Քիմիա

Անհատական-հետազոտական աշխատանք

Այլումին (Al)

Այլումինը արծաթափայլ սպիտակ մետաղ է: Քմիական նշանը՝ Al , ատոմային համարը՝ 13, ատոմային զանգվածը՝ 26.98154, պարբերությունը` III, խումբ` երրորդ։ Ալյումինը p–տարր է։

Վալենտային էլեկտրոնները երեքն են։ Օքսիդացման աստիճանը +3 է և 3 վալենտականություն։ Ալյումինի նեյտրալ ատոմի շառավիղը 0.143 նմ է, իսկ Al³⁺ իոնինը՝ 0.057 նմ։

Ալյումին պարզ նյութը փափուկ, թեթև արծաթասպիտակավուն երանգով մետաղ է, օժտված է մեծ էլեկտրա– և ջերմահաղորդականությամբ։ Մոտ 3 անգամ թեթև է երկաթից և պղնձից։ Ալյումինը հալվում է 600 °C ջերմաստիճանում։

Այլումինը ուժեղ վերականգնիչ և շատ ակտիվ մետաղ է։ Թթվածնի մթնոլորտում տաքացված ալյումինն այրվում է՝ արձակելով օքսիդի շիկացած շիթեր: Օդում ալյումինը շատ կայուն է և փոփոխության չի ենթարկվում։ Ալյումինը պատվում է օքսիդի աննշմարելի շերտով, որը պահպանում է մետաղը հետագա օքսիդացումից։ Օքսիդային ամուր թաղանթը թույլ չի տալիս, որ ալյումինը ռեակցիայի մեջ մտնի նաև ջրի հետ։ Ա լյումինը շատ զգայուն է ալկալիների նկատմամբ։ Արդեն սենյակային ջերմաստիճանում լուծվում է ալկալու ջրային լուծույթում՝ անջատելով ջրածին: Կիրառվում է թեթև և ամուր համաձուլվածքների ստացման, ալյումինաթերմիայի, ինչպես նաև կենցաղային իրերի պատրաստման համար։

Բնության մեջ տարածվածությունով ալյումինը գրավում է առաջին տեղը մետաղների մեջ և երրորդ տեղը բոլոր տարրերի մեջ: Ալյումինը մտնում է ահռելի քանակությամբ հանքանյութերի բաղադրության մեջ, գլխավորությամբ ալյումոսիլիկատների և լեռնային ապարների։ Ալյումինի միացություններ պարունակում են գրանիտները, բազալտները, կավը, դաշտային սպաթը։ Չնայած նրան, որ ալյումինը պարունակվում է շատ մեծ քանակությամբ հանքանյութերում և ապարներում, բոքսիտներով հարուստ տեղանքները, որոնք հանդիսանում են ալյումինի գործարանային ստացման հիմնական հումք, բավականին հազվադեպ են հանդիպում։ Միկրոէլեմենտների տեսքով ալյումինը առկա է կենդանիների և բույսերի հյուսվածքներում։

Մետաղների ընդհանուր բնութագրումը

«Մետաղ» բառը ծագել է հունական մետալոն արմատից, որը նշանակում է «հանք»: Հին դարերից արդեն մարդկությանը հայտնի է եղել յոթ մետաղ:

Մետաղները տարբեր գույների են: Արտադրության ոլորտում դրանք պայմանականորեն բաժանվում են սև  և գունավոր մետաղների:  Սովորական պայմաններում բոլոր մետաղներին, բացի սնդիկից հատուկ է պինդ ագրեգատային վիճակը, սակայն դրանց կարծրություններն ու հալման ջերմաստիճանները տարբեր են:

Ատոմի կառուցվածքը

Մետաղական տարրի ատոմ կազմված է դրական լիցքավորված միջուկից` պրոտոններից և նեյտրոններից և  նրա շուրջը արագ պտտվող բացասական լիցքավորված էլեկտրոններից։ Պրոտոնի և էլեկտրոնի լիցքերը մեծությամբ հավասար են, ատոմում նրանց թիվը հավասար։ Մետաղական տարրերի ատոմները ունեն նվազագույն թվով վալենտային էլեկտրոններ՝ առավելապես 1 և 2, հազվադեպ՝ 3։ Թույլ վալենտային էլեկտրոնները պոկվում են ատոմից՝ մետաղի հեղուկ կամ պինդ վիճակում, և նորից միանում նրանցից որևէ մեկին։ Ինչքան մեծ է ազատ էլեկտրոնները, ավելի է արտահայտված տարրի մետաղական հատկությունները։ Ազատ էլեկտրոնների այդ ամբողջությունը կոչում են էլեկտրոնային գազ։

Մետաղների դիրքը քիմիական տարրերի պարբերական համակարգում

Քիմիական տարրերի դասակարգումը մետաղների և ոչ մետաղների պայմանական է: Օրինակ ` ալյումին (Al) և ցինկ (Zn) տարրերը մետաղներ են, բայց դրանց առաջացրած օքսիդներն ու հիդրօքսիդներն օժտված են և՛ թթվային, և՛ հիմնային հատկություններով:

Իսկ գերմանիում (Ge) տարրն իր հատկություններով ավելի մոտ է ոչ մետաղներին: Իսկ օրինակ, սիլիցիումը (Si), արսենը (As) և աստատը (At) ցուցաբերում են որոշ մետաղական հատկություններ

Մետաղական քիմիական կապը

 Ատոմների միջև կապն իրագործվում է դրանց էլեկտրոնների փոխազդեցությամբ, հետևաբար քիմիական կապի տեսությունը պետք է լինի էլեկտրոնային տեսություն։ Քիմիական կապի տեսությունը քիմիայի կարևորագույն ուսմունքներից է:

Մետաղային կապը ապատեղայնացված կապ է, գործում է ոչ թե երկու կամ իր շուրջը գտնվող մի քանի ատոմների, այլ մետաղի կտորի բոլոր ատոմների միջև։ Մետաղային կապին բնորոշ է մետաղական բյուրեղացանցը, որի հանգույցներում մետաղի դրական իոններն են՝ շրջապատված ազատորեն տեղաշարժվող վալենտային էլեկտրոններով։ Մետաղային կապին և մետաղային բյուրեղացանցին բնորոշ են պլաստիկությունը, լավ էլեկտրա– և ջերմահաղորդականությունը, մետաղական փայլը։

Մետաղների ֆիզիկական հատկությունները

Մետաղի դրական իոնների և ընդհանուր էլեկտրոնային ամպի փոխազդեցությամբ պայմանավորված կապն էլ անվանում են մետաղական:

Բյուրեղավանդակի յուրահատուկ կառուցվածքը պայմանավորում է մետաղների կարևոր բոլոր ֆիզիկական հատկությունները՝ գույնը, կարծրությունը, հալման ջերմաստիճանը,  խտությունը, էլեկտրահաղորդականությունը և ջերմահաղորդականությունը, մետաղական փայլն ու անթափանցիկությունը, պլաստիկությունը:

Մետաղները տարբեր գույնի են: Արտադրության ոլորտում դրանք պայմանականորեն բաժանվում են սև և գունավոր մետաղների: