Có hơn 100 nguyên tố hóa học được tìm thấy và sử dụng hiện nay, trong đó aluminum là nguyên tố phổ biến nhất, chiếm tỉ lệ lớn và được ứng dụng nhiều nhất trên thế giới.

Aluminum là gì?

Aluminum có tên hóa học là nhôm là kim loại màu trắng bạc, đứng thứ 13 trong bảng nguyên tố hóa học. Nó là kim loại phổ biến nhất trên Trái đất, chiếm hơn 8% khối lượng lõi của Trái đất. Nó cũng là nguyên tố hóa học phổ biến thứ ba trên hành tinh của chúng ta sau oxy và silicon.

Aluminum nguyên chất không tồn tại trong tự nhiên, dạng nhôm phổ biến nhất được tìm thấy trong tự nhiên là nhôm sunfat. Đây là những khoáng chất kết hợp hai axit sunfuric: một loại dựa trên kim loại kiềm (liti, natri, kali rubidium hoặc xêtan) và một loại dựa trên kim loại từ nhóm thứ ba của bảng tuần hoàn, chủ yếu là nhôm.

Tính chất vật lý của Aluminum

  • Nhôm là kim loại có màu trắng bạc.
  • Bột nhôm được xử lý bằng axit có thể cháy dữ dội trong không khí và phát ra ngọn lửa trắng chói mắt.
  • Hòa tan trong axit sunfuric loãng, axit nitric loãng, axit clohydric, natri hydroxit và dung dịch kali hydroxit.
  • Không tan trong nước, nhưng có thể phản ứng chậm với nước nóng để tạo ra nhôm hydroxit.
  • Điểm nóng chảy là 660 ℃.
  • Điểm sôi là 2327 ℃.
  • Trọng lượng nguyên tử: 26,9815.
  • Trọng lượng riêng: 2,70 ở 20 độ C.
  • Nhôm có hóa trị III
  • Cấu hình electron: 1s22s22p63s23p1
  • Nhôm là kim loại dẫn điện và nhiệt tốt, độ phản xạ cao và khả năng chống oxy hóa được sử dụng rộng rãi.
  • Nhôm có 24 đồng vị nhưng chỉ số ít có tính ổn định cao.

Tính chất hóa học của nhôm

Nhôm là kim loại hoạt động mạnh trong bản hệ thống tuần hoàn hóa học nên nó có thể tác dụng được với axit, bazơ và cả phi kim.

Aluminum tác dụng với axit

Phương trình phản ứng nhôm tác dụng với axit HCl

  • 2Al + 6HCl -> 2AlCl₃ + 3H₂

Nhôm tác dụng với H2SO4 loãng:

  • 2Al + 3H₂SO₄  -> Al₂ (SO₄)₃ + 3H₂

Nhôm tác dụng với axit sulfuric đậm đặc:

  • 2Al +6H2SO4    →Al2(SO4)3 + 6H2O +3SO2

Nhôm tác dụng với HNO3:

  • Al + 4HNO3 ->  Al(NO3)3 + NO↑ + 2H2

Với axit nitrit thì tùy vào tỉ lệ dung dịch axit mà chất tạo thành sẽ khác nhau.

Nhôm tác dụng với HNO3 đặc nóng:

  • 8Al + 30HNO3  -> 8Al (NO₃)3 + 3NH₄NO₃ + 9H₂O

Nhôm tác dụng với HNO3 đậm đặc:

  • 8Al + 30HNO3 -> 8Al(NO3)3 + 3N2O↑ + 15H2O

Nhôm tác dụng với axit axetic:

  • 6CH₃COOH + 2Al = 2Al(CH₃COO)3 + 3H₂

Nhôm tác dụng với Bazơ

  • 2Al + 2NaOH + 6H2O = 2NaAl(OH)4 + 3H2
  • Hoặc: 2Al + 2NaOH + 2H2O = 2NaAlO2 + 3H2

Aluminum phản ứng với phi kim

Khi nhôm bị đốt cháy trong môi trường nhiều oxi, sản phẩm tạo thành là oxit nhôm.

  • 4Al + 3O₂ -> 2Al₂O₃

Nhôm tác dụng với Clo:

  • 2Al + 3Cl₂  -> 2AlCl₃

Tác dụng với lưu huỳnh:

  • 2Al + 3S  -> Al₂S₃

Phản ứng nhiệt của nhôm

  • 2Al + Fe₂O₃  -> Al₂O₃ + 2Fe (Phản ứng nhiệt)
  • 8Al + 3Fe₃O4  -> 4Al₂O₃ + 9Fe (Nhiệt độ rất cao)

Các dạng hợp kim của nhôm

Nhôm hydroxit – Al (OH) 3

Được sử dụng để chống thấm vải và để sản xuất một số hợp chất nhôm khác, bao gồm các muối gọi là aluminat có chứa nhóm AlO -2.

Nhôm hydro, nhôm hydride

AlH3, một chất rắn polymer từ đó có nguồn gốc tetrohydroaluminate (chất khử quan trọng). Hydride nhôm lithium (LiAlH4), được hình thành từ phản ứng của nhôm clorua với lithium hydride, được sử dụng rộng rãi trong hóa học hữu cơ, ví dụ, để khử aldehyd và ketone thành rượu bậc hai và bậc hai tương ứng.

Nhôm Clorua – AlCl3

Được sử dụng như một chất khử mùi cơ thể, hoạt động bằng cách thu hẹp lỗ chân lông. Nó là một trong một số muối nhôm được sử dụng trong ngành công nghiệp mỹ phẩm.
Nhôm sunfat – Al2(SO4)3

Nó được sử dụng rộng rãi trong sản xuất giấy, làm chất kết dính cho thuốc nhuộm và làm chất xúc tác bề mặt. Nhôm sunfat kết hợp với sunfat của kim loại không liên kết để tạo thành sunfat kép ngậm nước.

Ứng dụng của nhôm

Hợp kim nhôm và nhôm hiện đang là một trong những vật liệu được sử dụng rộng rãi và tiết kiệm nhất. Sản xuất nhôm của thế giới đã vượt qua sản xuất đồng từ năm 1956 và luôn đứng đầu trong số các kim loại màu.

Sản xuất và tiêu thụ nhôm hiện nay (tính bằng tấn) chỉ đứng sau thép và trở thành kim loại lớn thứ hai cho ứng dụng của con người và tài nguyên nhôm rất phong phú.

Ứng dụng trong ngành công nghiệp nặng, vũ trụ

Mật độ của nhôm rất nhỏ, chỉ 2,7 g / cm³. Mặc dù tương đối mềm, nó có thể được chế tạo thành nhiều hợp kim nhôm khác nhau, chẳng hạn như nhôm cứng, nhôm siêu cứng, nhôm chống gỉ, nhôm đúc. Những hợp kim nhôm này được sử dụng rộng rãi trong các ngành sản xuất như máy bay, ô tô, tàu hỏa.

Ngoài ra, tên lửa không gian, tàu con thoi không gian và vệ tinh cũng sử dụng một lượng lớn nhôm và hợp kim nhôm của nó. Ví dụ, một chiếc máy bay siêu thanh có khoảng 70% nhôm và hợp kim nhôm của nó. Một lượng lớn nhôm cũng được sử dụng trong xây dựng du thuyền. Một tàu chở khách lớn thường sử dụng vài nghìn tấn nhôm.

Dùng làm dây dẫn điện

Nhôm chỉ đứng sau bạc, đồng và vàng về độ dẫn, mặc dù độ dẫn của nó chỉ bằng 2/3 đồng, nhưng mật độ của nó chỉ bằng 1/3 đồng, do đó, cùng một lượng điện được vận chuyển và chất lượng của dây nhôm chỉ bằng một nửa dây đồng.

Màng oxit trên bề mặt nhôm không chỉ có khả năng chống ăn mòn, mà còn có một lớp cách nhiệt nhất định, vì vậy nhôm có phạm vi sử dụng rộng rãi trong ngành sản xuất thiết bị điện dây cáp và công nghiệp vô tuyến.

Đóng gói thực phẩm

Nhôm có độ dẻo tốt (độ dẻo của nó chỉ đứng sau vàng và bạc) và nó có thể được chế tạo thành lá nhôm mỏng hơn 0,01 mm ở 100oC ~ 150oC. Những lá nhôm này được sử dụng rộng rãi để đóng gói thuốc lá, kẹo, thực phẩm…

Chế tạo chất nổ

Đốt nhôm trong oxy có thể phát ra nhiều nhiệt và ánh sáng chói và thường được sử dụng để tạo ra các hỗn hợp nổ, như chất nổ nhôm amoni (bao gồm amoni nitrat , bột than, bột nhôm, bồ hóng và các hợp chất hữu cơ dễ cháy khác).

Làm chất cách điện

Nhôm có hiệu suất hấp thụ âm thanh và hiệu ứng âm thanh tốt, vì vậy nhôm cũng được sử dụng trên trần của các phòng phát sóng và các tòa nhà quy mô lớn hiện đại.

Vì vậy, khi nhiệt độ của nhôm thấp, độ bền của nó tăng lên mà không bị giòn.

Do đó, lý tưởng cho việc sản xuất các vật liệu thiết bị nhiệt độ thấp, như tủ lạnh, tủ đông và xe tuyết ở Nam Cực.

Ứng dụng trong ngành công nghiệp khác

  • Về mặt công nghiệp, nhôm có thể được sử dụng để sản xuất các bộ trao đổi nhiệt, vật liệu tản nhiệt và dụng cụ nấu ăn khác nhau.
  • Do lớp màng bảo vệ oxit dày đặc trên bề mặt nhôm, không dễ bị ăn mòn và thường được sử dụng để sản xuất lò phản ứng hóa học, thiết bị y tế, thiết bị lọc dầu, đường ống dẫn dầu và khí tự nhiên.
  • Bột nhôm có màu trắng bạc và thường được sử dụng làm sơn, thường được gọi là bột bạc và sơn bạc, để bảo vệ các sản phẩm sắt khỏi bị ăn mòn và vẻ ngoài đẹp.
  • Nhôm cũng được sử dụng làm chất khử oxy trong quá trình luyện thép. Bột nhôm và than chì, titan dioxide (hoặc oxit của các kim loại có nhiệt độ nóng chảy cao khác) được trộn đều theo một tỷ lệ nhất định, phủ lên kim loại và nung ở nhiệt độ cao để tạo ra gốm kim loại chịu nhiệt độ cao.
  • Tấm nhôm cũng có hiệu suất phản xạ ánh sáng tốt. Ánh sáng cực tím phản xạ mạnh hơn bạc. Nhôm càng tinh khiết thì khả năng phản xạ ánh sáng tốt tốt. Do đó, nó thường được sử dụng để sản xuất gương phản xạ chất lượng cao, như gương phản xạ bếp năng lượng mặt trời.

Ảnh hưởng của nhôm đến sức khỏe con người

Các nghiên cứu đã phát hiện ra rằng nhôm có thể làm hỏng các tế bào não của con người. Theo đánh giá của Tổ chức Y tế Thế giới, lượng nhôm tiêu thụ hàng ngày được chỉ định là 0 ~ 0,6mg / kg, trong đó kg liên quan đến trọng lượng của một người, nghĩa là, một người 60kg được phép uống 36mg.

Nhôm tích lũy chậm trong cơ thể con người và độc tính của nó rất chậm và khó phát hiện. Tuy nhiên, một khi phản ứng độc hại của rối loạn chuyển hóa xảy ra, hậu quả rất nghiêm trọng.

Do đó, chúng ta phải chú ý để ngăn chặn sự hấp thụ nhôm trong cuộc sống hàng ngày và giảm việc sử dụng các sản phẩm nhôm. Tác hại của nhôm và các hợp chất của nó đối với con người là không thể so sánh được với sự đóng góp của nó.