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Chemical compounds of aluminum
3 Novembre 2022
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Composti chimici dell’alluminio

Quello che segue è un riassunto dei più importanti composti chimici dell’alluminio che si trovano in condizioni naturali e delle loro applicazioni industriali.

 

Cos’è un composto chimico di alluminio?

Una composizione chimica dell’alluminio è una sostanza costituita da due o più elementi chimici, uno dei quali è l’alluminio. Questi elementi sono chimicamente correlati, cioè sono formati da legami covalenti, ionici o metallici. La composizione chimica ha una composizione chimica fissa e una formula chimica fissa.

 

Composti chimici di alluminio [/didascalia]

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Alluminio in natura

L’alluminio è l’elemento più comune (oltre l’8% in peso) del metallo naturale ed è anche il terzo elemento più comune tra tutti gli elementi chimici (dopo l’ossigeno e il silicio). Tuttavia, a causa dell’elevata attività chimica dell’alluminio, si trova quasi sempre in combinazione con altri elementi ed è molto raro in natura come metallo puro.

 

Metallo alluminio

L’alluminio puro è un metallo argentato bianco e flessibile con una densità di numero atomico 13 e un peso atomico relativo di 26,98. Con poche eccezioni, si trova nei composti chimici sotto forma di Al + 3.

Questo metallo ha proprietà anfotere. Reagisce con acidi minerali forti e alcali. Sebbene l’alluminio sia un metallo chimicamente attivo, ha un’altissima resistenza alla corrosione. Quando una superficie fresca di alluminio viene a contatto con ossigeno, acqua o altri ossidanti, su di essa si forma immediatamente un denso film di ossido (Al 2 O 3), creando un’elevata resistenza alla corrosione del metallo.

Questo film di ossido è resistente a determinati acidi (ad es. acido nitrico) e previene ulteriori attacchi chimici al metallo. Tuttavia, si dissolve in alcuni acidi (ad esempio in acido cloridrico o acido solforico caldo) nonché in soluzioni alcaline, che provocano più reazioni chimiche sulla superficie dell’alluminio.

Ad alte temperature, l’alluminio reagisce:

con acqua (sopra i 180 °C) sotto forma di idrossido di Al (OH) 3 e idrogeno H 2;
Molti ossidi metallici vengono riciclati formando ossido di Al 2 O 3 e il metallo dall’ossido.

La seconda reazione viene utilizzata nella produzione di alcuni metalli (aluminotherm), ad esempio il manganese, e di alcune leghe, come il ferro-titanio.

 

 

Composti naturali

Minerali

I minerali naturali sono composti chimici. L’alluminio si trova in molti minerali – più di 270 specie – in combinazione con ossigeno, silicio, metalli alcalini e alcalino terrosi e fluoro, nonché sotto forma di idrossidi, solfati e fosfati. Ad esempio, i feldspati – i minerali più abbondanti nella crosta terrestre (circa il 50%) – sono alluminosilicati.

 

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Metallo alluminio in natura

L’alluminio metallico naturale si trova a volte in assenza di ossigeno come passaggio minore, ad esempio all’interno di alcuni vulcani. Si trova anche in minerali come braille, criolite, granato, spinello e turchese.

 

Pietre preziose

Le impurità nei cristalli di ossido di Al 2 O 3, come cromo o cobalto, formano rispettivamente pietre preziose come rubini e zaffiri. L’ossido di Al 2 O 3 puro è noto come corindone, uno dei materiali più duri.

 

Bauxite

Sebbene l’alluminio sia un elemento naturale molto comune, la maggior parte dei minerali di alluminio non può essere una fonte economica del metallo. Quasi tutto l’alluminio metallico primario è prodotto da minerali di bauxite chiamati (o bauxite), con la formula chimica generale (ALO X (OH) 3-2x) [1].

La bauxite si trova in natura come prodotto di alterazione del substrato con piccole quantità di ferro e silicio nei climi tropicali. Le bauxiti naturali contengono diverse forme di ossido di alluminio idratato che hanno diversi sistemi cristallini e differiscono anche per la quantità di idratazione (numero di molecole d’acqua per molecola di Al 2 O 3).

 

Produzione di allumina

Circa il 90% del minerale di alluminio – bauxite – va alla produzione primaria di alluminio, il restante 10% – ad altre applicazioni industriali.

La produzione industriale di alluminio primario ha due fasi principali:

Produzione di allumina pura – allumina dal minerale di bauxite originale;
Riduzione elettrochimica di questo ossido ad alluminio metallico in bagno di clorito fuso.

 

Bauxite

La bauxite non è un composto minerale o chimico. Questo nome – bauxite (o più spesso bauxite) – è usato per identificare i tipi di minerali di alluminio che contengono composti di alluminio, principalmente i tipi di idrossidi.

La bauxite industriale è costituita da tre tipi principali di minerali idrossidi:

gibbsite: Al 2 O 3 · 3H 2 O
Bohemite – Al 2 O 3 · H 2 O
diaspore – Al 2 O 3 · H 2 O.

Questi tipi di idrossidi in termini di proprietà fisiche come:

Contenuto di acqua
Sistema cristallino
Difficoltà
densità,
Temperatura di disidratazione
Solubilità nelle soluzioni tecnologiche.

I minerali di bauxite naturale sono solitamente composti da uno di questi tipi di idrossidi, sebbene in alcuni casi lo stesso minerale di alluminio possa contenere idrossidi misti.

La bauxite varia di colore dal crema al marrone scuro con alti livelli di ferro.

 

 

 

 

Bauxite ordinaria

La tipica composizione di bauxite per la produzione di alluminio industriale comprende i seguenti composti:

Ossido di alluminio – Al 2 O 3: 40-60%
Ossido di silicio – SiO 2: 1-6%
Ossido di ferro – Fe 2 O 3: 2-25 ٪
Ossido di Titanio – TiO 2: 1-5%
Ossidi di calcio e magnesio – CaO + MgO: 0,2-0,6%
Ossido di altri elementi: da 0,01 a 0,4% (ciascuno).

 

Allumina

Quasi tutta l’allumina è ottenuta dalla bauxite, che contiene circa il 50% di ossido di Al 2 O 3 come idrossido. Il minerale di alluminio viene trattato in una soluzione di soda caustica sotto pressione per dissolvere l’allumina come alluminato, separandola dal precipitato rosso contenente ossidi di ferro e altre impurità basiche. Quindi, i cristalli di idrossido di alluminio vengono precipitati da questa soluzione di alluminato.

A temperature inferiori a 700 ° C, la massa tecnologica contiene i seguenti vari tipi di composti di alluminio: i suoi idrossidi:

gibbit
Bayreuth
Fidanzato
Diaspora
boemo

L’efficienza finale della tecnologia di produzione dell’allumina è la tostatura della miscela di idrossidi ottenuta nei passaggi precedenti. Il calcolo (calcolo) viene eseguito ad una temperatura di 1200°C con produzione di allumina pura con una quantità di ossido di Al 2 O 3 superiore al 99%.

 

Allumina

La produzione industriale di 1 tonnellata di alluminio richiede circa 2 tonnellate di allumina.

I composti in alluminio che sono i più importanti per le industrie non metallurgiche sono:

ossido;
Solfato e
Silicato

 

Ossido di alluminio
Alluminio ossigenato

L’ossido di alluminio è uno dei suoi composti di ossigeno. L’ossido puro è una polvere bianca a forma di particelle di varie forme e dimensioni. A causa delle sue proprietà anfoteriche, questo ossido è solubile in acidi minerali e alcali forti. Potrebbero esserci cambiamenti diversi. Il più stabile è l’alfa corindum (alfa-al 2 o 3).

 

Tipi di ossidi

Durante la disidratazione degli idrossidi, si forma un insieme di forme di ossido di al 2 o 3 che contiene ancora una piccola frazione di gruppi idrossilici e mantiene una certa attività chimica. Tutti gli ossidi ottenuti a basse temperature sono chiamati correzioni di transizione. A 1400 ° C, tutti i cambiamenti di transizione diventano un cambiamento alfa.

Composti chimici di alluminio

Ossido di anodo

Anodic oxide is produced by electrochemical oxidation of aluminum. This compound is a nanostructured material with a unique structure. Anodic aluminum oxide is composed of cylindrical pores that offer a wide range of applications in engineering. Stable thermally and mechanically, it is light transparent and has high electrical insulation properties. The pore size and thickness of the anode oxide layer are easily adjusted by the parameters of this technology, which makes it possible to use it not only as a decorative protective coating for aluminum products but also as a basis for nanotechnology.

 

Idrossidi

Sono note diverse forme di idrossidi di alluminio. Le forme studiate sono AL (OH) 3 idrossido e Alo (OH) idrossido. Oltre a queste forme cristalline, sono noti molti altri tipi.

L’idrossido di AL (OH) 3 è utilizzato in grandi quantità per il trattamento delle acque reflue e per la produzione di altri composti di alluminio, compresi i suoi sali.

 

Solfato di alluminio

Struttura e composizione

Il solfato di alluminio può essere presente in diverse proporzioni di acqua. La solita forma di questo composto è Al 2 (SO 4) 3 · 18H 2 O. È quasi insolubile in alcol ad acqua bassa, ma si dissolve bene in acqua. Si decompone in ossido di alluminio a temperature superiori a 770 ° C.

Programma

Questa sostanza viene utilizzata nei seguenti settori e campi della vita:

Sistemi di trattamento dell’acqua e delle acque reflue
Produzione di carta;
Abbigliamento protettivo a prova di fuoco;
Oli e grassi detergenti;
Cemento impermeabile;
Produzione antitraspirante;
Condimento in pelle;
produzione di vernice;
Nei pesticidi agricoli
Produzione di sostanze chimiche;
Fattore di acidità del suolo;
Fare cosmetici e sapone;
Nelle preparazioni mediche

 

Allume

Il solfato di alluminio si combina con solfati metallici unilaterali per formare doppi sali, chiamati allume. Il più importante di questi sali è il solfato in alluminio di potassio. Questo composto chimico è anche noto come allume di potassio. Questi allume sono stati ampiamente usati in pelle, medicina, tessuti e coloranti da tempo immemorabile.

 

Mattone

I mattoni sono principalmente composti da alluminosilicato.

 

Cloruro

Quando il gas di cloro interagisce con alluminio fuso, si forma cloruro di alluminio. Questo composto è spesso usato come catalizzatore nelle reazioni di sintesi di vari composti organici. Cloruro idratato ALCL 3 ∙ H 2 O, usato come antitraspirante o deodorante. Questo composto è uno dei numerosi sali di alluminio utilizzati nel settore cosmetico.

Viene utilizzata la forma esaidrata di cloruro di alluminio:

Per la lavorazione della protezione del legno,
Come disinfettante nella produzione di bestiame e carne;
Raffinazione di petrolio greggio
Produzione di carta

 

Idruro di alluminio

L’alluminio forma Alh 3 idruro di alluminio con idrogeno, che è ampiamente utilizzato nella chimica organica, compresa la forma di idruro di alluminio al litio (LIALH 4). Questo composto è ottenuto dall’interazione di cloruro di alluminio e cloruro di litio.

 

Composti metallici

Un composto intermetallico (composto intermetallico) è un composto chimico di due o più metalli. I composti intermetallici, come dovrebbero essere per i composti chimici, hanno un rapporto fisso tra i loro componenti. Nei composti intermetallici, il legame tra atomi è generalmente metallico.

I composti intermetallici sono di grande importanza per la microstruttura e le proprietà delle leghe di alluminio. Ad esempio, ferro e silicio sono impurità che sono sempre presenti in alluminio. Poiché la solubilità del ferro in alluminio solido è molto bassa, le fasi Al-Fe o Al-Fe-Si possono essere trovate nella struttura di anche in alluminio ultrasonico. Queste fasi possono essere composti metallici Feal 3, Fe 3 Sial 12, Al 2 Si 2 Al 9 o Feal 6.

Le leghe di alluminio hanno diverse decine di fasi che sono composti intermetallici. Nelle leghe complesse del tipo 2014 (al – cu – mg – mn – fe – si sistema), questi composti hanno 3 sial 12 nella forma (Mn, Fe).

 

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