Хөнгөн цагаан

Чөлөөт нэвтэрхий толь — Википедиагаас
Харайх: Удирдах, Хайлт
Хөнгөн цагаан,  13Al
Aluminium-4.jpg
Aluminum Spectra.jpg
Хөнгөн цагааны спектрийн шугам
Ерөнхий шинж чанарууд
Нэр, тэмдэг хөнгөн цагаан, Al
Гадаад байдал мөнгөлөг саарал металл
Англи дуудлага UK Listeni/ˌæljʉˈmɪniəm/
AL-ew-MIN-ee-əm
US Listeni/əˈljmɨnəm/
ə-LEW-mi-nəm
Өөр нэр aluminum (US)
Хөнгөн цагаан-ийн үелэх систем дэх байрлал
Устөрөгч (диатомт металл бус)
Гели (инерт хий)
Лити (шүлтийн металл)
Берилли (газрын шүлтэт металл)
Бор (химийн элемент) (металлоид)
Нүүрстөрөгч (полиатомт металл бус)
Азот (диатомт металл бус)
Хүчилтөрөгч (диатомт металл бус)
Фтор (диатомт металл бус)
Неон (инерт хий)
Натри (шүлтийн металл)
Магни (газрын шүлтэт металл)
Хөнгөн цагаан (шилжилтийн дараах металл)
Цахиур (металлоид)
Фосфор (полиатомт металл бус)
Хүхэр (полиатомт металл бус)
Хлор (диатомт металл бус)
Аргон (инерт хий)
Кали (шүлтийн металл)
Кальци (газрын шүлтэт металл)
Сканди (шилжилтийн металл)
Титан (шилжилтийн металл)
Ванади (шилжилтийн металл)
Хром (шилжилтийн металл)
Манган (шилжилтийн металл)
Төмөр (химийн элемент) (шилжилтийн металл)
Кобальт (шилжилтийн металл)
Никель (шилжилтийн металл)
Зэс (шилжилтийн металл)
Цайр (шилжилтийн металл)
Галли (шилжилтийн дараах металл)
Германи (металлоид)
Арсени (металлоид)
Селен (полиатомт металл бус)
Бром (диатомт металл бус)
Криптон (инерт хий)
Рубиди (шүлтийн металл)
Стронци (газрын шүлтэт металл)
Иттри (шилжилтийн металл)
Циркони (шилжилтийн металл)
Ниоби (шилжилтийн металл)
Молбиден (шилжилтийн металл)
Технеци (шилжилтийн металл)
Рутени (шилжилтийн металл)
Роди (шилжилтийн металл)
Паллади (шилжилтийн металл)
Мөнгө (шилжилтийн металл)
Кадми (шилжилтийн металл)
Инди (шилжилтийн дараах металл)
Цагаан тугалга (шилжилтийн дараах металл)
Сурьма (металлоид)
Теллур (металлоид)
Иод (диатомт металл бус)
Ксенон (инерт хий)
Цези (шүлтийн металл)
Бари (газрын шүлтэт металл)
Лантан (лантаноид)
Цери (лантаноид)
Празиодим (лантаноид)
Неодим (лантаноид)
Промети (лантаноид)
Самари (лантаноид)
Европи (лантаноид)
Гадолини (лантаноид)
Терби (лантаноид)
Диспрози (лантаноид)
Голми (лантаноид)
Ерби (лантаноид)
Тули (лантаноид)
Иттерби (лантаноид)
Лютеци (лантаноид)
Гафни (шилжилтийн металл)
Тантал (шилжилтийн металл)
Вольфрам (шилжилтийн металл)
Рени (шилжилтийн металл)
Осми (шилжилтийн металл)
Ириди (шилжилтийн металл)
Цагаан алт (шилжилтийн металл)
Алт (шилжилтийн металл)
Мөнгөн ус (шилжилтийн металл)
Талли (шилжилтийн дараах металл)
Хар тугалга (шилжилтийн дараах металл)
Висмут (шилжилтийн дараах металл)
Полони (шилжилтийн дараах металл)
Астат (металлоид)
Радон (инерт хий)
Франци (шүлтийн металл)
Ради (газрын шүлтэт металл)
Актини (актиноид)
Тори (актиноид)
Протактини (актиноид)
Уран (актиноид)
Нептуни (актиноид)
Плутони (актиноид)
Америци (актиноид)
Кюри (актиноид)
Беркли (актиноид)
Калифорни (актиноид)
Эйнштейни (актиноид)
Ферми (актиноид)
Менделееви (актиноид)
Нобели (актиноид)
Лоуренси (актиноид)
Рутерфорди (шилжилтийн металл)
Дубни (шилжилтийн металл)
Сиборги (шилжилтийн металл)
Бори (шилжилтийн металл)
Хасси (шилжилтийн металл)
Мейтнери (unknown chemical properties)
Дармштадти (unknown chemical properties)
Рентгени (unknown chemical properties)
Копеници (шилжилтийн металл)
Унунтри (unknown chemical properties)
Флерови (шилжилтийн дараах металл)
Унунпенти (unknown chemical properties)
Ливермори (unknown chemical properties)
Унунсепти (unknown chemical properties)
Унунокти (unknown chemical properties)
B

Al

Ga
магнихөнгөн цагаанцахиур
Цэнэгийн тоо (Z) 13
Атом масс (±) (Ar) 26.9815385(7)[1]
Элементийн ангилал   шилжилтийн дараах металл, зарим тохиолдолд металлоид гэж үздэг
Бүлэг, блок бүлэг 13, p-блок
Үе үе 3
Электрон бүтэц [Ne] 3s2 3p1
давхарга бүрт
2, 8, 3
Физик шинж чанарууд
Төлөв хатуу (хуурай)
Хайлах температур 933.47 K ​(660.32 °C, ​1220.58 °F)
Буцлах температур 2743 K ​(2470 °C, ​4478 °F)
Нягт т.т. 2.70 g/cm3
шингэн үед,х.т. 2.375 g/cm3
Хайлах энтальп 10.71 kJ/mol
Уурших энтальп 284 kJ/mol
Хувийн дулаан шингээлт 24.20 J/(mol·K)
Уурын даралт
P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k
at T (K) 1482 1632 1817 2054 2364 2790
Атомын шинж чанар
Исэлдэлтийн зэрэг 3, 2,[2] 1[3], −1, −2 ​(амфотер исэл)
Цахилгаан сөрөг чанар Полингийн шаталбар: 1.61
Ионжилтын энерги 1 дэх: 577.5 kJ/mol
2 дахь: 1816.7 kJ/mol
3 дахь: 2744.8 kJ/mol
(илүү үзэх)
Атомын радиус эмпирик: 143 pm
Ковалент радиус 121±4 pm
Ван дер Ваальсийн радиус 184 pm
Бусад
Талст бүтэц тал-төвтэй куб (ттк)
Face-centered cubic crystal structure for хөнгөн цагаан
Дууны хурд нарийн савх (хуулисан) 5000 m/s (т.т.)
Дулааны тэлэлт 23.1 µm/(m·K) ( 25 °C-д)
Дулаан дамжуулалт 237 W/(m·K)
Цахилгаан эсэргүүцэл 28.2 nΩ·m ( 20 °C-д)
Соронзон чанар парасоронзон[4]
Юнгийн модуль 70 GPa
Хөдөлгөх модуль 26 GPa
Эзлэхүүний модуль 76 GPa
Пуассоны коэффициент 0.35
Моосын хатуулаг 2.75
Викерсийн хатуулаг 160–350 MPa
Бринеллийн хатуулаг 160–550 MPa
CAS дугаар 7429-90-5
Түүх
Таамагласан Антуан Лавуазье[5] (1787)
Анх ялгасан Ханс Кристиан Өрстед[6] (1825)
Нэр өгсөн Гемфри Дэви[5] (1807)
Хамгийн тогвортой изотопууд
изо БДТ ХЗҮ ЗТ ЗЭ (MeV) ЗБ
26Al ул мөр 7.17×105 жил β+ 1.17 26Mg
ε 26Mg
γ 1.8086
27Al 100% 27Al нь 14 нейтронтой үед тогтвортой
үзэх · хэлэлцэх · засах· эх сурвалж

Хөнгөн цагаан (Хөнгөн мөнгө гэж нэрлэх нь бий) мөнгөлөг саарал өнгөтэй, зөөлөн металл юм. Химийн тэмдэглэгээ нь Al, атомын дугаар нь 13.

Хөнгөн цагааныг бокситын хүдрээс ялгаж авах ба зэвэрдэггүй, бусад металлуудтай харьцуулахад маш хөнгөн, маш сайн цахилгаан, дулаан дамжуулагч тул, хөнгөн цагаан болон түүний хайлшийг пуужин, нисэх онгоц, тээвэр, цахилгаан дамжуулах болон барилгын үйлдвэрлэлд өргөн ашиглана.

Хэдийгээр хөнгөн цагаан нь Дэлхийн царцдаст хамгийн өргөн тархалттай металл (нийт химийн элементүүд дунд 3-т буюу хүчилтөрөгч, цахиурын дараа) боловч байгаль дээр цэврээрээ маш ховор, бокситын хүдрээс ялгаж авахад маш өндөр температур шаардана (950-980 °C).

Хэрэглээ[засварлах | edit source]

Хөнгөн цагааны практикийн хэрэглээ нь металлуудаас хамгийн их нь байдаг. Хөнгөн цагааны хэрэглээний чухал салбар нь хөнгөн хайлшуудын үйлдвэрлэл юм. Цэвэр хөнгөн цагааныг химийн аппарат, багаж төхөөрөмж, цахилгаан дамжуулах утас хийхэд хэрэглэнэ. Хөнгөнцагаан хавтсыг конденсатор бэлтгэхэд хэрэглэнэ. Кали- Хөнгөн цагааны цөрийг Kal(SO4) 2* 10 HO-г цус тогтооход гадуур хэрэглэнэ.

Хөнгөн цагааны зарим хэрэглээ:

  • Тээвэр (бүх төрлийн автомашин, нисэх онгоц, вагон, унадаг дугуй зэрэг)
  • Боодол, сав суулга (лааз, тугалган цаас зэрэг)
  • Ус цэвэршүүлэх
  • Барилга (цонхны хүрээ, хаалга гэх мэт)
  • Цахилгаан дамжуулах шугам
  • Цэвэр хөнгөн цагааныг (99.980% - 99.999% Al) электроник, компакт диск-т
  • Компьютерийн процессор, транзисторын хөргөлтийн системд
  • Нунтаг хөнгөн цагааныг будаг, пиротехникийн үйлдвэрлэлд
  • Анагаах ухаанд, эм, вакцинд адьювантаар

Изотопи[засварлах | edit source]

Хөнгөн цагаан нь атом масс нь 23-30 хүртэлхи 9 изотопитой бөгөөд, үүнээс зөвхөн 27Al (тогтвортой) ба 26Al (тогтворгүй, хагас задралын хугацаа t1/2 = 7.2 × 105 жил) нь байгаль дээр тааралдана. 27Al тархалт 99.9+ %, 26Al нь Аргоны задралаар үүснэ.

Физик тогтмолууд[засварлах | edit source]

  • Атомын радиус: 0,143 нм
  • Al3+ ионы радиус: 0,057 нм
  • Иончлолын энерги: Al3+ + 3 e− → Al
  • Цахилгаан сорог чанар: 1,6 эв
  • Нягт: 2,7г/см3

Нээсэн түүх[засварлах | edit source]

1825 онд Өрстед AlCl3-г калийн амальгамаар ангижруулж металл хөнгөн цагааныг гаргажээ.1827онд Вёлер энэ аргыг боловсронгуй болгож амальгамыг металл калийгаар сольжээ.

Байгальд орших[засварлах | edit source]

Хөнгөн цагаан байгальд хамгийн их тархсан (газрын гадаргад 8%-г эзэлнэ) металл юм. Хөнгөн цагаан байгальд силикатууд (жонш, гялтгануур), мөн шаврын найрлагад байдаг. Хөнгөн цагааны нэгдлүүдээс хамгийн ач холбогдолтой нь Al2O3 (корунд рубин, сафир), ортоклаз (K Al Si3 O10), албит NaAlSi3O10, баналт (Al2 O3 * nH2O) юм.

  • Al-г гаргах орчин үеийн арга нь Al2O3–г элентролизд оруулах явдал юм.
  • Хөнгөн цагаан +3 исэлдлийн зэрэг үзүүлэх бөгөөд комплекс нэгдэлдээ 4 ба 6 гэсэн координатын тоо үзүүлнэ.

Хөнгөн цагаан хүчилтөрөгчтэй эрчимтэй харилцан үйлчлэлцэж Al2O3 гэсэн оксид үүсгэнэ. 4Al+3O2→2 Al2O3 Хөнгөн цагаан агаарт исэлдсэний дүнд түүний гадаргууд оксидын нягт бүрхүүл үүснэ. Ийм бүрхүүлүүд үүссэнээр хөнгөнцагаанаар хийгдсэн эдлэлүүд агаарт, мөн усанд маш тогтвортой байна. Хэрэв гадаргуугийн ислэн бүрхүүлийг авах юм бол хөнгөн цагаан устай харилцан үйлчлэлцэж устөрөгчийг ялгаруулна. 2Al+6H2O→2Al(OH)3+3H2 Хүйтэнд HNO3, H2SO4-н концентрацитай хүчлүүдэд Al2O3 бүрхүүл үүссэнээр идэвхгүй болно. Бусад эрдсийн хүчилтэй идэвхтэй урвалд орж устөрөгч ялгаруулна. 2Al+6KOH+6H2O→2K3[Al(OH)6]+3H2

  • Алюминотермийн аргын үндэс болдог.

FeO2+8Al→4 Al2O3 +9Fe

  • Хөнгөнцагааны оксид:

Амеротер шинжтэй бөгөөд хүчил шүлттэй харилцан үйлчилнэ Al2O3 +6HCl→2AlCl3+3H2O Шүлтийн усан уусмалтай урвалд орж гидроксиалютнатыг үүсгэнэ. Al2O3 +NaOH+3H2O→2Na3[Al(OH)6] Al2O3-г натрийн гидроксидтой хольж хайлуулахад металюминат үүснэ. Al2O3 +2NaOH→2NaAlO2+H2O

Хөнгөн цагааны химийн шинж[засварлах | edit source]

Хөнгөн цагаан металлын идэвхийн эгнээнд идэвх ихтэй металлуудын дараа байрладаг учир идэвхтэй металлын тоонд орно. Гэвч хөнгөнцагаанаар хийсэн сав суулга, эдлэл хүчилтөрөгч, устай харилцан үйлчлэлцдэггүй. Мөн ердийн температурт их концентрацитай азотын хүчилд уусдаггүй. Хөнгөнцагааны энэ шинж нь түүний хялбархан исэлдэж оксидын бүрхүүл үүсгэн цаашид исэлдэхээс хамгаалдагтай холбоотой. Хөнгөнцагаан нь мөнгөн усанд хялбархан уусч хөнгөнцагааны амальгамыг үүсгэдэг. Хөнгөн цагаан (оксидын бүрхүүлгүй) ердийн нөхцөлд устай харилцан үйлчлэлцэнэ. 2Al+6H2O=2Al(OH)3↓+3H2↑ Температурыг нэмэгдүүлэхэд хөнгөн цагаан металл бишүүд болон нийлмэл бодисуудтай харилцан үйлчлэнэ.

Гадаад холбоос[засварлах | edit source]

Ишлэл[засварлах | edit source]

  1. Standard Atomic Weights 2013. Commission on Isotopic Abundances and Atomic Weights
  2. Aluminium monoxide
  3. Aluminium iodide
  4. (2000) “Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds”, CRC Handbook of Chemistry and Physics, 81st, CRC Press. ISBN 0849304814. 
  5. 5.0 5.1 Aluminum. Los Alamos National Laboratory. 3 March 2013-д хандсан.
  6. 13 Aluminium. Elements.vanderkrogt.net. 2008-09-12-д хандсан.