АЛЮМИНИЙ (от лат. alumen, род. падеж aluminis - квасцы; лат. Aluminium) A1, хим. элемент III
гр. периодич. системы, ат. н. 13, ат. м. 26,98154. В природе один стабильный изотоп 27А1.
Поперечное сечение захвата тепловых нейтронов 215*10-25 м2. Конфигурация внеш. электронной
оболочки 3s23p; степень окисления + 3, менее характерны + 1 и + 2 (только выше 800 °С в
газовой фазе); энергия ионизации Аl0 - А1+ - А12 + - А13+ соотв. 5,984, 18,828, 28,44 эВ;
сродство к электрону 0,5 эВ; электроотрицательность по Полингу 1,5; атомный радиус 0,143 нм,
ионный радиус А13+ (в скобках указаны координац. числа) 0,053 нм (4), 0,062 нм (5), 0,067 нм (6).
Содержание А. в земной коре 8,8% по массе. По распространенности в природе занимает
четвертое место среди всех элементов (после О, Н и Si) и первое среди металлов; в своб. виде не
встречается. Важнейшие минералы: боксит, представляющий собой смесь гидроксидов А. -
диаспора и бемита А1ООН и гиббсита (гидраргиллита) А1(ОH)3 (крупнейшие месторождения в
Австралии, Бразилии, Гвинее и на Ямайке; пром. месторождения имеются также в СФРЮ,
Греции, ВНР, Франции и СССР); алунит, или квасцовый камень (Na, К)2 *
SO4*A12(SO4)3*4A1(OH3) (осн. месторождения в СССР, ЧССР, Италии); нефелин
(Na,K)2O*Al2O3*2SiO2 (осн. месторождения в СССР, Гренландии, Норвегии, Швеции, Кении).
Свойства. А. - серебристо-белый легкий металл; кристаллич. решетка кубич.
гранецентрированная (а = 0,40403 нм, z = 4, пространств. группа Fт3т). Т. пл. 660 °С, т. кип. ок.
2452°С; плотн. А. 99,996%-ной чистоты 2,6989 (20°С) и 2,289 (1000°С) г/см3; Сp° 24,35
Дж/(моль*К);Н0пл10,9 кДж/моль,Н0исп 302,13 кДж/моль; S0298 28 Дж/(моль*К); давление пара
(Па) 0,266 (660°С), 13,3 (1123°С), 133 (1279°С); температурный коэф. линейного расширения
24,58*10 -6 К-1 (20-200°С); теплопроводность 1,24*10-3 Вт/(м*К); 0,0265 мкОм*м; для А.
99,85%-ной чистоты (Н*с/м2) 2*10-3 (800°С), 1,5*10-3 (900°С), 1,3*10-3 (1000°С);(на границе с
Аг) 0,86 Н/м (700-750 °С). А. слабо парамагнитен. Стандартный электродный потенциал А13+/А1°
-1,663В в кислой среде и -2,35 В в щелочной. Модуль упругости 7*103МПа; для отожженного
металла твердость по Бринеллю 170 МПа, для холоднокатаного 270 МПа, соотв. 50 и 115
МПа, относит. удлинение 49 и 5,5%. При охлаждении ниже 120 К прочностные св-ва А. в отличие
от большинства металлов возрастают, а пластические не изменяются.
На воздухе А. покрывается тонкой прочной беспористой пленкой А12О3, защищающей металл от дальнейшего окисления и обусловливающей его высокую коррозионную стойкость. По этой же причине А. не реагирует с конц. HNO3. Техн. А. легко взаимод. с разбавленными соляной к-той
H2SO4 и HNO3, образуя соли. А. легко реагирует со щелочами, давая алюминаты.
При 25 °С А. образует с хлором, бромом и иодом соотв. алюминия хлорид А1С13, бромид А1Вr3
и иодид АlI3, при 600°С с фтором-алюминия фторид A1F3. Бромид -бесцв. расплывающиеся на
воздухе кристаллы; т. пл. 97 °С, т. кип. 255°С;H°обр-514 кДж/моль; раств. в воде, спирте, CS2,
ацетоне. Иодид-светло-коричневые расплывающиеся на воздухе кристаллы; т. пл. 180°С, т. кип.
360°С; H°обр-309 кДж/моль; раств. в воде, спирте, эфире, CS2.
Порошкообразный А. выше 800°С образует с азотом алюминия нитрид A1N. При взаимод.
атомарного Н с парами А. при -196 °С получается гидрид (А1Н)Х (х = 1, 2), стабильный до -
76°С; (А1Н3)Х, синтезированный взаимод. А1С13 с Li[А1Н4],-бесцв. аморфный порошок,
разлагается на элементы выше 100°С, водой гидролизуется. А. реагирует с S выше 200°С, давая
сульфид A12S3-бесцв. кристаллы; т. пл. 1120°С, т. возг. 1550°С (в токе N2);
H°обр -723 кДж/моль; разлагается водой, к-тами. С фосфором при 500°С А. образует фосфид
А1Р-желтовато-серые кристаллы, устойчивые до 1000°С;H°обр - 121 кДж/моль; разлагается
к-тами и щелочами. При взаимод. расплавленного А. с В образуются бориды А1В2 и
А1В12-желто-серые или коричневые кристаллы; т. пл. 2200 °С; не разлагаются водой и к-тами.
Выше 800°С могут образовываться соед. А1(I), напр.: А12Х3 + 4А1 ЗА12Х (X = О, S, Se).
С рядом металлов и неметаллов А. образует сплавы (см. Алюминия сплавы), в к-рых содержатся
интерметаллич. соед. - алюминиды, обычно весьма тугоплавкие (как правило, т. пл. выше 1000°С)
и обладающие высокой твердостью (напр., твердость по Бринеллю для СuА12 и СгА17 ок. 5000
МПа, для TiAl3 ок. 7000 МПа, для РеА13 ок. 10000 МПа) и жаропрочностью. Алюминиды
выполняют роль модификаторов сплавов и придают изделиям высокие мех. св-ва.
Получение и переработка. А. получают электролизом р-ра глинозема (техн. А12О3) в
расплавленном криолите Na3[AlF6] (см. Алюминия фторид)при 960-970°С. Состав электролита:
75-90% по массе Na3 [A1F6], 5-12% A1F3, 2-10% CaF2, 1-10% A12O3; молярное отношение NaF:
A1F3 = 2,20-2,85. Пром. комплекс по получению А. включает произ-во глинозема из
алюминиевых руд (см. об этом Алюминия оксид), криолита и др. фторидов, углеродистых
анодных и футеровочных материалов и собственно электролитич. получение А.
Электролиз глинозема ведут в аппаратах, катодом в к-рых служит подина ванны, анодом -
предварительно обожженные угольные блоки или самообжигающиеся электроды, погруженные в
расплавленный электролит. В расплаве протекают след. р-ции:
Жидкий А. накапливается на подине ванны, на аноде выделяется О2, образующий с его
материалом СО и СО2. Плотность тока на аноде 0,7-0,9 А/см2, на катоде 0,4-0,5 А/см2; для разл.
типов электролизеров сила тока составляет 100-250 кА, рабочее напряжение 4.2-4,5 В
(поддерживается автоматически); на получение 1 т чернового А. расходуется 14-16 тыс. кВт*ч
электроэнергии, 1,92-1,95 т А12О3, 0,5-0,6 т анодного материала; суточная производительность
ванны средней мощности от 550 до 1200 кг. А. отбирают из электролизера один раз в 1-2 сут.
А. высокой чистоты (не более 0,05% примесей) получают электролитич. рафинированием
чернового А., содержащего до 1% примесей; в кач-ве электролита чаще всего используют
расплав Na3[A1F6], ВаС12 (до 60%) и NaCl (до 4%). Для получения А. особой чистоты (не более
0,001% примесей) применяют зонную плавку или хим. транспортную р-цию: 2А1 (жидкость) +
А1F3(газ)3А1F(газ).
А. разливают в чушки или плоские слитки, к-рые затем перерабатывают в листы, фольгу,
профили, проволоку. Он хорошо сваривается, поддается ковке, штамповке, прокатке, волочению
и прессованию, а также обрабатывается методами порошковой металлургии. А. в виде порошка
производят распылением струи жидкого чистого А. упругой струей смеси N2 и О2 (2-8%).
Частицы порошка при этом покрываются пленкой А12О3, содержание к-рого колеблется от 6 до
17%. При содержании О2 в газовой струе менее 2% порошок самопроизвольно возгорается на
воздухе, при содержании О2 более 8%-горит при распылении. Сухим и мокрым размолом
порошка в шаровых мельницах получают А. соотв. в виде пудры и пасты.
Порошок А. со средним размером частиц до 20 мкм пирофорен; т. самовоспл. 490°С, т. воспл.
420°С; ниж. КПВ 0,025-0,045 кг/м3. Аэрозоль А. в воздухе воспламеняется при 645°С.
Определение. А. обнаруживают по образованию окрашенных соед. с ализарином, алюминоном,
морином или с помощью эмиссионного спектрального анализа. Гравиметрич. методы
определения основаны на выделении А. в виде гидроксида, бензоата, гидроксихинолината и
послед. прокаливании их при 1200°С до А12О3, к-рый взвешивают. При титриметрич.
определении А. при рН 4,5 связывают в комплекс динатриевой солью
этилендиаминтетрауксусной к-ты, избыток к-рой оттитровывают р-ром соли Zn. Для количеств.
определения А. используют также фотометрич. (с помощью 8-гидроксихинолина, алюминона,
эриохромцианина, хромазурола S) и атомно-абсорбционный (с использованием резонансного
излучения с длиной волны 309,3 нм) методы анализа.
Применение. А. используют гл. обр. для получения алюминиевых сплавов. Чистый А-конструкц.
материал в стр-ве жилых и обществ. зданий, с.-х. объектов, в судостроении, для оборудования
силовых подстанций и др. Применяют А. также для изготовления кабельных, токопроводящих и
др. изделий в электротехнике, корпусов и охладителей диодов, спец. хим. аппаратуры, товаров
народного потребления и др. Покрытия из А. наносят на стальные изделия для повышения их
коррозионной стойкости. Способы нанесения: распыление (для защиты стальных конструкций,
эксплуатирующихся в приморских зонах, на хим. предприятиях и др.); погружение в расплав (для
получения алюминированных стальных лент); плакирование прокаткой (биметаллич. ленты);
вакуумное напыление (для алюминирования лент из стали, тканей, бумаги и пластмасс,
инструментальных зеркал и др.); электрохим. способ (для получения материалов и изделий с
защитно-декоративными св-вами).
А. - в виде порошка и гранул - раскислитель чугуна и стали, восстановитель оксидов при
получении металлов (напр., Сr, Мn, Са) и сплавов (напр., ферромолибдена, феррониобия,
ферровольфрама) методом алюминотермии, компонент твердых ракетных топлив, пиротехн.
составов, ВВ. Алюминиевая пудра и паста - пигменты лакокрасочных материалов; пудра
используется также как газообразователь в произ-ве ячеистых бетонов.
По объему произ-ва А. занимает среди металлов второе место после стали (в развитых
капиталистич. странах - 12 млн т в 1980). В стр-ве и транспортном машиностроении расходуется
приблизительно по 24% чистого А. и его сплавов, в произ-ве упаковочных материалов и
консервных банок - ок. 17%, в электротехнике - ок. 10%, в произ-ве потребительских товаров-ок.
8%.
Металлич. А. впервые получен в 1825 X. К. Эрстедом.
Лит.: Беляев А. И., Металлургия легких металлов, 6 изд., М., 1970; Aluminium-Taschenbuch, 13
Aufl., Diisseldorf, 1974. А.Ф.Белов.
АЛЮМИНИЙОРГАНИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ, содержат связь А1-С; общая ф-ла RnАlХ3-n
где R-орг. радикал; Х-Hal, H, OR, SR, NR2, RCOO, CN и др.; п = 1-3. Различают симметричные,
или полные, А. с. (п = 3) и несимметричные, или смешанные.
А. с. чувствительны к влаге и О2 воздуха (соед. до С5 на воздухе самовоспламеняются). Поэтому
все работы с А.с. выполняются в атмосфере сухого инертного газа, напр. азота или аргона. Alk3Al
(см. табл.) - бесцв. жидкости, Аг3А1 - твердые в-ва, растворимые в органических растворителях.
Нек-рые А.с. - электрононенасыщенные соед., что обусловливает склонность их молекул к
ассоциации друг с другом. В образующихся димерах и тримерах атомы А1 соединены через орг.
радикалы трехцентровыми мостиковыми связями. Известны также А.с. типа R2A1-A1R2. С
донорами электронов, напр. аминами и эфирами, А. с. образуют прочные аддукты состава 1 :1, с
анионными донорами MR или MX, где М - щелочной или щел.-зем. металл, - солеобразные
комплексы типа М [RnAlX4-n] (т. наз. ат-комплексы).
СВОЙСГВА АЛЮМИНИЙОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
Соединение
Мол.
м.
Т.
пл.,
°С
Т. кип.,
°С/мм
рт. ст.
Плотн.
(25
°С),
г/см3
Триметилалюминий
(СН3)3А1
72,08
15
130
0,752
(при
20 °С)
Диметилалюминийхлорид
(СН3)2А1С1
107,54
-
83-84/200
-
Триэтилалюминий (С2Н5)3А1
114,16
-52,5
136/100
0,875
Диэтилалюминийхлорид
(С2Н5)2А1С1
120,56
-74
127/50
0,96
Этилалюминийдихлорид
(С2Н,)А1С12
126,96
32
113/50
1,222
Тетраэтилалюминат натрия
[(C2H5)4Al]Na
166,20
125
-
-
Трипропилалюминий
(С3Н7)3А1
56,24
-84
110/10
0,820
Триизобутилалюминий
(изо-С4Н9)3А1
198,33
-6
86/10
0,78
Диизобутилалюминийгидрид
(изо-С4Н9)2А1Н
142,28
-
117/1
-
Диизобутилалюминийхлорид
(мзо-С4Н9)2А1С1
176,06
-39
60/3
0,905
Основные р-ции А.с.: 1) бурное взаимод. с водой, к-тами, спиртами, аминами и др.
протонсодержащими соед. с выделением углеводородов, напр.: R3A1 + nHOR' - R3-nAl(OR')n +
nRH; 2) окисление с образованием алкоголятов: R3A1 + 1,5О2 - (RO)3A1; 3) р-ция с СО2,
приводящая к карбоновым к-там: R3A1 + СО2 - R2A1OC(O)R RCOOH; 4) взаимод. с
галогенидами, оксидами и алкоголятами элементов более электроотрицательными, чем А1 (В, Ga,
Si, Sn, Pb и др.), с образованием их алкилпроизводных, напр.: R3A1 + ЭНа1n - RmЭHaln-m +
А1На13 (пт; п = 2, 3 или 4); 5) перераспределение орг. радикалов между симметричными А. с.
и галогенидами или алкоголятами Al, напр.: 2R3A1 + А1Х3 - 3R2A1X; R3A1 + 2А1Х3 - 3RA1X2; 6)
р-ция с олефинами, в результате к-рой получают высшие А.с.: + nСН2=СН2 -
R-(-СН2СН2-)n- Способы получения А.с.: 1) взаимод. олефинов с А1 и Н2, напр.:
6СН2=СН2 + 2А1 + ЗН2 - 2(С2Н5)3А1 (осн. пром. способ); 2) р-ция олефинов или ацетиленов с
гидридами А1 (г и д р о а л ю м и н и р о в а н и е), напр.: 3CH2=CHR + А1Н3 - (RCH2CH2)3A1; НС
CR + R2A1H - R2A1CH=CHR; 4CH2=CHR + МА1Н4 - (RCH2CH2)4A1M (M=Na, Li); 3)
переалкилирование триизобутилалюминия олефинами: (изо-С4Н9)3А1 + 3CH2=CHR -
(RCH2CH2)3A1 + 3 изо-С4Н8.
Симметричные А. с. получают также р-цией галогенидов А1 с реактивами Гриньяра или
алкиллитием, действием диалкилртути на А1, дегалогенированием несимметричных А.с. (напр,
3R2AlHal + 3Na - 2R3A1 + 3NaHal + А1). Несимметричные А. с. синтезируют взаимод.
алкилгалогенидов с А1, напр.: 3RHal + 2A1 - R2AlHal + RAlHal2.
Элементный анализ А.с. заключается в сожжении навески в токе О2 с послед. определением С и
Н гравиметрич. методом и одновременно А1 - по кол-ву образовавшегося А12О3. Определение А1
возможно также обычными методами неорг. анализа после гидролиза или алкоголиза А. с.
Состав образующихся при этом газообразных в-в устанавливают с помощью ГЖХ.
А. с.-компоненты катализаторов Циглера - Натты, используемых в синтезе полиолефинов и
стереорегулярных диеновых каучуков, катализаторы стереоспецифич. полимеризации полярных
мономеров, напр. ацетальдегида, окисей олефинов, капролактама, а также синтезаолефинов
нормального строения и др. На основе А. с. разработаны методы получения высших жирных
спиртов нормального строения высших жирных к-т, тетраэтилсвинца, а также металлич. А1
высокой чистоты. Алюминийалкилы - восстановители при получении карбонилов Мn, Сг, Мо и
др., диалкилалюминийгидриды и комплексы типа M[R2A1H2]-мягкие восстановители в орг.
синтезе. Мировое произ-во А. с. составляет десятки тыс. т/год (1982). См. также
Диэтилалюминийхлорид, Триизобутилалюминий, Триэтилалюминий.
Лит.: Несмеянов А. Н., Соколик Р.А., в кн.: Методы элементоорганической химии. Бор,
алюминий, галлий, индий, таллий, под ред. А.Н. Несмеянова и К.А. Кочешкова, М., 1964, с.
283-385; Комплексы металлоорганических, гибридных и галоидных соединений алюминия, М.,
1970; Корнеев Н.Н., Химия и технология алюминийорганических соединений, М., 1979;
Толстиков Г.А., Юрьев В. П., Алюминийорганический синтез, М., 1979. В. В. Гаврилето.
10 817
3 872 
