Алюминиевый металл 20 века. §1. История открытия алюминия. Получение отливок из алюминиевых сплавов

Лимфатическая система Тесно связана с кровеносной. Снабжение тканей питательными веществами и кислородом из крови происходит через тканевую жидкость. 1/4 всей массы тела составляют тканевая жидкость и лимфа. Проникая в просвет лимфатических капилляров, тканевая

Динамическая недостаточность лимфатической системы возникает при несоответствии между избытком тканевой жидкости и скоростью ее отведения, что имеет место при значительном повышении проницаемости кровеносных сосудов.

Резорбционная недостаточность лимфатической системы обусловлена уменьшением проницаемости лимфатических капилляров или изменением дисперсных свойств тканевых белков.

К последствиям лимфостаза относят лимфедему - лимфатический отек, сочетающийся с хилезом серозных полостей, придающим жидкости молочный белый цвет (хилезный асцит, хилоторакс). Могут возникатьхилезные кисты ,лимфатические свищи (наружные или внутренние, образующиеся после травмы тканей с лимфостазом),лимфовенозные шунты, лимфатические тромбы , состоящие из белковых коагулятов и закрывающие просвет сосудов,лимфангиоэктазии (неравномерные расширения лимфатических сосудов, содержащие свернувшуюся лимфу).

Значение нарушений лимфообращения (развивающегося, как правило, в тесной связи с нарушениями кровообращения) заключается в нарушении обмена веществ в пораженных тканях, развитии в острых случаях дистрофических, гипоксических и некротических изменений. При хронических нарушениях к перечисленным патологическим процессам присоединяются атрофия и склероз (вследствие активации фибробластов) вплоть до развития слоновости.

Оснащение лекции

Макропрепараты: мускатная печень, бурая индурация легких, цианотическая индурация почки, цианотическая индурация селезенки, гематома головного мозга, петехии (диапедезные кровоизлияния) головного мозга, “ржавая” киста головного мозга, шоковая почка.

Микропрепараты: венозное полнокровие кожи, мускатная печень (гематоксилин и эозин), мускатная печень (эритрозин), бурая индурация легких (гематоксилин и эозин), бурая индурация легких

(реакция Перлса), кровоизлияние в головной мозг, гиалиноз сосудов селезенки, фибриноидный некроз артериолы почки, некроз эпителия извитых канальцев почки, шоковое легкое.

Электронограммы: капилляризация синусоидов, пиноцитоз, плазматическое пропитывание сосудистой стенки.

Лекция № 5

РАССТРОЙСТВА КРОВООБРАЩЕНИЯ: ГЕМОСТАЗ, СТАЗ, ТРОМБОЗ, ДВС-СИНДРОМ,

ЭМБОЛИЯ, ИШЕМИЯ, ИНФАРКТ

Нормальное состояние крови в сосудистом русле поддерживается гемостазом, отражающим взаимодействие четырех систем: коагуляции, фибринолиза, эндотелиальных клеток и тромбоцитов (схема 5.1).

Коагуляция (свертывание) крови осуществляется каскадом ферментных воздействий, направленных на превращение растворимого белка плазмы фибриногена в нерастворимый фибрин, что происходит в результате действия плазменных факторов свертывания крови (табл.5.1). В коагуляции выделяют внутреннюю и внешнюю системы, тесно связанные между собой и объединяющиеся на стадии образования активного фактора Х.

Внутренняя система коагуляции активируется при контакте плазмы крови с отрицательно заряженной поверхностью, в частности, с базальной мембраной сосуда, коллагеновыми волокнами. В месте повреждения сосудистой стенки откладывается фактор XII, превращающий прекалликреин (фактор Флетчера) в активный фермент калликреин, который, в свою очередь, активизирует высокомолекулярный кининоген (фактор Фитцджеральда-Фложе) и всю систему кинина. В ответ формируется протеолитический вариант фактора Хагемана - ХIIа, активирующий дальнейшую ступень коагуляции и систему фибринолиза, прежде всего факторы Х, II. В результате возникает стандартный полимер фибрина.

Фактор ХII вследствие своей мультидоменной структуры активирует плазминоген, подобно калликреину освобождает брадикинин из высокомолекулярного кининогена, активирует фактор VII, вызывает агрегацию нейтрофилов и освобождение их эластазы, участвующей в повреждении эндотелия. При различных заболеваниях, связанных с активацией внутренней системы коагуляции (брюшной тиф, нефротический синдром, септицемия и др.), уровень фактора ХII значительно снижается из-за перехода его в активную форму ХIIа, что способствует нарушению свертывания крови.

Система свертывания крови

Внешняя система коагуляции “запускается” при повреждении эндотелия и внесосудистых тканей, освобождающем тканевой фактор (тромбопластин, фактор III - апопротеино-липид- ный комплекс, содержащийся в цитоплазматических мембранах). При этом происходит связывание факторов VII, Х и IV (ионов кальция), активация фактора Х, что замыкает каскадный механизм, направленный на образование тромбина и фибрина. Последний стабилизируется под воздействием трансглютаминазы фактора ХIII (активирующегося тромбином), связывающей молекулы фибрин-мономера в фибрин-полимер через остатки лизина и глютаминовой кислоты.

Существует ряд ингибиторов коагуляции. Так, антитромбин III, синтезируемый гепатоцитами и эндотелиоцитами, тормозит образование тромбина, действие факторов Ха, IХа, ХIа, ХII, калликреина

и плазмина, причем гепарин выступает в качестве катализатора этих процессов. Плазменные протеины С (образуется в гепатоцитах) и S (образуется в гепатоцитах и эндотелиоцитах) инактивируют факторы Vа и VIIa и вызывают образование нековалентных комплексов комплемента, не обладающих кофакторной активностью.

Фибринолиз - это система разрушения возникающих в сосудистом русле коагулятов и агрегатов крови.Происходит активация плазминогена с образованием протеолитического фермента плазмина, который разрушает фибрин/фибриноген, факторы коагуляции V, VШ. Следует отметить, что фибринолиз начинает действовать одновременно с внутренней системой коагуляции, так как активируется фактором ХII, калликреином и высокомолекулярным кининогеном. Существуют тканевой и урокиназный активаторы плазминогена. Тканевой активатор, вырабатываемый эндотелиоцитами, растворяет фибрин, что препятствует образованию тромба. Урокиназный активатор, синтезируемый эндотелиоцитами и внесосудистыми клетками, участвует не только в растворении внеклеточного матрикса, а также в процессах воспаления, инвазии злокачественных опухолей

и в фибринолизе.

Эндотелиоциты и тромбоциты синтезируют ингибитор активации плазминогена 1, подавляющий тканевой и урокиназный активаторы, тогда как α 2 -плазмин ингибирует плазмин. Следовательно, фибринолитическая активность регулируется этими двумя противоположными по действию системами, обеспечивающими разрушение излишков фибрина и образование продуктов его деградации. Усиление фибринолиза, также как и подавление коагуляции, приводит к повышенной кровоточивости сосудов.

Эндотелий в коагуляции и фибринолизе. Гемостаз во многом определяется состоянием эндотелиоцитов, вырабатывающих биологически активные вещества, влияющие на коагуляцию, фибринолиз и кровоток. Так, гликопротеин тромбомодулин обеспечивает скольжение крови по поверхности эндотелия, препятствуя ее свертыванию и увеличивая, в частности, скорость активации протеина С

в тысячу раз. С другой стороны, эндотелиоциты образуют факторы коагуляции V, VIII, Ш, XII и адгезирующий белок фибронектин (табл.5.2). Возникает тромбогеморрагическое равновесие (схема 5.2). Любое повреждение эндотелия приводит к сдвигу этого равновесия

в сторону коагуляции, тем более что обнажение субэндотелиальных структур (коллаген, эластин, фибронектин, гликозаминогликаны, ламинин и др.) активизирует процессы свертывания крови.

Тромбоциты. Через несколько секунд после повреждения эндотелия к обнажившейся базальной мембране сосуда прилипают тромбоциты, что получило названиеадгезии . Этот процесс зависит от фактора VIII, соединяющего гликопротеиновые рецепторы тромбоцитов с коллагеном базальной мембраны сосуда или стромы. Тромбоциты заполняют небольшой дефект эндотелия, способствуя его дальнейшему заживлению. Более крупный участок повреждения закрывается тромбом, формирование которого направлено на предотвращение кровопотери. Адгезия тромбоцитов “запускает” и два последующих процесса: их секрецию и агрегацию.

Анти- и протромботические продукты эндотелия

Вещества, выделяемые эндотелиальными клетками и участвующие в гемостазе и регуляции кровотока

Секреция тромбоцитов приводит к освобождению из α-гранул фибриногена, фибронектина, тромбоцитарного фактора роста, β-тромбомодулина. В это же время из плотных гранул выделяются ионы кальция, аденозиндифосфатаза, гистамин и серотонин. Активируется расположенный на поверхности тромбоцитов фактор III (тромбопластин), запускающий внутренюю систему коагуляции. Образуются метаболиты арахидоновой кислоты, например, тромбоксан А2 - сильный, но короткоживущий (до 30 сек) вазоконстриктор.

Агрегация тромбоцито в регулируется тромбоксаном А2 , аденозиндифосфатазой и тромбином. Воздействие последнего на фибриноген приводит к формированию полимера фибрина. Ингибитором агрегации тромбоцитов (но не их адгезии) является вырабатываемый клетками эндотелия простагландин I2 , который обладает сильным и продолжительным (до 2 мин) сосудорасширяющим действием. Нарушение равновесия между регуляторами функционирования тромбоцитов ведет к тромбозу или кровотечению.

Стаз (от лат. stasis - остановка) -остановка кровотока в сосудах микроциркуляторного русла (прежде всего в капиллярах, реже - в венулах) . Остановке крови обычно предшествует ее замедление(престаз). Причинами стаза являются инфекции, интоксикации, шок, длительное искусственное кровообращение, воздействие физических факторов (холодовой стаз при обморожениях). В патогенезе стаза основное значение имеет изменение реологических свойств крови в микрососудах вплоть до развития сладж-феномена (от англ. sludge - тина), для которого характерно слипание форменных элементов крови, прежде всего эритроцитов, что вызывает значительные гемодинамические нарушения. Сладжирование эритроцитов, лейкоцитов, тромбоцитов возможно не только в микроциркуляторном русле, но и в крупных сосудах. Оно приводит, в частности, к увеличению скорости оседания эритроцитов (СОЭ). Остановка кровотока приводит к повышению сосудистой проницаемости капилляров (и венул), отеку, плазморрагии и нарастающей ишемии.

Значение стаза определяется его локализацией и продолжительностью. Так, острый стаз большей частью приводит к обратимым изменениям в тканях, но в головном мозге способствует развитию тяжелого, иногда смертельного отека с дислокационным синдромом, отмечаемым, например, при коме. В случаях длительного стаза возникают множественные микронекрозы, диапедезные кровоизлияния.

Тромбоз (от греч. thrombus - сверток, сгусток) -прижизненное свертывание крови в просвете сосудов или полостях сердца. Являясь одним из важнейших защитных механизмов гемостаза, тромбы могут полностью или частично закрывать просвет сосуда с развитием в тканях и органах значительных нарушений кровообращения и тяжелых изменений вплоть до некроза.

Выделяют общие и местные факторы тромбообразования. Среди общих факторов отмечают нарушение соотношения между системами гемостаза (свертывающей и противосвертывающей системами крови), а также изменения качества крови (прежде всего ее вязкости). Последнее наблюдается при тяжелой дегидратации организма, увеличении содержания грубодисперсных белковых фракций (например, при миеломной болезни), при гиперлипидемии (при тяжелом сахарном диабете). К местным факторам относят нарушение целостности сосудистой стенки (повреждение структуры и нарушение функции эндотелия), замедление и нарушение (завихрения, турбулентное движение) кровотока.

Наиболее часто тромбы развиваются у послеоперационных больных, находящихся на длительном постельном режиме, при хро-

нической сердечно-сосудистой недостаточности (хроническом общем венозном застое), атеросклерозе, злокачественных новообразованиях, врожденных и приобретенных состояниях гиперкоагуляции, у беременных.

Выделяют следующие стадии тромбообразования:

А г г л ю т и н а ц и я т р о м б о ц и т о в. Адгезия тромбоцитов к поврежденному участку интимы сосуда происходит за счет тромбоцитарного фибронектина и коллагенов III и IV типов, входящих в состав обнаженной базальной мембраны. Это вызывает связывание вырабатываемого эндотелиоцитами фактора Виллебранда, способствующего агрегации тромбоцитов и фактора V. Разрушаемые тромбоциты освобождают аденозиндифосфат и тромбоксан

А2 , обладающие сосудосуживающим действием и способствующие замедлению кровотока и увеличению агрегации кровяных пластинок, выбросу серотонина, гистамина и тромбоцитарного фактора роста. Следует отметить, что небольшие дозы ацетилсалициловой кислоты (аспирин) блокируют образование тромбоксана

А2 , что лежит в основе профилактического лечения тромбообразования, применяемого, в частности, у больных ишемической болезнью сердца. Происходит активация фактора Хагемана (XII) и тканевого активатора (фактор III, тромбопластин), запускающих коагуляционный каскад. Поврежденный эндотелий активирует проконвертин (фактор VII). Протромбин (фактор II) превращается в тромбин (фактор IIa), что и вызывает развитие следующей стадии.

К о а г у л я ц и я ф и б р и н о г е н а. Отмечается дальнейшая дегрануляция тромбоцитов, выделение аденозиндифосфата и тромбоксана А 2 . Фибриноген трансформируется в фибрин и процесс

становится необратимым, так как формируется нерастворимый фибриновый сверток, захватывающий форменные элементы и компоненты плазмы крови с развитием последующих стадий.

А г г л ю т и н а ц и я э р и т р о ц и т о в.

П р е ц и п и т а ц и я п л а з м е н н ы х б е л к о в.

Свертывающая система крови функционирует в тесной связи с противосвертывающей. Фибринолиз начинается после превращения плазминогена в плазмин, который обладает выраженной способностью переводить фибрин из нерастворимой полимерной в растворимую мономерную форму. Кроме того, при этом разрушаются или инактивируются факторы свертывания V, VIII, IX, XI, что блокирует коагулянтную, кининовую и комплементарную системы.

Морфология тромба. В зависимости от строения и внешнего вида, в значительной мере определяемого особенностями и скоростью тромбообразования, выделяют белый, красный, смешанный и гиалиновый тромбы. Б е л ы й т р о м б, состоящий из тромбоцитов, фибрина и лейкоцитов, образуется медленно, при быстром кровотоке, как правило, в артериях, между трабекулами эндокарда, на створках клапанов сердца при эндокардитах. К р а с н ы й т р о м б, в состав которого входят тромбоциты, фибрин и эритроциты, возникает быстро в сосудах с медленным током крови, в связи с чем встречается обычно в венах. С м е ш а н н ы й т р о м б включает в себя тромбоциты, фибрин, эритроциты, лейкоциты и встречается в любых отделах кровеносного русла, в том числе и полостях сердца, аневризмах. В этом тромбе отмечают наличие небольшой, тесно связанной с сосудистой стенкойголовки (по строению белый тромб),тела (смешанный тромб) и рыхло прикрепленного к интимехвоста (красный тромб). Последний может отрываться и служить причиной тромбоэмболий. Ги а л и - н о в ы е т р о м б ы обычно множественные и в отличие от предыдущих формируются только в сосудах микроциркуляторного русла при шоке, ожоговой болезни, тяжелых травмах, ДВС-синдроме, обезвоживании организма, тяжелой интоксикации и т.п. В их состав входят преципитированные белки плазмы и агглютинированные форменные элементы крови, образующие гомогенную бесструктурную массу со слабой положительной гистохимической реакцией на фибрин.

По отношению к просвету сосуда тромбы разделяются на пристеночные (чаще всего по строению белые или смешанные, например на атеросклеротических бляшках) иобтурирующие (обычно красные). В первом случае хвост тромба растет против тока крови, тогда как во втором - может распространяться в любом направлении, хотя, как правило, по току крови, например, при тромбофлебитах. По течению можно выделитьлокализованный ипрогрессирующий тромбы.

В зависимости от особенностей возникновения выделяют также марантические тромбы (от греч. - marasmas - изнурение, упадок сил), обычно смешанные по составу, возникающие при истощении, дегидратации организма, как правило, в поверхностных венах нижних конечностей, синусах твердой мозговой оболочки, а в ряде случаев у стариков, тогда их называют старческими;опухолевые тромбы , образующиеся при врастании злокачественного новообразования в просвет вены и разрастании там по току крови или при закупорке конгломератом опухолевых клеток просвета микрососудов. При истинной полицитемии встречаются красные тромбы в венах, тогда как при лейкозах в микрососудах часто обнаруживаются лейкемические

Соединения алюминия были известны человеку с древних времён. Одними из них являлись вяжущие вещества, к которым относятся алюмо-калиевые квасцы КAl(SO4)2. Они находили широкое применение. Они использовались в качестве протравы и как средство, останавливающее кровь. Пропитка древесины раствором алюмокалиевых квасцов делало её негорючей. Известен интересный исторический факт, как Архелай- полководец из Рима во время войны с персами приказал намазать башни, которые служили в качестве оборонительных сооружений, квасцами. Персам так и не удалось сжечь их.

Еще одним из соединений алюминия были природные глины, в состав которых входит оксид алюминия Al2O3.

Первые попытки получить алюминий только в середине XIX века. Попытка предпринятая датским учёным Х.К.Эрстедом увенчалась успехом. Для получения он использовал амальгированный калий в качестве восстановителя алюминия из оксида. Но что за металл был получен тогда выяснить так и не удалось. Через некоторое время, через два года, алюминий был получен немецким ученым-химиком Велером, который получил алюминий, используя нагревание безводного хлорида алюминия с металлическим калием. Многие годы труда немецкого ученого не прошли даром. За 20 лет он сумел приготовить гранулированный металл. Он оказался похожим на серебро, но был значительно легче его. Алюминий был очень дорогим металлом, и вплоть до начала XX века, его стоимость была выше стоимости золота. Поэтому многие-многие годы алюминий использовался как музейный экспонат. Около 1807 г. Дэви попытался провести электролиз глинозема, получил металл, который был назван алюмиумом (Alumium) или алюминумом (Aluminum), что в переводе с латинского - квасцы.

Получение алюминия из глин интересовало не только ученых-химиков, но и промышленников. Алюминий очень тяжело было отделить от других веществ, это способствовало тому, что он был дороже золота. В 1886 году химиком Ч.М. Холлом был предложен способ, который позволил получать металл в больших количествах. Проводя исследования, он в расплаве криолита AlF3 nNaF растворил оксид алюминия. Полученную смесь поместил в гранитный сосуд и пропустил через расплав постоянный электрический ток. Он был очень удивлен, когда через некоторое время на дне сосуда он обнаружил бляшки чистого алюминия. Этот способ и в настоящее время является основным для производства алюминия в промышленных масштабах. Полученный металл всем был хорош, кроме прочности, которая была необходима для промышленности. И эта проблема была решена. Немецкий химик Альфред Вильм сплавил алюминий с другими металлами: медью, марганцем и магнием. Получился сплав, который был значительно прочнее алюминия.

§2. Способы получения

В промышленности алюминий получают электролизом Al2O3 в расплаве криолита Na3 при температуре 950

2Al2O3 = 4Al(3+) + 6O(2-) = 2Al + 3O2

Основные реакции процессов:

CaF2 + H2SO4 → 2HF + CaSO4 (15.з)

SiO2 + 6HF →H2SiF6 + 2H2

HF и H2SiF6 - газообразные продукты, улавливаемые водой. Для обескремнивания полученного раствора в него вначале вводят расчетное количество соды:

H2SiF6 + Na2CO3 → Na2SiF6 + CO2 + H2O (15.и)

Трудно растворимый Na2SiF6 отделяют, а оставшийся раствор плавиковой кислоты нейтрализуют избытком соды и гидроксидом алюминия с получением криолита:

12HF + 3Na2CO3 + 2Al(OH)3 → 2(3NaF·AlF3) + 3CO2 + 9H2O (15.к)

Таким же путем могут быть раздельно получены NaF и AlF3, если обескремненный раствор плавиковой кислоты нейтрализовать рассчитанным количеством Na2CO3 или Al(OH)3.

Назад Вперёд

Внимание! Предварительный просмотр слайдов используется исключительно в ознакомительных целях и может не давать представления о всех возможностях презентации. Если вас заинтересовала данная работа, пожалуйста, загрузите полную версию.

За один урок очень сложно рассказать об элементе, строении его атома, свойствах веществ, в состав которых он входит, получении и применении этих веществ. Предлагаем разработку урока, посвященного алюминию. Этот материал можно использовать и в 11 классе при повторении темы «Металлы».

Оборудование и реактивы: Диаграмма «Распространение элементов в земной коре», «Периодическая система химических элементов», инструктивные карты (для каждого ученика), пробирки, штатив пробирочный, спиртовка, спички, пробиркодержатель, алюминий, образцы соединений алюминий, коллекция сплавов на основе алюминия, серная, соляная кислоты (разбавленные растворы), горячая вода в стакане.

Задачи:

• Образовательные : сформировать знания о химическом элементе алюминии, физических и характерных химических свойствах простого вещества алюминия, сформировать понятие о составе и свойствах оксидов и гидроскидов алюминия.
• Развивающие: продолжать формирование умений устанавливать взаимосвязь между составом, строением и свойствами веществ, способствовать развитию исследовательских навыков, развивать представление о познаваемости и единстве окружающего мира путем изучения информации об алюминии, его соединениях, нахождении в природе, продолжать формировать умения работать в темпе, экономя время урока.
• Воспитательные : воспитывать чувство гордости за свою Родину как самую богатую природными ресурсами страну, культуру учебного труда, аккуратность, внимание про проведении эксперимента.

Цели:

1. Сформировать представление о физических и химических свойствах алюминия.
2. Развивать умения учащихся прогнозировать свойства вещества на основе знаний о его строении.
3. Развивать умения проводить анализ, сравнение, обобщение данных.

Ход урока

I. Организационный момент

II. Побуждение к изучению темы

В 13-ой квартире живу, известный в мире
Как проводник прекрасный,
пластичен, серебрист.
Еще по части сплавов
Завоевал я славу, -
И в этом деле я крутой специалист.
Вот мчусь я словно ветер
В космической ракете.
Спускаюсь в бездну моря –
Там знают все меня.
По внешности я видный,
Хоть плёнкою оксидной
Покрыт: она мне прочная броня.
Я мягкий, легкий, ковкий,
Сверкаю в упаковке
(Обернуты конфеты блестящею фольгой):
Для плиток шоколада
Меня немало надо,
А раньше был я очень дорогой.

Учитель: Итак, мы последуем за словами этого стихотворения и рассмотрим свойства этого чудесного металла, алюминия.

III. Положение алюминия в таблице Д.И. Менделеева. Строение атома, проявляемые степени окисления.

Элемент алюминий расположен в III группе, главное «А» подгруппе, 3 периоде периодической системы, порядковый номер 13, относительная атомная масса Ar(Al)=27. Его соседом слева в таблице является магний – типичный металл, а справа – кремний, который уже не является металлом. Следовательно, алюминий должен проявлять свойства некоторого промежуточного характера и его соединения являются амфотерными, что мы докажем химическими реакциями в ходе лабораторной работы.

Al + 13)2)8) 3 , p-элемент,

Основное состояние 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1
Возбужденное состояние 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 3p 2

Алюминий проявляет в соединениях степень окисления +3: Al 0 – 3 e - —> Al +3 (восстановитель)

IV. Нахождение в природе

По распространенности в природе алюминий занимает первое место среди металлов и третье место среди элементов, уступая только кислороду и кремнию. Процент содержания алюминия в земной коре по данным различных исследователей составляет от 7,45 до 8,14 % от массы земной коры.

В природе алюминий встречается только в соединениях (минералах): коллекция соединений алюминия.

Некоторые из них:

1. Бокситы, Al 2 O 3 ·H 2 O (с примесями SiO 2 , Fe 2 O 3 , CaCO 3)
2. Нефелины, KNa 3 4
3. Алуниты, KAl(SO 4)2·2Al(OH) 3
4. Глиноземы (смеси каолинов с песком SiO 2 , известняком CaCO 3 , магнезитом MgCO 3)
5. Корунд, Al 2 O 3
6. Полевой шпат (ортоклаз), K 2 O·Al 2 O 3 ·6SiO 2
7. Каолинит, Al 2 O 3 ·2SiO 2 ·2H 2 O
8. Алунит, (Na,K)2SO 4 ·Al 2 (SO 4) 3 ·4Al(OH) 3
9. Берилл, 3BeO·Al 2 O 3 ·6SiO 2

Интересные факты из истории открытия алюминия, которые нашли и подготовили ученики.

1-й ученик: В 1855 году на Всемирной выставке в Париже было представлено «серебро из глины», которое произвело большую сенсацию. Это были пластины и слитки из алюминия, полученного французским ученым Сент-Клер Девилем. К чести Девиля, он поступил как подобает настоящему ученому: из алюминия собственного производства он отчеканил медаль с портретом Фридриха Велера и датой «1827» и послал ее в подарок немецкому ученому, который смог выделить крупинки этого металла. Впервые несколько килограммов металлического алюминия получил в 1825 году датский физик Г.Эрстед действием амальгамы калия на хлорид алюминия, однако тогда не удалось точно установить, какой продукт был получен.

2-й ученик: В пробе лунного грунта, взятой автоматической станцией «Луна-20» с лунной поверхности, впервые был обнаружен самородный алюминий. При исследовании лунной фракции были выявлены три крохотные частицы алюминия. Это плоские, слегка удлиненные крупицы с матовой поверхностью и серебристо-серые в свежем изломе. Алюминий – лунный камень. В земных же условиях природный чистый алюминий в столь миниатюрном виде так и не найден.

V. Физические свойства алюминия

Учитель: Перейдем к изучению простого вещества алюминия.

Лабораторная работа «Физические свойства алюминия».

Инструктивная карта:

1. Рассмотрите алюминиевую пластинку.
2. Определите агрегатное состояние вещества алюминия.
3. Какого цвета пластинка?
4. Определите, имеет ли данная пластинка блеск.
5. Опустите пластинку на ¼ ее длины в стакан с горячей водой на 10-15 секунд. Вытащите пластинку из воды, протрите салфеткой и определите, обладает ли алюминий теплопроводностью.
6. Возьмите в руки алюминиевую фольгу. Определите, обладает ли алюминий пластичностью. Легкий ли это металл?
7. Поместите в стакан с холодной водой алюминиевую пластинку, проверните ее несколько раз. Наблюдается ли растворение алюминия?
8. Кратко запишите свои наблюдения согласно плану:
   • агрегатное состояние;
   • цвет;
   • блеск;
   • теплопроводность;
   • пластичность;
   • растворимость в воде.

На доске выписаны некоторые дополнительные сведения о свойствах алюминия:

• легкий, p = 2,7 г/см 3 ;
• легкоплавкий, t пл = 660°С
• электропроводный (лишь два металла – серебро и медь – имеют более высокие показатели)

Хотя алюминий является активным металлом, в воде он не растворяется, так как его поверхность покрыта плотной непористой оксидной пленкой.

VI. Химические свойства алюминия

Учитель: Как всякий металл в химических реакциях алюминий проявляет восстановительные свойства.

Реакции с простыми веществами:

2Al + 3S = Al 2 S 3 (сульфид алюминия)

2Al + N 2 = 2AlN (нитрид алюминия)

Al + P = AlP (фосфид алюминия)

4Al + 3С = Al 4 C 3 (карбид алюминия)

2Al + 3I 2 = 2AlI 3 (йодид алюминия)

В виде стружек или порошка он ярко горит на воздухе, выделяя большое количество теплоты:

4Al + 3O 2 = 2Al 2 O 3 + 1676 кДЖ

Реакции со сложными веществами:

Взаимодействие с водой:

2Al + 6H 2 O = 2Al(OH) 3 + 3H 2

без оксидной пленки

Взаимодействие с оксидами металлов:

Алюминий хороший восстановитель, так как является одним из активных металлов. Стоит в ряду активности сразу после щелочно-земельных металлов. Поэтому восстанавливает металлы из их оксидов. Такая реакция – алюмотермия – используется для получения чистых редких металлов, например, таких, как вольфрам, ваннадий и другие.

3Fe 3 O 4 + 8Al = 4Al 2 O 3 + 9Fe +Q

Лабораторная работа учащихся выполняется в течение 10-15 минут по инструктивным картам.

Инструктивная карта:

1. Возьмите две пробирки. В каждую положите по кусочку алюминия. Прилейте в одну из них 1-2 мл раствора соляной кислоты, а в другую – столько же раствора разбавленной серной кислоты. Пробирки слегка нагрейте. Что наблюдаете? Запишите уравнение соответствующих реакций.
2. В пробирку поместите кусочек алюминия и прилейте раствор щелочи. Содержимое пробирки нагрейте. Что происходит? Запишите уравнение реакции.

Работа с книгой: раздел «Химические свойства алюминия». Инструктивные карты сдаются в конце урока.

Вывод: алюминий, а значит, и его соединения проявляют амфотерные свойства.

VII. Получение алюминия

1) Современный рентабельный способ получения алюминия был изобретен американцем Холлом и французом Эру в 1886 году. Он заключается в электролизе раствора оксида алюминия в расплавленном криолите. Расплавленный криолит Na 3 AlF 6 растворяет Al 2 O 3 как вода растворяет сахар.

Электролиз «раствора» оксида алюминия в расплавленном криолите происходит так, как если бы криолит был только растворителем, а оксид алюминия – электролитом.

эл.ток
2Al 2 O 3 —> 4Al + 3O 2

В настоящее время по объему производства алюминий прочно занимает среди металлов второе место после железа и его сплавов. Для выплавки 1 тонны алюминия требуется 13-17 тысяч кВт/час электрической энергии, поэтому алюминиевые заводы расположены вблизи крупных ГЭС.

В английской «Энциклопедии для мальчиков и девочек» статья об алюминии начинается следующими словами: «23 февраля 1886 года в истории цивилизации начался новый металлический век – век алюминия. В этот день Чарльз Холл, 22-летний химик, явился в лабораторию своего первого учителя с дюжиной маленьких шариков серебристо-белого алюминия в руке и с новостью, что он нашел способ изготовлять этот металл дешево и в больших количествах». Так, Холл сделался основоположником американской алюминиевой промышленности и англосаксонским национальным героем как человек, сделавший из науки великолепный бизнес.

2) 2Al 2 O 3 + 3C = 4Al + 3CO 2

VII. Применение алюминия

Учитель демонстрирует презентацию по алюминиевым сплавам. Ученики рассматривают коллекцию сплавов на основе алюминия.

Применение в технике: крупным потребителем алюминия является авиационная промышленность – самолет на 2/3 состоит из алюминия и его сплавов. Самолет из стали оказался бы слишком тяжелым и смог бы нести гораздо меньше пассажиров, поэтому алюминий называют «крылатым» металлом. Из алюминия изготавливают кабели и провода: при одинаковой электрической проводимости их масса в два раза меньше, чем у соответствующих изделий из меди.

Учитывая коррозионную устойчивость алюминия, из него изготавливают детали аппаратов и тару для азотной кислоты. Порошок алюминия является основой при изготовлении серебристой краски для защиты железных изделий от коррозии, а также для отражения тепловых лучей: такой краской покрывают нефтехранилища, костюмы пожарных.

Алюминий широко применяется в таких областях, как ядерная энергетика, полупроводниковая электроника, радиолокация. Его используют для защиты металлических поверхностей от химической и атмосферной коррозии. Отражающие поверхности нагревательных и осветительных рефлекторов и зеркал своим существованием также часто обязаны алюминию – его высокой светоотражающей способности.

Алюминий применяется и в металлургической отрасли промышленности в качестве восстановителя при получении некоторых метталов аллюмотермическими методами, для сварки стальных деталей или раскисления стали. Применяется алюминий и его сплавы также в промышленном и гражданском строительстве, при изготовлении каркасов зданий, ферм, оконных рам, лестниц и других конструкций.

Оксид алюминия используется для получения алюминия, а также как огнеупорный материал.

Гидроксид алюминия – основной компонент всем известных лекарств (маалокса, альмагеля), которые понижают кислотность желудочного сока.

Учитель: Итак, мы сегодня познакомились с чудесным металлом:

Из глины я обыкновенной,
Но я на редкость современный.
Я не боюсь электротока,
Бесстрашно в воздухе лечу,
Служу на кухне я без срока –
Мне все задачи по плечу.
Горжусь своим я именем:
Зовусь я … (Алюминием).

Алюминий в чистом виде впервые выделен Фридрихом Велером. Немецкий химик нагрел безводный хлорид элемента с металлическим калием. Произошло это во 2-ой половине 19-го века. До 20-го столетия кг алюминия стоил дороже .

Новый металл позволяли себе лишь богачи и государственные . Причина высокой стоимости – сложность отделения алюминия от других веществ. Метод добычи элемента в промышленных масштабах предложил Чарльз Холл.

В 1886-ом году он растворил оксид в расплаве криолита. Немец заключил смесь в гранитный сосуд и подключил к нему электрический ток. На дно емкости осели бляшки чистого металла.

Химические и физические свойства алюминия

Какой алюминий? Серебристо-белый, блестящий. Поэтому, Фридрих Велер сравнивал полученные им гранулы металла с . Но, была оговорка, — алюминий значительно легче.

Пластичность же приближена к драгоценным и . Алюминий – вещество , без проблем вытягивающееся в тонкую проволоку и листы. Достаточно вспомнить фольгу. Она делается на основе 13-го элемента.

Алюминий легок за счет небольшой плотности. Она втрое меньше, чем у и железа. При этом в прочности 13-ый элемент почти не уступает.

Такое сочетание сделало серебристый металл незаменимым в промышленности, к примеру, производстве деталей для автомобилей. Речь идет и о кустарном производстве, ведь сварка алюминия возможна даже в домашних условиях.

Формула алюминия позволяет активно отражать световые, но и тепловые лучи. Высока и электропроводность элемента. Главное, излишне не нагревать его. При 660-ти градусах расплавится. Поднимись температура чуть выше – сгорит.

Металл исчезнет, останется лишь оксид алюминия . Он образуется и в стандартных условиях, но лишь в виде поверхностной пленки. Она защищает металл. Поэтому, он неплохо противостоит коррозии, ведь доступ кислорода блокирован.

Оксидная пленка защищает металл и от воды. Если удалить с поверхности алюминия налет, запустится реакция с Н 2 О. Выделение газов водорода произойдет даже при комнатной температуре. Так что, алюминиевая лодка не превращается в дым лишь за счет оксидной пленки и защитной краски, нанесенной на корпус судна.

Наиболее активно взаимодействие алюминия с неметаллами. Реакции с бромом и хлором проходят даже при обычны условиях. В итоге, образуются соли алюминия . Соли водорода получаются, если соединить 13-ый элемент с растворами кислот. Реакция состоится и со щелочами, но лишь после удаления оксидной пленки. Выделится чистый водород.

Применение алюминия

Металл напыляют на зеркала. Пригождаются высокие показатели отражения света. Процесс проходит в условиях вакуума. Изготавливают не только стандартные зеркала, но предметы с зеркальными поверхностями. Таковыми становятся: керамическая плитка, бытовая техника, светильники.

Дуэт алюминий-медь – основа дюралюминий. Попросту его называют дюраль. В качестве добавляют . Состав прочнее чистого алюминия в 7 раз, поэтому, подходит для области машиностроения и авиаконструирования.

Медь придает 13-му элементу прочность, но не тяжесть. Дюраль остается в 3 раза легче железа. Небольшая масса алюминия – залог легкости авто, самолетов, кораблей. Это упрощает перевозку, эксплуатацию, снижает цену продукции.

Купить алюминий автопромышленники стремятся еще и потому, что на его сплавы легко наносятся защитные и декоративные составы. Краска ложится быстрее и ровнее, чем на сталь, пластик.

При этом, сплавы податливы, просто обрабатываются. Это ценно, учитывая массу изгибов и конструктивных переходов на современных моделях автомобилей.

13-ый элемент не только легко красится, но и сам может выступать в роли красителя. В текстильной промышленности закупается сульфат алюминия . Он же пригождается в печатном деле, где требуются нерастворимые пигменты.

Интересно, что раствор сульфата алюминия применяют еще и для очистки воды. В присутствии «агента» вредные примеси выпадают в осадок, нейтрализуются.

Нейтрализует 13-ый элемент и кислоты. Особенно хорошо с этой ролью справляется гидроксид алюминия . Его ценят в фармакологии, медицине, добавляя в лекарства от изжоги.

Выписывают гидроксид и при язвах, воспалительных процессах кишечного тракта. Так что в аптечных препарата тоже есть алюминий. Кислота в желудке – повод узнать о таких лекарствах побольше.

В СССР и бронзы с 11-процентной добавкой алюминия чеканили . Достоинство знаков – 1, 2 и 5 копеек. Начали выпускать в 1926-ом, закончили в 1957-ом году. А вот производство алюминиевых банок для консервов не прекратили.

Тушенку, сайру и прочие завтраки туристов до си пор упаковывают в тару на основе 13-го элемента. Такие банки не вступают в реакцию с продуктами питания, при этом, легки и дешевы.

Порошок алюминия входит в состав многих взрывчатых смесей, в том числе и пиротехники. В промышленности применяют подрывные механизмы на основе тринитротолуола и измельченного 13-го элемента. Мощная взрывчатка получается и при добавлении к алюминию аммиачной селитры.

В нефтяной отрасли необходим хлорид алюминия . Он играет роль катализатора при разложении органики на фракции. У нефти есть свойство выделять газообразные, легкие углеводороды бензинового типа, взаимодействуя с хлоридом 13-го металла. Реагент должен быть безводным. После добавления хлорида, смесь прогревают до 280-ти градусов Цельсия.

В строительстве нередко смешиваю натрий и алюминий . Получается присадка к бетону. Алюминат натрия ускоряет его затвердение за счет убыстрения гидратации.

Повышается скорость микрокристаллизации, значит, увеличивается прочность и твердость бетона. К тому же, алюминат натрия спасает арматуру, уложенную в раствор, от коррозии.

Добыча алюминия

Металл замыкает тройку самых распространенных на земле. Это объясняет его доступность и широкое применение. Однако, в чистом виде природа элемент человеку не дает. Алюминий приходится выделять из различных соединений. Больше всего 13-го элемента в бокситах. Это глиноподобные породы, сосредоточенные, в основном, в тропическом поясе.

Бокситы дробят, потом сушат, снова дробят и перемалывают в присутствии небольшого объема воды. Получается густая масса. Ее нагревают паром. При этом большая часть , коим бокситы тоже не бедны, испаряется. Остается оксид 13-го металла.

Его помещают в промышленные ванны. В них уже находится расплавленный криолит. Температура держится на отметке 950 градусов Цельсия. Нужен и электрический ток силой минимум в 400 кА. То есть, используется электролиз, как и 200 лет назад, когда элемент выделял Чарльз Холл.

Проходя через раскаленный раствор, ток разрывает связи между металлом и кислородом. В итоге, на дне ванн остается чистый алюминий. Реакции окончены. Завершает процесс отливание из осадка и их отправка потребителю, или же, использование для формирования различных сплавов.

Основные производства алюминия находятся там же, где и залежи бокситов. В передовика – Гвинея. В ее недрах скрыто почти 8 000 000 тонн 13-го элемента. На 2-ом месте Австралия с показателем в 6 000 000. В Бразилии алюминия уже в 2 раза меньше. Общемировые же запасы оцениваются в 29 000 000 тонн.

Цена алюминия

За тонну алюминия просят почти 1 500 долларов США. Таковы данные бирж цветных металлов на 20 января 2016-го. Стоимость устанавливается, в основном, промышленниками. Точнее, на цену алюминия влияет их спрос на сырье. Влияет на запросы поставщиков и стоимость электроэнергии, ведь производство 13-го элемента энергоемко.

Иные цены установлены на алюминия. Он идет на переплавку. Стоимость оглашается за килограмм, причем, имеет значение характер сдаваемого материала.

Так, за электротехнический металл дают примерно 70 рублей. За пищевой алюминий можно получить на 5-10 рублей меньше. Столько же платят за моторный металл. Если сдается разносортица, ее цена – 50-55 рублей за килограмм.

Самый дешевый вид лома – стружка алюминия. За нее удается выручить лишь 15-20 рублей. Чуть больше дадут за из 13-го элемента. Имеется в виду тара из-под напитков, консервов.

Невысоко ценят и алюминиевые радиаторы. Цена за килограмм лома – около 30-ти рублей. Это усредненные показатели. В разных регионах, на разных точках алюминий принимают дороже, либо дешевле. Нередко стоимость материалов зависит от сдаваемых объемов.