Tìm hiểu về kim loại NHÔM

Chia sẻ: chungduykhiem90

Nhôm là một kim loại mềm, nhẹ với màu xám bạc ánh kim mờ, vì có một lớp mỏng ôxi hóa tạo thành rất nhanh khi nó để trần ngoài không khí. Tỷ trọng riêng của nhôm chỉ khoảng một phần ba sắt hay đồng; nó rất mềm (chỉ sau vàng), dễ uốn (đứng thứ sáu) và dễ dàng gia công trên máy móc hay đúc; nó có khả năng chống ăn mòn và bền vững do lớp ôxít bảo vệ. Nó cũng không nhiễm từ và không cháy khi để ở ngoài không khí ở điều kiện thông thường.....

Bạn đang xem 10 trang mẫu tài liệu này, vui lòng download file gốc để xem toàn bộ.

Nội dung Text: Tìm hiểu về kim loại NHÔM

NHÔM – AL – ALUMINIUM
Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM
GVHD: GVC Ths. PHẠM XUÂN HỔ
SVTH: Lê Bảo Toàn - 08101146
Chung Duy Khiêm - 08101063



Tổng quát – nhôm

● Tên: Nhôm.
● KHH: Al – vị trí: 13.
● KLNT: 27 dvC.
● Phân loại: kim loại yếu.
● Khối lượng riêng: 2.7g/cm3.
● Độ cứng: 3.0.
● Bề ngoài: trắng sáng nhìn như bạc.
● Khả năng dẫn điện: đứng thứ 4 sau: Bạc ( Ag), Đồng (Cu), Vàng(Au).

● Một số hình ảnh của nhôm:
NỘI DUNG

Lịch sử.

Nguồn gốc gọi tên.

Sơ lược thuộc tính của nhôm.

Hợp chất của nhôm.

Hợp kim của nhôm.

Các đồng vị của kim loại nhôm.

Các trạng thái oxi hóa của kim loại nhôm.

Tác hại của nhôm đối với con người và vật dụng.

Ứng dụng của kim loại nhôm.

Sự phổ biến và điều chế kim loại nhôm.





 LỊCH SỬ
… Plini Bố có kể lại một sự kiện lý thú từng xảy ra gần hai ngàn năm về
trước. Một hôm, một người lạ đến gặp hoàng đế La Mã Tibêri. Người đó mang
tặng hoàng đế một cái chén do chính mình làm ra từ một thứ kim loại lấp lánh
như bạc, nhưng lại rất nhẹ. Người thợ nói rằng, anh ta lấy được thứ kim loại
mà chưa ai biết này từ đất sét. Có lẽ Tibêri ít khi bận tâm biết ơn ai, và ông ta
cũng là một hoàng đế thiển cận. Sợ rằng, thứ kim loại mới với những tính chất
tuyệt vời của nó sẽ làm mất hết giá trị của đống vàng và bạc đang cất giữ trong
kho, nên vị hoàng đế này đã ra lệnh chém đầu người phát minh và phá tan xưởng
của anh ta để từ đấy về sau không còn ai dám sản xuất thứ kim loại “nguy
hiểm” ấy nữa.

… Mãi đến thế kỷ XVI, tức là khoảng một ngàn năm trăm năm về sau, lịch sử
của nhôm mới được ghi thêm một trang mới. Vị y sự kiêm nhà vạn vật học đầy
tài năng người Đức là Philip Aureon Teofrat Bombat Fôn Hôhengây (Philippus
Aureolus Theophratus Bombastus Von Hohenheim) - người đã đi vào lịch sử với
biệt danh là Paratxen, đã làm được điều đó. Khi nghiên cứu các chất và các
khoáng vật khác nhau trong đó có cả các loại phèn, nhà bác học này đã xác định
được rằng, chúng là “muối của một loại đất chứa phèn nào đó” mà thành phần
của nó có chứa oxit của một kim loại chưa ai biết; các dân tộc cổ xưa đã dùng
một loại chất khoáng mà họ gọi là “Alumen”, nghĩa là “làm săn sợi” để giữ màu
khi nhuộm vải. Chất khoáng này chính là phèn.
… Vào khoảng thế kỷ thứ VIII - IX, phèn đã được dùng để nhuộm vải, để
thuộc da cừu, da dê ở nước Nga cổ xưa. Thời trung cổ, một số xưởng sản xuất
phèn đã hoạt động ở châu Âu.

… Năm 1754, nhà hóa học người Đức là Anđrêat Xighizmunđơ Macgrap
(Andreas Sigismund Marggaf) đã tách được thứ “đất chứa phèn” mà Paratxen đã
nói đến từ hai trăm năm trước đó. Phải qua mấy chục năm nữa, nhà bác học
người Anh là Hanfri Đêvi (Humphry Davy) mới thử tìm cách tách thứ kim loại ẩn
náu trong phèn. Năm 1807, bằng cách điện phân các chất kiềm, ông đã phát hiện
ra natri và kali, nhưng ông chưa phân giải được đất phèn bằng dòng điện như
thế. Mấy năm, nhà bác học người Thụy Điển là Iuên Iacop Becxêliut (Jons Jakob
Berxelius) cũng bắt tay vào những cuộc thử nghiệm như vậy, song công cuộc của
ông không thu được kết quả. Mặc dầu vậy, các nhà bác học vẫn quyết định đặt
tên cho kim loại “bất trị” này: lúc đầu, Becxêliut gọi nó là alumium, và về sau,
Đêvi đã đổi alumium thành aluminium (nhôm).

… Năm 1825, Nhà bác học người Đan Mạch Hans Khrixtian Ecxtet (Hans
Christian Oersted) là người đầu tiên chế được nhôm kim loại giống như người
thợ vô danh thời cổ La Mã.

… Hai năm sau, một nhà hóa học Đức trẻ tuổi nhưng đã nổi tiếng, tên là
Friđric Vuêle (Friederich Wohler) đã đến Côpenhaghen để gặp Ecxtet. Ecxtet cho
Vuêle biết là ông không định tiếp tục các thí nghiệm điều chế nhôm nữa. Thế là
sau khi trở về nước Đức, Vuêle đã lao ngay vào nghiên cứu vấn đề này - một vấn
đề mà ông quan tâm từ lâu. Chỉ đến cuối năm 1827, ông đã công bố phương pháp
điều chế kim loại mới này của mình. Sự thực thì phương pháp của Vuêle chỉ cho
phép tách được nhôm ở dạng hạt có độ lớn không bằng đầu kim băng, nhưng nhà
bác học đã tiếp tục làm thực nghiệm cho đến khi hoàn chỉnh các phương pháp
điều chế nhôm ở dạng khối đặc. Ông phải mất ... mười tám năm vào việc đó.

… Năm 1855, tại cuộc Triển lãm quốc tế ở Pari, người ta đã trưng bày "bạc
lấy từ đất sét" làm chấn động dư luận. Đó là những tấm và thỏi nhôm do nhà bác
học kiêm nhà công nghiệp người Pháp Hăngri Etien Xanh -Cle Đêvi (Henri
Etienne Sainte Claire Deville) chế tạo ra.

… Charles Martin Hall nhận được bằng sáng chế (số 400655) năm 1886, về
quy trình điện phân để sản xuất nhôm. Henri Saint-Claire Deville (Pháp) đã hoàn
thiện phương pháp của Wöhler (năm 1846) và thể hiện nó trong cuốn sách năm
1859 với hai cải tiến trong quy trình là thay thế kali thành natri và hai thay vì một
(chlorure)??. Phát minh của quy trình Hall-Héroult năm 1886 đã làm cho việc sản
xuất nhôm từ khoáng chất trở thành không đắt tiền và ngày nay nó được sử dụng
rộng rãi trên thế giới.
… Nước Đức trở thành nhà sản xuất nhôm lớn nhất thế giới sau khi Adolf
Hitler lên nắm quyền. Tuy nhiên, năm 1942, những nhà máy thủy điện mới như
Grand Coulee Dam đã cho phép Mỹ những thứ mà nước Đức quốc xã không thể
hy vọng cạnh tranh: khả năng sản xuất đủ nhôm để có thể sản xuất 60.000 máy
bay chiến đấu trong bốn năm.

 Nguồn gốc gọi tên


Từ tiếng la tinh "alumen" , "aluminis" nghĩa là sinh ra phèn.




 Bảng thuộc tính của nhôm
 Thuộc tính
Nhôm là một kim loại mềm, nhẹ với màu xám bạc ánh kim mờ, vì có một lớp
mỏng ôxi hóa tạo thành rất nhanh khi nó để trần ngoài không khí. Tỷ trọng riêng
của nhôm chỉ khoảng một phần ba sắt hay đồng; nó rất mềm (chỉ sau vàng), dễ
uốn (đứng thứ sáu) và dễ dàng gia công trên máy móc hay đúc; nó có khả năng
chống ăn mòn và bền vững do lớp ôxít bảo vệ. Nó cũng không nhiễm từ và không
cháy khi để ở ngoài không khí ở điều kiện thông thường.

 Hợp chất của nhôm
Nhôm oxit Al2O3




• Nhôm oxit là chất rắn, màu trắng, không tan và không tác dụng với
nước. Nóng chảy ở nhiệt độ rất cao ( trên 2000 độ C ).
• Trong vỏ trái đất, Al2O3 tồn tại dưới dạng:
• Tinh thể Al2O3 khan là những đá quý, rất cứng, phản xạ ánh sáng tốt và
có màu sắc đẹp: corinđon là tinh thể Al2O3 trong suốt, không màu; rubi
(hồng ngọc) màu đỏ, saphia màu xanh, chúng là những tinh thể có lẫn
dấu vết của những oxit kim loại khác nhau.
• Quặng nhôm là Al2O3 không nguyên chất.
 Về tính chất hóa học:

• Al2O3 là hợp chất bền
Nhôm tác dụng với oxit tạo ra nhôm oxit là hợp chất ion,
phản ứng tỏa rất nhiều nhiệt.Điều này cho thấy:
Al2O3 là hợp chất ion rất bền vững, nóng chảy ở nhiệt
độ trên 2000 độ Cmà không bị phân hủy.
Sự khử Al2O3 để có nhôm là rất khó khăn ( không thể
dùng những chất khử thường như H2, C, CO ở bất cứ
nhiệt độ nào )
• Al2O3 là hợp chất lưỡng tính
Khi tác dụng với axit mạnh,Al2O3 có tính chất của oxit
bazơ:
Al2O3 + 6HCl -> 2AlCl3 + 3H2O
Khi tác dụng với dung dịch bazơ,Al2O3 có tính chất của
oxit axit:
Al2O3 +2NaOH -> 2NaAlO2 + H2O
Tinh thể nhôm oxit trong suốt không màu hoặc có màu,
một phần dùng làm đồ nữ trang, một phần dùng chế tạo
các chi tiết trong các ngành kĩ thuật chính xác, như chân
kính đồng hồ, máy phát laze...
Nhôm oxit lẫn tạp chất có độ rắn cao, được dùng làm vật
liệu mài ( đá mài, bột giấy ráp, bột đánh bóng...)

Nhôm hiđroxit Al(OH)3
• Trong nước, nhôm hiđroxit là chất kết tủa keo, màu trắng. Điều
chếAl(OH)3 bằng phản ứng trao đổi giữa muối nhôm với dung dịch
bazơ:
Al3+ 3OH- ->Al(OH)3
• Al(OH)3 là hợp chất kém bền
Nung nóng nhôm hiđroxit được nhôm oxit khan:
2Al(OH)3 -> Al2O3 + 3H2O
• Al(OH)3 là hợp chất lưỡng tính
Cho một ít nhôm hiđroxit vào cốc nước, nhỏ vài giọt dung dịch HCL
hoặc H2SO4 loãng vào kết tủa, kết tủa tan.
Al(OH)3 + NaOH -> NaAlO2 +2H2O
Al(OH)3 + OH- -> AlO2- + 2H2O
Công thức của nhôm hiđroxit có thể viết dưới dạng HAlO2.H2O trong
phản ứng này, nhôm hiđroxit đã cho proton, nó có tính chất của axit:
HAlO2.H2O + OH- -> AlO2- + 2H2O
Khi tác dụng với dung dịch bazơ, Al(OH)3 có tính chất của axit. Muối
natri aluminat chỉ tồn tại trong dung dịch, nó là muối của axit meta
aluminic HAlO2.H2O. Axit này cũng chính là nhôm hiđroxit.
Thực tế, nhôm được coi như không tác dụng với nước. Nhưng nhôm bị
hòa tan dễ dàng trong dung dịch bazơ mạnh ( nồng độ càng lớn, nhiệt
độ càng cao thì sự hòa tan càng nhanh ).

Muối nhôm

• Nhôm sunfat




Muối nhôm sunfat có nhiều ứng dụng là muối kép kali và nhôm ngậm
nước (có tên phèn chua):
K2SO4.Al2(SO4)3.24H2O
hoặc có thể viết gọn là KAl(SO4)2.12H2O. Muối này được dùng trong
ngành thuộc dao động, công nghiệp giấy, chất cầm màu trong ngành
nhuộm vải, chất làm trong nước đục...
• Nhôm clorua AlCl3
Muối nhôm clorua dùng làm chất xúc tác trong công nghiệp chế biến dầu
mỏ và tổng hợp nhiều hợp chất hữu cơ.




 Hợp kim của nhôm

Hợp kim của nhôm là hợp kim của nhôm với các các nguyên tố khác như:
đồng, thiếc, mangan, silic, magiê.
• Hợp kim đuyra
Hợp chất quan trọng nhất của nhôm là đuyra. Thành phần có : 94% Al,
4% Cu, còn lại là các nguyên tố Mn,Mg,Si.... Hợp kim này có độ bền
hơn nhôm 4 lần ( gần bằng độ bền của thép), có tỉ khối xấp xỉ
27.5g/cm3. Đuyra được dùng nhiều trong công nghiệp chế tạo máy bay,
ôtô, xe lửa...
• Hợp kim silumin

Thành phần chính của silumin là Al
và Si ( 10 đến 14% Si). Hợp kim có
ưu điểm nhẹ, bền và rất ăn khuôn
(thể tích dãn nợ khi nhiệt độ giảm).
Silumin được dùng để đúc một số bộ
phận của máy móc.
• Hợp kim almelec
Hợp kim almelec có chứa đến 98,5 % nhôm,
còn lại là Mg, Si, Fe. Hợp kim này có ưu điểm là điện trở nhỏ, dai và
bền hơn nhôm. Almelec dùng để chế tạo dây cáp dẫn điện cao thế thay
cho đồng là kim loại qúy hiếm và nặng.
• Hợp kim electron
Thành phần chính của hợp kim electron là magie ( 83,3%) nhôm
(10,5%), còn lại là kẽm và mangan.Electron có những ưu điểm là nhẹ
( có khối lượng riêng 1.75g/cm3 , bằng 0,65 lần so với nhôm), rất bề
về mặt cơ học ( bền hơn thép) chịu được sự va chạm và sự thay đổi
nhiệt độ trong giới hạn và đột ngột. Electron dùng để chế tạo tàu vũ
trụ, vệ tinh nhân tạo...

 Tính chất:

 Khối lượng riêng nhỏ (~2,7g/cm³) nên nhôm và hợp kim nhôm chỉ
nặng bằng 1/3 thép, đó là tính chất đặc biệt được chú trọng khi các
thiết bị cần chế tạo phải chú trọng đến trọng lượng (trong ngành
hàng không, vận tải...).

 Tính chống ăn mòn trong khí quyển: Do đặc tính ôxy hoá của nó đã
biến lớp bề mặt của nhôm thành ôxít nhôm (Al2O3) rất xít chặt và
chống ăn mòn cao trong khí quyển, do đó chúng có thể dùng trong
đa ngành mà không cần sơn bảo vệ. Để tăng tính chống ăn mòn,
người ta đã làm cho lớp ô xít nhôm bảo vệ dày thêm bằng cách anot
hoá.

 Tính dẫn điện: Tính dẫn điện của nhôm bằng 2/3 của đồng (kim
loại), nhưng do nhôm nhẹ hơn nên chúng được sử dụng nhiều hơn
bởi nếu cùng truyền một dòng điện thì dây nhôm nhẹ hơn bằng
1/2; ít bị nung nóng hơn...

 Tính dẻo: Rất dẻo, nên rất thuận lợi cho việc kéo thành dây, tấm,
lá, băng, màng, ép chảy thành các thanh có biến dạng đặc biệt (dùng
cho khung cửa, các loại tản nhiệt...rất thuận tiện khi sản xuất).
 Nhiệt độ nóng chảy: Tương đối thấp nên thuận tiện cho việc nấu
chảy khi đúc, nhưng cũng làm nhôm và hợp kim nhôm không sử
dụng được ở nhiệt độ cao hơn 300-400 độ C.

 Độ bền, độ cứng: Thấp.

 Phân loại:


• Hợp kim nhôm biến dạng: Được chia làm hai loại là hợp kim
nhôm biến dạng hoá bền được bằng nhiệt luyện và hợp kim
nhôm biến dạng không hoá bền được bằng nhiệt luyện.
• Hợp kim nhôm đúc là các loại hợp kim với khoảng Si rộng (5-20%)
và có thêm Mg (0,3-0,5%) để tạo pha hoá bền Mg2Si nên các hệ Al-
Si-Mg phải qua hoá bền. Cho thêm Cu (3-5%) vào hệ Al-Si-Mg để
cải thiện cơ tính và có tính đúc tốt do có các thành phần gần với
cùng tin Al-Si-Cu nên được sử dụng trong đúc piston (AA390.0),
nắp máy của động cơ đốt trong.



 Đồng vị của kim loại nhôm
Nhôm có 9 đồng vị, số Z của chúng từ 23 đến 30. Chỉ có Al-27 (đồng vị
ổn định) và Al-26 (đồng vị phóng xạ, t1/2 = 7,2 × 105 năm) tìm thấy trong tự nhiên,
tuy nhiên Al-27 có sự phổ biến trong tự nhiên là 100%. Al-26 được sản xuất từ
agon trong khí quyển do va chạm sinh ra bởi các tia vũ trụ proton. Các đồng vị
của nhôm có ứng dụng thực tế trong việc tính tuổi của trầm tích dưới biển, các
vết mangan, nước đóng băng, thạch anh trong đá lộ thiên, và các thiên thạch. Tỷ
lệ của Al-26 trên beryli-10 được sử dụng để nghiên cứu vai trò của việc chuyển
hóa, lắng đọng, lưu trữ trầm tích, thời gian cháy và sự xói mòn trong thang độ
thời gian 105 đến 106 năm (về sai số).

Al-26 nguồn gốc vũ trụ đầu tiên được sử dụng để nghiên cứu Mặt Trăng
và các thiên thạch. Các thành phần của thiên thạch, sau khi thoát khỏi nguồn gốc
của chúng, trong khi chu du trong không gian bị tấn công bởi các tia vũ trụ, sinh ra
các nguyên tử Al-26. Sau khi rơi xuống Trái Đất, tấm chắn khí quyển đã bảo vệ
cho các phần tử này không sinh ra thêm Al-26, và sự phân rã của nó có thể sử
dụng để xác định tuổi trên trái đất của các thiên thạch này. Các nghiên cứu về
thiên thạch cho thấy Al-26 là tương đối phổ biến trong thời gian hình thành hệ
hành tinh của chúng ta. Có thể là năng lượng được giải phóng bởi sự phân rã Al-
26 có liên quan đến sự nấu chảy lại và sự sai biệt của một số tiểu hành tinh sau
khi chúng hình thành cách đây 4,6 tỷ năm.



 Các trạng thái oxi hóa của kim loại nhôm


 Trạng thái ôxi hóa 1

AlH được điều chế khi nhôm bị nung nóng ở nhiệt độ 1500 °C trong

hiđrô.
Al2O được điều chế bằng cách nung nóng ôxít thông thường, Al2O3,

với silic ở nhiệt độ 1800 °C trong chân không.
Al2S được điều chế bằng cách nung nóng Al2S3 với vỏ nhôm ở nhiệt

độ 1300 °C trong chân không. Nó nhanh chóng bị chuyển thành các chất
ban đầu. Selenua được điều chế tương tự.
AlF, AlCl và AlBr tồn tại trong pha khí khi ba halua được nung nóng

cùng với nhôm.

 Trạng thái ôxi hóa 2

Subôxít nhôm, AlO có thể được tồn tại khi bột nhôm cháy trong ôxy.



 Trạng thái ôxi hóa 3

Quy tắc Fajans chỉ ra rằng cation hóa trị ba Al3+ là không được mong

chờ tìm thấy trong các muối khan hay trong các hợp chất nhị phân như
Al2O3. Hiđrôxít nhôm là một bazơ yếu và muối nhôm của các axít yếu,
chẳng hạn như cacbonat, không thể tạo ra. Muối của các axít mạnh,
chẳng hạn như nitrat, là ổn định và hòa tan trong nước, tạo thành các
hiđrat với ít nhất sáu phân tử nước kết tinh.



Hiđrua nhôm, (AlH3)n, có thể sản xuất từ trimêthyl nhôm và hiđrô dư

thừa. Nó cháy kèm nổ trong không khí. Nó cũng có thể được điều chế
bằng phản ứng của clorua nhôm trên hiđrua liti trong dung dịch ête,
nhưng không thể cô lập thành dạng tự do từ dung dịch.
Cacbua nhôm, Al4C3 được sản xuất bằng cách nung nóng hỗn hợp hai

nguyên tố trên 1.000 °C. Các tinh thể màu vàng nhạt có cấu trúc lưới
phức tạp,và phản ứng với nước hay axít loãng tạo ra mêtan. Axêtylua,
Al2(C2)3, được điều chế bằng cách cho axêtylen đi qua nhôm nóng.
Nitrua nhôm, AlN, có thể được sản xuất từ các nguyên tố ở nhiệt độ

800 °C. Nó bị thủy phân bởi nước tạo ra amôniắc và hiđrôxít nhôm.
Phốtphua nhôm, AlP, được sản xuất tương tự, và bị thủy phân thành

phốtphin (PH3).
Ôxít nhôm, Al2O3, tìm thấy trong tự nhiên như là corunđum, và có thể

điều chế bằng cách đốt nóng nhôm với ôxy hay nung nóng hiđrôxít,
nitrat hoặc sulfat. Như là một loại đá quý, độ cứng của nó chỉ thua có
kim cương, nitrua bo và cacborunđum. Nó gần như không hòa tan trong
nước.
Hiđrôxít nhôm có thể được điều chế như là một chất kết tủa dạng

gelatin bằng cách cho thêm amôniắc vào trong dung dịch của các muối
nhôm. Nó là lưỡng tính, vừa là bazơ yếu vừa là axít yếu, có thể tạo ra
các muối aluminat với kim loại kiềm. Nó tồn tại trong các dạng tinh
thể khác nhau.
Sulfua nhôm, Al2S3, có thể điều chế bằng cách cho sulfua hiđrô đi qua

bột nhôm. Nó là một chất đa hình.
Florua nhôm, AlF3, có thể điều chế bằng cách cho hai nguyên tố tác

dụng với nhau hay cho hiđrôxít nhôm tác dụng với HF. Nó tạo thành
phân tử lớn, bay hơi không qua pha nóng chảy ở nhiệt độ 1.291 °C
(thăng hoa). Nó là một chất rất trơ. Các trihalua khác là các chất dime,
có cấu trúc cầu nối.
Các hợp chất hữu cơ của nhôm có công thức chung AlR3 tồn tại và nếu

không phải là các phân tử lớn, thì là các chất dime hay trime. Chúng
được sử dụng trong tổng hợp chất hữu cơ, ví dụ trimêtyl nhôm.
Các chất alumino-hyđrua của phần lớn các nguyên tố có khả năng tích

điện dương đã được biết, trong đó có giá trị nhất là hiđrua nhôm liti,
Li[AlH4]. Khi bị đốt nóng, nó phân hủy thành nhôm, hiđrô và hiđrua liti,
nó bị thủy phân trong nước. Nó có nhiều ứng dụng trong hóa hữu cơ.
Các alumino-halua [AlR4] có cấu trúc tương tự.

 Tác hại của nhôm đối với con người và vật dụng
Nhôm là một trong ít các nguyên tố phổ biến nhất mà không có chức năng có ích
nào cho các cơ thể sống, nhưng có một số người bị dị ứng với nó — họ bị các
chứng viêm da do tiếp xúc với các dạng khác nhau của nhôm: các vết ngứa do sử
dụng các chất làm se da hay hút mồ hôi (phấn rôm), các rối loạn tiêu hóa và giảm
hay mất khả năng hấp thụ các chất dinh dưỡng từ thức ăn nấu trong các nồi
nhôm, nôn mửa hay các triệu chứng khác của ngộ độc nhôm do ăn (uống) các sản
phẩm như Kaopectate® (thuốc chống ỉa chảy), Amphojel® và Maalox® (thuốc
chống chua).
Đối với những người khác, nhôm
không bị coi là chất độc như các kim
loại nặng, nhưng có dấu hiệu của
ngộ độc nếu nó được hấp thụ nhiều,
mặc dù việc sử dụng các đồ nhà bếp
bằng nhôm (phổ biến do khả năng
chống ăn mòn và dẫn nhiệt tốt) nói
chung chưa cho thấy dẫn đến tình
trạng ngộ độc nhôm. Việc tiêu thụ
qua nhiều



các thuốc chống chua chứa các hợp chất nhôm và việc sử dụng quá nhiều các
chất hút mồ hôi chứa nhôm có lẽ là nguồn duy nhất sinh ra sự ngộ độc nhôm.
Người ta cho rằng nhôm có liên quan đến bệnh Alzheimer, mặc dù các nghiên
cứu gần đây đã bị bác bỏ.

Cần cẩn thận để không cho nhôm tiếp xúc với một số chất hóa học nào đó có
khả năng ăn mòn nó rất nhanh. Ví dụ, chỉ một lượng nhỏ thủy ngân tiếp xúc với
bề mặt của miếng nhôm có thể phá hủy lớp ôxít nhôm bảo vệ thông thường có
trên bề mặt các tấm nhôm. Trong vài giờ, thậm chí cả một một cái xà có cấu trúc
nặng nề có thể bị làm yếu đi một cách rõ rệt. Vì lý do này, các loại nhiệt kế thủy
ngân không được phép trong nhiều sân bay và hãng hàng không, vì nhôm là thành
phần cấu trúc cơ bản của các máy bay.




 Ứng dụng của kim loại nhôm

Tính theo cả số lượng lẫn giá trị, việc sử dụng nhôm vượt tất cả các kim
loại khác, trừ sắt, và nó đóng vai trò quan trọng trong nền kinh tế thế giới. Nhôm
nguyên chất có sức chịu kéo thấp, nhưng tạo ra các hợp kim với nhiều nguyên tố
như đồng, kẽm, magiê, mangan và silic. Khi được gia công cơ-nhiệt, các hợp kim
nhôm này có các thuộc tính cơ học tăng lên đáng kể.
Các hợp kim nhôm tạo thành một thành phần quan trọng trong các máy bay

và tên lửa do tỷ lệ sức bền cao trên cùng khối lượng.
Các loại vỏ phủ nhôm đôi khi được dùng thay vỏ phủ vàng để phủ vệ tinh

nhân tạo hay khí cầu để tăng nhiệt độ cho chúng, nhờ vào đặc tính hấp
thụ bức xạ điện từ của Mặt Trời tốt, mà bức xạ hồng ngoại vào ban đêm
thấp.
Ôxít nhôm, alumina, được tìm thấy trong tự nhiên dưới dạng corunđum,

emery, ruby và saphia và được sử dụng trong sản xuất thủy tinh. Ruby và
saphia tổng hợp được sử dụng trong các ống tia laser để sản xuất ánh sáng
có khả năng giao thoa.
Khi nhôm được bay hơi trong chân không, nó tạo ra lớp bao phủ phản xạ

cả ánh sáng và bức xạ nhiệt. Các lớp bao phủ này tạo thành một lớp mỏng
của ôxít nhôm bảo vệ, nó không bị hư hỏng như các lớp bạc bao phủ vẫn
hay bị. Trên thực tế, gần như toàn bộ các loại gương hiện đại được sản
xuất sử dụng lớp phản xạ bằng nhôm trên mặt sau của thủy tinh. Các
gương của kính thiên văn cũng được phủ một lớp mỏng nhôm, nhưng là ở
mặt trước để tránh các phản xạ bên trong mặc dù điều này làm cho bề
mặt nhạy cảm hơn với các tổn thương.
Hợp kim nhôm, nhẹ và bền, được dùng để chế tạo các chi tiết của

phương tiện vận tải (ô tô, máy bay, xe tải, toa xe tàu hỏa, tàu biển, v.v.)
Đóng gói (can, giấy gói, v.v)

Xử lý nước

Xây dựng (cửa sổ, cửa, ván, v.v; tuy nhiên nó đã đánh mất vai trò chính

dùng làm dây dẫn phần cuối cùng của các mạng điện, trực tiếp đến người
sử dụng.)
Các hàng tiêu dùng có độ bền cao (trang thiết bị, đồ nấu bếp, v.v)

Các đường dây tải điện (mặc dù độ dẫn điện của nó chỉ bằng 60% của

đồng, nó nhẹ hơn nếu tính theo khối lượng và rẻ tiền hơn)




Chế tạo máy móc.

Mặc dù tự bản thân nó là không nhiễm từ, nhôm được sử dụng trong thép

MKM và các nam châm Alnico.
Nhôm siêu tinh khiết (SPA) chứa 99,980% - 99,999% nhôm được sử dụng

trong công nghiệp điện tử và sản xuất đĩa CD.
Nhôm dạng bột thông thường được sử dụng để tạo màu bạc trong sơn.

Các bông nhôm có thể cho thêm vào trong sơn lót, chủ yếu là trong xử lý
gỗ — khi khô đi, các bông nhôm sẽ tạo ra một lớp kháng nước rất tốt.
Nhôm dương cực hóa là ổn định hơn đối với sự ôxi hóa, và nó được sử

dụng trong các lĩnh vực khác nhau của xây dựng.






Phần lớn các bộ tản nhiệt cho CPU của các máy tính hiện đại được sản

xuất từ nhôm vì nó dễ dàng trong sản xuất và độ dẫn nhiệt cao.
Ôxít nhôm, alumina, được tìm thấy trong tự nhiên dưới dạng corunđum,

emery, ruby và saphia và được sử dụng trong sản xuất thủy tinh. Ruby và
saphia tổng hợp được sử dụng trong các ống tia laser để sản xuất ánh sáng
có khả năng giao thoa.
Sự ôxi hóa nhôm tỏa ra nhiều nhiệt, nó sử dụng để làm nguyên liệu rắn

cho tên lửa, nhiệt nhôm và các thành phần của pháo hoa.
 Sự phổ biến và điều chế kim loại nhôm


Mặc dù nhôm là nguyên tố phổ biến trong vỏ Trái Đất (8,1%), nó lại hiếm
trong dạng tự do và đã từng được cho là kim loại quý có giá trị hơn vàng (Người
ta nói rằng Napoleon III của Pháp có các bộ đồ ăn bằng nhôm dự phòng cho
những người khách quý nhất của ông. Những người khách khác chỉ có bộ đồ ăn
bằng vàng). Vì thế nhôm là kim loại tương đối mới trong công nghiệp và được
sản xuất với số lượng công nghiệp chỉ khoảng trên 100 năm.

Nhôm khi mới được phát hiện là cực kỳ khó tách ra khỏi các loại đá có
chứa nó. Vì toàn bộ nhôm của Trái Đất tồn tại dưới dạng các hợp chất nên nó là
kim loại khó nhận được nhất. Lý do là nhôm bị ôxi hóa rất nhanh và ôxít nhôm là
một hợp chất cực kỳ bền vững, không giống như gỉ sắt, nó không bị bong ra.

Sự tái chế nhôm từ các phế thải đã trở thành một trong những thành phần
quan trọng của công nghiệp luyện nhôm. Việc tái chế đơn giản là nấu chảy kim
loại, nó rẻ hơn rất nhiều so với sản xuất từ quặng. Việc tinh chế nhôm tiêu hao
nhiều điện năng; việc tái chế chỉ tiêu hao khoảng 5% năng lượng để sản xuất ra
nó trên cùng một khối lượng sản phẩm. Mặc dù cho đến đầu thập niên 1900,
việc tái chế nhôm không còn là một lĩnh vực mới. Tuy nhiên, nó là lĩnh vực hoạt
động trầm lắng cho đến tận những năm cuối thập niên 1960 khi sự bùng nổ của
việc sử dụng nhôm để làm vỏ của các loại đồ uống, kể từ đó việc tái chế nhôm
được đưa vào trong tầm chú ý của cộng đồng. Các nguồn tái chế nhôm bao gồm
ô tô cũ, cửa và cửa sổ nhôm cũ, các thiết bị gia đình cũ, contenơ và các sản phẩm
khác.



Mỏ bauxit và công nghiệp nhôm

Nhôm tự nhiên trong quặng ở ba dạng khoáng vật:
• Boehmite, mono hydrat alumin Al2O3(H2O), ở các nước có khí hậu kiểu Địa
Trung Hải như Pháp, Hy Lạp, Thổ Nhĩ Kỳ,…
• Gibbstite, tri hydrat alumin Al2O3(H2O)3, ở các nước nhiệt đới như Guinea,
Nam Mỹ, Ấn Độ, Australia,...
• Và diaspore, một dạng mono hydrat và tri hydrat, ở các nước vùng
Caribbean.
Đa số những mỏ bauxite ở gần mặt đất và được khai thác lộ thiên. Sau khi được
hiệu chỉnh trong suốt thế kỷ thứ XIX, công nghệ chế biến nhôm từ bauxit thành
nhôm bây giờ đã ổn định
Quy trình bayer chế biến alumin từ bauxit

Nhôm là một kim loại hoạt động và rất khó phân lập nó ra từ quặng, ôxít
nhôm (Al2O3). Việc khử trực tiếp, ví dụ với cacbon, là không kinh tế vì ôxít nhôm
có điểm nóng chảy cao (khoảng 2.000 °C). Vì thế, nó được tách ra bằng cách
điện phân – ôxít nhôm được hòa tan trong cryôlit nóng chảy và sau đó bị khử bởi
dòng điện thành nhôm kim loại. Theo công nghệ này, nhiệt độ nóng chảy của
hỗn hợp chỉ còn khoảng 950-980 °C. Cryôlit nguyên thủy được tìm thấy như một
khoáng chất ở Greenland, nhưng sau đó được thay thế bằng cryôlit tổng hợp.
Cryôlit là hỗn hợp của các florua nhôm, natri và canxi (Na3AlF6). Ôxít nhôm trong
dạng bột màu trắng thu được từ quặng bôxít tinh chế, quặng này có màu đỏ vì
chứa khoảng 30-40% ôxít sắt. Nó được tinh chế theo công nghệ Bayer.

Quy trình diễn biến như sau:

 Hoà tan hydrat alumin của bauxit trong một dung dịch hydroxyd natri NaOH
ở nhiệt độ 200/2500C để tạo ra aluminat natri NaAlO2.
Lọc những dung dịch để loại bùn đỏ chứa những chất bẩn, chủ yếu gồm

bởi những oxyd chứa trong quặng bauxit.
Chờ cho dung dịch nguội để cho aluminat natri trở lại dạng hydrat alumin

và kết tủa.
Lọc một lần nữa để hoàn nguyên hydroxyd natri.

Nung hydrat alumin để có alumin Al2O3.

Trước khi có công nghệ này, công nghệ được sử dụng là công nghệ
Deville

Công nghệ điện phân thay thế cho công nghệ Wöhler, là công nghệ khử
clorua nhôm khan với kali.

Các điện cực trong điện phân ôxít nhôm làm từ cacbon. Khi quặng bị nóng
chảy, các ion của nó chuyển động tự do. Phản ứng tại catốt mang điện âm là:

Al3+ + 3e- → Al

Ở đây các ion nhôm bị biến đổi (nhận thêm điện tử). Nhôm kim loại sau
đó chìm xuống và được đưa ra khỏi lò điện phân.

Tại cực dương (anốt) ôxy dạng khí được tạo thành:

2O2- → O2 + 4e-

Cực dương cacbon bị ôxi hóa bởi ôxy. Cực dương bị hao mòn dần và phải
được thay thế thường xuyên, do nó bị tiêu hao do phản ứng:

O2 + C → CO2

Ngược lại với anốt, các catốt gần như không bị tiêu hao trong quá trình
điện phân do không có ôxy ở gần nó. Catốt cacbon được bảo vệ bởi nhôm lỏng
trong lò. Các catốt bị ăn mòn chủ yếu là do các phản ứng điện hóa. Sau 5-10 năm,
phụ thuộc vào dòng điện sử dụng trong quá trình điện phân, các lò điện phân cần
phải sửa chữa toàn bộ do các catốt đã bị ăn mòn hoàn toàn.

Người ta khử oxy của alumin bằng phương pháp điện phân Heroult Hall
(tên hai người sáng chế ra phương pháp này). Alumin chảy lỏng ở nhiệt độ
2.200 C. Để giảm nhiệt độ chảy lỏng xuống còn 950/1.000 C người ta trộn
alumin với cryolith Na3AlF6 và một phần fluorid nhôm AlF3. Dưới điện thế 4 volt
và 350.000 ampere, alumin được khử oxy và nhôm chảy lỏng được hút ra ngoài
thùng điện phân và đúc thành thỏi thương phẩm
Điện phân nhôm bằng công nghệ Hall-Héroult tiêu hao nhiều điện năng,
nhưng các công nghệ khác luôn luôn có khuyết điểm về mặt kinh tế hay môi
trường hơn công nghệ này. Tiêu chuẩn tiêu hao năng lượng phổ biến là khoảng
14,5-15,5 kWh/kg nhôm được sản xuất. Các lò hiện đại có mức tiêu thụ điện
năng khoảng 12,8 kWh/kg. Dòng điện để thực hiện công việc điện phân này đối
với các công nghệ cũ là 100.000-200.000 A. Các lò hiện nay làm việc với cường
độ dòng điện khoảng 350.000 A. Các lò thử nghiệm làm việc với dòng điện
khoảng 500.000 A.

Năng lượng điện chiếm khoảng 20-40% trong giá thành của sản xuất
nhôm, phụ thuộc vào nơi đặt lò nhôm. Các lò luyện nhôm có xu hướng được đặt
ở những khu vực mà nguồn cung cấp điện dồi dào với giá điện rẻ, như Nam Phi,
đảo miền nam New Zealand, Úc, Trung Quốc, Trung Đông, Nga và Québec ở
Canada.

Trung Quốc hiện là nhà sản xuất nhôm lớn nhất thế giới (năm 2004).
Đề thi vào lớp 10 môn Toán |  Đáp án đề thi tốt nghiệp |  Đề thi Đại học |  Đề thi thử đại học môn Hóa |  Mẫu đơn xin việc |  Bài tiểu luận mẫu |  Ôn thi cao học 2014 |  Nghiên cứu khoa học |  Lập kế hoạch kinh doanh |  Bảng cân đối kế toán |  Đề thi chứng chỉ Tin học |  Tư tưởng Hồ Chí Minh |  Đề thi chứng chỉ Tiếng anh
Theo dõi chúng tôi
Đồng bộ tài khoản