एल्यूमीनियम: रासायनिक और भौतिक गुण

2024 लेखक: Angel Austin | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-02 17:47

धातु प्रसंस्करण के लिए सबसे सुविधाजनक सामग्रियों में से एक है। उनके अपने नेता भी हैं। उदाहरण के लिए, एल्यूमीनियम के मूल गुण लंबे समय से लोगों को ज्ञात हैं। वे रोजमर्रा की जिंदगी में उपयोग के लिए इतने उपयुक्त हैं कि यह धातु बहुत लोकप्रिय हो गई है। एक साधारण पदार्थ के रूप में और एक परमाणु के रूप में एल्यूमीनियम के गुण क्या हैं, हम इस लेख में विचार करेंगे।

एल्यूमीनियम की खोज का इतिहास

लंबे समय से मनुष्य प्रश्न में धातु के यौगिक - पोटेशियम फिटकरी को जानता है। यह एक एजेंट के रूप में इस्तेमाल किया गया था जो मिश्रण के घटकों को एक साथ सूजन और बांधने में सक्षम था; चमड़े के उत्पादों की ड्रेसिंग में भी यह आवश्यक था। शुद्ध एल्युमिनियम ऑक्साइड का अस्तित्व 18वीं शताब्दी में, इसके दूसरे भाग में ज्ञात हुआ। हालांकि, कोई शुद्ध पदार्थ प्राप्त नहीं हुआ था।

पहली बार वैज्ञानिक एच. के. ओर्स्टेड ने धातु को उसके क्लोराइड से अलग करने में कामयाबी हासिल की। यह वह था जिसने पोटेशियम अमलगम के साथ नमक का इलाज किया और मिश्रण से एक ग्रे पाउडर अलग किया, जो अपने शुद्ध रूप में एल्यूमीनियम था।

तब यह स्पष्ट हो गया कि एल्युमीनियम के रासायनिक गुण इसकी उच्च गतिविधि, मजबूत कम करने की क्षमता में प्रकट होते हैं। इसलिए उनके साथ लंबे समय तक किसी और ने काम नहीं किया।

हालांकि, 1854 में, फ्रांसीसी डेविल पिघल इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा धातु सिल्लियां प्राप्त करने में सक्षम था। यह तरीका आज भी प्रासंगिक है। विशेष रूप से मूल्यवान सामग्री का बड़े पैमाने पर उत्पादन 20वीं शताब्दी में शुरू हुआ, जब उद्यमों में बड़ी मात्रा में बिजली प्राप्त करने की समस्याओं का समाधान किया गया।

आज, यह धातु सबसे लोकप्रिय में से एक है और निर्माण और घरेलू उद्योगों में उपयोग की जाती है।

एल्यूमीनियम परमाणु की सामान्य विशेषताएं

यदि हम विचाराधीन तत्व को आवर्त प्रणाली में उसकी स्थिति के आधार पर चिह्नित करते हैं, तो हम कई बिंदुओं को अलग कर सकते हैं।

1. सामान्य संख्या - 13.
2. तीसरी छोटी अवधि में स्थित, तीसरा समूह, मुख्य उपसमूह।
3. परमाणु द्रव्यमान - 26, 98.
4. वैलेंस इलेक्ट्रॉनों की संख्या - 3.
5. बाहरी परत विन्यास को 3s²3p^{1 के रूप में व्यक्त किया जाता है।}
6. तत्व का नाम एल्युमिनियम है।
7. धातु के गुण प्रबल होते हैं।
8. प्रकृति में कोई समस्थानिक नहीं है, केवल एक रूप में मौजूद है, जिसकी द्रव्यमान संख्या 27 है।
9. रासायनिक प्रतीक AL है, सूत्रों में "एल्यूमीनियम" के रूप में पढ़ा जाता है।
10. ऑक्सीकरण अवस्था एक है, जो +3 के बराबर है।

एल्यूमीनियम के रासायनिक गुणों की इसकी परमाणु की इलेक्ट्रॉनिक संरचना से पूरी तरह से पुष्टि होती है, क्योंकि एक बड़े परमाणु त्रिज्या और कम इलेक्ट्रॉन आत्मीयता होने के कारण, यह सभी सक्रिय धातुओं की तरह एक मजबूत कम करने वाले एजेंट के रूप में कार्य करने में सक्षम है।

एल्यूमीनियम एक साधारण पदार्थ के रूप में: भौतिक गुण

अगर हम एल्युमिनियम की बात करें तो कैसा रहेगासाधारण पदार्थ, यह एक चांदी-सफेद चमकदार धातु है। हवा में, यह जल्दी से ऑक्सीकरण करता है और एक घने ऑक्साइड फिल्म के साथ कवर हो जाता है। ऐसा ही सांद्र अम्लों की क्रिया के साथ होता है।

ऐसी विशेषता की उपस्थिति इस धातु से बने उत्पादों को जंग के लिए प्रतिरोधी बनाती है, जो निश्चित रूप से लोगों के लिए बहुत सुविधाजनक है। इसलिए, यह एल्यूमीनियम है जो निर्माण में इतना व्यापक अनुप्रयोग पाता है। पदार्थ के गुण इस मायने में भी दिलचस्प हैं कि यह धातु मजबूत और मुलायम होते हुए भी बहुत हल्की होती है। ऐसी विशेषताओं का संयोजन प्रत्येक पदार्थ के लिए उपलब्ध नहीं होता है।

ऐलुमिनियम की विशेषता वाले कई बुनियादी भौतिक गुण हैं।

1. लचीलापन और तन्यता की उच्च डिग्री। इस धातु से हल्की, मजबूत और बहुत पतली पन्नी बनाई जाती है, इसे भी तार में लपेटा जाता है।
2. गलनांक - 660 0सी.
3. क्वथनांक - 2450 0सी.
4. घनत्व - 2.7 ग्राम/सेमी3।
5. क्रिस्टल जालक आयतन मुख-केंद्रित, धात्विक।
6. कनेक्शन प्रकार - धातु।

एल्यूमीनियम के भौतिक और रासायनिक गुण इसके अनुप्रयोग और उपयोग के क्षेत्रों को निर्धारित करते हैं। अगर हम रोजमर्रा के पहलुओं के बारे में बात करते हैं, तो हमारे द्वारा पहले से ही ऊपर विचार की गई विशेषताएं एक बड़ी भूमिका निभाती हैं। एक हल्के, टिकाऊ और जंगरोधी धातु के रूप में, एल्यूमीनियम का उपयोग विमान और जहाज निर्माण में किया जाता है। इसलिए इन गुणों को जानना बहुत जरूरी है।

एल्यूमीनियम के रासायनिक गुण

दृष्टिकोण सेरसायन विज्ञान, प्रश्न में धातु एक मजबूत कम करने वाला एजेंट है जो शुद्ध पदार्थ होने के कारण उच्च रासायनिक गतिविधि को प्रदर्शित करने में सक्षम है। मुख्य बात ऑक्साइड फिल्म को खत्म करना है। ऐसे में गतिविधि तेजी से बढ़ जाती है।

एक साधारण पदार्थ के रूप में एल्युमीनियम के रासायनिक गुण इसके साथ प्रतिक्रिया करने की क्षमता से निर्धारित होते हैं:

• एसिड;
• क्षार;
• हैलोजन;
• ग्रे।

यह सामान्य परिस्थितियों में पानी के साथ परस्पर क्रिया नहीं करता है। वहीं, हैलोजन से, बिना गर्म किए, यह केवल आयोडीन के साथ प्रतिक्रिया करता है। अन्य प्रतिक्रियाओं के लिए तापमान की आवश्यकता होती है।

एल्यूमीनियम के रासायनिक गुणों को दर्शाने वाले उदाहरण देना संभव है। के साथ बातचीत प्रतिक्रिया समीकरण:

• एसिड - AL + HCL=AlCL₃ + H_2;

• क्षार - 2Al + 6H₂O + 2NaOH=Na[Al(OH)₄] + 3H ₂;

• हैलोजन - AL + Hal=ALHal_3;
• ग्रे - 2AL + 3S=AL₂S_3।

सामान्य तौर पर, प्रश्न में पदार्थ की सबसे महत्वपूर्ण संपत्ति अन्य तत्वों को उनके यौगिकों से पुनर्स्थापित करने की उच्च क्षमता है।

पुनर्स्थापना क्षमता

एल्यूमीनियम के अपचायक गुण अन्य धातुओं के ऑक्साइड के साथ परस्पर क्रिया की प्रतिक्रिया में अच्छी तरह से पता लगाए जाते हैं। यह उन्हें आसानी से पदार्थ की संरचना से निकालता है और उन्हें एक सरल रूप में मौजूद रहने देता है। उदाहरण के लिए: Cr₂O₃ + AL=AL₂O_{3+ करोड़.}

धातु विज्ञान में पदार्थ प्राप्त करने की पूरी तकनीक है,ऐसी प्रतिक्रियाओं के आधार पर। इसे एल्युमिनोथर्मी कहते हैं। इसलिए, रासायनिक उद्योग में, इस तत्व का उपयोग अन्य धातुओं को प्राप्त करने के लिए सटीक रूप से किया जाता है।

प्रकृति में फैला

अन्य धातु तत्वों में व्यापकता के मामले में, एल्युमीनियम पहले स्थान पर है। पृथ्वी की पपड़ी में इसकी सामग्री 8.8% है। यदि अधातुओं से तुलना की जाए तो इसका स्थान ऑक्सीजन और सिलिकॉन के बाद तीसरा होगा।

इसकी उच्च रासायनिक गतिविधि के कारण, यह अपने शुद्ध रूप में नहीं, बल्कि विभिन्न यौगिकों के हिस्से के रूप में पाया जाता है। तो, उदाहरण के लिए, कई अयस्क, खनिज, चट्टानें हैं, जिनमें एल्यूमीनियम शामिल है। हालाँकि, इसका खनन केवल बॉक्साइट से किया जाता है, जिसकी सामग्री प्रकृति में बहुत अधिक नहीं होती है।

सबसे आम पदार्थ जिसमें प्रश्न में धातु है:

• फेल्डस्पार;
• बॉक्साइट्स;
• ग्रेनाइट;
• सिलिका;
• एल्यूमिनोसिलिकेट्स;
• बेसाल्ट और अन्य।

कम मात्रा में एल्युमिनियम अनिवार्य रूप से जीवित जीवों की कोशिकाओं का हिस्सा होता है। क्लब मॉस और समुद्री जीवन की कुछ प्रजातियां अपने जीवन के दौरान इस तत्व को अपने शरीर के अंदर जमा करने में सक्षम हैं।

प्राप्त

एल्यूमीनियम के भौतिक और रासायनिक गुण इसे केवल एक ही तरीके से प्राप्त करना संभव बनाते हैं: संबंधित ऑक्साइड के पिघल के इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा। हालाँकि, यह प्रक्रिया तकनीकी रूप से जटिल है। AL₂O₃ का गलनांक 2000 ^{0C से अधिक है। इस वजह से, इसे सीधे इलेक्ट्रोलाइज नहीं किया जा सकता है। इसलिएइस प्रकार आगे बढ़ें।}

1. बॉक्साइट का खनन किया जाता है।
2. केवल एल्युमिनियम ऑक्साइड छोड़कर अशुद्धियों को साफ करें।
3. फिर क्रायोलाइट पिघल जाता है।
4. वहां ऑक्साइड डालें।
5. यह मिश्रण इलेक्ट्रोलाइज्ड है और शुद्ध एल्यूमीनियम और कार्बन डाइऑक्साइड प्राप्त होता है।

उत्पाद उपज 99.7% है। हालांकि, एक और भी शुद्ध धातु प्राप्त करना संभव है, जिसका उपयोग तकनीकी उद्देश्यों के लिए किया जाता है।

आवेदन

एल्यूमीनियम के यांत्रिक गुण अपने शुद्ध रूप में उपयोग करने के लिए पर्याप्त नहीं हैं। इसलिए, इस पदार्थ पर आधारित मिश्र धातुओं का सबसे अधिक उपयोग किया जाता है। उनमें से कई हैं, हम सबसे बुनियादी नाम दे सकते हैं।

1. Duralumin.
2. एल्यूमीनियम-मैंगनीज।
3. एल्यूमीनियम-मैग्नीशियम।
4. एल्यूमीनियम-तांबा।
5. सिलुमिन।
6. अवियल।

उनका मुख्य अंतर, निश्चित रूप से, तृतीय-पक्ष योजक है। ये सभी एल्यूमीनियम पर आधारित हैं। अन्य धातुएं सामग्री को अधिक टिकाऊ, जंग के लिए प्रतिरोधी, पहनने के लिए प्रतिरोधी और निंदनीय बनाती हैं।

एल्यूमीनियम के शुद्ध रूप में और इसके यौगिकों (मिश्र धातु) के रूप में आवेदन के कई मुख्य क्षेत्र हैं।

1. घर में इस्तेमाल होने वाले तार और पन्नी बनाने के लिए।
2. कुकवेयर बनाना।
3. विमान उद्योग।
4. जहाज निर्माण।
5. निर्माण और वास्तुकला।
6. अंतरिक्ष उद्योग।
7. बिल्डिंग रिएक्टर।

लोहे और उसके साथ मिलकरएल्यूमीनियम मिश्र धातु - सबसे महत्वपूर्ण धातु। यह आवधिक प्रणाली के इन दो प्रतिनिधियों ने मानव हाथों में सबसे व्यापक औद्योगिक उपयोग पाया है।

एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड के गुण

हाइड्रॉक्साइड सबसे आम यौगिक है जो एल्यूमीनियम बनाता है। इसके रासायनिक गुण धातु के समान ही हैं - यह उभयधर्मी है। इसका मतलब है कि यह एक दोहरी प्रकृति प्रदर्शित करने में सक्षम है, दोनों एसिड और क्षार के साथ प्रतिक्रिया करता है।

एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड अपने आप में एक सफेद जिलेटिनस अवक्षेप है। एल्यूमीनियम नमक को क्षार या अमोनियम हाइड्रॉक्साइड के साथ प्रतिक्रिया करके इसे प्राप्त करना आसान है। अम्लों के साथ अभिक्रिया करने पर यह हाइड्रॉक्साइड सामान्य संगत लवण और जल देता है। यदि अभिक्रिया क्षार के साथ आगे बढ़ती है, तो एल्युमिनियम हाइड्रोक्सोकोम्पलेक्स बनते हैं, जिसमें इसकी समन्वय संख्या 4 होती है। उदाहरण: Na[Al(OH)_{4] - सोडियम टेट्राहाइड्रॉक्सोएलुमिनेट।}