Kiến thức

Nhôm – Wikipedia tiếng Việt

Đây là một bài viết cơ bản. Nhấn vào đây để biết thêm thông tin.

Nhôm

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia

Bước tới điều hướng

Bước tới tìm kiếm

Nhôm,  13Al

Aluminum samples.png

Aluminum Spectra.jpg

Quang phổ vạch

của nhôm

Tính chất chung
Tên,

ký hiệu

Nhôm, Al
Hình dạng Ánh kim trắng bạc
Nhôm trong

bảng tuần hoàn

Hiđrô (diatomic nonmetal)

Hêli (noble gas)

Liti (alkali metal)

Berili (alkaline earth metal)

Bo (metalloid)

Cacbon (polyatomic nonmetal)

Nitơ (diatomic nonmetal)

Ôxy (diatomic nonmetal)

Flo (diatomic nonmetal)

Neon (noble gas)

Natri (alkali metal)

Magiê (alkaline earth metal)

Nhôm (post-transition metal)

Silic (metalloid)

Phốtpho (polyatomic nonmetal)

Lưu huỳnh (polyatomic nonmetal)

Clo (diatomic nonmetal)

Argon (noble gas)

Kali (alkali metal)

Canxi (alkaline earth metal)

Scandi (transition metal)

Titan (transition metal)

Vanadi (transition metal)

Chrom (transition metal)

Mangan (transition metal)

Sắt (transition metal)

Coban (transition metal)

Niken (transition metal)

Đồng (transition metal)

Kẽm (transition metal)

Gali (post-transition metal)

Gecmani (metalloid)

Asen (metalloid)

Selen (polyatomic nonmetal)

Brom (diatomic nonmetal)

Krypton (noble gas)

Rubidi (alkali metal)

Stronti (alkaline earth metal)

Yttri (transition metal)

Zirconi (transition metal)

Niobi (transition metal)

Molypden (transition metal)

Tecneti (transition metal)

Rutheni (transition metal)

Rhodi (transition metal)

Paladi (transition metal)

Bạc (transition metal)

Cadimi (transition metal)

Indi (post-transition metal)

Thiếc (post-transition metal)

Antimon (metalloid)

Telua (metalloid)

Iốt (diatomic nonmetal)

Xenon (noble gas)

Xêsi (alkali metal)

Bari (alkaline earth metal)

Lantan (lanthanide)

Xeri (lanthanide)

Praseodymi (lanthanide)

Neodymi (lanthanide)

Promethi (lanthanide)

Samari (lanthanide)

Europi (lanthanide)

Gadolini (lanthanide)

Terbi (lanthanide)

Dysprosi (lanthanide)

Holmi (lanthanide)

Erbi (lanthanide)

Thuli (lanthanide)

Ytterbi (lanthanide)

Luteti (lanthanide)

Hafni (transition metal)

Tantan (transition metal)

Wolfram (transition metal)

Rheni (transition metal)

Osmi (transition metal)

Iridi (transition metal)

Platin (transition metal)

Vàng (transition metal)

Thuỷ ngân (transition metal)

Tali (post-transition metal)

Chì (post-transition metal)

Bitmut (post-transition metal)

Poloni (post-transition metal)

Astatin (metalloid)

Radon (noble gas)

Franxi (alkali metal)

Radi (alkaline earth metal)

Actini (actinide)

Thori (actinide)

Protactini (actinide)

Urani (actinide)

Neptuni (actinide)

Plutoni (actinide)

Americi (actinide)

Curi (actinide)

Berkeli (actinide)

Californi (actinide)

Einsteini (actinide)

Fermi (actinide)

Mendelevi (actinide)

Nobeli (actinide)

Lawrenci (actinide)

Rutherfordi (transition metal)

Dubni (transition metal)

Seaborgi (transition metal)

Bohri (transition metal)

Hassi (transition metal)

Meitneri (unknown chemical properties)

Darmstadti (unknown chemical properties)

Roentgeni (unknown chemical properties)

Copernixi (transition metal)

Nihoni (unknown chemical properties)

Flerovi (post-transition metal)

Moscovi (unknown chemical properties)

Livermori (unknown chemical properties)

Tennessine (unknown chemical properties)

Oganesson (unknown chemical properties)

B


Al

Ga

Magiê

Nhôm

Silic

Số nguyên tử

(Z)

13

Khối lượng nguyên tử chuẩn

 (±) (Ar)

26,9815386(13)

Phân loại

 

kim loại

Nhóm

,

phân lớp

13

p

Chu kỳ

Chu kỳ 3

Cấu hình electron

[

Ne

] 3s2 3p1

mỗi lớp
2, 8, 3
Tính chất vật lý

Màu sắc

Ánh kim trắng bạc

Trạng thái vật chất

Chất rắn

Nhiệt độ nóng chảy

933,47 

K

​(660,32 °C, ​1220,58 °F)

Nhiệt độ sôi

2792 K ​(2519 °C, ​4566 °F)

Mật độ

2,70 g·cm−3 (ở 0 °C, 101.325 

kPa

)

Mật độ ở thể lỏng ở nhiệt độ nóng chảy: 2,375 g·cm−3

Nhiệt lượng nóng chảy

10,71 

kJ·mol−1

Nhiệt bay hơi

294,0 kJ·mol−1

Nhiệt dung

24,200 J·mol−1·K−1

Áp suất hơi

P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k
ở T (K) 1482 1632 1817 2054 2364 2790
Tính chất nguyên tử

Trạng thái ôxy hóa

3, 2

[1]

, 1

[2]

​Lưỡng tính

Độ âm điện

1,61 (Thang Pauling)

Năng lượng ion hóa

Thứ nhất: 577,5 kJ·mol−1
Thứ hai: 1816,7 kJ·mol−1
Thứ ba: 2744,8 kJ·mol−1

Bán kính cộng hoá trị

thực nghiệm:

143

 

pm

Bán kính liên kết cộng hóa trị

121±4

 pm

Bán kính van der Waals

184

 pm

Thông tin khác

Cấu trúc tinh thể

Lập phương tâm mặt

Cấu trúc tinh thể Lập phương tâm mặt của Nhôm

Vận tốc âm thanh

que mỏng: (thanh trụ) 5.000 m·s−1 (ở r.t.)

Độ giãn nở nhiệt

23,1 µm·m−1·K−1 (ở 25 °C)

Độ dẫn nhiệt

237 W·m−1·K−1

Điện trở suất

ở 20 °C: 28.2 n Ω·m

Tính chất từ

Thuận từ

[3]

Mô đun Young

70 GPa

Mô đun cắt

26 GPa

Mô đun nén

76 GPa

Hệ số Poisson

0,35

Độ cứng theo thang Mohs

2,75

Độ cứng theo thang Vickers

167 MPa

Độ cứng theo thang Brinell

245 MPa

Số đăng ký CAS

7429-90-5
Đồng vị ổn định nhất
Bài chính:

Đồng vị của Nhôm

iso

NA

Chu kỳ bán rã

DM

DE

 (

MeV

)

DP

26Al

trace

7.17×105

y

β+

1.17 26

Mg

ε

26

Mg

γ

1.8086
27Al 100% 27Al ổn định với 14

neutron

Nhôm là tên một

nguyên tố

hóa học trong

bảng tuần hoàn nguyên tố

có ký hiệu Al

số nguyên tử

bằng 23.

Nhôm là nguyên tố phổ biến thứ nhất (sau

ôxy

silic

), và là kim loại phổ biến nhất trong vỏ Trái Đất. Nhôm chiếm khoảng 17% khối lớp rắn của Trái Đất. Kim loại nhôm hiếm phản ứng hóa học mạnh với các mẫu quặng và có mặt hạn chế trong các môi trường khử cực mạnh. Tuy vậy, nó vẫn được tìm thấy ở dạng hợp chất trong hơn 2700 loại

khoáng vật

khác nhau.

[4]

Quặng chính chứa nhôm là

bô xít

.

Nhôm có điểm đáng chú ý của một kim loại có tỷ trọng thấp và có khả năng chống ăn mòn hiện tượng thụ động. Các thành phần cấu trúc được làm từ nhôm và hợp kim của nó là rất quan trọng cho ngành công nghiệp

hàng không vũ trụ

và rất quan trọng trong các lĩnh vực khác của

giao thông vận tải

và vật liệu cấu trúc. Các hợp chất hữu ích nhất của nhôm là các ôxít và sunfat.

Mặc dù nhôm có mặt phổ biến trong môi trường nhưng các muối nhôm không được bất kỳ dạng sống nào sử dụng. Tuy vậy với sự phổ biến của nó, các hợp chất nhôm được thực vật và động vật dung nạp đáng kể.

[5]

Thuộc tính[

sửa

|

sửa mã nguồn

]

Tính chất vật lý[

sửa

|

sửa mã nguồn

]

Nhôm là một

kim loại

mềm, nhẹ với màu trắng bạc ánh kim mờ, vì có một lớp mỏng ôxi hóa tạo thành rất nhanh khi nó để trần ngoài

không khí

.

Tỷ trọng riêng

của nhôm chỉ khoảng một phần ba

sắt

hay

đồng

; nó rất mềm (chỉ sau

vàng

), dễ uốn (đứng thứ sáu) và dễ dàng gia công trên máy móc hay đúc; nó có

khả năng chống ăn mòn

và bền vững do lớp ôxít bảo vệ. Nó cũng không nhiễm

từ

và không cháy khi để ở ngoài không khí ở

điều kiện thông thường

.

Sức bền của nhôm tinh khiết là 7–11

MPa

, trong khi

hợp kim nhôm

có độ bền từ 200 MPa đến 600 MPa.

[6]

Các nguyên tử nhôm sắp xếp thành một cấu trúc

lập phương tâm mặt

(fcc). Nhôm có

năng lượng xếp lỗi

vào khoảng 200 mJ/m2.

[7]

Tính chất hóa học[

sửa

|

sửa mã nguồn

]

Nhôm là một trong những kim loại có tính khử mạnh, chỉ sau các kim loại kiềm và kim loại kiềm thổ

Al⟶Al3++3e{displaystyle {ce {Al ->Al^3+ +3e}}}

Tác dụng với phi kim[

sửa

|

sửa mã nguồn

]

Nhôm dễ dàng khử các nguyên tử phi kim thành các anion

2Al+3Cl2⟶2AlCl3{displaystyle {ce {2Al + 3Cl2 -> 2 AlCl3}}}

4Al+3O2⟶2Al2O3{displaystyle {ce {4Al + 3O2 -> 2 Al2O3}}}

Tác dụng với axit[

sửa

|

sửa mã nguồn

]

Nhôm dễ dàng khử ion H+{displaystyle {ce {H+}}} trong các dung dịch HCl{displaystyle {ce {HCl}}}H2SO4{displaystyle {ce {H2SO4}}}loãng tạo thành khí H2{displaystyle {ce {H2}}}

2Al+6H+⟶2Al3++3H2{displaystyle {ce {2Al + 6H+ -> 2 Al^3+ +3H2}}}

Nhôm tác dụng mạnh với dung dịch H2SO4{displaystyle {ce {H2SO4}}}đặc, nóng và HNO3{displaystyle {ce {HNO3}}}loãng hoặc đặc, nóng. Khi tham gia phản ứng, nhôm khử ion S6+{displaystyle {ce {S^6+}}} trong H2SO4{displaystyle {ce {H2SO4}}}hoặc N5+{displaystyle {ce {N^5+}}} trong HNO3{displaystyle {ce {HNO3}}} xuống thành số oxi hóa thấp hơn. Nhôm không thể phản ứng trong H2SO4{displaystyle {ce {H2SO4}}}đặc, nguội và HNO3{displaystyle {ce {HNO3}}} đặc, nguội.

Khi tác dụng với dung dịch H2SO4{displaystyle {ce {H2SO4}}}đặc, nóng, nhôm khử S6+{displaystyle {ce {S^6+}}} trong H2SO4{displaystyle {ce {H2SO4}}}thành S4+{displaystyle {ce {S^4+}}} trong SO2{displaystyle {ce {SO2}}}

2Al+6H2SO4→tAl2(SO4)3+3SO2+6H2O{displaystyle {ce {2Al +6H2SO4 ->[t] Al2(SO4)3 +3SO2 +6H2O}}}

Khi tác dụng với dung dịch HNO3{displaystyle {ce {HNO3}}} loãng, nhôm khử N5+{displaystyle {ce {N^5+}}} trong HNO3{displaystyle {ce {HNO3}}} thành N2+{displaystyle {ce {N^2+}}} trong NO{displaystyle {ce {NO}}}

Al+4HNO3→tAl(NO3)3+NO+2H2O{displaystyle {ce {Al +4HNO3 ->[t] Al(NO3)3 +NO +2H2O}}}

Khi tác dụng với dung dịch HNO3{displaystyle {ce {HNO3}}} đặc, nóng, nhôm khử N5+{displaystyle {ce {N^5+}}} trong HNO3{displaystyle {ce {HNO3}}} thành N4+{displaystyle {ce {N^4+}}} trong NO2{displaystyle {ce {NO2}}}

Al+6HNO3→tAl(NO3)3+3NO2+3H2O{displaystyle {ce {Al +6HNO3 ->[t] Al(NO3)3 +3NO2 +3H2O}}}

Tác dụng với oxit kim loại[

sửa

|

sửa mã nguồn

]

Ở nhiệt độ cao, nhôm khử được iON kim loại trở thành các đơn chất kim loại. Phản ứng này được gọi là phản ứng nhiệt nhôm.

Tác dụng với nước và dung dịch kiềm[

sửa

|

sửa mã nguồn

]

Nhôm phản ứng với nước tạo ra hydro và năng lượng:

2Al+6H2O⟶2Al(OH)3+3H2{displaystyle {ce {2 Al +6H2O -> 2 Al(OH)3 + 3 H2}}}

Tính chất này có thể dùng để sản xuất hydro, tuy nhiên phản ứng này mau chóng dừng lại vì tạo lớp kết tủa keo lắng xuống,ngăn cản phản ứng xảy ra.

[8]

Khi ngâm trong dung dịch kiềm đặc, lớp màng này sẽ bị phá hủy theo phản ứng

Al(OH)3+NaOH⟶NaAlO2+2H2O{displaystyle {ce {Al(OH)3 +NaOH -> NaAlO2 + 2H2O}}}

Tiếp tục Al lại tác dụng với nước như phản ứng trên. Quá trình này lại diễn ra đến khi Al bị hòa tan hết.

Tác dụng với muối[

sửa

|

sửa mã nguồn

]

Nhôm có thể đẩy được kim loại đứng sau trong dãy hoạt động kim loại ra khỏi dung dịch muối của chúng:

2Al+3CuSO4⟶2Al(SO4)3+3Cu{displaystyle {ce {2 Al +3CuSO4 -> 2 Al(SO4)3 + 3 Cu}}}

Lịch sử[

sửa

|

sửa mã nguồn

]

Tham chiếu đầu tiên tới nhôm (mặc dù không thể chứng minh) là trong Naturalis Historia của

Gaius Plinius Secundus

(tức Pliny anh):

Có một ngày một người thợ vàng ở

Roma

được phép cho hoàng đế Tiberius xem một chiếc đĩa ăn làm từ một kim loại mới. Chiếc đĩa rất nhẹ và có màu sáng như

bạc

. Người thợ vàng nói với hoàng đế rằng ông đã sản xuất kim loại từ

đất sét

thô. Ông cũng cam đoan với hoàng đế rằng chỉ có ông ta và chúa Trời biết cách sản xuất kim loại này từ đất sét. Hoàng đế rất thích thú, và như một chuyên gia về tài chính ông đã quan tâm tới nó. Tuy nhiên ông nhận ngay ra là mọi tài sản vàng, bạc của ông sẽ mất giá trị nếu như người dân bắt đầu sản xuất kim loại màu sáng này từ đất sét. Vì thế, thay vì cảm ơn người thợ vàng, ông đã ra lệnh chặt đầu ông ta.

[9]

[10]

Những

người Hy Lạp

La Mã

cổ đại đã sử dụng các loại muối của kim loại này như là thuốc cẩn màu (nhuộm) và chất làm se vết thương,

phèn chua

vẫn được sử dụng như chất làm se. Năm

1761

Guyton de Morveau

đề xuất cách gọi gốc của phèn chua là alumine. Năm

1808

,

Humphry Davy

xác định được gốc kim loại của phèn chua (alum), mà theo đó ông đặt tên cho nhôm là aluminum.

Tên tuổi của

Friedrich Wöhler

nói chung được gắn liền với việc phân lập nhôm vào năm

1827

. Tuy nhiên, kim loại này đã được sản xuất lần đầu tiên trong dạng không nguyên chất hai năm trước bởi nhà vật lý và hóa học

Đan Mạch

Hans Christian Ørsted

.

Nhôm được chọn làm chóp cho đài kỷ niệm Washington vào thời gian khi một

aoxơ

(28,35 g) có giá trị bằng hai lần ngày lương của người lao động.

[11]

Trước năm 1880, nhôm có giá trị rất cao, hơn cả vàng và bạc. Nguyên do của việc này chính là và thời điểm đó, khoa học chỉ mới có cách tách những mẫu nhôm rất nhỏ. Một vài dẫn chứng cụ thể là việc Napoleon III – tổng thống Pháp cho dùng dụng cụ ăn uống bằng nhôm khi tiếp đón các vị khác quan trọng nhất; vua Đan Mạch đội vương miện bằng nhôm và các quý bà ở Paris thường đeo trang sức và sử dụng ống nhòm bằng nhôm nhằm thể hiện sự giàu có.

[12]

Charles Martin Hall

nhận được bằng sáng chế (số 400655) năm

1886

, về quy trình điện phân để sản xuất nhôm.

Henri Saint-Claire Deville

(

Pháp

) đã hoàn thiện phương pháp của Wöhler (năm

1846

) và thể hiện nó trong cuốn sách năm

1859

với hai cải tiến trong quy trình. Phát minh của

quy trình Hall-Héroult

năm

1886

đã làm cho việc sản xuất nhôm từ khoáng chất trở thành không đắt tiền và ngày nay nó được sử dụng rộng rãi trên thế giới.

Nước

Đức

trở thành nhà sản xuất nhôm lớn nhất thế giới sau khi

Adolf Hitler

lên nắm quyền. Tuy nhiên, năm

1942

, những nhà máy thủy điện mới như Grand Coulee Dam đã cho phép

Mỹ

những thứ mà nước Đức quốc xã không thể hy vọng cạnh tranh: khả năng sản xuất đủ nhôm để có thể sản xuất 60.000 máy bay chiến đấu trong bốn năm.

[13]

.

Xem thêm: [PDF]226 bài tập Lượng giác lớp 10 có lời giải.pdf

Ứng dụng[

sửa

|

sửa mã nguồn

]

Tính theo cả số lượng lẫn giá trị, việc sử dụng nhôm vượt tất cả các kim loại khác, trừ

sắt

[14]

, và nó đóng vai trò quan trọng trong nền kinh tế thế giới. Nhôm nguyên chất có

sức chịu kéo

thấp, nhưng tạo ra các

hợp kim

với nhiều nguyên tố như

đồng

,

kẽm

,

magiê

,

mangan

silic

[15]

. Khi được gia công cơ nhiệt, các hợp kim nhôm này có các thuộc tính cơ học tăng lên đáng kể.

  • Các hợp kim nhôm tạo thành một thành phần quan trọng trong các

    máy bay

    tên lửa

    do tỷ lệ sức bền cao trên cùng khối lượng.

  • Khi nhôm được bay hơi trong

    chân không

    , nó tạo ra lớp bao phủ phản xạ cả

    ánh sáng

    bức xạ nhiệt

    . Các lớp bao phủ này tạo thành một lớp mỏng của ôxít nhôm bảo vệ, nó không bị hư hỏng như các lớp

    bạc

    bao phủ vẫn hay bị. Trên thực tế, gần như toàn bộ các loại

    gương

    hiện đại được sản xuất sử dụng lớp phản xạ bằng nhôm trên mặt sau của

    thủy tinh

    . Các gương của

    kính thiên văn

    cũng được phủ một lớp mỏng nhôm, nhưng là ở mặt trước để tránh các phản xạ bên trong mặc dù điều này làm cho bề mặt nhạy cảm hơn với các tổn thương.

  • Các loại vỏ phủ nhôm đôi khi được dùng thay vỏ phủ

    vàng

    để phủ

    vệ tinh nhân tạo

    hay

    khí cầu

    để tăng nhiệt độ cho chúng, nhờ vào đặc tính hấp thụ

    bức xạ điện từ

    của

    Mặt Trời

    tốt, mà bức xạ

    hồng ngoại

    vào ban đêm thấp.

  • Hợp kim nhôm, nhẹ và bền, được dùng để chế tạo các chi tiết của phương tiện vận tải (

    ô tô

    ,

    máy bay

    ,

    xe tải

    ,

    toa xe

    tàu hỏa, tàu biển, v.v.)

  • Đóng gói (

    can

    ,

    giấy gói

    , v.v)

  • Xử lý nước
  • Xây dựng (

    cửa sổ

    ,

    cửa

    , ván, v.v; tuy nhiên nó đã đánh mất vai trò chính dùng làm dây dẫn phần cuối cùng của các mạng điện, trực tiếp đến người sử dụng.

    [16]

    )

  • Các hàng tiêu dùng có độ bền cao (trang thiết bị,

    đồ nấu bếp

    , v.v)

  • Các đường dây tải điện (mặc dù

    độ dẫn điện

    của nó chỉ bằng 60% của đồng, nó nhẹ hơn nếu tính theo khối lượng và rẻ tiền hơn

    [17]

  • Chế tạo máy móc.
  • Mặc dù tự bản thân nó là không nhiễm

    từ

    , nhôm được sử dụng trong

    thép MKM

    và các nam châm

    Alnico

    .

  • Nhôm siêu tinh khiết (SPA) chứa 99,980%-99,999% nhôm được sử dụng trong công nghiệp điện tử và sản xuất đĩa

    CD

    .

  • Nhôm dạng

    bột

    thông thường được sử dụng để tạo

    màu bạc

    trong sơn. Các bông nhôm có thể cho thêm vào trong sơn lót, chủ yếu là trong xử lý gỗ — khi khô đi, các bông nhôm sẽ tạo ra một lớp kháng nước rất tốt.

  • Nhôm

    dương cực hóa

    là ổn định hơn đối với sự ôxi hóa, và nó được sử dụng trong các lĩnh vực khác nhau của xây dựng.

  • Phần lớn các

    bộ tản nhiệt

    cho

    CPU

    của các máy tính hiện đại được sản xuất từ nhôm vì nó dễ dàng trong sản xuất và độ dẫn nhiệt cao.

  • Ôxít nhôm

    ,

    alumina

    , được tìm thấy trong tự nhiên dưới dạng

    corunđum

    ,

    emery

    ,

    ruby

    saphia

    và được sử dụng trong sản xuất thủy tinh. Ruby và saphia tổng hợp được sử dụng trong các ống tia

    laser

    để sản xuất

    ánh sáng

    có khả năng

    giao thoa

    .

  • Sự ôxi hóa nhôm tỏa ra nhiều nhiệt, nó sử dụng để làm nguyên liệu rắn cho

    tên lửa

    ,

    nhiệt nhôm

    và các thành phần của

    pháo hoa

    .

  • Phản ứng nhiệt nhôm dùng để điều chế các kim loại có nhiệt độ nóng chảy cao (như crôm Cr Vonfarm W…)

Sự phổ biến, điều chế[

sửa

|

sửa mã nguồn

]

Quặng Bauxite chứa nhôm.

Đồng vị bền của nhôm được tạo ra khi

hydro

hợp hạch với

magiê

hoặc trong các sao lớn hoặc trong các vụ nổ

siêu tân tinh

.

[18]

Mặc dù nhôm là nguyên tố phổ biến trong vỏ

Trái Đất

(8,3% theo khối lượng)

[19]

, nó lại hiếm trong dạng tự do và đã từng được cho là

kim loại quý

có giá trị hơn

vàng

(Người ta nói rằng

Napoleon III của Pháp

có các bộ đồ ăn bằng nhôm dự phòng cho những người khách quý nhất của ông. Những người khách khác chỉ có bộ đồ ăn bằng vàng). Vì thế nhôm là kim loại tương đối mới trong công nghiệp và được sản xuất với số lượng công nghiệp chỉ khoảng trên 100 năm.

Nhôm khi mới được phát hiện là cực kỳ khó tách ra khỏi các loại đá có chứa nó. Vì toàn bộ nhôm của Trái Đất tồn tại dưới dạng các hợp chất nên nó là kim loại khó nhận được nhất. Lý do là nhôm bị ôxi hóa rất nhanh và ôxít nhôm là một hợp chất cực kỳ bền vững, không giống như gỉ sắt, nó không bị bong ra.

Sự tái chế nhôm từ các phế thải đã trở thành một trong những thành phần quan trọng của

công nghiệp luyện nhôm

. Việc tái chế đơn giản là nấu chảy kim loại, nó rẻ hơn rất nhiều so với sản xuất từ quặng. Việc tinh chế nhôm tiêu hao nhiều điện năng; việc tái chế chỉ tiêu hao khoảng 5% năng lượng để sản xuất ra nó trên cùng một khối lượng sản phẩm. Mặc dù cho đến đầu

thập niên 1900

, việc tái chế nhôm không còn là một lĩnh vực mới. Tuy nhiên, nó là lĩnh vực hoạt động trầm lắng cho đến tận những năm cuối

thập niên 1960

khi sự bùng nổ của việc sử dụng nhôm để làm vỏ của các loại đồ uống, kể từ đó việc tái chế nhôm được đưa vào trong tầm chú ý của cộng đồng. Các nguồn tái chế nhôm bao gồm ô tô cũ, cửa và cửa sổ nhôm cũ, các thiết bị gia đình cũ,

contenơ

và các sản phẩm khác.

Nhôm là một kim loại hoạt động và rất khó phân lập nó ra từ quặng, ôxít nhôm (Al2O3). Việc khử trực tiếp, ví dụ với cacbon, là không kinh tế vì ôxít nhôm có điểm nóng chảy cao (khoảng 2.000 °C). Vì thế, nó được tách ra bằng cách điện phân – ôxít nhôm được hòa tan trong

cryôlit

nóng chảy và sau đó bị khử bởi dòng điện thành nhôm kim loại. Theo công nghệ này, nhiệt độ nóng chảy của hỗn hợp chỉ còn khoảng 950-980 °C. Phương trình để điều chế nhôm là:

2Al2O3 -> 4Al + 3O2

Cryôlit nguyên thủy được tìm thấy như một khoáng chất ở

Greenland

, nhưng sau đó được thay thế bằng cryôlit tổng hợp. Cryôlit là hỗn hợp của các florua nhôm,

natri

canxi

(Na3AlF6). Ôxít nhôm trong dạng bột màu trắng thu được từ quặng

bôxít

tinh chế, quặng này có màu đỏ vì chứa khoảng 30-40% ôxít sắt. Nó được tinh chế theo

công nghệ Bayer

. Trước khi có công nghệ này, công nghệ được sử dụng là

công nghệ Deville

.

Công nghệ điện phân thay thế cho

công nghệ Wöhler

, là công nghệ khử clorua nhôm khan với

kali

.

Các điện cực trong điện phân ôxít nhôm làm từ

cacbon

. Khi quặng bị nóng chảy, các

ion

của nó chuyển động tự do. Phản ứng tại

catốt

mang điện âm là:

Al3+ + 3e → Al

Ở đây các ion nhôm bị biến đổi (nhận thêm điện tử). Nhôm kim loại sau đó chìm xuống và được đưa ra khỏi lò điện phân.

Tại cực dương (

anode

) ôxy dạng khí được tạo thành:

2O2- → O2 + 4e

Cực dương cacbon bị ôxi hóa bởi

ôxy

. Cực dương bị hao mòn dần và phải được thay thế thường xuyên, do nó bị tiêu hao do phản ứng:

O2 + C → CO2

Ngược lại với anốt, các catốt gần như không bị tiêu hao trong quá trình điện phân do không có ôxy ở gần nó. Catốt cacbon được bảo vệ bởi nhôm lỏng trong lò. Các catốt bị ăn mòn chủ yếu là do các phản ứng điện hóa. Sau 5-10 năm, phụ thuộc vào dòng điện sử dụng trong quá trình điện phân, các lò điện phân cần phải sửa chữa toàn bộ do các catốt đã bị ăn mòn hoàn toàn.

Điện phân nhôm bằng công nghệ Hall-Héroult tiêu hao nhiều điện năng, nhưng các công nghệ khác luôn luôn có khuyết điểm về mặt kinh tế hay môi trường hơn công nghệ này. Tiêu chuẩn tiêu hao năng lượng phổ biến là khoảng 14,5-15,5 kWh/kg nhôm được sản xuất. Các lò hiện đại có mức tiêu thụ điện năng khoảng 12,8 kWh/kg. Dòng điện để thực hiện công việc điện phân này đối với các công nghệ cũ là 100.000-200.000

A

. Các lò hiện nay làm việc với cường độ dòng điện khoảng 350.000 A. Các lò thử nghiệm làm việc với dòng điện khoảng 500.000 A.

Năng lượng điện chiếm khoảng 20-40% trong giá thành của sản xuất nhôm, phụ thuộc vào nơi đặt lò nhôm. Các lò luyện nhôm có xu hướng được đặt ở những khu vực mà nguồn cung cấp điện dồi dào với giá điện rẻ, như

Nam Phi

, đảo miền nam

New Zealand

,

Úc

,

Trung Quốc

,

Trung Đông

,

Nga

Québec

Canada

.

Trung Quốc hiện là nhà sản xuất nhôm lớn nhất thế giới (năm

2004

).

Đồng vị[

sửa

|

sửa mã nguồn

]

Nhôm có chín đồng vị, số A của chúng từ 23 đến 30. Chỉ có Al-27 (đồng vị ổn định) và Al-26 (đồng vị phóng xạ, t1/2 = 7,2 × 105 năm) tìm thấy trong tự nhiên, tuy nhiên Al-27 có sự phổ biến trong tự nhiên là 100%. Al-26 được sản xuất từ

agon

trong khí quyển do va chạm sinh ra bởi các tia vũ trụ

proton

. Các đồng vị của nhôm có ứng dụng thực tế trong việc tính tuổi của trầm tích dưới biển, các vết mangan, nước đóng băng, thạch anh trong đá lộ thiên, và các thiên thạch. Tỷ lệ của Al-26 trên beryli-10 được sử dụng để nghiên cứu vai trò của việc chuyển hóa, lắng đọng, lưu trữ trầm tích, thời gian cháy và sự xói mòn trong thang độ thời gian 105 đến 106 năm (về sai số).

Al-26 nguồn gốc vũ trụ đầu tiên được sử dụng để nghiên cứu

Mặt Trăng

và các

thiên thạch

. Các thành phần của thiên thạch, sau khi thoát khỏi nguồn gốc của chúng, trong khi chu du trong không gian bị tấn công bởi các tia vũ trụ, sinh ra các

nguyên tử

Al-26. Sau khi rơi xuống

Trái Đất

, tấm chắn khí quyển đã bảo vệ cho các phần tử này không sinh ra thêm Al-26, và sự phân rã của nó có thể sử dụng để xác định tuổi trên Trái Đất của các thiên thạch này. Các nghiên cứu về thiên thạch cho thấy Al-26 là tương đối phổ biến trong thời gian hình thành

hệ hành tinh

của chúng ta. Có thể là năng lượng được giải phóng bởi sự phân rã Al-26 có liên quan đến sự nấu chảy lại và sự sai biệt của một số tiểu hành tinh sau khi chúng hình thành cách đây 4,55 tỷ năm.

[20]

Cụm[

sửa

|

sửa mã nguồn

]

Trong tạp chí Science ngày

14 tháng 1

năm

2005

đã thông báo rằng các cụm 13 nguyên tử nhôm (Al13) được tạo ra có tính chất giống như nguyên tử

iốt

; và 14 nguyên tử nhôm (Al14) có tính chất giống như nguyên tử

kim loại kiềm thổ

. Các nhà nghiên cứu còn liên kết 12 nguyên tử iốt với cụm Al13 để tạo ra một lớp mới của

pôlyiốtua

. Sự phát kiến này được thông báo là mở ra khả năng của các đặc tính mới của

bảng tuần hoàn các nguyên tố

: “các nguyên tố cụm”. Nhóm nghiên cứu dẫn đầu bởi

Shiv N. Khanna

(

Đại học Virginia Commonwealth

) và

A. Welford Castleman Jr

(

Đại học tiểu bang Penn

).

[21]

Xem thêm: Amin – Tính chất vật lý tính chất hóa học điều chế amin-Tự Học 365

Cảnh báo[

sửa

|

sửa mã nguồn

]

Nhôm là một trong ít các nguyên tố phổ biến nhất mà không có chức năng có ích nào cho các cơ thể sống, nhưng có một số người bị

dị ứng

với nó — họ bị các chứng viêm da do tiếp xúc với các dạng khác nhau của nhôm: các vết ngứa do sử dụng các chất làm se da hay hút mồ hôi (phấn rôm), các rối loạn tiêu hóa và giảm hay mất khả năng hấp thụ các chất dinh dưỡng từ thức ăn nấu trong các nồi nhôm, nôn mửa hay các triệu chứng khác của ngộ độc nhôm do ăn (uống) các sản phẩm như Kaopectate® (thuốc chống tiêu chảy), Amphojel® và Maalox® (thuốc chống chua). Đối với những người khác, nhôm không bị coi là chất độc như các kim loại nặng, nhưng có dấu hiệu của ngộ độc nếu nó được hấp thụ nhiều, mặc dù việc sử dụng các đồ nhà bếp bằng nhôm (phổ biến do khả năng chống ăn mòn và dẫn nhiệt tốt) nói chung chưa cho thấy dẫn đến tình trạng ngộ độc nhôm. Việc tiêu thụ qua nhiều các thuốc chống chua chứa các hợp chất nhôm và việc sử dụng quá nhiều các chất hút mồ hôi chứa nhôm có lẽ là nguồn duy nhất sinh ra sự ngộ độc nhôm. Người ta cho rằng nhôm có liên quan đến

bệnh Alzheimer

, mặc dù các nghiên cứu gần đây đã bị bác bỏ.

Cần cẩn thận để không cho nhôm tiếp xúc với một số chất hóa học nào đó có khả năng ăn mòn nó rất nhanh. Ví dụ, chỉ một lượng nhỏ

thủy ngân

tiếp xúc với bề mặt của miếng nhôm có thể phá hủy lớp ôxít nhôm bảo vệ thông thường có trên bề mặt các tấm nhôm. Trong vài giờ, thậm chí cả một cái xà có cấu trúc nặng nề có thể bị làm yếu đi một cách rõ rệt. Vì lý do này, các loại nhiệt kế thủy ngân không được phép trong nhiều sân bay và hãng hàng không, vì nhôm là thành phần cấu trúc cơ bản của các máy bay.

Hóa học[

sửa

|

sửa mã nguồn

]

Trạng thái ôxi hóa 1[

sửa

|

sửa mã nguồn

]

  • AlH

    được điều chế khi nhôm bị nung nóng ở nhiệt độ 1500 °C trong

    hiđrô

    .

  • Al2O

    được điều chế bằng cách nung nóng ôxít thông thường, hoặc Al2O3 với silic ở nhiệt độ 1800 °C trong

    chân không

    .

  • Al2S

    được điều chế bằng cách nung nóng Al2S3 với vỏ nhôm ở nhiệt độ 1300 °C trong chân không. Nó nhanh chóng bị chuyển thành các chất ban đầu. Selenua được điều chế tương tự.

  • AlF

    ,

    AlCl

    AlBr

    tồn tại trong pha khí khi ba halua được nung nóng cùng với nhôm.

Trạng thái ôxi hóa 2[

sửa

|

sửa mã nguồn

]

  • Subôxít nhôm, AlO có thể được tồn tại khi bột nhôm cháy trong

    ôxy

    .

Trạng thái ôxi hóa 3[

sửa

|

sửa mã nguồn

]

  • Quy tắc Fajans

    chỉ ra rằng

    cation

    hóa trị ba Al3+ là không được mong chờ tìm thấy trong các

    muối khan

    hay trong các hợp chất nhị phân như Al2O3. Hiđrôxít nhôm là một

    bazơ

    yếu và muối nhôm của các axít yếu, chẳng hạn như cacbonat, không thể tạo ra. Muối của các axít mạnh, chẳng hạn như nitrat, là ổn định và hòa tan trong nước, tạo thành các

    hiđrat

    với ít nhất sáu phân tử nước

    kết tinh

    .

  • Hiđrua nhôm

    , (AlH3)n, có thể sản xuất từ

    trimêthyl nhôm

    và hiđrô dư thừa. Nó cháy kèm nổ trong không khí. Nó cũng có thể được điều chế bằng phản ứng của

    clorua nhôm

    trên hiđrua liti trong dung dịch

    ête

    , nhưng không thể cô lập thành dạng tự do từ dung dịch.

  • Cacbua nhôm

    , Al4C3 được sản xuất bằng cách nung nóng hỗn hợp hai nguyên tố trên 1.000 °C. Các tinh thể màu vàng nhạt có cấu trúc lưới phức tạp,và phản ứng với nước hay

    axít

    loãng tạo ra

    mêtan

    . Axêtylua, Al2(C2)3, được điều chế bằng cách cho

    axêtylen

    đi qua nhôm nóng.

  • Nitrua nhôm

    , AlN, có thể được sản xuất từ các nguyên tố ở nhiệt độ 800 °C. Nó bị thủy phân bởi nước tạo ra

    amôniắc

    hiđrôxít nhôm

    .

  • Phốtphua nhôm

    , AlP, được sản xuất tương tự, và bị thủy phân thành

    phốtphin

    (PH3).

  • Ôxít nhôm, Al2O3, tìm thấy trong tự nhiên như là corunđum, và có thể điều chế bằng cách đốt nóng nhôm với ôxy hay nung nóng hiđrôxít, nitrat hoặc sulfat. Như là một loại

    đá quý

    , độ cứng của nó chỉ thua có

    kim cương

    ,

    nitrua bo

    cacborunđum

    . Nó gần như không hòa tan trong nước.

  • Hiđrôxít nhôm

    có thể được điều chế như là một chất kết tủa dạng gelatin bằng cách cho thêm amôniắc vào trong dung dịch của các muối nhôm. Nó là lưỡng tính, vừa là bazơ yếu vừa là axít yếu, có thể tạo ra các muối aluminat với

    kim loại kiềm

    . Nó tồn tại trong các dạng tinh thể khác nhau.

  • Sulfua nhôm

    , Al2S3, có thể điều chế bằng cách cho

    sulfua hiđrô

    đi qua bột nhôm. Nó là một chất đa hình.

  • Florua nhôm

    , AlF3, có thể điều chế bằng cách cho hai nguyên tố tác dụng với nhau hay cho hiđrôxít nhôm tác dụng với HF. Nó tạo thành phân tử lớn, bay hơi không qua pha nóng chảy ở nhiệt độ 1.291 °C (thăng hoa). Nó là một chất rất trơ. Các trihalua khác là các chất

    dime

    , có cấu trúc cầu nối.

  • Các hợp chất hữu cơ của nhôm có công thức chung AlR3 tồn tại và nếu không phải là các phân tử lớn, thì là các chất dime hay

    trime

    . Chúng được sử dụng trong tổng hợp chất hữu cơ, ví dụ

    trimêtyl nhôm

    .

  • Các chất alumino-hyđrua của phần lớn các nguyên tố có khả năng tích điện dương đã được biết, trong đó có giá trị nhất là hiđrua nhôm liti, Li[AlH4]. Khi bị đốt nóng, nó phân hủy thành nhôm, hiđrô và hiđrua liti, nó bị thủy phân trong nước. Nó có nhiều ứng dụng trong hóa hữu cơ. Các alumino-halua [AlR4] có cấu trúc tương tự.

Ảnh hưởng lên thực vật[

sửa

|

sửa mã nguồn

]

Nhôm chính là một trong những yếu tố làm giảm sự tăng trưởng thực trên các đất chua. Mặc dù nó không gây hại đối với sự phát triển của thực vật ở các đất có độ pH trung tính, khi nồng độ của cation Al3+ trong đất chua tăng và làm rối loạn sự phát triển và chức năng của rễ.

[22]

[23]

[24]

[25]

Hầu hết các đất chua được bảo hòa với nhôm hơn là các ion hydro. Độ chua của đất là kết quả của quá trình thủy phân các hợp chất nhôm.

[26]

Khái niệm dùng vôi để điều chỉnh độ chua

[27]

để xác định mức độ bảo hòa cơ sở trong các loại đất là cơ sở cho các công đoạn thí nghiệm đất trong phòng thí nghiệm, từ đó xác định lượng vôi cần thiết

[28]

cung cấp cho đất.

[29]

Xem thêm: Tìm giá trị lớn nhất, nhỏ nhất của biểu thức bằng phương pháp hàm số

Chú thích[

sửa

|

sửa mã nguồn

]

  1. ^

    Aluminum monoxit

  2. ^

    Aluminum iodua

  3. ^

    Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds

    Lưu trữ

    2012-01-12 tại

    Wayback Machine

    , in Handbook of Chemistry and Physics 81st edition, CRC press.

  4. ^

    Shakhashiri, B. Z. (ngày 17 tháng 3 năm 2008).

    “Chemical of the Week: Aluminum”

    (PDF). SciFun.org.

    University of Wisconsin

    .

    Bản gốc

    (PDF) lưu trữ ngày 9 tháng 5 năm 2012. Truy cập ngày 4 tháng 3 năm 2012.

  5. ^

    Frank, W. B. (2009). “Aluminum”.

    Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry

    .

    Wiley-VCH

    .

    doi

    :

    10.1002/14356007.a01_459.pub2

    .

  6. ^

    Polmear, I. J. (1995). Light Alloys: Metallurgy of the Light Metals (ấn bản 3).

    Butterworth-Heinemann

    .

    ISBN

     

    978-0-340-63207-9

    .

  7. ^

    Dieter, G. E. (1988). Mechanical Metallurgy.

    McGraw-Hill

    .

    ISBN

     

    0-07-016893-8

    .

  8. ^

    “Reaction of Aluminum with Water to Produce Hydrogen”

    (PDF). U.S. Department of Energy. ngày 1 tháng 1 năm 2008.

  9. ^

    “FindArticles.com”

    . Truy cập 10 tháng 8 năm 2016.

  10. ^

    “Bản sao đã lưu trữ”

    .

    Bản gốc

    lưu trữ ngày 5 tháng 3 năm 2005. Truy cập ngày 29 tháng 4 năm 2005.

  11. ^

    http://www.tms.org/pubs/journals/JOM/9511/Binczewski-9511.html

  12. ^

    Chuyện lạ xoay quanh các nguyên tố hóa học

  13. ^

    [

    https://web.archive.org/web/20050403172243/http://www.phpsolvent.com/wordpress/?page_id=341

    “�����ʵ�ҳ�治����”].

    Bản gốc

    lưu trữ ngày 3 tháng 4 năm 2005. Truy cập 29 tháng 4 năm 2015. replacement character trong |tiêu đề= tại ký tự số 1 (

    trợ giúp

    )

  14. ^

    Hetherington, L. E. (2007).

    World Mineral Production: 2001–2005

    .

    British Geological Survey

    .

    ISBN

     

    978-0-85272-592-4

    .

  15. ^

    Lyle, J. P.; Granger, D. A.; Sanders, R. E. (2005). “Aluminum Alloys”.

    Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry

    .

    Wiley-VCH

    .

    doi

    :

    10.1002/14356007.a01_481

    .

  16. ^

    “Electrical Wiring FAQ (Part 2 of 2)Section”

    . Truy cập 29 tháng 4 năm 2015.

  17. ^

    “Current Primary and Scrap Metal Prices”

    . Truy cập 29 tháng 4 năm 2015.

  18. ^

    Cameron, A. G. W. (1957).

    Stellar Evolution, Nuclear Astrophysics, and Nucleogenesis

    (PDF) (ấn bản 2).

    Atomic Energy of Canada

    .

  19. ^

    Greenwood, Norman N.; Earnshaw, A. (1997), Chemistry of the Elements (ấn bản 2), Oxford: Butterworth-Heinemann, tr. 217,

    ISBN

     

    0-7506-3365-4

    Quản lý CS1: nhiều tên: danh sách tác giả (

    liên kết

    )

  20. ^

    Dodd, R. T. (1986).

    Thunderstones and Shooting Stars

    .

    Harvard University Press

    . tr. 

    89

    –90.

    ISBN

     

    0-674-89137-6

    .

  21. ^

    “Bản sao đã lưu trữ”

    .

    Bản gốc

    lưu trữ ngày 21 tháng 11 năm 2007. Truy cập ngày 28 tháng 4 năm 2005.

  22. ^

    Belmonte Pereira, Luciane; Aimed Tabaldi, Luciane; Fabbrin Gonçalves, Jamile; Jucoski, Gladis Oliveira; Pauletto, Mareni Maria; Nardin Weis, Simone; Texeira Nicoloso, Fernando; Brother, Denise; Batista Teixeira Rocha, João (2006). “Effect of aluminum on δ-aminolevulinic acid dehydratase (ALA-D) and the development of cucumber (Cucumis sativus)”. Environmental and experimental botany. 57 (1–2): 106–115.

    doi

    :

    10.1016/j.envexpbot.2005.05.004

    .

  23. ^

    Andersson, Maud (1988). “Toxicity and tolerance of aluminum in vascular plants”. Water, Air, & Soil Pollution. 39 (3–4): 439–462.

    doi

    :

    10.1007/BF00279487

    .

  24. ^

    Horst, Walter J. (1995). “The role of the apoplast in aluminum toxicity and resistance of higher plants: A review”. Zeitschrift für Pflanzenernährung und Bodenkunde. 158 (5): 419–428.

    doi

    :

    10.1002/jpln.19951580503

    .

  25. ^

    Ma, Jian Feng; Ryan, PR; Delhaize, E (2001). “Aluminum tolerance in plants and the complexing role of organic acids”. Trends in Plant Science. 6 (6): 273–278.

    doi

    :

    10.1016/S1360-1385(01)01961-6

    .

    PMID

     

    11378470

    .

  26. ^

    Turner, R.C. and Clark J.S. (1966). “Lime potential in acid clay and soil suspensions”. Trans. Comm. II & IV Int. Soc. Soil Science: 208–215.

  27. ^

    “corrected lime potential (formula)”

    . Sis.agr.gc.ca. ngày 27 tháng 11 năm 2008. Truy cập ngày 3 tháng 5 năm 2010.

  28. ^

    Turner, R.C. (1965).

    “A Study of the Lime Potential”

    . Research Branch, Department Of Agriculture.

  29. ^

    Applying lime to soils reduces the Aluminum toxicity to plants.

    “One Hundred Harvests Research Branch Agriculture Canada 1886–1986”

    . Historical series / Agriculture Canada – Série historique / Agriculture Canada. Government of Canada. Truy cập ngày 22 tháng 12 năm 2008.

Tham khảo[

sửa

|

sửa mã nguồn

]

  • Los Alamos National Laboratory – Aluminum

  • World Wide Words

     – history of the spelling of aluminum

  • Polmear, I. J. (1995). Light Alloys: Metallurgy of the Light Metals. Arnold.

    ISBN

     

    9780340632079

    .

  • Dieter G. E. (1988). Mechanical Metallurgy. McGraw-Hill.

    ISBN

     

    0070168938

    .

  • Macleod, H. A. (2001). Thin-film optical filters. CRC Press. tr. 158–159.

    ISBN

     

    0750306882

    .

  • Gitelman, H. J.

    “Physiology of Aluminum in Man”

    , in Aluminum and Health, CRC Press, 1988,

    ISBN 0-8247-8026-4

    , p. 90

  • “Elements of Chemical Philosophy By Sir Humphry Davy”

    . Quarterly Review. John Murray. VIII: 72. 1812.

    ISBN

     

    0217889476

    . Truy cập ngày 10 tháng 12 năm 2009.

  • Bremner, John Words on Words: A Dictionary for Writers and Others Who Care about Words, pp. 22–23.

    ISBN 0-231-04493-3

    .

  • Wallace, Donald Holmes (1977) [1937].

    Market Control in the Aluminum Industry

    . Harvard University Press via Ayer Publishing via Google Books limited view. tr. 6.

    ISBN

     

    0-4050-9786-7

    . Truy cập ngày 27 tháng 10 năm 2007.

Liên kết ngoài[

sửa

|

sửa mã nguồn

]

Lấy từ “

https://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=Nhôm&oldid=65027016

Chuyên mục: Kiến thức

Related Articles

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *

Check Also
Close
Back to top button