§1. Alyuminiyning kashf etilishi tarixi. Alyuminiy - elementning umumiy xususiyatlari, kimyoviy xossalari Alyuminiy paydo bo'ldi
Kaliy alumini tayyorlash
alyuminiy(Lotin: Alyuminiy), - davriy jadvalda alyuminiy uchinchi davrda, uchinchi guruhning asosiy kichik guruhida. Asosiy zaryad +13. Atomning elektron tuzilishi 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1. Metall atom radiusi 0,143 nm, kovalent radiusi 0,126 nm, Al 3+ ionining shartli radiusi 0,057 nm. Ionlanish energiyasi Al – Al + 5,99 eV.
Alyuminiy atomining eng xarakterli oksidlanish darajasi +3 dir. Salbiy oksidlanish holatlari kamdan-kam uchraydi. Atomning tashqi elektron qatlamida erkin d-kichik darajalar mavjud. Shu sababli uning birikmalardagi koordinatsion soni nafaqat 4 (AlCl 4-, AlH 4-, aluminosilikatlar), balki 6 (Al 2 O 3, 3+) bo'lishi mumkin.
Tarixiy ma'lumotnoma. Alyuminiy nomi lotin tilidan olingan. alumen - miloddan avvalgi 500-yillarda. alyuminiy alum deb ataladi, u gazlamalarni bo'yash va terini ko'nlash uchun mordan sifatida ishlatilgan. Daniyalik olim X. K. Oersted 1825 yilda kaliy amalgam bilan suvsiz AlCl 3 ga ta'sir qilib, simobni distillash orqali nisbatan toza alyuminiy oldi. Alyuminiy ishlab chiqarishning birinchi sanoat usuli 1854 yilda frantsuz kimyogari A.E. Sainte-Clair Deville: usul qo'sh alyuminiy va natriy xlorid Na 3 AlCl 6 ni metall natriy bilan kamaytirishdan iborat edi. Rangi kumushga o'xshash, alyuminiy dastlab juda qimmat edi. 1855 yildan 1890 yilgacha atigi 200 tonna alyuminiy ishlab chiqarilgan. Kriolit-alyuminiy eritmasini elektroliz qilish yo'li bilan alyuminiy olishning zamonaviy usuli 1886 yilda bir vaqtning o'zida va mustaqil ravishda AQShda C. Xoll va Frantsiyada P. Herou tomonidan ishlab chiqilgan.
Tabiatda bo'lish
Alyuminiy er qobig'idagi eng keng tarqalgan metalldir. U 5,5-6,6 molni tashkil qiladi. kasr% yoki 8 og'irlik%. Uning asosiy massasi aluminosilikatlarda to'plangan. Ular tomonidan hosil bo'lgan jinslarni yo'q qilishning juda keng tarqalgan mahsuloti gil bo'lib, uning asosiy tarkibi Al 2 O 3 formulasiga to'g'ri keladi. 2SiO2. 2H 2 O. Alyuminiyning boshqa tabiiy shakllaridan eng yuqori qiymat boksit Al 2 O 3 ga ega. xH 2 O va minerallar korund Al 2 O 3 va kriolit AlF 3. 3NaF.
Kvitansiya
Hozirgi vaqtda sanoatda alyuminiy alyuminiy oksidi Al 2 O 3 eritilgan kriolitdagi eritmasini elektroliz qilish yo'li bilan ishlab chiqariladi. Al 2 O 3 juda toza bo'lishi kerak, chunki eritilgan alyuminiydan aralashmalarni olib tashlash qiyin. Al 2 O 3 ning erish nuqtasi taxminan 2050 o C, kriolit esa 1100 o C. Taxminan og'irligi 10% Al 2 O 3 ni o'z ichiga olgan kriolit va Al 2 O 3 ning erigan aralashmasi elektrolizga uchraydi, u 960 da eriydi. o C va jarayon uchun eng qulay bo'lgan elektr o'tkazuvchanligi, zichligi va yopishqoqligiga ega. AlF 3, CaF 2 va MgF 2 qo'shilishi bilan 950 o C da elektroliz mumkin bo'ladi.
Alyuminiyni eritish uchun elektrolizator ichki tomondan o'tga chidamli g'isht bilan qoplangan temir korpusdir. Siqilgan ko'mir bloklaridan yig'ilgan uning pastki qismi (ostida) katod bo'lib xizmat qiladi. Anodlar tepada joylashgan: bu ko'mir briketlari bilan to'ldirilgan alyuminiy ramkalar.
Al 2 O 3 = Al 3+ + AlO 3 3-
Katodda suyuq alyuminiy ajralib chiqadi:
Al 3+ + 3e - = Al
Alyuminiy o'choqning pastki qismida yig'iladi, u erdan vaqti-vaqti bilan chiqariladi. Anodda kislorod chiqariladi:
4AlO 3 3- – 12e - = 2Al 2 O 3 + 3O 2
Kislorod grafitni uglerod oksidigacha oksidlaydi. Uglerod yonishi natijasida anod hosil bo'ladi.
Alyuminiy, shuningdek, issiqlikka chidamliligini oshirish uchun ko'plab qotishmalarga qotishma qo'shimcha sifatida ishlatiladi.
Alyuminiyning fizik xususiyatlari. Alyuminiy juda qimmatli xususiyatlar to'plamini birlashtiradi: past zichlik, yuqori issiqlik va elektr o'tkazuvchanligi, yuqori egiluvchanlik va yaxshi korroziyaga chidamlilik. Uni osongina zarb qilish, shtamplash, o'rash, chizish mumkin. Alyuminiy gaz, kontakt va boshqa turdagi payvandlash bilan yaxshi payvandlanadi. Alyuminiy panjarasi a = 4,0413 Å parametri bilan kubik yuz markazlashtirilgan. Alyuminiyning xususiyatlari, barcha metallar singari, uning tozaligiga bog'liq. Yuqori tozalikdagi alyuminiyning xususiyatlari (99,996%): zichlik (20 ° C da) 2698,9 kg / m 3; t pl 660,24 ° S; qaynash nuqtasi taxminan 2500 ° C; termal kengayish koeffitsienti (20 ° dan 100 ° C gacha) 23,86·10 -6; issiqlik o'tkazuvchanligi (190 °C da) 343 Vt/m·K, solishtirma issiqlik sig'imi (100 °S da) 931,98 J/kg·K. ; misga nisbatan elektr o'tkazuvchanligi (20 ° C da) 65,5%. Alyuminiy past quvvatga ega (uzilish kuchi 50-60 Mn / m2), qattiqlik (Brinell bo'yicha 170 Mn / m2) va yuqori egiluvchanlik (50% gacha). Sovuq prokat paytida alyuminiyning kuchlanish kuchi 115 Mn / m2 gacha, qattiqligi - 270 Mn / m2 gacha, nisbiy cho'zilish 5% gacha kamayadi (1 Mn / m2 ~ va 0,1 kgf / mm2). Alyuminiy yuqori darajada sayqallangan, anodlangan va kumushga yaqin yuqori aks ettirish xususiyatiga ega (u tushayotgan yorug'lik energiyasining 90% gacha aks ettiradi). Kislorodga yuqori afiniteye ega bo'lgan alyuminiy havodagi Al 2 O 3 oksidining nozik, ammo juda kuchli plyonkasi bilan qoplangan, bu metallni keyingi oksidlanishdan himoya qiladi va uning yuqori korroziyaga qarshi xususiyatlarini aniqlaydi. Oksid plyonkasining mustahkamligi va uning himoya ta'siri simob, natriy, magniy, mis va boshqalarning aralashmalari mavjudligida sezilarli darajada kamayadi. Alyuminiy atmosfera, dengiz va boshqalarga chidamli. toza suv, amalda konsentrlangan yoki yuqori darajada suyultirilgan nitrat kislota, organik kislotalar va oziq-ovqat mahsulotlari bilan o'zaro ta'sir qilmaydi.
Kimyoviy xossalari
Mayda maydalangan alyuminiy qizdirilganda havoda kuchli yonadi. Uning oltingugurt bilan o'zaro ta'siri xuddi shunday davom etadi. Xlor va brom bilan birikma oddiy haroratda, yod bilan esa qizdirilganda sodir bo'ladi. Juda yuqori haroratlarda alyuminiy ham bevosita azot va uglerod bilan birlashadi. Aksincha, u vodorod bilan o'zaro ta'sir qilmaydi.
Alyuminiy suvga nisbatan ancha chidamli. Ammo oksid plyonkasining himoya ta'siri mexanik yoki birikma orqali olib tashlansa, kuchli reaktsiya paydo bo'ladi:
Yuqori darajada suyultirilgan va juda konsentrlangan HNO3 va H2SO4 alyuminiyga deyarli ta'sir qilmaydi (sovuqda), bu kislotalarning o'rtacha konsentratsiyasida u asta-sekin eriydi. Sof alyuminiy xlorid kislotaga juda chidamli, ammo oddiy sanoat metall unda eriydi.
Alyuminiy ishqorlarning suvli eritmalariga ta'sir qilganda, oksid qatlami eriydi va aluminatlar hosil bo'ladi - anion tarkibida alyuminiy bo'lgan tuzlar:
Al 2 O 3 + 2NaOH + 3H 2 O = 2Na
Himoya plyonkasi bo'lmagan alyuminiy suv bilan o'zaro ta'sir qiladi va undan vodorodni siqib chiqaradi:
2Al + 6H 2 O = 2Al(OH) 3 + 3H 2
Olingan alyuminiy gidroksid ortiqcha gidroksidi bilan reaksiyaga kirishib, gidroksoalyuminat hosil qiladi:
Al(OH) 3 + NaOH = Na
Alyuminiyning suvli gidroksidi eritmasida erishi uchun umumiy tenglama:
2Al + 2NaOH + 6H 2 O = 2Na + 3H 2
Alyuminiy gidrolizlanishi tufayli kislotali yoki ishqoriy reaktsiyaga ega bo'lgan tuzlarning eritmalarida, masalan, Na 2 CO 3 eritmasida sezilarli darajada eriydi.
Stress qatorida u Mg va Zn orasida joylashgan. Barcha barqaror birikmalarida alyuminiy uch valentli hisoblanadi.
Alyuminiyning kislorod bilan birikmasi boshqa ko'plab metallarga qaraganda sezilarli darajada ko'p issiqlik (1676 kJ / mol Al 2 O 3) chiqishi bilan birga keladi. Shuni hisobga olib, mos keladigan metall oksidi alyuminiy kukuni bilan aralashmasi qizdirilganda, olingan oksiddan erkin metallning ajralib chiqishiga olib keladigan shiddatli reaktsiya sodir bo'ladi. Al (alyuminotermiya) yordamida qaytarilish usuli ko'pincha erkin holatda bir qator elementlarni (Cr, Mn, V, W va boshqalar) olish uchun ishlatiladi.
Aluminotermiya ba'zan alohida po'lat qismlarni, xususan, tramvay relslarining bo'g'inlarini payvandlash uchun ishlatiladi. Amaldagi aralash ("termit") odatda alyuminiy va Fe 3 O 4 ning nozik kukunlaridan iborat. Al va BaO 2 aralashmasidan tayyorlangan sug'urta yordamida yondiriladi. Asosiy reaktsiya tenglama bo'yicha:
8Al + 3Fe 3 O 4 = 4Al 2 O 3 + 9Fe + 3350 kJ
Bundan tashqari, harorat 3000 o C atrofida rivojlanadi.
Alyuminiy oksidi oq, juda o'tga chidamli (mp 2050 o C) va suv massasida erimaydi. Tabiiy Al 2 O 3 (mineral korund), shuningdek, sun'iy yo'l bilan olingan va keyin yuqori darajada kalsinlanganlar yuqori qattiqlik va kislotalarda erimasligi bilan ajralib turadi. Al 2 O 3 (alyuminiy oksidi deb ataladigan) ishqorlar bilan birlashganda eruvchan holatga aylanishi mumkin.
Odatda temir oksidi bilan ifloslangan tabiiy korund o'zining qattiqligi tufayli silliqlash g'ildiraklari, toshlar va boshqalarni tayyorlash uchun ishlatiladi. Nozik ezilgan shaklda u zumrad deb ataladi va metall yuzalarni tozalash va zımpara qilish uchun ishlatiladi. Xuddi shu maqsadlar uchun ko'pincha boksitni eritish orqali olingan Al 2 O 3 ishlatiladi (texnik nomi - alundum).
Shaffof rangli korund kristallari - qizil yoqut - xrom aralashmasi va ko'k safir - titan va temir - qimmatbaho toshlar aralashmasi. Ular, shuningdek, sun'iy ravishda olinadi va texnik maqsadlarda, masalan, nozik asboblar uchun qismlar, soat toshlari va boshqalarni ishlab chiqarish uchun ishlatiladi. Kichik Cr 2 O 3 aralashmasini o'z ichiga olgan yoqut kristallari kvant generatorlari - monoxromatik nurlanishning yo'naltirilgan nurini yaratadigan lazerlar sifatida ishlatiladi.
Al 2 O 3 suvda erimasligi tufayli bu oksidga mos keladigan Al(OH) 3 gidroksidni faqat bilvosita tuzlardan olish mumkin. Gidroksidni tayyorlashni quyidagi sxema sifatida ko'rsatish mumkin. Ishqorlar ta'sirida OH - ionlari akvakomplekslarda asta-sekin 3+ suv molekulalari bilan almashtiriladi:
3+ + OH - = 2+ + H 2 O
2+ + OH - = + + H 2 O
OH - = 0 + H 2 O
Al (OH) 3 - katta hajmli jelatinli cho'kma oq, suvda amalda erimaydi, lekin kislotalar va kuchli ishqorlarda oson eriydi. Shuning uchun u amfoter xususiyatga ega. Biroq, uning asosiy va ayniqsa kislotali xususiyatlari juda zaif ifodalangan. Alyuminiy gidroksid ortiqcha NH 4 OHda erimaydi. Suvsiz gidroksidning shakllaridan biri alyuminiy gel adsorbent sifatida texnologiyada qo'llaniladi.
Kuchli ishqorlar bilan o'zaro ta'sirlashganda tegishli aluminatlar hosil bo'ladi:
NaOH + Al(OH) 3 = Na
Eng faol bir valentli metallarning aluminatlari suvda yaxshi eriydi, lekin kuchli gidroliz tufayli ularning eritmalari faqat ishqorning etarli miqdorda ortiqcha bo'lganda barqaror bo'ladi. Zaifroq asoslardan olingan aluminatlar eritmada deyarli to'liq gidrolizlanadi va shuning uchun faqat quruq holda olinishi mumkin (Al 2 O 3 ni mos keladigan metallarning oksidlari bilan eritish orqali). Tarkibi metaalyuminiy HAlO 2 kislotasidan olingan metaalyuminatlar hosil bo'ladi. Ularning aksariyati suvda erimaydi.
Al(OH) 3 kislotalar bilan tuzlar hosil qiladi. Ko'pgina kuchli kislotalarning hosilalari suvda yaxshi eriydi, ammo sezilarli darajada gidrolizlanadi va shuning uchun ularning eritmalari kislotali reaktsiyaga ega. Eriydigan alyuminiy tuzlari va kuchsiz kislotalar yanada gidrolizlanadi. Gidroliz tufayli suvli eritmalardan sulfid, karbonat, siyanid va boshqa ba'zi alyuminiy tuzlarini olish mumkin emas.
Suvli muhitda Al 3+ anioni to'g'ridan-to'g'ri oltita suv molekulasi bilan o'ralgan. Bunday gidratlangan ion sxema bo'yicha biroz dissotsiatsiyalangan:
3+ + H 2 O = 2+ + OH 3 +
Uning dissotsilanish konstantasi 1 ga teng. 10 -5, ya'ni. u kuchsiz kislota (kuchliligi sirka kislotasiga yaqin). Oltita suv molekulasi bilan Al 3+ ning oktaedral muhiti bir qator alyuminiy tuzlarining kristalli gidratlarida ham saqlanib qoladi.
Aluminosilikatlarni silikatlar deb hisoblash mumkin, unda kremniy-kislorodli tetraedraning SiO 4 4 qismi alyuminiy-kislorodli tetraedr AlO 4 5 bilan almashtiriladi. Alyuminosilikatlardan eng keng tarqalgani dala shpatlari bo'lib, ular massasining yarmidan ko'pini tashkil qiladi. er qobig'i. Ularning asosiy vakillari minerallardir
ortoklaz K 2 Al 2 Si 6 O 16 yoki K 2 O. Al 2 O 3. 6SiO2
albit Na 2 Al 2 Si 6 O 16 yoki Na 2 O. Al 2 O 3. 6SiO2
anortit CaAl 2 Si 2 O 8 yoki CaO. Al 2 O 3. 2SiO2
Slyuda guruhining minerallari juda keng tarqalgan, masalan, muskovit Kal 2 (AlSi 3 O 10) (OH) 2. Katta amaliy ahamiyati alumina soda mahsulotlari va sement ishlab chiqarish uchun ishlatiladigan nefelin (Na, K) 2 mineraliga ega. Bu ishlab chiqarish quyidagi operatsiyalardan iborat: a) nefelin va ohaktosh quvurli pechlarda 1200 o S da sinterlanadi:
(Na, K) 2 + 2CaCO 3 = 2CaSiO 3 + NaAlO 2 + KAlO 2 + 2CO 2
b) hosil bo'lgan massa suv bilan yuviladi - natriy va kaliy aluminatlari eritmasi va CaSiO 3 atala hosil bo'ladi:
NaAlO 2 + KAlO 2 + 4H 2 O = Na + K
c) sinterlash jarayonida hosil bo'lgan CO 2 aluminat eritmasidan o'tkaziladi:
Na + K + 2CO 2 = NaHCO 3 + KHCO 3 + 2Al(OH) 3
d) qizdirilganda Al(OH)3 alyuminiy oksidi olinadi:
2Al(OH) 3 = Al 2 O 3 + 3H 2 O
e) ona suyuqlikni bug'lash orqali soda va potaj ajratiladi va ilgari olingan loy sement ishlab chiqarish uchun ishlatiladi.
1 tonna Al 2 O 3 ishlab chiqarilganda 1 tonna soda mahsuloti va 7,5 tonna sement olinadi.
Ba'zi aluminosilikatlar bo'shashgan tuzilishga ega va ion almashinuviga qodir. Bunday silikatlar - tabiiy va ayniqsa sun'iy - suvni yumshatish uchun ishlatiladi. Bundan tashqari, ularning yuqori darajada rivojlangan yuzasi tufayli ular katalizator tayanchlari sifatida ishlatiladi, ya'ni. katalizator bilan singdirilgan materiallar sifatida.
Oddiy sharoitlarda alyuminiy galogenidlari rangsiz kristall moddalardir. Alyuminiy halidlari qatorida AlF 3 o'zining analoglaridan xossalari jihatidan juda farq qiladi. O‘tga chidamli, suvda ozgina eriydi, kimyoviy faol emas. AlF 3 ni ishlab chiqarishning asosiy usuli suvsiz HF ning Al 2 O 3 yoki Al ga ta'siriga asoslangan:
Al 2 O 3 + 6HF = 2AlF 3 + 3H 2 O
Xlor, brom va yod bilan alyuminiy birikmalari eruvchan, juda reaktiv va nafaqat suvda, balki ko'plab organik erituvchilarda ham yaxshi eriydi. Alyuminiy galogenidlarining suv bilan o'zaro ta'siri issiqlikning sezilarli darajada chiqishi bilan birga keladi. Suvli eritmada ularning barchasi yuqori darajada gidrolizlanadi, lekin odatdagi kislotali nometal galogenidlardan farqli o'laroq, ularning gidrolizi to'liq emas va qaytarilmaydi. Oddiy sharoitlarda ham sezilarli darajada uchuvchan bo'lib, AlCl 3, AlBr 3 va AlI 3 nam havoda (gidroliz tufayli) tutunadi. Ularni oddiy moddalarning bevosita o'zaro ta'sirida olish mumkin.
Nisbatan past haroratlarda AlCl 3, AlBr 3 va AlI 3 ning bug 'zichliklari ikkilangan formulalarga ko'proq yoki kamroq to'liq mos keladi - Al 2 Hal 6. Bu molekulalarning fazoviy tuzilishi umumiy qirrali ikkita tetraedraga mos keladi. Har bir alyuminiy atomi to'rtta halogen atomiga bog'langan va markaziy halogen atomlarining har biri ikkala alyuminiy atomiga bog'langan. Markaziy galogen atomining ikkita bog'lanishidan biri donor-akseptor bo'lib, alyuminiy qabul qiluvchi sifatida ishlaydi.
Bir qator bir valentli metallarning galogenid tuzlari bilan alyuminiy galogenidlari, asosan, M 3 va M turdagi (bu erda Xlor, brom yoki yod) murakkab birikmalar hosil qiladi. Qo'shilish reaktsiyalariga moyillik odatda ko'rib chiqilayotgan galogenidlarda juda aniq. Aynan shu sabab AlCl 3 dan katalizator sifatida (neftni qayta ishlashda va organik sintezda) eng muhim texnik foydalanish uchun sababdir.
Ftoralyuminatlardan eng ko'p foydalanish (Al, F 2, emal, shisha va boshqalarni ishlab chiqarish uchun) Na 3 kriolitdir. Sun'iy kriolitni sanoat ishlab chiqarish alyuminiy gidroksidni gidroflorik kislota va soda bilan qayta ishlashga asoslangan:
2Al(OH) 3 + 12HF + 3Na 2 CO 3 = 2Na 3 + 3CO 2 + 9H 2 O
Xloro-, bromo- va yodoalyuminatlar alyuminiy trigalidlarini tegishli metallarning galogenidlari bilan birlashtirish orqali olinadi.
Alyuminiy vodorod bilan kimyoviy reaksiyaga kirishmasa ham, alyuminiy gidridni bilvosita olish mumkin. Tarkibning oq amorf massasi (AlH 3) n. 105 o C dan yuqori qizdirilganda vodorod ajralib chiqishi bilan parchalanadi.
AlH 3 efir eritmasidagi asosiy gidridlar bilan oʻzaro taʼsirlashganda gidroalyuminatlar hosil boʻladi:
LiH + AlH 3 = Li
Gidridoalyuminatlar oq rangli qattiq moddalardir. Suv bilan tez parchalanadi. Ular kuchli kamaytiruvchi moddalardir. Ular (ayniqsa, Li) organik sintezda qo'llaniladi.
Alyuminiy sulfat Al 2 (SO 4) 3. 18H 2 O alyuminiy oksidi yoki kaolinga issiq sulfat kislota ta'sirida olinadi. U suvni tozalash uchun, shuningdek, ma'lum turdagi qog'ozlarni tayyorlash uchun ishlatiladi.
Kaliy alyuminiy alum KAl(SO 4) 2. 12H 2 O ko'p miqdorda terini ko'nlashda, shuningdek, bo'yash sanoatida paxta matolari uchun mordan sifatida ishlatiladi. Ikkinchi holda, alumning ta'siri uning gidrolizlanishi natijasida hosil bo'lgan alyuminiy gidroksidning gazlama tolalarida nozik dispers holatda to'planishi va bo'yoqni adsorbsiya qilib, uni tolada mahkam ushlab turishiga asoslanadi.
Boshqa alyuminiy hosilalaridan gazlamalarni bo'yashda (mordant sifatida) va tibbiyotda (losonlar va kompresslar) ishlatiladigan atsetat (aks holda sirka kislota tuzi) Al (CH 3 COO) 3 ni eslatib o'tish kerak. Alyuminiy nitrat suvda oson eriydi. Alyuminiy fosfat suvda va sirka kislotasida erimaydi, lekin eriydi kuchli kislotalar va ishqorlar.
Tanadagi alyuminiy. Alyuminiy hayvonlar va o'simliklar to'qimalarining bir qismidir; sutemizuvchilarning organlarida 10 -3 dan 10 -5% gacha alyuminiy (xom asosda) topilgan. Alyuminiy jigarda, oshqozon osti bezida va to'planadi qalqonsimon bezlar. O'simlik mahsulotlarida alyuminiy miqdori 1 kg quruq moddaga (kartoshka) 4 mg dan 46 mg gacha (sariq sholg'om), hayvonlardan olingan mahsulotlarda - 1 kg quruq moddaga 4 mg (asal) dan 72 mg gacha ( mol go'shti). Kundalik inson ratsionida alyuminiy miqdori 35-40 mg ga etadi. Alyuminiyni kontsentratsiya qiluvchi organizmlar, masalan, kulida 5,3% gacha alyuminiy bo'lgan moxlar (Lycopodiaceae) va kulida 0,2-0,8% alyuminiy bo'lgan mollyuskalar (Helix va Lithorina) ma'lum. Fosfatlar bilan erimaydigan birikmalar hosil qilib, alyuminiy o'simliklarning (fosfatlarning ildizlar tomonidan so'rilishi) va hayvonlarning (ichaklarda fosfatlarning so'rilishi) oziqlanishini buzadi.
Alyuminiyning geokimyosi. Alyuminiyning geokimyoviy xususiyatlari uning kislorodga yuqori yaqinligi (minerallarda alyuminiy kislorodli oktaedr va tetraedrlar tarkibiga kiradi), doimiy valentligi (3) va koʻpchilik tabiiy birikmalarning past eruvchanligi bilan belgilanadi. Endogen jarayonlarda magmaning qotib qolishi va magmatik jinslarning shakllanishida alyuminiy dala shpati, slyuda va boshqa minerallar - aluminosilikatlarning kristall panjarasiga kiradi. Biosferada alyuminiy zaif migrant bo'lib, organizmlar va gidrosferada kam uchraydi. Nam iqlim sharoitida, mo'l-ko'l o'simliklarning parchalanadigan qoldiqlari ko'plab organik kislotalarni hosil qiladi, alyuminiy tuproq va suvlarda organomineral kolloid birikmalar shaklida migratsiya qiladi; alyuminiy kolloidlar tomonidan adsorbsiyalanadi va tuproqning pastki qismida cho'kadi. Alyuminiy va kremniy oʻrtasidagi bogʻlanish qisman uzilib, tropiklarda baʼzi joylarda minerallar – alyuminiy gidroksidlari – bemit, diasporalar, gidrargillitlar hosil boʻladi. Alyuminiyning katta qismi aluminosilikatlar - kaolinit, beidelit va boshqa gil minerallarning bir qismidir. Zaif harakatchanlik nam tropiklarning nurash qobig'ida alyuminiyning qoldiq to'planishini aniqlaydi. Natijada elyuviy boksit hosil bo'ladi. O'tgan geologik davrlarda boksit tropik mintaqalardagi ko'llar va dengizlarning qirg'oq zonalarida ham to'plangan (masalan, Qozog'istonning cho'kindi boksitlari). Jonli moddalar kam, suvlari neytral va gidroksidi bo'lgan dasht va cho'llarda alyuminiy deyarli ko'chib o'tmaydi. Alyuminiyning migratsiyasi yuqori kislotali daryo va alyuminiyga boy er osti suvlari kuzatilgan vulqon zonalarida eng baquvvatdir. Kislotali suvlar gidroksidi dengiz suvlari bilan aralashadigan joylarda (daryolar og'zida va boshqalar) alyuminiy cho'kmalari boksit konlarini hosil qiladi.
Alyuminiyni qo'llash. Alyuminiyning fizik, mexanik va kimyoviy xossalarining kombinatsiyasi uning texnologiyaning deyarli barcha sohalarida, ayniqsa boshqa metallar bilan qotishmalari shaklida keng qo'llanilishini belgilaydi. Elektr texnikasida alyuminiy misning o'rnini, ayniqsa massiv o'tkazgichlar ishlab chiqarishda, masalan, havo liniyalarida, yuqori voltli kabellarda, kommutator avtobuslarida, transformatorlarda muvaffaqiyatli almashtiriladi (alyuminiyning elektr o'tkazuvchanligi misning elektr o'tkazuvchanligining 65,5% ga etadi va u misdan uch baravar engilroq, bir xil o'tkazuvchanlikni ta'minlaydigan kesma bilan alyuminiy simlarning massasi misning yarmini tashkil qiladi). Ultra toza alyuminiy elektr kondansatkichlari va rektifikatorlarini ishlab chiqarishda qo'llaniladi, ularning harakati alyuminiy oksidi plyonkasining elektr tokini faqat bitta yo'nalishda o'tkazish qobiliyatiga asoslangan. Zonali eritish yo'li bilan tozalangan ultrasof alyuminiy yarimo'tkazgichli qurilmalarni ishlab chiqarish uchun ishlatiladigan A III B V tipidagi yarimo'tkazgich birikmalarini sintez qilish uchun ishlatiladi. Sof alyuminiy har xil turdagi oyna reflektorlarini ishlab chiqarishda qo'llaniladi. Yuqori toza alyuminiy metall yuzalarni atmosfera korroziyasidan himoya qilish uchun ishlatiladi (qoplama, alyuminiy bo'yoq). Nisbatan past neytron yutilish kesimiga ega alyuminiy yadro reaktorlarida strukturaviy material sifatida ishlatiladi.
Katta sig'imli alyuminiy tanklar suyuq gazlarni (metan, kislorod, vodorod va boshqalar), nitrat va sirka kislotalarini saqlash va tashish uchun mo'ljallangan. toza suv, vodorod periks va oziq-ovqat yog'lari. Alyuminiy oziq-ovqat sanoati uskunalari va qurilmalarida, qadoqlash uchun keng qo'llaniladi oziq-ovqat mahsulotlari(folga shaklida), har xil turdagi uy-ro'zg'or buyumlarini ishlab chiqarish uchun. Binolar, arxitektura, transport va sport inshootlarini bezash uchun alyuminiy iste'moli keskin oshdi.
Metallurgiyada alyuminiy (uning asosidagi qotishmalardan tashqari) Cu, Mg, Ti, Ni, Zn va Fe asosidagi qotishmalarda eng keng tarqalgan qotishma qo'shimchalardan biridir. Alyuminiy, shuningdek, po'latni qolipga quyishdan oldin deoksidlanish uchun, shuningdek, aluminotermiya usuli yordamida ba'zi metallarni ishlab chiqarish jarayonlarida ishlatiladi. Alyuminiy asosida SAP (sinterlangan alyuminiy kukuni) 300 °C dan yuqori haroratlarda yuqori issiqlikka chidamliligiga ega bo'lgan chang metallurgiyasi yordamida yaratilgan.
Alyuminiy portlovchi moddalar (ammonal, alumotol) ishlab chiqarishda ishlatiladi. Har xil alyuminiy birikmalari keng qo'llaniladi.
Alyuminiy ishlab chiqarish va iste'mol qilish doimiy ravishda o'sib bormoqda, bu po'lat, mis, qo'rg'oshin va rux ishlab chiqarishning o'sish sur'atlaridan sezilarli darajada oshib bormoqda.
Foydalanilgan adabiyotlar ro'yxati
1. V.A. Rabinovich, Z.Ya. Xavin "Kimyoviy qisqacha ma'lumotnoma"
2. L.S. Guzey "Umumiy kimyo bo'yicha ma'ruzalar"
3. N.S. Axmetov “Umumiy va noorganik kimyo”
4. B.V. Nekrasov "Umumiy kimyo darsligi"
5. N.L. Glinka "Umumiy kimyo"
Alyuminiy birikmalari insonga qadim zamonlardan beri ma'lum. Ulardan biri alyuminiy-kaliy alumi KAl(SO4)2 ni o'z ichiga olgan bog'lovchi moddalar edi. Ular keng qo'llanilishini topdilar. Ular mordan va qon to'xtatuvchi sifatida ishlatilgan. Yog'ochni kaliy alum eritmasi bilan singdirish uni yonmaydigan qilib qo'ydi. Qiziqarli tarixiy fakt ma'lumki, Rim qo'mondoni Arxelay forslar bilan urush paytida mudofaa inshootlari bo'lib xizmat qilgan minoralarni alum bilan bo'yashni buyurgan. Forslar hech qachon ularni yoqishga muvaffaq bo'lishmagan.
Yana bir alyuminiy birikmasi alyuminiy oksidi Al2O3 ni o'z ichiga olgan tabiiy gillar edi.
Alyuminiy olish uchun birinchi urinishlar faqat 19-asrning o'rtalarida. Daniyalik olim X.K.Oerstedning urinishi muvaffaqiyat bilan yakunlandi. Uni olish uchun oksiddan alyuminiyni qaytaruvchi sifatida amalgamlangan kaliydan foydalangan. Ammo o'shanda qanday metall olinganligini aniqlashning iloji bo'lmagan. Bir muncha vaqt o'tgach, ikki yil o'tgach, alyuminiyni nemis kimyogari Wöhler qo'lga kiritdi, u alyuminiyni suvsiz alyuminiy xloridni kaliy metalli bilan isitish orqali oldi. Nemis olimining ko'p yillik mehnati besamar ketmadi. 20 yil davomida u granullangan metall tayyorlashga muvaffaq bo'ldi. U kumushga o'xshash bo'lib chiqdi, lekin ancha engilroq edi. Alyuminiy juda qimmat metall bo'lib, 20-asr boshlariga qadar uning narxi oltin narxidan yuqori edi. Shuning uchun ko'p yillar davomida alyuminiy muzey eksponati sifatida ishlatilgan. Taxminan 1807 yilda Davy alyuminiy oksidini elektroliz qilishga harakat qildi va lotin tilidan alum deb tarjima qilingan alyuminiy (alyuminiy) yoki alyuminiy (alyuminiy) deb nomlangan metallni oldi.
Loydan alyuminiy ishlab chiqarish nafaqat kimyogarlarni, balki sanoatchilarni ham qiziqtirgan. Alyuminiyni boshqa moddalardan ajratish juda qiyin edi, bu uning oltindan qimmatroq bo'lishiga yordam berdi. 1886 yilda kimyogar C.M. Xoll metallni ko'p miqdorda olish imkonini beradigan usulni taklif qildi. Tadqiqot olib borishda u alyuminiy oksidini AlF3 nNaF kriolit eritmasida eritdi. Olingan aralash granit idishga joylashtirildi va eritma orqali to'g'ridan-to'g'ri elektr toki o'tkazildi. Bir muncha vaqt o'tgach, u idishning pastki qismida sof alyuminiy plitalarini topgach, juda hayron bo'ldi. Bu usul hozirda sanoat miqyosida alyuminiy ishlab chiqarish uchun asosiy hisoblanadi. Olingan metall sanoat uchun zarur bo'lgan kuchdan tashqari hamma narsada yaxshi edi. Va bu muammo hal qilindi. Nemis kimyogari Alfred Vilm alyuminiyni boshqa metallar: mis, marganets va magniy bilan qotishdi. Natijada alyuminiydan ancha kuchliroq bo'lgan qotishma paydo bo'ldi.
§2. Qabul qilish usullari
|
Ixtiro alyuminiyni vodorod bilan bir vaqtda suvli eritmalardan elektrolitik ajratish yo'li bilan olish usuliga tegishli. Usul suyuq metall katoddan foydalanadi, masalan, galliy. Metall tarkibidagi alyuminiy miqdori og'irligi 6% gacha oshiriladi, qotishma elektrolizatordan chiqariladi, 98 dan 26 ° C gacha sovutiladi va alyuminiy kristallanish yo'li bilan izolyatsiya qilinadi, alyuminiy tarkibidagi birlamchi to'yingan qattiq eritma olinadi. taxminan 80 g.% ni tashkil qiladi. Evtektik tarkibli qotishma bo'lgan ona suyuqlik katodli metall sifatida elektrolizga qaytariladi va birlamchi qattiq eritma eritiladi va 660 ° C dan past haroratlarda qayta kristallanishga duchor bo'lib, ketma-ket ikkilamchi, uchinchi darajali va hokazolarni ajratib turadi. suyuqliklardan qattiq eritmalar, ulardan texnik toza alyuminiy olish. Alyuminiy ishlab chiqarishning muqobil usullari - karbotermik jarayon, Todt jarayoni, Kuvahara jarayoni, xloridlarni elektroliz qilish, alyuminiyni natriy bilan qaytarish - Héroux-Hall usuliga nisbatan hech qanday afzalliklarni ko'rsatmadi. Ushbu ixtironing prototipi N. ostidagi xuddi shu nomdagi avvalgi taklifimizdir. Ushbu ixtironing mohiyatini tashkil etuvchi vodorod bilan bir vaqtda suvli eritmalardan alyuminiy ishlab chiqarish juda jozibali, ammo jarayonlar tufayli uni amalga oshirish mumkin emas. qattiq alyuminiy katodni o'zgaruvchan tarkibli oksid-gidroksid plyonkalari bilan passivatsiya qilish. Ishqoriy aluminat, sulfat kislota, xlorid kislota va nitrat kislota eritmalarida jarayonni amalga oshirishga bo'lgan urinishlarimiz ham xuddi shunday muvaffaqiyatsizlikka uchradi. Shu munosabat bilan biz alyuminiy va vodorodni suyuq metall katodida, masalan, galliy katodida yoki galyum-alyuminiy qotishmasidan iborat bo'lgan holda ishlab chiqarishni taklif qilamiz. Boshqa past eriydigan qotishmalardan ham foydalanish mumkin. katod. Natijada, elektroliz osonlikcha amalga oshiriladi va birinchi taxminga ko'ra, alyuminiyning katod qotishmasiga kafolatlangan chiqishi bilan. |
Sanoatda alyuminiy 950 ° C haroratda erigan kriolit Na3da Al2O3 ni elektroliz qilish orqali ishlab chiqariladi.
2Al2O3 = 4Al(3+) + 6O(2-) = 2Al + 3O2
Jarayonlarning asosiy reaktsiyalari:
CaF2 + H2SO4 → 2HF + CaSO4 (15.z)
SiO2 + 6HF →H2SiF6 + 2H2
HF va H2SiF6 suv bilan tutilgan gazsimon mahsulotlardir. Olingan eritmani silikonsizlantirish uchun avval unga hisoblangan soda miqdori kiritiladi:
H2SiF6 + Na2CO3 → Na2SiF6 + CO2 + H2O (15.i)
Kam eriydigan Na2SiF6 ajratiladi va qolgan gidroflorik kislota eritmasi kriolit olish uchun ortiqcha soda va alyuminiy gidroksid bilan neytrallanadi:
12HF + 3Na2CO3 + 2Al(OH)3 → 2(3NaF AlF3) + 3CO2 + 9H2O (15.k)
NaF va AlF3 ni xuddi shu tarzda alohida-alohida olish mumkin, agar gidroftorik kislotaning kremniysizlangan eritmasi hisoblangan miqdorda Na2CO3 yoki Al(OH)3 bilan zararsizlantirilsa.
Qadimgi tarixchi Pliniy Elder deyarli ikki ming yil oldin sodir bo'lgan qiziqarli voqea haqida gapiradi. Bir kuni Rim imperatori Tiberiyning oldiga notanish odam keldi. U imperatorga sovg‘a sifatida kumushdek yaltiroq, lekin nihoyatda yengil metalldan yasagan piyolani hadya qildi. Usta bu noma’lum metallni loy tuproqdan olishga muvaffaq bo‘lganini aytdi. Minnatdorchilik tuyg'usi Tiberiyga kamdan-kam yuk bo'lgan bo'lsa kerak, u ham kalta hukmdor edi. O‘zining ajoyib xossalariga ega bo‘lgan yangi metall xazinada saqlanayotgan oltin va kumushning qadrsizlanishidan qo‘rqib, “xavfli” metall ishlab chiqarish bilan hech kim shug‘ullanmasligi uchun ixtirochining boshini kesib, ustaxonasini vayron qildi.
Bu haqiqatmi yoki afsonami, aytish qiyin. Ammo bu yoki boshqa tarzda, "xavf" o'tib ketdi va afsuski, uzoq vaqt davomida. Faqat 16-asrda, yaʼni taxminan bir yarim ming yil oʻtib alyuminiy tarixida yangi sahifa yozildi. Buni iste'dodli nemis shifokori va tabiatshunos Paracelsus Filipp Aureolus Teofrastus Bombastus von Hohenxaym amalga oshirdi.
Turli moddalar va minerallarni, shu jumladan alumni o'rganar ekan, Paracelsus ular "ba'zi alum tuproqning tuzi" ekanligini aniqladi, unda noma'lum metall oksidi, keyinchalik alumina deb ataladi.
Paracelsusni qiziqtirgan alumlar qadim zamonlardan beri ma'lum.
Miloddan avvalgi V asrda yashagan yunon tarixchisi Gerodotning guvohligiga ko'ra. ya'ni, qadimgi xalqlar matolarni bo'yashda ularning rangini tuzatish uchun mineral jinsdan foydalanganlar, ular "alumen", ya'ni "bog'lovchi" deb atashgan. Bu zot alum edi.
Taxminan 8—9-asrlarda alum ishlab chiqarish toʻgʻrisida birinchi eslatmalar oʻsha davrga toʻgʻri keladi Qadimgi rus, bu erda ular matolarni bo'yash va saffiano terilarini tayyorlash uchun ham ishlatilgan. O'rta asrlarda Evropada alum ishlab chiqaradigan bir nechta zavodlar allaqachon ishlagan. 1754 yilda nemis kimyogari Marggraf 200 yil oldin Paracelsus yozgan "alum yer" ni ajratib olishga muvaffaq bo'ldi. Angliyalik Deyvi alum ichida yashiringan metallni olishga urinishdan oldin yana bir necha o'n yillar o'tdi. 1807 yilda u ishqorlarni elektroliz qilish yo'li bilan natriy va kaliyni kashf etishga muvaffaq bo'ldi, ammo u hech qachon elektr toki yordamida alyuminiy oksidini parchalay olmadi.
Shunga o'xshash urinishlar bir necha yil o'tgach, shved Berzelius tomonidan amalga oshirildi, ammo uning ishi muvaffaqiyat qozonmadi. Shunga qaramay, olimlar hali ham "egiluvchan" metallga nom berishga qaror qilishdi: birinchi navbatda Berzelius uni alyuminiy deb atagan, keyin Davy alyuminiyni alyuminiyga almashtirgan.
Noma'lum usta kabi birinchi muvaffaqiyatga erishadi Qadimgi Rim Daniyalik olim Oersted birinchi bo'lib metall alyuminiyni oldi. 1825 yilda u kimyoviy jurnallardan birida o'z maqolasini nashr etdi va unda u o'z tajribalari natijasida "rangi va yorqinligi qalayga o'xshash bo'lgan metall parchasi" hosil bo'lganligini yozdi. Biroq, bu jurnal unchalik mashhur emas edi va Oerstedning xabari ilmiy dunyoda deyarli e'tiborga olinmadi. Olimning o'zi esa elektromagnetizm bo'yicha ish bilan shug'ullanib, uning kashfiyotiga unchalik ahamiyat bermadi.
Ikki yil o'tgach, yosh, lekin allaqachon mashhur nemis kimyogari Wöhler Kopengagendagi Oerstedga keldi. Oersted unga alyuminiy ishlab chiqarish bo'yicha tajribalarni davom ettirish niyatida emasligini aytdi. Germaniyaga qaytib, Wöhler darhol uni juda qiziqtirgan ushbu muammoni hal qildi va 1827 yil oxirida u yangi metall olish usulini nashr etdi. To'g'ri, Wöhler usuli alyuminiyni faqat pin boshidan katta bo'lmagan donalar shaklida ajratishga imkon berdi, ammo olim nihoyat alyuminiyni ixcham massa shaklida olish usulini ishlab chiqmaguncha tajribalarni davom ettirdi. Unga... 18 yil kerak bo'ldi.
O'sha vaqtga kelib, yangi metall allaqachon mashhurlikka erishgan va u oz miqdorda olinganligi sababli uning narxi oltin narxidan oshib ketgan va uni olish oson emas edi.
Yevropa monarxlaridan biri shaxsiy foydalanish uchun alyuminiy tugmachali kamzulga olgach, bunday hashamatga qurbi yetmaydigan boshqa hukmdorlarga past nazar bilan qaray boshlagani ajablanarli emas. Eng kam uchraydigan tugmachalarning baxtli egasiga hasad qilishdan va yaxshi vaqtlarni tinchgina qayg'u bilan kutishdan boshqa iloji qolmaganlar.
Ularning katta quvonchi uchun ular uzoq kutishga to'g'ri kelmadi: 1855 yilda Parijdagi Butunjahon ko'rgazmasida "loydan yasalgan kumush" namoyish etildi, bu katta shov-shuvni keltirib chiqardi. Bular frantsuz olimi va sanoatchisi Sent-Kler Devil tomonidan olingan alyuminiy plitalari va quymalari edi.
Ushbu eksponatlarning paydo bo'lishidan oldin quyidagi voqealar sodir bo'ldi. O'sha paytda Frantsiya imperatori Napoleon III edi - "buyuk amakining kichik jiyani", uni o'sha paytda atashgan. Ajoyib ziyofat ishqibozi, u bir marta ziyofat uyushtirdi, unda qirol oilasi a'zolari va eng hurmatli mehmonlar alyuminiy qoshiq va vilkalar bilan ovqatlanish sharafiga sazovor bo'ldi. Oddiy mehmonlar odatdagi (imperator ziyofatlari uchun, albatta) oltin va kumush idishlardan foydalanishlari kerak edi. Albatta, bu ko'z yoshlarimga qadar haqoratli edi va bu parcha mening tomog'imga tusha olmadi, lekin agar imperator ham har bir mehmonni kerak bo'lganda alyuminiy bilan ta'minlay olmasa, nima qila olasiz?
Ko'p o'tmay, Napoleon III ning boshida shon-shuhrat va shon-sharafni va'da qilgan, lekin eng muhimi, boshqa mamlakatlar suverenlarini hasad bilan yashil rangga aylantirishi kerak bo'lgan jasur loyiha pishdi: imperator o'z armiyasining askarlarini alyuminiy bilan ta'minlashga qaror qildi. zirh. U Sent-Kler Devilga katta miqdorda alyuminiy ishlab chiqarish yo‘lini topish uchun katta mablag‘ ajratdi. Devil, Wöhler usulini o'z tajribalari uchun asos qilib, tegishli texnologiyani ishlab chiqishga muvaffaq bo'ldi, ammo u olgan metall juda qimmat bo'lib qoldi.
Shuning uchun frantsuz askarlari va'da qilingan zirhlarni sinab ko'rish imkoniga ega bo'lishmadi, lekin imperator uning shaxsiy xavfsizligi haqida qayg'urdi: uning askarlari alyuminiydan yasalgan yangi idishlarda o'zini ko'rsatishni boshladilar.
Butunjahon ko'rgazmasida eksponat sifatida "Devil kumushining" paydo bo'lishi shu davrga to'g'ri keladi. Ehtimol, uning tashkilotchilari alyuminiyni iste'molchi metall sifatida tasniflashgan, ammo, afsuski, bu uni yanada qulayroq qilmadi. To'g'ri, o'sha paytda ham ilg'or odamlar tugmalar va krujkalar alyuminiy faoliyatidagi kichik epizod ekanligini tushunishgan.
Alyuminiy mahsulotlarini birinchi marta ko'rgan N. G. Chernishevskiy xursandchilik bilan dedi: "Bu metall buyuk kelajakka mo'ljallangan! Sizning oldingizda, do'stlar, sotsializmning metallidir." Uning 1863-yilda nashr etilgan “Nima qilish kerak?” romanida quyidagi satrlar bor: “...Bu ichki uy qanday yengil arxitektura, derazalar orasidagi qanday kichik bo‘laklar bor – derazalar ulkan, keng, Qavatlarning butun balandligi ... Lekin bu qavatlar va shiftlar nima? Bu eshik va deraza romlari nimadan yasalgan? Bu nima? Kumush? Platina?.. Oh, endi bilaman, Sasha menga shunday taxta ko'rsatdi, u shishadek engil edi, hozir esa bunday sirg'alar va broshlar bor; Ha, Sasha ertami-kechmi alyuminiy yog'ochni va ehtimol toshni almashtiradi, dedi. Ammo bularning barchasi qanchalik boy. Hamma joyda alyuminiy va alyuminiy... Bu xonada polning yarmi ochiq, ko‘rasiz, alyuminiydan...”.
Ammo bu bashoratli satrlar yozilgan davrda ham alyuminiy asosan zargarlik metalli bo‘lib qolaverdi, eng qizig‘i, hatto 1889 yilda D. I. Mendeleyev Londonda bo‘lganida ham uning kimyo rivojidagi beqiyos xizmatlari e’tirof etilgani uchun medal bilan taqdirlangan. qimmatbaho sovg‘a – oltin va alyuminiydan yasalgan tarozilar taqdim etildi.
Sen-Kler Devil kuchli faollikni rivojlantirdi. La Glacier shahrida u dunyodagi birinchi alyuminiy zavodini qurdi. Biroq, eritish jarayonida zavod La Glaciere atmosferasini ifloslantiruvchi ko'plab zararli gazlarni chiqardi. O‘z sog‘lig‘ini qadrlagan mahalliy aholi uni texnologik taraqqiyot yo‘lida qurbon qilishni istamadi va hukumatga ariza bilan murojaat qildi. Zavod avval Parijning Nanter chekkasiga, keyinroq Frantsiyaning janubiga ko'chirilishi kerak edi.
Bu vaqtga kelib, ko'plab olimlar Devilning barcha sa'y-harakatlariga qaramay, uning usulining istiqboli yo'qligi ayon bo'ldi. Kimyogarlar turli mamlakatlar qidiruvni davom ettirdi. 1865 yilda mashhur rus olimi N. N. Beketov qiziqarli usulni taklif qildi, u tezda Frantsiya (Ruan) va Germaniya (Bremen yaqinidagi Gmelingense) alyuminiy zavodlarida qo'llanilishini topdi.
Alyuminiy tarixidagi muhim bosqich 1886 yil bo'lib, bir-biridan mustaqil ravishda amerikalik talaba Xoll va frantsuz muhandisi Héroux ushbu metallni ishlab chiqarishning elektrolitik usulini ishlab chiqdilar. G'oya yangi emas edi: 1854 yilda nemis olimi Bunsen uning tuzlarini elektroliz qilish orqali alyuminiy olish g'oyasini bildirgan. Ammo bu g'oya hayotga tatbiq etilgunga qadar o'ttiz yildan ko'proq vaqt o'tdi. Elektrolitik usul talab qilinganligi sababli katta miqdor energiya, elektroliz yo'li bilan alyuminiy ishlab chiqarish bo'yicha Evropada birinchi zavodi Neuhauzen (Shveytsariya) Reyn sharsharasi yaqinida qurilgan - oqimning arzon manbai.
Va bugungi kunda, deyarli yuz yil o'tib, elektrolizsiz alyuminiy ishlab chiqarishni tasavvur qilib bo'lmaydi. Aynan shu holat olimlarni juda sirli fakt ustida bosh qotiradi.
Xitoyda 3-asr boshlarida vafot etgan mashhur sarkarda Chjou Chjuning qabri bor. Nisbatan yaqinda ushbu qabr bezaklarining ayrim elementlari spektral tahlildan o'tkazildi. Natija shunchalik kutilmagan ediki, tahlilni bir necha marta takrorlash kerak edi. Va har safar, xolis spektr, qadimgi hunarmandlar bezak yasagan qotishma tarkibida 85% alyuminiy borligini shubhasiz ko'rsatdi. Ammo III asrda bu metallni qanday qilib olish mumkin edi? Oxir oqibat, odamlar o'sha paytda elektr energiyasini faqat chaqmoq orqali bilishgan va ular elektrolitik jarayonda ishtirok etishga deyarli "rozi bo'lishmagan". Bu shuni anglatadiki, biz faqat o'sha uzoq vaqtlarda alyuminiy ishlab chiqarishning boshqa usuli bo'lganligini taxmin qilishimiz mumkin, afsuski, asrlar davomida yo'qolgan.
O'tgan asrning 80-yillari oxirida alyuminiyning "tarjimai holi" ga yana bir muhim sahifa yozildi: Rossiyada ishlagan avstriyalik kimyogari K.I. Bayer alyuminiy oksidi ishlab chiqarishning o'ziga xos texnologiyasini yaratdi va zavodda muvaffaqiyatli qo'lladi - alyuminiy ishlab chiqarish uchun asosiy sanoat xom ashyosi. Butun dunyoda tezda e'tirof etilgan Bayer usuli bugungi kungacha o'zining katta ahamiyatini saqlab qoldi.
Bu yillarda alyuminiy ishlab chiqarish keskin o'sdi va natijada yaqinda qimmatbaho hisoblangan ushbu metalning narxi sezilarli darajada pasaydi. Agar 1854 yilda 1 kilogramm alyuminiy 1200 rubl bo'lsa, 19-asrning oxiriga kelib uning narxi 1 rublga tushdi. Albatta, bu zargarlarni endi qiziqtirmasdi, lekin u darhol buyuk voqealar arafasida bo'lgan sanoat olamining e'tiborini tortdi: mashinasozlik jadal rivojlana boshladi, avtomobilsozlik oyoqqa turdi va , eng muhimi, alyuminiy muhim rol o'ynashi kerak bo'lgan aviatsiya o'zining dastlabki qadamlarini tashlamoqchi edi.
1893 yilda Moskvada muhandis N. Jukovning "Alyuminiy va uning metallurgiyasi" kitobi nashr etildi, unda muallif shunday deb yozgan edi: "Alyuminiy texnologiyada muhim o'rinni egallashga va hamma bo'lmasa ham, ko'plab oddiy metallarni almashtirishga mo'ljallangan. .." Bunday bayonotning sabablari bor edi: "loydan kumush" ning ajoyib xususiyatlari o'sha paytda allaqachon ma'lum edi. Alyuminiy eng yengil metallardan biri hisoblanadi: u misdan 3 barobar, temirdan 2,9 baravar engilroq. Issiqlik va elektr o'tkazuvchanligi bo'yicha u kumush, oltin va misdan keyin ikkinchi o'rinda turadi. Oddiy sharoitlarda bu metall etarli kimyoviy qarshilikka ega. Alyuminiyning yuqori plastikligi uni qalinligi 3 mikrongacha bo'lgan folga ichiga o'rash va o'rgimchak to'ri kabi eng nozik simga tortish imkonini beradi: uzunligi 1000 metr, og'irligi atigi 27 gramm va gugurt qutisiga sig'adi.
Va faqat u kuch xususiyatlari ko'p narsani orzu qilish uchun qoldiring. Bu holat olimlarni alyuminiyning barcha foydali xususiyatlarini saqlab qolgan holda qanday qilib kuchliroq qilish haqida o'ylashga undadi. Ko'pgina qotishmalarning mustahkamligi ko'pincha ularni tashkil etuvchi sof metallarga qaraganda ancha yuqori ekanligi uzoq vaqtdan beri ma'lum. Shuning uchun metallurglar alyuminiy bilan ittifoq tuzish orqali uning "kuchli bo'lishiga" yordam beradigan "hamrohlar" ni qidira boshladilar. Tez orada muvaffaqiyat keldi. Fan tarixida bir necha marta sodir bo'lganidek, tasodifiy holatlar deyarli hal qiluvchi rol o'ynagan. Biroq, keling, hamma narsani tartibda aytib beraylik.
Bir marta (bu 20-asrning boshlarida edi) nemis kimyogari Vilm alyuminiydan tashqari turli xil qo'shimchalarni o'z ichiga olgan qotishma tayyorladi: mis, magniy, marganets. Bu qotishmaning mustahkamligi sof alyuminiynikidan balandroq edi, lekin Vilm qotishmani qattiqlashtirish orqali uni yanada mustahkamlash mumkinligini his qildi. Olim qotishmaning bir nechta namunalarini taxminan 600 ° S ga qizdirdi va keyin ularni suvga tushirdi. Söndürme qotishma kuchini sezilarli darajada oshirdi, ammo turli xil namunalarning sinov natijalari heterojen bo'lib chiqqanligi sababli, Wilm qurilmaning xizmat ko'rsatish qobiliyatiga va o'lchovlarning aniqligiga shubha qildi.
Tadqiqotchi bir necha kun davomida qurilmani diqqat bilan tekshirdi. U bir muncha vaqt unutgan namunalar stol ustida ishlamay yotibdi va qurilma yana foydalanishga tayyor bo'lgunga qadar ular nafaqat qotib qolgan, balki chang bosgan ham edi. Vilm sinovni davom ettirdi va ko'zlariga ishonmadi: qurilma namunalarning kuchi deyarli ikki baravar ko'payganini ko'rsatdi.
Olim o'z tajribalarini qayta-qayta takrorladi va har safar uning qotishmasi qotib qolgandan so'ng, 5-7 kun ichida kuchayib, mustahkamlanib borishiga ishonch hosil qildi. Shunday qilib, eng qiziqarli hodisa aniqlandi - qattiqlashgandan keyin alyuminiy qotishmalarining tabiiy qarishi.
Vilmning o'zi qarish jarayonida metall bilan nima sodir bo'lganini bilmas edi, lekin eksperimental ravishda optimal qotishma tarkibi va issiqlik bilan ishlov berish rejimini tanlab, patent oldi va tez orada uni 1911 yilda birinchi partiyani ishlab chiqargan nemis kompaniyasiga sotdi. duralumin deb nomlangan yangi qotishma (Dyuren - u boshlangan shahar sanoat ishlab chiqarish qotishma). Keyinchalik bu qotishma duralumin deb atala boshlandi. 1919 yilda duralumindan tayyorlangan birinchi samolyot paydo bo'ldi. O'shandan beri alyuminiy o'z taqdirini abadiy aviatsiya bilan bog'ladi. U haqli ravishda "qanotli metall" obro'siga sazovor bo'ldi. Ibtidoiy yog'och "javonlarni" ulkan samolyotlarga aylantirish orqali. Ammo o'sha yillarda u hali ham etarli emas edi va ko'plab samolyotlar, asosan engil turdagi, yog'ochdan yasashda davom etdi.
Mamlakatimizda alyuminiy qotishmalarini ishlab chiqarish keyinchalik faqat Kolchuginskiy rangli metallarni qayta ishlash zavodi tomonidan amalga oshirildi, u tarkibida va xususiyatlari bo'yicha duraluminga o'xshash qotishma zanjirli pochta alyuminiyini kichik miqdorda ishlab chiqardi. Kuchli alyuminiy sanoatini yaratish masalasi kun tartibida edi.
1929 yil boshida Leningraddagi Krasniy Vyborjets zavodida alyuminiy ishlab chiqarish bo'yicha tajribalar o'tkazildi. Ularni "qanotli metall" tarixining ko'plab sahifalari nomi bilan bog'liq bo'lgan taniqli olim Fedotiev boshqargan.
1929 yil 27 martda dastlabki 8 kilogramm metall olindi. "Bu lahzani, - deb yozadi P. P. Fedotiev keyinchalik, - paydo bo'lgan deb hisoblash mumkin
SSSRda alyuminiy ishlab chiqarish Volxov energiyasidan va butunlay uy qurilishi materiallaridan.
Alyuminiy ishlab chiqarish zavodi. Leningrad matbuoti o'shanda "muzey qiymatiga ega bo'lgan birinchi alyuminiy quyma sovet texnologiyasining eng katta yutuqlaridan biriga yodgorlik sifatida saqlanishi kerak" deb ta'kidladi. Keyinchalik Krasniy Vyborjetsda olingan alyuminiy namunalari va undan tayyorlangan mahsulotlar Leningrad ishchilari tomonidan Sovetlarning V Butunittifoq qurultoyiga taqdim etildi. Bu tajribalarning muvaffaqiyatli yakunlanishi Volxov va Dnepr alyuminiy zavodlarini qurishni boshlash imkonini berdi. 1932 yilda ulardan birinchisi, bir yildan so'ng esa ikkinchisi ishga tushdi.
Xuddi shu yillarda Uralsda alyuminiy rudalarining katta tabiiy zaxiralari topildi. Ushbu kashfiyotning foni qiziq. 1931 yilda yosh geolog N.A.Karjavin Ural konlaridan birining muzeyida temir miqdori past bo'lgan temir rudasi hisoblangan eksponatga e'tibor qaratdi. Bu namunaning alyuminiyga boy boksit va loyli jinsga o'xshashligi geologni hayratda qoldirdi. Mineralni tahlil qilib, u "kambag'al temir rudasi" ajoyib alyuminiy xom ashyosi ekanligiga amin bo'ldi. Ushbu namuna topilgan joyda geologik qidiruv boshlandi, bu tez orada muvaffaqiyat bilan yakunlandi.
Topilgan konlar asosida Ural alyuminiy zavodi va bir necha yil o'tgach (urush yillarida) tarixiy G'alaba kunida - 1945 yil 9 mayda o'zining birinchi mahsulotlarini ishlab chiqargan Bogoslovskiy zavodi qurildi.
Hozir mamlakatimizda ko'plab korxonalar allaqachon "qanotli metall" ishlab chiqarmoqda, ammo unga bo'lgan ehtiyoj ortib bormoqda. Albatta, aviatsiya hali ham alyuminiyning asosiy iste'molchisi hisoblanadi. Samolyot va raketa ishlab chiqarishda ishlatiladigan metallar orasida alyuminiy birinchi o'rinda turadi. Yo'lovchi samolyotining quruq og'irligining 2/3 dan 3/4 gacha va raketaning 1/20 dan 1/2 gacha bo'lgan qismini uchar tuzilmalardagi ulushi tashkil qiladi. Birinchi Sovet samolyotining qobig'i alyuminiy qotishmalaridan qilingan. sun'iy yo'ldosh Yer. Amerikaning birinchi sun’iy yo‘ldoshlarini va keyinchalik kosmik kemalarini orbitaga chiqarishda foydalanilgan Amerika Avangard va Titan raketalarining qobig‘i ham alyuminiy qotishmalaridan yasalgan. Ular kosmik uskunalarning turli qismlarini - qavslar, mahkamlagichlar, shassilar, ko'plab asboblar va asboblar uchun korpuslar va korpuslarni tayyorlash uchun ishlatiladi.
1960 yilda Qo'shma Shtatlar radio signallarini aks ettirish uchun mo'ljallangan Echo-1 sun'iy yo'ldoshini uchirdi. Bu yupqa alyuminiy qatlami bilan qoplangan plastik plyonkadan iborat diametri taxminan 30 metr bo'lgan ulkan to'p edi. Bunday ta'sirchan o'lchamlarga qaramay, ushbu sun'iy yo'ldoshning vazni atigi 62 kilogramm edi. Sof alyuminiy folga Quyosh chiqaradigan zaryadlangan zarralarni o'rganish uchun sun'iy yo'ldoshlardan biriga o'rnatilgan lyuminestsent ekran bo'lib xizmat qildi. Amerikalik kosmonavtlar Nil Armstrong va Edvin Oldrin Oyga qo‘nganlarida, uning yuzasiga bir xil folga varag‘ini yoyib, folga ikki soat davomida Quyosh chiqaradigan gazlarga ta’sir qilishdi.Oyni tark etib, kosmonavtlar o‘zlari bilan shu folga va maxsus alyuminiy qutilarga qadoqlangan oy jinslarining namunalari.
Alyuminiy nafaqat kosmik balandliklarni, balki dengiz tubsizliklarini ham o'zlashtirishda ishtirok etadi. Bir necha yil oldin Qo'shma Shtatlar 4600 metr chuqurlikka sho'ng'ishi mumkin bo'lgan "Aluminaut" okeanografik suv osti kemasini yaratdi. Yangi o'ta chuqur kema odatdagidek po'latdan emas, balki alyuminiydan qurilgan. Frantsiyada suv sig'imi 50 ming tonnadan ortiq, uzunligi 315 metr bo'lgan, ikki ming yo'lovchini tashishga qodir ulkan okean layneri ishga tushirildi. Ushbu kolossusning korpusi, quvurlari, qayiqlari va hatto mebellari alyuminiydan qilingan. Alyuminiyning ko'lami doimiy ravishda kengayib bormoqda. Urushdan keyingi yillarda AQShda undan tayyorlangan mahsulotlar ro'yxati tuzilgan. Ro'yxat ikki mingga yaqin narsalarni o'z ichiga olgan.
Ushbu metallning muhim iste'molchisi elektrotexnika sanoati hisoblanadi. Yuqori kuchlanishli elektr uzatish liniyalarining simlari, dvigatellar va transformatorlarning o'rashlari, kabellar, chiroq tagliklari, kondensatorlar va boshqa ko'plab mahsulotlar alyuminiydan tayyorlanadi. U transportda ham xush kelibsiz mehmon. Hozir mamlakatimizda temir yo‘l super-ekspressini yaratish ishlari olib borilmoqda. "Rossiya uchligi" - bu poezd she'riy ravishda shunday nomlangan - uning shakli zamonaviy samolyotning fyuzelyajiga o'xshaydi. Va u Tuga uchish tezligida shoshiladi. Dizaynerlar ekspress korpusni alyuminiydan yasashni taklif qilishdi. Prototip tanasi allaqachon sinovdan o'tgan: u 200 tonna kuch bilan siqilgan, qattiq tebranish va boshqa "qatllar" ga duchor bo'lgan, ammo metall hamma narsaga bardosh berdi. "Rossiya uchligi" bizning keng hududlarimizni tezda bosib o'tadigan kun uzoq emas.
Alyuminiy yuqori korroziyaga chidamliligiga ega. Bu uning yuzasida paydo bo'ladigan va keyinchalik metallni kisloroddan himoya qiluvchi zirh bo'lib xizmat qiladigan eng nozik, 0,0001 millimetr qalinlikdagi plyonkaga qarzdor. Ushbu plyonkali zirhsiz alyuminiy havoda ham yonib ketadi va ko'r-ko'rona olov bilan yonadi. Hayotni qutqaruvchi qobiq alyuminiy qismlarga o'nlab yillar davomida, hatto kimyo sanoati kabi metallarning "sog'lig'iga" zararli bo'lgan bunday sanoatda ham xizmat qilish imkonini beradi. Olimlar alyuminiyning yana bir qimmatli xususiyati borligini aniqladilar: u vitaminlarni yo'q qilmaydi. Shuning uchun undan neftni qayta ishlash, shakar, qandolat, pivo sanoati uchun uskunalar ishlab chiqariladi. Ushbu metall qurilishda ham kuchli mavqega ega bo'ldi. 1890 yilda Amerika shaharlaridan birida alyuminiy birinchi marta turar-joy binosi qurilishida ishlatilgan. Yarim asr o'tgach, barcha alyuminiy qismlar juda yaxshi holatda edi. 1897 yilda o'rnatilgan birinchi alyuminiy tom bugungi kungacha saqlanib qolgan.
Moskva Kremli hududida alyuminiy va plastmassalardan ulug'vor Kongresslar saroyi qurilgan. 1958 yilda Bryusseldagi Butunjahon ko'rgazmasida shisha va alyuminiydan hayratlanarli darajada chiroyli pavilyon qurilgan. Sovet Ittifoqi. Ko'priklar, binolar, gidrotexnik inshootlar, angarlar - hamma joyda ajoyib engil metall ishlatiladi.
Metallurglar po'latdan kislorodni olib tashlash uchun alyuminiydan keng foydalanadilar. Asosiy komponent sifatida alyuminiy qumi ko'plab qotishmalarni ishlab chiqarish uchun aluminotermik jarayonlarda ishlatiladigan termit aralashmalariga kiradi.
Alyuminiyni filatelistlar kollektsiyalarida ham topish mumkin: 1955 yilda Vengriyada qalinligi 0,009 millimetr bo'lgan alyuminiy folga bosilgan noodatiy pochta markasi chiqarildi. Keyinchalik bunday brendlar boshqa mamlakatlarda paydo bo'ldi.
Alyuminiylangan mato (alyuminiyning yupqa qatlami bilan qoplangan) allaqachon yaratilgan bo'lib, u ajoyib xususiyatga ega: u ham issiq, ham salqin bo'lishi mumkin. Ushbu matodan yasalgan derazalardagi pardalar, agar metallni tashqariga qaratib osilgan bo'lsa, yorug'lik nurlarini o'tkazib yuboradi, lekin issiqlik nurlarini aks ettiradi - issiq yoz kunida xona salqin bo'ladi. Qishda, pardalar aylantirilishi kerak: keyin ular xonaga issiqlikni qaytaradilar. Bunday matodan qilingan yomg'irda siz issiqdan ham, sovuqdan ham qo'rqishingiz mumkin emas. Quyoshning kuydiruvchi nurlaridan qochish uchun paltoni metallni tashqariga qaratib kiyish kerak bo'ladi. Agar tashqarida sovuq bo'lsa, uni ichkariga aylantiring va metall tanangizga issiqlikni qaytaradi. Chexoslovakiya sanoati issiq va salqin xonalarda bir xil darajada yaxshi bo'lgan juda qulay alyuminlangan adyollarni ishlab chiqarishni boshladi. Bundan tashqari, ularning og'irligi bor-yo'g'i 55 grammni tashkil qiladi va buklanganda oddiy sigaret qutisidan katta bo'lmagan qutiga osongina joylashadi.
Geologlar, sayyohlar, baliqchilar – bir so‘z bilan aytganda, quyosh kuydirib, shamol esayotganlarning barchasi bunday matodan tikilgan kurtka va chodirlarni qadrlashiga shubha yo‘q. Issiq hududlarda "alyuminiy" do'ppilar, panama shlyapalari, xalatlar va soyabonlarga talab katta bo'ladi. Metalllashtirilgan kiyim po'lat ishlab chiqaruvchi kasbni kamroq issiq qiladi. Bu o't o'chiruvchilarga yong'inga qarshi qiyin kurashda yordam beradi.
So'nggi paytlarda olimlar va muhandislar mutlaqo yangi materiallar - ko'pikli metallarni yaratishga katta e'tibor berishmoqda. Alyuminiy ko'pik ishlab chiqarish texnologiyasi allaqachon ishlab chiqilgan - bu ajoyib oilada birinchi tug'ilgan. Yangi material hayratlanarli darajada engil: alyuminiy ko'pikning ayrim turlarining 1 kub santimetri atigi 0,19 grammni tashkil qiladi. Har doim engillik standarti bo'lib xizmat qilgan Cork bu material bilan raqobatlasha olmaydi: u 25-30% og'irroq. Alyuminiy ko'pikdan keyin berilliy ko'pik, titan ko'pik va boshqa ko'plab ajoyib materiallar yaratiladi.
...Mashhur fantast-yozuvchi Gerbert Uells 19—20-asrlar boʻyida yaratilgan “Olamlar urushi” romanida marsliklar alyuminiy ishlab chiqargan mashinani shunday tasvirlaydi: “Quyosh botgandan boshlab. yulduzlar paydo bo'lgunga qadar, bu mohir mashina to'g'ridan-to'g'ri loydan qilingan kamida yuzta alyuminiy lenta ishlab chiqardi."
Oy bilan tanishishimiz faqat vizual bo'lgan o'sha yillarda amerikalik kosmik tadqiqotchilardan biri qiziqarli farazni taklif qildi. Olim oy yuzasining har gektarida 200 tonnagacha sof alyuminiy topilishi mumkinligiga ishongan. Uning fikricha, Oy ulkan tabiiy o'simlikka o'xshaydi, unda "quyosh shamoli" (Quyosh chiqaradigan protonlar oqimi) temir, magniy va alyuminiy rudalarini sof metallarga aylantiradi. Garchi bu gipoteza tasdiqlanmagan bo'lsa-da, Amerika kosmonavtlari va Sovet avtomatik stantsiyalari tomonidan etkazib berilgan oy tuproq namunalari tahlili shuni ko'rsatadiki, undagi alyuminiy oksidi miqdori ancha yuqori - taxminan 15%.
Shu sababli, Mars va Oyda "alyuminiy muammosi" hal qilingan deb taxmin qilishimiz mumkin. Yerda u qanday? Xo'sh, ehtimol bu erda ham hamma narsa yaxshi. Sayyoramizda Marsdagi mashinalarga o'xshash mashinalar bo'lmasa-da va Yer yuzasida minglab alyuminiy yotgan bo'lmasa-da, yerliklar shikoyat qilishlari hamon gunohdir: tabiat odamlarning his qilmasligi uchun saxiylik bilan g'amxo'rlik qildi. bu ajoyib metallga bo'lgan ehtiyoj. Er qobig'idagi tarkibi bo'yicha alyuminiy kislorod va kremniydan keyin ikkinchi o'rinda turadi va barcha metallardan sezilarli darajada oshadi.
Shunday qilib, biz alyuminiy xomashyosi bilan ta'minlanganmiz. Asl birliklarni yaratish, "qanotli metall" ishlab chiqarish usullarini takomillashtirish va uni qo'llashning yangi sohalarini topish muhandislar va olimlarning tashvishidir.
O. BULANOVA
Metall bizning hayotimizda doimo mavjud. Temir, mis, oltin, kumush... Boshqalar ham bor, lekin biz ularga qandaydir e’tibor qaratamiz, garchi har bir uy bekasining xonadonida shu metalldan yasalgan bir-ikkita kostryulka bo‘ladi. Biz alyuminiy haqida gapiramiz.
Alyuminiy olish uchun birinchi urinishlar faqat 19-asrda boshlangan. Taxminan 1808 yilda ingliz kimyogari Humphry Davy alumina elektrolizini amalga oshirishga harakat qildi va alyuminiy yoki alyuminiy deb ataladigan metallni oldi, bu lotin tilidan tarjima qilinganda insoniyatga uzoq vaqtdan beri ma'lum bo'lgan alumni anglatadi. (Aytgancha, Davy harakat qildi, lekin nazariyani amaliyot bilan tasdiqlay olmadi.)
1825 yilda daniyalik fizik Xans Kristian Ersted dunyoda birinchi bo'lib uning oksididan alyuminiy oldi: u alyuminiy oksidini ko'mir bilan aralashtirib, aralashmani qizdirdi va u orqali xlor o'tkazdi.
Olingan alyuminiy xlorid kaliy amalgam (simobda erigan kaliy) bilan qizdirilib, alyuminiy amalgama hosil bo'ldi. Eritmani distillashdan so'ng, Oersted butunlay sof bo'lmagan alyuminiyning bir nechta kichik quymalarini oldi. Olim kashfiyot haqida xabar berdi va tajribalarni to'xtatdi, chunki qanday metall olinganligini aniqlashning iloji bo'lmadi.
Uning ishini nemis kimyogari Fridrix Wöhler davom ettirdi, u 1827 yilda kaliy metalli ustidan alyuminiy xlorid bug'ini o'tkazib, 30 grammga yaqin alyuminiyni kukun holida oldi. 1845 yilda qotib qolgan erigan alyuminiydan kichik sharlarni (kinglets) olish uchun unga yana 18 yillik uzluksiz tajribalar kerak bo'ldi.
Ammo bu usullarni sanoatda qo'llash mumkin emas edi, chunki ular juda qimmat kaliydan foydalanganlar. Biz boshqa yo'llarni izlashimiz kerak edi.
1855 yilda Parijdagi Butunjahon ko'rgazmasida frantsuz kimyogari va texnologi Sen-Kler Devil alyuminiy xloridni natriy bilan qizdirish natijasida olingan birinchi alyuminiyni namoyish etdi.
U Wöhler usulini takomillashtirdi va 1856 yilda alyuminiy sanoatidagi birinchi korxona - Ruanda aka-uka Charlz va Aleksandr Tissierning zavodi ochildi. Kimyoviy 1855-1890 yillarda Devil. 200 tonna alyuminiy ishlab chiqarildi.
Alyuminiyni birikmalardan ajratib olish bilan bog'liq qiyinchiliklar tufayli u uzoq vaqt davomida va 20-asr boshlariga qadar juda qimmat metall edi. uning qiymati oltin qiymatidan yuqori edi. Shuning uchun ko'p yillar davomida birinchi alyuminiy muzey eksponati sifatida ishlatilgan.
Birinchi alyuminiydan zargarlik buyumlari, haykalchalar, medallar va boshqalar yasalgan.Birinchisi alyuminiy ishlab chiqarishni rivojlantirishni kuchli qoʻllab-quvvatlagan Napoleon III va Fridrix Vollerning barelyeflari tasvirlangan medallar, shuningdek, tojning shangʻillashi bilan bezatilgan medallar hisoblanadi. Shahzoda Lui Napoleon alyuminiy va oltindan yasalgan.
Aytgancha, alyuminiy qurilmalar bilan jihozlangan Sovet davri maktab va ishlab chiqarish oshxonalari, umumiy ovqatlanish shoxobchalari va boshqalar. Ushbu qurilmalar arzonroq edi: tashrif buyuruvchilar ularni o'g'irlashlari, sindirishlari (va alyuminiy juda oson buziladi) yoki yo'qotishlari - bu achinarli emas.
Ammo tarixga qaytaylik - birinchi alyuminiy zargarlik yillari. Ular alyuminiydan xavotirda edilar, lekin o'shanda ham Devil alyuminiyning kelajagi zargarlik buyumlari bilan bog'liq emasligini tushundi.
U shunday deb yozgan edi: “Odamlarni yangi metalldan foydalanishga undashdan ko'ra qiyinroq narsa yo'q. Hashamatli buyumlar va bezak uni qo'llashning yagona sohasi bo'la olmaydi. Umid qilamanki, alyuminiy kundalik ehtiyojlarni qondiradigan vaqt keladi”.
Loydan alyuminiy ishlab chiqarish nafaqat kimyogarlarni, balki sanoatchilarni ham qiziqtirgan. Shuning uchun olimlar tinimsiz mehnat qilishdi. Vaziyat 1886 yilda alyuminiy ishlab chiqarish uchun arzonroq elektrolitik usulning kashf etilishi bilan o'zgardi.
U bir vaqtning o'zida va mustaqil ravishda frantsuz muhandisi Pol Xeroult va amerikalik talaba Charlz Xoll tomonidan ishlab chiqilgan.
Tadqiqot olib borishda Xoll alyuminiy oksidini eritilgan kriolitda eritdi. Olingan aralash granit idishga solingan va u orqali doimiy elektr toki o'tgan. Bir muncha vaqt o'tgach, u idishning pastki qismida sof alyuminiy plitalarini topgach, juda hayron bo'ldi. Taklif etilgan usul metallni ko'p miqdorda olish imkonini berdi, lekin katta miqdorda elektr energiyasini talab qildi.
Biroq, aralashmalardan sof alyuminiy olish imkonini beradigan barcha kashfiyotlar juda yangi bo'lib, unutilgan eski narsalar bo'lishi mumkin.
Rim olimi Pliniy Elderning "Tabiiy tarix" asarida 1-asr afsonasi haqida so'z boradi, unda usta imperator Tiberiyga noma'lum metalldan yasalgan - kumushga o'xshash, lekin ayni paytda juda engil kosa beradi. Agar u alyuminiy idish bo'lsa-chi?
Qimmatbaho, qimmatli - bu imperatorga sovg'a bo'lganiga qarab: hukmdorlar arzon narsalarni bermaydilar.
Keling, Xoll va Héroux davriga qaytaylik, bu usul topilgan, ammo yuqori energiya xarajatlari bizdan boshqa narsani o'ylab topishni talab qilgan. Shu sababli, Heru o'zining birinchi ishlab chiqarishini Noyxauzendagi (Shveytsariya) metallurgiya zavodida, mashhur Reyn sharsharasi yonida tashkil etdi, uning qulagan suvining kuchi korxonaning dinamolarini quvvatlantirdi.
Shunday qilib, 1888 yil 18 noyabrda Shveytsariya metallurgiya jamiyati va nemis sanoatchisi Ratenau o'rtasida Noyxauzenda umumiy kapitali 10 million Shveytsariya franki bo'lgan "Alyuminiy sanoati" OAJni tashkil etish to'g'risida shartnoma imzolandi.
Keyinchalik u alyuminiy erituvchilar jamiyati deb o'zgartirildi. Uning savdo belgisida alyuminiy quyma ortidan ko'tarilayotgan quyosh tasvirlangan, Ratenauning so'zlariga ko'ra, bu alyuminiy sanoatining tug'ilishining ramzi bo'lishi kerak edi. 5 yil davomida zavodning mahsuldorligi 10 baravardan ko'proq oshdi: agar 1890 yilda Noyxauzenda atigi 40 tonna alyuminiy eritilgan bo'lsa, 1895 yilda - 450 tonna.
Xoll do'stlarining ko'magi bilan Pitsburgni tiklash kompaniyasini tashkil qildi, u 1888 yil 18 sentyabrda Pitsburg yaqinidagi Kensingtonda o'zining birinchi zavodini ishga tushirdi.
Birinchi oylarda u kuniga atigi 20-25 kg alyuminiy ishlab chiqargan, 1890 yilda esa kuniga 240 kg. (1907 yilda Pitsburgdagi qayta ishlash kompaniyasi Amerika alyuminiy kompaniyasi - Alcoa deb qayta tashkil etildi.)
Kompaniya o'zining yangi zavodlarini Nyu-York shtatida, yangi Niagara GESi yaqinida joylashtirdi.
1889 yilda alumina ishlab chiqarishning texnologik jihatdan ilg'or va arzon usuli - alyuminiy oksidi, metall ishlab chiqarish uchun asosiy xom ashyo - Sankt-Peterburgda Tentelevskiy zavodida ishlaydigan avstriyalik kimyogar Karl Jozef Bayer tomonidan ixtiro qilingan.
Tajribalarning birida olim ishqoriy eritmaga boksit qo‘shib, uni yopiq idishda qizdirdi – boksit erigan, lekin to‘liq emas. Bayer erimagan qoldiqda alyuminiyni aniqlamadi - ma'lum bo'lishicha, ishqoriy eritma bilan ishlov berilganda boksit tarkibidagi barcha alyuminiy eritmaga kiradi.
Shunday qilib, bir necha o'n yillar davomida alyuminiy sanoati yaratildi, "loydan kumush" hikoyasi tugadi va alyuminiy yangi sanoat metalliga aylandi.
19-20-asrlar oxirida. alyuminiy turli sohalarda qo'llanila boshlandi va butun sanoatning rivojlanishiga turtki berdi. 1891 yilda Alfred Nobel buyrug'i bilan Shveytsariyada alyuminiy korpusli birinchi "Le Migron" yo'lovchi kemasi yaratildi.
1894 yilda Shotlandiyaning Yarrow & Co kemasozlik zavodi alyuminiydan yasalgan 58 metrli torpedo qayig'ini taqdim etdi. Ushbu qayiq "Falcon" deb nomlangan, u dengiz floti uchun qilingan Rossiya imperiyasi va o'sha vaqt uchun rekord tezlikni ishlab chiqdi - 32 tugun.
Oʻsha yili bankir Jon Perpont Morganga tegishli boʻlgan Nyu-York, Nyu-Xeyven va Xartford temir yoʻllari alyuminiy oʻrindiqli maxsus yengil yengil avtomobillar ishlab chiqarishni boshladi. Va atigi 5 yil o'tgach, Berlindagi ko'rgazmada Karl Benz alyuminiy korpusli birinchi sport avtomobilini taqdim etdi.
1893 yilda Londondagi Pikkadilli sirkida alyuminiy haykal paydo bo'ldi qadimgi yunon xudosi Anteros. Deyarli 2,5 m balandlikda, u san'at sohasidagi ushbu metalldan yasalgan birinchi yirik ish bo'ldi - va yaqinda mantel soatlari yoki haykalchalar hashamatli hisoblangan, faqat yuqori jamiyat uchun mavjud.
Ammo alyuminiy aviatsiyada haqiqiy inqilob qildi, buning uchun u abadiy ikkinchi nomini oldi - "qanotli metall". Bu davrda butun dunyo ixtirochilari va aviatorlari samolyotlar yaratish ustida ishladilar.
Alyuminiy hamma narsa uchun yaxshi edi - sanoat uchun zarur bo'lgan kuchdan tashqari. Ammo bu muammo ham hal qilindi. Nemis kimyogari Alfred Vilm alyuminiyni boshqa metallar: mis, marganets va magniy bilan qotishdi.
Natijada alyuminiydan ancha kuchliroq bo'lgan qotishma paydo bo'ldi. Uni olish uchun etti yil kerak bo'ldi. Sanoat miqyosida bunday qotishma Germaniyaning Dyuren shahrida 1911 yilda ishlab chiqarilgan. Bu qotishma shahar sharafiga duralumin deb nomlangan.
Dunyodagi birinchi butunlay metalldan yasalgan samolyotning birinchi fyuzelyaji Junkers J1 1915 yilda jahon aviasanoati asoschilaridan biri, mashhur nemis samolyot konstruktori Gyugo Yunkers tomonidan ishlab chiqilgan duralyumindan tayyorlangan.
Alyuminiyni o'z ichiga olgan bog'lovchilar qadim zamonlardan beri ma'lum. Biroq, xususan, Pliniy tomonidan eslatib o'tilgan alum (Lotin Alumen yoki Alumin, nemis Alaun), qadimgi davrlarda va o'rta asrlarda turli xil moddalar sifatida tushunilgan. Rulandning "Alchemical Dictionary"da Alumen so'zi turli ta'riflar qo'shilgan holda 34 ma'noda berilgan. Xususan, bu surma, Alumen alafuri - ishqoriy tuz, Alumen Alcori - nitrum yoki ishqorli alum, Alumen creptum - yaxshi vinoning tatar (tartar), Alumen fascioli - ishqor, Alumen odig - ammiak, Alumen scriole - gips va boshqalarni anglatardi. , mashhur "Oddiy farmatsevtika mahsulotlari lug'ati" (1716) muallifi, shuningdek, alum navlarining katta ro'yxatini taqdim etadi.
18-asrgacha alyuminiy birikmalarini (alum va oksid) tashqi ko'rinishiga o'xshash boshqa birikmalardan ajratib bo'lmaydi. Lemeri alumni quyidagicha ta'riflaydi: "1754 yilda Marggraf alum eritmasidan (ishqor ta'sirida) alyuminiy oksidi cho'kmasini ajratib oldi va uni "alum tuproq" (Alaunerde) deb ataydi va uning boshqa mamlakatlardan farqini aniqladi. alum yer alumina (alyuminiy oksidi yoki alumin) nomini oldi.1782 yilda Lavuazye alyuminiy noma'lum elementning oksidi ekanligi haqidagi fikrni bildirdi.Lavuazye "Oddiy jismlar jadvali"da aluminni "oddiy jismlar, tuz hosil qiluvchi tuzlar" qatoriga qo'ydi. , tuproqli.” Bu yerda alumina nomining sinonimlari ham berilgan: argyl (Argile), alum. yer, alum asosi. Argile yoki argilla soʻzi, Lemeri oʻz lugʻatida taʼkidlaganidek, yunon kulolining loyidan olingan. Dalton. o'zining "Kimyoviy falsafaning yangi tizimi" asarida alumina uchun maxsus belgi beradi va murakkab strukturaviy (!) alum formulasini beradi.
Galvanik elektr yordamida gidroksidi metallar kashf etilgandan so'ng, Davy va Berzelius xuddi shu tarzda metall alyuminiyni alyuminiy oksididan ajratib olishga harakat qilishdi. Faqat 1825 yilda muammo Daniya fizigi Oersted tomonidan kimyoviy usul yordamida hal qilindi. U xlorni alumina va ko'mirning issiq aralashmasidan o'tkazdi va hosil bo'lgan suvsiz alyuminiy xlorid kaliy amalgam bilan qizdirildi. Simob bug'langandan so'ng, deb yozadi Oersted, tashqi ko'rinishi qalayga o'xshash metall olindi. Nihoyat, 1827 yilda Wöhler alyuminiy metallni yanada samaraliroq - suvsiz alyuminiy xloridni kaliy metalli bilan isitish orqali izolyatsiya qildi.
Taxminan 1807 yilda aluminiy oksidini elektroliz qilishga harakat qilgan Davy tarkibida alyuminiy (alyuminiy) yoki alyuminiy (alyuminiy) bo'lishi kerak bo'lgan metallga nom berdi. Oxirgi ism AQShda keng tarqalgan bo'lib, Angliya va boshqa mamlakatlarda keyinchalik o'sha Davy tomonidan taklif qilingan alyuminiy nomi qabul qilingan. Bu nomlarning barchasi lotincha alum (Alumen) so'zidan kelib chiqqanligi aniq bo'lib, ularning kelib chiqishi haqida antik davrga oid turli mualliflarning dalillariga asoslanib, turli xil fikrlar mavjud. Shunday qilib, A.M.Vasilev bu so'zning noaniq kelib chiqishini ta'kidlab, ma'lum bir Isidorning fikrini keltiradi (aniq, Sevilya Isidori, 560 - 636 yillarda yashagan episkop, entsiklopedist, xususan, etimologik tadqiqotlar bilan shug'ullangan): " Alumen lümen deb ataladi, chunki u bo'yash paytida qo'shilganda bo'yoqlarga lümen (yorug'lik, yorqinlik) beradi." Biroq, bu tushuntirish, garchi juda qadimgi bo'lsa ham, alumen so'zining aynan shunday kelib chiqishi borligini isbotlamaydi. Bu erda faqat tasodifiy tavtologiya ehtimoli katta. Lemeri (1716) oʻz navbatida alumen soʻzi yunoncha (halmi) bilan bogʻliq boʻlib, shoʻrlanish, shoʻr, shoʻr suv va hokazo maʼnolarini bildiradi.
19-asrning birinchi o'n yilliklarida alyuminiyning ruscha nomlari. ancha xilma-xil. Bu davr kimyo bo'yicha kitoblarning har bir muallifi o'z nomini taklif qilishga intilishlari aniq. Shunday qilib, Zaxarov alyuminiy alyuminiy oksidi (1810), Giese - alyuminiy (1813), Straxov - alum (1825), Iovskiy - loy, Shcheglov - alumina (1830) deb ataydi. "Dvigubskiy do'koni" da (1822 - 1830) alumina alyuminiy oksidi, alumina, alumina (masalan, fosfor kislotasi alumina), metall alyuminiy va alyuminiy (1824) deb ataladi. Gess "Sof kimyo asoslari" ning birinchi nashrida (1831) alyuminiy oksidi (alyuminiy), beshinchi nashrida (1840) - loy nomidan foydalanadi. Biroq, u alumina atamasi asosida tuzlar uchun nomlar hosil qiladi, masalan, alumina sulfat. Mendeleev "Kimyo asoslari" ning birinchi nashrida (1871) alyuminiy va loy nomlaridan foydalanadi. Keyingi nashrlarda gliny so'zi endi ko'rinmaydi.
