Alumiinium (12)

Rakvere kool
9. klass
Alumiinium
Referaat

Koostaja : Mihkel

Juhendaja : õpetaja
Õppeaasta 2004/2005
Avastamise lugu
1808. a. kinnitas Sir Humphry Davy alumiiniumi olemasolu ja nimetas selle.
Algul eraldati metalli keemilisest ühendist halli pulbrina, mis peenestamisel omandas metallilise läike. Katsed saada metalli kangina või suurte teradena jäid tulemusteta. Enne kui neid katseid kroonis 1845.a. edu, kulus 18 aastat püsivaid otsinguid. Väliselt oli ta sarnane hõbedaga, kuid erinevalt viimasest erakordselt kerge, 4 korda kergem hõbedast, 3,5 korda kergem vasest ja peaaegu 5 korda kergem rauast. Kuna uue metalli saamise lähtaineks olid ammu tuntud maarjased (ladina keeles – alumen ), siis hakati ka metalli nimetama alumiiniumiks.
Alumiinium
Alumiinium on tänapäeval üks tuntumaid ja enamkasutatavaid metalle(tähtsuselt teisel kohal raua järel). Kuid umbes 100 aastat tagasi oli alumiinium väga haruldane ja hinnaline metall , millest valmistati vaid luksusesemeid.
Alumiiniumi ei leidu looduses ehedana, st lihtainena. Suure keemilise aktiivsuse tõttu esineb ta vaid ühendite koostises. Alumiiniumiühendid on looduses väga laialt levinud. Alumiinium esineb koos hapniku ja räniga paljude kivimite, savide ning teiste mineraalide koostises. Levikult on alumiinium maakoores hapniku ning räni järel kolmandal kohal(massi järgi). Tähtsaim alumiiniumi tooraine on mineraalboksiit, mille põhiline koostisaine on alumiiniumoksiid Al2O3.
Alumiiniumühendid on väga püsivad. Et saada neist metallidest alumiiniumi, tuleb kasutada väga tugevaid redutseerijaid. Seepärast on alumiiniumi saamine keemiliste reaktsioonide abil keeruline ja kulukas . Alles siis, kui alumiiniumi õpiti tootma elektrivoolu abil (kasutades sulatatud alumiiniumühendite elektrolüüsi), muutus ta suhteliselt odavaks ja kättesaadavaks metalliks.
Alumiiniumi omadused
Füüsikalised omadused:

• hõbedavalge läikiv metall, peegeldab hästi valgust
  
• suhteliselt kerge(tihedus 2,7 g/cm³)
  
• suhteliselt kergesti sulav( sulamistemperatuur umbes 660°C)
  
• hea elektri- ja soojusjuhtivusega
  
• plastiline ja mehhaaniliselt hästi töödeldav
  
• suhteliselt pehme, kergesti kriimustatav
  

 
 
Keemilised omadused
Alumiinium on perioodilisustabeli IIIA rühmas 3 perioodis , aatomimass on 26,98154 ja aatomnumber on 13. Ta kuulub suhteliselt aktiivsete metallide hulka. Alumiiniumi aatomid loovutavad keemilistes reaktsioonides küllaltki kergesti oma kolm väliskihi elektroni, moodustades ühendid oksüdatsiooniastmes III.
Al: +13|2)8)3)
Al: 3 e־  Al³
Al³:+13|2)8)
Kuidas saab alumiinium kui üsna aktiivne metall üldse lihtainena püsida ja miks peab ta hästi vastu nii hapniku kui ka vee toimele?
Alumiinium reageerib tõepoolest kiiresti õhus oleva hapnikuga. Selle tulemusena tekib tema pinnale õhuke, kuid väga tihe oksiidikiht . See oksiidikiht takistab metalli edasist oksüdeerumist, muutes ta vastupidavaks nii õhu kui ka vee suhtes.

• Alumiiniumpulber reageerib kuumutamisel kergesti hapnikuga, moodustades alumiiniumoksiidi.
  

Al2O3 : 4Al + 3O2  2Al2O3

• Veega ei reageeri alumiinium kaitsva oksiidikihi tõttu ei tavatingimustes ega ka mõõdukal kuumutamisel.
  
• Hapetega reageerib alumiinium energiliselt. Hape reageerib kõigepealt alumiiniumi pinnal oleva oksiidikihiga ning seejärel metalliga. Seepärast tuleb igapäevaelus vältida happeid sisaldavate toiduainete( mahlad , hapukapsad jms.) pikemaajalist kokkupuutumist alumiiniumnõudega.
  

2Al + 3H2SO4  Al2(SO4)3 +3H2
Alumiinium esineb järgmises ühendites:

• Fluoriidid : AlF3
  
• Kloriidid : AlCl3 , AlCl3 • 6H2O
  
• Bromiidid : AlBr3 • 6H2O, [AlBr3]2
  
• Jodiidid : [AlI3]2
  
• Hüdriidid: AlH3
  
• Oksiidid : Al2O3
  
• Sulfiidid : Al2S3
  
• Seleniidid: Al2Se3
  
• Telluriidid: Al2Te3
  
• Nitriidid : AlN
  

Alumiiniumiühendite omadused
Alumiiniumoksiid Al2O3
Alumiiniumoksiid on keemiliselt väga püsiv valge tahke aine. Ta ei reageeri veega ning on väga vastupidav ka hapete ning leeliste lahuste suhtes.
Alumiiniumoksiidi on võimalik saada alumiiniumhüdroksiidist. Alumiiniumhüdroksiid(nagu enamik teisigi hüdroksiide peale leelismetallide hüdroksiidide) laguneb kuumutamisel vastavaks oksiidiks ja veeks :
2Al(OH)3  Al2O3 + 3H2O
Alumiiniumhüdroksiid Al(OH)3
Alumiiniumhüdroksiid on valge värvusega, vees praktiliselt lahustumatu tahke aine. Ta on nõrkade aluseliste omadustega. Happe lisamisel alumiiniumhüdroksiidi lahusele toimub neutralisatsioonireaktsioon:
Al(OH)3 + 3HCl  AlCl3 + 3H2O
 
 
Leidmine Looduses

Alumiinium on metallilistest elementidest looduses kõige enam levinud. Suure aktiivsuse tõttu ei leidu teda vabalt, vaid ainult ühenditena savide ja mineraalide koostises. Alumiiniumi tootmise lähtaineks on boksiid. Rikkalikult leidub looduses silikaate, mis sisaldavad alumiiniumi. Neid silikaate nim alumosilikaatideks. Alumosilikaatide hulka kuuluvad ka savid . Puhast valget savi tuntakse kaoliini nime all ja kasutatakse portselani valmistamiseks.
 
Alumiiniumi tootmine
Alumiiniumi kasutamine
Alumiiniumil kui materjalil on teiste metallidega võrreldes terve rida eeliseid : kergus, vastupidavus õhu ning vee suhtes(tavatingimustes), hea elektri- ning soojusjuhtivus jpm. Oluline on ka alumiiniumi võrdlemisi madal hind(suure osa alumiiniumi hinnast moodustab tema tootmiseks kulutatud elektrienergia maksumus).Alumiiniumil on ka puudusi: pehmus, vähene mehhaaniline vastupidavus, keemiline aktiivsus hapete suhtes jt.
Alumiiniumi kasutatakse masina-, mootori-, tanki - ja suurtükitööstuses; sidevahenditena, lõhkainete, valgustus - ning süütemürskude ja kaablijuhtmestiku tootmiseks; tööstus- ning elamuehituses konstruktsioonielementidena.
Kuna puhas alumiinium on liiga pehme, kasutatakse ehitus- ning konstruktsioonimaterjalina peamiselt alumiiniumi sulameid . Alumiiniumi sulamid on palju paremate mehhaaniliste omadustega kui alumiinium. Kõvaduselt on nad lähedased terasele, olles seejuures terasest mitu korda kergemad. Alumiiniumi tähtsaim sulam on duralumiinium. Peale põhikoostisaine(alumiiniumi) sisaldab see vähesel määral vaske, magneesiumi ja veel mõnda metalli. Duralumiiniumil on eriline koht lennukiehituses aga ka laevadetailide valmistamisel, ehituses ja mujal.
Alumiinium on oluline ka igapäevaelus: alumiiniumtraadist valmistatakse elektrijuhtmeid, alumiiniumfooliumi kasutame toiduainete pakkimisel, peent alumiiniumipulbrit hõbevärvina, alumiiniumnõusid toidu valmistamisel jne.
Nii tööstuses kui argielus tekib hulgaliselt alumiiniumijäätmeid. Arenenud riikides kogutakse need kokku ja töödeldakse kasutuskõlblikuks materjaliks. See annab majanduslikku kokkuhoidu ning vähendab ka looduse saastumist.
 
Kasutatud materjalid:

• www.kmg.tartu.ee
  
• www.proplastik.ee
  
• www.zone.ee/chemistry
  
• Keemia Õpik 9. klassile