химический элемент группы III

химический элемент группы III
—
[ http://www.eionet.europa.eu/gemet/alphabetic?langcode=en]

EN

element of group III
Group III consists of two subgroups: group IIIb and group IIIa. Group IIIa consists of scandium, yttrium, and lanthanium, which is generally considered with the lanthanoids, and actinium, which is classified with the actinoids. Group IIIb, the main group, comprises boron, aluminium, gallium, indium, and thallium. (Source: CHSK)
[http://www.eionet.europa.eu/gemet/alphabetic?langcode=en]

Тематики

• охрана окружающей среды

EN

• element of group III

DE

• Elemente der Gruppe III

FR

• éléments du groupe III

алюминий
Химический элемент III группы Периодич. системы; ат. н. 13, ат. м. 26,9815; серебристо-белый легкий металл. Состоит из одного стабильного изотопа 27А1. Первый пром. способ произ-ва Аl предложил в 1854 г. франц. химик А. Э. С.-Клер Девиль: восстановление двойного хлорида Na₃AlCl₆ металлич. Na. Похожий по цвету на серебро Аl сначала ценился очень дорого. С 1855 по 1890 г. было получено всего 200 т Аl. Соврем, способ получения Аl электролизом криолито-глиноземного расплава разработали в 1886 г. одноврем. и независимо Ч. Холл (США) и П. Эру (Франция). По распространенности в природе Аl занимает 3-е место после кислорода и кремния и 1-е — среди металлов. Его содержание в земной коре 8,80 мае. %. В свободном виде Аl в силу хим. активности не встречается. Известны сотни минералов Аl, преимущ. алюмосиликатов. Пром. значение имеют бокситы, алуниты и нефелины. Нефелиновые породы беднее бокситов глиноземом, но при их комплексной переработке разработ. в России способом получают важные побочные продукты: соду, поташ, серную кислоту. Нефелиновые руды в России образуют, в отличие от бокситов, весьма крупные месторождения (на Кольском п-ве, на Урале, в Красноярском крае и др.).
Аl сочетает весьма ценный комплекс с-в: малую плотность, высокие тепло- и электропроводность, высокую пластичность и хорошую коррозионную стойкость. Он легко поддается ковке, штамповке, прокатке, волочению. Аl хорошо сваривается газовой, контактной и др. видами сварки. Решетка Аl — ГЦК (а = = 0,40413 нм). Св-ва Аl, как и всех металлов, зависят от его чистоты. Св-ва Аl особой чистоты (99,996 %): у20.с = 2,69 г/см³; t_m = 660,24 °С; 'к» * 250° °с; ТКЛР (от 20 до 100 °С) 23,86 • КГ6; XIW.C = 343 Вт/(м • К) электропроводность по отношению к меди (при 20 °С) 65,5 %. Прочность Аl невысока (<тв= 50-60 МПа), НВ = = 170 МПа, пластичность до 50 %. После холодной прокатки ав Аl возрастает до 115 МПа, НВ < 270 МПа, Е, снижается до 5 %. Аl хорошо полируется, анодируется и обладает высокой отражательной способностью, близкой к Ag. При большом сродстве к кислороду Аl на воздухе покрывается тонкой, но очень прочной пленкой Аl₂О,, защищающей его от дальнейшего окисления и обусловл. высокие антикоррозионные свойства. Аl стоек на воздухе, в морской и пресной воде, практически не взаимодействует с концентрир. или сильно разбавл. HNO₃, с органич. кислотами, пищевыми продуктами.
Произ-во Аl включает две основные стадии: получение глинозема (Аl₂О₃) сложной химической переработкой Аl-руд и металлич. Аl электролизом Аl₂О₃, р-ренного в расплавл. криолите (Na₃AlF₆). Глинозем получают из бокситов, нефелинов, алунитов, но наиб, широко используют бокситы, к-рые, в осн., перерабатывают по способу Байера (см. Глинозем). Электролиз р-ра Аl₂О₃ в криолите ведут в электролизерах при 950—975 °С. Используют электролизеры трех осн. конструкций: с непрерывными самообжигающимися анодами и боковым подводом тока; те же, но с верхним подводом тока; с обожженными анодами. Электролитная ванна - железный кожух, футеров. огнеупорным кирпичом и выложенный угольными плитами и блоками. Катод - подина ванны. Пром. электролит помимо криолита содержит добавки (АlF₃, CaF₂, LiF, MgF₂, NaCl и др.), сумма к-рых не превышает 8-10 %. Осн. назначение добавок -снижение t_m электролита и увеличение электропроводности. В пром. электролите поддерживают содержание 6-8 % Аl₂О₃ во избежание его остатков на подине ванны. Важная характеристика электролита — криолитовое отношение (к.о.) — отношение молярных содержаний NaF/AlF₃. Для чистого криолита к. о.= 3. Электролиты с к. о. = 3 называют нейтральными, < 3 — кислыми, > 3 — основными. В пром. Аl-ваннах применяют кислые электролиты с к. о. = 2,6-5-2,8. У пром. электролита у = 2,09-2,11 г/см³ при 1100 ^оС, т.е. на ~ 10 % меньше, чем у расплавленного Аl.
При электролизе Аl₂О₃ криолит диссоциирует на ионы. На катоде разряжаются ионы Аl₃⁺ с образованием металлич. Аl, а на аноде - ионы О2", окисляющие углерод анода до СО и СО2. Соврем, электролизеры - серия из 150—160 ванн, подключенных последовательно к источнику постоянного тока, работают при U = 4,1-4,5 В и / < 150 кА. Из ванны расплавл. Аl извлекают вакуум-ковшом. Примеси из чернового Аl удаляют продуванием расплава хлором с получением первичного алюминия с 99,5-99,85 % Аl и разливкой его в формы. А1 высокой чистоты (99,9965 %) получают электролит, рафинированием первичного Аl по т.н. 3-слойному способу, снижающему содержание примесей Fe, Si и Си. П.Д.К. в воздухе пыли металлич. Аl и его оксидов - 2 мг/м³.
Сочетание физ., механич. и хим. свойств Аl определяет его широкое применение во всех областях техники, особенно в виде сплавов (см. Al-сплавы). В электротехнике Аl успешно заменяет Сu, особенно в массивных проводниках, напр. воздушных линий, высоковольтных кабелях, шинах распред. устройств, трансформаторов и т.п. (при поперечном сечении, обеспечив. одну и ту же проводимость, масса проводников из Al вдвое меньше медных). Сверхчистый Аl используют в произ-ве электрич. конденсаторов и выпрямителей. Аl применяют для предохранения металлич. поверхностей от атм. коррозии (алитирование, плакирование, алюмин. краска), изготовления резервуаров большой емкости для хранения и транспортировки жидких газов (метан, кислород, водород и т.д.), азотной и уксусной кислот, пищевых масел, а также оборудования и аппаратов в пищевой пром-ти. Аl - одна из самых распространенных легир. добавок в сплавах на основе Сu, Mg, Ti, Ni, Zn и один из основных раскислителей сталей и сплавов на основе железа.
[ http://metaltrade.ru/abc/a.htm]

Тематики

• металлургия в целом

EN

• aluminium