Алюміній - самий розповсюджений в земній корі метал. На його долю приходиться 5,5-6,6 мол. доли % або 8 мас. %. Гголовна маса його сконцентрована в алюмосилікатах. Надзвичайно розповсюдженим продуктом розкладу утворених ним сполук є глина, основний склад якої відповідає формулі Al2O3.2SiO2.2H2O.Проміж інших форм знаходження алюмінія найбільше значення має боксит Al2O3.xH2O і мінерали корунд Al2O3 і кріоліт AlF3.3NaF.
Вперше алюміній був отриманий Велером в 1827 році дією металічного калія на хлорид алюмінія. Проте, незважаючи на широку розповсюдженість в природі, алюміній до кінця XIX століття належав до числа рідкісних металів.
На даний час в промисловості алюміній отримують електролізом розчину глинозема Al2O3 в ростопленому криоліті. Al2O3 повинен бути достатньо чистим, тому що із виплавленого алюмінія домішки видаляються дуже тяжко. Температура плавлення Al2O3 близько 2050оС, а криоліта - 1100оС. Електролізу піддають розтоплену суміш криоліта і Al2O3, що вміщує близько 10 масс.% Al2O3, та плавиться при 960оС і має електричну провідність , густину та в’язкістю, найбільш придатними для проведення процесу. При додаванні AlF3, CaF2 та MgF2 проведення електролізу виявляється можливим при 950оС.
Електролізер для виплавки алюмінія являє собою залізний кожух, викладений зсередини вогнестійкою цеглою. Його дно (під), складене з блоків спресованого вугілля, що є катодом. Аноди розташовані зверху: це - алюмінієві каркаси, заповнені вугільними брикетами.
Al2O3 = Al3+ + AlO33-
На катоді виділяється рідкий алюміній:
Al3+ + 3е- = Al
Алюміній збирається на дні печі, звідки періодично випускається. На аноді виділяється кисень:
4AlO33- - 12е- = 2Al2O3 + 3O2
Кисень окислює графіт до оксидів вуглецю. По мірі згорання вуглецю анод нарощують.
В періодичній системі алюміній знаходиться в третьому періоді, в головній підгрупі третьої групи. Заряд ядра +13. Електронна будова атома 1s22s22p63s23p1. Металічний атомний радіус 0,143 нм, ковалентний - 0,126 нм, умовний радіус іона Al3+ - 0,057 нм. Енергія іонізації Al - Al+ 5,99 эВ.
Найбільш характерна ступінь окислення атома алюмінія +3.Негативна ступінь окислення проявляється рідко. На зовнішньому електронному шарі атома інують вільні d-підрівні. Завдяки цьому його координаційне число в сполуках може бути рівним не тільки 4 (AlCl4-, AlH4-, алюмосилікати),але й 6 (Al2O3,[Al(OH2)6]3+).
Алюміній - типовий амфотерний елемент. Для ньго характерні не тільки аніонні, а й катіонні комплекси. Так, в кислому середовищі існує катіонний аквакомплекс [Al(OH2)6]3+, а в лужному - аніонний гидрокомплекс та [Al(OH)6]3-.
У вигляді простї речовини алюміній - сріблясто-білий, досить твердий метал з густиною 2,7 г/см3 (т.пл. 660оС, т. кип. ~2500оС). Кристалізується в гранецентричній кубічній решітці. Характеризується високою в’язкістю, теплопровідністю та електропровідністю (що складає 0,6 електропровідності міді). З цим пов’язано його використання при виробництві електричних проводів. При однаковій електричній провідноті алюміневий дрот важить вдвічі меньше мідного.
На повітрі алюміній покривається надтонкою (0,00001 мм), але дуже щільною плівкою оксида, що запобігає подальшому окисленню метала та надає йому матовий вигляд. При обробці поверхні алюмінія сильними окисниками (конц. HNO3, K2Cr2O7) чи навіть анодним окисленням товщина захистної плівки збільшується. Стійкість алюмінія дозволяє виготовляти з нього хімічну апаратуру та ємкості для зберігання і транспортування азотної кислоти.
Алюміній легко витягується в дріт та прокатується в тонкі листи. ............
