Алюминий – наиболее распро­­стра­­нен­ный металл. Сплавы метал­лов

В настоящее время алюминий является одним из самых из­вест­­ных и распространенных металлов (по значимости усту­па­ет только железу). Из-за своей высокой химической актив­ности алюминий в чистом виде в природе не встречается. Вместе с кислородом и кремнием он входит в состав многих горных пород и минералов. По своей распро­стра­ненности в земной коре алюминий занимает третье ме­сто после кисло­рода и кремния (по массе). Важнейшим сырь­ем для получе­ния алюминия является минерал боксит, боль­шую часть ко­то­ро­го составляет оксид алюминия Al₂O₃.

В периодической системе алюминий находится в 3 периоде, в группе IIIA.

Al – 3 e^– → Al³⁺

Физические свойства алюминия:

• серебристо-белый блестящий металл, хорошо отражает свет;
• относительно легкий (плотность 2,7 г/см³);
• средняя температура плавления (~660 °C);
• обладает хорошей электро- и теплопроводностью;
• пластичный, легко поддается механической обработке;
• относительно мягкий, легко царапается. $$

Химические свойства алюминия

Алюминий – относительно активный металл, его степень окисления в соединениях равна III. При том что алюминий активный металл, его оксид очень устойчив к действию кис­лорода воздуха и воды. На самом деле алюминий очень ак­тив­но взаимодействует с кислородом воздуха. В результате этого на его поверхности образуется тонкий, но очень плот­ный слой оксида, который препятствует дальнейшему окис­лению металла и делает его устойчивым к воздействию кис­лорода и воды. Порошок алюминия, напротив, при нагрева­нии быстро взаимодействует с кислородом, образуя оксид алюминия Al₂O₃:

$4 \mathrm{Al} + 3 {\mathrm{O}}_2 \to 2 {\mathrm{Al}}_2{\mathrm{O}}_3$

Алюминий энергично взаимодействует с кислотами. Вначале кислота взаимодействует с пленкой оксида алюминия, а за­тем – с металлом:

$2 \mathrm{Al} + 3 {\mathrm{H}}_2{\mathrm{SO}}_4 \to {\mathrm{Al}}_2{\left({\mathrm{SO}}_4\right)}_3 + 3 {\mathrm{H}}_2\mathrm{\uparrow }$

Поэтому в быту следует избегать хранения в алюминиевой посуде пищевых продуктов, содержащих кислоту (соки, кис­лая капуста и др.).

Использование алюминия

Так как чистый алюминий слишком мягок, в качестве строи­тельных и конструкционных материалов обычно используют его сплавы. Сплавы алюминия обладают лучшими механи­чес­кими свойствами. По твердости они близки к стали, но при этом намного легче ее. Одним из самых важных сплавов алюминия является дюралюминий. Кроме основного компо­нента (алюминия) он содержит небольшое количество меди, магния и некоторых других металлов. Дюралюминий зани­ма­ет особое место в самолетостроении, его применяют также при изготовлении деталей кораблей, в жилищном строитель­стве и т. д.

Алюминий получил широкое распространение и в быту: из него изготовляют электрические прово­да, фольгу для упаковки продуктов, различную посуду, а из­мель­ченный порошок алюминия используется как пигмент серебряной краски и т. д.

Как в промышленности, так и в быту образуется много алю­ми­ниевых отходов. В развитых странах их собирают и перера­батывают в пригодный для применения материал. Это при­но­сит экономическую выгоду и уменьшает загрязнение окру­жа­ю­щей среды.

В большинстве случаев целесообразнее использовать не чи­стые металлы, а их сплавы. Разумеется, ты слышал о таких металлических сплавах, как сталь и бронза. К самым извест­ным и широко используемым сплавам относятся сталь и чу­гун (их основным компонентом служит железо), бронза (сплав меди и олова), латунь, или белая медь (сплав меди и цинка) и многие другие. Как правило, сплавы имеют доста­точ­но однородный состав, и их компоненты неразличимы даже под микроскопом.

Многие сплавы обладают лучшими механическими свой­ства­ми (они тверже, прочнее, более износостойки) и более высо­кой химической устойчивостью, чем соответствующие компо­ненты.

В отличие от химических соединений состав сплава можно менять, добавляя в смесь при плавлении больше или меньше какого-нибудь компонента. Таким образом можно менять и свойства сплава. Очень часто свойства сплавов (например, плотность) будут чем-то средним по отношению к свойствам входящих в их состав металлов. Но по многим характеристи­кам сплавы могут сильно отличаться от составляющих металлов и во многих случаях удобнее для использования, чем чи­стые металлы.

Некоторые металлы, например, серебро и особенно золото, слишком мягкие и поэтому в чистом виде не подходят для из­готовления предметов широкого потребления. Сплавы этих металлов намного тверже и прочнее. Поэтому все серебряные и золотые вещи на самом деле изготовлены из сплавов этих металлов (добавкой к золоту служит серебро или медь, а к се­ребру – медь). Содержание золота (или серебра) в соответ­ствую­щем сплаве показывает проба.

Сплавы многих металлов плавятся при более низкой темпе­ра­туре, чем соответствующие чистые компоненты. Из таких сплавов хорошо известен свинцовый припой (температура плавления около 180 °С). Благодаря низкой температуре плав­ления с помощью припоя можно легко соединить элек­три­ческие провода. Также его можно использовать в других паяльных ра­бо­тах.

В некоторых случаях даже маленькое количество примеси другого металла может сильно изменить свойства основного компонента. Например, можно значительно улучшить свой­ства стали, если добавить к ней небольшое количество пере­ходных металлов (ванадия, молибдена и др.).

Важнейшие сплавы