Взаимодействие алюминия с кислородом


Лабораторная работа по химии на тему "Алюминий и его соединения"

Лабораторная работа

Алюминий и его соединения.

Цель работы: экспериментальное изучение химических свойств алюминия, методов получения и свойств его соединений; формирование навыков выполнения химического эксперимента.

Опыт 1. Взаимодействие алюминия с кислородом.

Пластинку алюминия очистили наждачной бумагой. На очищенную поверхность нанесли каплю раствора хлорида ртути (II). При этом в области нанесения наблюдалось частичное разрушение структуры металла – в области нанесения образовалось пятно похожее на только что застывший оловянный припой. При это в области нанесения стали образовываться небольшие рыхлые кусочки белого цвета. Результатом взаимодействия хлорида ртути с алюминиевой пластиной явилось выделение ртути, которая растворила алюминий, в результате чего образовалась амальгама. На поверхности амальгамы алюминия защитная оксидная пленка не образуется, поэтому алюминий в виде амальгамы активно реагирует с кислородов с образованием оксида алюминия.

2Al + 3HgCl2 = 2AlCl3 + 3Hg

Al0 – 3e = Al+3 6 2; Al0 – восстановитель;

Hg+2 + 2e = Hg0 3; Hg+2 – окислитель;

Каплю раствора смыли с пластинки, ее поверхность протерли фильтровальной бумагой. Металл находился на воздухе. Наблюдалось образование белого порошка – оксида алюминия.

4Al + 3O2 = 2Al2O3

Al0 – 3e = Al+3 12 4; Al0 – восстановитель;

O02 + 4e = 2O-2 3; O02 – окислитель;

Опыт 2. Взаимодействие алюминия с щелочами.

В пробирку было налито 5 мл. раствора гидроксида натрия. С помощью спиртовки раствор был нагрет до кипения, после чего в него была опущена алюминиевая пластинка. Наблюдалось выделение бесцветного газа, который был собран в пробирку, в горлышко которой была внесена тлеющая лучинка. Наличие характерного хлопка после этого явилось опытным доказательством того, что образовавшийся газ – водород.

2Al + 2NaOH + 6H2O = 2Na[Al(OH)4] + 3H2

Al0 – 3e = Al+3 6 2; Al0 – восстановитель;

2H+ + 2e = H02 3; H+ - окислитель;

Образующийся гидроксокомплекс – тетрагидроксоалюминат натрия.

Опыт 3. Взаимодействие алюминия с водой.

В пробирку было помещено небольшое количество опилок алюминия, к ним было прилито 5 мл дистиллированной воды. Видимые признаки реакции при это отсутствовали. Объяснить это можно тем, что оксидная пленка, наличествующая на поверхности металла, не реагирует с водой и, тем самым, не допускает протекания реакции с водой алюминия. После этого опилки прокипятили, добавив в пробирку 3 мл. раствора гидроксида натрия. Полученную жидкость слили, опилки промыли водой для удаления щелочи и добавили их в воду. При этом наблюдалось выделение бесцветного газа, который был собран в пробирку, в горлышко которой была внесена тлеющая лучинка. Характерный хлопок, явившийся результатом этого действия, доказал, что выделяющийся газ – водород.

2Al + 6H2O = 2Al(OH)3 + 3H2

Al0 – 3e = Al+3 6 2; Al0 – восстановитель;

2H+ + 2e = H02 3; H+ - окислитель;

Реакция взаимодействия алюминия с водой возможна лишь при отсутствии на поверхности металла оксидной пленки.

Опыт 4. Взаимодействие алюминия с кислотами.

А) В электрохимическом ряду напряжений металлов алюминий занимает место после щелочноземельных металлов, это говорит о его достаточной восстановительной активности.

Значение величины стандартного электродного потенциала алюминия:

ϕ0(Al+3 / Al(тв.)) = - 1,67 В.

Значение величины стандартного электродного потенциала водорода:

ϕ0(2H+ / H2) = 0,00 В.

Окислительно-восстановительная реакция, характеризующаяся окислением алюминия и восстановлением водорода, является принципиально возможной, так как

Э.Д.С. = ϕ(окислителя) – ϕ(восстановителя).

Э.Д.С. = 1,67 В.

Э.Д.С. > 0.

В этой связи взаимодействие алюминия с разбавленными растворами серной и соляной кислот, как частный случай определенной выше окислительно-восстановительной реакции, также возможно теоретически. При этом продуктами реакций будут являться соответвующие соли алюминия и водород.

Теоретические рассуждения были подтверждены в результате опыта.

В две пробирки было помещено немного опилок алюминия, после чего, в одну из них было добавлено 2 мл. раствора соляной кислоты, а в другую – 2 мл. раствора серной кислоты. При этом наблюдалось выделения бесцветного газа, причем в случае реакции с раствором серной кислоты образование газа происходило интенсивнее, чем в случае реакции с соляной кислотой. При нагревании пробирок скорость обеих реакций возрастает. Выделяющийся газ был проверен тлеющей лучинкой, характерный хлопок указал на то, что это водород.

  1. 2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2

Al0 – 3e = Al+3 6 2; Al0 – восстановитель;

2H+ + 2e = H02 3; H+ - окислитель;

2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2

2Al + 6H+ + 6Cl- = 2Al3+ + 6Cl- + 3H2

2Al + 6H+ = 2Al3+ + 3H2

  1. 2Al + 3H2SO4 = Al2(SO4)3 + 3H2

Al0 – 3e = Al+3 6 2; Al0 – восстановитель;

2H+ + 2e = H02 3; H+ - окислитель;

2Al + 3H2SO4 = Al2(SO4)3 + 3H2

2Al + 6H+ + 3SO2-4 = 2Al3+ + 3SO2-4 +3H2

2Al + 6H+ = 2Al3+ + 3H2

Б) В пробирку поместили немного опилок алюминия и добавили 3 мл. концентрированной серной кислоты, пробирку нагрели на пламени спиртовки. Наблюдалось помутнение жидкости в пробирке вследствие выделения серы.

2Al + 4H2SO4(конц.) = Al2(SO4)3 + S + 4H2O

Al0 – 3e = Al+3 6 2; Al0 – восстановитель;

S+6O2-4 + 8H+ + 6e = S0 + 4H2O 1; S+6 – окислитель;

2Al + SO2-4 + 8H+ = 2Al3+ + S0 + 4H2O

2Al + 4H2SO4 = Al2(SO4)3 + S + 4H2O

В) В пробирку поместили кусочек алюминия и прилили немного концентрированной азотной кислоты. При этом видимые признаки реакции отсутствовали. Пробирку нагрели, в результате чего наблюдалось выделение бурого газа – диоксида азота.

Al + 6HNO3(конц.) = Al(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O

Al0 – 3e = Al+3 3 1; Al0 – восстановитель;

N+5O-3 + 2H+ + e = N+4O2 + H2O 3; N+5 – окислитель;

Al + 3NO-3 + 6H+ = Al3+ + 3NO2 + 3H2O

Al + 6HNO3 = Al(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O

Отсутствие реакции алюминия с азотной кислотой на холоде можно объяснить наличием на поверхности металла прочной оксидной пленки, устойчивой к действию концентрированной азотной кислоты при данных условиях (происходит пассивация алюминия).

Опыт 5. Получение и свойства гидроксида алюминия.

А) К раствору хлорида алюминия по каплям прилили раствор гидроксида натрия до образования белого студенистого осадка.

AlCl3 + 3NaOH = Al(OH)3 + 3NaCl

Al3+ + 3Cl- + 3Na+ + 3OH- = Al(OH)3 + 3Na+ + 3Cl-

Al3+ + 3OH- = Al(OH)3

Б) Полученный осадок разделили на две пробирки. К одной части добавили раствор соляной кислоты. При этом наблюдалось растворение осадка.

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

Al(OH)3 + 3H+ + 3Cl- = Al3+ + 3Cl- + 3H2O

Al(OH)3 + 3H+ = Al3+ + 3H2O

К другой части осадка добавили раствор гидроксида натрия. При этом наблюдалось растворение осадка.

Al(OH)3 + NaOH = Na[Al(OH)4]

Al(OH)3 + Na+ + OH- = Na+ + [Al(OH)4]-

Al(OH)3 + OH- =[Al(OH)4]-

Реагируя и с кислотами, и с основаниями, гидроксид алюминия проявляет свойства амфотерного соединения.

Согласно протолитической теории в насыщенном растворе гидроксида алюминия устанавливается равновесие, которое можно выразить схемой:

H+ + AlO-2 + H2O(1) Al(OH)3 Al3+ + 3OH-(2)

В случае гидроксида алюминия имеет место и кислотный тип диссоциации (1), и основный тип диссоциации (2). При добавлении избытка щелочи равновесие будет смещаться в сторону диссоциации по кислотному типу, при добавлении избытка кислоты – по основному типу.

В) Получили осадок гидроксида алюминия, отфильтровали его. Промыли осадок на фильтре. Через фильтр с осадком пропустили слабоокрашенный раствор органического растворителя. При этом наблюдалось появление у фильтрата окраски. Явление обусловлено тем, что за счет развитой поверхности гидроксид алюминия обладает высокими адсорбционными свойствами, сорбирует на себя красящие вещества.

Опыт 6. Гидролиз солей алюминия.

В пробирку налили 2 мл. раствора хлорида алюминия и прилили несколько капель лакмуса. Раствор приобрел красный цвет. Можно сказать, что гидроксид алюминия является слабым основанием.

Первая ступень гидролиза

AlCl3 + HOH AlOHCl2 + HCl

Al3+ + 3Cl- + HOH AlOH2+ + 2Cl- + H+ + Cl-

Al3+ + HOH AlOH2+ + H+

Вторая ступень гидролиза

AlOHCl2 + H2O Al(OH)2Cl + HCl

AlOH2+ + 2Cl- + H2O Al(OH)2+ + Cl- + H+ + Cl-

AlOH2+ + H2O Al(OH)2+ + H+

Третья ступень гидролиза

Al(OH)2Cl + H2O Al(OH)3 + HCl

Al(OH)2+ + Cl- + H2O Al(OH)3 + H+ + Cl-

Al(OH)2+ + H2O Al(OH)3 + H+

Запись трех ступеней гидролиза во многом условна, так как третья ступень практически не протекает, вследствие накопления к этому времени в растворе ионов водорода с смещения процесса в сторону исходных веществ.

Б) К раствору хлорида алюминия прилили раствор сульфида натрия. При этом наблюдалось выпадение осадка. Полученный осадок отфильтровали промыли водой и разделили на две части. К одной части прилили раствор соляной кислоты, а к другой – раствор гидроксида натрия. В обоих случаях наблюдалось растворение осадков. Осадок является гидроксидом алюминия – амфотерным соединением, реагирующим и кислотами, и с щелочами.

Взаимодействие хлорида алюминия с сульфидом натрия характеризуется протекание совместного гидролиза. Так как данные соли создают разную реакцию среды в растворе, они усиливают гидролиз друг друга, который в этом случае идет до конца.

2AlCl3 + 3Na2S + 6H2O = 6NaCl + 2Al(OH)3 + 3H2S

2Al3+ + 6Cl- + 6Na+ + 3S2- + 6H2O = 6Na+ + 6Cl- + 2Al(OH)3 + 3H2S

2Al3+ + 3S2- + 6H2O = 2Al(OH)3 + 3H2S

Взаимодействие осадка (гидроксида алюминия) с соляной кислотой и гидроксидом натрия

  1. Al(OH)3 + 3HCl = AlCl3 + 3H2O

Al(OH)3 + 3H+ + 3Cl- = Al3+ + 3Cl- + 3H2O

Al(OH)3 + 3H+ = Al3+ + 3H2O

  1. Al(OH)3 + NaOH = Na[Al(OH)4]

Al(OH)3 + Na+ + OH- = Na+ + [Al(OH)4]-

Al(OH)3 + OH- =[Al(OH)4]-

ГАС РФ «Правосудие» - ошибка 404

ГАС РФ «Правосудие» - ошибка 404

404

К сожалению, запрашиваемая вами страница не найдена. Возможно, она была удалена или перемещена.

Перейти на главную →

Новости школы -Подготовка к ЕГЭ по химии. Часть А-4

Классификация химических реакций.

Скорость химической реакции

 

Обязательный минимум знаний

 

Схема 5

Классификация химических реакций

 

 

Схема 6

Классификация реакций в органической химии

 

                                                      гидрирования (+ Н 2)    

                                   галогенирования (+ Г2)

                                                   гидрогалогенирования (+ НГ)

·         Реакции присоединения

                                          гидратации (+Н2О)

                                    полимеризации

 

 

                                                       дегидрирования ( — Н2)         

                                        дегалогенирования (- Г2)

                                                      дегидрогалогенирования ( — НГ)

·            Реакции отщепления

                                          дегидратации ( — Н2О)

                                               деполимеризации

·       Реакции замещения

·       Реакции изомеризации

Частные случаи органических реакций:

·       этерификации (кислота + спирт ↔ сложный эфир + вода) и обратный процесс – гидролиз (щелочной гидролиз – омыление),

·       поликонденсации (образуются полимер и низкомолекулярный продукт, часто вода)

·       ОВР

Технологические процессы, часто отождествляемые с типом химической реакции:

·       пиролиз (разложение органического вещества без доступа воздуха)

·       крекинг (разрыв углеродной цепи под действием высокой температуры)

·       конверсия (разложение органического вещества под действием перегретого водяного пара)

 

Скорость химической реакции

 

Скорость химической реакции – изменение концентрации реагирующих веществ в единицу времени:

                      Δ С

 v =    ------------------ (моль/л∙с)

                       Δ t

 

Таблица 5

Факторы, влияющие на скорость химической реакции

 

Примечание. Для гетерогенных реакций скорость реакции зависит и от площади поверхности соприкосновения реагирующих веществ (для ее увеличения твердые вещества измельчают, используют «кипящий слой» и др.)

 

Катализаторы:

·       изменяют скорость химической реакции или направление ее протекания,

·       по окончании реакции остаются неизмененными качественно и количественно,

·       не смещают химическое равновесие (в равной мере изменяют скорость как прямой, так и обратной реакций).

Биологические катализаторы белковой природы называются ферментами (энзимами).

 

Примеры тестовых заданий и

рекомендации к их выполнению

 

1. Взаимодействием растворов сульфата калия и хлорида бария относится к реакциям

1) замещения      2) нейтрализации       3) ионного обмена       4) соединения

Так как исходные вещества являются электролитами, то определить верный ответ несложно. Ответ 3.

 

2. Взаимодействие кислоты и щелочи относится к реакциям

1) соединения, окислительно-восстановительным

2) обмена, нейтрализации

3) обмена, этерификации

4) обмена, эндотермическим

Сразу исключается ответ 1. Следовательно, взаимодействие кислоты и щелочи, как двух сложных веществ, относится к реакциям обмена. Остальные ответы можно даже не анализировать в целях экономии времени. Ответ 2.

 

3. Взаимодействие между глицерином и высшими карбоновыми кислотами относится к реакциям

1) изомеризации

2) дегидратации

3) нейтрализации

4) этерификации

Сразу исключается ответ 1, так как в условии даны два исходных вещества. Реакция дегидратации (отщепления воды) по этой же причине не удовлетворяет требованиям задания. Реакция нейтрализации – реакция между сильной кислотой и щелочью – ни одно, ни второе исходные вещества не являются таковыми. Ответ 4.

 

4. Соляная кислота вступает в реакцию замещения с 

1) гидроксидом меди (II)

2) медью

3) оксидом железа (II)

4) железом

Элементарные сведения о реакции замещения как реакции простого и сложного веществ позволят исключить из числа возможных ответы 1 и 3, т.к. в них предложены сложные вещества. Ответ 2 неверен по своей химической сути – медь в ряду напряжений металлов находится после водорода. Ответ 4.

 

5. Реакцией замещения является взаимодействие

1) метана с бромом

2) этилена с бромом

3) ацетилена с кислородом

4) пропилена с водой

Для алканов (предельных углеводородов), родоначальником которых является метан, наиболее характерны реакции замещения с галогенами. Верный ответ – 1. Остальные ответы можно не рассматривать. Ответ 1.

 

6. В неорганической химии к окислительно-восстановительным реакциям относятся

1) реакции обмена

2) реакции гидролиза

3) реакции замещения

4) реакции нейтрализации

Реакции обмена не относятся к окислительно-восстановительным, следовательно, условию задания не отвечают задания 1, 2 и 4. Ответ 3.

 

7. К окислительно-восстановительным реакциям не относятся

1) реакции горения

2) реакции соединения с участием простых веществ

3) реакции разложения с участием простых веществ

4) реакции обмена

Реакции обмена не относятся к окислительно-восстановительным. Остальные ответы можно не анализировать. Ответ 4.

 

8. К реакциям с участием воды не относятся

1) реакции гидролиза

2) реакции гидрирования

3) реакции гидратации

4) реакции этерификации

Реакции гидролиза – это разложение веществ водой. Реакции гидрирования – присоединение водорода – это и будет верный ответ. Остальные ответы можно не анализировать. Ответ 2

 

9. К экзотермическим реакциям не относится взаимодействие

1) оксида натрия с водой

2) фосфора с кислородом

3) оксида фосфора с водой

4) азота с кислородом

Все указанные в ответах реакции относятся к реакциям соединения, которые, как правило, являются экзотермическими реакциями, т.е. протекают с выделением теплоты. Одно из немногих исключений – взаимодействие азота с кислородом. Ответ 4.

 

10. К эндотермическим процессам относится

1) гашение извести

2) обжиг известняка

3) нейтрализация фосфорной кислоты известковым молоком

4) помутнение известковой воды

Очень сложное задание, требующее знаний тривиальных названий веществ и процессов, связанных с химией кальция. Гашением извести называется взаимодействие оксида кальция (негашеной извести) с водой. Известковым молоком называется взвесь гидроксида кальция в воде. Известковой водой называется раствор гидроксида кальция в воде. Реакции с участием этих соединений – экзотермические. Ответ 2.

К этому ответу можно прийти гораздо проще. Достаточно знать, что практически все реакции разложения относятся к эндотермическим, т.е. протекают с поглощением теплоты. Обжиг известняка – разложение карбоната кальция.

 

11. Верны ли следующие суждения применительно к реакции синтеза аммиака?

А) Это реакция соединения, гомогенная, каталитическая

Б) Это реакция окислительно-восстановительная, обратимая, экзотермическая

1) верно только А

2) верно только Б

3) верны оба суждения

4) оба суждения не верны

Верный ответ – 3. К такому выводу позволяет прийти запись уравнения реакции:

               kat

N2 + 3H2 ↔ 2NH3 + Q

 

12. Верны ли следующие суждения применительно к способам получения сульфата цинка?

А) Сульфат цинка можно получить реакциями замещения и обмена

Б) Сульфат цинка можно получить реакциями разложения и соединения

1) верно только А

2) верно только Б

3) верны оба суждения

4) оба суждения не верны

На школьном уровне экзаменующемуся будет несложно прийти к выводу о возможности получения сульфата цинка реакцией замещения (например, взаимодействием цинка и разбавленной серной кислоты), а также реакцией обмена (например, взаимодействием оксида, гидроксида или карбоната цинка и серной кислоты). Можно получить сульфат цинка и реакцией соединения оксида цинка с оксидом серы (VI). А вот получить такую соль реакцией разложения почти невозможно. Ответ – 1.

 

13. Химические свойства этилена не характеризуются реакциями

1) полимеризации

2) гидратации

3) поликонденсации

4) гидрирования

Этилен, как непредельное соединение вступает в реакции присоединения, а потому ответы 1,2 и 4 – не отвечают условию задания. Ответ 3.

 

14. Для фенола не характерны реакции

1) поликонденсации

2) замещения

3) галогенирования

4) гидролиза

Знание свойств фенола позволяет выбрать верный ответ: фенол не гидролизуется. Ответ 4.

 

15. Реакцией соединения и окислительно-восстановительной является взаимодействие между

1) хлором и водородом

2) хлором и водой

3) фтором и водой

4) хлороводородом и аммиаком

Получение сложного вещества из простых и отвечает условию задания. Остальные ответы можно не рассматривать в целях экономии времени. Ответ 1.

 

16. К реакциям замещения и соединения относятся соответственно взаимодействия

1) оксид алюминия + соляная кислота и оксид железа (III) + алюминий

2) алюминий + хлорид меди (II) и алюминий + хлор

3) гидроксид алюминия + серная кислота и алюминий + кислород

4) сульфат алюминия + хлорид бария и алюминий + иод

Так как по условию задания первой в верном ответе должна быть реакция замещения (взаимодействие простого и сложного веществ), то определить верный ответ не составит труда. Это ответ – 2. Остальные ответы можно не анализировать. Ответ 2.

 

17. К реакциям обмена и замещения соответственно относятся взаимодействия

1) азотной кислоты с оксидом меди (II) и гидроксида кальция с оксидом углерода (IV)

2) этина с бромом и серной кислоты с оксидом магния

3) соляной кислоты с гидроксидом железа (III) и метана с хлором

4) фенола с натрием и с гидроксидом натрия

Достаточно сложное задание, так как требует знаний не только классификации химических реакций, но и номенклатуры органических и неорганический соединений. Однако его можно выполнить быстро на основании логики и знания о том, что реакция замещения – это, как правило, взаимодействие простого и сложного веществ. Эта реакция по условию задания должна быть предложена в условиях ответа второй. Ответ 3.

 

18. С наибольшей скоростью с водородом реагирует

1) фтор                  2) хлор         3) бром             4) иод

Активность галогенов и их окислительные свойства уменьшаются в подгруппе сверху вниз. Ответ 1.

 

19. С наименьшей скоростью с водой реагирует

1) литий           2) натрий                  3) калий            4) цезий

Активность щелочных металлов и их восстановительные свойства усиливаются в подгруппе сверху вниз. Ответ 1.

 

20. С наибольшей скоростью при комнатной температуре протекает реакция между

1) кислородом и водородом

2) железом и раствором серной кислоты

3) этиловым спиртом и натрием

4) растворами сульфата меди (II) и гидроксидом калия

В растворах электролитов реакции ионного обмена протекают почти мгновенно. Ответ 4.

 

21. Скорость химической реакции между цинком (в гранулах) и раствором серной кислоты не зависит от

1) концентрации серной кислоты

2) размера гранул цинка

3) давления

4) температуры

Скорость реакции зависит от концентрации веществ, температуры. Скорость гетерогенной реакции зависит от поверхности соприкосновения веществ (в данном случае размеров гранул цинка). Поскольку взаимодействие протекает не в газовой фазе, а на границе раздела жидкость — твердое вещество, давление не оказывает влияния на скорость химической реакции. Ответ 3.

 

22. Одинаковые кусочки магния взаимодействуют с наибольшей скоростью с соляной кислотой, если

1) разбавить кислоту

2) увеличить концентрацию кислоты

3) увеличить давление

4) уменьшить температуру

Увеличение концентрации вещества в растворе увеличивает скорость протекания химической реакции. Ответ 2.

 

23. Для увеличения скорости химической реакции

                     Fe (тв.) + 2H+ (р-р)  = Fe2+ (р-р)  + H2 (г)

необходимо

1) увеличить концентрацию ионов железа

2) добавить несколько кусочков железа

3) уменьшить температуру

4) увеличить концентрацию кислоты

Скорость реакции зависит от концентрации реагирующих веществ. Ответ 4.

 

24. На скорость химической реакции между цинком и раствором сульфата меди (II) не оказывает влияния увеличение

1) площади соприкосновения реагирующих веществ

2) температуры

3) концентрации раствора сульфата меди (II)

4) давления

Очевидный ответ 4.

 

25. С увеличением давления возрастает скорость реакции между

1) растворами нитрата серебра и хлорида натрия

2) цинком и соляной кислотой

3) водородом и кислородом

4) этиловым спиртом и натрием

Давление существенно влияет на скорость гомогенной реакции, протекающей в газовой фазе. Ответ 3.

 

26. Для увеличения скорости химической реакции разложения аммиака на водород и азот необходимо

1) увеличить концентрацию водорода

2) уменьшить температуру

3) увеличить температуру

4) уменьшить концентрацию аммиака

Так как реакция разложения аммиака – это экзотермический процесс, повышение температуры способствует его протеканию. Ответ 3.

 

27. Применение технологии «кипящего слоя» на производстве способствует увеличению скорости промышленных процессов потому, что 

1) увеличивается концентрация реагирующих веществ

2) увеличивается поверхность соприкосновения реагирующих веществ

3) возрастает энергия активации процесса

4) возрастают масса и объем реагирующих веществ

«Кипящий слой» — технологический прием, позволяющий увеличить поверхность соприкосновения реагирующих веществ путем измельчения твердого сырья с последующим пропусканием через него газа или паров жидкости, в результате чего создается иллюзия кипения. Ответ 2.

 

28. Верны ли следующие суждения о катализаторах?

А) Это вещества, которые изменяют скорость химической реакции и расходуются при этом

Б) Это вещества, которые изменяют скорость химической реакции и ее направление

1) верно только А

2) верно только Б

3) верны оба суждения

4) оба суждения не верны

Так как катализаторы по завершению каталитической реакции не меняются качественно и количественно, то суждение А не верно. Ответ 2.

 

29. Верны ли следующие суждения о ферментах?

А) Это биологические катализаторы белковой природы

Б) Это биологические катализаторы, которые «работают» в узком интервале температур и pH среды, обладают высокой эффективностью и селективностью

1) верно только А

2) верно только Б

3) верны оба суждения

4) оба суждения не верны

Для некоторых экзаменующихся небольшое затруднения вызовут термины «рН среды» и «селективность». Первый характеризует «работу» фермента в определенном значении кислотно-основных свойств среды, а второй – избирательное действие на конкретное вещество или группу сходных веществ. Ответ 3.

30. Верны ли следующие суждения о скорости химической реакции?

А) Это изменение концентрации реагирующих веществ

Б) Это изменение количества вещества реагента в единицу времени

1) верно только А

2) верно только Б

3) верны оба суждения

4) оба суждения не верны

Наиболее близко к истинному суждение А, но не содержит такой важнейшей характеристики скорости химической реакции, как отношение изменения концентрации реагирующих веществ ко времени, за которое оно произошло. Ответ 4.

 


 

Задания для самостоятельной работы

 

1. Взаимодействие алюминия с оксидом хрома (III) – это реакция

1) замещения     2) присоединения        3) разложения   4) обмена

 

2. Внутримолекулярная дегидратация спиртов – это реакция

1) замещения     2) присоединения        3) отщепления   4) изомеризации

 

3. При сливании растворов иодида калия и нитрата свинца (II) протекает реакция

1) замещения     2) присоединения        3) разложения   4) обмена

 

4. Хлор вступает в реакцию замещения с 

1) хлоридом железа (II)

2) бромидом калия

3) оксидом углерода (II)

4) гидроксидом натрия

 

5. Не является окислительно-восстановительной реакция, схема которой

1) (CuOH)2CO3 ® CuO + H2O + CO2

2) KMnO4 ® K2MnO4 + O2↑ + MnO2

3) KClO3 ® KCl + O2

4) NH4NO3 ® N2O + H2O

 

6. К гомогенным реакциям относится

1) обжиг сульфида меди (II)

2) алюминотермия

3) взаимодействие цинка с соляной кислотой

4) хлорирование метана

 

7. Окислительно-восстановительная реакция лежит в основе получения

1) сульфата аммония из аммиака и серной кислоты

2) кислорода разложением пероксида водорода

3) оксида бария разложением карбоната бария

4) гидроксида кальция из оксида кальция

 

8. Химическое взаимодействие отсутствует при получении

1) бензина каталитическим крекингом

2) кислорода фракционной перегонкой воздуха

3) синтез-газа конверсией метана

4) аммиака из азото-водородной смеси.

 

9. Эндотермическим процессом является

1) нейтрализация серной кислоты гидроксидом натрия

2) горение серы

3) разложение гидроксида кальция

4) взаимодействие алюминия с бромом

 

10. С уменьшением относительной молекулярной массы органического вещества протекает реакция

1) дегидрирования этана

2) изомеризации н-бутана

3) гидрирования бутаналя

4) хлорирования метана

 

11. С увеличением относительной молекулярной массы органического вещества протекает реакция

1) гидролиза этилового эфира уксусной кислоты

2) дегидрирования этана

3) окисления пропанола-1 до пропаналя

4) гидратации ацетилена

 

12. К реакциям обмена относится взаимодействие между

1) оксидом меди (II) и соляной кислотой

2) оксидом натрия и водой

3) оксидом углерода (IV) и магнием

4) оксидом серы (VI) и оксидом цинка

 

13. К реакциям замещения не относится взаимодействие между хлором и

1) метаном

2) этиленом

3) этаном

4) уксусной кислотой

 

14. В реакцию соединения вступят вещества, формулы которых

1) СO и FeO

2) CO2 и Mg

3) CO и Сl2

4) СО и CuO

 

15. Окислительно-восстановительной является реакция, схема которой

1) CuO + H2SO4 ® CuSO4 + H2O

2) FeO + HNO3 ® Fe (NO3)3 + NO + H2O

3) NaHSO4 + NaOH ® Na2SO4 + H2O

4) NH4HCO3 ® NH3 + CO2 + H2O

 

16. Реакцией горения нельзя назвать процесс, уравнение которого

1) S + O2 = SO2

2) C + O2 = CO2

3) N2 + О2 = 2 NO

4) 4 P + 5 O2 = 2 P2O5

 

17. С наибольшей скоростью с водой реагирует

1) калий             2) литий             3) кальций          4) железо

 

18. С наименьшей скоростью с водородом реагирует

1) фтор               2) хлор               3) бром              4) иод

 

19. С наибольшей скоростью при комнатной температуре протекает реакция между

1) водородом и азотом

2) уксусной кислотой и этиловым спиртом

3) цинком и соляной кислотой

4) растворами нитрата серебра и хлорида натрия

 

20. Скорость реакции разложения пероксида водорода увеличится при 

1) разбавлении раствора

2) увеличении давления

3) внесении катализатора

4) охлаждении раствора

 

21. Увеличение давления повысит скорость реакции между

1) Mg и H2SO4

2) N2 и Н2

3) KI (р-р) и AgNO3 (р-р)

4) СаСО3 и HCl (р-р)

 

22. С наибольшей скоростью протекает реакция между водным раствором гидроксида натрия и 

1) соляной кислотой

2) алюминием

3) хлорэтаном

4) оксидом кремния (IV)

 

23. Увеличение концентрации кислорода увеличит скорость реакции, схема которой

1) H2O2 ® H2O + O2

2) NO + O2 ® NO2

3) KClO3 ® KCl + O2

4) KMnO4 ® K2MnO4 + MnO2 + O2

 

24. Давление не влияет на скорость реакции между

1) H2 и Br2          2) CO2 и С          3) Fe и S             4) СО и О2

 

25. К каталитическим реакциям относится получение

1) хлороводорода из хлора и водорода

2) фосфора из фосфата кальция

3) хрома алюминотермией

4) аммиака из азота и водорода

 

26. Увеличение температуры

1) увеличивает скорость любой реакции

2) уменьшает скорость любой реакции

3) увеличивает скорость только эндотермических реакций

4) не влияет на скорость реакции

 

27. Скорость реакции увеличивается при 

1) повышении концентрации реагирующих веществ

2) повышении концентрации продуктов реакции

3) понижении температуры

4) понижении давления

 

28. Соли двухвалентной ртути используются в качестве катализатора реакции

1) окисления спиртов

2) гидрировния аренов

3) гидратации ацетилена

4) тримеризации ацетилена

 

29. Для увеличения скорости реакции синтеза аммиака из азота и водорода нужно:

1) понизить температуру

2) уменьшить давление

3) увеличить концентрацию аммиака

4) увеличить давление

 

30. Ингибитор – это вещество,

1) ускоряющее химическую реакцию

2) замедляющее химическую реакцию

3) усиливающее действие катализатора

4) нейтрализующее каталитические яды

 

03 Октябрь 2011, 21733 просмотра.

Комментарии


Алюминий, подготовка к ЕГЭ по химии

Алюминий является самым распространенным металлом в земной коре. Свойства алюминия позволяют активно применять в составе металлоконструкций: он легкий, мягкий, поддается штамповке, обладает высокой антикоррозийной устойчивостью.

Для алюминия характерна высокая химическая активность, отличается также высокой электро- и теплопроводностью.

При переходе атома алюминия в возбужденное состояние 2 электрона s-подуровня распариваются, и один электрон переходит на p-подуровень.

В природе алюминий встречается в виде минералов:

Алюминий получают путем электролиза расплава Al2O3 в криолите (Na3[AlF6]). Галлий, индий и таллий получают схожим образом - методом электролиза их оксидов и солей.

  • Реакции с неметаллами
  • При комнатной температуре реагирует с галогенами (кроме фтора) и кислородом, покрываясь при этом оксидной пленкой.

    Al + O2 → Al2O3 (снаружи Al покрыт оксидной пленкой - Al2O3)

    Al + Br2 → AlBr3 (бромид алюминия)

    При нагревании алюминий вступает в реакции с фтором, серой, азотом и углеродом.

    Al + F2 → (t) AlF3 (фторид алюминия)

    Al + S → (t) Al2S3 (сульфид алюминия)

    Al + N2 → (t) AlN (нитрид алюминия)

    Al + C → (t) Al4C3 (карбид алюминия)

  • Реакции с кислотами и щелочами
  • Алюминий проявляет амфотерные свойства (греч. ἀμφότεροι - двойственный), вступает в реакции как с кислотами, так и с основаниями.

    Al + HCl → AlCl3 + H2

    Al + H2SO4(разб.) → Al2(SO4)3 + H2

    Al + H2SO4(конц.) → (t) Al2(SO4)3 + SO2↑ + H2O

    Al + HNO3(разб.) → (t) Al(NO3)3 + N2O + H2O

    Al + NaOH + H2O → Na[Al(OH)4] + H2↑ (тетрагидроксоалюминат натрия; поскольку алюминий дан в чистом виде - выделяется водород)

    При прокаливании комплексные соли не образуются, так вода испаряется - вместо них образуются (в рамках ЕГЭ) средние соли - алюминаты (академически - сложные окиселы):

    Na[Al(OH)4] → (t) NaAlO2 + H2O

  • Реакция с водой
  • При комнатной температуре не идет из-за образования оксидной пленки - Al2O3 - на воздухе. Если разрушить оксидную пленку нагреванием раствора щелочи или амальгамированием (покрытием металла слоем ртути) - реакция идет.

    Al + H2O → (t) Al(OH)3 + H2

  • Алюминотермия
  • Алюминотермия (лат. Aluminium + греч. therme - тепло) - способ получения металлов и неметаллов, заключающийся в восстановлении их оксидов алюминием. Температуры при этом процессе могут достигать 2400°C.

    С помощью алюминотермии получают Fe, Cr, Mn, Ca, Ti, V, W.

    Fe2O3 + Al → (t) Al2O3 + Fe

    Cr2O3 + Al → (t) Al2O3 + Cr

    MnO2 + Al → (t) Al2O3 + Mn

    Оксид алюминия

    Оксид алюминия получают в ходе взаимодействия с кислородом - на воздухе алюминий покрывается оксидной пленкой. При нагревании гидроксид алюминия, как нерастворимое основание, легко разлагается на оксид и воду.

    Al + O2 → Al2O3

    Al(OH)3 → (t) Al2O3 + H2O↑

    Проявляет амфотерные свойства: реагирует и с кислотами, и с основаниями.

    Al2O3 + H2SO4 → Al2(SO4)3 + H2O

    Al2O3 + NaOH + H2O → Na[Al(OH)4] (тетрагидроксоалюминат натрия)

    Al2O3 + NaOH → (t) NaAlO2 + H2O (алюминат натрия)

    Al2O3 + Na2O → (t) NaAlO2

    Гидроксид алюминия

    Гидроксид алюминия получают в ходе реакций обмена между растворимыми солями алюминия и щелочами. В результате гидролиза солей алюминия часто выпадает белый осадок - гидроксид алюминия.

    AlBr3 + LiOH → Al(OH)3↓ + LiBr

    Al(NO3)3 + K2CO3 → KNO3 + Al(OH)3↓ + CO2 (двойной гидролиз: Al(NO3)3 гидролизуется по катиону, K2CO3 - по аниону)

    Al2S3 + H2O → Al(OH)3↓ + H2S↑

    Проявляет амфотерные свойства. Реагирует и с кислотами, и с основаниями. Вследствие нерастворимости гидроксид алюминия не реагирует с солями.

    Al(OH)3 + H2SO4 → Al2(SO4)3 + H2O

    Al(OH)3 + LiOH → Li[Al(OH)4] (при избытке щелочи будет верным написание - Li3[Al(OH)6] - гексагидроксоалюминат лития)

    © Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2022

    Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

    Алюминий и его свойства

    Цель: Рассмотреть строение, свойства, применение алюминия, используя современные технологии обучения.

    Задачи:

    • Образовательная – выявление и оценка степени овладения системой знаний и комплексом навыков и умений об амфотерных элементах на примере алюминия, готовности учащихся успешно применять полученные знания на практике, позволяющих обеспечить обратную связь и оперативную корректировку учебного процесса.
    • Развивающая – развитие критического мышления, самостоятельности и способности к рефлексии, обеспечение системности учения, а так же развитие терминологического мышления; умения ставить и разрешать проблемы, анализировать, сравнивать, обобщать и систематизировать.
    • Воспитательная – воспитание положительной мотивации учения, правильной самооценки, чувства ответственности, уверенности и требовательности к себе.

    Понятия: химический знак “Аl”, химический элемент, простое вещество, электронная оболочка, степень окисления, переходный элемент.

    Оборудование: алюминий, пробирки, штатив пробирочный, спиртовка, спички, пробиркодержатель, горячая вода в стакане. (Презентация)

    Ход урока

    1. Организационный момент. Побуждение к изучению темы

    Учитель: Мы продолжаем изучение большой и важной темы: “Металлы”.

    Великие законы мирозданья
    В сущности, наивны и просты.
    И порой Вам не хватает знанья
    Для разгадки этой простоты.

    2. Формирование интереса к изучаемой теме

    – Сегодня нам предстоит познакомиться с металлом хорошо знакомым нам с детства.

    Прослушав историческую справку, попробуйте определить о каком металле 3-й группы, сегодня пойдет речь.

    Историческая справка. “Однажды к древнеримскому императору Тиберию правившему Римом в 14–27 гг. н. э., пришёл ремесленник и принёс чашу невиданной красоты, изготовленную из серебристого и на удивление лёгкого металла. На вопрос императора о названии чудесного металла ремесленник ответил, что металл получен им из …глины и пока не имеет названия. “Дальновидный” император, испугавшись, что новый металл, который можно получать из обыкновенной глины, обесценит серебро и подорвёт могущество Рима, повелел: чашу уничтожить, ремесленника обезглавить, а его мастерскую сравнять с землёй!”

    Теперь, по прошествии тысячелетий, мы не можем сказать, сколько правды лежит в основе этой легенды, рассказанной римским историком Плинием Старшим в своей “Естественной истории”, но значительная доля правды в ней кроется.

    Как вы думаете, о каком металле идет речь? (Алюминий.)

    Учитель: Таким образом, тема нашего урока: “Алюминий и его свойства”. (Учащиеся записывают в тетрадь число, тему урока.)

    3. Актуализация знаний об особенностях строения атома алюминия

    Учитель: С чего мы начинаем изучение химического элемента? (С характеристики его положения в П.С. Д.И. Менделеева.)

    Учитель: Сейчас вам предлагается осуществить данную задачу, а именно дать характеристику алюминия по его положению в П.С. Д.И. Менделеева.

    I. Характеристика химического элемента (заголовок в тетрадь)

    Учащимся предлагается самостоятельно выполнить данное задание в тетрадях. Данное задание может быть выполнено полностью самостоятельно и оценено высоким баллом, либо с использованием “помогалочки”.(см слайд)

    1. Порядковый номер13
    2. Атомная масса 27
    3. Период 3
    4. Группа 3(подгруппа А,)
    5. Строение атома (заряд ядра 13, число протонов13, нейтронов14, электронов13, электронная формула.1S22S22P63S23P1)

    Рефлексия этапа работы.

    После выполнения задания в классе разворачивается коллективное обсуждение по следующим вопросам:

    1. Сколько электронов находится на внешнем уровне атома алюминия? Ответ: три электрона.
    2. Какую степень окисления проявляет алюминий? Ответ: +3
    3. Алюминий будет отдавать или принимать электроны? Ответ: отдавать.
    4. Значит алюминий это… Ответ: металл.
    5. Какой же это металл: активный или неактивный?

    Ответы могут быть разные: из своего жизненного опыта ребята отвечают, что это неактивный металл (алюминиевые провода не реагируют с водой), другие делают предположение об активности алюминия, так как он находится в электрохимическом ряду напряжения металлов сразу после активных металлов.

    Учитель: Для решения вопроса об активности алюминия, что мы должны рассмотреть?

    Учащийся: Физические и химические свойства алюминия, как простого вещества?

    4. Формирование знаний о физических свойствах алюминия – простого вещества

    Учитель: Используя свои наблюдения, выданные вам материалы, назовите физические свойства алюминия.

    II. Физические свойства алюминия. (Записываем заголовок в тетрадь.)

    Лабораторная работа по теме: “Физические свойства алюминия”.

    Работу выполняют в группах. Работают по инструктивным карточкам. Для более чётких и быстрых ответов используются таблицы “Относительная твёрдость металлов”, “Плотность металлов”, “Температура плавления металлов”, “Относительная теплопроводность и электрическая проводимость металлов”, которые находятся на каждой парте.

    (Самостоятельная работа учащихся с образцами алюминия по инструктивной карточке.)

    Рассмотрите алюминиевую пластинку, ответьте на вопросы:

    1. Каково агрегатное состояние алюминия? (1 группа)
    2. Каков цвет алюминия? (2 группа)
    3. Имеется ли блеск? (3 группа)
    4. Какова плотность алюминия? Как рассчитали? Каковы данные в таблице? (4 группа)
    5. Какова твердость алюминия? Как испытывали? Каковы справочные данные? (1 группа)
    6. Обладает ли алюминий пластичностью? Лёгкий ли это металл?( 2 группа)
    7. Прочный ли металл алюминий? (3 группа)
    8. Наблюдается ли растворение алюминия в воде? (4 группа)
    9. Обладает ли алюминий теплопроводностью? А электропроводностью? Каким металлам уступает алюминий? (1,3 группы)
    10. Обладает ли алюминий магнитными свойствами? (2 группа)
    11. По табличным данным, какова температура плавления у алюминия? (4 группа)

    Учитель (обобщает). Алюминий легкий металл, серебристо – белого цвета, с металлическим блеском. Плотность – 2,7г/см3, твердость – 2,9, пластичный, обладает высокой теплопроводностью и электропроводностью, не обладает магнитными свойствами, t0пл = 6600С.

    Хотя алюминий является активным металлом, в воде он не растворяется, так как на его поверхности образуется оксидная плёнка. (просмотр слайда о физических свойствах алюминия)

    Благодаря чему алюминий обладает такими свойствами? (Благодаря строению кристаллической решетки)

    ? А какова кристаллическая решетка алюминия (металлическая)
    ? Какова химическая связь в металле? (металлическая)

    5. Формирование знаний о химических свойствах алюминия.

    Учитель: А теперь перейдем к изучению химических свойств алюминия. Запишите в тетрадь заголовок III. Химические свойства алюминия. (записываем заголовок в тетрадь)

    Учитель: Что особенного в химических свойствах алюминия?

    Обратимся к таблице: “Электрохимический ряд напряжения металлов”

    Алюминий расположен там сразу после щелочных и щелочно – земельных металлов. А это значит, что алюминий – очень активный металл. Алюминий восстанавливает все атомы, находящиеся справа от него в электрохимическом ряду напряжения металлов, простые вещества – неметаллы. Из сложных соединений алюминий восстанавливает ионы водорода и ионы менее активных металлов. Однако при комнатной температуре на воздухе алюминий не изменяется. Почему? (Покрыт прочной оксидной пленкой.)

    Учитель: Поверхность Алюминия покрыта защитной оксидной плёнкой, которая защищает металл от воздействия компонентов воздуха и воды.

    С какими же веществами должен взаимодействовать алюминий, если в химических реакциях он выступает восстановителем? (Алюминий может реагировать с простыми и сложными веществами.)

    Учитель: Рассмотрим химические свойства алюминия. Предлагается видео демонстрация опытов “Взаимодействие алюминия с простыми веществами: йодом, бромом, серой и кислородом.

    Лабораторная работа

    1. Взаимодействие алюминия с простыми веществами

    Цель: выяснить отношение алюминия к простым веществам – йоду, сере, кислороду, как восстановителя

    Опыт 1. Взаимодействие алюминия с бромом
    Опыт 2. Взаимодействие алюминия с кислородом
    Опыт 3. Взаимодействие алюминия с йодом
    Опыт 4. Взаимодействие алюминия с серой

    После демонстрации опытов учащимся предлагается выполнить задание по выяснению отношения алюминия к простым веществам.

    Задание (Групповая работа)

    1. Напишите уравнения реакций, происходящих между алюминием и йодом, серой, бромом и кислородом.
    2. Укажите окислитель и восстановитель.
    3. Сделайте вывод о химической активности алюминия по отношению к простым веществам.
    4. Проверьте друг у друга правильность записей по образцу.

    Образец выполнения задания

    Уравнения к данной работе учащиеся по очереди записывают на доске, рассматривают как ОВР. Учитель исполняет роль консультанта.

    Учитель: При каких условиях алюминий реагировал с простыми веществами?

    Учащийся: При использовании дополнительной энергии или катализатора (Н2О).

    Учитель: При комнатной температуре на воздухе алюминий не изменяется, поскольку его поверхность покрыта очень прочной тонкой оксидной плёнкой, которая и защищает металл от внешних воздействий и воды.

    2. Взаимодействие алюминия со сложными веществами

    Цель: Изучить отношение алюминия к воде, кислотам, солям и щелочам с помощью видеодемонстрации опытов.

    Опыт 1. Взаимодействие алюминия со щелочью
    Опыт 2. Взаимодействие алюминия с солью
    Опыт 3. Взаимодействие алюминия с кислотой
    Опыт 4. Взаимодействие алюминия с водой

    После демонстрации учащимся предлагается выполнить задание по выяснению отношения алюминия к сложным веществам.

    Образец выполнения задания.

    Опыт 1.

    Наблюдали: алюминий хорошо растворяется в растворе соляной кислоты, выделяется газ водород.

    Вывод: Алюминий – активный металл.

    Опыт 2.

    Наблюдали: алюминий взаимодействует с раствором гидроксида натрия с выделением водорода.

    Вывод: Алюминий образует амфотерные соединения.

    Уравнения к данной работе учащиеся по очереди записывают на доске, рассматривают как ОВР. Учитель исполняет роль консультанта.

    6.Формирование знаний о применении алюминия

    Учитель: А теперь попросим ребят получивших задание на прошлом уроке рассказать о применении алюминия. Учащиеся приготовили презентацию по теме: “Области применения алюминия” Их задание было следующим: Используя материалы презентации, указать на каких свойствах алюминия, основана каждая область его применения.

    IV. Применение алюминия. (Приложение 1). (Запишем заголовок в тетрадь)

    – в электротехнике
    – для производства легких сплавов (дюралюмин, силумин) в самолето– и автомобилестроении
    – для покрытия чугунных и стальных изделий с целью повышения их коррозионной стойкости
    – для термической сварки
    – для получения редких металлов в свободном виде
    – в строительной промышленности
    – для изготовления контейнеров, фольги и т.п.

    7. Подведение итогов урока. Рефлексия

    1. Над какой темой мы сегодня работали?
    2. Что нового вы узнали об алюминии?
    3. Решили ли мы проблему об активности алюминия?
    4. Какими путями решали эту проблему?
    5. К каким выводам пришли?
    6. Оцените свою работу на уроке:

    – материал усвоен (на всех этапах урока “4”, “5”) проголосуйте красным жетоном
    – материал усвоен недостаточно (оценки “3”, “4”) проголосуйте желтым жетоном
    – материал не усвоен (оценки “2”, “3”) проголосуйте синим жетоном

    8. Закрепление знаний

    В течении 5 минут ответьте на вопросы теста, поменяйтесь ответами с учеником сидящим справа от вас, проверьте работу вашего соседа и выставьте ему оценку:

    “5” – допустима 1 ошибка
    “4” – 2 ошибки
    “3” – 3 ошибки
    “2” – более 3 ошибок

    9. Домашнее задание

    1) § 13, стр 68-71
    2) вопросы 1,2,3(у.), 5 (п), стр.75.

    Приложение 2

    Отравление алюминием – в чем проявляется и как влияет на наше здоровье?

    Алюминий (или алюминий) — третий по распространенности элемент после кислорода и кремния, составляющий 8% состава земной коры. В природе встречается в устойчивой форме, преимущественно в виде оксидов или алюмосиликатов. В почве алюминий входит в состав труднорастворимых химических соединений, только 0,1% от общего количества алюминия образует растворимые формы.

    Форма глины в почве зависит главным образом от ее рН.В кислой среде ионы алюминия постепенно высвобождаются из почвенных минералов, проникая в поверхностные воды. Высокие концентрации алюминия в почве и поверхностных водах приводят к накоплению этого элемента в растениях — в том числе и в тех, которые попадают на нашу тарелку.

    Отравление алюминием

    Общее воздействие алюминия на человека с пищей оценивается в 14–280 мг еженедельно . Молоко, йогурты, плавленые сырки, джемы, желе, мука, сахар, разрыхлители, консерванты, крупы — все эти продукты содержат определенное количество алюминия.Чай и специи, такие как майоран, базилик и черный перец, содержат его еще больше.

    Оказывается, важно хранить продукты. Уже в 1996 г. было показано, что в случае соответствующих кислых пищевых продуктов (например, молока, пива) алюминий может мигрировать в них из их алюминиевой упаковки, и чем дольше срок хранения таких продуктов, тем выше концентрация алюминия в них.

    Алюминий

    также используется в производстве дерева, стекла, керамических материалов, лекарств, кухонной утвари и косметики — значительное количество содержится в антиперспирантах.

    Отравление алюминием – симптомы

    Многочисленные эксперименты показали, что алюминий оказывает негативное влияние на сознание человека . Его накопление в головном мозге приводит к таким симптомам, как нарушения памяти, речи, координации, мышечный тремор и паралич. Накопление алюминия в организме также увеличивает риск болезни Альцгеймера. Эти расстройства связаны с повышенным накоплением алюминия в гиппокампе, отвечающем за обучение и память.

    Эксперименты на животных показывают, что алюминий отрицательно влияет на их репродуктивную систему. Исследования на самках крыс показали, что воздействие алюминия, вводимого с питьевой водой в течение 120 дней, может привести к снижению их репродуктивной способности за счет снижения секреции эстрадиола, прогестерона, ЛГ и ФСГ и увеличения секреции тестостерона. Кроме того, пренатальное воздействие алюминия на крыс приводило к более низкой массе тела при рождении, а также к задержке полового созревания.

    Алюминий и здоровье

    Алюминий плохо усваивается организмом человека - более 95% этого элемента, попадающего в организм, выводится из него с мочой, но при почечной недостаточности может накапливаться в организме . Возраст тоже работает нам во вред – чем мы старше, тем больше алюминия откладывается в наших тканях. Его распределение в организме зависит от дозы и продолжительности воздействия на него.Важен и путь его поступления - всасывание алюминия ингаляционным путем (он оседает на частицах пыли и аэрозолях) более эффективно, чем в случае желудочно-кишечного тракта.

    Алюминий может мигрировать в пищу из алюминиевой упаковки, и чем дольше срок годности, тем выше концентрация алюминия.

    Несмотря на то, что человеческое тело усваивает лишь небольшое количество алюминия, нельзя недооценивать его влияние на здоровье. Алюминий был признан металлоэстрогеном из-за его способности воздействовать на рецепторы эстрогена, присутствующие в клетках рака молочной железы, и способствовать развитию опухоли.

    Человек оказывает значительное влияние на увеличение количества алюминия в окружающей среде . Алюминий широко используется в промышленности, особенно в автомобильной, электротехнической и авиационной. Повышенные концентрации этого элемента в почве и воздухе наблюдаются вблизи алюминиевых заводов и свалок, связанных со сжиганием бурого угля. Его присутствие в воздухе также может быть связано с естественными факторами окружающей среды, такими как выветривание горных пород или извержения вулканов.

    Алюминий присутствует во многих сферах жизни — значит ли это, что мы обречены его использовать? Не совсем так - в следующий раз в магазине мы можем выбрать молоко в стеклянной бутылке, а не в картонной упаковке. Мы также можем сократить использование антиперспирантов, время от времени выбирая дезодорант, не содержащий алюминия. Делая определенный выбор, мы можем значительно уменьшить поглощение алюминия и, следовательно, его влияние на нас.

    ССЫЛКИ

    1. Барабаш В., Альбинская Д., Яськовская М., Липец Ю. (2002). Экотоксикология алюминия. Польский журнал экологических исследований, 11: 199-203
    2. Беларчик Х. (2006). Квалификационная работа: Метаболизм ацетил-КоА в холинергических клетках и их чувствительность к нейротоксическим факторам, Медицинская академия, Гданьск
    3. Дарбре PD (2005). Алюминий, антиперспиранты и рак молочной железы. Журнал неорганической биохимии 99: 1912-1919.
    4. Юлька Д., Васишта Р.К., Гилл К.Д. (1996). Распределение алюминия в различных областях мозга и органах тела крысы.Исследование биологических микроэлементов, 52: 182-192
    5. Лангауэр-Левовицка Х. (2005). Алюминий - опасность для окружающей среды, Экологическая медицина, Сосновец, 59-64
    6. Наяк П. (2002). Алюминий: воздействие и болезни. Отдел экологических исследований A, 89: 101-115
    7. Синьчук-Вальчак Х. (2001). Изменения в нервной системе после профессионального воздействия соединений алюминия в свете литературы. Медицина труда, 52: 479-481
    8. Скибневская К. А., Смочинский С. С. (1996).Определение степени миграции алюминия из сосудов в молоко. Летопись ПЖ, 47: 239-245
    9. Уолтон Дж. Р. (2014). Хроническое потребление алюминия вызывает болезнь Альцгеймера: применение критериев причинности сэра Остина Брэдфорда Хилла. Журнал болезни Альцгеймера, 40: 765-838

    Отравление алюминием – в чем проявляется и как влияет на наше здоровье? - 3,7/5. Было подано 160 голосов.

    .

    Коррозия алюминия. Коррозия алюминия Реакция алюминия с азотной кислотой

    Алюминий – разрушение металла под воздействием окружающей среды.

    Для реакции Al 3+ + 3e → Al стандартный потенциал алюминиевого электрода составляет -1,66 В.

    Температура плавления алюминия 660°С.

    Плотность алюминия 2,6989 г/см3 (при нормальных условиях).

    Алюминий, хотя и является активным металлом, обладает довольно хорошими коррозионными свойствами. Это можно объяснить способностью пассивироваться во многих агрессивных средах.

    Коррозионная стойкость алюминия зависит от многих факторов: чистоты металла, агрессивной среды, концентрации агрессивных загрязняющих веществ в окружающей среде, температуры и т. д. Большое влияние оказывает рН растворов. Глинозем образуется только на поверхности металла в диапазоне рН от 3 до 9!

    Его чистота оказывает большое влияние на коррозионную стойкость алюминия. Для производства химического оборудования используется только металл высокой чистоты (без примесей), например, алюминий марок АВ1 и АВ2.

    Коррозия алюминия наблюдается не только в тех средах, где на поверхности металла образуется защитный оксидный слой.

    При нагревании алюминий может реагировать с некоторыми неметаллами:

    2Al + N 2 → 2AlN - взаимодействие алюминия и азота с образованием нитрида алюминия;

    4Al + 3C → Al 4 C 3 - реакция алюминий-углерод с образованием карбида алюминия;

    2Al + 3S → Al 2 S 3 - взаимодействие алюминия и серы с образованием сульфида алюминия.

    Коррозия алюминия на воздухе (атмосферная коррозия алюминия)

    Алюминий при взаимодействии с воздухом становится пассивным.При контакте чистого металла с воздухом на поверхности алюминия сразу появляется тонкий защитный слой оксида алюминия. Более того, рост фильма замедляется. Формула оксида алюминия: Al 2 O 3 или Al 2 O 3 H 2 O.

    Алюминий реагирует с кислородом:

    4Al + 3O 2 → 2Al 2 O 3.

    Толщина этого оксидного слоя варьируется от 5 до 100 нм (в зависимости от условий эксплуатации). Оксид алюминия имеет хорошую адгезию к поверхности, выполняет условие сплошности оксидных пленок.При хранении в хранилище толщина оксида алюминия на поверхности металла составляет примерно 0,01-0,02 мкм. При взаимодействии с сухим кислородом - 0,02 - 0,04 мкм. При термообработке алюминия толщина оксидного слоя может достигать 0,1 мкм.


    Алюминий марки

    достаточно устойчив как в чистом загородном воздухе, так и в промышленных атмосферах (содержащих пары серы, сероводород, газообразный аммиак, сухой хлористый водород и др.). Поскольку соединения серы не оказывают никакого влияния на коррозию алюминия в газовых средах, его используют в производстве установок по переработке сернистой нефти и оборудования для вулканизации каучука.

    Коррозия алюминия в воде

    Коррозия алюминия практически не наблюдается при взаимодействии с чистой пресной дистиллированной водой. Повышение температуры до 180°С особого эффекта не оказывает. Горячий водяной пар также не влияет на коррозию алюминия. Если в воду добавить немного щелочи, то даже при комнатной температуре скорость коррозии алюминия в такой среде несколько возрастает.

    Взаимодействие чистого алюминия (не покрытого оксидной пленкой) с водой можно описать уравнением реакции:

    2Al + 6H 2 O = 2Al(OH) 3 + 3H 2.

    При взаимодействии с морской водой чистый алюминий начинает корродировать, так как чувствителен к растворенным солям. При использовании алюминия в морской воде в его состав добавляют небольшое количество магния и кремния. Коррозионная стойкость алюминия и его сплавов к морской воде значительно снижается, если металл содержит медь.

    Коррозия алюминия в кислотах

    По мере увеличения чистоты алюминия повышается его устойчивость к кислотам.

    Коррозия алюминия в серной кислоте

    Серная кислота (окисляющая) в средних концентрациях очень опасна для алюминия и его сплавов.Реакция с разбавленной серной кислотой описывается уравнением:

    2Al + 3H 2 SO 4 (разбавленный) → Al 2 (SO 4) 3 + 3H 2.

    Концентрированная холодная серная кислота не действует. А при нагреве алюминий корродирует:

    2Al + 6H 2 SO 4 (конц.) → Al 2 (SO 4) 3 + 3SO 2 + 6H 2 O.

    При этом образуется растворимая соль – сульфат алюминия.

    Al устойчив к олеуму (дымящей серной кислоте) при температуре до 200°С. В результате его используют для производства хлорсульфоновой кислоты (HSO 3 Cl) и олеума.

    Коррозия алюминия в соляной кислоте

    Алюминий или его сплавы быстро растворяются в соляной кислоте (особенно при повышении температуры). Уравнение коррозии:

    2Al + 6HCl → 2AlCl3 + 3h3.

    Растворы бромистоводородной кислоты (HBr) и плавиковой кислоты (HF) работают аналогичным образом.

    Коррозия алюминия в азотной кислоте

    Концентрированный раствор азотной кислоты обладает высокими окислительными свойствами. Алюминий в азотной кислоте при нормальной температуре чрезвычайно устойчив (стойкость выше, чем у нержавеющей стали 12Х18Н9).Он даже используется для производства концентрированной азотной кислоты путем прямого синтеза.

    При нагревании коррозия алюминия в азотной кислоте протекает по реакции:

    Al + 6HNO 3 (конц.) → Al (NO 3) 3 + 3NO 2 + 3H 2 O.

    Коррозия алюминия в уксусной кислоте

    Алюминий

    обладает достаточно высокой стойкостью к уксусной кислоте любой концентрации, но только при температуре не выше 65°С. Используется для производства формальдегида и уксусной кислоты. При более высоких температурах алюминий растворяется (за исключением кислот концентрацией 98 - 99,8 %).

    В бромных слабых растворах хромовых кислот (до 10%), фосфорных кислот (до 1%) при комнатной температуре устойчив алюминий.

    Алюминий и его сплавы слабо воздействуют на лимонную, масляную, яблочную, винную, пропионовую кислоты, вино и фруктовые соки.

    Щавелевая, муравьиная и хлорорганические кислоты разрушают металл.

    На коррозионную стойкость алюминия большое влияние оказывает ртуть в виде паров и капель. После кратковременного контакта металл и его сплавы интенсивно корродируют, образуя амальгамы.

    Коррозия алюминия в щелочах

    Основания легко растворяют защитную оксидную пленку на поверхности алюминия, он начинает реагировать с водой, в результате чего происходит растворение металла с выделением водорода (коррозия алюминия с водородной деполяризацией).

    2Al + 2NaOH + 6h3O → 2Na + 3h3;

    2 (NaOH H 2 O) + 2Al → 2NaAlO 2 + 3H 2.

    Фаянсовая посуда сформирована.

    Кроме того, оксидный слой разрушается солями ртути, ионами меди и хлора.

    Химические свойства алюминия определяются его положением в периодической таблице элементов.

    Ниже приведены основные химические реакции алюминия с другими химическими элементами. Эти реакции определяют основные химические свойства алюминия.

    С чем реагирует алюминий?

    Простые вещества:

    • галогены (фтор, хлор, бром и йод)
    • люминофор
    • углерод
    • кислород (горение)
    • 90 126

      Сложные вещества:

      • кислоты минеральные (соляная, фосфорная)
      • Серная кислота
      • Азотная кислота
      • щелочь
      • окислители
      • оксиды менее активных металлов (алюмотермия)

      С чем алюминий не вступает в реакцию

      Алюминий не реагирует:

      • с водородом
      • при нормальных условиях - с концентрированной серной кислотой (в результате пассивации - образование плотной оксидной пленки)
      • при нормальных условиях - концентрированной азотной кислотой (в т.ч. пассивацией)

      Алюминий и воздух

      Обычно поверхность алюминия всегда покрывается тонким слоем оксида алюминия для защиты от воздействия воздуха, в частности кислорода.Поэтому считается, что алюминий не реагирует с воздухом. Если этот оксидный слой поврежден или удален, свежая поверхность алюминия вступает в реакцию с кислородом воздуха. Алюминий может гореть в кислороде ослепительно белым пламенем с образованием оксида алюминия Al2O3.

      Реакция алюминия с кислородом:

      Алюминий и вода

      Алюминий реагирует с водой в следующих реакциях:

      • 2Al + 6H 2 O = 2Al (OH) 3 + 3H 2 (1)
      • 2Al + 4h3O = 2AlO(ОН) + 3h3 (2)
      • 2Al + 3h3O = Al2O3 + 3h3 (3)

      Эти реакции производят, соответственно:

      • модификация гидроксида алюминия, байерита и водорода (1)
      • Модификация гидроксида алюминия богемита и водорода (2)
      • оксид алюминия и водород (3)

      Кстати, эти реакции представляют большой интерес для разработки компактных установок по производству водорода для транспортных средств, работающих на водороде.

      Все эти реакции термодинамически возможны в интервале температур от комнатной до температуры плавления алюминия 660 ºС. Все они также экзотермические, то есть происходят с выделением теплоты:

      • Al(OH)3 – наиболее стабильный продукт реакции при комнатной температуре до 280 ºС.
      • При температурах от 280 до 480 ºС наиболее устойчивым продуктом реакции является AlO(OH).
      • Al 2 O 3 является наиболее стабильным продуктом реакции при температурах выше 480 ºС.

      Таким образом, оксид алюминия Al 2 O 3 становится термодинамически более стабильным, чем Al(OH) 3 при повышенных температурах. Продукт реакции алюминия с водой при комнатной температуре – гидроксид алюминия Al(OH)3

      Реакция (1) показывает, что алюминий должен самопроизвольно реагировать с водой при комнатной температуре. Однако на практике кусок алюминия, погруженный в воду, не реагирует с водой при комнатной температуре или даже в кипящей воде. Дело в том, что алюминий имеет на своей поверхности тонкий сплошной слой оксида алюминия Al 2 O 3 .Этот оксидный слой прочно прилипает к поверхности алюминия и предотвращает его реакцию с водой. Поэтому, чтобы начать и поддерживать реакцию алюминия с водой при комнатной температуре, необходимо постоянно снимать или разрушать этот оксидный слой.

      Алюминий и галоген

      Алюминий бурно реагирует со всеми галогенами - это:

      • Фтор F
      • хлор Cl
      • бром Br и
      • йод (йод) I,
      • 90 126

        с образованием соответственно:

        • фторид AlF 3
        • хлорид AlCl 3
        • бромид Al 2 Br 6 и
        • йодид Al 2 Br 6.

        Реакции водорода с фтором, хлором, бромом и йодом:

        • 2Al + 3F 2 → 2AlF 3
        • 2Al + 3Cl2 → 2AlCl3
        • 2Al + 3Br 2 → Al 2 Br 6
        • 2Al + 3l 2 → Al 2 I 6

        Алюминий и кислоты

        Алюминий активно реагирует с разбавленными кислотами: серной, соляной и азотной, образуя соответствующие соли: сульфат алюминия Al 2 SO 4 , хлорид алюминия AlCl 3 и нитрат алюминия Al (NO 3 ) 3

        Реакция алюминия с разбавленными кислотами:

        • 2Al + 3H 2 SO 4 -> Al 2 (SO 4) 3 + 3H 2
        • 2Al + 6HCl -> 2AlCl 3 + 3H 2
        • 2Al + 6HNO 3 -> 2Al (NO 3) 3 + 3H 2

        Не взаимодействует с концентрированными серной и соляной кислотами при комнатной температуре, при нагревании реагирует с образованием солей, оксидов и воды.

        Алюминий и щелочь

        Алюминий в водном растворе основания - гидроксида натрия - реагирует с образованием алюмината натрия.

        Реакция алюминия с гидроксидом натрия:

        • 2Al + 2NaOH + 10H 2O -> 2Na + 3H 2

        Артикул:

        1. Химические элементы. Первые 118 элементов в алфавитном порядке / под ред. Википедисты - 2018

        2. Реакция алюминия с водой с образованием водорода / Джон Петрович и Джордж Томас, Министерство энергетики США, 2008

        1) Кремний сжигают в атмосфере хлора.Полученный хлорид обрабатывали водой. Образовавшийся осадок прокаливают. Затем его соединили с фосфатом кальция и углеродом. Составьте уравнения четырех описанных реакций.


        2) Газ, полученный при обработке нитрида кальция водой, пропускали через нагретый докрасна порошок оксида меди (II). Полученное твердое вещество растворяли в концентрированной азотной кислоте, раствор упаривали и полученный твердый остаток прокаливали. Составьте уравнения четырех описанных реакций.

        3) Некоторое количество сульфида железа (II) разделили на две части.Одну из них обработали соляной кислотой, а другую обожгли на воздухе. При взаимодействии выделившихся газов образовалось простое желтое вещество. Полученный материал нагревали с концентрированной азотной кислотой, при этом выделялся коричневый газ. Напишите уравнения четырех описанных реакций.

        4) При взаимодействии глинозема с азотной кислотой образуется соль. Соль сушили и прокаливали. Твердый остаток, образовавшийся при прокаливании, подвергали электролизу в расплавленном криолите.Металл, полученный электролизом, нагревали с концентрированным раствором, содержащим нитрат калия и гидроксид калия, при этом выделялся газ с резким запахом. Напишите уравнения четырех описанных реакций.

        5) Взаимодействие оксида хрома (VI) с гидроксидом калия. Полученный материал обработали серной кислотой и из полученного раствора выделили оранжевую соль. Эту соль обрабатывали бромистоводородной кислотой. Образовавшееся простое вещество прореагировало с сероводородом. Напишите уравнения четырех описанных реакций.

        6) Порошкообразный магний нагревали в атмосфере азота. При взаимодействии полученного вещества с водой выделялся газ. Газ пропускали через водный раствор сульфата хрома (III), в результате чего выпадал серый осадок. Осадок отделяли и нагревали с раствором, содержащим перекись водорода и гидроксид калия. Напишите уравнения четырех описанных реакций.

        7) Аммиак пропускали через бромистоводородную кислоту. К полученному раствору добавляли раствор нитрата серебра.Образовавшийся осадок отделяли и нагревали с порошком цинка. Образовавшийся в ходе реакции металл обрабатывали концентрированным раствором серной кислоты, при этом выделялся газ с резким запахом. Напишите уравнения четырех описанных реакций.

        8) Хлорат калия нагревали в присутствии катализатора, при этом выделялся бесцветный газ. При сжигании железа в атмосфере этого газа была получена железная окалина. Его растворяли в избытке соляной кислоты. К полученному раствору добавляли раствор, содержащий дихромат натрия и соляную кислоту.Напишите уравнения четырех описанных реакций.

        9) Нагревали натрий в атмосфере водорода. При добавлении воды к полученному материалу наблюдали выделение газа и образование прозрачного раствора. Через этот раствор пропускали бурый газ, образующийся при взаимодействии меди с концентрированным раствором азотной кислоты. Напишите уравнения четырех описанных реакций.

        10) Алюминий прореагировал с раствором гидроксида натрия. Выделившийся газ пропускали через нагретый порошок оксида меди (II).Полученное простое вещество растворяли при нагревании в концентрированной серной кислоте. Полученную соль отделяли и добавляли к раствору иодида калия. Напишите уравнения четырех описанных реакций.

        11) Проведен электролиз раствора хлорида натрия. К полученному раствору добавляли хлорид железа (III). Образовавшийся осадок отфильтровывали и прокаливали. Твердый остаток растворяли в йодистоводородной кислоте. Напишите уравнения четырех описанных реакций.

        12) К раствору гидроксида натрия добавили алюминиевый порошок.Избыток углекислого газа пропускали через раствор полученного материала. Образовавшийся осадок отделяли и прокаливали. Полученный продукт смешивают с карбонатом натрия. Напишите уравнения четырех описанных реакций.

        Алюминий является амфотерным металлом. Электронная конфигурация атома алюминия 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1. Таким образом, он имеет три валентных электрона на внешнем электронном слое: 2 на 3s и 1 на подуровне 3p. Благодаря такому строению для него характерны реакции, в результате которых атом алюминия теряет три электрона с внешнего уровня и приобретает степень окисления +3.Алюминий является очень активным металлом и обладает очень сильными восстановительными свойствами.

        Взаимодействие алюминия с простыми веществами

        с кислородом

        При контакте абсолютно чистого алюминия с воздухом атомы алюминия в поверхностном слое сразу взаимодействуют с кислородом воздуха и образуют тончайшую, в несколько десятков атомных слоев, прочную оксидную пленку, состоящую Al 2 O 3, который защищает алюминий от дальнейшего окисления. Окисление больших образцов алюминия также невозможно даже при очень высоких температурах.Тем не менее мелкодисперсный порошок алюминия довольно легко горит в пламени горелки:

        4Аl + 3О 2 = 2Аl 2 О 3

        с галогенами

        Алюминий очень бурно реагирует со всеми галогенами. Таким образом, реакция между смешанными порошками алюминия и йода протекает уже при комнатной температуре после добавления капли воды в качестве катализатора. Уравнение взаимодействия йода с алюминием:

        2Al + 3I 2 = 2AlI 3

        С бромом, представляющим собой темно-коричневую жидкость, алюминий также реагирует без нагревания.Добавить образец алюминия в жидкий бром довольно просто: сразу начинается бурная реакция с выделением большого количества тепла и света:

        2Al + 3Br 2 = 2AlBr 3

        Реакция между алюминием и хлором происходит при нагревании алюминиевой фольги или мелкодисперсный порошок алюминия помещают в колбу, наполненную хлором. Алюминий эффективно горит в хлоре по уравнению:

        2Al + 3Cl2 = 2AlCl3

        с серым

        При нагревании до 150-200°С или после воспламенения смеси порошкообразного алюминия и серы происходит интенсивная экзотермическая реакция с выделением между ними начинается свет:

        - сульфид алюминий

        с азотом

        При взаимодействии алюминия с азотом при температуре около 800 о С образуется нитрид алюминия:

        с углеродом

        При температуре около 2000 о С алюминий реагирует с углеродом и образует карбид алюминия (метан) содержащие углерод в стадии окисления -4, как и в метане.

        Взаимодействие алюминия со сложными веществами

        с водой

        Как было сказано выше, стабильный и прочный слой оксида Al 2 O 3 препятствует окислению алюминия на воздухе. Тот же защитный оксидный слой делает алюминий инертным к воде. При удалении защитного оксидного слоя с поверхности такими методами, как обработка водными щелочами, хлоридом аммония или солями ртути (амальгамирование), алюминий начинает бурно реагировать с водой с образованием гидроксида алюминия и водорода:

        с оксидами металлов

        После при воспламенении смеси алюминия с оксидами менее активных металлов (справа от алюминия в ряду активности) начинается чрезвычайно бурная, сильно экзотермическая реакция.Так, при взаимодействии алюминия с оксидом железа (III) развивается температура 2500-3000 о С. В результате этой реакции образуется расплав железа высокой чистоты:

        2Al + Fe 2 O 3 = 2Fe + Al 2 O 3

        Та способ получения металлов из их оксидов восстановлением алюминия называется алюмотермией или алюмотермией .

        с неокисляющими кислотами

        Взаимодействие алюминия с неокисляющими кислотами, т.е. практически со всеми кислотами, кроме концентрированных серной и азотной кислот, приводит к образованию соли алюминия соответствующей кислоты и газообразного водорода:

        а) 2Аl + 3Н 2 SO 4 (разбавленный) = A1 2 (SO 4) 3 + 3H 2

        2Al 0 + 6H + = 2Al 3+ + 3H 2 0;

        б) 2AI + 6HCl = 2AlCl3 + 3H 2

        с окисляющими кислотами
        - концентрированная серная кислота

        Взаимодействие алюминия с концентрированной серной кислотой в нормальных условиях, а также при низких температурах не происходит вследствие эффекта, называемого пассивация.При нагревании возможна реакция, приводящая к образованию сульфата алюминия, воды и сероводорода, который образуется в результате восстановления серы, входящей в состав серной кислоты:

        Это глубокое восстановление серы от окисления состояние +6 (в H 2 SO 4) до состояния окисления -2 (в H 2 S) обусловлено очень высокой восстановительной способностью алюминия.

        - Кислота азотная концентрированная

        Кислота азотная концентрированная также в нормальных условиях пассивирует алюминий, что позволяет хранить его в алюминиевой таре.Как и с концентрированной серной кислотой, взаимодействие алюминия с концентрированной азотной кислотой становится возможным при сильном нагревании, при этом реакция идет в основном:

        - разбавленная азотная кислота

        Взаимодействие алюминия с разбавленной по сравнению с концентрированной азотной кислотой приводит к более глубокому образованию продуктов восстановления азот. Вместо NO, в зависимости от степени разбавления, могут быть получены N 2 O и NH 4 NO 3:

        8Al + 30HNO 3 (разбавление) = 8Al(NO 3) 3 + 3N 2 O + 15H 2 O

        8Al + 30HNO 3 (сильно разбавленный) = 8Al(NO 3) 3 + 3NH 4 NO 3 + 9H 2 O

        со щелочью

        Алюминий реагирует как с водным раствором щелочи:

        2Al + 2NaOH + 6H 2 O = 2Na + 3H 2

        и с чистыми основаниями при сплавлении:

        В обоих случаях реакция начинается с растворения защитного слоя оксида алюминия: В случае водного раствора, очищенный от водного раствора защитный оксидный слой начинает реагировать с водой по уравнению:

        2Al + 6H 2 O = 2Al(OH) 3 + 3H 2

        Образующийся гидроксид алюминия, амфотерный, вступает в реакцию с водным раствором гидроксида натрия с образованием растворимого тетрагидроксиалюмината натрия:

        Al (OH) 3 + Na ОН = Na

        .

        Алюминий (Al) — свойства, действие и возникновение алюминия

        Алюминий (Al) — элемент, который не существует на Земле в чистом виде, хотя является двенадцатым по распространенности атомом в космосе. Легкий, но прочный, не ржавеющий и постоянно перерабатываемый, это один из наиболее широко используемых металлов в мире. Жюль Верн писал об алюминии, что он обладает белизной серебра, нерушимостью золота, прочностью железа, плавкостью меди и легкостью стекла.Но что это для человека?

        Алюминий в периодической таблице. Источник: Shutterstock
        1. Откуда берется алюминий?
        2. Использование алюминия
        3. Алюминий в организме человека
        4. Алюминий и болезнь Альцгеймера
        5. Так вреден ли алюминий для человека?
        6. Как защитить себя от избытка алюминия?
        Алюминий — это элемент, классифицируемый как металл с атомным номером 13. Он мало весит — всего 2.7 г на 1 см3, а его температура плавления 660 градусов С, а температура кипения 2519 градусов С. Его существование было теоретизировано уже во второй половине 18 века, но только в 1825 году датский химик Ганс Кристиан Орстед впервые выделил небольшое количество алюминия. С тех пор методы получения его из природных месторождений постоянно совершенствовались, и, наконец, в конце XIX века ученые открыли способ выделения алюминия из глинозема (метод Холла-Эру) и способ получения последнего из боксит.Эти прорывы позволили удешевить очаровательный металл настолько, что он стал широко использоваться.

        Откуда берется алюминий?


        Алюминий - самый распространенный металл в земной коре (8,2%) - он обычно входит в состав бокситовых месторождений, в которых его гидратированный оксид достигает уровня примерно 40-60%. Остальная часть бокситов состоит из кремнезема, оксидов и гидроксидов железа. Для производства 2 тонн технического алюминия обычно требуется ок.4-5 тонн бокситов. Наибольшая добыча зафиксирована в Австралии, Китае, Бразилии и Гвинее — в последней самые большие месторождения бокситов в мире! Кроме того, в природе встречаются минералы, содержащие сульфаты алюминия, такие как квасцы применяют в дезинфицирующих и косметических целях. Всего сегодня известно около 300 соединений, в которых присутствуют атомы алюминия, в том числе такие драгоценные камни, как рубины и сапфиры.

        Крупнейшими производителями технического алюминия (почти 100%) в мире в настоящее время являются Китай, Россия, Индия и Канада.Наиболее эффективным методом производства является электролитическое рафинирование, хотя в металлургических целях применяют электролиз кислорода кислорода в расплавленном криолите.

        Использование алюминия


        Алюминий — это прежде всего металл с широким промышленным применением — подавляющая часть мировых поставок (58,8 млн метрических тонн в 2016 г.) используется для производства автомобилей и других транспортных средств. Это связано с тем, что низкая плотность и высокая прочность означают, что автомобили, хотя и долговечные, потребляют меньше топлива, будучи более экономически выгодными.Кроме того, алюминий широко используется в строительной отрасли для производства окон, дверей, строительных лесов, покрытий, крыш и т. д., а также в электротехнической и электронной промышленности. Отличным и дешевым ориентиром служит в том числе для производства кабелей или трансформаторов. Кроме того, алюминий используется для производства широкого спектра бытовой техники и оборудования – от мебели до кастрюль и машин промышленного назначения.

        Значительное, с точки зрения масштаба, использование алюминия также является упаковкой для продуктов питания и напитков, широко известной как банки.Консервированные в них продукты имеют длительный срок хранения, и, что немаловажно с точки зрения экологии, как раздельные отходы, они очень легко перерабатываются в новую упаковку. Алюминий как упаковка имеет ряд уникальных преимуществ: он нетоксичен, не впитывает свое содержимое и не склонен откалываться. Наконец, алюминий также в меньших количествах используется в производстве косметики и лекарств — в последних он обычно действует как нейтрализатор кислоты.

        Алюминиевые банки используются для изготовления банок для еды и напитков. Источник: Shutterstock. Да, в организме каждого человека есть небольшое количество этого легкого металла, но, скорее всего, это лишь влияние окружающей среды. Каждый из нас вдыхает взвешенные в воздухе мельчайшие частицы алюминия в концентрации не более 0,005-0,0018 микрограммов на кубический метр.В промышленных зонах этот уровень может быть несколько выше, до 8 мкг на квадратный метр 3 .

        Алюминий также присутствует в поверхностных водах, но в этом контексте он не считается опасным – на самом деле в питьевой воде его минимальное количество. Однако он также может попасть в наш организм через продукты питания, косметику и лекарства, и именно этот способ в последние годы стал причиной общественного беспокойства.

        Алюминий и болезнь Альцгеймера


        В 1965 г.Исследователи обнаружили, что у кроликов, которым вводили высокие дозы алюминия, наблюдались значительные изменения в мозгу. Конкретно речь идет о нейрофибриллярных клубках, т.е. патологических белковых скоплениях, которые наблюдаются, в том числе, в у людей, страдающих болезнью Альцгеймера или паркинсонизмом. Отсюда и слухи о том, что распространенные в быту алюминиевые кастрюли, банки и канализационные трубы ответственны за процессы слабоумия. Однако следует подчеркнуть, что дозы, вводимые экспериментальным животным, значительно превышают уровень алюминия, который мог бы накапливаться в организме человека в результате нормальной жизнедеятельности.Следовательно, несмотря на то, что в этой области были проведены десятки экспериментов, до сих пор нет доказательств того, что алюминий в окружающей среде, диете и лекарствах может увеличить риск болезни Альцгеймера. Алюминий присутствует в мозге каждого здорового человека и не является токсичным.

        Диаграмма, показывающая потенциальные источники алюминия в окружающей среде человека; собственное исследование

        Так вреден ли алюминий для человека?


        ЕвропейскийУправление по безопасности пищевых продуктов установило допустимое еженедельное потребление алюминия в размере 1 мг на кг. Исследования показывают, что у взрослых он иногда достигает 1,5 мг/кг в неделю, а у детей даже 2,3 мг/кг по семидневной шкале. Однако в настоящее время не считается, что эти превышения представляют значительный риск для здоровья. Относительно большему риску подвергаются промышленные рабочие, которые вдыхают повышенное количество алюминия и могут страдать от него поражением легких и хроническим кашлем.Кроме того, было доказано, что алюминий оказывает негативное влияние на людей с заболеваниями почек — они сохраняют большее количество металла в организме и подвергаются более высокому риску заболеваний головного мозга и костей.

        У детей повышенное воздействие алюминия, в основном из пищевых источников, также связано с риском заболеваний скелета — алюминий в желудке затрудняет усвоение организмом фосфора, необходимого для правильного развития костей. Однако мы ничего не знаем о потенциальных врожденных дефектах, вызванных алюминием.Да, молодые животные оказываются более слабыми и менее подвижными, если их матери имели контакт с более высокими дозами алюминия во время беременности и грудного вскармливания, но трудно перевести этот факт в реальный риск присутствия алюминия в рационе и воздухе в таких малых количествах. суммы.

        Взаимосвязь между использованием дезодорантов, содержащих алюминий, и риском развития рака молочной железы неясна. Ибо есть исследования, подтверждающие эту корреляцию, и другие, которые ей противоречат. Однако до сих пор алюминий не считается канцерогеном!

        Алюминиевая фольга обычно используется при приготовлении пищи, напримергриль. Источник: Shutterstock

        Как защитить себя от избытка алюминия?


        Вездесущий алюминий на Земле трудно избежать. Он содержится даже в грудном молоке, а в несколько больших количествах и в модифицированном молоке. Ввиду множества неизвестных, окружающих тему алюминия и его влияние на здоровье, конечно, рационально попытаться ограничить его потребление. Алюминиевые кастрюли и посуда, похоже, не представляют серьезного риска в этом контексте, но исследователи считают, что полезно ограничить потребление обработанных пищевых продуктов, содержащих добавки на основе алюминия.Безусловно, разумно отказаться от препаратов, изготовленных с использованием соединений алюминия, а также от антиперспирантов, содержащих соли алюминия. Однако ни в коем случае нельзя отказываться от рекомендуемых и обязательных прививок – научные исследования не показывают, что соединения алюминия, содержащиеся в вакцинах, оказывают негативное влияние на здоровье человека, а возможный риск абсолютно уступает доказанной пользе – ведь , в эпоху пластиковых эпидемий они остаются высокоэкологичной идеей сохранения продуктов питания.Исследования показывают, что 1 кг переработанного алюминия экономит 8 кг бокситов, 4 кг различных видов фторидов и 15 кВт/ч электроэнергии! Однако следует соблюдать осторожность при использовании непокрытой алюминиевой посуды в контакте с кислыми солеными продуктами, где риск попадания металла в пищу теоретически выше.

        Ekologia.pl (Агата Павлинец)

        Библиография
        1. Правительство Канады; «Алюминиевые факты»; nrcan.gc.ок; 17.09.2020
        2. Ресурсы лаборатории Джефферсона; «Элемент Алюминий»; Education.jlab.org; 17.08.2020
        3. Иван Айвазовский; «Что такое алюминий»; алюминиевый лидер.com; 17.08.2020
        4. Даниил Рабинович; «Привлекательность алюминия "; природа.com; 17.08.2020
        5. Агентство регистрации токсичных веществ и заболеваний; Заявление об общественном здравоохранении для алюминия; atsdr.cdc.gov; 17.08.2020
        6. Катрин Клотц и др.; Влияние на здоровье воздействия алюминия; ncbi.nlm.nih.gov; 2020-08-17
        .

        АЛЮМИНИЙ - опасно ли для здоровья?

        Хотите проверить, загружены ли вы алюминием?
        Свяжитесь с нами: 32 630 40 10

        Что такое алюминий?

        Алюминий — это техническое название алюминия, который является третьим наиболее распространенным элементом после кислорода и кремния среди всех элементов, составляющих земную кору.На его долю приходится около 7-8% от общего его содержания. Это также самый распространенный металл на Земле. Соединения алюминия встречаются в почве, воздухе, горных породах и воде как в природе, так и в источниках водоснабжения.

        Увеличение его концентрации в природе вызвано, в том числе, промышленное развитие, увеличение выбросов автомобильных и металлургических выхлопных газов и прогрессирующая урбанизация. Это способствует формированию так называемого кислотные дожди, снижающие естественный рН почвы и воды, причем чем ниже рН, тем выше содержание в ней токсичных форм алюминия.Это, в свою очередь, оказывает негативное влияние на растительность, в том числе на овощи, фрукты и травы, являющиеся пищей как для человека, так и для животных. Слишком высокая концентрация элемента в съедобных растениях токсична и может иметь очень негативные последствия для здоровья и даже быть опасной для жизни. Поэтому стоит знать, что разрешенная ВОЗ суточная доза алюминия, не вызывающая негативных последствий для здоровья, составляет 1 мг/1 кг массы тела.

        В каких продуктах содержится алюминий?

        Как упоминалось ранее, и вода, и растения являются источниками алюминия, который затем попадает в организм.Исследования показали, что высокие концентрации этого элемента обнаруживаются в лиственных растениях, злаковых зернах, клубнях и корнях. Здесь выделяют в основном: пшеницу, рожь, ячмень, овес, листья салата, капусту и шпинат, картофель, лук, помидоры и морковь. Наиболее распространенными фруктами являются апельсины и яблоки, а травами в основном являются базилик, черный перец, майоран и тимьян. Грибы и чайные листья также накапливают большое количество алюминия. Здесь стоит отметить, что добавление лимона в готовый заваренный чай вызывает образование цитрата алюминия, что может иметь долгосрочные негативные последствия для здоровья.Ситуация будет похожей всякий раз, когда кислота добавляется к еде или напитку, содержащему ионы алюминия.

        Помимо того, что алюминий накапливается в воде и съедобных растениях, способ их хранения и обработки также имеет большое значение для количества элемента, содержащегося в готовом к употреблению продукте, который попадает в организм . В основном речь идет об использовании алюминиевой посуды, противней и фольги для приготовления блюд. Однако исключения их из кухни может быть недостаточно, чтобы избежать накопления алюминия в организме, так как важно еще и то, как продукты хранятся и какова их заводская упаковка.

        Все коробки, в которые упакованы, в частности, фруктовые соки, овощные пюре и молоко покрыты тонким слоем алюминия с внутренней стороны. Обычные банки, в которых мы покупаем овощи, фрукты, консервы, подслащенные напитки или пиво, также сделаны из этого металла, как и крышки для йогуртов, сливок или сыра. Кроме того, ионы алюминия также можно найти в плавленых сырах, муке, сахаре и разрыхлителе. Стоит отметить, что количество алюминия, проникающего в пищу, зависит от типа алюминия, используемого для изготовления упаковки, рН хранящегося в ней продукта и времени нахождения в нем.На секрецию элемента также влияет наличие соли, лактата, аскорбата, цитрата и жирных кислот.

        Однако воздействие алюминия происходит не только через пищу и воду. Алюминий является распространенным ингредиентом в косметике и некоторых лекарствах. Он используется в производстве антиперспирантов, дезодорантов, порошков, пилингов, кремов и зубных паст. Он также является компонентом препаратов, регулирующих кислотность желудочного сока, используемых при язвенной болезни и диализирующих жидкостях.Алюминий также содержится в красках и взрывчатых веществах.

        Как алюминий влияет на организм?

        Замечено, что концентрация алюминия в организме увеличивается с возрастом, поэтому его общее содержание будет выше у пожилых людей, чем у детей. В норме небольшие количества элемента почти полностью выводятся из организма с мочой и в меньшей степени с желчью, относительно редко происходит накопление алюминия. Однако эффективность этого процесса зависит от работоспособности и возможностей почек, задачей которых является выведение токсинов из организма.При нарушении функции почек в организме может накапливаться алюминий – по оценкам, примерно 40% от общей дозы принятого внутрь алюминия накапливается у взрослых и 75% у новорожденных.

        Алюминий может попасть в организм четырьмя путями: через дыхательные пути, через кровеносную и пищеварительную системы и через кожу. Тем не менее считается, что пищеварительный тракт является главными воротами, через которые элемент попадает в организм. Абсорбция алюминия в наибольшей степени происходит в тонком кишечнике и достигает уровня около 0,3% от общей перорально принятой дозы.Однако этот процент будет значительно выше в случае пониженного рН крови, наблюдаемого при некоторых заболеваниях, а также в случае гиперпаратиреоза (паратиреоидный гормон увеличивает всасывание алюминия). В основном он содержится в костях и легких, но также встречается в печени, мозге, мышцах, почках, желудке и сердце. Тем не менее подавляющее большинство сообщений о негативном влиянии этого элемента на организм сосредоточено на его токсическом воздействии на нервную ткань, хотя он также негативно влияет на другие системы, например, на нервную систему.в костной, кроветворной, дыхательной и мочевыделительной.

        Читайте также: 5 способов лечения бессонницы!

        Алюминий обладает способностью проникать через гематоэнцефалический барьер и поэтому представляет серьезную угрозу для центральной нервной системы. Он проявляет активность ингибирования нейротрансмиттеров, т.е. веществ, участвующих в нервной проводимости, а также блокирует некоторые ферменты и нарушает деление клеток, что может привести к дегенерации нервных волокон и развитию неврологических заболеваний.Считается, что алюминий играет важную роль в развитии таких заболеваний, как: болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона, рассеянный склероз или боковой амиотрофический склероз. Симптомами отравления алюминием, касающимися нервной системы, в основном являются: нарушение концентрации внимания и памяти, деменция, неспособность абстрактно мыслить, атаксия (двигательная некогерентность), эмоциональная лабильность, нарушение координации и депрессия. Также стоит знать, что алюминий может попасть через плаценту к плоду, вызывая нарушение формирования нервной системы.

        У пациентов, находящихся на диализе, наблюдался комплекс неврологических симптомов, известный как диализная энцефалопатия. Это связано с содержанием алюминия в диализирующей жидкости, и его основными симптомами являются: слабоумие, дизартрия (нарушение речи), афазия (проблемы с речью или пониманием речи), апраксия (потеря способности выполнять заученные движения или действия), миоклонус ( непроизвольные движения), судороги и даже психозы.

        Как упоминалось ранее, алюминий также влияет на работу других систем и органов.Его накопление в организме может вызвать: анемию, остеомаляцию (остеомаляцию), нарушение роста и развития костей, нарушение функции печени, бронхиальную астму и интерстициальную пневмонию с гранулемами. Имеются также сообщения о значительной роли алюминия в формировании злокачественного рака молочной железы.

        Как узнать, загружен ли я алюминием?

        Клеточный биорезонанс – очень эффективный, быстрый и безопасный метод проверки организма на нагрузку тяжелыми металлами.В NZOZ Vitalea для диагностики используются немецкие приборы MORA, работа которых основана на принципах биофизики и квантовой физики. Он позволяет обнаруживать в организме до 44 химических элементов, в том числе алюминий, ртуть, свинец, кадмий, хром, никель, хлор и фтор. Тест заключается в измерении реакции организма на концах меридианов, расположенных на пальцах рук и ног, с помощью специального точечного микроскопа. Результаты получаются сразу, а сам тест безболезненный и неинвазивный, так как кожа не прерывается.Это делает его отличным методом диагностики не только для взрослых, но и для самых маленьких детей.

        .

        Безопасная сварка алюминия - RYWAL-RHC

        Уважаемый пользователь,

        От 25 мая 2018 г. Регламент (ЕС) 2016/679 Европейского парламента и Совета от 27 апреля 2016 г. о защите физических лиц в отношении обработки персональных данных и о свободном перемещении таких данных, и отменяющая Директиву 95/46 / WE (именуемую «GDPR», «GDPR», «GDPR» или «Общее положение о защите данных»). Мы хотим, чтобы вы знали, какие данные мы обрабатываем и на каких условиях.Подробную информацию об этом вы найдете ниже. Пожалуйста, ознакомьтесь с ними, затем укажите данные, которыми вы хотите поделиться с нами, и дайте свое согласие, нажав кнопку «Я согласен».

        Помните, что вы всегда можете отозвать свое согласие или изменить объем данных, щелкнув значок настроек в левом нижнем углу браузера.

        Какие данные мы собираем?

        Большинство данных, которые мы собираем, являются полностью анонимными, но это также могут быть данные об используемом вами устройстве, версии браузера, посещаемых вами подстраницах и том, что вы ищете на нашем веб-сайте.В случае предоставления маркетингового согласия это могут быть личные данные, такие как IP-адрес, адрес электронной почты или ссылки на профили в социальных сетях.

        Кто будет администратором ваших данных?

        Администратором ваших данных является RYWAL-RHC Sp. о.о., ул. Odlewnicza 4, 03-231 Варшава, NIP: 951-19-98-317.

        Почему мы хотим обрабатывать ваши данные?

        Прежде всего, чтобы предоставить вам все более и более качественный контент и лучший опыт использования нашего веб-сайта.Как это возможно?

        Анализируя, например, то, что вы ищете на сайте, мы знаем, что вам нужно, и делаем все, чтобы вы нашли это у нас быстро и легко. Анализируя время, проведенное на сайте, мы знаем, была статья интересной или нет.

        Подробнее об этом можно узнать в нашей политике конфиденциальности.

        Делимся ли мы с кем-то вашими данными?

        Мы можем раскрывать ваши данные только специализированным компаниям из нашей группы капитала и только для целей, тесно связанных с вашими потребностями, компаниям, действующим от нашего имени, например.в целях оптимизации работы веб-сайта или выполнения заказа или контракта, а также лица, уполномоченные на получение данных на основании применимого права, например, суды или правоохранительные органы - конечно, только если они делают запрос на основании соответствующую правовую основу.

        Что вы можете сделать с вашими данными?

        Вы имеете право на доступ к своим данным, их изменение, ограничение обработки и удаление, если это не противоречит другим правам, например.в связи с исполнением договоров. Вы также можете изменить объем данных, которыми хотите поделиться с нами, отозвать свое согласие на обработку персональных данных или воспользоваться другими правами, перечисленными в нашей политике конфиденциальности.

        На каком основании мы хотим обрабатывать ваши данные?

        Основанием для обработки ваших данных является ваше согласие каждый раз, но в некоторых случаях также необходимость выполнения контрактов и законный интерес контроллера данных, т.е.обработка данных в целях собственного маркетинга.

        В случае обработки данных в маркетинговых целях, т. е., среди прочего, профилирование будет происходить с вашего согласия, которое вы выражаете, принимая уровень маркетинговых данных в настройках.

        В случае обработки данных для связи с вами мы попросим вашего согласия в контактной форме или при подписке на информационный бюллетень.

        Как долго мы храним ваши данные?

        Мы напомним вам о хранении ваших данных на сайте через 90 дней после предыдущего посещения.После этого вы сможете решить, что вы хотите с ними делать. Однако мы будем хранить данные, которые получаем от вас, в течение неопределенного времени, потому что благодаря историческим данным мы сможем лучше анализировать изменения в ваших предпочтениях.

        Резюме

        Пожалуйста, прочитайте вышеуказанную информацию. Затем просим Вас дать согласие на обработку этих данных, нажав кнопку «Я согласен».

        Помните, что вы можете отозвать свое согласие или изменить объем данных, которые вы хотите нам предоставить, в любое время.

        .

        Влияние алюминия на сталь - Новости - Новости

        Являясь одним из основных легирующих элементов железа и стали, алюминий (Al) играет роль раскислителя и измельчения зерна, что может улучшить ударную вязкость стали и снизить склонность к хладноломкости и старение.

        Алюминий также может улучшить коррозионную стойкость стали, особенно в сочетании с молибденом, медью, кремнием, хромом и другими элементами, что дает лучшие результаты. Добавление Al в Cr-Mo или Cr сталь может улучшить ее износостойкость, а присутствие Al в высокоуглеродистой инструментальной стали может сделать закалку хрупкой.Но Al повлияет на свойства горячей обработки, сварки и резки стали. Он широко используется в специальных сплавах, включая азотированную сталь, кислотоупорную нержавеющую сталь, жаропрочную сталь, электротермический сплав, магнитотвердый сплав и магнитомягкий сплав и так далее.

        Влияние алюминия на микроструктуру и термическую обработку стали

        1. Al имеет сильное сродство к кислороду и азоту, является азотным раскислителем стали.

        2. Алюминий и углерод имеют очень низкое сродство, обычно не встречающееся в карбиде алюминия в стали. Алюминий сильно способствует графитизации углерода, а добавление Cr, Ti, V, N и других сильных намагниченных элементов может ингибировать графитизацию алюминия.

        3. Основное зерно рафинированной алюминиевой стали, повышающее температуру стального шарика, но когда содержание твердого растворимого металлического алюминия в стали превышает определенное значение, аустенитное зерно легко растет.

        4.Алюминий повышает температуру стеклования мартенсита стали и снижает содержание остаточного аустенита после закалки, в отличие от других легирующих элементов, кроме кобальта.

        Влияние алюминия на механические свойства стали

        1. Al снижают чувствительность стали к разрыву, уменьшают или устраняют явления старения стали, особенно снижают стойкость стали к температурам хрупкого перехода, повышают прочность стали при низкой температуре.

        2. Алюминий обладает более сильным эффектом упрочнения твердого раствора. Высокотемпературная стойкость и прочность ферритового сплава Fe-Al лучше, чем у нержавеющей стали Martensitic 410 .

        3. Комплексные характеристики аустенитной стали Fe-Al-Mn лучше.

        Влияние Al на физико-химические свойства стали

        1. Al в сплаве Fe-Cr может понизить температурный коэффициент его сопротивления, его можно использовать в качестве электротермического сплавного материала.

        2. Al снижает потери в сердечнике трансформаторной стали, аналогично элементу Si.

        3. Достаточное количество Al может пассивировать стальную поверхность до коррозионной стойкости в окисляющей кислоте и улучшить стойкость к сероводороду. Al неблагоприятен для коррозионной стойкости стали в атмосфере хлора и хлора.

        4. Сталь с добавлением Al производит азотирование поверхности после образования слоя нитрида алюминия, это может улучшить твердость и усталостную прочность, повысить износостойкость.

        5. Как элемент, легирующий алюминий, он может значительно улучшить стойкость стали к окислению. Алюминирование или алитирование поверхности стали может улучшить ее стойкость к окислению и коррозии.

        6. Алюминий отрицательно влияет на качество сварки и горячей резки.

        .

        Проектно-конструкторские работы - Свариваемость титановых сплавов; часть 2

        Страница 1 из 2 (5 ). В последние годы возрос интерес к замене тяжелых стальных конструкций легкими и прочными титановыми сплавами после термической обработки (3).Отсюда необходимость MIG-сварки этих сплавов на воздухе.

        Кшиштоф Эмерла, Михал Клебан, Рышард Ястржебски,
        Адам Виора, Збигнев Прусак

        Существует также новая, жаростойкая и стойкая к окислению, а потому пригодная для сварки МИГ на воздухе, высоколегированная марка титановых сплавов на основе Ti-3Al и Ti-Al, содержащая от 55-77% алюминия. Недавно удалось добиться сверхпластического поведения TiAl (4).
        Титан может быть резистивным, фрикционным, диффузионным, взрывоопасным, холодным, ультразвуковым и паяемым.Наиболее распространенным недостатком сварных швов является пористость.

        Элементы свариваемости
        Титановые сплавы включены вместе со сталями в стандарты на технологические испытания. Это означает, что проблемы со свариваемостью аналогичны проблемам со сталью. Это показано на рис. 1, на котором показаны все графики фазовых переходов.


        Рис. 1 Диаграммы фазовых превращений титановых сплавов

        Таблицы содержат координаты точек для различных легирующих элементов. Таблица в правом нижнем углу предназначена для элементов, которые ведут себя как углерод в стали.Таблица вверху справа предназначена для элементов, действие которых аналогично элементам, составляющим эквивалент никеля (аустенит) на диаграмме Шаффлера для высоколегированных сталей (горизонтальная ось поднята к точке E). Таблица слева предназначена для элементов, которые ведут себя как эквивалент хрома (феррита) на диаграмме Шаффлера для стали. Элементами, стабилизирующими альфа-фазу, являются алюминий, кислород, азот и углерод.


        Таблица 1 Типичные механические свойства сварных швов сплава Ti-6Al-4V (4)

        Элементами, стабилизирующими бета-фазу, являются: молибден, ванадий, ниобий, тантал, медь, железо, марганец, никель, палладий, вольфрам и водород (4).Сплавы, содержащие альфа- и бета-фазы, склонны к упрочнению при сварке. Быстрое превращение титановых сплавов сопровождается упрочнением структуры. Что касается стали, то для сплава Ti-6Al-4V можно привести диаграммы охлаждения и структуру, соответствующую скорости охлаждения (рис. 2).


        Рис. 2 Кривые охлаждения титановых сплавов и формирование альфа-структуры в сплавах Ti-6Al-4V, охлажденных при: 525, 410, 175 и 20°С с-1 (4, 3)

        Свойства сварных швов в основном определяются структурой швов и околошовной зоны (ЗТВ), структура которой зависит от содержания легирующих элементов и формы термического цикла сварки.Низкая теплопроводность и очень низкая скорость охлаждения в ЗТВ вызывают рост зерна. Охлаждение титана в условиях сварки от температуры выше конца альфа-бета-превращения (мартенситного бета-распада) дает грубую мартенситную альфа-первичную фазу. В случае сварки альфа-бета или альфа-сплавов с высоким содержанием легирующих элементов также возможно появление метастабильной переходной фазы Ω или интерметаллидов и повышение хрупкости соединений.
        Упрочнение сварного соединения сопровождается водородными трещинами.Концентрация водорода 200 частей на миллион вызывает проблемы с трещинами. Поскольку водородное охрупчивание определяется диффузией водорода к местам возникновения сварочных напряжений, склонность к водородному растрескиванию зависит от температуры и времени (4). В табл. 1 приведены прочностные параметры сварных швов листов различной толщины из сплава Ti-6Al-4V. Прочность сварного шва немного ниже, но его ударная вязкость может быть выше, чем у основного материала, когда он толстый.
        При оценке свариваемости титана и его сплавов наиболее важными факторами являются появление пузырей в сварном шве, снижение механических свойств и хрупкость.Титан имеет высокое химическое сродство и бурно реагирует с кислородом, водородом и азотом при высоких температурах, а возникающие в результате атмосферные загрязнения и проблемы с предсварочной обработкой защитными газами тесно связаны со свариваемостью.
        Поэтому во время сварки необходимо уделять особое внимание тому, чтобы не потерять свариваемость, принимая меры предосторожности, такие как полная защита не только сварного шва, но и зоны термического влияния (ЗТВ).Хорошим показателем того, правильные или нет экраны, используемые при сварке, является цвет окалины, образующейся на поверхности титана (1).

        Влияние растворенных газов и пузырьков
        При температурах выше 350°С титан и его сплавы интенсивно реагируют и растворяют водород, кислород и азот. При высоких температурах в присутствии воздушной атмосферы они необратимо теряют свою пластичность и высокую ударную вязкость.
        Титан чрезвычайно активен и очень хорошо растворяет газы, но тем не менее в сварном шве часто образуются вздутия.Они очень маленькие и производятся в небольшом количестве. Считается, что причиной образования пузырей (1) является водород, но это не точно. Быстрое изменение растворимости водорода в твердом титане по сравнению с жидким состоянием вызывает образование пор по мере кристаллизации сварного шва. Поры образуются так же, как и в стали. Пузырьки сварного шва титана образуются при высокой скорости охлаждения после сварки и высоком содержании водорода. Поэтому для предотвращения образования вздутий следует принимать контрмеры, такие как поддержание чистоты защитных газов, обработка канавки свариваемого материала, очистка сварочного электрода и т. д.Благодаря шлифовке и резке материала скорость образования пузырей значительно снижается. Также очень эффективно удалять тонкий слой накипи кислотной очисткой и проволочными щетками. Кроме того, важно провести достаточное обезжиривание ацетоном или спиртом непосредственно перед сваркой. Как показано на рисунке 1, в титановых сплавах присутствуют газы. Азот наиболее эффективен в создании альфа-структуры (соответствующей ферритной структуре стали). Далее кислород.Титан и его сплавы не проявляют склонности к образованию кристаллизационных трещин в соединении благодаря физико-химическим свойствам (малая усадка отливки и высокая прочность при высоких температурах). Водород образует бета-структуру (эквивалент аустенитной структуры). Однако, если титановый сплав имеет альфа-структуру и в нем присутствует водород, там часто появляются холодные трещины. Они возникают в результате потери пластичности на различных участках сустава и часто вызваны газами (вредными примесями).Эти трещины появляются после сварки или аналогично замедленным трещинам.
        Из твердого раствора выделяется водород и образуются гидриды титана, делающие материал хрупким и создающие высокие напряжения. Предотвращение образования пор связано с металлургической чистотой и использованием оптимальных параметров сварки.
        Предотвращение образования холодных трещин заключается в предотвращении загрязнения водородом за счет использования отожженных в вакууме электродных проволок (4).

        Хрупкость сварки
        На хрупкость сварки титана и титановых сплавов влияют такие элементы, как углерод, азот, кислород и водород.Если в металл войдут межузельные атомы этих элементов, то, как и в случае со сталью, его прочность и твердость увеличатся, а удлинение и ударная вязкость снизятся.
        На рис. 3 показаны: изменения удлинения, сужения, прочности на растяжение, твердости и содержания примесей (7).


        Рис. 3 Зависимость свойств сварного соединения от уровня загрязнения атмосферы при сварке титана ВИГ (7)

        Что касается хрупкости сварного шва и основного материала, связанного с ЗТВ, то можно назвать две причины этого.Первая – это хрупкость, которая образуется в результате реакции с атмосферой участка, подвергшегося воздействию температур выше 600°С при сварке. Второй причиной в случае альфа+бета-сплавов является упрочнение, связанное с упрочнением ЗТВ, которое произошло под влиянием быстрого охлаждения при сварке, а значит - снижение ударной вязкости и пластичности. На рис. 4 показана взаимосвязь между ударной вязкостью по Шарпи V и пиковой температурой, основанная на испытании, воспроизводящем термический цикл на сплаве Ti-6Al-2Nb-1Ta-1Mo (7).Как показано на рисунке 1, у нас есть альфа-однофазные сплавы, альфа + бета-двухфазные сплавы и бета-однофазные сплавы.


        Рис. 4 Влияние пиковой температуры на ударную вязкость искусственной ЗТВ из титанового сплава (8)

        Однофазные сплавы альфа
        Характеризуются хорошей свариваемостью и незначительной чувствительностью структуры шва к изменению условий сварки. Изменение линейной энергии мало влияет на пластические и прочностные свойства шва и околошовной зоны. После сварки однофазные сплавы подвергают отжигу ниже аллотропного превращения.К однофазным альфа-сплавам (эквивалентным ферритной стали) относятся: Ti-0,2Pd, Ti-5Al-2,5Sn, Ti-5Al-2,5Sn ELI. К псевдоальфа-сплавам (эквивалентным мартенситной стали) относятся: Ti-8Al-1Mo-1V, Ti-6Al-2Nb-1Ta-1Mo, Ti-6Al-4Zr-2Mo-2Sn.

        Альфа+бета двухфазные сплавы
        Образование мартенситной структуры не снижает свариваемость, но снижает пластичность по сравнению с альфа-однофазной структурой. После сварки необходима термообработка для восстановления пластичности и стабилизации конструкции.Альфа + бета двухфазные сплавы включают: Ti-3Al-2,5V, Ti-4Al-3Mo-1V, Ti-5Al-2Cr-1Fe, Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo, Ti-6Al-4V, Ti - 6Al-4VELI, Ti-6Al-6V-2Sn-1Fe, Ti-6Al-6V-2Sn-1Cu, Ti-7Al-4Mo, Ti-8Mn.

        Однофазные сплавы

        Бета
        Менее свариваемы, имеют большую газопоглощающую способность при сварке и большую вероятность микросегрегации в ЗТВ (высокое содержание легирующих элементов). По мере снижения скорости охлаждения от высокой температуры они теряют свои пластические свойства.Они требуют термической обработки.
        В зоне, подвергшейся нагреву выше примерно 1000°С, снизилась ударная вязкость и прочность (последняя на диаграмме опущена). Это связано с альфа-прим-мартенситом, который образуется между бета-кристаллами, которые увеличились в размерах под воздействием тепла сварки. Также в случае квази-бета-сплавов в ЗТВ происходит рост зерен и происходит охрупчивание. Такую хрупкость нельзя предотвратить ни нагревом, ни снижением скорости охлаждения.Поэтому важно максимально уменьшить ширину хрупкой ЗТВ или устранить хрупкость путем применения послесварочной термической обработки.
        Кроме того, в случае титановых сплавов возможно, что сварной шов становится хрупким и вызывает трещины из-за поглощения углерода и влияния атмосферы в сварном шве.
        Во избежание растрескивания свариваемые поверхности должны быть тщательно очищены механически (инструменты из легированной стали, а не из углеродистой стали, т. к. инструменты из углеродистой стали могут приводить к загрязнению железом и углеродом, вызывая растрескивание) или химически, а непосредственно перед сваркой, края соединяемых элементов и дополнительных материалов следует промыть ацетоном.Во избежание растрескивания следует использовать параметры сварки, сохраняющие бассейн в жидком состоянии длительное время, но не перегревающие. Использование импульсной дуговой сварки может привести к кристаллизации и расширению кристаллов в стороны. Использование порошковых проволок для сварки улучшает дегазацию расплавленной ванны. Так как пары титана расширяют дугу, во избежание прилипания дуги к стенке разделки под сварку и отсутствия прямого проплавления, аналогично сварке алюминия, применяют большие углы фаски кромок соединяемых листов или сварку на накладка без порога, с зазором более 6 мм.Как и в случае высокопрочных мелкозернистых сталей, следует использовать предварительный нагрев до 110-140 °С для удаления влаги и связанных с этим проблем (пор и трещин). Бета-сплавы (эквивалент аустенитной стали) включают Ti-1Al-8V-5Fe, Ti-3Al-8Mo-8V-2Fe, Ti-3Al-13V-11Cr, Ti-15Mo-5Zr.

        Свариваемость и прочность соединения
        Даже если приняты достаточные меры для предотвращения загрязнения воздухом или сварочными материалами, поглощение некоторого количества кислорода и азота неизбежно.Однако в случае чистого титана это не проблема для растяжения сварного соединения TIG (7).Высокая химическая активность титана при высоких температурах по отношению к газам сплава: кислороду, азоту и водороду, а взаимодействие титана с углеродом вызывает растрескивание. Однако в случае титановых сплавов, если мы их сварим и оставим, или если мы отожжем при 700 ° C, часто наблюдается снижение прочности или удлинения по сравнению с исходным материалом. В случае электронно-лучевой сварки, поскольку сварочная атмосфера представляет собой высокий вакуум, а плотность энергии очень высока, искажения при сварке и влияние сварочного тепла могут быть уменьшены, и поэтому это очень хороший метод для активных материалов, таких как титан. сплавы.
        Содержание углерода выше 0,1 % вызывает значительное снижение пластических свойств сварных швов (карбид TiC сваривать нельзя). Углерод также реагирует с кислородом в ванне с образованием монооксида и диоксида углерода и пор в сварном шве.
        По результатам исследований эффективности электронно-лучевого сварного соединения прочного сплава Ti-5Al- -2Cr-1Fe (сплав альфа+бета), проведенных Итагаки (1) при комнатной температуре и При температуре 150°С, при которой было проведено испытание на растяжение, соединение остается работоспособным на 100%.Однако очень небольшое затвердевание и снижение ударной вязкости происходит от зоны термического влияния к сварному шву, и разрушение сварного шва проявляется на ранних этапах испытания на изгиб вдоль валика. У титана, как и у углеродистой стали, значение низкотемпературной ударной вязкости падает по сравнению с комнатной температурой. Это называется явление перехода в хрупкое состояние. На рис. 5 представлены кривые ударной температуры по Шарпи V для сварного шва ВИГ и основного материала сплава Ti-2Al-2Mn-1Mo и технического титана.


        Рис. 5 Результаты испытания на ударный изгиб по Шарпи V сварного шва ВИГ и основного материала из сплава титана и титана японского производства (7)

        Что касается ударной вязкости сварного шва, то даже в случае сплава Ti-2Al-2Mn-1Mo она аналогична величине основного материала. Лишь при применении отжига для снятия напряжений оно несколько снижается по сравнению со случаем без послесварочной термической обработки.

        .

        Смотрите также