13 Al 26.982

Алюминий

Постпереходный металл Aluminium твёрдое

[Ne] 3s² 3p¹ · 2 · 8 · 3

← Mg Магний Si Кремний →

Самый распространённый металл земной коры и при этом один из последних, которые человек научился получать. До 1886 года алюминий стоил дороже золота; сегодня из него делают банки для напитков.

3D-модель

Модель Бора: ядро и электронные оболочки по конфигурации. Валентные электроны подсвечены.

Тяните, чтобы вращать; колесо — масштаб

Атомные свойства

Атомный номер: 13
Атомная масса: 26.982 а.е.м.
Электронная конфигурация: [Ne] 3s² 3p¹
Электроны по оболочкам: 2 · 8 · 3
Блок: p-блок
Группа: Подгруппа бора
Период: 3
Электроотрицательность (Полинг): 1.61
Электроотрицательность (Аллен): 1.61
Атомный радиус: 118 pm
Ковалентный радиус: 121 pm
Ван-дер-ваальсов радиус: 184 pm
1-я энергия ионизации: 577.5 kJ/mol
2-я энергия ионизации: 1 816.7 kJ/mol
3-я энергия ионизации: 2 744.8 kJ/mol
4-я энергия ионизации: 11 577 kJ/mol
5-я энергия ионизации: 14 842 kJ/mol
Сродство к электрону: 42.5 kJ/mol
Характерные степени окисления: +3
Степени окисления: +1, +2, +3

Физические свойства

Состояние при 25 °C: твёрдое
Плотность: 2.7 g/cm³
Температура плавления: 933.47 K · 660.3 °C
Температура кипения: 2 743 K · 2 469.9 °C
Скорость звука: 5 000 m/s

Тепловые свойства

Теплота плавления: 10.71 kJ/mol
Теплота испарения: 284 kJ/mol
Удельная теплоёмкость: 0.897 J/(g·K)
Теплопроводность: 237 W/(m·K)

Механические свойства

Модуль Юнга: 70 GPa
Модуль сдвига: 26 GPa
Модуль объёмного сжатия: 76 GPa
Коэффициент Пуассона: 0.35
Твёрдость по Моосу: 2.75
Твёрдость по Бринеллю: 245 MPa

Электрические и магнитные свойства

Удельное сопротивление: 26.5 nΩ·m
Магнитный тип: парамагнетик
Точка Кюри: нет данных
Точка Нееля: нет данных
Температура сверхпроводимости: 1.175 K

Кристаллическая структура

Кристаллическая решётка: гранецентрированная кубическая (ГЦК)
Параметры решётки: a = 404.95 pm

Распространённость

В земной коре: 82 300 mg/kg
В океане: 0.002 mg/L
Во Вселенной: 50 000 mg/kg
В теле человека: 0.9 mg/kg

Изотопы

Изотоп	Распространённость	Период полураспада	Тип распада
²⁶Al	—	717 116.15 лет	β+
²⁷Al	100 %	стабилен	—

Алюминий-26 с периодом 717 тысяч лет был важным источником тепла в первые миллионы лет Солнечной системы и помог расплавить недра первых астероидов.

Открытие

Год открытия: 1825
Кто открыл: Ханс Кристиан Эрстед
Где: Дания
Происхождение названия: от латинского «alumen» — квасцы

История

Эрстед получил нечистый металл в 1825 году, Вёлер улучшил метод в 1827-м. Всё изменил 1886 год: Холл и Эру независимо придумали электролиз глинозёма в расплавленном криолите, и цена алюминия упала в двести раз за десятилетие.

Где встречается

Третий элемент коры по массе, 8,2 %. В свободном виде не встречается: связь Al–O слишком прочна. Промышленное сырьё — бокситы.

Как получают

Процесс Байера превращает боксит в глинозём, затем процесс Холла — Эру восстанавливает его электролизом. На тонну металла уходит около 14 МВт·ч — алюминий по сути «консервированное электричество».

Роль в живой природе

Биологической роли не имеет и растениями не усваивается. В кислых почвах ионы алюминия токсичны для корней и ограничивают урожай на трети пахотных земель мира.

Безопасность

Металл и его оксид практически безвредны. Пыль алюминия взрывоопасна, а связь с нейродегенеративными заболеваниями, обсуждавшаяся в 1970-е, современными исследованиями не подтверждена.

Применение

Транспорт: кузова, авиационные конструкции, детали двигателей
Упаковка: банки, фольга, ламинаты
Строительство: профили, кровля, фасадные панели
Линии электропередачи — по проводимости на единицу массы алюминий выигрывает у меди
Термитная смесь для сварки рельсов

Любопытные факты

Верхушку монумента Вашингтона в 1884 году отлили из алюминия — тогда это был жест демонстрации богатства.
Алюминий мгновенно покрывается плёнкой оксида толщиной в несколько нанометров, которая и защищает его от дальнейшего окисления.
Переработка алюминия требует 5 % энергии от первичного производства.
Рубин и сапфир — это оксид алюминия с примесями хрома и титана соответственно.