2. Нахождение в природе:

В природе содержится в виде различных соединений и относится к числу весьма распространенных элементов (первое место среди металлов по распространению в природе и третье после кислорода и кремния). Основные природные соединения алюминия:

1. Алюмосиликаты составляют основную массу земной коры. Продукт выветривания алюмосиликатных пород – глина и полевые шпаты. Основной состав глины отвечает формуле Аl₂О₃•2SiО₃•2Н₂О.

2. Боксит – горная порода, состоящая главным образом из гидратов окиси алюминия и окислов железа. Обычно состав боксита выражается формулой Аl₂О₃•nН₂О. Боксит служит рудой, из которой получают алюминий.

3. Корунд – минерал состава Аl₂О₃применяется как абразивный материал.

4. Глинозем имеет ту же формулу что и корунд. Вам хорошо известны прозрачные, окрашенные примесями кристаллы корунда: красные – рубины и синие – сапфиры. (кристаллы рубинов применяют в лазерах, данные минералы являются драгоценными камнями).

5. Криолит – минерал состава А1F₃•3NaF или Na₃А1F₆. В настоящее время приготавливается искусственным путем.

3. Получение:

Впервые был получен восстановлением хлорида алюминия металлическим калием или натрием без доступа воздуха:

АlС1₃+ЗNа=Аl+3NaСl

Практически весь алюминий получают в настоящее время методом электрометаллургии из оксида алюминия, содержащегося в глиноземе и бокситах. В электролизной ванне сначала расплавляют криолит Na3AlF6 (температура расплава немного ниже 1000°C). Криолит можно получить, например, при переработке нефелинов Кольского полуострова. Далее в этот расплав добавляют немного Al₂О₃ (до 10% по массе) и некоторые другие вещества, улучающие условия проведения последующего процесса. При электролизе этого расплава происходит разложение оксида алюминия, криолит остается в расплаве, а на катоде образуется расплавленный алюминий:

2Al₂O_{3(электролиз)}→4Al+3O₂

Так как анодом при электролизе служит графит, то выделяющийся на аноде кислород (O₂) реагирует с графитом и образуется углекислый газ СО₂.

При электролизе получают металл с содержанием алюминия около 99,7%.

4. Применение:

Широко применяется как конструкционный материал. Основные достоинства алюминия в этом качестве — лёгкость, податливость штамповке, коррозионная стойкость (на воздухе алюминий мгновенно покрывается прочной плёнкой Al₂O₃, которая препятствует его дальнейшему окислению), высокая теплопроводность, не ядовитость его соединений. В частности, эти свойства сделали алюминий чрезвычайно популярным при производстве кухонной посуды, алюминиевой фольги в пищевой промышленности и для упаковки.

Основной недостаток алюминия как конструкционного материала — малая прочность, поэтому его обычно сплавляют с небольшим количеством меди и магния (сплав называется дюралюминий).

Электропроводность алюминия всего в 1,7 раза меньше, чем у меди, при этом алюминий приблизительно в 4 раза дешевле за килограмм, поэтому он широко применяется в электротехнике для изготовления проводов, их экранирования и даже в микроэлектронике при изготовлении проводников в чипах. Меньшую электропроводность алюминия (37 1/ом) по сравнению с медью (63 1/ом) компенсируют увеличением сечения алюминиевых проводников. Недостатком алюминия как электротехнического материала является наличие прочной оксидной плёнки, затрудняющей пайку. В настоящее время отказываются производить провода из алюминия, и заменяют их медными. Это связано с тем, что медь, не смотря на ее большую стоимость, имеет большую температуру плавления. Нельзя вместе соединять алюминиевый провод и медный вместе, это приведет к электрической карозии, которая будет проявляться в том, то активный метал (Al) будет разрушаться.

Благодаря комплексу свойств широко распространён в тепловом оборудовании.

Алюминий и его сплавы сохраняют прочность при сверхнизких температурах. Благодаря этому он широко используется в криогенной технике.

Высокий коэффициент отражения в сочетании с дешевизной и лёгкостью напыления делает алюминий идеальным материалом для изготовления зеркал.

9