміну від більшості металів зростають, а пластичні не змінюються.
Основні механічні властивості алюмінію характеризуються такими показниками:
- модуль пружності (Юнга) E — відношення докладеного зусилля до лінійної деформації в межах пружної ділянки розтягу. Для алюмінію чистотою 99,25 % при кімнатній температурі він дорівнює 710 МН/м², а для алюмінію чистотою 99,98 % тільки 670 МН/м²;
- стискуваність алюмінію характеризується зміною об'єму при високому тиску (V) до об'єму при нормальному тиску (V0). Дані V/V0 для алюмінію чистотою 99,999 % наведені нижче:
| Тиск, ·102 МПа | Об'ємний стиск V/V0 | Тиск, ·102 МПа | Об'ємний стиск V/V0 |
|---|---|---|---|
| 5 | 0,9937 | 30 | 0,9650 |
| 10 | 0,9876 | 35 | 0,9597 |
| 15 | 0,9817 | 40 | 0,9546 |
| 20 | 0,9760 | 45 | 0,9497 |
| 25 | 0,9704 |
- твердість за Брінелем для відпаленого алюмінію становить 170 МПа, для холоднокатаного — 270 МПа;
- межа розтягу σр для відпаленого алюмінію становить 50 МПа, для холоднокатаного — 115 МПа;
- границя міцності σм — напруження, відповідне найбільшому навантаженню перед руйнуванням, при кімнатній температурі для алюмінію чистотою 99,99 % становить 4,5; 99,8 % — 6,3; 99,7 % — 6,7; 99,6 % — 0,7 МН/м²;
- відносне видовження характеризує пластичність алюмінію і при кімнатній температурі для відпаленого алюмінію чистотою 99,5 % становить 45 %, а при чистоті алюмінію 99,99 % — 61 %, збільшуючись при температурі 427 °C до 131 %. Для холоднокатаного алюмінію відносне видовження становить 5,5 % при кімнатній температурі.
Отримання
Алюміній отримують електролізом розчину глинозему (техн. Al2O3) в розплавленому кріоліті Na3[AlF6] при 950—960 °C. Склад електроліту 75-90 % за масою Na3[AlF6], 5-12 % AlF3, 2-10 % CaF2, 1-10 % Al2O3, молярне відношення NaF/AlF3 = 2,20-2,85 .
Промисловий комплекс з отримання алюмінію включає виробництво глинозему з алюмінієвих руд, кріоліту та інших фторидів, вуглецевих анодних і футерувальних матеріалів і власне електролітичне отримання алюмінію.
Електроліз проводять в апаратах катодом в яких служить дно ванни, анодом — попередньо обпалені вугільні блоки або самообпалюючі електроди, поміщені в розплавлений електроліт. У розплаві відбуваються такі реакції:
4
4 → F− + AlF3
2
2 → F− + AlF2+
2, AlO−
2 → Al3+ + 2O2−
Розплавлений алюміній при температурі електролізу важчий, ніж електроліт, тому накопичується на дні ванни. На аноді виділяється O2, який взаємодіє з вуглецем анода, який вигорає, утворюючи СО та СО2.
Густина струму на аноді 0,7-0,9 А/см², на катоді — 0,4-0,5 А/см², для різних типів електролізерів сила струму становить 100—250 кА, робоча напруга 4,2-4,5 В.
Для отримання 1 т чорнового алюмінію витрачається 14500-17500 кВт·год електроенергії, 1925—1930 кг глинозему, 500—600 кг анодного матеріалу, 50-70 кг фтористих солей. Добова продуктивність однієї ванни середньої потужності — від 550 до 1200 кг алюмінію. Алюміній відбирають з електролізера один раз на 1-2 доби.
Алюміній високої чистоти (не більше 0,05 % домішок) отримують електролітичним рафінуванням чорнового алюмінію, який містить до 1 % домішок. Як електроліт найчастіше використовують розплав Na3[AlF6], BaCl2 (до 60 %) NaCl (до 4 %). Для отримання алюмінію особливої чистоти (не більше 0,001 % домішок) застосовують зонне плавлення.
Алюміній розливають в зливки, які потім переробляють в листи, фольгу, профілі, дріт. Він добре зварюється, піддається куванню, штампуванню, прокатці, волочінню і пресуванню, а також обробляється методами порошкової металургії.
Застосування
Завдяки таким властивостям, як мала густина, висока тепло- і електропровідність, висока пластичність і корозійна стійкість, достатньо високі міцнісні властивості (особливо в сплавах) і багатьом іншим цінним властивостям, алюміній отримав винятково широке розповсюдження в різноманітних галузях сучасної техніки і відіграє найважливішу роль серед кольорових металів. Його широкому розповсюдженню сприяє найнижча вартість серед всіх кольорових металів.
Важливою особливістю застосування алюмінію в техніці є те, що він досить складно піддається пайці та лудінню. Хімічно стійка оксидна плівка, утворювана на його поверхні, важко видаляється за допомогою звичайних флюсів. З огляду на це, починаючи з кінця 1930-х років, ведеться пошук нових методів паяння, спеціально призначених для алюмінію та його сплавів, одним з яких є ультразвукове паяння із застосуванням м'яких припоїв.
Чистий алюміній застосовується у виробництві фольги, яка широко використовується для виробництва електролітичних конденсаторів і пакувальних матеріалів для харчових продуктів. Завдяки дешевизні і високій провідності, меншій густині алюміній майже повністю витіснив мідь з виробництва провідникової продукції (дроти, кабелі, шинопроводи та ін.) Також алюміній застосовують у виготовленні корпусів і охолоджувачів діодів, спеціальної хімічної апаратури.
Покриття з алюмінію наносять на сталеві вироби для підвищення їх корозійної стійкості. Способи нанесення: розпилення (для захисту сталевих виробів, що експлуатуються в приморських зонах, на хімічних підприємствах); занурення в розплав (для отримання алюмінованих сталевих стрічок); плакіювання прокатуванням (біметалічні стрічки); вакуумне напилення (для алюмінування стрічок зі сталі, тканин, паперу і пластмас, інструментальних дзеркал); електрохімічний спосіб (для отримання матеріалів і виробів з захисно-декоративними властивостями).
Алюміній в електротехніці
Одним з найважливіших споживачів алюмінію є електротехнічна промисловість.
Основна кількість провідникової продукції — голі, обмоткові і ізольовані проводи, кабелі в одно- і багатожилковому виконанні виробляють за двохстадійною технологією: спочатку на алюмінієвих заводах з рідкого сплаву отримують заготовку діаметром 9-10 мм, а потім на кабельних заводах волочінням її доводять до потрібного діаметра.
Електрична провідність відпаленого алюмінію чистотою 99,6 % становить 62 % провідності відпаленої міді, межа міцності рівна 0,84-2,04 МН/м² в залежності від ступеня відпалення. При потребі вищих міцнісних характеристик використовують сплави з підвищеним вмістом легуючих елементів. Для високовольтних ліній електропередачі використовують алюмінієві проводи, зміцнені сталевим дротом чи з сталевим сердечником.
Шинопроводи виробляють з різноманітних алюмінієвих сплавів чи з алюмінію марки АЕ. Перерізи шин сягають великих розмірів — їх ширина і товщина рівні відповідно 800 і 450 мм, а їх вартість становить лиш третину від вартості еквівалентних мідних шин.
Алюміній у вигляді фольги товщиною 0,00635 мм використовують в сильнострумних статичних конденсаторах для покращення коефіцієнта потужності, а також для телефонних кабелів, радіаторів для охолодження великих напівпровідникових випростувачів та в багатьох інших виробах.
Алюміній в транспорті
Використовується в автомобілебудуванні та авіабудуванні.
Алюміній в пакуванні
Алюмінієва фольга широко використовується для пакування:
- харчових продуктів: молочні продукти (йогурт, плавлений сир, масло), солодощі (плитки шоколаду, морозиво), кава, чай, дитяче харчування, сухі продукти (супи, картопляне пюре)
- напоїв: безалкогольні напої, соки, молоко
- готових страв
- корму для тварин
- фармацевтики: таблетки, мазі, трансдермальні терапевтичні системи
- косметики: туби зубних паст, вологі серветки
- промислових товарів: клеї, чорнила картриджів, хімікати
Сплави алюмінію
Головне застосування алюмінію — виробництво сплавів на його основі. Алюміній — основа легких сплавів. Легуючі добавки (мідь, кремній, магній, цинк, манган) вводять в алюміній головним чином для підвищення його міцності. Широко розповсюджені дуралюміни, які містять мідь та магній, силуміни, в яких основними добавками є кремній, магналії (сплав алюмінію з магнієм). Головними перевагами всіх сплавів алюмінію є їх мала густина (2,5-2,8 г/см³), висока міцність (в перерахунку на одиницю ваги), задовільна стійкість проти атмосферної корозії, порівняно мала вартість та легкість отримання та обробки. Алюмінієві сплави використовують в ракетній техніці, в авіа-, авто-, судно- та приладобудуванні та в багатьох інших галузях промисловості. Раніше використовували для виробництва посуду. За частотою використання сплави алюмінію займають друге місце після сталі та чавуна.
Порошки алюмінію
Велике практичне значення мають алюмінієві порошки і частинки. Розмір частинок становить від 0,015 до 17000 мкм, а розмір порошків — від 1 до 1000 мкм. Форма може бути сферичною, в вигляді тонких лусочок і частинок неправильної форми.
Порошки виробляються за різними технологіями і відрізняються розмірами і фізико-хімічними властивостями. Отримують порошки розпиленням в струмені повітря чи води, методом відцентрового лиття, гранулюванням через вібруюче сито з наступним охолодженням водою, розмолом у мельницях, охолодженням алюмінію з газової фази та ін.
Алюмінієві порошки використовуються в металургії як легуючі добавки, в алюмотермії (для термітного зварювання та відновлення сполук Cr, Mn, W, Ca). Порошки застосовуються в хімічній промисловості для синтезу алюмоорганічних сполук і як каталізатор, а також для отримання ряду сполук алюмінію.
Алюмінієві порошки застосовують як компонент вибухових речовин, піротехнічних сумішей і твердого ракетного палива. Внаслідок реакції окиснення алюмінію виділяється велика кількість енергії, тому летучі речовини, які входять до складу ВР чи палива нагріваються до високої температури.
Алюмінієва пудра і паста використовуються як пігменти лакофарбових матеріалів. Пудра також застосовується як газоутворювач в виробництві чарункуватих бетонів.
Також з алюмінієвих порошків виготовляють різноманітні деталі методами порошкової металургії. Це дозволяє знизити відходи металу до мінімуму, а також деталі зі спечених порошків мають унікальні характеристики і в ряді випадків заміняють такі метали як титан і високоміцні марки сталі.
Біологічна роль
Алюміній входить до складу тканин тварин і рослин; в органах ссавців виявлено від 10−3 до 10−5% алюмінію (на сиру речовину). Алюміній накопичується в печінці, підшлунковій і щитотоподібній залозах. В рослинних продуктах вміст алюмінію коливається від 4 мг на 1 кг сухої речовини (картопля) до 46 мг (жовта ріпа), в продуктах тваринного походження — від 4 мг (мед) до 72 мг на 1 кг сухої речовини (яловичина). В денному раціоні людини вміст алюмінію досягає 35-40 мг. Відомі організми — концентратори алюмінію, наприклад плауни (Lycopodiaceae), які містять в золі до 5,3 % алюмінію, молюски (Helix и Lithorina), в золі яких 0,2-0,8 % Алюмінію.
Утворюючи нерозчинні сполуки з фосфатами, алюміній порушує живлення рослин (поглинання фосфатів коренями) і тварин (всмоктування фосфатів в кишечнику).
Посилання
- алюми́ний [ 22 липня 2021 у Wayback Machine.] // Ганіткевич М., Кінаш Б. Російсько-український словник з інженерних технологій: Понад 40 000 термінів / Технічний комітет стандартизації науково-технічної термінології Міністерства економ. розвитку і торгівлі та Міністерства освіти і науки, молоді та спорту України. — 2-е вид. — Львів: Вид-во Львівської політехніки, 2013. — 1021 с. — (Термінографічна серія СловоСвіт; № 9). — ISBN 978-617-607-385-7.
- Глинець // Словарь української мови : в 4 т. / за ред. Бориса Грінченка. — К. : Кіевская старина, 1907—1909.
- Tolstoukhov, Anatoliĭ.; Толстоухов, Анатолій.; Vseukraïnsʹka ekolohichna liha; Всеукраїнська екологічна ліга. (2007-2008). Ekolohichna ent︠s︡yklopedii︠a︡. Kyïv. ISBN 978-966-8670-41-1. OCLC 858161396.
- Bassam Z. Shakhashiri. . Science is Fun. Архів оригіналу за 1 березня 2019. Процитовано 28 лютого 2019.
- Ludwig Darmstaedter; René Du Bois-Reymond, D. Carl Schaefer (1908). Handbuch zur geschichte der naturwissenschaften und der technik: In chronologischer darstellung (нім.) (вид. 2). J. Springer. с. 43.
- . Архів оригіналу за 10 листопада 2011. Процитовано 21 липня 2009.
- Колодин Э. А.; Свердлин В. А., Свобода Р. В. (1980). Производство обожженных анодов алюминиевых электролизеров (рос.). Москва: Металлургия. с. 84.
- Кравчук П. А. Рекорды природы. — Любешов : Эрудит, 1993. — 216 с. — ISBN 5-7707-2044-1. (рос.)
- George E. Totten, D. Scott Mackenzie (2003). Handbook of Aluminum: Physical metallurgy and processes (англ.). CRC Press. с. 38. ISBN 0824704940, 9780824704940 Перевірте значення
|isbn=(довідка). - Хренов, К.К. (1952). Сварка, резка и пайка металлов [Зварювання, різання та паяння металів] (російською). Киев, Москва: МАШГИЗ. с. 334–336.
- Клубович, Володимир Володимирович; Тявловський, Михайло Домінікович; Ланін, Володимир Леонідович (1985). Ультразвуковая пайка в радио- и приборостроении [Ультразвукове паяння в радіо- та приладобудуванні] (російською). Минск: Наука и техника.
- Віноградов Н. В. (1970). Производство электрических машин [Виробництво електричних машин] (російською). Москва: Энергия. с. 244–246.
Джерела
- Алюміній [ 18 березня 2022 у Wayback Machine.] / Фармацевтична енциклопедія
- Алюміній [ 21 листопада 2016 у Wayback Machine.] / УРЕ
- Алюміній та сплави на його основі: Навч. посіб. / В. З. Куцова, H.E.Погребна, Т. С. Хохлова та ін. ; Учбово-наук. комплекс «Нац. металург. акад. України — Держ. ін-т підготов. та перепідготов. кадрів пром-сті». — Д. : Пороги, 2004. — 135 с. : іл., табл. — Бібліогр.: с. 134—135. — ISBN 9665254871
- Алюміній як контамінант харчових продуктів [ 16 квітня 2022 у Wayback Machine.] / Б. П. Кузьмінов, Т. С. Зазуляк, Агіар Даніель А. М. де, Р. В. Харчук // Проблеми харчування. — 2013. — № 1. — С. 65-68. — Режим доступу: http://nbuv.gov.ua/UJRN/Pkh_2013_1_13[недоступне посилання з жовтня 2019]
- U.S. Geological Survey, 2020, Mineral commodity summaries 2020: U.S. Geological Survey, 200 p. [ 7 серпня 2020 у Wayback Machine.], https://doi.org/10.3133/mcs2020.
- Безпека використання алюмінієвого посуду під час приготування харчових продуктів [ 21 січня 2022 у Wayback Machine.] / О. С. Глух, О. І. Симканич, А. М. Бескід, Д. І. Молнар // Науковий вісник Ужгородського університету. Серія: Хімія. — 2016. — Вип. 1. — С. 84-86. — Режим доступу: http://nbuv.gov.ua/UJRN/Nvuuchem_2016_1_19[недоступне посилання з жовтня 2019]
- Глосарій термінів з хімії // Й. Опейда, О. Швайка. Ін-т фізико-органічної хімії та вуглехімії ім.. Л. М. Литвиненка НАН України, Донецький національний університет — Донецьк: «Вебер», 2008. — 758 с. ISBN 978-966-335-206-0
- Мала гірнича енциклопедія : у 3 т. / за ред. В. С. Білецького. — Д. : Донбас, 2004. — Т. 1 : А — К. — 640 с. — ISBN 966-7804-14-3.
- Цветные металлы: алюминий, медь, титан / В. А. Гнатуш … [и др.] ; под общ. ред. В. А. Гнатуша. — Киев: Внешторгиздат: Держзовнишинформ, 2007. — 386 с. : ил. — (Справочник бизнесмена). — ISBN 9668274105.
Посилання
- Токсикологічний профіль алюмінію [ 28 лютого 2019 у Wayback Machine.] / U.S. Department of Health and Human Services