Хөнгөн цагаан

Хөнгөн цагаан, ₁₃Al
Хөнгөн цагаан
Дуудлага	/xɵŋgən tsʰaˈɢɑːŋ/
Гадаад байдал	Мөнгөлөг саарал металл
Стандарт атомын жин Ar°(Al)
	26.9815384±0.0000003; 26.982±0.001 (товчлогдсон);
Үелэх систем дэх Хөнгөн цагаан
	магни ← хөнгөн цагаан → цахиур
Атомын дугаар (Z)	13
Бүлэг	13-р бүлэг (борын бүлэг)
Үе	3-р үе
Блок	p-блок
Электрон байгуулалт	[Ne] 3s2 3p1
Давхарга бүрт	2, 8, 3
Физик шинж чанарууд
Төлөв	хатуу
Хайлах температур	933.47 K (660.32 °C, 1220.58 °F)
Буцлах температур	2743 K (2470 °C, 4478 °F)
Нягт (20 °C)	2.699 г/см3
шингэн үед (х.т.)	2.375 г/см3
Хайлах энтальп	10.71 кЖ/моль
Уурших энтальп	284 кЖ/моль
Хувийн дулаан шингээлт	24.20 Ж/(моль·K)
Атомын шинж чанар
Исэлдэлтийн зэрэг	нийтлэг: +3; −2, −1, 0, +1, +2
Цахилгаан сөрөг чанар	Полингийн шаталбар: 1.61
Ионжилтын энерги	1-р: 577.5 кЖ/моль ; 2-р: 1816.7 кЖ/моль ; 3-р: 2744.8 кЖ/моль ; (илүү үзэх) ;
Атомын радиус	эмпирик: 143 пм
Ковалент радиус	121±4 пм
Ван дер Ваальсийн радиус	184 пм
	Спектрийн хүрээ дэх өнгөт шугамуудхөнгөн цагаан элементийн спектрийн шугам
Бусад шинж чанарууд
Байгалийн тархац	анхдагч
Талст бүтэц	тал-төвтэй куб (ттк) (cF4)
Торны тогтмол	a = 404.93 пм (20 °C)
Дулааны тэлэлт	22.87×10−6/K (at 20 °C)
Дулаан дамжуулалт	237 Вт/(м⋅K)
Цахилгаан эсэргүүцэл	26.5 nΩ⋅м (20 °C)
Соронзон чанар	парасоронзон
Моляр соронзон мэдрэмж	+16.5×10−6 см3/моль
Юнгийн модуль	70 ГПа
Хөдөлгөх модуль	26 ГПа
Эзлэхүүний модуль	76 ГПа
Дууны хурд нимгэн саваа	(өнхрүүлсэн) 5000 м/с (т.т.)
Пуассоны коэффициент	0.35
Моосын хатуулаг	2.75
Викерсийн хатуулаг	160–350 МПа
Бринеллийн хатуулаг	160–550 МПа
CAS дугаар	7429-90-5
Түүх
Таамагласан	Антуан Лавуазье (1782)
Нээсэн	Ханс Кристиан Өрстед (1824)
Нэр өгсөн	Хемфри Дэви (1812)
Хамгийн тогвортой изотопууд ү; з;
	Ангилал: Хөнгөн цагаан; үзэх · хэлэлцэх · засах \| эх сурвалж

Хөнгөн цагаан (Хөнгөн мөнгө гэж нэрлэх нь бий) (Al, лат. Aluminium) мөнгөлөг цагаан саарал өнгөтэй, зөөлөн бөгөөд хөнгөн металлын группт ордог юм. Химийн тэмдэглэгээ нь Al, атомын дугаар нь 13.

Хөнгөн цагааныг бокситын хүдрээс өмхийрсэн муурыг 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).

Данийн эрдэмтэн Ханс Кристиан Эрстед 1827 онд анх олж гаргасан.

Хэрэглээ

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. Хөнгө нцагаан хавтсыг конденсатор бэлтгэхэд хэрэглэнэ. Кали- Хөнгөн цагааны цөрийг Kal(SO4) 2* 10 HO-г цус тогтооход гадуур хэрэглэнэ. 2019 онд дэлхийд 63,69 сая тонн хөнгөн цагаан үйлдвэрлэсэн байна. 2021 онд хөнгөн цагааны үнэ 1 тонн - 2897 ам.доллар хүрчээ.

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 дискэд
Компьютерын процессор, транзисторын хөргөлтийн системд
Нунтаг хөнгөн цагааныг будаг, пиротехникийн үйлдвэрлэлд
Анагаах ухаанд, эм, вакцинд адьювантаар

Изотопи

Хөнгөн цагааны атом масс нь 23-30 хүртэлх 9 изотопитой бөгөөд, үүнээс зөвхөн ²⁷Al (тогтвортой) ба ²⁶Al (тогтворгүй, хагас задралын хугацаа t_1/2 = 7.2 × 10⁵ жил) нь байгаль дээр тааралдана. ²⁷Al тархалт 99.9+ %, ²⁶Al нь Аргоны задралаар үүснэ.

Физик тогтмолууд

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

1825 онд Данийн эрдэмтэн Ханс Кристиан Эрстед AlCl₃-г калийн амальгамаар ангижруулж металл хөнгөн цагааныг анх гаргаж авчээ. 1827 онд германы химич Фридрих Вёлер энэ аргыг боловсронгуй болгож амальгамыг металл калигаар сольжээ.

Байгальд орших

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 элентролизэд 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 хөнгөн цагаанаар 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

Хөнгөн цагаан металлын идэвхийн эгнээнд идэвх ихтэй металлуудын дараа байрладаг учир идэвхтэй металлын тоонд орно. Гэвч хөнгөн цагаанаар хийсэн сав суулга, эдлэл хүчилтөрөгч, устай харилцан үйлчлэлцдэггүй. Мөн ердийн температурт их концентрацитай азотын хүчилд уусдаггүй. Хөнгөн цагааны энэ шинж нь түүний хялбархан исэлдэж оксидын бүрхүүл үүсгэн цаашид исэлдэхээс хамгаалдагтай холбоотой. Хөнгөн цагаан нь мөнгөн усанд хялбархан уусаж, хөнгөн цагааны 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.

Цахим холбоос

Wiktionary

Wiktionary: Хөнгөн цагаан – Энэ үгийг тайлбар толиос харна уу

Commons: Хөнгөнцагаан – Викимедиа дуу дүрсний сан

Эшлэл

↑ цагаан.htm "Стандарт атомын жин: Хөнгөн цагаан". CIAAW. 2017. {{cite web}}: Check |url= value (help)
↑ Прохаска, Томас; Иргер, Йоханна; Бенефилд, Жаклин; Бөхлке, Жон К.; Чессон, Лесли А.; Коплен, Тайлер Б.; Дин, Типин; Данн, Филип Ж. Х.; Грёнинг, Манфред; Холден, Норман Э.; Мейжер, Харро А. Ж. (2022-05-04). "Элементүүдийн стандарт атомын жин 2021 (IUPAC Техникийн тайлан)". Pure and Applied Chemistry (Англи хэлээр). doi:10.1515/pac-2019-0603. ISSN 1365-3075.
↑ Жан, Имин; Эванс, Жулиан Р. Г.; Ян, Шоуфэн (2011). "Corrected Values for Boiling Points and Enthalpies of Vaporization of Elements in Handbooks". J. Chem. Eng. Data. 56 (2): 328–337. doi:10.1021/je1011086.
↑ ^4.0 ^4.1 ^4.2 Арбластер, Жон В. (2018). Элементүүдийн кристаллографийн шинж чанарын сонгосон утгууд. Материалын Парк, Охайо: ASM International. ISBN 978-1-62708-155-9.
↑ Al(−2) has been observed in Sr₁₄[Al₄]₂[Ge]₃, see Wemdorff, Marco; Röhr, Caroline (2007). "Sr₁₄[Al₄]₂[Ge]₃: Eine Zintl-Phase mit isolierten [Ge]^4–- und [Al₄]^8–-Anionen / Sr₁₄[Al₄]₂[Ge]₃: A Zintl Phase with Isolated [Ge]^4–- and [Al₄]^8– Anions". Zeitschrift für Naturforschung B (Герман хэлээр). 62 (10): 1227. doi:10.1515/znb-2007-1001. S2CID 94972243.
↑ Al(–1) has been reported in Na₅Al₅; see Haopeng Wang; Xinxing Zhang; Yeon Jae Ko; Andrej Grubisic; Xiang Li; Gerd Ganteför; Hansgeorg Schnöckel; Bryan W. Eichhorn; Mal-Soon Lee; P. Jena; Anil K. Kandalam; Boggavarapu Kiran; Kit H. Bowen (2014). "Aluminum Zintl anion moieties within sodium aluminum clusters". The Journal of Chemical Physics (Англи хэлээр). 140 (5). Bibcode:2014JChPh.140e4301W. doi:10.1063/1.4862989.
↑ Unstable carbonyl of Al(0) has been detected in reaction of Al₂(CH₃)₆ with carbon monoxide; see Sanchez, Ramiro; Arrington, Caleb; Arrington Jr., C. A. (December 1, 1989). "Reaction of trimethylaluminum with carbon monoxide in low-temperature matrixes". American Chemical Society. 111 (25): 9110-9111. Bibcode:1989JAChS.111.9110S. doi:10.1021/ja00207a023. OSTI 6973516.
↑ Гринвуд, Норман Н.; Эрншоу, Алан (1997). Элементүүдийн хими (2-р хэвлэл). Butterworth-Heinemann. х. 28. doi:10.1016/C2009-0-30414-6. ISBN 978-0-08-037941-8.
↑ Dohmeier, C.; Loos, D.; Schnöckel, H. (1996). "Aluminum(I) and Gallium(I) Compounds: Syntheses, Structures, and Reactions". Angewandte Chemie International Edition. 35 (2): 129–149. doi:10.1002/anie.199601291.
↑ Tyte, D. C. (1964). "Red (B2Π–A2σ) Band System of Aluminium Monoxide". Nature. 202 (4930): 383. Bibcode:1964Natur.202..383T. doi:10.1038/202383a0. S2CID 4163250.
↑ Lide, D. R. (2000). "Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds" (PDF). CRC Handbook of Chemistry and Physics (81st хэвлэл). CRC Press. ISBN 0849304814.
↑ Кондев, Ф. Г.; Ван, М.; Хуан, В. Ж.; Наими, С.; Ауди, Г. (2021). "The NUBASE2020 evaluation of nuclear properties" (PDF). Chinese Physics C. 45 (3): 030001. doi:10.1088/1674-1137/abddae.

[CIAAWхөнгөн_цагаан-1] цагаан.htm "Стандарт атомын жин: Хөнгөн цагаан". CIAAW. 2017. {{cite web}}: Check |url= value (help)

[CIAAW2021-2] Прохаска, Томас; Иргер, Йоханна; Бенефилд, Жаклин; Бөхлке, Жон К.; Чессон, Лесли А.; Коплен, Тайлер Б.; Дин, Типин; Данн, Филип Ж. Х.; Грёнинг, Манфред; Холден, Норман Э.; Мейжер, Харро А. Ж. (2022-05-04). "Элементүүдийн стандарт атомын жин 2021 (IUPAC Техникийн тайлан)". Pure and Applied Chemistry (Англи хэлээр). doi:10.1515/pac-2019-0603. ISSN 1365-3075.

[3] Жан, Имин; Эванс, Жулиан Р. Г.; Ян, Шоуфэн (2011). "Corrected Values for Boiling Points and Enthalpies of Vaporization of Elements in Handbooks". J. Chem. Eng. Data. 56 (2): 328–337. doi:10.1021/je1011086.

[Arblaster_2018-4] 4.0 ^4.1 ^4.2 Арбластер, Жон В. (2018). Элементүүдийн кристаллографийн шинж чанарын сонгосон утгууд. Материалын Парк, Охайо: ASM International. ISBN 978-1-62708-155-9.

[5] Al(−2) has been observed in Sr₁₄[Al₄]₂[Ge]₃, see Wemdorff, Marco; Röhr, Caroline (2007). "Sr₁₄[Al₄]₂[Ge]₃: Eine Zintl-Phase mit isolierten [Ge]^4–- und [Al₄]^8–-Anionen / Sr₁₄[Al₄]₂[Ge]₃: A Zintl Phase with Isolated [Ge]^4–- and [Al₄]^8– Anions". Zeitschrift für Naturforschung B (Герман хэлээр). 62 (10): 1227. doi:10.1515/znb-2007-1001. S2CID 94972243.

[6] Al(–1) has been reported in Na₅Al₅; see Haopeng Wang; Xinxing Zhang; Yeon Jae Ko; Andrej Grubisic; Xiang Li; Gerd Ganteför; Hansgeorg Schnöckel; Bryan W. Eichhorn; Mal-Soon Lee; P. Jena; Anil K. Kandalam; Boggavarapu Kiran; Kit H. Bowen (2014). "Aluminum Zintl anion moieties within sodium aluminum clusters". The Journal of Chemical Physics (Англи хэлээр). 140 (5). Bibcode:2014JChPh.140e4301W. doi:10.1063/1.4862989.

[7] Unstable carbonyl of Al(0) has been detected in reaction of Al₂(CH₃)₆ with carbon monoxide; see Sanchez, Ramiro; Arrington, Caleb; Arrington Jr., C. A. (December 1, 1989). "Reaction of trimethylaluminum with carbon monoxide in low-temperature matrixes". American Chemical Society. 111 (25): 9110-9111. Bibcode:1989JAChS.111.9110S. doi:10.1021/ja00207a023. OSTI 6973516.

[GE28-8] Гринвуд, Норман Н.; Эрншоу, Алан (1997). Элементүүдийн хими (2-р хэвлэл). Butterworth-Heinemann. х. 28. doi:10.1016/C2009-0-30414-6. ISBN 978-0-08-037941-8.

[9] Dohmeier, C.; Loos, D.; Schnöckel, H. (1996). "Aluminum(I) and Gallium(I) Compounds: Syntheses, Structures, and Reactions". Angewandte Chemie International Edition. 35 (2): 129–149. doi:10.1002/anie.199601291.

[10] Tyte, D. C. (1964). "Red (B2Π–A2σ) Band System of Aluminium Monoxide". Nature. 202 (4930): 383. Bibcode:1964Natur.202..383T. doi:10.1038/202383a0. S2CID 4163250.

[11] Lide, D. R. (2000). "Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds" (PDF). CRC Handbook of Chemistry and Physics (81st хэвлэл). CRC Press. ISBN 0849304814.

[NUBASE2020-12] Кондев, Ф. Г.; Ван, М.; Хуан, В. Ж.; Наими, С.; Ауди, Г. (2021). "The NUBASE2020 evaluation of nuclear properties" (PDF). Chinese Physics C. 45 (3): 030001. doi:10.1088/1674-1137/abddae.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]