Chemische Verbindungen von Aluminium - Rosenburg aluminium Hersteller von extrudiertem Aluminium

Chemische Verbindungen von Aluminium

Nachfolgend finden Sie eine Zusammenfassung der wichtigsten in der Natur vorkommenden chemischen Verbindungen des Aluminiums sowie deren industrielle Anwendungen.

Was ist eine chemische Aluminiumverbindung?

Eine chemische Zusammensetzung von Aluminium ist eine Substanz, die aus zwei oder mehr chemischen Elementen besteht, von denen eines Aluminiums ist. Diese Elemente sind chemisch verwandt, dh sie werden durch kovalente, ionische oder metallische Bindungen gebildet. Die chemische Zusammensetzung hat eine feste chemische Zusammensetzung und eine feste chemische Formel.

Aluminium in der Natur

Aluminium ist das häufigste (mehr als 8% nach Gewicht) von natürlichem Metall und auch das dritthäufigste Element unter allen chemischen Elementen (nach Sauerstoff und Silizium). Aufgrund der hohen chemischen Aktivität von Aluminium ist es jedoch fast immer in Kombinationen mit anderen Elementen zu finden und ist als reines Metall sehr selten.

Aluminiummetall

Reines Aluminium ist ein weißes, flexibles Silbermetall mit einer Dichte der Atomzahl 13 und einem relativen Atomgewicht von 26,98. Mit wenigen Ausnahmen befindet sich es in chemischen Verbindungen in Form von Al + 3.

Dieses Metall hat amphotere Eigenschaften. Reagiert mit starken Mineralsäuren und Alkalien. Obwohl Aluminium ein chemisch aktives Metall ist, hat es eine sehr hohe Korrosionsbeständigkeit. Wenn eine frische Aluminiumoberfläche mit Sauerstoff, Wasser oder anderen Oxidationsmitteln in Kontakt steht, wächst ein dichter Oxidfilm (Al 2 O 3) sofort darauf, wodurch eine hohe Korrosionsbeständigkeit des Metalls erzeugt wird.

Dieser Oxidfilm ist resistent gegen bestimmte Säuren (z. B. Salpetersäure) und verhindert einen weiteren chemischen Angriff auf das Metall. Es löst sich jedoch in einigen Säuren (z. B. in Salzsäure oder heißem Schwefelsäure) sowie in alkalischen Lösungen auf, was auf der Oberfläche des Aluminiums mehr chemische Reaktionen verursacht.

Bei hohen Temperaturen reagiert Aluminium:

mit Wasser (über 180 ° C) in Form eines Al -Hydroxids (OH) 3 und Wasserstoff H 2;
Viele Metalloxide werden durch Bildung von Al 2 O 3 Oxid und das Metall aus dem Oxid recycelt.

Die zweite Reaktion wird bei der Herstellung einiger Metalle (Aluminotherme) verwendet, zum Beispiel Mangan und einige Legierungen wie Ferro-Titanium.

Natürliche Verbindungen

Mineralien

Natürliche Mineralien sind chemische Verbindungen. Aluminium findet sich in vielen Mineralien – mehr als 270 Arten – in Kombination mit Sauerstoff, Silizium, Alkali und alkalischen Erdmetallen und Fluor sowie in Form von Hydroxiden, Sulfaten und Phosphaten. Zum Beispiel sind Feldspars – die am häufigsten vorkommenden Mineralien in der Erdkruste (ca. 50%) – Aluminosilikate.

Metallaluminium in der Natur

Natürliches Metallaluminium wird manchmal in Abwesenheit von Sauerstoff als kleiner Schritt gefunden, beispielsweise in bestimmten Vulkanen. Es kommt auch in Mineralien wie Braille, Kryoliten, Granat, Spinell und Türkis vor.

Edelsteine

Verunreinigungen in Al 2 O 3 -Oxidkristallen wie Chrom oder Kobalt bilden Edelsteine wie Rubine bzw. Saphire. Reines Al 2 O 3 -Oxid ist als Korund bekannt – eines der härtesten Materialien.

Bauxit

Obwohl Aluminium ein sehr häufiges natürliches Element ist, können die meisten Aluminiumerze keine wirtschaftliche Quelle des Metalls sein. Fast alle primären Aluminiummetall werden aus Bauxitenen hergestellt, die genannt (oder Bauxit) mit der allgemeinen chemischen Formel (ALO X (OH) 3-2x) [1] genannt werden.

Bauxit tritt in der Natur als Substratverwitterungsprodukt mit kleinen Mengen Eisen und Silizium in tropischen Klimazonen auf. Natürliche Bauxiten enthalten unterschiedliche Formen von hydratisiertem Aluminiumoxid, die unterschiedliche Kristallsysteme aufweisen und sich auch in der Hydratationsmenge unterscheiden (Anzahl der Wassermoleküle pro Molekül von Al 2 o 3).

Aluminiumoxidproduktion

Etwa 90% des Aluminiumerzes – Bauxit – geht an die primäre Aluminiumproduktion, die verbleibenden 10% – an andere industrielle Anwendungen.

Die industrielle Produktion von Primäraluminium hat zwei Hauptphasen:

Produktion von reinem Aluminiumoxid – Aluminiumoxid aus dem ursprünglichen Bauxiterz;
Elektrochemische Reduktion dieses Oxids zu Aluminiummetall in geschmolzenem Chloritbad.

Bauxit

Bauxit ist keine Mineral- oder chemische Verbindung. Dieser Name – Bauxit (oder häufiger Bauxit) – wird verwendet, um die Arten von Aluminiumozen zu identifizieren, die Aluminiumverbindungen enthalten, hauptsächlich die Arten von Hydroxiden.

Der industrielle Bauxit besteht aus drei Haupttypen von Hydroxidmineralien:

Gibbsite: al 2 o 3 · 3H 2 o
Bohemite – al 2 o 3 · h 2 o
Diaspore – Al 2 O 3 · H 2 O.

Diese Arten von Hydroxiden in Bezug auf physikalische Eigenschaften wie:

Wassergehalt
Kristallsystem
Not
Dichte,
Dehydrationstemperatur
Löslichkeit in technologischen Lösungen.

Natürliche Bauxitenerze bestehen normalerweise aus einer dieser Arten von Hydroxiden, obwohl in einigen Fällen das gleiche Aluminiumerz gemischte Hydroxide enthalten kann.

Bauxit variiert in der Farbe von Creme bis dunkelbraun mit hohen Eisenniveaus.

Gewöhnlicher Bauxit

Die typische Bauxitzusammensetzung für die Herstellung von Industriealuminium enthält die folgenden Verbindungen:

Aluminiumoxid – Al 2 O 3: 40-60%
Siliziumoxid – SiO 2: 1-6%
Eisenoxid – Fe 2 O 3: 2-25 ٪
Titanoxid – TIO 2: 1-5%
Calcium- und Magnesiumoxide – CaO + MGO: 0,2-0,6%
Oxid anderer Elemente: von 0,01 bis 0,4% (jeweils).

Aluminiumoxid

Fast alle Aluminiumoxid werden aus Bauxit erhalten, das etwa 50% von Al 2 O 3 Oxid als Hydroxid enthält. Das Aluminiumerz wird in einer ätzenden Soda -Lösung unter Druck behandelt, um Aluminiumoxid als Aluminat aufzulösen und es vom roten Niederschlag zu trennen, der Eisenoxide und andere Grundverunreinigungen enthält. Anschließend werden Aluminiumhydroxidkristalle aus dieser Aluminatlösung ausgefällt.

Bei Temperaturen unter 700 ° C enthält die Technologiemasse die folgenden Arten von Aluminiumverbindungen – ihre Hydroxide:

Gibbsit
Bayreuth
Verlobter
Diaspora
Bohemien

Die endgültige Effizienz der Alumina -Produktionstechnologie besteht darin, die Mischung der in den vorherigen Schritten erhaltenen Hydroxiden zu rösten. Die Berechnung (Berechnung) wird bei einer Temperatur von 1200 ° C mit der Herstellung von reinem Aluminiumoxid mit einer Menge von Al 2 O 3 -Oxid von mehr als 99%durchgeführt.

Aluminiumoxid

Die industrielle Produktion von 1 Tonne Aluminium erfordert etwa 2 Tonnen Aluminiumoxid.

Aluminiumverbindungen, die für nicht-metallurgische Industrien am wichtigsten sind, sind:

Oxid;
Sulfat und
Silikat

Aluminiumoxid
Sauerstoffhaltiges Aluminium

Aluminiumoxid ist eine seiner Sauerstoffverbindungen. Reines Oxid ist ein weißes Pulver in Form von Partikeln verschiedener Formen und Größen. Aufgrund seiner amphoteren Eigenschaften ist dieses Oxid in Mineralsäuren und starken Alkalis löslich. Es kann unterschiedliche Änderungen geben. Das stabilste ist das Alpha Corundum (Alpha-Al 2 O 3).

Arten von Oxiden

Während der Dehydratisierung von Hydroxiden wird ein Satz von Al 2 O 3 -Oxidformen gebildet, der immer noch einen kleinen Teil der Hydroxylgruppen enthält und eine gewisse chemische Aktivität behält. Alle bei niedrigen Temperaturen erhaltenen Oxiden werden als Übergangskorrekturen bezeichnet. Bei 1400 ° C werden alle Übergangsänderungen zu einer Alpha -Änderung.

Anodenoxid

Anodisches Oxid wird durch elektrochemische Oxidation von Aluminium erzeugt. Diese Verbindung ist ein nanostrukturiertes Material mit einer einzigartigen Struktur. Das anodische Aluminiumoxid besteht aus zylindrischen Poren, die eine breite Palette von Anwendungen im Ingenieurwesen bieten. Stabiler thermisch und mechanisch ist es leicht transparent und hat hohe elektrische Isolationseigenschaften. Die Porengröße und Dicke der Anodenoxidschicht können leicht durch die Parameter dieser Technologie eingestellt werden, wodurch sie nicht nur als dekorative Schutzbeschichtung für Aluminiumprodukte, sondern auch als Grundlage für die Nanotechnologie verwendet werden kann.

Hydroxide

Verschiedene Formen von Aluminiumhydroxiden sind bekannt. Die untersuchten Formen sind Al (OH) 3 Hydroxid und Alo (OH) Hydroxid. Zusätzlich zu diesen kristallinen Formen sind mehrere andere Typen bekannt.

Al (OH) 3 Hydroxid wird sowohl für die Abwasserbehandlung als auch für die Herstellung anderer Aluminiumverbindungen, einschließlich ihrer Salze, in großen Mengen verwendet.

Aluminiumsulfat

Struktur und Zusammensetzung

Aluminiumsulfat kann in verschiedenen Wasseranteilen vorhanden sein. Die übliche Form dieser Verbindung ist Al 2 (also 4) 3 · 18h 2 O. Sie ist fast unlöslich in niedrigem Wasseralkohol, löst sich jedoch gut in Wasser auf. Zersetzt sich auf Aluminiumoxid bei Temperaturen über 770 ° C.

Programm

Diese Substanz wird in den folgenden Branchen und Lebensgebern verwendet:

Wasser- und Abwasserbehandlungssysteme
Papierproduktion;
Feuerfeste Schutzkleidung;
Reinigungsöle und Fette;
Wasserdichtes Beton;
Antitranspirant -Produktion;
Lederdressing;
Malenproduktion;
In landwirtschaftlichen Pestiziden
Produktion von Chemikalien;
Bodensäurefaktor;
Kosmetik und Seife machen;
In medizinischen Vorbereitungen

Alaun

Aluminiumsulfat verbindet sich mit einseitigen Metallsulfaten, um Doppelsalze zu bilden, die als Alaun bezeichnet werden. Das wichtigste dieser Salze ist Kaliumaluminiumsulfat. Diese chemische Verbindung ist auch als Kaliumalum bekannt. Diese Alaune werden seit jeher ausgiebig in Leder, Medizin, Stoffen und Farbstoffen verwendet.

Backstein

Die Ziegel bestehen hauptsächlich aus Aluminosilikat.

Chlorid

Wenn Chlorgas mit geschmolzenem Aluminium interagiert, wird Aluminiumchlorid gebildet. Diese Verbindung wird häufig als Katalysator bei den Synthesereaktionen verschiedener organischer Verbindungen verwendet. Hydratisiertes Chlorid Alcl 3 ∙ H 2 O, verwendet als Antitranspirant oder Deodorant. Diese Verbindung ist eines von mehreren Aluminiumsalzen, die in der Kosmetikindustrie verwendet werden.

Aluminiumchloridhexahydratform wird verwendet:

Zur Verarbeitung von Holzschutz,
Als Desinfektionsmittel in Vieh- und Fleischproduktion;
Rohöl verfeinern
Papierproduktion

Aluminiumhydrid

Aluminium bildet Alh 3 Hydrid -Aluminium mit Wasserstoff, das in der organischen Chemie häufig verwendet wird, einschließlich in Form von Lithium -Aluminiumhydrid (LIALH 4). Diese Verbindung wird durch die Wechselwirkung von Aluminiumchlorid und Lithiumchlorid erhalten.

Metallverbindungen

Eine intermetallische Verbindung (intermetallische Verbindung) ist eine chemische Verbindung von zwei oder mehr Metallen. Intermetallische Verbindungen wie für chemische Verbindungen haben ein festes Verhältnis zwischen ihren Komponenten. In intermetallischen Verbindungen ist die Bindung zwischen Atomen normalerweise metallisch.

Intermetallische Verbindungen sind für die Mikrostruktur und Eigenschaften von Aluminiumlegierungen von großer Bedeutung. Zum Beispiel sind Eisen und Silizium Verunreinigungen, die immer im Aluminium vorhanden sind. Da die Eisenlöslichkeit in festem Aluminium sehr niedrig ist, können Al-Fe- oder Al-Fe-Si-Phasen in der Struktur von selbst Ultraschall-Aluminium gefunden werden. Diese Phasen können Metallverbindungen sein.

Aluminiumlegierungen haben mehrere zehn Phasen, die intermetallische Verbindungen sind. In komplexen Legierungen des Typs 2014 (Al – Cu – Mg – Mn – Fe – Si) haben diese Verbindungen 3 Sial 12 in der Form (Mn, Fe).