Vilniaus MINTIES gimnazijos
Ia klasės mokinės
Kotrynos Kvederavičiūtės
Chemijos referatas
Turinys
Įvadas 3
Savybės 3
Istorija 4
Gavimas ir radimas 5
Naudojimas 6
Ekologija 7
Informacijos saltiniai 8
Įvadas
ALIUMINIS - vienas is labiausia paplitusių zemės plutos elementų 21521c220v ;: trečias po deguonies ir silicio ir pirmas is metalų. Jis yra vienas is gausiausių zemės plutos elementų 21521c220v ; ir sudaro 7,9% jos masės. Aliuminis gaunamas is aliuminio rūdų: boksito, kaolinito, korundo.
Gamtoje aliuminis randamas tik junginiuose. Svarbiausia mineralų grupė - putnagai. Tai vieni is aliumosilikatų, kurie sudaro apie 50% Zemės plutos masės.
Aliuminis - vienas is lengviausių metalų, jo lydiniai labai tvirti, nors grynas aliuminis yra gan trapus. Aliuminis atsparus korozijai, nes ore oksiduojasi ir pasidengia atsparia Al2O3 plėvele. Jis geras elektros ir silumos laidininkas.
Aliuminis naudojamas lydiniams. Dazniausia naudojami duraliuminis ir siluminas.
Siluminas Duraliuminis
Lydiniai
¤ Sudėtis: 90-95% Al, 1,4-13% ¤ Sudėtis:>85% Al, ~14% Si;
iki 2,8% Mg, iki 1% Mn, iki legiruojamas Cu, Mn, Zn, Be.
6% Si, ~7%Zn. Kad būtų stipresnis, plastiskesnis,
¤ Savybės: lengvas, stiprus, dedama Na ir P.
plastiskas. ¤ Savybės: atsparus korozijai
¤ Naudojimas: automobilių, is jo lengva lieti detales.
aviacijos pramonė, masinų ¤ Naudojimas: įv. prietaisų
gamyba korpusams, lėktuvų detalėms,
Pavadinimas kilęs is Vokietijos vidaus degimo variklių blokams.
miesto Diureno pavadinimo. Jame
buvo pradėta pramoninė lydinio gamyba .
Daugelis aliuminio turinčių mineralų yra vertingi. Korundas kietumu prilygsta deimantui, todėl is jo gaminami slifavimo, galandimo įrankiai. Skaidrios spalvos korundo atmainos - rubinas ir safyras - yra brangaakmeniai. Kiti brangaakmeniai - smaragdas, akvamarinas, aleksandritas - yra aliuminio ir berilio mineralai.
Aliuminio savybės
Aliuminis yra chemiskai aktyvus metalas. Kambario temperatūroje apsitraukia plona oksido plėvele:
4Al + 3O2→2Al2O3 + Q
Susmulkintas ir įkaitintas uzsidega deguonyje. Jam degant issiskiria labai daug silumos. Gaunamas aliuminio oksidas - labai atsparus tiek terminiam, tiek mechaniniam poveikiui junginys.
Aliuminiui būdinga ypatinga cheminė trauka deguoniui, todėl jis lengvai "atima" deguonį is kai kurių metalų oksidų. Sis metalų gavimo būdas vadinamas aliuminotermija.
Aliuminotermijos būdu galima gauti grynus metalus - Cr, V, Fe, Ni, Co, Ti, Mn arba ferolydinius.
Fizikinės savybės.
Aliuminis lengvas, plastiskas metalas. Jį labai lengva apdoroti - presuoti, kalti (uz aliuminį kalesnis tik auksas), stampuoti, valcuoti. Aliuminis gerai praleidzia silumą ir elektrą, gerai atspindi sviesą. Įkaitintas iki raudonumo lydosi, lydymosi temperatūra 660,1 Celcijaus.
Grynas aliuminis nėra stiprus, todėl technikoje naudojami jo lydiniai.
Cheminės savybės.
Aliuminis reaguoja su:
Vandeniu, jei nuo pavirsiaus pasalinta aliuminio oksido plėvelė:
2Al + 6H2O→2Al(OH)3 + 3H2
Rūgstimis (HCl 1:1, H2 SO4 1:5)
2Al + 6H+→2Al3+ + 3H2
Su koncentruota azoto bei sieros rūgstimi (pakaitinus):
10Al + 36HNO3→10Al(NO3)3 + 3N2 +18H2O
8Al + 15H2SO4→4Al2(SO4)3 + 3H2S + 12H2O
Su sarmais - praskiestu ir koncentruotu tirpalu:
2Al + 2NaOH + 10H2O→2Na[Al(H2O)2(OH)4] + 3H2
2Al + 6NaOH + 6H2O→2Na3[Al(OH)6] + 3H2O
Silpnomis organinėmis rūgstimis, kurios pamazu tirpina aliuminį, jei yra deguonies:
4Al + 12CH3COOH + 3O2→4(CH3COO)3Al + 6H2O
Aliuminio istorija
Nors aliuminis yra vienas is gausiausių zemės plutos metalų ir sudaro net 7,9% zemės plutos masės, gamtoje jis egzistuoja tik kaip labai pastovūs junginiai su kitomis medziagomis. Dėl sios priezasties aliuminis buvo atrastas ir pavadintas dabartiniu vardu tik 1808m. Prireikė daug metų, kad būtų atrasti būdai kaip isgauti aliuminį.
1808 m. seras Humpris Deividas (Humphry David) nustatė aliuminio egzistavimo faktą ir pavadino metalą.
1821 m. prancūzas P. Bertris (P. Berthier) atrado kietą, rausvą, panasią į molį medziagą, kurios 52% sudarė aliuminio aksidas. Si medziaga buvo rasta netoli Los Baux miestelio pietų Prancūzijoje ir pavadinta boksitu - pačia dazniausia aliuminio rūda.
1825 m. danas Hansas Kristianas Erstedas (Hans Christian Oersted) pirmasis isgavo aliuminį, nors sis ir nebuvo grynas. Mokslininkas pro įkaitintą ir su anglimi sumaisytą Al2O3 leido chloro dujas ir gavo bevandenį aliuminio chloridą. Kaitindamas AlCl3 su kalio amalaga gavo aliuminio amalagą, is kurios isgarinęs gyvsidabrį pamatė pilkus miltelius - aliuminį.
1827 m. vokiečių chemikas Frydrichas Vėleris (Friedlich Wöhler) isgavo gryną aliuminį. 1845 m. jis nustatė aliuminio tankį ir vieną is jo savybių - lengvumą.
1854 m. prancūzas Henris Devilas (Henri Saite-Claire Deville) patobulino Vėlerio metodą gaminti aliuminį komercinui būdu. Metalo kaina, buvusi aukstesnė uz aukso ir platinos, nukrito 90% tik per 10 metų.
1855 m. aliuminio luitų gabalai buvo eksponuojami kaip labai brangūs metalai.
1885 m. amerikietis Hamiltonas Y. Kaseris (Hamilton Y. Cassner) patobulino Devilo metodą. Aliuminio gamyba isaugo iki 15 tonų per metus.
1886 m. du niekam nezinomi jauni
mokslininkas, prancūzas Paulas Luisas Tosantas Heraultas (Paul Louis
Toussaint Héroult) ir amerikietis Čarlis Martinas Halas (Charles Martin
Hall), dirbdami atskirai ir nezinodami apie viens kito darbą, vienu laiku
isrado naują elektrinį procesą, kuris yra dabartinio aliuminio
gamybos proceso pagrindas. Jie atrado, kad jei jie istirpdys aliuminio
oksidą vonioje su islydytu kriolitu C.M. Hall ir
paleis stiprią elektros srovę per ją, islydytas aliuminis
atsiras vonios pavirsiuje.
1888 m. atsirado pirmosios aliuminio gamybos kompanijos Prancūzijoj, Sveicarijoj ir Amerikoj.
1900 m. aliuminio gamyba per metus padidėjo iki 8 tonų.
1913 m. aliuminio gamyba per metus padidėjo iki 65 tonų.
1920 m. aliuminio gamyba per metus padidėjo iki 128 tonų.
P. Héroult 1938 m. aliuminio gamyba per metus padidėjo iki 537 tonų.
1946 m. aliuminio gamyba per metus padidėjo iki 681 tonų.
1999 m. aliuminio gamyba per metus tapo 24 mln. tonų.
Aliuminis isgaunamas dar tik 146 metus ir jis dar labai jaunas metalas. Zmonija varį, alavą naudoja tūkstančius metų, bet aliuminio pagaminama daugiau negu visų kitų negelezininių metalų.
Aliuminio radimas ir gamyba
Aliuminio rūda, daugiausia boksitas, yra randama tropinėse ir subtropinėse srityse: Afrikoje, Vakarų Indijoje, pietų Amerikoje ir Australijoje. Be to yra ir keletas aliuminio rūdų radinviečių Europoje.
Nuo keturių iki sesių tonų boksito reikia, norint pagaminti vieną toną gryno aliuminio metalo.
1884 m, kai Vasingtono (Washington) monumento virsutinė dalis buvo uzdengta aliumininiu stogeliu, aliuminis tebebuvo pusiau brangus metalas. Jį naudojo juvelyriniams ir dailės dirbiniams. Bet vos po dviejų metų situacija pasikeitė. 1866 m Charles Martin Hall is JAV ir Paul Heroult is Prancūzijos viens nuo kito nepriklausomai surado ekonomiskai priimtiną būdą gaminti aliuminį is Al2O3 elektrolizės būdu.
Aliuminio gamybos būdas yra puikus pavyzdys, kaip cheminiai dėsningumai panaudojami praktikoje. Svarbiausioji aliuminio rūda - boksitas - turi savyje Fe2O3 priemaisų, kurias būtina pasalinti. Gryninant boksitą pasinaudojama tuo, kad Al2O3 yra amfoterinis oksidas, todėl tirpsta NaOH(aq) tirpale. Fe2O3 sarmų tirpaluose netirpsta.
Al2O3(k) + 2 OH-(aq) + 3 H2O→ 2 [Al(OH)4]-(aq)
[Al(OH)4]- tirpalą silpnai parūgstinus arba praskiedus vandeniu susidaro Al(OH)3(k) nuosėdos. Kaitinamas Al(OH)3 skyla ir susidaro grynas Al2O3.
Al2O3 lydosi labai aukstoje temperatūroje (2020 °C), o islydytas yra mazai laidus elektrai. Hall ir Heroult surado tinkamą tirpiklį, kuris lydosi zemesnėje temperatūroje, yra laidus elektrai ir neblogai tirpina Al2O3. Toks tirpiklis yra mineralas kriolitas, kuriame mazdaug 1000 °C temperatūroje istirpsta iki 15% (masės) Al2O3. Nuo to laiko aliuminis gaminamas elektrolizuojant mazdaug 950 °C temperatūros Al2O3 tirpalą islydytame kriolite. Taip gaunamas 99,6-99,8% grynumo aliuminis.
Aliuminio panaudojimas
Aliuminis naudojamas aviacijoje, mechanikoje, elektrotechnikoje, virtuvės rakandams. Platų aliuminio panaudojimą lemia jo tvirtumas ir lengvumas. Pries elektrolizės atradimą aliuminis buvo naudojamas tik dekoratyvinėms detalėms: dazniausia papuosalam.
Aliuminio panaudojimas maisto gamyboje nėra labai saugus. Mes galime saugiai naudoti aliumininius puodus ir įrankius su rūgsčiu maistu, pavyzdziui pomidorais, rabarbarais, vaisiais. Bet reikia vengti aliuminio kontaktų su sarminiais produktais, nes aliuminis su jais gali sureaguoti.
Aliuminis naudojamas maziems konteineriams gaminti. Jis gali būti naudojamas gaiviųjų gėrimų skardinėms. Jas ne tik lengva naudota, bet jos lengvai perdirbamos ir netersia aplinkos.
Aliuminis naudojamas ir kaip elektros laidininkas. Ypač daug jo naudojama aukstos įtampos trasose, kur aliuminio lengvumas yra labai vertinamas.
Aliuminio folija pakeitė alavinę foliją, kuri buvo naudojama maisto produktams pakuoti ir virtuvės reikmėms. Aliuminio folija daug pigesnė, bet jos cheminės savybės labai geros. Grynas aliuminis gali būti iskočiotas iki 0,00127mm storio.
Aluminio pjuvenos gali būti naudojamis dazams, kaip pigmentas. Sie dazai yra puiki antikorozinė medziaga geleziai ir kitiems metalams.
Aliuminis naudojamas veidrodziams ir kuria grazesnį atspindį negu sidabras. Daugelis veidrodzių yra dviejų pavirsių, kur metalą dengia stiklas. Metalui dazniausia naudojamas aliuminis. Sidabras ir plona amalagma buvo naudojami senesniais laikais, bet jie nebuvo tokie tvirti ir ilgalaikiai. Dideli atspindintys teleskopai turi vieno pavirsiaus veidrodzius ir aliuminis jiems labai daznai naudojamas. Kai kurie teleskopai yra aliumininami kas penkis metus.
Plačiai aliuminis buvo naudojamas dar pries Antrąjį Pasaulinį karą. Aliuminis buvo puiki zaliava aviacijai po to, kai buvo isstumti medzio gaminiai.
Dabar aliuminis visdar vartojamas daugely sričių.
Aliuminis ir jo tara
Aliuminis naudojamas maisto
pakavimui, jo kokybės palaikymui. Daznai aliuminio folija naudojama
kepiniams kepti.
Aliuminis ir elektra
Aliuminio didelis laidumas daro
jį puikia medziaga elektros linijoms. Aliuminio kabelių naudojimas
sumazina energijos praradimą, todėl saugo elektros energiją.
Aliuminis oro pramonėje
Aliuminis labai plačiai naudojamas aviacijos pramonėje. Standartiniam boingui 747 reikia apie 75,000 kilogramų aliuminio. Dėl to, kad metalas atsparus korozijai, kai kurios kompanijos net nedazo savo lėktuvų ir sumazina jų svorį.
Ekologija
Aliuminis gyvuosiuose organizmuose
Aliuminio yra augalų ir gyvūnų audiniuose. Daugelio augalų sausojoje masėje jo yra apie 0,02%. Mazos aliuminio dozės skatina augalų augimą, didina azoto junginių ir angliavandenių kiekį derliuje. Aliuminio perteklius (ypač rūgsčiose dirvose) trukdo fosforui ir kitiems elementams patekti į augalus, mazina azoto junginių ir angliavandenių kiekį derliuje.
1 kg gyvūnų gyvosios masės būna apie 1,6 - 16,0 mg aliuminio. Jis kaupiasi kepenyse, kasoje, inkstuose, kraujyje, skydliaukėje, bluznyje. Per dideli aliuminio kiekiai sunkina fosfatų įsisavinimą, mazina eritrocitų bei hemoglobino kiekį. Aliuminio dulkės dirgina kvėpavimo takus, trukdo kvėpuoti.
Medicinoje vartojami kai kurie aliuminio junginiai. KAl(SO4)2·12H2O kresina kraują, stabdo kraujavimąis smulkių kapiliarų, Al(OH)3 ir Al2O3 yra viena pagrindinių pastų ir tepalų sudedamųjų dalių.
Aliuminio perdirbimas
Beveik viskas, kas pagaminta is aliuminio, gali būti perdirbta be jokio medziagos nuostolio.
Keletas aliuminio perdirbimo faktų:
Perdirbdami vieną
kilogramą aliuminio mes galime issaugoti apie 8 kilogramus boksito,
keturis kilogramus chemikalų ir 14 kilovatų elektros.
Viskas, kas padaryta is aliuminio gali būti perdirbtas: ne tik skardinės, bet ir folija, lėkstės, įrankiai, langų rėmai,
sodo baldai. Perdirbus siuos daiktus juos galima padaryti darkart.
Panaudotos skardinės į parduotuvių lentynas sugrįzta po 6-8 savaičių tuose miestuose, kurie turi perdirbimo fabrikus.
Aliuminio skardinės perdirbamos 100%: nelieka jokių ismetamų liekanų.
Aliuminis: nuo kasybos iki perdirbimo fabriko
Informacijos saltiniai:
"Chemija vadovėlis IX klasei" Regina Jasiūnienė, Virgina Valentinavičienė
Tarybinė lietuviskoji enciklopedija
"Mokytojo knyga 9 klasei"
Internetas:
mokslo.centras.lt
www.world-aluminum.org
|
