Aluminiu

Generalitati

Aluminiul cu Z=13, apartine grupei a III-a a sistemului periodic.Elementele acestei grupe poseda trei electroni de valenta,doi in orbitalul S si unul in orbitalul P.Starea de oxidare posibila pentru atomul de aluminiu este 3+.

Proprietati fizice si chimice

Aluminiul este un metal alb-argintiu cu structura cristalina cubica cu fete centrate.Principalele caracteristici fizico-chimice ale aluminiului sunt prezentate in tabelul urmator.

Cele mai importante caracteristici ale aluminiului.

Culoarea Alba-argintie

Structura cristalina Cubica cu fete centrate

Numarul atomoc 13

Masa atomica 26,9815

Raza atomica,A 1,43

Raza ionului Al 3+ 0,57;0,50;0,51

Volumul atomic la 20C,cm/atom gram 10,0

Densitatea la 20C,g/cm 2,703

Duritatea Brinell,daN/mm 16-20

Duritate in scara Mohs 2,6

Temperatura de topire,C 660,2

Caldura latenta de topire,cal/g 79,6

Temperatura de fierbere,C 2450

Caldura specifica la 20C,cal/g 0,2140

Rezistivitate electrica 2,63

Conductibilitate electrica (Hg=1) 37,7

Caldura de formare a atomilor in stare gazoasa,kcal(la 25C) 75,5

Tensiune de ionizare,eV Al → Al++e- 5.95

Al+ → Al2++e- 18.82

Al2+ → Al3++e- 28.44

Tensiune de ionizare,kcal/atom g Al → Al++e- 137.4

Al+ → Al2++e- 431.8

Al2+ → Al3++e- 652.4

Al→ Al3++3e- 1221.6

Potential normal,V la 25 Al/ Al3+ -1.67

Valente III,(II),(I)

Dupa argint si cupru aluminiul metalic este cel mai bun conducator de caldura si electricitate.

Desi este un metal maleabil si ductil,sunt suficiente numai cateva procente de impuritati (Si,Mg,Cu,Mn) pentru ca aliajul astfel format sa capete o rezistenta la rupere comparabila cu a otelului.

Aluminiul desi este un metal activ(potentialul normal fiind de -1,67 V) se pastreaza totusi foarte bine in aer datorita unei pelicule foarte fine dar compacte de oxid,care impiedica corodarea in profunzime.Din aceasta cauza nu este atacat de apa nici de fierbere, decat numai initial ,reactia oprindu-se in timp scurt.Este un metal usor oxidabil totusi, datorita peliculei de oxid formata pe suprafata lui este socotit rezistent la coroziune.Aceasta rezistenta la coroziune scade mult ,daca aluminiul este amalgamat.

In stare compacta,aluminiul nu arde datorita conductibilitatii termice mari.In schimb,pulberea de aluminiu introdusa in flacara arde,cu degajare mare de caldura:

2Al +3/2 O2 =Al2O3 H = -404kcal/mol

Deoarece aceasta reactie produce lumina foarte puternica,pulberea de aluminiu se foloseste adesea,in acest scop,in locul pulberii de magneziu.

Pulberea de aluminiu metalic se foloseste si la obtinerea unor metale greu reductibile prin reducerea aluminotermica a oxizilor(Cr2O3, Fe2O3,Mn3O4,NiO,TiO2,ZrO,V2O3etc. )

Cr2O3 + 2Al=2Cr + Al2O3 ; +120,3 kcal (≈1850o C)

Fe2O3 + 2Al=2Fe + Al2O3; +198,12 kcal (≈2900 o C)

3Mn3O4 + 8Al= 9Mn + 4 Al2O3; +563.76 kcal (≈1970o C)

3NiO + 2Al=3Ni+ Al2O3; +118.10 kcal (≈2470o C)

3TiO2 + 4Al= 3Ti + 2 Al2O3; +132.24 kcal (≈1200o C)

Aluminiul,sub forma de sarma sau folie reactioneaza energic cu clorul si bromul (cu degajare mare de caldura si lumina) in timp ce cu iodul reactia are loc numai la cald.La temperatura ridicata se combina cu sulful ,azotul,si carbonul dand compusii respectivi(Al2S3,AlN,Al4C3).

Acizii clorhidrici si sulfuric chiar diluati dizolva aluminiul cu degajare de hidrogen.

2Al+ 6HCI=Al2Cl6+ 3H2

2Al +3H2SO3=Al2(SO4)+3H2

In schimb acidul azotic il pasiveaza si in consecinta vasele de aluminiu pot servi la prepararea la rece si depozitarea acidului azotic.

Aluminiul are un caracter amfoter,desi reactioneaza si cu bazele ca de exemplu:

Al+NaOH + 5 H2O=Na[Al(OH)4 (H2O2)]+3/2 H2.

Acizii organici diluati (acidul acetic,citric) sau acizii grasi nu ataca aluminiul la rece.Solutia de clorura de sodiu ataca aluminiul.

Aluminiul topit reduce la temperaturi inalte apa si oxizii nemetalici:SO2,NO2,NO,CO si CO2.Pe baza acestei proprietati ,incendiile produse de aluminiu nu pot fi stinse cu apa sau CO2.

Aluminiul metalic are proprietatea de a se alia cu foarte multe elemente cum ar fi:Si,Cu,Zn,Mg,Fe,Ca,Ti,Ag,Cr,Na,Sb obtinand aliaje cu intrebuintari variate.