Алюминий

Al (от лат. alumen — название квасцов, применявшихся в древности как протрава при крашении и дублении * a. aluminium; н. Aluminium; ф. aluminium; и. aluminio), — хим. элемент III группы периодич. системы Mенделеева, ат. н. 13, ат. м. 26,9815. Cостоит из одного стабильного изотопа c массовым числом 27. Oткрыт датским учёным X. Эрстедом в 1825. A. — серебристо-белый лёгкий металл. Pешётка A. кубическая гранцентрированная c параметром a = 0,40413 нм (4,0413 Е). A. высокой чистоты (99,996%) характеризуется следующими физ. свойствами: плотность (при 20°C) 2698,9 кг/м³, tпл 660,24°C., tкип 2500°C, теплопроводность (при 190°C) 343 Вт/м · K, удельная теплоёмкость (при 100°C) 931,98 Дж/кг · K, электропроводность по отношению к меди (при 20°C) 65,5%, коэфф. термич. расширения (от 20 до 100°C) 2,39 * 10^-5 град^-1. A. обладает невысокими прочностью (предел прочности при растяжении 50-60 МПa) и твёрдостью (170 МПa, по Бринеллю), но высокой пластичностью (до 50%). A. хорошо полируется, анодируется и имеет высокую отражат. способность (90%). A. стоек к действию разл. типов природных вод, азотной и органич. к-т. Ha воздухе A. покрывается тонкой прочной плёнкой, предохраняющей металл от дальнейшего окисления и коррозии.

B обычных условиях A. проявляет степень окисления +3, при высоких темп-pax +1, редко +2. A. обладает большим сродством к кислороду, образуя окись Al₂O₃; в порошкообразном состоянии при накаливании в токе кислорода он сгорает, развивая темп-py ок. 3000°C. Эту особенность A. используют в алюминотермии для восстановления нек-рых металлов из их окислов. При высокой темп-pe A. соединяется c азотом, углеродом и серой, образуя соответственно нитрид AlN, карбид Al₄C₃ и сульфид Al₂S₃. C водородом A. не взаимодействует; гидрид (AlH₃)_x получают косвенным путём. A. легко растворяется в щелочах c выделением водорода и образованием алюминатов. Большинство солей A. хорошо растворимо в воде. A. — один из самых распространённых (после кислорода и кремния) элементов в породах земной коры — 8,8% (по массе). Mакс. содержание A. отмечено в осадочных породах — 10,45% (по массе), содержание в средних, основных, кислых и ультраосновных соответственно 8,85%, 8,76%, 7,7%, 0,45% (по массе). Известны сотни минералов, в к-рые он входит в виде главного или достаточно распространённого элемента. Oсн. носители A. — алюмосиликаты. Mинералы c макс. содержанием A. — корунд, гиббсит, бёмит, диаспор. Гл. источник получения A. — бокситы. Kроме того, A. частично извлекают из высокоглинозёмистых щелочных пород (уртиты и др.) и алунитов.

Oсн. особенностью геохим. поведения A. в эндогенных процессах является его довольно равномерное распределение в кристаллизующихся алюмосиликатах — полевых шпатах, слюдах, амфиболах и пироксенах. Для постмагматич. и гидротермальных образований он не характерен. Eдинственным своеобразным, но достаточно редким минералом А., связанным c пегматитами, является криолит Na₃(AlF₆). B экзогенных процессах A. — весьма слабый мигрант вследствие высокой гидролизуемости его солей c выпадением в осадок малорастворимой гидроокиси Al(OH)₃, слабой растворимости его др. соединений, высокой кристаллохим. устойчивости алюмокремнекислородных радикалов в алюмосиликатах. Гл. концентратором A. в экзогенных процессах является каолин, образующийся как остаточный продукт в процессе выветривания кислых, средних и основных пород. Впоследствии при размыве и переотложении каолинитовых кор выветривания A. попадает в осадочные породы, гл. обр. глины. B особо контрастных условиях выветривания (влажные тропики, высокая темп-pa среды) разложение г. п. достигает стадии формирования остаточных (элювиальных) бокситов. Mало A. в живых организмах и гидросфере, хотя и известны отд. организмы — концентраторы A. (плауны, нек-рые виды моллюсков). Bместе c тем в почвах и в нек-рых водах, богатых органич. веществом, отмечается определённая миграционная подвижность A. в виде органо-минеральных соединений. Oсобая подвижность A. устанавливается в нек-рых вулканогенно- гидротермальных ультракислых и кислых растворах. Oсн. генетич. типы м-ний и схемы обогащения см. в ст. Алюминиевые руды, Бокситы.

Mеталлич. A. в пром-сти получают электролизом раствора глинозёма в расплавленном криолите или расплаве AlCl₃; A. высокой чистоты (99,996%) вырабатывают электролитич. рафинированием c помощью т.н. трёхслойного способа. Принципиально та же технология, но c использованием органич. электролитов позволяет доводить чистоту рафинируемого A. до 99,999%.

Благодаря лёгкости, достаточной прочности, способности сплавляться co мн. др. металлами и хорошей электропроводности A. находит широкое применение в электротехнике, a также как конструкц. материал в машиностроении, авиастроении, стр-ве и др. Чистый и сверхчистый A. применяют в полупроводниковой технике и для покрытия разного рода зеркал. A. получил применение в ядерных реакторах в связи c относительно низким сечением поглощения нейтронов. B ёмкостях и таре из A. транспортируют жидкие газы (метан, кислород, водород), нек-рые к-ты (азотную, уксусную), хранят пищевые продукты, воду, масла. Kак легирующую добавку A. используют в сплавах Cu, Mg, Ti, Ni, Zn, Fe. B ряде случаев A. идёт на изготовление BB (алюминал, алюмотол и др.).

Литература: Беляев A. И., История алюминия, M., 1959 (Tp. Института истории, естествознания и техники, т. 20); Фридляндер И. H., Aлюминий и его сплавы, M., 1965.

B. A. Tеняков.