簡介:鋁元素輔助資料
詳細信息: 但由于鋁的活潑性強,不易被還原,因而它被發現的較晚。
1800年意大利物理學家伏特創建電池后,1808~1810年間英國化學家戴維和瑞典化學家貝齊里烏斯都曾試圖利用電流從鋁釩土中分離出鋁,但都沒有成功。貝齊里烏斯卻給這個未能取得的金屬起了一個名字alumien。這是從拉丁文alumen來。該名詞在中世紀的歐洲是對具有收斂性礬的總稱,是指染棉織品時的媒染劑。鋁后來的拉丁名稱aluminium和元素符號Al正是由此而來。
1825年丹麥化學家奧斯德發表實驗制取鋁的經過。1827年,德國化學家武勒重復了奧斯德的實驗,并不斷改進制取鋁的方法。1854年,德國化學家德維爾利用鈉代替鉀還原氯化鋁,制得成錠的金屬鋁。
元素符號: Al 英文名: Aluminum 中文名: 鋁
相對原子質量: 26.9815 常見化合價: +3 電負性: 1.61
外圍電子排布: 3s2 3p1 核外電子排布: 2,8,3
同位素及放射線: Al-26[730000y] *Al-27 Al-28[2.3m]
電子親合和能: 48 KJ·mol-1
第一電離能: 577.6 KJ·mol-1 第二電離能: 1817 KJ·mol-1 第三電離能: 2745 KJ·mol-1
單質密度: 2.702 g/cm3 單質熔點: 660.37 ℃ 單質沸點: 2467 ℃
原子半徑: 1.82 埃 離子半徑: 0.51(+3) 埃 共價半徑: 1.18 埃
常見化合物: Al?O? AlCl? Al?S? NaAlO? Al?(SO?)? Al(OH)?
原子量26.981539。1825年丹麥科學家奧斯特用無水三氯化鋁與鉀汞齊作用,并蒸掉汞后得到鋁;1854年德維爾用金屬鈉還原氯化鈉和氯化鋁的熔鹽,制得金屬鋁,并在1855年的巴黎博覽會上展示;1886年霍爾和埃魯分別發明了電解氧化鋁和冰晶石的熔鹽制鋁法,使鋁成為可供實用的金屬。鋁在地殼中的含量為8%,僅次于氧和硅。它廣泛分布于巖石、泥土和動、植物體內。
鋁是銀白色的輕金屬,熔點660.37°C,沸點2467°C,密度2.702克/厘米³。鋁為面心立方結構,有較好的導電性和導熱性;純鋁較軟。
鋁是活潑金屬,在干燥空氣中鋁的表面立即形成厚約50埃的致密氧化膜,使鋁不會進一步氧化并能耐水;但鋁的粉末與空氣混合則極易燃燒;熔融的鋁能與水猛烈反應;高溫下能將許多金屬氧化物還原為相應的金屬;鋁是兩性的,即易溶于強堿,也能溶于稀酸。
鋁對人體健康有害嗎?
世界上有數百萬計的老人患老年性癡呆癥。許多科學家經過研究發現,老年性癡呆癥與鋁有密切關系。同時還發現,鋁對人體的腦、心、肝、腎的功能和免疫功能都有損害。因此,世界衛生組織于1989年正式將鋁確定為食品污染物而加以控制。提出成年人每天允許鋁攝入量為60 mg。
從我國的目前情況來看,如果不加以注意,鋁的攝入量會超過這個指標。除了從氫氧化鋁、胃舒平、安妥明鋁鹽、煙酸鋁鹽、阿斯匹林等藥物中攝人鋁以外,每人每天要從食物中攝入8 mg~12 mg的鋁。由于使用鋁制的炊具、餐具,使鋁溶在食物中而被攝入約4 mg。大量的鋁還來自含鋁的食品添加劑。含鋁的食品添加劑經常用于炸油條、油餅等油炸食品。含鋁的食品添加劑的發酵粉還常用于蒸饅頭、花卷、糕點等。據有關部門抽查的結果看,每千克油餅中含鋁量超過1000 mg。如果吃50 g這樣的油餅,就超過了每人每天允許的鋁攝入量。因此,要盡量少吃油炸食品,盡量少用含鋁的膨松劑,盡量避免使用鋁制的炊具及餐具。
誕生與發展
1854年,法國化學家德維爾把鋁礬土、木炭、食鹽混合,通入氯氣后加熱得到NaCl,AlCl?復鹽,再將此復鹽與過量的鈉熔融,得到了金屬鋁。這時的鋁十分珍貴,據說在一次宴會上,法國皇帝拿破侖獨自用鋁制的刀叉,而其他人都用銀制的餐具。泰國當時的國王曾用過鋁制的表鏈;1855年巴黎國際博覽會上,展出了一小塊鋁,標簽上寫到:“來自粘土的白銀”,并將它放在最珍貴的珠寶旁邊。1889年,俄國沙皇賜給門捷列夫鋁制獎杯,以表彰其編制化學元素周期表的貢獻。1886年,美國的豪爾和法國的海朗特,分別獨立地電解熔融的鋁礬土和冰晶石的混合物制得了金屬鋁,奠定了今天大規模生產鋁的基礎。
近一個世紀的歷史進程中,鋁的產量急劇上升,到了20世紀60年代,鋁在全世界有色金屬產量上超過了銅而位居首位,這時的鋁已不單屬于皇家貴族所有,它的用途涉及到許多領域,大至國防、航天、電力、通訊等,小到鍋碗瓢盆等生活用品。它的化合物用途非常廣泛, 不同的含鋁化合物在醫藥、有機合成、石油精煉等方面發揮著重要的作用。
性質用途
物質的用途在很大程度上取決于物質的性質。因為鋁有多種優良性能,所以鋁有著極為廣泛的用途。
(1)鋁的密度很小,僅為2.7 g/cm,雖然它比較軟,但可制成各種鋁合金,如硬鋁、超硬鋁、防銹鋁、鑄鋁等。這些鋁合金廣泛應用于飛機、汽車、火車、船舶等制造工業。此外,宇宙火箭、航天飛機、人造衛星也使用大量的鋁及其鋁合金。例如,一架超音速飛機約由70%的鋁及其鋁合金構成。船舶建造中也大量使用鋁,一艘大型客船的用鋁量常達幾千噸。
(2)鋁的導電性僅次于銀、銅,雖然它的導電率只有銅的2/3,但密度只有銅的1/3,所以輸送同量的電,鋁線的質量只有銅線的一半。鋁表面的氧化膜不僅有耐腐蝕的能力,而且有一定的絕緣性,所以鋁在電器制造工業、電線電纜工業和無線電工業中有廣泛的用途。
(3)鋁是熱的良導體,它的導熱能力比鐵大3倍,工業上可用鋁制造各種熱交換器、散熱材料和炊具等。
(4)鋁有較好的延展性(它的延展性僅次于金和銀),在100 ℃~150 ℃時可制成薄于0.01 mm的鋁箔。這些鋁箔廣泛用于包裝香煙、糖果等,還可制成鋁絲、鋁條,并能軋制各種鋁制品。
(5)鋁的表面因有致密的氧化物保護膜,不易受到腐蝕,常被用來制造化學反應器、醫療器械、冷凍裝置、石油精煉裝置、石油和天然氣管道等。
(6)鋁粉具有銀白色光澤(一般金屬在粉末狀時的顏色多為黑色),常用來做涂料,俗稱銀粉、銀漆,以保護鐵制品不被腐蝕,而且美觀。
(7)鋁在氧氣中燃燒能放出大量的熱和耀眼的光,常用于制造爆炸混合物,如銨鋁炸藥(由硝酸銨、木炭粉、鋁粉、煙黑及其他可燃性有機物混合而成)、燃燒混合物(如用鋁熱劑做的炸彈和炮彈可用來攻擊難以著火的目標或坦克、大炮等)和照明混合物(如含硝酸鋇68%、鋁粉28%、蟲膠4%)。
(8)鋁熱劑常用來熔煉難熔金屬和焊接鋼軌等。鋁還用做煉鋼過程中的脫氧劑。鋁粉和石墨、二氧化鈦(或其他高熔點金屬的氧化物)按一定比率均勻混合后,涂在金屬上,經高溫煅燒而制成耐高溫的金屬陶瓷,它在火箭及導彈技術上有重要應用。
(9)鋁板對光的反射性能也很好,反射紫外線比銀強,鋁越純,其反射能力越好,因此常用來制造高質量的反射鏡,如太陽灶反射鏡等。
(10)鋁具有吸音性能,音響效果也較好,所以廣播室、現代化大型建筑室內的天花板等也采用鋁。
(11)耐低溫,鋁在溫度低時,它的強度反而增加而無脆性,因此它是理想的用于低溫裝置材料,如冷藏庫、冷凍庫、南極雪上車輛、氧化氫的生產裝置。
(12)是兩性氧化物