Aluminiul si combinatiile aluminiului- Simbol: Al;- numarul atomic Z=13;- masa atomica A=26,9815;

- configuratia electronica 1s 2 2s 2 2p 6 2s 2 3p 1 ;- valenta III;

I) Stare Naturala :Aluminiul este al treilea element ca raspandire, dupa oxigen si

silicat. A fost descoperit de F. Wohler (1827). El formeaza 7,5% din scoarta Pamantului si se gaseste sub forma de compusi. Compusii cei mai raspanditi sunt: feldspatii (alumo-silicati de potasiu sau de sodium, K [ AlSi3O8 ], respective Na [ AlSi3O8 ]) si produsele lor de descompunere: argila si caolinul a caror compozitie corepsunde

formulei Al2O3 • 2SiO2 • 2H2O. Dintre ceilalti compusi ai aluminiului, cei mai raspanditi sunt: corindonul, Al2O3; diasporul,

Al2O3 • H2O; hidrargilitul, Al2O3 • 3H2O; spinelul, Al2O3 • MgO; criolitul (hexafluoroaluminat trisodic), Na3 [ AlF6 ], etc. Pentru obtinerea aluminiului, se utilizeaza diasporul si hidragilitul, care constituie mineralele principale din minereul cunoscut sub numele de bauxita, care se gaseste si la noi in tara in Muntii Apuseni. Bauxita este constituita dintr-un amestec de: diaspor, hidragilit, oxid de fier, Fe2O3, dioxid de silciu, SiO2 si dioxid de titan, TiO2.

Bauxita are o compozitie foarte variata si este diferit colorata, culoarea fiind data de continutul in oxid de fier. Astfel, bauxita alba contine 0,5 – 5 % Fe2O3, cea galbena, 10 – 25 % Fe2O3, iar bauxita rosie 15 – 60 % Fe2O3.

II) Obtinerea aluminiulu i: Procedeul tehnologic trece prin doua etape:

1. – extragerea aluminei, Al2O3, pure din bauxita;

www.referat.ro

2. – extragerea aluminiului prin electroliza, cu electrozi de carbune, a aluminei dizolvata in criolit topit.

III) Proprietati: Aluminiul este un metal de culoare alba-argintie, foarte maleabil si ductile; la 600○ devine sfaramicios. Are o densitate foarte mica

(2,699 g/cm3) in raport cu densitatea celorlalte metale uzuale. Astfel, aluminiul este de aproximativ trei ori mai usor decat fierul (densitatea

fierului este de 7,8 g/cm3). Aceasta proprietate a determinat intrebuintarea lui in constructia masinilor si pieselor de masini care trebuie sa fie cat mai usoare.

Aluminiul se topeste la 659,7○. E maleabil si ductile; bun conducator de caldura si de electricitate, inlocuind partial cuprul in fabricarea conductoarelor electrice. Este rezistent (stabil) fata de aer. Aluminiul in aer se acopera la suprafata cu un strat subtire, protector,

de oxid de aluminiu. In stare de pulbere aluminiul, incalzit la 700○, arde si se transforma in oxid de aluminiu:

4Al + 3O2→ 2Al2O3Din cauza marii sale afinitati pentru oxigen, aluminiul este un

foarte bun reducator pentru oxizii metalelor, proprietate folosita in aluminotermie. Astfel,reduce oxidul de fier punand fierul in liberatate:

Fe2O3 + 2Al = Al2O3 + 2Fe

In aceasta reactie se produce foarte multa caldura si temperatura se ridica la 2400○. Amestecul de oxid de fier si de pulbere de aluminiu se numeste termit. Prin metoda aluminotermica se pot prepara fierul, cromul, manganul, titanul, etc., in stare extreme de pura, precum si diferite aliaje. Aluminotermia mai este folosita la sudarea diferitelor

piese metalice, ca de exemplu, capetele sinelor de tramvai, arborii de transmisie.

Aluminiul se combina cu clorul, cu bromul, chiar la temperatura normala, iar cu iodul numai la cald, formand halogenurile respective:

2Al + 3Cl2 = 2AlCl3

Cu sulful formeaza prin incalzire sulfura de aluminiu:

2Al + 3S = Al2S3

La temperature foarte inalte, aluminiul se combina cu azotul formand azotura de aluminiu AIN si cu carbonul, carbura de aluminiu Al4C3.

Aluminiul descompune foarte greu apa, chiar la temperatura inalta (100○), dand hidroxid de aluminiu si hidrogen:

2Al + 6H2O = 2Al(OH)3 + 3H2 Î

In general, sarurile aluminiului sunt solubile in apa, cu exeptia hidroxidului, fosfatului, silicatilor si acetatului basic. Cele solubile hidrolizeaza si au reactie acida conform ecuatiei:

Al3+

+ 6H2O Al(OH)3 + 3[H3C+]

IV) Intrebuintari: Aluminiul este intrebuintat pe scara mare la fabricarea vaselor de

bucatarie; in foi subtiri serveste in industria alimentara la ambalarea diferitelor produse ca : branzeturi, unt, ciocolata, bomboane, etc. O mare intrebuintare a aluminiului este la obtinerea aliajelor. In functie

de densitate, aliajele aluminiului pot fi clasificate in : aliaje grele si aliaje usoare.

Aluminiul pur sau sub forma de aliaje se intrebuinteaza in electricitate, pentru confectionarea conductelor si a pieselor pentru aparate electrice, condensatoare de radio. Aluminiul mai este intrebuintat pentru dezoxidarea otelului, deoarece reduce oxidul de fier la fier metalic; excesul de aluminiu ramane in otel sub forma de aliaj cu fierul.

Industria aluminiului este una din ramurile cele mai importante ale metalurgiei neferoase.

V) Compusii aluminiului: • Oxidul de aluminiu Al2O3 sau alumina se gaseste in natura cristalizat, incolor sau galbui, sub forma unui mineral numit corindon. El prezinta si varietati diferit colorate, datorita oxizilor metalici pe care ii contine. Cand este colorat in rosu, corindonul se numeste rubin, culoarea datorandu`se urmelor de oxid de crom ; cand are culoarea galbena se numeste topaz, cand are culoarea albastra contine si oxid de fier si se numeste safir. Oxidul de aluminiu se obtine prin arderea aluminiului in aer, la

700○ , sau prin calinarea hidroxidului de aluminiu, conform ecuatiilor :

4Al + 3O2 = 2Al2O3

Calcinare

4Al(OH)3--------- 2Al2O3 + 6H2O • Hidroxidul de aluminiu Al(OH)3 se obtine dintr-o sare solubila de aluminiu si un hidroxid de alcalin:

AlCl3 + 3KOH = Al(OH)3 + 3KCl

• Clorura de aluminiu AlCl3 • 6 H 2O se obtine prin dizolvarea hidroxidului de aluminiu in acid clorhidric:

Al(OH)3 + 3HCl AlCl3 + 3H2O

• Sulfatul de aluminiu Al2(SO4)3 • 18 H 2O este cea mai

intrebuintata sare de aluminiu. Se poate obtine prin tratarea hidroxidului de aluminiu cu acid sulfuric:

2Al(OH)3 + 3H2SO4 Al2(SO4)3 + 6H2O

• Duroluminiul sau Durolul este un aliaj care este mai dur si mai rezistent decat aluminiul pur. El este mai putin rezistent la coroziune si se protejeaza de obicei cu un strat de aluminiu pur. Tabla fabricata prin includerea unei foide duroluminiu intre doua foi de aluminiu se numeste tabla alclod.

VI) Obtinerea electrolitica a aluminiului: Aluminiul commercial se prepara in intregime pe cale

electrolitica, printr-un proces descoperit in 1886 de un tanar American, Charles M. Hall(1863-1914), si, independent, in acelasi an, de un tanar francez, P.L.T. Heroult(1863-1914). O cutie de fier captusita cu carbune, care serveste drept catod, contine electrolitul, care este mineralul criolit, Na3AlF6, topit (sau un amestec de AlF6, NaF si, cateodata CaF2, pentru a cobori punctual de topire), in care este dizolvat oxidul de aluminiu Al2O3. Oxidul de aluminiu se obtine din minereul bauxite, printr-un proces de purificare descris mai jos. Anozii sunt facuti din carbune. Trecerea curentului produce suficienta caldura pentru a topi electrolitul, la

circa 1000○C. Metalul aluminiu care se obtine in urma procesului

de electroliza se lasa la fundul celulei si este indepartat. Reactia la catod este:

Al+++ + 3e- → AlReactia la anod implica carbunele electrolizilor, care

transformat in bioxid de carbon:

C + 2O-- → CO2 + 4e-

Celula lucreaza la o diferenta de potential intre electrozi de circa 5 V. Bauxita este un amestec de minerale de aluminiu(AlHO2, Al(OH)3), care contine putin oxid de fier. Ea se purifica prin tratare cu o solutie de hidroxid de sodium, care dizolva oxidul de aluminiu hidratat ca ion aluminat, Al(OH)4- dar nu dizolva oxidul de fier:

Al(OH)3 + OH- → Al(OH)4-

Solutia este filtrata si apoi acidulata cu bioxid de carbon, care produce o reactie inverse celei de mai sus, formand ionul carbonat

acid, HCO3-:

Al(OH)4- + CO2 → HCO3

- + Al(OH)3Hidroxidul de aluminiu precipitat este deshidratat prin

calcinare (incalzire la o temperature inalta), iar oxidul de aluminiu purificat este gata pentru a fi adaugat in electrolit.

* Farmacopeea:1) Sulfat de aluminiu si de potasiu: AlK(SO4)2 •

12H2O. Sinonime: alumen, alaun de potasiu. Descriere: Cristale incolore sau pulbere cristalina alba, fara

miros, cu gust acru, astringent. Prin incalzire peste 90○ se

lichefiaza prin dizolvare in apa de cristalizare; la aproximativ 200○

pierde apa de cristalizare, transformandu-se in sare anhidra. Solubilitate: Usor solubil in apa, practic insolubil in alcool.

Solutia A: 2,5g sulfat de aluminiu si de potasiu se dizolva in 25 ml apa su se completeaza cu acelasi solvent la 50 ml. Conservare: In recipiente bine inchise Actiune farmacologica si intrebuintari: Astringent (pentru uz extern).

Aluminii HYDROXYDATUM2) Hidroxid de aluminiu: Al(OH)3 Descriere: Pulbere alba, amorfa, fina, fara miros si fara gust. Solubilitate: Practic insolubil in apa si alcool. Se dizolva prin

incalzire la aprox. 50○C in acizi minerali diluati si in solutii de hidroxizi alcolini dand solutii transparente sau tulburi. Suspensia apoasa are reactie slab alcolina. Solutia A: La 1,0g hidroxid de aluminiu se adauga 30 ml acid clorhidric 100g/l se incalzeste la fierbere pana la dizolvare, se raceste, se completeaza cu apa 50 ml si se filtreaza. Conservare: In recipiente bine inchise. Actiune farmacologica: Antiacid.

Aluminii SULFAS3) Sulfat de aluminiu: Al(SO)4 • 18H2O Descriere: Cristale albe, bucati cristaline sau pulbere cristalina alba, fara miros, cu gust acrisor astringent. La aer pierde partial apa de cristalizare. Solubilitate: Solubil in apa, practice insolubil in alcool. Solutia A: 5,0g sulfat de aluminiu se dizolva in 10 ml apa proaspat fiarta si racita si se completeaza cu acelasi solvent la 50 ml. Conservare: In recipiente bine inchise. Actiune farmacologica: Astringent; slab antiseptic.

Solutia Aluminii ACETICO-TARTARICI4) Solutie de acetotartarat de aluminiu:

Sinonim: solutie Burow. Descriere: Solutie limpede, incolora, cu miros slab de acid acetic, cu guts acru, astringent. Conservare: La loc racoros; Actiune farmacologica: Astringent; antiseptic.

5) Clorura de aluminiu: AlCl3 • 6H2O Solutia A: 25g de clorura de aluminiu se dizolva in 500 ml apa si se completeaza cu acelasi solvent la 1000 ml.

Bibliografie:

1) RISAVI I. si IONESCU I. Chimie si probleme de chimie. Bucuresti, Editura Tehnica, 1974. 2) PAULING L. Chimie generala. Bucuresti,

Editura Stiintifica, 1972.

3) ANGELA GROSU. Farmacopeea Romana Editia a X-a. Editura medicala.