Большая Советская Энциклопедия (АЛ)

Большая Советская Энциклопедия

Алюминия гидрид

Алюми'ния гидри'д, [AlH3]_x , соединение алюминия с водородом, белая некристаллическая масса, разлагающаяся выше 105°С с отщеплением водорода. Получен впервые в 1942 при действии тлеющего разряда на смесь триметилалюминия и водорода. А. г. способен образовывать двойные гидриды состава MeHn•nAlH3 (где Ме — металл), называемые алюмогидридами, а также анатами. Это белые твёрдые вещества, растворимые в эфире, водой разлагаются с выделением водорода. Алюмогидриды широко применяют в органической химии как гидрирующие средства. Алюмогидрид лития LiAlH₄ — быстродействующий сильный и селективный восстановитель. В неорганическом синтезе его применяют для получения летучих гидридов бора, алюминия, кремния, германия, олова и др.

Алюминия нитрат

Алюми'ния нитра'т, азотнокислый алюминий, Al(NO₃ )₃ , соль, при обычной температуре существует в виде Al(NO₃ )₃ •9H₂ O — бесцветных расплывающихся на воздухе кристаллов с t_пл 73,5°С.

Выше этой температуры гидрат теряет воду, а около 200 °С превращается в Al₂ O₃ . А. н. хорошо растворим в воде (63,7 г безводной соли в 100 г H₂ O при 25 °С). Получают А. н. растворением Al(OH)₃ в HNO₃ с последующим упариванием раствора. Применяют как протраву при крашении и для др. целей.

Алюминия окись

Алюми'ния о'кись, глинозём, Al₂ O₃ , соединение алюминия с кислородом; составная часть глин, исходный продукт для получения алюминия. Бесцветные кристаллы, t_пл 2050°С, t_кип выше 3000°С. Известна в двух модификациях, a и g. Из них в природе встречается a-Al₂ O₃ в виде бесцветного минерала корунда ; кристаллы a-Al₂ O₃ , окрашенные окислами др. металлов в красный цвет — рубин , и в синий — сапфир , являются драгоценными камнями. Корунд кристаллизуется в гексагональной системе, плотность 3960 кг/м³ , искусственно a-Al₂ O₃ можно получить нагреванием выше 900°С гидроокиси алюминия или его солей. При нагревании алюминиевых солей в пределах 600—900°С образуется g– Al₂ O₃, кубическая модификация, которая выше этой температуры необратимо переходит в a-Al₂ O₃ . Известны гидратированные (водные) формы Al₂ O₃ различного состава. К гидроокисям алюминия относятся: гидраргиллит (гиббсит) Al(OH)₃ , входящий в состав многих бокситов, и искусственно получаемая неустойчивая форма Al(OH)₃ — байерит. Известна и неполная гидроокись алюминия — AlOOH, существующая в двух модификациях — a (диаспор) и g (бёмит).

А. о. и её гидратированные формы нерастворимы в воде, обладают амфотерными свойствами — взаимодействуют с кислотами и щелочами. Природный корунд на воздухе химически инертен и негигроскопичен. Со щелочами интенсивно реагирует около 1000°С, образуя растворимые в воде алюминаты щелочных металлов. Медленнее реагирует с SiO₂ и кислыми шлаками с образованием алюмосиликатов , разлагается сплавлением с KHSO_4.

Сырьём для получения А. о. служат бокситы, нефелины, каолины и другое сырьё, содержащее Al. Бокситы всегда загрязнены окислами железа или кремневой кислотой. Для получения чистой А. о. бокситы перерабатывают нагреванием с CaO и Na₂ CO₃ (сухой способ) или нагреванием с едким натром в автоклавах (способ Байера). При обоих способах А. о. в виде алюминатов переходит в раствор, который затем разлагают пропусканием двуокиси углерода либо добавлением заранее приготовленной гидроокиси алюминия. В первом случае разложение происходит по уравнению 2[AI(OH)₄ ]^– +CO₂ ® 2Al(OH)₃ + CO₃^2- + Н₂ O. Разложение по второму способу основано на том, что раствор алюмината, полученный при нагревании в автоклаве, метастабилен. Добавляемая гидроокись алюминия ускоряет распад алюмината: [Al(OH)₄ ]^– ® Al(OH)₃ + OH^– . Полученную гидроокись алюминия прокаливают при 1200°С, в результате получается чистый глинозём.

Основное применение А. о. — производство алюминия . Корунд широко используют как абразивный материал (корундовые круги, наждак), а также для изготовления керамических резцов и чрезвычайно огнеупорных материалов, в частности «плавленого глинозёма», служащего для футеровки цементных печей. Из монокристаллов корунда, полученных плавкой порошка А. о. с добавками окислов Cr, Fe, Ti, V, изготовляют опорные камни в точных механизмах и ювелирные изделия.

Дистилляцией чистого алюминия при 1650°С в атмосфере водорода, содержащей пары воды, получены «усы» (нитеобразные кристаллы) из А. о., обладающие огромной прочностью, близкой к теоретической. «Усы» из сапфира (a-Al₂ O₃ ) диаметром 2—3 мкм обладают прочностью 16 Гн /м² , диаметром 10 мкм — 11 Гн /м² ', «усы» больших диаметров — 6,5 —7 Гн /м² (1 Гн /м² = 100 кгс /м² ). Введение

этих «усов» в конструкционные материалы, даже при условии частичного сохранения их прочности, позволяет получить ценные материалы для ракетостроения. Металлы, армированные такими волокнами, имеют более высокую прочность не только при низких, но и при высоких температурах.

Особым образом приготовленную т. н. активную А. о. в виде мелкокристаллического порошка применяют как адсорбент и катализатор , причём её адсорбционные (и каталитические) свойства в большой степени зависят от качества и обработки исходных материалов и от способа приготовления. Как адсорбент активную А. о. широко применяют для хроматографического анализа всевозможных органических и (реже) неорганических веществ. Гидроокиси алюминия служат для производства всевозможных его солей. Осторожным высушиванием студнеобразной гидроокиси получают алюмогель, пористое вещество, напоминающее фарфор, иногда прозрачное; алюмогель применяют в катализе; она служит одним из наиболее важных технических адсорбентов.

Лит.: Лайнер А. И., Производство глинозема, М., 1961; Карролл-Порчинский Ц., Материалы будущего, пер. с англ., М., 1966.

Ю. И. Романьков.

Алюминия сульфат

Алюми'ния сульфа'т, сернокислый алюминий, Al₂ (SO₄ )₃ , соль, при обычных условиях существует в виде кристаллогидрата Al₂ (SO₄ )₃ •18H₂ O — бесцветных кристаллов с плотностью 1690 кг /м³ . При нагревании теряет воду не плавясь, при прокаливании распадается на Al₂ O₃ и SO₃ . Легко растворим в воде (36,15 г безводной соли в 100 г H₂ O при 20°С). Технический А. с. можно получить, обрабатывая серной кислотой боксит или глину, а чистый продукт, — растворяя Al(OH)₃ в горячей концентрированной H₂ SO₄ . В промышленности А. с. применяют для тех же целей, что и алюминиевые квасцы .

Алюминия фторид

Алюми'ния фтори'д, фтористый алюминий, AIF₃ , соль, бесцветные кристаллы, плотность 3100 кг /м² . При нагревании возгоняется без плавления. В воде очень мало растворим (0,559 г в 100 г H₂ O при 25°С), со щелочами и кислотами (кроме кипящей серной) не реагирует. А. ф. образует многочисленные комплексные соединения, например Na₃ AlF₆ , т. н. криолит , широко применяемый в алюминиевой промышленности. А. ф. можно получить пропусканием HF над Al или Al₂ O₃ при красном калении и др. способами. Его используют как составную часть электролита, служащего для получения и очистки алюминия .

Алюминия хлорид

Алюми'ния хлори'д, хлористый алюминий, AlCl₃ , соль, бесцветные кристаллы, плотность 2440 кг /м³ . При обычном давлении возгоняется при 183°С не плавясь (под давлением плавится при 192,6°С). В воде хорошо растворим (44,38 г в 100 г H₂ O при 25°С); вследствие гидролиза дымит во влажном воздухе, выделяя HCl. Из водных растворов выпадает гидрат AlCl₃ •6H₂ O — желтовато-белые расплывающиеся кристаллы. Хорошо растворим во многих органических соединениях. Безводный А. х. образует продукты присоединения со многими неорганическими (например, NH₃ , H₂ S, SO₂ ) и органическими (хлорангидриды кислот, эфиры и др.) веществами, с чем связано важнейшее техническое применение AlCl₃ как катализатора при переработке нефти и при органических синтезах (см., например, Фриделя—Крафтса реакция ). Важнейший способ получения А. х. — действие смеси Cl₂ и CO на обезвоженный каолин или боксит в шахтных печах: Al₂ O₃ +ЗСО+ЗСl₂ ® 2AlCl₃ + 3CO₂ .

Лит.: Томас Ч. А., Безводный хлористый алюминий в органической химии, пер. с англ., М., 1949.

Алюминотермия

Алюминотерми'я (от алюминий и греч. th'erme — теплота), а люминотермический процесс, получение металлов и сплавов восстановлением окислов металлов алюминием (см. Металлотермия ). Шихта (из порошкообразных материалов) засыпается в плавильную шахту или тигель и поджигается с помощью запальной смеси. Если при восстановлении выделяется много теплоты, осуществляется внепечная А., без подвода тепла извне, развивается высокая температура (1900—2400°С), процесс протекает с большой скоростью, образующиеся металл и шлак хорошо разделяются. Если теплоты выделяется недостаточно, в шихту вводят подогревающую добавку или проводят плавку в дуговых печах (электропечная А.). В Советском Союзе электропечная А. широко распространена. А. применяют для получения низкоуглеродистых легирующих сплавов трудновосстановимых металлов — титана, ниобия, циркония, бора, хрома и др., для сварки рельсов и деталей стального литья; для получения огнеупора — термиткорунда.