铝
aluminium
一种化学元素。化学符号Al,原子序数13,原子量26.981539,属周期系ⅢA族。1825年丹麦H.C.奥斯特用无水三氯化铝和钾汞齐作用,得铝汞齐,蒸去汞首次制得金属铝;1827年德国F.维勒用金属钾做还原剂,从无水氯化铝中还原出金属铝。此后,由于生产成本高,金属铝的价格一直很昂贵。1886年美国C.M.霍尔和法国P.L.T.埃鲁各自独立发明电解氧化铝和冰晶石的熔盐的方法,使铝的价格大降,铝成为可供实用的金属。
铝在地壳中的含量为8%,仅次于氧和硅氨氮。由于铝的化学性质活泼,在自然界不以金属状态存在,而以硅酸铝形式广泛分布于岩石、土壤和动、植物体内,矿物有铝土矿、刚玉、明矾、冰晶石。现代金属铝的制法都采用电解法,将纯化酸度pH的氧化铝溶解在冰晶石中,以钢制电解槽的石墨衬里为阴极,石墨棒为阳极,在1000℃电解,于阳极得液态金属铝,纯度可达99.8%。
铝是银白色的轻金属,熔点660.37℃,沸点2467℃,相对密度2.702。纯铝较软,有良好的延展性、导电性和导热性。铝是活泼金属,在常温下和干燥的空气中,铝的表面形成厚度约50埃的致密氧化膜,使铝不会进一步被氧化,并能耐水的腐蚀。在冷的浓硫酸或浓硝酸中,铝的表面被氧化,形成钝化的氧化膜。铝能与卤素、硫、氮、磷、碳作用,与硅、铜、铁、锌、锡、镁、锰形成合金。铝是两性的,既能溶于酸,形成铝盐;也能溶于碱,生成铝酸盐。
铝的电子构型为(Ne)3s23p1,在化合物中通常表现为+3价,如Al2O3、AlCl3、Al2(SO4)3;只有在高温下,才可能形成一价化合物,如AlCl。铝容易形成矾,被称为铝矾,如KAl(SO4)2·12H2O。
铝的导电率虽然只有铜的2/3,但铝的比重还不到铜的1/3,相同重量的铝的导电效率大于铜,因此铝大量用于制造电线、电缆、电器设备和电讯器材。铝合金的比重较钢铁小得多,被大量用于制造飞机、汽车、火箭、宇航飞行器的物件,还广泛用于制做门窗、房檐、百叶窗及装饰材料。铝还是冶金工业中的还原剂,将铝粉与Fe2O3(或Fe3O4)粉末按一定比例混合,用引燃剂点燃,反应产生高温,可达3000℃,使还原出来的铁熔化,以焊接钢轨等,此法也用于冶炼镍、铬、锰、钒等难熔金属。铝也用于制造精密仪器(如反射望远镜)的镜子,生产涂料和焰火。在日用品工业中大量制造炊具和餐具。纯铝是银白色的低熔点轻金属,是自然界储量最丰富的金属元素。在纯铝中加入硅、铜、镁、锌、锰等合金元素可以形成各种铝合金,铝及铝合金具有多方面的优良性能,是仅次于钢铁的广泛应用的工程材料。
纯铝的主要特点是密度小(2.7g/cm³),仅为铁的1/3,因此属于轻金属。同时它的导电、导热性好,仅次于银、铜和金。由于纯铝在空气中易与氧形成Al2O3致密氧化膜,能有效地防止内层金属氧化,因此在大气中具有良好的耐蚀性,但铝不能耐酸、碱、盐的腐蚀。纯铝的力学性能表现为强度低、塑性好,可以冷、热变形加工。根据以上特点,工业纯铝主要用来制造电线、电缆,以及要求具有导热和抗大气腐蚀性能而对强度要求不高的零件及生活用具等。
常见工业纯铝的牌号有1070 (L1)、1060(L2)、1050 (L3)、1035(L4)、1200 (L5)等。1070的纯度为99. 7%,1060的纯度为99.6%,1050的纯度为99. 5%、1035的纯度为99. 35%、1200的纯度为99%。纯铝是银白色的低熔点轻金属,是自然界储量最丰富的金属元素。在纯铝中加入硅、铜、镁、锌、锰等合金元素可以形成各种铝合金,铝及铝合金具有多方面的优良性能,是仅次于钢铁的广泛应用的工程材料。纯铝的主要特点是密度小(2.7g/cm³),仅为铁的1/3,因此属于轻金属。同时它的导电、导热性好,仅次于银、铜和金。由于纯铝在空气中易与氧形成Al2O3致密氧化膜,能有效地防止内层金属氧化,因此在大气中具有良好的耐蚀性,但铝不能耐酸、碱、盐的腐蚀。纯铝的力学性能表现为强度低、塑性好,可以冷、热变形加工。根据以上特点,工业纯铝主要用来制造电线、电缆,以及要求具有导热和抗大气腐蚀性能而对强度要求不高的零件及生活用具等。常见工业纯铝的牌号有1070 (L1)、1060(L2)、1050 (L3)、1035(L4)、1200 (L5)等。1070的纯度为99. 7%,1060的纯度为99.6%,1050的纯度为99. 5%、1035的纯度为99. 35%、1200的纯度为99%。
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