Физические и химические свойства алюминия

Лёгкий серебристо-белый металл с высокой пластичностью, тепло- и электропроводностью. Благодаря образованию прочной оксидной плёнки обладает высокой коррозионной стойкостью^[1].

• Плотность: 2,7 г/см³.
• Температура плавления: 660 °C.
• Температура кипения: 2519 °C.
• Теплопроводность: 237 Вт/(м·К).
• Электропроводность: 37 × 10⁶ См/м (≈65 % от электропроводности меди).
• Пластичность: высокая; алюминий легко прокатывается в фольгу и поддаётся штамповке.
• Модуль Юнга: 70 ГПа.
• Структура кристаллической решётки: кубическая гранецентрированная.
• Парамагнетик: слабо притягивается магнитным полем.

Алюминий

Алюминий является активным металлом, но на воздухе быстро покрывается защитной оксидной плёнкой Al₂O₃, предохраняющей его от дальнейшего окисления (пассивация)^[2].

• Взаимодействие с кислородом: ${\displaystyle {{\ce {4Al + 3O_2 -> 2Al_2O_3}}}}$.

• Взаимодействие с галогенами: ${\displaystyle {{\ce {2Al + 3Hal_2 -> 2AlHal_3 (Hal = F, Cl, Br, I)}}}}$.

• Взаимодействие с серой (при температуре выше 200 °C): ${\displaystyle {{\ce {2Al + 3S -> Al_2S_3}}}}$.

• Взаимодействие с азотом (при температуре выше 800 °C): ${\displaystyle {{\ce {2Al + N_2 -> 2AlN}}}}$.

• Взаимодействие с водой. В обычных условиях не реагирует из-за оксидной плёнки. При её удалении реакция протекает: ${\displaystyle {{\ce {2Al + 6H_2O -> 2Al(OH)_3 v + 3H_2 ^}}}}$.

• Взаимодействие со щелочами. ${\displaystyle {{\ce {2Al + 2NaOH + 6H_2O -> 2Na[Al(OH)_4] + 3H_2 ^}}}}$.

• Взаимодействие с кислотами. С соляной кислотой: ${\displaystyle {{\ce {2Al + 6HCl -> 2AlCl_3 + 3H_2 ^}}}}$. С разбавленной серной кислотой: ${\displaystyle {{\ce {2Al + 3H_2SO_4 -> Al_2(SO_4)_3 + 3H_2 ^}}}}$.

• Алюмотермия (восстановление металлов из их оксидов). ${\displaystyle {{\ce {2Al + Fe_2O_3 -> Al_2O_3 + 2Fe}}}}$.

Промышленное получение алюминия осуществляется методом электролиза оксида алюминия (глинозёма) Al₂O₃, растворённого в расплавленном криолите Na₃AlF₆.

Реакция электролиза: ${\displaystyle {{\ce {2Al_2O_3 ->[{электролиз}] 4Al + 3O_2}}}}$.

• Конструкционные материалы: использование в авиа- и судостроении, автомобилестроении и строительстве благодаря сочетанию лёгкости и прочности.
• Электротехника* изготовление проводов и кабелей вследствие высокой электропроводности.
• Сплавы: образование прочных и лёгких сплавов (дюралюминий, силумин) при легировании медью, магнием, кремнием и другими элементами.
• Пищевая промышленность: производство фольги, посуды и упаковочных материалов.
• Химическая промышленность: использование в качестве восстановителя и катализатора в различных реакциях.
• Теплообменники: применение в системах охлаждения и отопления из-за высокой теплопроводности.
• Отражающие поверхности: изготовление зеркал и отражателей благодаря высокой светоотражательной способности^[3].

Алюминий — третий по распространённости элемент в земной коре и наиболее распространённый металл. Его уникальные физические и химические свойства делают его незаменимым в современной промышленности. Лёгкость, прочность, высокая тепло- и электропроводность, а также способность к образованию сплавов обеспечивает алюминию широкое применение в различных отраслях, от строительства до высоких технологий.