Метал бол боловсруулахад хамгийн тохиромжтой материалын нэг юм. Тэд бас өөрийн гэсэн удирдагчтай. Жишээлбэл, хөнгөн цагааны үндсэн шинж чанарууд нь хүмүүст удаан хугацааны туршид мэдэгдэж байсан. Эдгээр нь өдөр тутмын амьдралд хэрэглэхэд маш тохиромжтой тул энэ металл маш их алдартай болсон. Хөнгөн цагааны энгийн бодис болон атомын хувьд ямар шинж чанаруудыг бид энэ нийтлэлд авч үзэх болно.
Хөнгөн цагааныг нээсэн түүх
Удаан хугацааны туршид хүмүүс энэ металлын нэгдэл болох калийн алюмыг мэддэг байсан. Энэ нь хольцын бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг хавагнах, холбох чадвартай бодис болгон ашигладаг байсан бөгөөд энэ нь арьс ширний бүтээгдэхүүнийг хувцаслахад зайлшгүй шаардлагатай байв. Цэвэр хөнгөн цагаан исэл байгаа нь 18-р зуунд, түүний хоёрдугаар хагаст мэдэгдэж байсан. Гэсэн хэдий ч цэвэр бодис олж аваагүй.
Эрдэмтэн Х. К. Оерстед анх удаа металыг хлоридоос нь тусгаарлаж чадсан. Тэр л давсыг калийн амальгамаар эмчилж, хольцоос нь саарал нунтаг гаргаж авсан нь цэвэр хөнгөн цагаан юм.
Дараа нь хөнгөн цагааны химийн шинж чанар нь түүний өндөр идэвхжил, хүчтэй бууруулах чадвараараа илэрдэг нь тодорхой болсон. Тиймээс өөр хэн ч түүнтэй удаан хугацаанд хамтран ажилласангүй.
Гэсэн хэдий ч 1854 онд Франц Девилл хайлмал электролизийн аргаар металл ембүү гаргаж авч чадсан байна. Энэ арга нь өнөөг хүртэл хамааралтай хэвээр байна. Ялангуяа 20-р зуунд аж ахуйн нэгжүүдэд их хэмжээний цахилгаан эрчим хүч авах асуудал шийдэгдсэн үед үнэ цэнэтэй материалыг олноор нь үйлдвэрлэж эхэлсэн.
Өнөөдөр энэ металл нь хамгийн алдартай бөгөөд барилгын болон гэр ахуйн үйлдвэрлэлд ашиглагддаг.
Хөнгөн цагааны атомын ерөнхий шинж чанар
Хэрэв бид авч үзэж буй элементийг үечилсэн систем дэх байрлалаар нь тодорхойлох юм бол бид хэд хэдэн зүйлийг онцолж болно.
- Эхлэх дугаар - 13.
- Гурав дахь бага үе, гуравдугаар бүлэг, үндсэн дэд бүлэгт байрладаг.
- Атомын масс - 26, 98.
- Валентийн электронуудын тоо - 3.
- Гадна давхаргын тохиргоог 3s23p1 гэж илэрхийлнэ.
- Элементийн нэр нь хөнгөн цагаан.
- Металлын шинж чанар нь бат бөх.
- Байгальд изотопгүй, зөвхөн нэг хэлбэрээр байдаг, массын тоо 27.
- Химийн тэмдэг нь AL, томьёонд "хөнгөн цагаан" гэж уншина.
- Исэлдүүлэх төлөв нэг, +3-тай тэнцүү.
Хөнгөн цагааны химийн шинж чанар нь атомынх нь электрон бүтцээр бүрэн нотлогддог, учир нь том атомын радиустай, электроны хамаарал багатай тул бүх идэвхтэй металлын нэгэн адил хүчтэй бууруулагчийн үүрэг гүйцэтгэх чадвартай.
Хөнгөн цагаан бол энгийн бодис: физик шинж чанар
Хөнгөн цагааны тухай яривал ямар вээнгийн бодис, энэ нь мөнгөлөг цагаан гялалзсан металл юм. Агаарт энэ нь хурдан исэлдэж, өтгөн ислийн хальсаар бүрхэгдсэн байдаг. Төвлөрсөн хүчлүүдийн үйлчлэлд мөн адил зүйл тохиолддог.
Ийм шинж чанар байгаа нь энэ металлаар хийсэн бүтээгдэхүүнийг зэврэлтэнд тэсвэртэй болгодог бөгөөд энэ нь мэдээжийн хэрэг хүмүүст маш тохиромжтой. Тиймээс барилгын ажилд ийм өргөн хэрэглээг олж авдаг нь хөнгөн цагаан юм. Бодисын шинж чанар нь энэ металл нь маш хөнгөн, хүчтэй, зөөлөн байдгаараа бас сонирхолтой юм. Ийм шинж чанаруудын хослол нь бодис болгонд байдаггүй.
Хөнгөн цагааны шинж чанартай хэд хэдэн үндсэн физик шинж чанарууд байдаг.
- Өндөр уян хатан, уян хатан чанар. Хөнгөн, бат бөх, маш нимгэн тугалган цаасыг энэ металлаар хийсэн бөгөөд үүнийг мөн утас болгон өнхрүүлдэг.
- Хайлах цэг - 660 0C.
- Буцлах цэг - 2450 0C.
- Нягт - 2.7 г/см3.
- Болор торны эзэлхүүн нүүр төвтэй, металл.
- Холболтын төрөл - металл.
Хөнгөн цагааны физик, химийн шинж чанар нь түүний хэрэглээ, хэрэглээний чиглэлийг тодорхойлдог. Хэрэв бид өдөр тутмын асуудлын талаар ярих юм бол дээр дурдсан шинж чанарууд нь том үүрэг гүйцэтгэдэг. Хөнгөн, бат бөх, зэврэлтээс хамгаалах металлын хувьд хөнгөн цагааныг нисэх онгоц, хөлөг онгоцны үйлдвэрлэлд ашигладаг. Тиймээс эдгээр шинж чанаруудыг мэдэх нь маш чухал юм.
Хөнгөн цагааны химийн шинж чанар
Үзэл бодлоорхимийн хувьд энэ металл нь цэвэр бодис болох химийн өндөр идэвхжилтэй хүчтэй бууруулагч бодис юм. Хамгийн гол нь оксидын хальсыг арилгах явдал юм. Энэ тохиолдолд үйл ажиллагаа огцом нэмэгддэг.
Хөнгөн цагааны энгийн бодис болох химийн шинж чанарыг түүний урвалд орох чадвараар тодорхойлно:
- хүчил;
- шүлт;
- галоген;
- саарал.
Хэвийн нөхцөлд устай харьцдаггүй. Үүний зэрэгцээ, галогенээс халаахгүйгээр зөвхөн иодтой урвалд ордог. Бусад урвалын хувьд температур шаардлагатай.
Хөнгөн цагааны химийн шинж чанарыг харуулсан жишээг өгөх боломжтой. Харилцааны урвалын тэгшитгэл:
- хүчил - AL + HCL=AlCL3 + H2;
-
шүлт - 2Al + 6H2O + 2NaOH=Na[Al(OH)4] + 3H 2;
- галоген - AL + Hal=ALHal3;
- саарал - 2AL + 3S=AL2S3.
Ерөнхийдөө тухайн бодисын хамгийн чухал шинж чанар нь нэгдлээсээ бусад элементүүдийг нөхөн сэргээх өндөр чадвар юм.
Сэргээх хүчин чадал
Хөнгөн цагааны бууруулагч шинж чанар нь бусад металлын ислүүдтэй харилцан үйлчлэх урвалд сайн ажиглагддаг. Энэ нь тэдгээрийг бодисын найрлагаас хялбархан гаргаж, энгийн хэлбэрээр оршин тогтнох боломжийг олгодог. Жишээ нь: Cr2O3 + AL=AL2O3 + Кр.
Металлургийн хувьд бодис олж авах бүхэл бүтэн техник байдаг.ийм хариулт дээр үндэслэсэн. Үүнийг алюминотерми гэж нэрлэдэг. Тиймээс химийн үйлдвэрт энэ элементийг бусад металлыг олж авахад маш нарийн ашигладаг.
Байгальд тархсан
Бусад металл элементүүдийн дунд тархалтын хувьд хөнгөн цагаан нэгдүгээрт ордог. Дэлхийн царцдас дахь түүний агууламж 8.8% байна. Хэрэв метал бустай харьцуулбал хүчилтөрөгч, цахиурын дараа гуравдугаарт орох болно.
Химийн өндөр идэвхжилтэй учир цэвэр хэлбэрээр нь олддоггүй, зөвхөн төрөл бүрийн нэгдлүүдийн нэг хэсэг болдог. Жишээлбэл, хөнгөн цагаан зэрэг олон хүдэр, ашигт малтмал, чулуулаг байдаг. Гэхдээ зөвхөн бокситоос олборлодог бөгөөд агуулагдах чанар нь тийм ч өндөр биш юм.
Алдаатай металл агуулсан хамгийн түгээмэл бодисууд:
- хээрийн жонш;
- боксит;
- боржин чулуу;
- цахиур;
- алюминосиликатууд;
- базальт болон бусад.
Бага хэмжээгээр хөнгөн цагаан нь амьд организмын эсийн нэг хэсэг байх ёстой. Зарим төрлийн хөвд болон далайн амьтад амьдралынхаа туршид энэ элементийг биедээ хуримтлуулж чаддаг.
Хүлээн авах
Хөнгөн цагааны физик, химийн шинж чанар нь түүнийг зөвхөн нэг аргаар олж авах боломжтой болгодог: харгалзах ислийн хайлмал электролиз. Гэсэн хэдий ч энэ үйл явц нь технологийн хувьд төвөгтэй байдаг. AL2O3 хайлах цэг нь 2000 0C. Үүнээс болж шууд электролиз хийх боломжгүй. Тэгэхээрдараах байдлаар үргэлжлүүлнэ үү.
- Боксит олборлодог.
- Тэдгээрийг бохирдлоос цэвэрлэж, зөвхөн хөнгөн цагаан исэл үлдээнэ.
- Дараа нь криолит хайлагдана.
- Тэнд исэл нэмнэ.
- Энэ хольцыг электролиз хийж, цэвэр хөнгөн цагаан, нүүрстөрөгчийн давхар ислийг гаргаж авдаг.
Бүтээгдэхүүний гарц 99.7%. Гэхдээ үүнээс ч илүү цэвэр металл авах боломжтой бөгөөд үүнийг техникийн зориулалтаар ашигладаг.
Програм
Хөнгөн цагааны механик шинж чанар нь цэвэр хэлбэрээр нь хэрэглэхэд хангалтгүй. Тиймээс энэ бодис дээр суурилсан хайлшийг ихэвчлэн ашигладаг. Тэдгээрийн олон нь байгаа, бид хамгийн энгийнийг нь нэрлэж болно.
- Duralumin.
- Хөнгөн цагаан-манган.
- Хөнгөн цагаан-магни.
- Хөнгөн цагаан-зэс.
- Силюмин.
- Нислэг.
Тэдний гол ялгаа нь мэдээжийн хэрэг, гуравдагч талын нэмэлтүүд юм. Эдгээр нь бүгд хөнгөн цагаан дээр суурилдаг. Бусад металлууд нь материалыг илүү бат бөх, зэврэлтэнд тэсвэртэй, элэгдэлд тэсвэртэй, уян хатан болгодог.
Хөнгөн цагааныг цэвэр хэлбэрээр болон түүний нэгдлүүд (хайлш) хэлбэрээр хэрэглэх хэд хэдэн үндсэн чиглэлүүд байдаг.
- Гэрийн нөхцөлд ашигладаг утас, тугалган цаас хийхэд зориулагдсан.
- Хоол хийх.
- Нисэх онгоцны үйлдвэрлэл.
- Усан онгоц бүтээх.
- Барилга ба архитектур.
- Сансрын салбар.
- Реактор барих.
Төмөр болон түүний хамтхөнгөн цагааны хайлш - хамгийн чухал металл. Хүн төрөлхтний гарт үйлдвэрлэлийн хамгийн өргөн хэрэглээг олсон нь үечилсэн системийн энэ хоёр төлөөлөгч юм.
Хөнгөн цагааны гидроксидын шинж чанар
Гидроксид нь хөнгөн цагаан үүсгэдэг хамгийн түгээмэл нэгдэл юм. Түүний химийн шинж чанар нь металлынхтай ижил байдаг - энэ нь амфотер юм. Энэ нь хүчил, шүлттэй хоёуланд нь урвалд ордог давхар шинж чанартай гэсэн үг.
Хөнгөн цагааны гидроксид нь өөрөө цагаан желатин төрлийн тунадас юм. Хөнгөн цагааны давсыг шүлт эсвэл аммонийн гидроксидтэй урвалд оруулснаар үүнийг авахад хялбар байдаг. Хүчилтэй урвалд ороход энэ гидроксид нь ердийн харгалзах давс, усыг өгдөг. Хэрэв урвал шүлтээр явбал түүний зохицуулалтын тоо 4 байх хөнгөн цагаан гидроксокомплекс үүснэ. Жишээ нь: Na[Al(OH)4] - натрийн тетрагидроксоалюминат.
