Дэлхий дээрх хамгийн түгээмэл элементүүдийн нэг бол хөнгөн цагаан юм. Хөнгөн цагааны физик, химийн шинж чанарыг үйлдвэрлэлд ашигладаг. Та энэ металлын талаар мэдэх хэрэгтэй бүх зүйлийг манай нийтлэлээс олох болно.
Атомын бүтэц
Хөнгөн цагаан бол үелэх системийн 13 дахь элемент юм. Гуравдугаар үе буюу III бүлэг, үндсэн дэд бүлэгт байна.
Хөнгөн цагааны шинж чанар, хэрэглээ нь түүний электрон бүтэцтэй холбоотой байдаг. Хөнгөн цагааны атом нь эерэг цэнэгтэй цөм (+13) ба 13 сөрөг цэнэгтэй электронтой бөгөөд энергийн гурван түвшинд байрладаг. Атомын электрон тохиргоо нь 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1 байна.
Гадаад энергийн түвшин нь III-ийн тогтмол валентыг тодорхойлдог гурван электроныг агуулдаг. Бодистой урвалд ороход хөнгөн цагаан нь өдөөгдсөн төлөвт орж, бүх гурван электроныг өгч, ковалент холбоо үүсгэдэг. Бусад идэвхтэй металлын нэгэн адил хөнгөн цагаан нь хүчтэй бууруулагч бодис юм.
Цагаан будаа. 1. Хөнгөн цагааны атомын бүтэц.
Хөнгөн цагаан нь амфотерийн исэл ба гидроксидыг үүсгэдэг амфотер металл юм. Нөхцөл байдлаас хамааран нэгдлүүд нь хүчиллэг эсвэл үндсэн шинж чанарыг харуулдаг.
Физик тодорхойлолт
Хөнгөн цагаан нь:
- хөнгөн (нягт 2.7 г / см 3);
- мөнгөлөг саарал өнгө;
- өндөр цахилгаан дамжуулах чадвар;
- уян хатан чанар;
- уян хатан чанар;
- хайлах цэг - 658 ° C;
- буцлах цэг - 2518.8 ° C.
Цагаан тугалган сав, тугалган цаас, утас, хайлш зэргийг металлаар хийдэг. Хөнгөн цагааныг микро схем, толь, нийлмэл материал үйлдвэрлэхэд ашигладаг.
Цагаан будаа. 2. Цагаан тугалгатай сав.
Хөнгөн цагаан нь парамагнит шинж чанартай. Металл зөвхөн соронзон орон байгаа тохиолдолд л соронзонд татагддаг.
Химийн шинж чанар
Агаарт хөнгөн цагаан нь хурдан исэлдэж, оксидын хальсаар бүрхэгдсэн байдаг. Энэ нь металыг зэврэлтээс хамгаалж, төвлөрсөн хүчил (азот, хүхэр) -тэй харилцан үйлчлэхээс сэргийлдэг. Тиймээс хүчлийг хөнгөн цагаан саванд хадгалж, тээвэрлэдэг.
Хэвийн нөхцөлд оксидын хальсыг арилгасны дараа л хөнгөн цагаантай урвалд орох боломжтой. Ихэнх урвалууд өндөр температурт явагддаг.
Элементийн үндсэн химийн шинж чанарыг хүснэгтэд тайлбарласан болно.
|
Урвал |
Тодорхойлолт |
Тэгшитгэл |
|
Хүчилтөрөгчөөр |
Өндөр температурт шатаж, дулаан ялгаруулдаг |
4Al + 3O 2 → 2Al 2 O 3 |
|
Металл бусаар |
200°С-аас дээш температурт хүхэртэй, 500°С-т фосфортой, 800°С-д азоттой, 2000°С-т нүүрстөрөгчтэй урвалд ордог. |
2Al + 3S → Al 2 S 3; Al + P → AlP; 2Al + N 2 → 2AlN; 4Al + 3C → Al 4 C 3 |
|
Галогентэй |
Хэвийн нөхцөлд, иодтой урвалд ордог - катализатор (ус) -ын дэргэд халаахад. |
2Al + 3Cl 2 → 2AlCl 3; 2Al + 3I 2 → 2AlI 3 ; 2Al + 3Br 2 → 2AlBr 3 |
|
Хүчиллэгүүдтэй |
Хэвийн нөхцөлд шингэрүүлсэн хүчилтэй, халах үед төвлөрсөн хүчилтэй урвалд ордог |
2Al + 3H 2 SO 4 (шингэрүүлсэн) → Al 2 (SO 4) 3 + 3H 2; Al + 6HNO 3 (конц.) → Al(NO 3) 3 + 3NO 2 + 3H 2 O |
|
Шүлтлэгтэй |
Шүлтлэгийн усан уусмал болон хайлуулах урвалд ордог |
2Al + 2NaOH + 10H 2 O → 2Na + 3H 2; 2Al + 6KOH → 2KAlO 2 + 2K 2 O + 3H 2 |
|
Оксидуудтай |
Бага идэвхтэй металлуудыг нүүлгэн шилжүүлдэг |
2Al + Fe 2 O 3 → 2Fe + Al 2 O 3 |
Хөнгөн цагаан нь устөрөгчтэй шууд урвалд ордоггүй. Оксидын хальсыг арилгасны дараа устай урвалд орох боломжтой.
Цагаан будаа. 3. Хөнгөн цагааны устай урвал.
Бид юу сурсан бэ?
Хөнгөн цагаан нь тогтмол валенттай амфотер идэвхтэй металл юм. Энэ нь нягтрал багатай, цахилгаан дамжуулах чанар өндөр, хуванцар шинж чанартай байдаг. Зөвхөн соронзон орон байгаа үед л соронз татагдана. Хөнгөн цагаан нь хүчилтөрөгчтэй урвалд орж, ус, төвлөрсөн азот, хүхрийн хүчилтэй урвалд орохоос сэргийлдэг хамгаалалтын хальс үүсгэдэг. Халах үед энэ нь металл бус ба төвлөрсөн хүчилтэй, хэвийн нөхцөлд галоген ба шингэрүүлсэн хүчилтэй харилцан үйлчилдэг. Оксидын хувьд энэ нь бага идэвхтэй металуудыг нүүлгэн шилжүүлдэг. Устөрөгчтэй урвалд ордоггүй.
Сэдвийн тест
Тайлангийн үнэлгээ
Дундаж үнэлгээ: 4.3. Хүлээн авсан нийт үнэлгээ: 74.
1. Н2-тэй харьцдаггүй.
2. Идэвхтэй металл нь оксидын хальсыг арилгавал халаахгүйгээр бараг бүх металл бустай хэрхэн урвалд ордог.
4Al + 3O 2 → 2Al 2 O 3
2Al + 3Cl 2 → 2AlCl 3
Al + P → AlP
3. H2O-тэй урвалд орно:
Хөнгөн цагаан бол хүчилтөрөгчтэй маш их хамааралтай идэвхтэй металл юм. Агаарт энэ нь ислийн хамгаалалтын хальсаар бүрхэгдсэн байдаг. Хэрвээ хальсыг устгасан бол хөнгөн цагаан нь устай идэвхтэй харьцдаг.
2Al + 6H 2 O = 2Al(OH) 3 + 3H 2
4. Шингэрүүлсэн хүчилтэй:
2Al + 6HCl → 2AlCl 3 + 3H 2
2Al + 3H 2 SO 4 → Al 2 (SO 4) 3 + 3H 2
Энэ нь хэвийн нөхцөлд төвлөрсөн HNO 3 ба H 2 SO 4-тэй урвалд ордоггүй, зөвхөн халаахад л ордог.
5. Шүлттэй:
2Al + 2NaOH 2NaAlO 2 + 3H 2
Хөнгөн цагаан нь шүлтийн усан уусмалаар цогцолбор үүсгэдэг.
2Al + 2NaOH + 10 H 2 O = 2Na + - + 3H 2
эсвэл На,
Na3, Na2- гидроксоалюминатууд. Бүтээгдэхүүн нь шүлтийн агууламжаас хамаарна.
4Al + 3O 2 → 2Al 2 O 3
Al 2 O 3 (хөнгөн цагаан исэл) нь байгальд эрдэс корунд (хатуулгаараа алмазтай ойролцоо) хэлбэрээр байдаг. Бадмаараг, индранил зэрэг үнэт чулуунууд нь төмөр, хромын хольцтой Al 2 O 3 юм.
Хөнгөн цагааны исэл- амфотер. Шүлттэй холилдоход мета-хөнгөн цагааны хүчлийн HAlO 2-ийн давсыг олж авна. Жишээ нь:
Мөн хүчилтэй урвалд ордог
Цагаан желатин тунадас хөнгөн цагаан гидроксидхүчилд уусдаг
Al(OH) 3 + 3HCl = AlCl 3 + 3 H 2 O,
ба шүлтийн уусмалаас илүү байвал амфотер шинж чанарыг харуулдаг
Al(OH) 3 + NaOH + 2H 2 O = Na
Шүлттэй холилдоход хөнгөн цагааны гидроксид нь мета-хөнгөнцагаан эсвэл орто-хөнгөн цагааны хүчлүүдийн давс үүсгэдэг.
Al(OH) 3 Al 2 O 3 + H 2 O
Хөнгөн цагааны давс нь их хэмжээний гидролизд ордог. Хөнгөн цагааны давс ба сул хүчлүүд нь үндсэн давс болж хувирдаг эсвэл бүрэн гидролизд ордог.
AlCl 3 + HOH ↔ AlOHCl 2 + HCl
Al +3 + HOH ↔ AlOH +2 + H +рН>7 нь I үе шатанд тохиолддог боловч халах үед II шатанд ч тохиолдож болно.
AlOHCl 2 + HOH ↔ Al(OH) 2 Cl + HCl
AlOH +2 + HOH ↔ Al(OH) 2 + + H +
Буцалгах үед III үе шат бас тохиолдож болно
Al(OH) 2 Cl + HOH ↔ Al(OH) 3 + HCl
Al(OH) 2 + + HOH ↔ Al(OH) 3 + H +
Хөнгөн цагааны давс нь маш сайн уусдаг.
AlCl 3 - хөнгөн цагаан хлорид нь газрын тос боловсруулах болон төрөл бүрийн органик синтезийн катализатор юм.
Al 2 (SO 4) 3 × 18H 2 O - хөнгөн цагааны сульфатыг гидролиз, хатуулгийг бууруулах явцад үүссэн Al (OH) 3-т баригдсан коллоид хэсгүүдээс усыг цэвэршүүлэхэд ашигладаг.
Al 2 (SO 4) 3 + Ca(HCO 3) 2 = Al(OH) 3 + CO 2 + CaSO 4 ↓
Арьс ширний үйлдвэрт энэ нь хөвөн даавууг бутлах бодис болдог - KAl(SO 4) 2 × 12H 2 O - калийн хөнгөн цагаан сульфат (калийн хөнгөн цагаан).
Хөнгөн цагааны гол хэрэглээ нь түүн дээр суурилсан хайлш үйлдвэрлэх явдал юм. Duralumin нь хөнгөн цагаан, зэс, магни, манганы хайлш юм.
Силумин - хөнгөн цагаан ба цахиур.
Тэдний гол давуу тал нь бага нягтралтай, атмосферийн зэврэлтэнд хангалттай эсэргүүцэлтэй байдаг. Дэлхийн хиймэл дагуул болон сансрын хөлгүүдийн их бие нь хөнгөн цагааны хайлшаар хийгдсэн байдаг.
Хөнгөн цагааныг металл хайлуулах (алюминотерми) бууруулах бодис болгон ашигладаг.
Cr 2 O 3 + 2 Al t = 2Cr + Al 2 O 3.
Металл бүтээгдэхүүнийг термитээр гагнахад ашигладаг (хөнгөн цагаан ба төмрийн исэл Fe 3 O 4 хольц) термит гэж нэрлэдэг бөгөөд ойролцоогоор 3000 ° C температурыг өгдөг.
ТОДОРХОЙЛОЛТ
Хөнгөн цагаан– IIIА бүлгийн 3-р үеийн химийн элемент. Серийн дугаар – 13. Металл. Хөнгөн цагаан нь p-гэр бүлийн элементүүдэд хамаардаг. Тэмдэглэгээ - Ал.
Атомын масс - 27 ам. Гадаад энергийн түвшний цахим тохиргоо нь 3s 2 3p 1 байна. Түүний нэгдлүүдэд хөнгөн цагаан нь "+3" исэлдэлтийн төлөвийг харуулдаг.
Хөнгөн цагааны химийн шинж чанар
Хөнгөн цагаан нь урвалыг багасгах шинж чанарыг харуулдаг. Агаарт өртөх үед гадаргуу дээр оксидын хальс үүсдэг тул бусад бодисуудтай харилцан үйлчлэхэд тэсвэртэй байдаг. Жишээлбэл, хөнгөн цагааныг ус, концентрацитай азотын хүчил, калийн бихромат уусмалд идэвхгүйжүүлдэг. Гэсэн хэдий ч оксидын хальсыг гадаргуугаас нь салгасны дараа энгийн бодисуудтай харьцах чадвартай байдаг. Ихэнх урвалууд нь халах үед тохиолддог:
2Al нунтаг +3/2O 2 = Al 2 O 3;
2Al + 3F 2 = 2AlF 3 (t);
2Al нунтаг + 3Hal 2 = 2AlHal 3 (t = 25C);
2Al + N 2 = 2AlN (t);
2Al +3S = Al 2 S 3 (t);
4Al + 3C бал чулуу = Al 4 C 3 (t);
4Al + P 4 = 4AlP (t, H 2 агаар мандалд).
Түүнчлэн, оксидын хальсыг гадаргуугаас нь арилгасны дараа хөнгөн цагаан нь устай харилцан үйлчилж, гидроксид үүсгэдэг.
2Al + 6H 2 O = 2Al(OH) 3 + 3H 2.
Хөнгөн цагаан нь амфотер шинж чанартай тул хүчил ба шүлтийн шингэрүүлсэн уусмалд уусдаг.
2Al + 3H 2 SO 4 (шингэрүүлсэн) = Al 2 (SO 4) 3 + 3H 2;
2Al + 6HCl шингэрүүлсэн = 2AlCl 3 + 3 H 2;
8Al + 30HNO 3 (шингэрүүлсэн) = 8Al(NO 3) 3 + 3N 2 O + 15H 2 O;
2Al +2NaOH +3H 2 O = 2Na + 3H 2;
2Al + 2(NaOH×H 2 O) = 2NaAlO 2 + 3 H 2.
Алюминотерми нь эдгээр металлыг хөнгөн цагаанаар багасгахад үндэслэсэн исэлээс металл үйлдвэрлэх арга юм.
8Al + 3Fe 3 O 4 = 4Al 2 O 3 + 9Fe;
2Al + Cr 2 O 3 = Al 2 O 3 + 2Cr.
Хөнгөн цагааны физик шинж чанар
Хөнгөн цагаан бол мөнгөлөг цагаан өнгөтэй. Хөнгөн цагааны үндсэн физик шинж чанар нь хөнгөн, өндөр дулаан, цахилгаан дамжуулалт юм. Чөлөөт төлөвт, агаарт өртөх үед хөнгөн цагаан нь Al 2 O 3 оксидын бат бөх хальсаар хучигдсан байдаг бөгөөд энэ нь түүнийг төвлөрсөн хүчлийн нөлөөнд тэсвэртэй болгодог. Хайлах цэг – 660.37С, буцлах цэг – 2500С.
Хөнгөн цагааны үйлдвэрлэл, ашиглалт
Хөнгөн цагааныг энэ элементийн хайлсан ислийн электролизээр гаргаж авдаг.
2Al 2 O 3 = 4Al + 3O 2
Гэсэн хэдий ч бүтээгдэхүүний гарц багатай тул Na 3 ба Al 2 O 3 хольцыг электролизээр хөнгөн цагаан үйлдвэрлэх аргыг ихэвчлэн ашигладаг. Урвал нь 960С хүртэл халааж, катализатор - фторидууд (AlF 3, CaF 2 гэх мэт) байх үед үүсдэг бол хөнгөн цагаан ялгаралт катодод, хүчилтөрөгч нь анод дээр гардаг.
Аж үйлдвэрт хөнгөн цагааны өргөн хэрэглээг олж авсан хөнгөн цагааны хайлш нь нисэх онгоц, хөлөг онгоцны үйлдвэрлэлийн гол бүтцийн материал юм.
Асуудлыг шийдвэрлэх жишээ
ЖИШЭЭ 1
| Дасгал хийх | Хөнгөн цагааны хүхрийн хүчилтэй урвалд ороход 3.42 г жинтэй хөнгөн цагааны сульфат үүссэн байна. |
| Шийдэл | Урвалын тэгшитгэлийг бичье. 2Al + 3H 2 SO 4 = Al 2 (SO 4) 3 + 3H 2. D.I-ийн химийн элементүүдийн хүснэгтийг ашиглан тооцоолсон хөнгөн цагаан ба хөнгөн цагаан сульфатын молийн масс. Менделеев – 27 ба 342 г/моль тус тус. Дараа нь үүссэн хөнгөн цагаан сульфатын бодисын хэмжээ дараахь хэмжээтэй тэнцүү байна. n(Al 2 (SO 4) 3) = m (Al 2 (SO 4) 3) / M (Al 2 (SO 4) 3); n(Al 2 (SO 4) 3) = 3.42 / 342 = 0.01 моль. Урвалын тэгшитгэлийн дагуу n(Al 2 (SO 4) 3): n(Al) = 1:2, тиймээс n(Al) = 2×n(Al 2 (SO 4) 3) = 0.02 моль. Дараа нь хөнгөн цагааны масс нь дараахь хэмжээтэй тэнцүү байна. m(Al) = n(Al)×M(Al); m(Al) = 0.02×27 = 0.54 гр. |
| Хариулт | Хөнгөн цагааны бодисын хэмжээ 0.02 моль; хөнгөн цагаан масс - 0.54 гр. |
Хөнгөн цагаанАнх Фридрих Вёлер цэвэр хэлбэрээр нь тусгаарласан. Германы химич элементийн усгүй хлоридыг калийн металлаар халаасан. Энэ нь 19-р зууны 2-р хагаст болсон. 20-р зуун хүртэл кг хөнгөн цагаанилүү өртөгтэй.
Зөвхөн баячууд, төрийн өмчит хүмүүс л шинэ металл авах боломжтой байв. Өндөр өртөгтэй байгаа шалтгаан нь хөнгөн цагааныг бусад бодисоос ялгахад хүндрэлтэй байдаг. Элементийг үйлдвэрлэлийн хэмжээнд гаргаж авах аргыг Чарльз Холл санал болгосон.
1886 онд тэрээр хайлсан криолит дахь ислийг уусгажээ. Герман хүн хольцыг боржин саванд хийж, түүнд цахилгаан гүйдэл холбосон. Цэвэр металлын товруу нь савны ёроолд тогтжээ.
Хөнгөн цагааны химийн болон физик шинж чанар
Ямар хөнгөн цагаан?Мөнгөлөг цагаан, гялалзсан. Тиймээс Фридрих Вёлер өөрийн олж авсан металлын мөхлөгүүдийг харьцуулсан. Гэхдээ нэг анхааруулга байсан: хөнгөн цагаан нь хамаагүй хөнгөн.
Хуванцар чанар нь үнэт болон ойролцоо байдаг. Хөнгөн цагаан бол бодис юм, нимгэн утас, хуудас руу амархан татдаг. Зүгээр л тугалган цаасыг санаарай. Энэ нь 13-р элементийн үндсэн дээр хийгдсэн.
Хөнгөн цагаан нь бага нягтралтай тул хөнгөн жинтэй байдаг. Энэ нь төмрөөс гурав дахин бага юм. Үүний зэрэгцээ 13-р элемент нь бараг л хүчтэй байдаг.
Энэхүү хослол нь мөнгөний металыг үйлдвэрлэлд, жишээлбэл, машины эд анги үйлдвэрлэхэд зайлшгүй шаардлагатай болгосон. Бид бас гар урлалын үйлдвэрлэлийн талаар ярьж байна, учир нь хөнгөн цагаан гагнуургэртээ ч гэсэн боломжтой.
Хөнгөн цагааны томъёогэрлийг идэвхтэй тусгах боломжийг олгодог, гэхдээ бас дулаан туяа. Элементийн цахилгаан дамжуулах чанар нь бас өндөр байдаг. Хамгийн гол нь үүнийг хэт их халаахгүй байх явдал юм. Энэ нь 660 градусын температурт хайлах болно. Температур бага зэрэг нэмэгдвэл шатах болно.
Зөвхөн металл алга болно хөнгөн цагаан исэл. Энэ нь мөн стандарт нөхцөлд үүсдэг, гэхдээ зөвхөн гадаргуугийн хальс хэлбэрээр үүсдэг. Энэ нь металыг хамгаалдаг. Тиймээс хүчилтөрөгчийн хүртээмж хаагдсан тул зэврэлтийг сайн тэсвэрлэдэг.
Оксидын хальс нь металыг уснаас хамгаалдаг. Хэрэв та хөнгөн цагааны гадаргуугаас товруу арилгах юм бол H 2 O-тэй урвалд орж, өрөөний температурт устөрөгчийн хий ялгарах болно. Тэгэхээр, хөнгөн цагаан завьхөлөг онгоцны их бие дээр түрхсэн оксидын хальс, хамгаалалтын будгийн ачаар утаа болж хувирдаггүй.
Хамгийн идэвхтэй хөнгөн цагааны харилцан үйлчлэлметалл бус . Бром, хлортой урвал нь хэвийн нөхцөлд ч явагддаг. Үүний үр дүнд тэдгээр нь үүсдэг хөнгөн цагаан давс. Устөрөгчийн давсыг 13-р элементийг хүчиллэг уусмалтай хослуулан гаргаж авдаг. Урвал нь шүлттэй хамт явагдах боловч оксидын хальсыг арилгасны дараа л явагдана. Цэвэр устөрөгч ялгарах болно.
Хөнгөн цагааны хэрэглээ
Металлыг толь дээр цацдаг. Өндөр гэрлийн тусгалын утгууд нь ашигтай байдаг. Уг процесс нь вакуум нөхцөлд явагддаг. Тэд зөвхөн стандарт толь төдийгүй толин тусгал гадаргуутай объектуудыг хийдэг. Үүнд: керамик хавтанцар, гэр ахуйн цахилгаан хэрэгсэл, чийдэн.
Дуэт хөнгөн цагаан-зэс- суурь нь дуралюминий юм. Энгийнээр дуралюминий гэж нэрлэдэг. Чанар болгон нэмнэ үү. Найрлага нь цэвэр хөнгөн цагаанаас 7 дахин хүчтэй тул механик инженерчлэл, нисэх онгоц барихад тохиромжтой.
Зэс нь 13-р элементийн хүчийг өгдөг боловч хүнд биш юм. Дурал нь төмрөөс 3 дахин хөнгөн хэвээр байна. Жижиг хөнгөн цагааны масс- машин, онгоц, хөлөг онгоцны хөнгөн байдлын баталгаа. Энэ нь тээвэрлэлт, үйл ажиллагааг хялбарчилж, бүтээгдэхүүний үнийг бууруулдаг.
Хөнгөн цагаан худалдаж аваарайТүүний хайлшийг хамгаалалтын болон гоёл чимэглэлийн нэгдлээр хялбархан бүрэх боломжтой тул автомашин үйлдвэрлэгчид бас сонирхолтой байдаг. Будаг нь ган, хуванцараас илүү хурдан бөгөөд жигд түрхдэг.
Үүний зэрэгцээ хайлш нь уян хатан, боловсруулахад хялбар байдаг. Орчин үеийн автомашины загваруудын гулзайлтын масс, дизайны шилжилтийг харгалзан үзвэл энэ нь үнэ цэнэтэй юм.
13-р элемент нь будахад хялбар төдийгүй өөрөө будгийн үүрэг гүйцэтгэдэг. Нэхмэлийн үйлдвэрт худалдаж авсан хөнгөн цагаан сульфат. Энэ нь бас уусдаггүй пигмент шаардлагатай хэвлэх ажилд тустай.
Юу вэ гэж гайхаж байна шийдэлсульфат хөнгөн цагаанТэд мөн ус цэвэршүүлэхэд ашиглагддаг. "Агент" байгаа үед хортой хольцууд тунадасжиж, саармагжуулдаг.
13-р элемент болон хүчлийг саармагжуулна. Ялангуяа энэ дүрд маш сайн хөнгөн цагаан гидроксид. Үүнийг фармакологи, анагаах ухаанд үнэлдэг бөгөөд зүрхний шархыг эмчлэхэд хэрэглэдэг.
Гидроксидыг мөн гэдэсний замын шархлаа, үрэвсэлт үйл явцын хувьд тогтоодог. Тиймээс эм нь эмийн санд байдаг хөнгөн цагаан. Хүчилходоодонд - ийм эмийн талаар илүү ихийг мэдэх шалтгаан.
ЗХУ-д 11% хөнгөн цагааны нэмэлттэй хүрэл үйлдвэрлэдэг байв. Тэмдгийн нэрлэсэн үнэ нь 1, 2, 5 копейк юм. Тэд 1926 онд үйлдвэрлэж эхлээд 1957 онд дуусгасан. Гэвч лаазалсан хүнсний хөнгөн цагаан лаазны үйлдвэрлэл зогссонгүй.
Шарсан мах, исгэлэн болон бусад жуулчдын өглөөний хоолыг 13-р элемент дээр үндэслэн саванд хийж савласан хэвээр байна. Ийм лонхтой хоол хүнстэй урвалд ордоггүй, хөнгөн, хямд байдаг.
Хөнгөн цагааны нунтаг нь пиротехник зэрэг олон тэсрэх бодисуудын нэг хэсэг юм. Аж үйлдвэрт тринитротолуол, буталсан элемент 13 дээр суурилсан тэсэлгээний механизмыг ашигладаг. Мөн хөнгөн цагаанд аммонийн нитрат нэмснээр хүчтэй тэсрэх бодис гаргаж авдаг.
Газрын тосны салбарт энэ нь зайлшгүй шаардлагатай хөнгөн цагаан хлорид. Энэ нь органик бодисыг фракц болгон задлахад катализаторын үүрэг гүйцэтгэдэг. Газрын тос нь 13-р металлын хлоридтой харилцан үйлчилж, бензиний төрлийн хийн, хөнгөн нүүрсустөрөгчийг ялгаруулах шинж чанартай байдаг. Урвалж нь усгүй байх ёстой. Хлорид нэмсний дараа хольцыг 280 хэм хүртэл халаана.
Барилгад би ихэвчлэн холилддог натриТэгээд хөнгөн цагаан. Энэ нь бетонд нэмэлт бодис болж хувирдаг. Натрийн алюминат нь чийгшлийг түргэсгэх замаар түүний хатууралтыг түргэсгэдэг.
Бичил талстжилтын хурд нэмэгдэж, энэ нь бетоны бат бөх, хатуулаг нэмэгддэг гэсэн үг юм. Үүнээс гадна натрийн алюминат нь уусмалд тавьсан арматурыг зэврэлтээс хамгаалдаг.
Хөнгөн цагааны олборлолт
Металл нь дэлхий дээрх хамгийн түгээмэл гурван зүйлийг хаадаг. Энэ нь түүний хүртээмж, өргөн хэрэглээг тайлбарлаж байна. Гэсэн хэдий ч байгаль нь хүнд элементийг цэвэр хэлбэрээр нь өгдөггүй. Хөнгөн цагааныг янз бүрийн нэгдлүүдээс салгах шаардлагатай. 13-р элемент нь бокситод хамгийн их байдаг. Эдгээр нь ихэвчлэн халуун орны бүсэд төвлөрсөн шавар шиг чулуулаг юм.
Бокситыг буталж, дараа нь хатааж, дахин буталж, бага хэмжээний усны дэргэд нунтаглана. Энэ нь өтгөн масс болж хувирдаг. Энэ нь уураар халаадаг. Үүний зэрэгцээ боксит нь муу биш ихэнх хэсэг нь ууршдаг. Үлдсэн зүйл бол 13-р металлын исэл юм.
Энэ нь үйлдвэрлэлийн ваннд байрладаг. Тэд аль хэдийн хайлсан криолит агуулсан байдаг. Температурыг ойролцоогоор 950 хэмд хадгалдаг. Мөн дор хаяж 400 кА цахилгаан гүйдэл шаардлагатай. Өөрөөр хэлбэл, 200 жилийн өмнө Чарльз Холл элементийг тусгаарлаж байх үед электролизийг ашигладаг.
Халуун уусмалаар дамжин гүйдэл нь метал ба хүчилтөрөгчийн хоорондох холбоог тасалдаг. Үүний үр дүнд ванны ёроол нь цэвэрхэн хэвээр байна хөнгөн цагаан. Хариу үйлдэлдууссан. Хурааснаас цутгаж хэрэглэгчдэд илгээх, эсвэл янз бүрийн хайлш үүсгэх замаар уг процессыг дуусгадаг.
Хөнгөн цагааны үндсэн үйлдвэрлэл нь бокситын ордуудтай нэг газар байрладаг. Тэргүүн байранд - Гвиней. Түүний гүнд 13-р элементийн бараг 8,000,000 тонн нуугдаж байна. Австрали 6,000,000 үзүүлэлтээр 2-р байранд оржээ Бразилд хөнгөн цагаан аль хэдийн 2 дахин бага байна. Дэлхийн нөөцийг 29,000,000 тонн гэж тооцдог.
Хөнгөн цагааны үнэ
Нэг тонн хөнгөн цагааны төлөө тэд бараг 1500 доллар нэхэж байна. Эдгээр нь өнгөт металлын биржийн 2016 оны нэгдүгээр сарын 20-ны өдрийн мэдээ юм. Өртөг голчлон үйлдвэрчид тогтоодог. Бүр тодруулбал, хөнгөн цагааны үнэд тэдний түүхий эдийн эрэлт нөлөөлдөг. Энэ нь 13-р элементийн үйлдвэрлэл нь эрчим хүч их шаарддаг тул нийлүүлэгчдийн эрэлт хэрэгцээ, цахилгаан эрчим хүчний өртөгт нөлөөлдөг.
Хөнгөн цагааны үнэ өөр өөр байдаг. Тэр хайлуулах үйлдвэрт очдог. Зардлыг килограмм тутамд зарладаг бөгөөд хүргэж буй материалын шинж чанар нь чухал юм.
Тиймээс, цахилгаан металлын хувьд тэд 70 орчим рубль өгдөг. Хүнсний хөнгөн цагааны хувьд та 5-10 рубль бага авч болно. Тэд моторт металлын хувьд адилхан төлдөг. Хэрэв та холимог сорт түрээслэх юм бол түүний үнэ нэг кг тутамд 50-55 рубль байна.
Хамгийн хямд төрлийн хаягдал бол хөнгөн цагаан хусуур юм. Та зөвхөн 15-20 рубль авах боломжтой. Тэд 13-р элементийн хувьд арай илүү өгөх болно. Энэ нь ундаа, лаазалсан хүнсний савыг хэлдэг.
Хөнгөн цагаан радиаторууд нь бас өндөр үнэлэгддэггүй. Хаягдал нэг кг үнэ 30 орчим рубль байна. Эдгээр нь дундаж үзүүлэлт юм. Өөр өөр бүс нутагт, өөр өөр цэгүүдэд хөнгөн цагааныг илүү үнэтэй эсвэл хямд үнээр хүлээн авдаг. Ихэнхдээ материалын өртөг нь нийлүүлсэн хэмжээнээс хамаардаг.
Хөнгөн цагаан бол цахилгаан, дулаан дамжуулалт өндөртэй мөнгөлөг цагаан металл юм. (Хөнгөн цагааны дулаан дамжилтын илтгэлцүүр нь зэсээс 1.8 дахин, зэвэрдэггүй гангаас 9 дахин их байдаг.) Энэ нь бага нягтралтай - төмөр, зэс, цайрынхаас ойролцоогоор гурав дахин бага. Гэсэн хэдий ч энэ нь маш бат бөх металл юм.
Хөнгөн цагааны атомын гаднах бүрхүүлээс гурван электрон нь металл хөнгөн цагааны болор торыг бүхэлд нь задалдаг. Энэ тор нь цагаан тугалга, алтны тортой төстэй нүүр төвтэй куб бүтэцтэй (3.2-р хэсгийг үз). Тиймээс хөнгөн цагаан нь уян хатан чанар сайтай байдаг.
Химийн шинж чанар
Хөнгөн цагаан нь ион ба ковалент нэгдлүүдийг үүсгэдэг. Энэ нь өндөр иончлолын эрчим хүчээр тодорхойлогддог (Хүснэгт 15.1). Ионы цэнэгийн нягт (цахилгаан ба радиус) нь тухайн үеийн бусад металлын катионуудтай харьцуулахад маш өндөр байдаг (Хүснэгт 15.2-ыг үз).
Цагаан будаа. 15.2. Усжуулсан хөнгөн цагааны ион.
Хүснэгт 15.2. Катионуудын радиус цэнэгийн харьцаа
Ион нь өндөр цэнэгийн нягтралтай тул маш их туйлшрах чадвартай. Энэ нь яагаад тусгаарлагдсан ион нь усгүй хөнгөн цагааны фтор, хөнгөн цагаан исэл зэрэг цөөхөн нэгдэлд байдаг, тэр ч байтугай эдгээр нэгдлүүд нь мэдэгдэхүйц ковалент шинж чанартай байдгийг тайлбарладаг. Усан уусмалд ион нь усны молекулуудыг туйлшруулж, улмаар катионыг чийгшүүлдэг (15.2-р зургийг үз). Энэхүү усжилт нь маш их экзотермик шинж чанартай байдаг.
Хөнгөн цагааны стандарт исэлдэлтийн потенциал нь - 1.66 В:
Тиймээс хөнгөн цагаан нь электрохимийн цуврал элементүүдэд нэлээд өндөр байрладаг (10.5-р хэсгийг үз). Энэ нь хөнгөн цагаан нь хүчилтөрөгч, шингэрүүлсэн эрдэс хүчлүүдтэй амархан урвалд орох ёстойг харуулж байна. Гэсэн хэдий ч хөнгөн цагаан хүчилтөрөгчтэй урвалд ороход түүний гадаргуу дээр нимгэн, сүвэрхэг бус ислийн давхарга үүсдэг. Энэ давхарга нь хөнгөн цагааныг хүрээлэн буй орчинтой цаашдын харилцан үйлчлэлээс хамгаалдаг. Хөнгөн цагааны гадаргуугаас оксидын давхаргыг мөнгөн усаар үрж арилгаж болно. Дараа нь хөнгөн цагаан нь хүчилтөрөгч болон хүхэр, азот зэрэг бусад металл бус бодисуудтай шууд нэгдэх чадвартай. Хүчилтөрөгчтэй харилцан үйлчлэлцэх нь урвалд хүргэдэг
Аноджуулах. Хөнгөн цагаан болон хөнгөн хөнгөн цагааны хайлшийг аноджуулах процессоор байгалийн ислийн давхаргыг өтгөрүүлэх замаар цаашид хамгаалах боломжтой. Энэ процесст хөнгөн цагаан объектыг электролитийн элемент болгон хромын хүчил эсвэл хүхрийн хүчлийг ашигладаг электролитийн үүрэнд анод болгон байрлуулна.
Хөнгөн цагаан нь халуун шингэрүүлсэн давсны болон хүхрийн хүчилтэй урвалд орж устөрөгч үүсгэдэг.
Энэ урвал нь оксидын давхарга байгаа тул эхлээд удаашралтай байдаг. Гэсэн хэдий ч үүнийг арилгах тусам урвал илүү хүчтэй болдог.
Баяжуулсан болон шингэрүүлсэн азотын хүчил, түүнчлэн төвлөрсөн хүхрийн хүчил нь хөнгөн цагааныг идэвхгүй болгодог. Энэ нь дээрх хүчилтэй урвалд ордоггүй гэсэн үг юм. Энэхүү идэвхгүй байдлыг хөнгөн цагааны гадаргуу дээр нимгэн ислийн давхарга үүссэнээр тайлбарладаг.
Натрийн гидроксид болон бусад шүлтийн уусмалууд нь хөнгөн цагаантай урвалд орж тетрагидроксоалюминат (III) ион ба устөрөгч үүсгэдэг.
Хэрэв исэлдүүлэгч давхаргыг гадаргуугаас арилгавал хөнгөн цагаан нь исэлдүүлэх урвалд бууруулагч үүрэг гүйцэтгэдэг (10.2-р хэсгийг үзнэ үү). Энэ нь электрохимийн цувралд түүний доор байрлах металлуудыг уусмалаас нь зайлуулдаг. Жишээ нь
Хөнгөн цагааныг багасгах чадварын тод жишээ бол алюминотермик урвал юм. Энэ нь нунтаг хөнгөн цагаан ба хоорондын урвалын нэр юм
оксид Лабораторийн нөхцөлд ихэвчлэн магнийн туузыг гал асаагч болгон ашиглан эхлүүлдэг. Энэ урвал маш хүчтэй явагдаж, үүссэн төмрийг хайлуулахад хангалттай хэмжээний энерги ялгаруулдаг.
Aluminothermic урвалыг хөнгөнцагаан дулаан гагнуур хийхэд ашигладаг; жишээлбэл, төмөр замыг ийм байдлаар холбодог.
Хөнгөн цагааны исэл Хөнгөн цагааны исэл буюу хөнгөн цагаан исэл нь ихэвчлэн ионы болон ковалент шинж чанартай нэгдэл юм. Энэ нь хайлах цэгтэй бөгөөд хайлсан үед электролит болдог. Энэ шалтгааны улмаас энэ нь ихэвчлэн ионы нэгдэл гэж тооцогддог. Гэсэн хэдий ч хатуу төлөвт хөнгөн цагаан исэл нь хүрээний талст бүтэцтэй байдаг.
Корунд. Хөнгөн цагааны ислийн усгүй хэлбэр нь байгалийн нөхцөлд корунд бүлгийн эрдэс бодисоор үүсдэг. Корунд бол хөнгөн цагаан ислийн маш хатуу талст хэлбэр юм. Хатуу чанараараа алмазын дараа ордог тул зүлгүүрийн материал болгон ашигладаг. Том, ил тод, ихэвчлэн өнгөтэй, корунд талстыг үнэт чулуу гэж үнэлдэг. Цэвэр корунд нь өнгөгүй боловч металлын ислийн хольц бага хэмжээгээр агуулагддаг нь үнэт корундыг өвөрмөц өнгийг нь өгдөг. Жишээлбэл, бадмаарагны өнгө нь корунд дахь ионууд, индранилуудын өнгө нь кобальт ионуудаас үүдэлтэй байдаг. Хөнгөн цагааныг янз бүрийн α-металлын ислүүдтэй холих замаар хиймэл эрдэнийн чулуу гаргаж авах боломжтой (мөн Хүснэгт 14.6, 14.7-г үзнэ үү).
Хөнгөн цагааны исэл нь усанд уусдаггүй ба амфотер шинж чанартай бөгөөд шингэрүүлсэн хүчил ба шингэрүүлсэн шүлттэй урвалд ордог. Хүчилтэй урвалыг ерөнхий тэгшитгэлээр тодорхойлно.
Шүлттэй урвалд орох нь -ион үүсэхэд хүргэдэг.
Хөнгөн цагаан галогенид. Хөнгөн цагааны галидын бүтэц, химийн холбоог Хэсэгт тайлбарласан болно. 16.2.
Хөнгөн цагааны хлоридыг хуурай хлор эсвэл хуурай устөрөгчийн хлоридыг халаасан хөнгөн цагаан дээр дамжуулж гаргаж авах боломжтой. Жишээ нь
Хөнгөн цагааны фторыг эс тооцвол бусад бүх хөнгөн цагаан галогенид нь усаар гидролиз болдог.
Энэ шалтгааны улмаас хөнгөн цагаан галид нь чийгтэй агаартай харьцахдаа "утаа гаргадаг".
Хөнгөн цагааны ионууд. Ионыг усанд усжуулж байгааг бид дээр дурдсан. Хөнгөн цагааны давсыг усанд уусгахад дараахь тэнцвэр үүснэ.
Энэ урвалд ус нь протоныг хүлээн авдаг тул суурийн үүрэг гүйцэтгэдэг бөгөөд усжуулсан хөнгөн цагааны ион нь протоныг өгдөг тул хүчил болдог. Энэ шалтгааны улмаас хөнгөн цагааны давс нь хүчиллэг шинж чанартай байдаг. Хэрэв орвол
Ачааж байна...
