Алюминий

Строительство

Алюминиевые окна и фасады

Основными алюминиевыми сплавами, которые находят применение в строительной промышленности, являются сплавы 6063 и 6060, а также сплав 6082 (в Европе) и сплав 6061 (в Северной Америке). Они обладают довольно высокой прочностью (6082 и 6061 – до 400 МПа) и хорошей коррозионной стойкостью.

Оконные алюминиевые профили с терморазвязкой (сплавы 6060/6063)

Важнейшие конструкционные характеристики алюминия, которые определяют применение алюминия как материала для оконных и дверных рам:

• прочность для обеспечения жесткости и безопасности;
• способность принимать сложные формы (обеспечивается экструзией);
• привлекательный внешний вид;
• коррозионная стойкость;
• минимальная потребность в техническом обслуживании.

Навесной фасад с алюминиевым каркасом (сплавы 6060/6063)

Стоечно-ригельный фасад

Алюминиевая кровля и алюминиевая облицовка зданий

Декоративные и защитные профилированные облицовочные материалы часто изготавливают из катаных алюминиевых листов. Различные виды декоративных и защитных покрытий делают их идеальными материалами для применение в качестве кровельного материала.

Применение для кровли и облицовки зданий обеспечивают следующие свойства алюминия:

• низкая масса, благодаря низкой плотности;
• стойкость к воде;
• коррозионная стойкость;
• декоративный вид.

Алюминиевая кровля

Физические свойства[править]

Загрузить видео

YouTube might collect personal data. Политика конфиденциальности

ПродолжитьDismiss

Физические свойства алюминия

Алюминий — серебристо-белый легкий металл, хороший проводник тепла и электричества, пластичен, легко поддается механической обработке.

Кристаллическая структура и атомный радиусправить

Алюминий имеет кубическую гранецентрированную кристаллическую решетку (пространственная группа Fm3m). Ближайшее расстояние между двумя атомами составляет 2,863Å. Период кристаллической решетки алюминия a = 4,0414 Å при комнатной температуре. Кристаллическая решетка стабильна при температурах от 4К и до температуры плавления 933К. Параметр решетки очень слабо меняется от наличия примесей.

Атомный радиус алюминия определяется как половина расстояния между ближайшими атомами-соседями в кристаллической структуре и равен 1,43Å. В кристаллической структуре алюминия металлическая связь.

Плотностьправить

Теоретическая плотность алюминия рассчитана по параметрам его кристаллической решетки составляет 2,69872 г / см³. Экспериментальные данные плотности для поликристаллического алюминия 99,996 % чистоты составляют 2,6989 (20 °C) г / см, а для монокристаллов — на 0,34 % выше.

Так, плотность расплавленного алюминия чистотой 99,996 % на 6,6 % меньше, чем у твердого металла, и при температуре 973 К составляет 2357 кг / м³ и почти линейно снижается до 2304 кг / м³ при температуре 1173 К.

Термическое расширениеправить

Коэффициент термического расширения α отожженного алюминия чистотой 99,99 % при температуре 293 К составляет 23 · 10−6 и практически линейно возрастает до 37,3 · 10−6 К−1 при температуре 900 К.

Теплопроводность
Теплопроводность полностью отожженного алюминия в твердом состоянии снижается с ростом температуры от 2,37 (298 К) до 2,08 Вт · см−1 · К−1 (933,5 К) и при температурах выше 100 К она малочувствительна к чистоте металла.

При нагревании алюминия и переходе его из твердого состояния в жидкое у него резко уменьшается теплопроводность: с 2,08 до 0,907 Вт · см−1 · К−1, а дальше с ростом температуры она увеличивается и при температуре 1000 ° C составляет уже 1, 01 Вт · см−1 · К−1.

Электропроводностьправить

Удельное сопротивление алюминия высокой чистоты (99,99 %) при температуре 20 °C составляет 2,6548 · 10−8. Проводимость алюминия сильно зависит от его чистоты, причем влияние различных примесей зависит не только от концентрации этой примеси, но и от того она находится в твердом растворе или вне его. Наиболее сильно повышают сопротивление алюминия примеси хрома, лития, марганца, магния, титана и ванадия. Удельное сопротивление ρ (мкОм · м) отожженной алюминиевой проволоки в зависимости от содержания примесей (%) можно приблизительно определить по следующей формуле:

ρ = 0,0264 + 0,007Si + 0,0007Fe + 0,04 (Ti + V + Cr + Mn)

При температуре 1,175 ± 0,001 К алюминий переходит в сверхпроводящее состояние.

Удельное сопротивление алюминия при переходе из твердого состояния в жидкое скачком возрастает с 11 до 24 мкОм · см.

Плавление и кристаллизацияправить

Температура плавления алюминия очень чувствительна к чистоте металла и для высокочистого алюминия (99,996 %) составляет 933,4 К (660,3 °C), а температура начала кристаллизации алюминия по Шкале температур Кельвина (1968 г.) считается равной 660,37 °C и используется на протяжении десятков лет для калибровки термопар. Повышение внешнего давления увеличивает температуру плавления алюминия, и она достигает 700 °C при давлении около 100 МПа.

Температура кипения алюминия составляет примерно 2452 ° C, скрытая теплота плавления чистого алюминия — 397 Дж · ч−1, а скрытая теплота испарения 9462 Дж · ч−1.

Удельная теплоемкость С_р алюминия при 0 °C составляет 0,90 Дж · ч−1 · К−1, с увеличением температуры вони растет и определяется уравнением:

Ср = С0 + bT,

где С — теплоемкость при температуре 0 °C; b = 2,96 · 10−3; T — температура (в К).

Поверхностное натяжениеправить

Поверхностное натяжение σ имеет максимальное значение при температуре плавления и с ростом температуры он снижается:

σ = 868 — 0,152 (t — tп),

где σ — поверхностное натяжение, Н / м; t — температура, ° C; t_п — температура плавления алюминия, °C.

Вязкостьправить

Вязкость алюминия при температуре плавления составляет 0,012 Па · с и увеличивается при наличии даже небольшого содержания твердых включений, например, оксида алюминия и нерастворимых примесей. С ростом температуры вязкость снижается. Легирующие добавки Ti, Fe, Cu увеличивают, а Si и Mg снижают вязкость сплава.

Область применения

Этот металл активно эксплуатируется в металлургической отрасли, электрической сфере, а также в механической. Разберем по порядку.

Как уже упоминалось ранее, из алюминия можно изготовить легковесную металлическую конструкцию, с высоким коэффициентом прочности. Это очень выгодно в плане того, что затраты на фундаментирование здания, а также закупку прочных опор отпадают. Еще одним продуктом являются очень тонкие горячекатаные листы, которые активно эксплуатируются в химической отрасли. Благодаря инертности к щелочам и иным химическим веществам, алюминий является приоритетным металлом, при обшивке помещения.

Вторая сфера применения – электрическая. Давно известно, что алюминий может полностью заменить медь, так как является превосходным проводником электричества. Взять, к примеру, электронику в авто. Если заменить все медные провода алюминиевыми, общий вес автомобиля снизится на 12 килограмм. Это существенно облегчает задачу в машиностроении. К слову, этот металл зачастую применяется в машиностроении, при изготовлении небольших деталей для легковых и грузовых авто. Благодаря незначительному весу и высокой прочности, можно значительно уменьшить общий вес авто, сохранив все эксплуатационные характеристики.

Механическая. У каждого человека имеется свой персональный гаджет, электронное устройство или иной прибор. Но мало кто знает, что в каждом телефоне содержится небольшое количество алюминия, позволяющего поддерживать устройству работоспособность, а также выдержку батареи. Микросхемы, контакты батареи – это все изготовлено из данного металла.

Помимо этого, применяется в различных механизмах наподобие подъемного крана или тяжелого грузового авто.

Стоит отметить, что мастера кузнечного дела рекомендуют этот металл для декорирования и обшивки зданий. Благодаря высокой ковкости, из алюминия можно изготовить любое изделие, с минимальными затратами.

Химические свойства алюминия

Алюмотермия

Как мы уже сказали, алюминий — активный металл. Настолько активный, что может применяться как восстановитель железа, марганца, хрома и других подобных металлов, при этом переходя в очень стабильный оксид. Данный метод получения других металлов из их оксидов реакцией с алюминиевой пудрой носит название алюмотермия, или реакция термит:

Термит

Как вы уже заметили, в своём оксиде алюминий находится в степени окисления +3. И да, действительно, это самая устойчивая для алюминия степень окисления. Однако для него существует ещё одна ненулевая степень окисления! И это +1, о которой мы поговорим чуть позже.

Для начала отметим реакции алюминия со многими простыми веществами (при нагревании), элементы которых окружают алюминий в таблице Менделеева:

Многие из образующихся в подобных реакциях соединения легко гидролизуются:

Отношение к кислотам

Алюминий не реагирует с концентрированными азотной и серной кислотами — то есть пассивируется.

Однако с разбавленными кислотами-неокислителями (то есть разбавленной серной, соляной) реагирует с умеренной скоростью из-за довольно инертной плёнки оксида на поверхности, которая медленно «съедается» кислотой:

Гидроксид алюминия очень легко взаимодействует с кислотами, образуя соли алюминия:

Отношение к щелочам. Амфотерность

Алюминий — амфотерный металл. Это значит, что он и его соединения проявляют как кислотные, так и основные свойства.

Например, он реагирует с раствором щелочи:

Экспериментально замечено, что эта реакция идет с большей скоростью, нежели алюминия с кислотой, а значит мы можем сделать вывод, что кислотные свойства алюминия выражены сильнее, чем основные.

Помимо реакции с кислотой, гидроксид алюминия также легко растворяется и в растворе щёлочи!

В результате этих реакций образуется комплексное соединение — тетрагидроксоалюминат натрия, которое имеет переменный состав, сильно зависящий от pH. В водных растворах при pH 13-14 (сильнощелочных средах) существуют тетрагидроксоалюминат-ионы, а при понижении pH (подкислении среды) между ионами начинают происходить процессы полимеризации через кислородные мостики. Например, охарактеризовано существование и строение ионов следующих составов:

А вместе с однозарядными катионами (катионами щелочных металлов и аммония) образует устойчивые кристаллизующиеся соединения квасцы (название происходит от слова кислый, так как соединения алюминия гидролизуются и растворы солей имеют кислую реакцию среды):

В их структуре присутствуют тетраэдрические гексаакваионы [Al(H₂O)₆]3+.

Прекрасные кристаллы алюмокалиевых квасцов

При сплавлении со щелочами алюминий образует соль мета- или ортоалюминиевой кислоты. При этом также могут образоваться алюминаты более сложного состава:

Нестабильные соединения

Говоря о неустойчивых соединениях алюминия, начнём с гидрида. Обменной реакцией алан (гидрид алюминия) может быть получен в эфирном растворе:

Продукт этой реакции — твёрдое белое полимерное вещество. Структурные фрагменты [Al₂H₆] напоминают бораны, и из эфирных растворов может осаждаться также сольват AlH₃ * xEt₂O.

Выше 150оС алан разлагается на простые вещества:

Одновалентный алюминий

Вот мы и дошли до места, где упомянем соединения алюминия в степени окисления +1. Да, они немногочисленны, но сказать о них стоит.

Выше 1000 градусов Цельсия существует оксид Al₂O, получаемый реакцией обычного оксида с кремнием:

А при нагревании фторида алюминия(III) с металлическим алюминием образуется субфторид алюминия — синий газ:

Так как подобные соединения являются летучими и легко разлагаются, их можно использовать в транспортных реакциях для очистки алюминия. Это такие реакции, где в одной части прибора из грязного источника получается летучий оксид или субфторид, а в другой части прибора, скажем, на раскалённой проволоке, этот неустойчивый газ разлагается, образуя высокочистый алюминий.

Также известен сульфид:

Эти соединения необходимо получать в инертной атмосфере.

Производство современной посуды

Прежде всего следует сказать, чем мы пользуемся на кухне:

• Кастрюлями и сковородками.
• Котлами и казанами.
• Дуршлагами и утятницами.
• Мисками и кружками.
• Вилками и ложками.

И вот все это изобилие может быть сделано из алюминия. Но кто-то может сказать, что стальная продукция красивее смотрится. Во-первых, это спорное мнение. Во-вторых, дело вкуса. Для кого-то изящнее глиняная посуда. А кому-то по душе деревянная.

Советские алюминиевые вилкиИсточник auction.ru

А в-третьих, всегда есть практическая сторона. И эта часть спора говорит, что алюминиевая посуда просто выгоднее. Она отлично проводит тепло и поэтому пища быстрее готовится. В ней ничего не пригорает. Только из-за этих показателей многие хозяйки выбирают лишь ее.

А производитель идет навстречу пожеланиям и вовсю расширяет ассортимент. Ведь материал недорогой и очень распространенный. К тому же обладает кучей различных свойств, облегчающих производство. И на выходе получается продукт с очень приемлемой ценой, доступной для любых слоев населения.

Изготавливают алюминиевую посуду двумя способами. Причем один из них все же требует больше вложений. Но товар получается более качественный. И от приобретения такой кухонной утвари не отказывается даже обеспеченная прослойка.

Штампованная посуда

Сразу следует оговориться, что это самый бюджетный способ. И в нем множество недостатков

Стоимость такой продукции настолько мала, что многие не обращают на минусы внимание. Подходит людям с крайностью в экономии

Штампованная алюминиевая посудаИсточник posudaguide.ru

Для изготовления предмета берут тонкий лист пищевого алюминия и прогоняют его через пресс. Поскольку дело поставлено на поток, то форма у кастрюль и мисок самая незамысловатая. А выдавливание и вытягивания материала при прессовке приводит к нарушению структуры.

Стенки у такой кастрюли тонкие. Не толще получается и дно. Поэтому в будущем возможны деформации от высоких температур и даже незначительных ударов. Бывает достаточно уронить предмет на пол, чтобы он получил вмятину. Правда таким грешит только продукция китайского производства.

Но можно и найти ряд преимуществ:

• Очень низкая цена.
• Позволит быстро разогреть пищу из-за тонких стенок.
• Легкая и поэтому удобная в использовании.

Некоторые производители пытаются немного выровнять недостатки. Например, вставляют при штамповке дополнительное дно. Специальный диск препятствует деформации. А также утолщает дно, что способствует более длительному сохранению тепла.

Еще наносят антипригарное покрытие. Правда выполняется это в процессе работы с заготовкой. Поэтому при штамповке оно также подвергается деформации. И часто качество покрытия снижается.

Самая дешевая посуда имеет толщину стенок всего в 1,5 мм. Многие брендовые производители применяют инновационную технологию по утолщению стенок. После специальной обработки можно получить посуду с толщиной перегородки в 3 мм. Такая продукция и тепло распределяет более равномерно, и служит дольше. Но это также отражается в поднятой на нее цене.

Литая посуда

Для ее производства всегда берется алюминий самого высокого качества. Расплавленный материал заливается в специальную матрицу. В ней и происходит застывание. В итоге получается крепкий предмет с толстыми стенками и дном.

Литая алюминиевая посудаИсточник my-shop.ru

Поскольку механические воздействия в технологии отсутствуют, то структура металла сохраняет свою целостность. Изделие не боится высоких температур. А также падений с любой высоты. Посуда способна долго хранить тепло. А после приготовления пища в ней еще некоторое время томится и это улучшает ее вкусовые качества.

Технология изготовления кастрюли проста:

• В литейную форму заливается алюминий, а его застывание заканчивается через три минуты.
• Матрица переворачивается, и изделие выпадает из нее.
• Заготовка перемещается под пресс, где отсекается все лишнее.
• На завершающем этапе 6 форсунок одновременно наносят на внутренние стенки оксид алюминия белого цвета.

Последняя операция позволяет антипригарному покрытию более плотно соединиться с поверхностью. И наносится последнее в самом конце. Поэтому его качество остается без изменений. То есть, на самом высоком уровне.

Сковорода из алюминия с антипригарным покрытиемИсточник my-shop.ru

Следует отметить высокое качество изготовления литых сковородок по современным технологиям. Пища в них готовится быстро, без пригорания. А ухаживать за таким предметом очень легко. Блеск алюминия восстанавливается очень быстро. Достаточно протереть поверхность мягкой фланелью.

Производство и рынок

Достоверных сведений о получении алюминия до XIX века нет. Встречающееся иногда со ссылкой на «Естественную историю» Плиния утверждение, что алюминий был известен при императоре Тиберии, основано на неверном толковании источника.

В 1825 году датский физик Ганс Христиан Эрстед получил несколько миллиграммов металлического алюминия, а в 1827 году Фридрих Вёлер смог выделить крупинки алюминия, которые, однако, на воздухе немедленно покрывались тончайшей плёнкой оксида алюминия.

До конца XIX века алюминий в промышленных масштабах не производился.

Только в 1854 году Анри Сент-Клер Девиль (его исследования финансировал Наполеон III, рассчитывая, что алюминий пригодится его армии) изобрёл первый способ промышленного производства алюминия, основанный на вытеснении алюминия металлическим натрием из двойного хлорида натрия и алюминия NaCl·AlCl₃. В 1855 году был получен первый слиток металла массой 6—8 кг. За 36 лет применения, с 1855 по 1890 год, способом Сент-Клер Девиля было получено 200 тонн металлического алюминия. В 1856 году он же получил алюминий электролизом расплава хлорида натрия-алюминия.

В 1885 году был построен завод по производству алюминия в немецком городе Гмелингеме, работающий по технологии, предложенной Николаем Бекетовым. Технология Бекетова мало чем отличалась от способа Девиля, но была проще и заключалась во взаимодействии между криолитом (Na₃AlF₆) и магнием. За пять лет на этом заводе было получено около 58 т алюминия — более четверти всего мирового производства металла химическим путём в период с 1854 по 1890 год.

Метод, изобретённый почти одновременно Чарльзом Холлом в США и Полем Эру во Франции (1886 год) и основанный на получении алюминия электролизом глинозёма, растворённого в расплавленном криолите, положил начало современному способу производства алюминия. С тех пор, в связи с улучшением электротехники, производство алюминия совершенствовалось. Заметный вклад в развитие производства глинозёма внесли русские учёные К. И. Байер, Д. А. Пеняков, А. Н. Кузнецов, Е. И. Жуковский, А. А. Яковкин и др.

Первый алюминиевый завод в России был построен в 1932 году в городе Волхов. Металлургическая промышленность СССР в 1939 году производила 47,7 тыс. тонн алюминия, ещё 2,2 тыс. тонн импортировалось.

Вторая мировая война значительно стимулировала производство алюминия. Так, в 1939 году общемировое его производство, без учёта СССР, составляло 620 тыс. т, но уже к 1943 году выросло до 1,9 млн т.

К 1956 году в мире производилось 3,4 млн т первичного алюминия, в 1965 году — 5,4 млн т, в 1980 году — 16,1 млн т, в 1990 году — 18 млн т.

В 2007 году в мире было произведено 38 млн т первичного алюминия, а в 2008 — 39,7 млн т. Лидерами производства являлись:

1.  Китай (в 2007 году произвёл 12,60 млн т, а в 2008 — 13,50 млн т)
2.  Россия (3,96/4,20)
3.  Канада (3,09/3,10)
4.  США (2,55/2,64)
5.  Австралия (1,96/1,96)
6.  Бразилия (1,66/1,66)
7.  Индия (1,22/1,30)
8.  Норвегия (1,30/1,10)
9.  ОАЭ (0,89/0,92)
10.  Бахрейн (0,87/0,87)
11.  ЮАР (0,90/0,85)
12.  Исландия (0,40/0,79)
13.  Германия (0,55/0,59)
14.  Венесуэла (0,61/0,55)
15.  Мозамбик (0,56/0,55)
16.  Таджикистан (0,42/0,42)

В 2016 году было произведено 59 млн тонн алюминия

В 2019 было произведено 63,69 млн тонн алюминия

На мировом рынке запас составляет 2,224 млн т., а среднесуточное производство — 128,6 тыс. т. (2013.7).

В России монополистом по производству алюминия является компания «Российский алюминий», на которую приходится около 13 % мирового рынка алюминия и 16 % глинозёма.

Мировые запасы бокситов практически безграничны, то есть несоизмеримы с динамикой спроса. Существующие мощности могут производить до 44,3 млн т первичного алюминия в год. Следует также учитывать, что в будущем некоторые из применений алюминия могут быть переориентированы на использование, например, композитных материалов.

Цены на алюминий (на торгах международных сырьевых бирж) с 2007 по 2015 годы составляли в среднем 1253—3291 долларов США за тонну.

На конец 2019 года цена составляла 1951 долларов США/тонна. Мировой спрос на алюминий в 2019 составила 67,5 млн тонн, общая стоимость — 131 млрд долларов США.

Химические свойства

Алюминий — серебристо-белый легкий металл, технический состав плавится при температуре 658 градусов, чистый — при 660, а закипает он при 2518, 8. К физическим свойствам относится и пластичность. Она у вещества очень высокая: 35% и 50% у промышленного и природного сплава соответственно. Его можно раскатать до состояния фольги или тонкого листа.

Модуль Юнга у алюминия составляет 70 ГПа, коэффициент Пуассона — 0,34. Он отлично отражает свет, проводит тепло и электричество. Вещество может взаимодействовать практически со всеми металлами, образует сплавы с кремнием, магнием, медью.

В нормальных условиях алюминий покрыт прочной тонкой оксидной пленкой, поэтому на него не действуют обычные окислители. Но он реагирует на разбавленные серные растворы.

Но если пленка разрушилась — ее могут повредить соли аммония, горячие щелочи или амальгамирование, то вещество превращается в восстановитель. Галий, олово и индий не дают ей образоваться, при этом поверхность металла нужно покрыть легкоплавкими эвтектиками.

Перечень того, с чем реагирует алюминий:

• кислородом;
• галогенами;
• неметаллами;
• водой и ее парами;
• щелочами;
• соляной, азотной и серной кислотами.

При реакции с кислородом образуется оксид алюминия, его формула — 4Al + 3O2 = 2Al2O3. Фторид вещества: 2Al + 3F2 = 2AlF3. Сульфид образуется при взаимодействии с серой:2Al + 3S = Al2S3, 2Al + N2 = 2AlN — это нитрид металла, 4Al + 3C = Al4C3 — карбид после реакции с углеродом.

Характерная степень окисления алюминия — плюс три, но его атомы могут образовывать дополнительные связи. При взаимодействии со щелочами образуется тетрагидроксоалюминат (или другие алюминаты): 2Al + 2NaOH + 6H2O = 2Na (Al (OH)4) + 3H2. Металл можно растворить в разбавленной серной кислоте: 2Al + 3H2SO4 = Al2 (SO 4)3 + 3H2.

Интересна реакция алюминия с водой. Для нее необходимо удалить защитную пленку с помощью раствора горячей щелочи или амальгамы: 2Al + 6H2O = 2Al (OH3) + 3H2. При взаимодействии с окислителями происходит разложение вещества: 2Al + 6H2SO4 = Al2 (SO4)3 + 3SO2 + 6H2O — растворимые соли, уравнение реакций. Химические свойства алюминия включают восстановление металлов из оксидов, реакцию с парами воды.

Биологическая роль и токсичность

Несмотря на широкую распространённость в природе, на данный момент не известно ни одно живое существо, использующее алюминий в метаболизме — это «мёртвый» металл. Отличается слабым токсическим действием (намного меньшим, чем у «тяжелых» металлов), но многие растворимые в воде неорганические соединения алюминия сохраняются в растворённом состоянии длительное время и могут оказывать вредное воздействие на человека и теплокровных животных через питьевую воду. Наиболее ядовиты хлориды, нитраты, ацетаты, сульфаты и др. Для человека токсическое действие при попадании внутрь оказывают следующие дозы соединений алюминия (мг/кг массы тела):

• ацетат алюминия — 0,2—0,4;
• гидроксид алюминия — 3,7—7,3;
• алюминиевые квасцы — 2,9.

В первую очередь действует на нервную систему (накапливается в нервной ткани, приводя к тяжёлым расстройствам функции ЦНС). Однако свойство нейротоксичности алюминия стали изучать с середины 1960-х годов, так как накоплению металла в организме человека препятствует механизм его выведения. В обычных условиях с мочой может выделяться до 15 мг элемента в сутки. Соответственно, наибольший негативный эффект наблюдается у людей с нарушенной выделительной функцией почек. Несмотря на возможность выведения из организма, согласно исследованиям алюминий способен накапливаться в тканях костей, мозга, печени и почек.

Норматив содержания алюминия в воде хозяйственно-питьевого использования в России составляет 0,2 мг/л. При этом данная ПДК может быть увеличена до 0,5 мг/л главным государственным санитарным врачом по соответствующей территории для конкретной системы водоснабжения.

По некоторым биологическим исследованиям, поступление алюминия в организм человека было сочтено фактором в развитии болезни Альцгеймера, но эти исследования были позже раскритикованы, и вывод о связи одного с другим опровергался.

Соединения алюминия также, возможно, стимулируют рак молочной железы при применении антиперспирантов на основе хлорида алюминия. Но научных данных, подтверждающих это меньше, чем противоположных.

Использование в строительстве

Использование алюминия человеком в области строительства обуславливается его устойчивостью к коррозии. Это дает возможность изготавливать из него конструкции, которые планируется использовать в агрессивных средах, а также на открытом воздухе.

Кровельные материалы

Алюминий активно используется для производства кровли. Этот листовой материал помимо хороших декоративных, несущих и ограждающих особенностей, отличается и доступной стоимостью по сравнению с остальными кровельными материалами. При этом такая кровля не требует профилактического осмотра или ремонта, а срок ее службы превышает многие существующие материалы.

При добавлении в чистый алюминий других металлов можно получить абсолютно любые декоративные особенности. Такая кровля позволяет иметь широкую цветовую гамму, которая идеально впишется в общий стиль.

Оконные переплеты

Можно встретить алюминий среди фонарных и оконных переплетов. Если с аналогичной целью использовать древесину, то она проявит себя как ненадежный и недолговечный материал.

Сталь же быстро покроется коррозией, будет иметь большой вес переплета и неудобства в его открытии. В свою очередь алюминиевые конструкции такими недостатками не обладают.

О свойствах и использовании алюминия расскажет видеоролик ниже:

https://youtube.com/watch?v=QSKMYgs2ztw

Стеновые панели

Алюминиевые панели производятся из сплавов этого металла и используются для внешней отделки домов. Они могут иметь вид обычных штампованных листов или готовых ограждающих панелей, состоящих из листов, утеплителя и облицовки. В любом случае они максимально сдерживают тепло внутри дома и, обладая небольшим весом, не несут нагрузку на фундамент.

Отдельной характеристики заслуживает применение сплава алюминия разных марок.

Основные области применения алюминия и его сплавов

Данный конструкционный металл имеет широкое распространение. В частности именно с его использования начали свою работу авиастроение, ракетостроение, пищевая промышленность и изготовление посуды. Благодаря своим особенностям алюминий позволяет улучшить маневренность судов за счет меньшей массы.

Конструкции из алюминия в среднем на 50% получаются легче, нежели аналогичные стальные изделия.

Отдельно стоит упомянуть способность металла проводить ток. Такая особенность позволила сделать его главным конкурентом меди. Он активно применяется при производстве микросхем и в целом в области микроэлектроники.

Наиболее популярными сферами использования можно назвать:

• Авиастроение: насосы, двигатели, корпуса и прочие элементы;
• Ракетостроение: как горючий компонент для ракетного топлива;
• Судостроение: корпуса и палубные надстройки;
• Электроника: провода, кабели, выпрямители;
• Оборонное производство: автоматы, танки, самолеты, различные установки;
• Строительство: лестницы, рамы, отделка;
• Область ЖД: цистерны для нефтепродуктов, детали, рамы для вагонов;
• Автомобилестроение: бампера, радиаторы;
• Быт: фольга, посуда, зеркала, мелкие приборы;

Широкое распространение объясняется преимуществами металла, однако есть у него и существенный недостаток – это невысокая прочность. Чтобы минимизировать его, в металл добавляется медь и магний.

Как вы уже поняли, основное свое применение получили алюминий и его соединения в электротехнике (и просто технике), быту, промышленности, машиностроении, авиации. Теперь же мы поговорим о применении металла алюминия в строительстве.

О применении алюминия и его сплавах расскажет это видео:

https://youtube.com/watch?v=grpYtJU3VU0

Физико-химические характеристики

Для практических целей важны следующие свойства алюминия:

• Теплопроводность (выше только у меди и серебра).
• Легкость, пластичность.
• Электропроводность (впереди только медь, золото и серебро).
• Неуязвимость к коррозии. Это свойство обеспечивает прочная пленка-оксид, которой на воздухе покрывается металл. Дальше он не окисляется. Взаимодействие с металлами, кислотами, водой нулевое. При удалении пленки химическая активность восстанавливается.
• Холодостойкость (на морозе не становится хрупким).

Свойства атома
Название, символ, номер	Алюминий / Aluminium (Al), 13
Группа, период, блок	13, 3,
Атомная масса (молярная масса)	26,9815386(8) а. е. м. (г/моль)
Электронная конфигурация	3s2 3p1
Электроны по оболочкам	2, 8, 3
Радиус атома	143 пм
Химические свойства
Ковалентный радиус	121 ± 4 пм
Радиус Ван-дер-Ваальса	184 пм
Радиус иона	51 (+3e) пм
Электроотрицательность	1,61 (шкала Полинга)
Электродный потенциал	−1,66 В
Степени окисления	0; +3
Энергия ионизации	1‑я: 577,5 (5,984) кДж/моль (эВ) 2‑я: 1816,7 (18,828) кДжмоль (эВ)
Термодинамические свойства простого вещества
Термодинамическая фаза	Твёрдое вещество
Плотность (при н. у.)	2,6989 г/см³
Температура плавления	660 °C, 933,5 K
Температура кипения	2518,82 °C, 2792 K
Уд. теплота плавления	10,75 кДж/моль
Уд. теплота испарения	284,1 кДж/моль
Молярная теплоёмкость	24,35 24,2 Дж/(K·моль)
Молярный объём	10,0 см³/моль
Кристаллическая решётка простого вещества
Структура решётки	кубическая гранецентрированая
Параметры решётки	4,050 Å
Температура Дебая	394 K
Прочие характеристики
Теплопроводность	(300 K) 237 Вт/(м·К)
Скорость звука	5200 м/с
Номер CAS	7429-90-5

Микроструктура алюминия на протравленной поверхности слитка, чистотой 99,9998 %

Полезные свойства алюминия

Алюминий является наиболее распространенным металлом на земле. К сожалению, в чистом виде его практически невозможно встретить, поэтому изготовить его можно лишь из специального сырья – боксита, который является сложным минеральным веществом, обогащенным оксидом алюминия и магния. Благодаря многоступенчатой термообработке и плавке можно получить цветной металл.

Как и медь, алюминий является проводником тока, но в меньшей степени. На складах с металлопрокатной продукцией часто встречается алюминиевая проволока, которую используют в качестве катушек для энергоблоков.

Второй непосредственный плюс этого металла – полная инертность к коррозии. Благодаря этому, любые изделия из алюминия широко эксплуатируются в холодных и влажных регионах России, при этом внешних деформаций не наблюдается.

Этот металл отличается особой легкостью, приблизительно в несколько раз легче железа. Это преимущество позволяет изготавливать объемные конструкции, сохраняя общий незначительный вес сооружения.

Помимо незначительного веса, еще одним преимуществом выступает прочность. Инженеры сравнивают алюминий по прочности со сталью марки ст. 45. Металл пластичен, хорошо поддается любой разновидности обработки и штамповки, включая горячую и холодную прокатку. В отличие от некоторых природных материалов, не является токсичным веществом, а также не красится.

Алюминий обладает высокой ковкостью. Благодаря этому, из него производят тончайшие металлопрокатные листы и сверхтонкую проволоку, которая в последующем служит проводником для электричества. В экономическом плане, гораздо дешевле, нежели железо или сталь, хоть и не уступает последним в прочности.

Применение алюминия в медицине

Традиционная медицина

Роль алюминия в организме изучена не до конца. Известно, что его наличие стимулирует рост костной ткани, развитие эпителия и соединительных тканей. Под его влиянием возрастает активность пищеварительных ферментов. Алюминий имеет отношение к восстановительным и регенерационным процессам организма.

Алюминий считается токсичным элементом для человеческого иммунитета, но тем не менее, он входит в состав клеток. При этом имеет вид положительно заряженных ионов (Al3+), которые оказывают воздействие на околощитовидные железы. В разных видах клеток наблюдается разное количество алюминия, но точно известно, что клетки печени, мозга и костей накапливают его быстрее остальных.

Лекарственные препараты с алюминием имеют обезболивающий и обволакивающий эффекты, антацидным и адсорбирующим действиями. Последнее означает, что при взаимодействии с соляной кислотой лекарства могут снизить кислотность желудочного сока. Алюминий назначают и для наружного применения: при лечении ран, трофических язв, острых конъюктивитов.

Токсичность алюминия проявляется в замещении им магния в активных центрах ряда ферметов. Так же играет роль его конкурентные отношения с фосфором, кальцием и железом.

При недостатке алюминия наблюдается слабость в конечностях. Но такое явление в современном мире почти исключено, так как металл поступает с водой, пищей и через загрязнённый воздух.

При избыточном содержании алюминия в организме начинаются изменения в лёгких, судороги, анемия, дезориентация в пространстве, апатия, потеря памяти.

Аюрведа

Считается, что алюминий ядовит, поэтому применять для лечения его не следует. Равно как не следует использовать алюминиевую посуду для приготовлений отваров или хранения трав.