Alyuminiy AI

1827 yil nems kimyogari, ma’lumoti vrach bo`lgan Fridrix Veler kimyoviy birikma tarkibidan kulrang kukun sifatidagi, kirganda metall yaltiroqligini beradigan metallni olgan edi. Veler 18 yil tinmay ishlab 1845 yil tashqi ko`rinishi kumushga o`xshash, undan 4 marta, misdan 3,5 marta, temirdan 3 marta yengil ekanligini muvafaqiyatli hal qildi.

Bu tajribalarida xomashyo sifatida tanish achchiqtosh (lotincha- “alyumen”) ni qo`lladi va hosil bo`lgan metallni alyuminiy deb atadi. Alyuminiy ajratib olishdagi mashaqqatlar uni dastlabki paytda oltindan o`sha paytlarda 80 rubl qimmat baholashga to`g`ri kelgan. Alyuminiyning nomi lotincha Aluminimum-achchiqtosh so’zidan olingan

Alyumniy birikmalar ko’rinishida (achchiqtoshlar) juda qadimdan ma’lum. Alyuminiy erkin holda birinchi marta 1825 yilda (Ernsted, daniya) alyuminiy xloridni amalgama holida olingan kaliy bilan qaytarib olingan (biroq alyuminiyni olishni noto’g’ri isbotlangan). 1827 yilda bu reaksiya uchun toza kaliydan foydalanib toza alyuminiy ajratilgan (Vyoler, Germaniya).

Alyuminiy metallar orasida tabiatda eng ko’p tarqalgan elementlardan biri (8,8%) bo’lib, kislorod va kremniydan keyin 3-chi o’rinda turadi. Metallar ichida birinchi o’rinni egallaydi. Shunday qilib, alyuminiy metallar orasida eng ko’p tarqalgan hisoblanadi. Hamisha bog’langan holda, asosan, har xil alyumosilikatlar holiday uchraydi.

        Alyuminiy qimmatbaho metallar qatoridan o`rin olib zargarlik buyumlari tayyorlangan.

        Napaleon III alyuminiy yengil bo`lganligi uchun askarlarning metall qalqonlarini undan tayyorlatishni orzu qilgan. Taniqli fransuz  kimyogari Sen-Kler-Devilloga cheklanmagan mablag` evaziga katta miqdor alyuminiyni olishni topshiradi, ammo bu olim alyuminiyni nihoyat qimmatga tushadigan ajratish usulini topadi. Napaleon III o`z orzusini faqat imperatorni qo`riqlaydigan oz sonli ofitserlar uchun yasaladigan qalqonlarga qo`lladi, xolos.

        Vaqt o`tishi bilan alyuminiyni olish takomillashib borsada uning narxi oltindan taxminan 2,5 marta arzonlashadi, ammo zargarlikda qo`llanish davom etaverdi. Hatto 1889 yil rus olimi D.I. Mendeleyev Londonga borganida kimyo taraqqiyotida xizmatlarini taqdirlab, mahsur qimmatbaho sovg`a sifatida oltin va alyuminiydan tayyorlanilgan torozini berishadi.

        Oradan 30 yil o`tgach, ikki yosh yigit, amerikalik Charlz Martin Xoll va fransuz injeneri Eru, bir-biridan xabarsiz, holda alyuminyni  bir xil olish usulini kashf qilganlar. Alyuminiyni olishning bu yangi usuli tozalangan kriolitning suyuqlantirilgan holatidan elektr toki yordamida ajratib olishga asoslangan edi. Alyuminy oksid yoki glinozem ko`p minerallar va mahsulotlar tarkibiga kiradi. Ularning ko`p tarqalganlari dala shpatlari (albit, anortir, boksit, ortoklaz va boshqalar), turli tuman loylar, ular orasida eng tozasi kaolin hisoblanadi.

        Alyuminy olishning elektrolitik usuli ko`p energiya talab qiladi (1 t alyuminy olishga 20000 kvt/soat). Shuning uchun elektr energiyasi arzon joylarda bu zavodlar qurilgan. Masalan, Neytgauzen (Shvetsariya)da Reyn sharsharasida elektrolitik usulda alyumin olinadigan birinchi zavod faoliyatini boshlagan.

           Shundan boshlab, o`zining almashtirib bo`lmaydigan yaxshi xossalari tufayli  alyuminy texnikada qo`llanila boshlagan.

           Alyuminiy qotishmalaridan korroziyaga turg`un, issiqlikka chidamli sisternalar, avtomashina dvigatellari, porshenlari (alyuminy +13% kremniyli qotishma) tayyorlaniladi.

           Yangi texnikalar paydo bo`lishi alyuminiy va uning birikmalarini sputniklarda, kemalarda va boshqa maqsadlarda foydalanishga olib keldi.     Alyuminiyda korpuslar, trubkalar hatto mebellar ham tayyorlaniladi. Hozir  “Akva” nomi bilan tayyorlanayotgan romlar va eshiklar qurilishda keng foydalanilmoqda. Alyuminiyga 100-150^oC da oson ishlov berilganligi sababli 0,01 mm qalinlikda falga  va elektr kondensatorlari taryorlashda ishlatiladi.

Alyuminiyning kukuni yonuvchi va portlovchi aralashmalar, havo ta’siriga chidamli kumushsimon bo`yoqlar tayyorlashda ishlatiladi. Uning dag`al kukunlari algometrmiyada (1859 yil kashf qilingan) qo`llaniladi. Undan “termit” tayyorlaniladi. (alyuminiy va temir oksidlari aralashmasi).

           Alyuminiy oksidi -tabiiy mineral korund deb ataladi va qattiq bo`lganligi uchun sayqal berish toshlari yasaladi. Uni maydalab najdak ( jilvir) qog`ozlari tayyorlanadi. Bu maqsadda boksiddan olingan, texnikada alezid deb ataladigan   alyuminy oksidi ham qo`llaniladi.

Alyuminiy tabiatda al’bit, anortit, ortoklaz, tuproqning har xil turlari tarkibiga kiradi.

Kriolit noyob mineral bo’lib, alyuminiy ftorid va natriy ftoriddan iborat. Alyuminiyni elektr tokida olish katta energiya talab etadi. Bu energiya suvdan olinadi . 1 marta alyuminiyni elektr toki yordamida olish Evropaning Reyn daryosi yonida zavod ishga tushirilgan.

 Elektrotexnika sanoatida  alyuminiy mis bilan yonma- yon turadi. Mashinalarning porsheni alyuminiy  qotishmasidan yasaladi.

Alyuminiydan yasalgan materiallar korroziyaga chidamli bo’lib, kontsentrlangan  peroksid  saqlovchi sisternalar tayyorlangan.     Alyuminiy 100-150^◦ C yumshaydi , undan qalinligi 0,05 mm li fol’galar yasash mumkin. Fol’galar kondensator sifatida foydalaniladi.

 Alyuminiy kukuni portlovchi moddalar tayyorlashda , kumushsimon bo’yoqlar olishda ishlatiladi. Yirik bo’laklaridan alyuminotermiyada  foydalaniladi. Alyuminotermiya metall oksidlarini yuqori  temperaturada alyuminiy bilan qaytarishga asoslangan.

Tibbiyotda  ishlatilishi.  Alyuminiy  birikmalari  tibbiyotda  ishlatiladi.  Alyuminiy gidroksidi  adsorbsiya  qiluvchi  va  o‘rovchi  material.  Uni  surtmalar  tayyorlashda,  o’tkir  va surunkali  oshqozon  yaralarini  davolashda,  shuningdek  oshqozonni  kislotaligi  ortib  ketganda tavsiya etiladi. U almagel preparati tarkibiga kiradi.

Kaliy alyuminiyli kvas –KAl(SO₄)₂·12H₂O tashqaridan qon to‘xtatish uchun ishlatiladi.   Alyuminiyning farmakologik ta‘siri Al³⁺ ioning oqsillar (proteinlar) bilan gel hosil qilib cho‘kadigan komplekslar hosil qilishiga asoslangan. Bu mikrob to‘qimalarining cho‘kishiga  va yallig‘lanish jarayoning kamayishiga olib keladi.

Alyuminiy haqli ravishda galliy gruppasiga ham skandiy gruppasiga ham boshlang’ich (bosh) element deb hisoblash mumkin. Buni galliy guruhchasi va skandiy guruhchasi elementlarining oksidlari va galogenidlarning hosil bo’lish entalpiyalarning o’zgarish xarakterli alyuminiynikiga o’xshaganligidan bilish mumkin.

Alyuminiy oksidining hosil bo’lish entalpiyasi galley va uning analoglaridan keskin farq qiladi. Nihoyat, ikkinchi tipik elementlar alyuminiy va kremniyda gorizantal o’xshashlik kuzatiladi. Bu yer qobig’ida ko’p tarqalgan alyumosilikatlarda yorqin nomoyon bo’ladi. Bularga dala shtatlari-yer qobig’i massasini yarmidan ko’pini tashkil qiladi, tuproqli minerallar, slyudalar va boshqalar.

Alyumosilikatlarda- kremniy kislorodli [SiO₄]^4- temperaturalarining bir qismi, alyumokislorodli [AlO₄]^5- tertaedrlarga almashgan. Bunday almashinishda yuzaga keladigan ortiqcha manfiy zaryadlar Na⁺ va K⁺ ionlari bilan konpensasiyalanadi va alyumosilikatlarni elektroneytralligi saqlanadi.

Alyuminiy minerallari:

Silikatlari dala shpatlarida (granitlarda, korfidlarda, bazaltlarda, gneyslarda slanneslarda) uchraydi.

Slyudalar gil tuproqlar silikatlar tog’ jinslari va minerallarning nurash mahsulotlari

Kaolin toza gil tuproq

Mergel va suglinkalar notoza gil tuproq

Gidroksidlari har xil tarkibli bokistlar: Al₂O₃, H₂O, Al(OH)₃, AlO(OH), Al₂O(OH)₄

Alyuminiyning olinishi. Sanoat usulida (1886 yildan)-qumtuproq va kriolit aralashmasi suyuqlanmasini elektroliz qilishdir.

Kriolit suyuqlanmasida 10% gacha Al₂O₃ eriydi. Eritma suyuqlanma 950^oC, da 6-7B kuchlanishda, 15-30 kA tok kuchida elektroliz qilinadi. Elektrolizda quyidagi jarayon sodir bo’ladi:

Kriolit suyuqlanganda dissosiyalanadi:

Al₂O₃-dissosiyalanadi:

Katodda: Al^3-+3e-=-Al⁰

Anodda: 3O^2—6e-=3O

Anod ko’mirdan yasalgan va suyuqlanma temparaturasi 950^oC bo’lganligi uchun anodda O₂ bilan birga anodning oksidlanish natijasida CO va CO₂ gazlar aralashmasi  ham hosil bo’ladi:

3O=2C=CO↑+CO₂↑

Katod rolini elektrolizyorni tubiga futerovka (qoplagan) qilingan grafit bajaradi. Suyuqlangan alyuminiy apparat tubida to’planadi va har 2 kunda 1 t miqdorda alyuminy chqarib olinadi. Bu usulda olingan alyuminiyni tozaligi 99,75% bo’ladi, zaruratbo\lganda rafinirlash yo’li bilan tozalanadi. Tozalangan metalda 99,99% alyuminiy bo’ladi.

Alyuminiyning fizikaviy xossalar. Kumushdek oq yaltiroq yengil metalL, uning sirtidagi silliqlik havodagi kislorod ta’sirida yuqoladi, chunki xira oksid pardasi hosil bo’ladi, oksidlangan sirtida uning yaltiroqligi saqlanadi.

Alyuminiy-yumshoq va bog’lanuvchan undan  juda yupqa parda olish mumkin (alyuminiyli folga). U elektr tokini juda yaxshi o’tkazadi (uning elektr o’tkazuvchanligi misga nisbatan-62%), chug’ holigacha qizdirilganda suyuqlanadi.

Alyuminiyning kimyoviy xossalari. Alyuminiy kimyoviy aktiv (havoda himoyolovchi oksid pardasi bilan qoplanadi).

Faqat himoyolovchi pardaning elektr va mexanik barqarorligi tufayli odatdagi sharoitda alyuminiy o’zini ancha inert tutadi. Oksid pardasidan tozalangan alyuminiyning aktivligi yuqori. Alyuminiy V va VII guruh elementlari bilan yuqori temperaturada ta’sirlashadi. Yoddan boshqa galogenlar bilan alyuminiy odatdagi sharoitda birikadi. Katalizator sifatida suv ishtirokida yod bilan ham oson birikadi. Alyuminiy vodorod bilan to’g’ridan-to’g’ri birikmaydi, ammo lekin vodorod unda eriydi. Alyuminiy odatdagi sharoitda suv bilan ta’sirlashmaydi, biroq ishqor eritmalarida yaxshi eriydi.

2Al +2NaOH +6H₂O =2Na[Al(OH)₄] +3H₂↑

Alyuminiy oksidi va gidroksidining amfoterligi

Al₂O₃ xarakterli oksid, alyuminiyning eng muhim kimyoviy birikmasi bo’lib hisoblanadi. Al₂O₃ oq juda isiqqa chidamli modda (t_c=2953^oC, t_k=3000^oC). Toza Al₂O₃ achchiq toshlarni termik parchalab olinadi:

2NH₄Al(SO₄)₂ = Al₂O₃ + SO₃ + H₂O

yoki 600-800^oC da Al(OH)₃-qizdirib olinadi:

Bu holda γ-Al₂O₃ olinadi, u 900^oC da monotrop (monotrop aylanish-bir modifikasiyadan boshqasiga qaytmas fazoviy o’tish) aylanish bilan  γ-Al₂O₃ ga o’tadi. γ- Al₂O₃   korund yoki rubin ko’rinishida tabiatda uchraydi, uni sun’iy usulda ham olinadi.

Sanoat miqyosida alyuminiy oksidi boksit (Al₂O₃∙nH₂O), nefelin kaolindan olinadi.Korund (qumtuproq) Al₂O₃ jilvir notoza korund, aralashmalar hisobiga rangli korund (qimmat baho toshlar) qizil rubin (0,3% Cr₂O₃ ) ko’k sampfir(0,2 Ti₂O₃ va Fe₂O₃ izlari), sariq topaz, rangsiz leykosaprif. Alyuminiy oksidining gidrat shaklida Al₂O₃∙nH₂O-boksit, kremniy, temir, titan oksidlari aralashmasi bo’ladi. Minerologik shakllari bo’yicha  Al₂O₃. 3H₂O-gidraligit va Al₂O₃∙nH₂O-diasperlar farqlnadi. Alyuminiyning madanlari ichida boskit eng ahamiyatli bo’lib, unda 50% dan ko’proq  Al₂O₃ bo’ladi. Ftorid holiday- kriolit Na₃[AlF₆]. Al₂O₃-glinozem. Al₂O₃ bir  necha allotropik shakl o‘zgarishlarga ega.

Uy temperaturasida alyuminiy oksidi amalda elektr tokini o’tkazmaydi va dielektrik 1000^oC dan yuqorida sezilarli darajada elektr tokini o’tkaza boshlaydi va yarim o’tkazgich xossasini namoyon qiladi. Temperaturani ortishi bilan elektr o’tkazuvchanligi ortib boradi, bu sharoitda Al₂O₃ o’zidan kislorod chiqarishi natijasida stixiometrik tarkibi buziladi. Bu esa unda elektron o’tkazuvchanlikka olib keladi.

Kimyoviy jihatdan Al₂O₃ ancha inert faqat γ- Al₂O₃ ni komyoviy aktivligi ancha yuqori. Shuni esda tutish lozimki, alyuminiy metallik amfoter xosaa ega bo’lganligi uchun uning oksidi (Al₂O₃) va gidroksidi Al(OH)₃ lar ham amfoter xossaga ega. Shu sababli Al₂O₃ kislotalar bilan ham, ishqorlar bilan ham reaksiyaga kirishadi:

Al₂O₃ +6HCl = 2AlCl₃ + 3H₂O

Al₂O₃ + 6NaOH = 2Na₃AlO₃  + 3H₂

Alyuminiy oksidini asosiy ishlatilish sohasi alyuminiy ishlab chiqarish sanoatidir. Metall sirtini yaltiratishda pol yuvuvchi kukun, katalizator,  xromatografiyada adsorbent, abraziv material. Al₂O₃-monokristallari qimmatbaho tosh, zargarlikda, soatsozlikda ko’p ishlatiladi.

Alyuminiy va azot asosida juda qiziq birikmalar mavjud. Tarkibi jihatdan bu birikmalar uglevodorodlarga o‘xshab ketadi:

CH₃-CH₃       CH₂=CH₂         CH≡CH            C₆H₆

    NH₃-AlH₃      NH₂=AlH₂          NH≡AlH         N₃Al₃H₆

  Alozan              alozen            alozin               alazol

Alyuminiyning kompleks birikmalari. Eritmada alyuminiy ioni akva komplekslar hosil qiladi(Al(H₂O)₆³⁺).Qiyin  eriydigan  ftoridli  komplekslar  keng  tarqalgan:  Na₃[AlF₆],  Na₂[AlF₅],Na[AlF₄].  Tarkibida  xlor,brom  va  iod  ionlari  tutgan  komplekslarning  eruvchanligi  yaxshi: K[AlCl₄], K[AlBr₄], K[AlI₄].AlH₃ ni asosli gidridlar ta‘siridan tetragidridialyuminatlar hosil bo‘ladi:

LiH+AlH₃=Li[AlH₄]

Bunday   birikmalar kristall tuzilishga ega, oq rangli moddalar, ular organik kimyoda katalizatorlar sifatida ishlatiladi.

Al(CH₃COO)₃–birikmasi 8 % li eritma holatida “Burov suyuqligi” deyiladi va tibbiyotda ishlatiladi.

      Alyuminiy qotishmalari. Alyuminiyga qo’shimchalar qo’shilganda uning qattiqligi ortadi, ammo  korroziyaga chidamliligi pasayadi. Odatda alyuminiyli qotishmalarda 90% dan ortiqroq asosiy metall bo’ladi. Eng muhim legirlovchi qo’shimchalar: Cu, Mg, Si, Mn hamda Ni va Zn bo’ladi. Deformasiyalanadigan va quyma qotishmalar farqlanadi. Oxirgisida 10% Si bo’ladi.

Alyumo. Magniy qotishmalar (5% gacha Mg) korroziyaga va dengiz suvlariga chidamli. Tarkibida miz va ozroq miqdorda magniy va boshqa qo’shimchalari bo’lgan alyuminiy qotishmalari mustahkam va juda qattiq. Ulardan ma’lum bo’lgan qotishma duralyumin (dyurol, dyuroliyuminiy 5% gacha mis, 2% gacha Mg).

Alyuminiy bronzalar. 5-10% Al va Cu asosidagi qotishmalar sariq rangli, korroziyaga va dengiz suviga chidamli undan konstruksion materiallar, mayday almashinish tangalari chekanka qilinadi va kukun holiday buyoqlarga pigment sifatida foydalaniladi.

Alyuminiyning ishlatilishi. Qotishmalar ko’rinishida konstruksion material, ayniqsa, samolyotsozlikda va kemasozlikda keng qo’llaniladi. Maxsus toza alyuminniy elektrotexnikada o’tkazgich. Har xil apparatlarning detallarini yasashda uy-ro’zg’or buyumlari olishda, kukun temrit kavrashlashda, alyumotermiya usuli bilan ko’pgina metallarni olishda, alyuminiy –organik katalizatorning sintez qilishda, penobeton olishda (ishqorli beton qorishmasiga alyuminiy kukni solinganda vodorod ajralib chiqishi hisobiga g’ovak yengil peneboton hosil bo’ladi), protexnikada, buyoqlarga pigment sifatida, alyuminiy va polivinal xlorid asosida zamonaviy ramkalar eshiklar, vitrajlar tayyorlashda keng ishlatiladi.

Kukun holidagi alyuminiy va Fe₂O₃ va Fe₃O₄ aralashmasi termitli kavsharlashda foydalaniladi. Termit aralashmasi yoqilganda suyuq temir hosil bo’ladi va u metallarni kavsharlashni ta’minlaydi. Alyuminiy metallar ichida eng ko’p ishlatiladigan va juda muhim ahamiyatga ega bo’lgan metaldir.

Al₂O₃ har xil ko’rinishda isiqlikka chidamli va obraziv material sifatida monokristall holiday qimmatbaho tosh, soatsozlikda ko’p ishlatiladi.

Alyuminiy gidridi raketalarda qattiq yoqilg’i. organik sintezda qaytaruvchi sifatida ishlatiladi. Alyuminiyni fosfidi, arsenidi antimonida yarim lazerlarda ishlatiladi.