HomeАлюминий › Качества алюминия

Качества алюминия

Качества алюминияЧем чище металл, тем он меньше подвержен электрохимической коррозии, тем меньше можно опасаться за его прочность. Возьмем две полоски алюминия — технического (чистота 99,5 %) и сверхчистого (99,96 %) — и опустим в стакан с раствором 50 %-ной серной кислоты. Если спустя сутки взвесить оба образца, то окажется, что первый \»похудел\» почти в три раза больше, чем второй. Эта разница окажется еще значительнее, если выдерживать образцы в растворах соляной кислоты.

 

Стойкость сверхчистого алюминия в этом электролите в десятки раз выше, чем технического. Алюминий, поступающий в промышленность, содержит около 0,3 % примесей других металлов — железа, титана, кремния. Для повышения чистоты металла до 99,996 % его подвергают повторному электролизу. Сверхчистый алюминий, содержащий одну десятитысячную или стотысячную долю примесей, получают, применяя зонную плавку с перекристаллизацией металла.

 

Так же легко, как и в разведенной серной или соляной кислотах, алюминий растворяется в щелочах, образуя алюминаты, соли метаалюминиевой кислоты НАЮ2 :

2 А1 + 2 МаОН +2 Н20 = 2 №А102 + ЗН2.

В то же время азотная кислота, даже концентрированная \»на холоду\», не растворяет алюминий. Наоборот, после взаимодействия с ней металл приобретает новое свойство — становится \»пассивным\» и не боится разбавленных серной и соляной кислот. Поэтому азотную кислоту хранят и перевозят в алюминиевых цистернах. Равнодушен чистый алюминий и к действию различных органических кислот — уксусной, щавелевой, лимонной и многих других органических веществ, в том числе пищевых продуктов.

 

Недаром уже более ста лет назад на заре развития производства алюминия делали алюминиевую посуду: кастрюли, сковороды, ложки, подстаканники, которые быстро вошли в быт. Фабриканты эмалированной посуды, боясь потерять свои доходы, пустили слух, что пользование посудой из алюминия приводит к раковым заболеваниям. Однако новые изделия, легкие и приятные на вид, охотно раскупались и прочно занимали свое место в обиходе. Сейчас на изготовление алюминиевой посуды расходуется свыше 15 % мирового производства алюминия.

 

Алюминий — серо-голубоватый металл; он настолько мягок, что его можно резать острым ножом. В то же время он обладает достаточной прочностью — 60 — 80 МПа, которая меньше прочности железа лишь в два с половиной раза. Занимая тринадцатую \»квартиру\» в периодической системе Менделеева, наш герой \»прописан\» в третьей ее группе. Как и любой металл, алюминий обладает металлическим блеском, который возникает за счет отражения световых лучей его поверхностью. Но его отражательная способность гораздо выше, чем у других металлов; к тому же она сохраняется на долгие годы даже в промышленных районах, где воздух, как правило, загрязнен вредными примесями.

 

Вот потому-то из алюминия изготовляют разнообразную световую аппаратуру, которую используют в шахтах, на морских маяках, на взлетных дорожках аэродромов. За последние годы нередко из этого металла делают рефлекторы для прожекторов. Алюминий высокой чистоты ничуть не уступает в степени отражения света серебряному покрытию и превосходит нержавеющую сталь. К тому же он легче и дешевле.

 

Большинство металлов (даже серебро) , если их превратить в порошок, приобретают черный или серый цвет. Алюминий же и в раздробленном виде сохраняет серебристый блеск.

Как и любой металл, алюминий состоит из отдельных кристаллов, то есть представляет собой кристаллическое вещество. В кристалле атомы алюминия располагаются в строго определенном порядке, образуя так называемую пространственную кристаллическую решетку.

 

Согласно современным воззрениям, в узлах решетки атомы металла располагаются в виде положительно заряженных ионов, а отщепленные от них электроны находятся в промежутках между ними. Электроны под влиянием даже небольшой разности потенциалов начинают перемещаться. Ионы, удерживаемые на своих местах в решетке силами межатомного взаимодействия, совершают лишь небольшие колебания.

 

При нагреве эти колебания усиливаются, а движение электронов в промежутках между ионами затрудняется. Когда температура металла достигает точки плавления, силы взаимодействия не могут более удерживать ионы алюминия на своих местах, решетка разрушается, и металл из твердого состояния переходит в жидкое. Нагрев изменяет и другие свойства алюминия.

 

Наличие подвижных свободных электронов обусловливает высокую электропроводность алюминия — в этом он превосходит многие технические металлы — железо, магний, свинец и уступает только меди. Интересно, что при нагреве сопротивление перемещению электронов возрастает и поэтому электропроводность алюминия снижается.

К числу достоинств алюминия относится и его малая плотность — 2,7 г/см3; она примерно в 3,5 раза ниже, чем у железа и меди.

 

Некогда М.В.Ломоносов писал, что \»металл — это светлое тело, которое ковать можно\». Алюминий прекрасно поддается и другим видам обработки давлением — прокатке, прессованию, штамповке. Высокая пластичность его (как и многих других металлов) непосредственно связана с внутренним строением. В кристаллических решетках металлов существуют два способа расположения в них \»шаров\» — атомов.

 

В одном случае они размещаются так, что занимают вершины кубов и центры граней, в другом — располагаются в гексагональной (шестигранной) решетке. У алюминия кубическая решетка с центрированными гранями. Расстояние между параллельными плоскостями 4,04 стомиллионных долей сантиметра. А этот тип решетки дает возможность деформировать металл при относительно малых усилиях. Когда кусок металла подвергается внешнему воздействию, то происходит легкое скольжение одних слоев атомов относительно других.

 

Однако пои механической обработке металла пластичность его постепенно уменьшается, а твердость возрастает. Это также обусловлено внутренним строением металла. В процессе ковки или штамповки ионные слои много раз смещаются, порядок расположения \»шаров\» — атомов в кристаллической решетке нарушается, и металл становится как бы аморфным. Но и после механической обработки металлу можно вернуть его пластичность.

 

Например, тянутую алюминиевую проволоку для этого подвергают отжигу — нагревают ее до такой температуры, при которой ликвидируются искажения решетки и металл снова становится кристаллическим. Большинство природных химических элементов состоит из нескольких изотопов.

 

Алюминий принадлежит к числу немногих элементов, которые состоят только из одного природного изотопа. У него, правда, есть несколько искусственных радиоактивных изотопов, но все они короткоживущие, за исключением одного с периодом полураспада в миллион лет.

Article Global Facebook Twitter Myspace Friendfeed Technorati del.icio.us Digg Google StumbleUpon Eli Pets

Comments are closed.