Mundarija: I. Kirish II. Asosiy qism

Alyuminiy. Tartib nomeri 13, atom ag’irligi 26,9815. Barqaror izotopining massa soni 27 (u, tabiiy alyuminiyning 100% ini tashkil etadi). Elektron konfiguratsiyasi KL3s23p1. Alyuminiyli achchiq tosh qadim zamonlardan bizga ma’lum; lekin metall holidagi alyumiyni dastlab Erstedt va Vyoler 1821- 1827 yillarda olishga muvaffaq bo’ldilar. Alyuminiy so’zi “achchiq tosh” ning latincha nomidan kelib chiqqan.

Alyuminiy tabiatda tarqalganligi jihatidan barcha metallar ichida birinchi, umuman barcha elementlar ichida esa uchinchi o’rinni egallaydi. U yer po’stlog’ining 8,8 % ni tashkil qiladi. Uning 250 dan ortiq tabiiy minerali ma’lum; ularning 100 tasidan ko’pi alyuminiyli silikatlardir. Alyuminiyning muhim minerallari:

1.Dala shpati (ortoklaz) K[Al Si₃O₈] , buni soddalashtirish maqsadida quyidagicha yoziladi: K₂O · Al₂O₃ ·6SiO₂. Alyuminiy. Aliyuminiyning tashqi elektron qavatida s²- p¹elektronlar mavjud. Alyuminiy atomining tashqi qavatidan oldingi qavatida bo’sh d- orbitallar bo’lgani uchun ko’pgina xossalari bilan bordan farq qiladi. Bundan tashqari, alyuminiy atomi sp³ d² va sp³ gibridlangan holatda bo’la oladi. Shuning uchun alyuminiy kation, anion, kompleks birikmalar hosil qiladi. Alyuminiyning oksidlanish darajasi +3 ga, koordinatsion sonlari esa 4 va 6 ga teng.
Tabiatda uchrashi. Alyuminiy tabiatda asosan alyumosilikatlar,
ortoklaz K₂O · Al₂O₃ ·6SiO₂ albit Na₂O ·Al₂O₃ ·6SiO₂ anorit CaO·Al₂O₃ ·6SiO₂ kaolinit Al₂O₃·2SiO₂ ·2H₂O menerallari holida uchraydi. Bulardan tashqari, alyuminiy boksit Al₂O₃ · nH₂O, kriolit Na₂AlF₆ lar holida keng tarqalgan. Olinishi. Alyuminiyni birinchi bo’lib Erstedt va Vyoler alyuminiy xloridni metalli bilan qaytarib olishgan. Keyinchalik Devil alyuminiy qo’shaloq tuzlarini AlCl₃ ∙ NaCl natriy metallic bilan qaytarib, toza alyuminiy olishga erishgan. Alyuminiy olishning sanoatda elektroliz usuli kashf etilgandan so’ng uni P.T. Fedotov nazariyasi asosida olish odat bo’ldi. Bu usul termik ishlov berilgan boksitni suyuqlantirib, grafitdan yasalgan elektrodlar yordamida elektroliz qilishga asoslangan. Bunda boksitning suyuqlanish temperaturasini pasaytirish maqsadida ftorid (CaF₂, MgF₂ , AlF₃) lar qo’shiladi. Bunda elektroliz jarayoni quyidagicha
boradi:

Al₂O₃* nH₂O Al₂O₃ + nH₂O

Katodda alyuminiy qaytariladi, anodda esa kislorod oksidlanadi:

Katodda 2Al⁺³ + 6ĕ → 2Al⁰

Anodda 2O^-2 - 4ĕ → O₂

Xossalari. Alyuminiy – oqish kumushrang, yaltiroq, yengil, plastik, elektrni va issiqlikni yaxshi o’tkazadigan, kuchsiz paramagnet xossasiga ega bo’lgan amfoter metal. Kukun holidagi alyuminiy havoda qizdirilganda oksidlanadi va Al₂O₃ hosil bo’ladi:

4Al +3O₂ → 2Al₂O₃ +Q

U amfoter xossasiga ega bo’lgani uchun kislotalar, ishqorlar bilan reaksiyaga kirishadi:

2Al + 6HCl → 2AlCl₃ + 3H₂

2Al + 5NaOH + 6H₂O → Na₃[Al(OH)₆] +3H₂

Alyuminiy yuqori temperaturada d- oilasi elementlari bilan issiqlikka chidamli qotishmalar, qizdirilganda galogenlar bilan birikib AlF₃ tarkibli galogenidlar xosil qiladi ( F₂, Cl₂, J₂ va hokazo). Alyuminiyning bu galogenidlari yaxshi gidrolizga
uchraydi va ishqoriy metallarning gidridlari bilan birikib kompleks birikmalar hosil qiladi:

AlCl₃ + 3H₂O → Al(OH)₃ + 3HCl

AlCl₃ + 4LiH → Li[AlH₄] + 3LiCl

Alyuminiy to’g’ridan –to’g’ri vodorod bilan birikmaydi. Uning vodorodli birikmalari bilvosita usul bilan hosil qilinadi. LiH ko’proq miqdorda olinsa AlCl₃ bilan realsiyaga kirishib litiy almogidrid hosil qiladi:

3Li [AlH₄] + AlCl₃ → 4AlH₃ + 3LiCl

AlH₃ – alyuminiy gidrid termik beqaror birikma, ishqoriy metall gidridlari bilan kompleks birikmalar hosil qiladi.

NaH + AlH₃ = Na[AlH₄]

2NaH + Na[AlH₄] = Na₃[AlH₆]

3BH₃ + AlH₃ = Al[BH₃]₃

Alyuminiy qizdirilganda azot bilan birikib AlN alyuminiy nitrid, oltingugurt bilan birikib Al₂S₃ alyuminiy sulfid, uglerod bilan birikib Al₄C₃ alyuminiy karbid hosil qiladi. Alyuminiyning deyarli barcha tuzlari kristallogidratlardir. Shuning uchun tarkibiga bir nechta suv molekulalarini biriktirib oladi:

AlCl₃ · 6H₂O; Al₂(SO₄)₃ ∙ 18H₂O; Al(NO₃)₃ ·9H₂O

Alyuminiyning bubirikmalari ko’pgina tuzlar bilan qo’shaloq tuz achchiqtosh hosil qiladi. Alyuminiyning sanoatda eng ko’p ishlatiladigan birikmalari Al₂O₃ va Al(OH)₃ dir. Alyuminiyning olinishi. Erstedt va Vyoler alyuminiy xloridga metall holidagi kaliy ta’sir ettirib alyuminiy olganlar:

AlCl₃ + 3 K → Al + 3KCl

Hozirgi vaqtda alyuminiy olish uchun 1886- yilda Geru va Holl topgan elektroliz usulidan foydalaniladi. Bu metod nazariyasi P. T. Fedotev tomonidan takliof etilgan. Bunda xom ashyo sifatida biksit (Al₂O₃ · nH₂O) dan foydalaniladi. Avval biksitdan alyuminiy oksid olinadi, so’ngra alyuminiy aksidning suyuqlantirilgan kriolindagi eritmasi elektroliz qilinadi. Suyuq aralashmada 6-8 % Al₂O₃, 92- 94 % Na₃AlF₆ bo’ladi. Suyuqlangandan foydalanishning sababi, shundaki, Al₂O₃ bilan Na₃AlF 9620 da suyuqlanadigan evtektik qotishma hosil qiladi; bu evtektik qotishma tarkibida 10 % Al₂O₃ bo’ladi. Shu sababli elektrolizni pastroq temperaturada olib boorish mumkin. Elektrolitning suyuqlanish temparaturasini yanada pasaytirish maqsadida unga turli ftoridlar (CaF₂, MgF₂ yoki AlF₃ ) qo’shiladi. Elektroliz protsessi 9000 atrofida olib boriladi. Anod sifatida grafit tayoqchalar va katod sifatida esa precclangan ko’mir yoki grafit ishlatiladi. Suyuq aralashmadagi alyuminiy oksid Al³⁺ va O^2- ionlariga parchalanadi: Tok berilganida Al^{3 +} ionlari katodda zaryadsizlanadi:

2Al²⁺ + 6e → 2 Al,

O²—ionlari esa anodda zaryadsizlanadi:

3O^2- →11 / 2O₂ + 6e

Anodda ajralgan kislorod ko’mir bilan reaksiyaga kirishib CO va CO₂ hosil qiladi.

Elektrolizyor tubiga suyuq homaki alyuminiy yig’iladi. So’ngra u elektrolitik usulda tozalanadi: homaki alyuminiydan anod o’rnida, toza alyuminiydan esa katod sifatida foydalanib, tarkibida 99,99% Al bo’lgan toza mahsulot olinadi.

Alyuminiyning xossalari. Alyuminiy – kumush kabi oq yengil
(d= 2,7 g/sm³) metal. Yoqlari markazlashgan kub panjarada kristallanadi (a=4,04940A); 658,6⁰C da suyuqlanadi, 2447 ⁰C da qaynaydi; atom radiusi 1,43Ǻ, ion radiusi RAl³⁺ = 0,57A; alyuminiyning ionlanish potensiali: I1 = 5,984 ev ( Al → Al⁺), I₂ =18,82 ev (Al⁺ → Al²⁺) va I3 = 28,44 ev (Al²⁺ → Al³⁺) qiymatlarga ega. Uning issiq o’tkazuvchanligi misning issiq o’tkazuvchanligining qariyib 50% ini, elektr o’tkazuvchanligi misning elektr o’tkazuvchanligining 65% ini tashkil qiladi. Alyuminiy kuchsiz paramagnitlik namoyon qiladi. U nihoyatda plastic modda, sovuqda ham. Issiqda ham alyuminiyga mexanik ishlov berish qulay. Undan yupqa varaqa va ingichka similar tayyorlash mumkin. Alyuminiy ximiyaviy jihatdan juda aktiv metal; uning normal elektrod potensialki E0= - 1,67 v. Alyuminiyning kislorod bilan birikish qobilyati nihoyatda kuchli bo’lganligi sababli uning uzluksiz zich parda bilan qoplanadi;
bu parda metallga juda mahkam yopishgan bo’lib, alyuminiyni havoda, suv ta’sirida qizdirganda yemirilishdan saqlaydi. Kukun holidagi alyuminiy havoda qizdirilganda yonadi:

4Al + 3O₂ → 2Al₂O₃ + 798 kkal.

Himoya pardasi ko’chirilgan alyuminiy suvdan vodorod ajratib chiqaradi. Alyuminiy, deyarli barcha kislotalar bilan reaksiyaga kirishadi; konsentrlangan sovuq nitrat kislotada passivlanadi. Alyuminiy ishqorlarda erib alyuminatlarga aylanadi: bunda reaksiya natijasida vodorod ajralib chiqadi.

2Al + 2NaOH + 6H₂O → 2Na[Al(OH)₄] +3H₂

Kislotalarda eriganda ham vodorod ajralib chiqadi:

2Al +6HCl → 2AlCl₃ + 3H₂

Alyuminiy odatdagi temparaturada galogenlar bilan birikib alyuminiy galogenlarni hosil qiladi. Masalan, alyuminiy kukunining yod bilan aralashmasiga bir tomchi suv ( bu yerda suv katolizatorlik vazifasini bajaradi) qo’shilganda issiqlik va yorug’lik chiqadigan quyidagi reaksiya sodir bo’ladi.

2Al + 3J₂ →2AlJ₃

Alyuminiy 8000C da azot bilan birikib alyuminiy nitrid AlN, 10000C da oltingugurt bilan Al₂S₃, 20000 C da ko’mir bilan alyuminiy karbid Al₄C₃ hosil qiladi.

Alyuminiy vodorod bilan bevosita birikmaydi, lekin yuqori temperaturada vodorodni eritadi, masalan, 10000C da 1 sm³ alyuminiy 0,2 sm³ vodorodni eritadi.

Alyuminiy terimetil Al(CH₃)₃ bilan vodorod aralashmasidan elektr razryad o’tkazib alyuminiy gidrid (AlH3)x olish mumkin, alyuminiy gidrid oq tusli amorf modda, 1050C da parchalanadi. Ishqoriy metallarning alyuminiyli gidridlari, masalan, litiyalyuminiy gidrid Li[AlH₄] katta ahamiyatga ega moddadir. Li[AlH₄] hosil qilish uchun litiy gidrid va alyuminiy xloridining efirdagi eritmalari quyidagicha o’zaro reaksiyaga kiritiladi: 4LiH + AlCl₃ → Li[AlH₄] + 3LiCl

Li[AlH₄] – efirda eriydigan, quruq havoda barqaror, 1500C bilan
1500C orasida parchalanadigan kristall modda. U qaytaruvchi sifatida ishlatiladi. Uning efirdagi eritmasiga alyuminiy xlorid ta’sir ettirib alyuminiy gidrid olish mumkin:

4Li[AlH₄] + AlCl₃ → 4AlH₃ + 3LiCl