鋁是一種金屬元素,元素符號為Al,原子序數(shù)為13。其單質(zhì)是一種銀白色輕金屬。有延展性。商品常制成棒狀、片狀、箔狀、粉狀、帶狀和絲狀。在潮濕空氣中能形成一層防止金屬腐蝕的氧化膜。
鋁是一種金屬元素,元素符號為Al,原子序數(shù)為13。鋁粉在空氣中加熱能猛烈燃燒,并發(fā)出眩目的白色火焰。易溶于稀硫酸、硝酸、鹽酸、氫氧化鈉和氫氧化鉀溶液,難溶于水。相對密度2.70。熔點660℃。沸點2327℃。鋁元素在地殼中的含量僅次于氧和硅,居第三位,是地殼中含量最豐富的金屬元素。
航空、建筑、汽車三大重要工業(yè)的發(fā)展,要求材料特性具有鋁及其合金的獨特性質(zhì),這就大大有利于這種新金屬鋁的生產(chǎn)和應(yīng)用。應(yīng)用極為廣泛。
物質(zhì)結(jié)構(gòu)
鋁原子的外圍電子構(gòu)型為3s23p1,在化合物中經(jīng)常表現(xiàn)為+3氧化態(tài)。鋁原子有空的3d軌道,與電子對給予體能形成配位數(shù)是6或4的穩(wěn)定配合物。鋁原子如果同時失去2個3s電子和1個3p電子,則生成三價鋁離子(Al3?);如果失去1個3s電子和1個3p電子,則生成二價鋁離子(Al2?);如果失去1個3p電子,則生成一價鋁離子(Al?),低價鋁離子在低溫下通常不穩(wěn)定。
基本物性
鋁為銀白色輕金屬。有延展性。商品常制成柱狀、棒狀、片狀、箔狀、粉狀、帶狀和絲狀。熔點660℃。沸點2327℃。相對密度2.70,鋁液的密度為2.303g/cm3。彈性模量70Gpa,泊松比0.33。鋁的電導(dǎo)率約為銅的60%,如果按單位質(zhì)量計,鋁的電導(dǎo)率則超過了銅,在遠距離傳輸時經(jīng)常代替銅。以其輕、良好的導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能、高反射性和耐氧化而被廣泛使用。做日用皿器的鋁通常叫“鋼精”或“鋼種”。Al在(室溫)25℃的熱膨脹系數(shù)0.0000236mm/℃或23.6ppm·k-1。
1、鋁的密度很小,僅為2.7g/cm3,雖然它比較軟,但可制成各種鋁合金,如硬鋁、超硬鋁、防銹鋁、鑄鋁等。這些鋁合金廣泛應(yīng)用于飛機、汽車、火車、船舶等制造工業(yè)。此外,宇宙火箭、航天飛機、人造衛(wèi)星也使用大量的鋁及其鋁合金。例如,一架超音速飛機約由70%的鋁及其鋁合金構(gòu)成。船舶建造中也大量使用鋁,一艘大型客船的用鋁量常達幾千噸。
2、鋁的導(dǎo)電性僅次于銀、銅和金,雖然它的導(dǎo)電率只有銅的2/3,但密度只有銅的1/3,所以輸送同量的電,鋁線的質(zhì)量只有銅線的一半。鋁表面的氧化膜不僅有耐腐蝕的能力,而且有一定的絕緣性,所以鋁在電器制造工業(yè)、電線電纜工業(yè)和無線電工業(yè)中有廣泛的用途。
3、鋁是熱的良導(dǎo)體,它的導(dǎo)熱能力比鐵大3倍,工業(yè)上可用鋁制造各種熱交換器、散熱材料和炊具等。
4、鋁有較好的延展性(它的延展性僅次于金和銀),在100℃~150℃時可制成薄于0.01mm的鋁箔。這些鋁箔廣泛用于包裝香煙、糖果等,還可制成鋁絲、鋁條,并能軋制各種鋁制品。
5、鋁的表面因有致密的氧化物保護膜,不易受到腐蝕,常被用來制造化學(xué)反應(yīng)器、醫(yī)療器械、冷凍裝置、石油精煉裝置、石油和天然氣管道等。
6、鋁粉具有銀白色光澤(一般金屬在粉末狀時的顏色多為黑色),常用來做涂料,俗稱銀粉、銀漆,以保護鐵制品不被腐蝕,而且美觀。
7、鋁在氧氣中燃燒能放出大量的熱和耀眼的光,常用于制造爆炸混合物,如銨鋁炸藥(由硝酸銨、木炭粉、鋁粉、煙黑及其他可燃性有機物混合而成)、燃燒混合物(如用鋁熱劑做的炸彈和炮彈可用來攻擊難以著火的目標(biāo)或坦克、大炮等)和照明混合物(如含硝酸鋇68%、鋁粉28%、蟲膠4%)。
8、鋁熱劑常用來熔煉難熔金屬和焊接鋼軌等。鋁還用做煉鋼過程中的脫氧劑。鋁粉和石墨、二氧化鈦(或其他高熔點金屬的氧化物)按一定比率均勻混合后,涂在金屬上,經(jīng)高溫煅燒而制成耐高溫的金屬陶瓷,它在火箭及導(dǎo)彈技術(shù)上有重要應(yīng)用。
7、鋁板對光的反射性能也很好,反射紫外線比銀強,鋁越純,其反射能力越好,因此常用來制造高質(zhì)量的反射鏡,如太陽灶反射鏡等。
8、鋁具有吸音性能,音響效果也較好,所以廣播室、現(xiàn)代化大型建筑室內(nèi)的天花板等也采用鋁。耐低溫,鋁在溫度低時,它的強度反而增加而無脆性,因此它是理想的用于低溫裝置材料,如冷藏庫、冷凍庫、南極雪上車輛的生產(chǎn)裝置。
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