Chemische Verbindungen von Aluminium
Was ist eine chemische Verbindung?
- Bei diesem Stoff handelt es sich um eine chemische Verbindung des Aluminiums, das aus zwei oder mehr chemischen Elementen besteht, eines davon ist Aluminium.
- Diese Elemente sind chemisch kovalent miteinander verbunden, ionische oder metallische Bindungen.
- Hier informieren wir über grundlegende Bücher zu Aluminium und Aluminiumlegierungen, Jede chemische Verbindung hat eine feste und konstante chemische Zusammensetzung der chemischen Formel.
Metallisches Aluminium
Reines Aluminium ist silbrig-weiß, formbar, duktiles Metall mit einer Ordnungszahl 13 und relative Atommasse 26,98. Mit wenigen Ausnahmen, es liegt in Form chemischer Verbindungen im Al vor+3.
Dieses Metall hat amphotere Eigenschaften. Es reagiert mit Mineralsäuren und starken Laugen. Obwohl Aluminium eines der chemisch aktivsten unedlen Metalle ist, es weist eine sehr hohe Korrosionsbeständigkeit auf. Bei Kontakt der Aluminiumoberfläche mit frischem Sauerstoff, Wasser oder andere Oxidationsmittel, ein dichter Oxidfilm (Al2Ö3), Metall, das eine hohe Korrosionsbeständigkeit bietet. Dieser Oxidfilm löst sich in alkalischen Lösungen unter Entwicklung von Wasserstoff und der Bildung löslicher Erdalkalialuminate auf [1].
Dieser Oxidfilm ist beständig gegen einige Säuren (z. B, Salpetersäure) und verhindert einen weiteren chemischen Angriff auf das Metall. Jedoch, es löst sich in einigen Säuren (z. B, in Salzsäure oder heißer Schwefelsäure), sowie in alkalischer Lösung, dass es weitere chemische Reaktionen auf der Aluminiumoberfläche ermöglicht.
Bei erhöhten Temperaturen, Aluminium reagiert:
- mit Wasser (oben). 180 ºС) unter Bildung von Hydroxid Al (OH)3 und Wasserstoff H2;
- viele Metalloxide zu Oxid Al2Ö3 und Metall, aus seinem Oxid reduziert.
Die letztere Reaktion wird bei der Herstellung bestimmter Metalle verwendet (Alumothermie)., Zum Beispiel, Mangan und einige Legierungen, Zum Beispiel, Ferrotitan.
Kornwachstum und Morphologie:
- Sind keine chemischen Verbindungen.
- Sind homogene oder heterogene Gemische ihrer chemischen Bestandteile oder Verbindungen.
- Sie haben keine feste chemische Zusammensetzung und keine chemische Formel.
Klassifizierung von Aluminiumverbindungen
Die moderne Klassifizierung von Aluminiumverbindungen aus der Encyclopedia of Aluminium [4]:
Klasse 1 – Binäre Verbindungen mit Nichtmetallen:
- Oxide: Al2Ö3, Hallo2, Hallo
- Nitrid: AlN
- Hartmetall: Al4C3
- Phosphid: AlP
- Silizid: AlSi
- Boride: AlB12, AlB31
- Hydrid: AlH3
- Chalkogenide: Al2S3, Al2Se3, Al2Tl3
- Hallogenide: AlCl3, AlF3, AlCl, AlBr3, AlBr
Klasse 2 – Intermetallide:
- intermetallische Verbindungen2, Al2MgLi, Al2Mg2Mit
Klasse 3 – Hydroxide
- Hydroxid: Al(OH)3
- Oxid-Hydroxid: AlOOH
Klasse 4 – Aluminiumsalze
- Sulfat: Al2(SO4)3∙18H2Ö
- Chlorid: AlCl3∙6H2Ö
- Phosphat: AlPO4
- Kaliumalaun: KAl(SO4)2∙12H2Ö
- Kryolith: Na(AlF3)
Klasse 5 – Aluminate
- Mischoxide: MgAl2Ö4, Y3Al5Ö12
- Salzartig: NaAlO2, K3Hallo2
- Hydrokomplexe: Ba3(Al(OH)6)2
Klasse 6 – Organometallische Verbindungen:
(CH3)3Al
Natürliche Aluminiumverbindungen
Mineralien
Die wichtigsten Mineralien in Aluminium [4]
- Korund: Al2Ö3
- Diaspora, boehmite: γ-AlO(OH)
- Chrysoberyll, Berylliumaluminat: BeAl2Ö4
- Gibbsit: Al(OH)3
- Kyanit: Al2∙SiO4
- Kaolinit: Al2Ö3∙2SiO2∙2H2Ö
- Moskauer: K2O∙3Al2Ö3∙6SiO2H2Ö
- Alunit: (Na, K)Al3(OH)6(SO4)2
- Anorthit: CaO∙Al2Ö3∙2SiO2
- Nepheline: (Na, K)2O∙Al2Ö3∙2SiO2
- Spodumen: Li2O∙Al2Ö3∙4SiO2
- Kryolith: Na3AlF6
- Albite: Nein2O∙Al2Ö3∙6SiO2
- Orthoklas: K2O∙Al2Ö3∙6SiO2
- Beryll: 3BeO∙Al2Ö3∙6SiO2
Bauxit
Bauxit ist keine mineralische und chemische Verbindung. Dieser Name ist Bauxit (oder, mehr, Bauxit) – wird zur Bezeichnung verschiedener Arten von Aluminiumerzen verwendet, die Aluminiumverbindungen enthalten, grundsätzlich – verschiedene Arten von Hydroxiden.
Kommerzieller Bauxit enthält drei Haupttypen von Hydroxidmineralien:
- Gips: Al2Ö33Der Fluss des geschmolzenen Aluminiums am Boden des Formspeisers hängt von der Höhe ab2Ö
- Buchmythos – Al2Ö3·H2Ö
- Diasporas – Al2Ö3·H2Ö.
Diese Arten von Hydroxiden unterscheiden sich erheblich in ihren physikalischen Eigenschaften, als:
- Wassergehalt,
- Kristallsystem
- Härte,
- Dichte,
- Dehydrationstemperatur
- Löslichkeit in technologischen Lösungen.
Normalerweise bestehen natürliche Bauxitvorkommen aus einer dieser Arten von Hydroxiden:, obwohl in einigen Fällen derselbe Bauxit gemischte Hydroxide enthalten kann.
Bauxit hat eine cremefarbene bis dunkelbraune Farbe und einen hohen Eisengehalt.
Abbildung 1 – Typischer Bauxit
Typisches Bauxit für die industrielle Aluminiumproduktion umfasst die folgenden Verbindungen:
- Aluminiumoxid – Al2Ö3: 40-60 %
- Kieselsäure – SiO2: 1-6 %
- Eisenoxid – Fe2Ö3: 2-25 %
- Titanoxid – TiO2: 1-5 %
- Calcium- und Magnesiumoxide – CaO + MgO: 0,2-0,6 %
- Oxide anderer Elemente: von 0,01 zu 0,4 % (alle).
Tonerde
Fast alles Aluminiumoxid wird aus Bauxit hergestellt, die etwa enthalten 50 % Oxid Al2Ö3 als Hydroxide. Dieses Aluminiumerz wurde unter Druck in Natronlauge behandelt, um das Aluminiumoxid in Aluminatform aufzulösen, und vom Rotschlamm trennen, Enthält Eisenoxide und andere große Verunreinigungen. Dann wurden in dieser Lösung Aluminatkristalle von Aluminiumhydroxid ausgefällt.
Bei Temperaturen darunter 700 ºС Die technologische Masse enthält die folgenden verschiedenen Arten von Aluminiumverbindungen – seine Hydroxide:
- giʙʙsit
- Bayer
- nordstrandid
- Diasporas
- über alles.
Der letzte Prozessschritt der Herstellung von Aluminiumoxid erfolgt durch Kalzinieren der Hydroxidmischung in den vorherigen Stufen. Das Brennen (Kalzinieren) erfolgt bei einer Temperatur 1200 °C, um reines Aluminiumoxid mit einem Gehalt an Al-Oxid zu erhalten2Ö3 mehr 99 %.
Abbildung 2 – Tonerde
Für die industrielle Produktion 1 Aluminiumoxid ODP benötigt ca 2 Tonnen Aluminiumoxid.
Aluminiumverbindungen, die für die nichtmetallurgische Industrie am wichtigsten sind:
- Oxid;
- Sulfat,
- Silikate.
Aluminium Oxid
Sauerstoff-Aluminium-Verbindung
- Reines Aluminiumoxid ist ein weißes Pulver in Form von Partikeln unterschiedlicher Form und Größe.
- Aufgrund seiner amphoteren Eigenschaften ist das Oxid in Mineralsäuren und starken Laugen löslich. Es kann verschiedene Modifikationen haben.
- Am stabilsten ist seine Alpha-Modifikation “Korund” (Alpha-Al2Ö3).
Anodisches Oxid
Das anodische Oxid wird durch elektrochemische Oxidation von Aluminium gewonnen. Bei dieser Verbindung handelt es sich um ein nanostrukturiertes Material mit einer einzigartigen Struktur. Anodisches Aluminiumoxid besteht aus zylindrischen Poren, die ihn in der Kunst weit verbreitet machen. Es ist thermisch und mechanisch beständig, Sie sind optisch transparent und verfügen über hohe elektrische Isolationseigenschaften. Die Porengröße und Dicke der anodischen Oxidschicht können einfach durch Parameter der Technologie angepasst werden, Dies ermöglicht den Einsatz nicht nur als Schutzbeschichtung für dekorative Aluminiumprodukte, sondern auch als Grundlage für die Nanotechnologie.
Abbildung 3 – Die Struktur des anodischen Oxidfilms
Hydroxide
- Aluminiumhydroxide kann in verschiedenen Formen vorliegen. Die am häufigsten untersuchten Formen sind Trihydroxid Al(OH)3 und Oxidhydroxid AlO(OH).
- Al(OH)3 wird in großen Mengen zur Abwasserbehandlung eingesetzt, sowie die Herstellung weiterer Aluminiumverbindungen, einschließlich seiner Salze.
Aluminiumsulfat
Die Struktur und Zusammensetzung
- Aluminiumsulfat kann mit unterschiedlichen Wasseranteilen vorliegen. Eine häufige Form dieser Verbindung ist Al2(SO4)3· 18H2Ö. Er ist in wasserfreiem Alkohol nahezu unlöslich, aber es ist gut wasserlöslich.
- Bei Temperaturen darüber 770 °C zersetzt sich zu Aluminiumoxid.
Anwendungen
Findet Anwendung in folgenden Branchen und Lebensbereichen [1, 2]:
- Wasseraufbereitungs- und Abwasserbehandlungssysteme;
- Papierherstellung;
- Schutzkleidung für die Brandbekämpfung;
- Raffinieren von Ölen und Fetten;
- Abdichtungsbeton;
- Herstellung von Antitranspirantien;
- Zurichtung von Leder;
- Herstellung von Farben;
- in landwirtschaftlichen Pestiziden;
- Herstellung von Chemikalien;
- Mittel zur Erhöhung des Säuregehalts von Böden;
- Herstellung von Kosmetika und Seife;
- medizinische Präparate.
Alaun
- Aluminiumsulfat ist in Kombination mit einwertigen Metallsulfaten enthalten, um Doppelsalze zu bilden, Alaun genannt.
- Das wichtigste dieser Salze ist Aluminiumkaliumsulfat. Diese chemische Verbindung wird auch Kaliumalaun genannt.
- Dieses Alaun wird seit der Antike häufig in der Lederherstellung verwendet, Drogen, Stoffe und Farben.
Tone
Tone bestehen hauptsächlich aus Alumosilikaten.
Aluminiumchlorid
Bei der Reaktion von Chlorgas mit der Aluminiumschmelze entsteht Aluminiumchlorid. Diese Verbindung wird üblicherweise als Katalysator bei Synthesereaktionen verschiedener organischer Verbindungen verwendet. Hydratisiertes Chlorid AlCl3H2Ö, Es wird als Deodorant oder Antiprespirant verwendet. Diese Verbindung ist eines von mehreren Aluminiumsalzen, die für die Kosmetikindustrie gelten.
Die Hexahydratform von Aluminiumchlorid wird verwendet:
- zur schützenden Behandlung von Holz,
- als Desinfektionsmittel in der Tierhaltung und Fleischproduktion;
- Rohölraffinerie
- Papierherstellung
Aluminiumhydrid
Da Aluminium mit Wasserstoff AlH ein Hydrid bildet3, das in der organischen Chemie weit verbreitet ist, einschließlich, als Lithiumaluminiumhydrid (LiAlH4). Diese Verbindung wurde durch Reaktion von Aluminiumchlorid mit Lithiumchlorid hergestellt.
Intermetallische Verbindungen
Eine intermetallische Verbindung (intermetallische Verbindung) ist eine chemische Verbindung zweier oder mehrerer Metalle. intermetallische Verbindungen, wie es in chemischen Verbindungen sein sollte, zwischen seinen Bestandteilen eine feste Beziehung haben. Normalerweise handelt es sich bei intermetallischen Verbindungen um die Bindung zwischen Atomen – Metall.
Tabelle – Intermetallische Verbindungen von Aluminium [2]
Quellen:
1. http://www.inchem.org/documents/ehc/ehc/ehc194.htm
3. Aluminium und Aluminiumlegierungen /ed. J.R. Davis – ASM International, 1993.
4. Dreizehntes Element: Enzyklopädie / A. Drozdov, 2007