鋁線不屬於物理性質

鋁

（金屬元素）

編輯

銀白色輕金屬。它具有延展性。商品通常制成棒材、板材、箔材、粉末、帶材和絲材。在潮濕的空氣中能形成壹層氧化膜，防止金屬腐蝕。鋁粉在空氣中加熱會劇烈燃燒，並發出耀眼的白色火焰。易溶於稀硫酸、硝酸、鹽酸、氫氧化鈉和氫氧化鉀溶液，不溶於水。相對密度 2.70，熔點 660℃。沸點 2327℃。鋁在地殼中的含量僅次於氧和矽，居第三位，是地殼中含量最豐富的金屬元素。航空、建築、汽車三大重要工業的發展，要求材料性能具有鋁及其合金的獨特性能，這大大有利於鋁這種新型金屬的生產和應用。應用極為廣泛。

中文名稱

鋁

外文名稱

Aluminium

化學式

相對原子質量

26.981539

化學分類

金屬單體

控制類型

粉末控制

貯存方法

密封幹燥貯存

CAS No.

7429-90-5

1 發展歷史

2 含量分布

3 分類

4 制備方法

5 化學性質

與酸的反應

與堿的反應

與非金屬的反應

鋁的熱反應

與水的反應

6物理性質

基本物理性質

同位素

7主要用途

8毒理學性質

9測定方法

10工業狀況

發展歷史

< p>編輯

鋁的英文名稱（Aluminium）來源於明礬、硫酸鹽復鹽 KAl(SO4)2-12H2O。[1] 史前時代，人類就已經使用含有鋁化合物的粘土（Al2O3-2SiO2-2H2O）來制作陶器。鋁是地殼中含量僅次於氧和矽的第三大物質。然而，由於鋁化合物的弱氧化性，鋁不易從其化合物中還原出來，從而推遲了金屬鋁的分離。[2] 意大利物理學家沃爾塔發明電池後，戴維嘗試用電流從氧化鋁中分離出金屬鋁，但未成功，[2] 但他建議將其命名為 "alumium"（鋁），後來改為 "aluminum"（鋁），不久又改為 "aluminium"（鋁）。這個詞的形式在全世界都很常見，但北美除外，1925 年美國化學學會（ACS）決定在其出版物中使用 "鋁"。1827 年，德國化學家 Wühler 重復了 Auster 的實驗，並繼續改進生產鋁的方法；1854 年，德國化學家 De Vere 在還原氯化鋁時用鈉代替鉀，從而得到了鋁錠。[3] 在壹段時期內，"鋁 "壹詞在全世界都被使用，只有北美除外，1925 年美國化學學會（ACS）決定在其出版物中使用 "鋁 "壹詞。[3] 此後的壹段時間裏，鋁壹直是皇帝和貴族們享用的珍寶。法國皇帝拿破侖三世在宴會上使用鋁制叉子；泰國國王使用鋁制表鏈。[2] 在 1855 年的巴黎博覽會上，鋁與皇冠上的珠寶壹起展出，並被標為 "來自粘土的銀"；1889 年，倫敦化學學會向門捷列夫贈送了鋁制的花瓶和杯子。[2]

到 19 世紀末，鋁的價格已經下降了數千倍。這首先得益於19世紀70年代西門子改進發電機後廉價電力的出現，其次得益於1886年法國的赫魯特（Heroult）和美國的霍爾（C. M. Hall）發明了壹種溶解在冰晶石（Na3AlF6）中的電解氧化鋁的方法。當時他們都只有 22 歲。這項開創性工作促成了鋁的大規模生產，並確立了當今世界的電解鋁工業方法。時至今日，各種鋁制品已廣泛進入千家萬戶。[1]

內容分布

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地殼中含量最高的金屬元素，占 8.3%。它主要以鋁矽酸鹽礦石以及鋁土礦和冰晶石的形式存在。氧化鋁是壹種白色無定形粉末，有多種變體，其中最常見的是α-Al?O.和β-Al?O.。自然界中存在的剛玉屬於α-Al?O?，其硬度僅次於金剛石，熔點高，耐酸堿，常用來制作壹些軸承、制造磨料、耐火材料。如剛玉坩堝，可承受 1800 ℃ 的高溫。Al?O?因含有不同的雜質而有多種顏色。例如，含有微量Cr（III）的為紅色，稱為紅寶石；含有Fe（II）、Fe（III）或Ti（IV）的稱為藍寶石。[鋁元素在地殼中的含量僅次於氧和矽而居第三位，是地殼中含量最多的金屬元素，其豐度在金屬中居第二位。在金屬品種中，它是僅次於鐵和鋼的第二大金屬。

分類

編輯

鋁按其成分可分為三類：

名稱

鋁含量（%）

高級純鋁

99.93~99.999

工業高純鋁

99.85~99.9

工業純鋁

98~99.7

制備方法

編輯部

1854 年，法國化學家德弗羅將鋁礬土、木炭和食鹽混合，通入氯氣加熱，得到 NaCl、AlCl?1886年，美國的豪和法國的海蘭特分別獨立電解熔融鋁土礦和冰晶石（Na3AlF6）的混合物，制得金屬鋁，為日後大規模生產鋁奠定了基礎。

鋁以化學合成的形式存在於多種巖石或礦石中，如長石、雲母、高嶺石、鋁土礦、明礬當等。由氧化鋁與冰晶石（Na3AlF6）****熔融電解可制得鋁，主要反應過程如下：

從鋁土礦提取鋁的反應過程

溶解：鋁土礦溶於 NaOH（aq）：Al?+ 2NaOH + 3H?O = 2NaAl (OH) 4 (四羥基氧化鋁)

過濾：除去殘留的氧化亞鐵（FeO）、矽鋁酸鈉等。

酸化：向濾液中通入過量的CO?NaAl(OH)4 + CO?= Al(OH)?↓ + NaHCO？

過濾、灼燒 Al（OH）：2Al（OH）= 高溫 = Al？+3H?O

電解：2Al?O?(l)=通電=4Al+3O?↑

註意：電解時為了使氧化鋁熔化溫度降低，在Al?O?中加入冰晶石(Na?AlF?)。不要電解熔融 AlCl?AlCl?是***價化合物，其熔融態導電性極差。

化學性質

編輯

鋁是壹種活潑的金屬，在幹燥的空氣中鋁表面立即形成壹層致密的氧化膜，厚約 50 ?（1 ?=0.1 nm），使鋁不再進壹步氧化，並能耐水；但鋁粉與空氣混合後極易燃燒；熔融的鋁能與水發生劇烈的金屬對應反應；鋁具有兩性，極易溶於強堿，也能溶於稀酸。

與酸的反應

2Al +6HCl ==== 2AlCl?+ 3H?↑

2Al + 3H?SO?(dilute) ==== Al?(SO?)?+ 3H?↑

Al + 6HNO?(濃)====Δ==Al(NO?)?+ 3NO?↑+ 3H?O

Al + 4HNO?(稀)==== Al(NO?)?+ NO↑+ 2H?O

8Al + 30HNO?（稀）====8Al(NO?)?+ 3N?O↑+ 15H?O

8Al + 30HNO?（極稀）====8Al(NO?)?+ 3NH?+ 9H?O

6CH?COOH + 2Al = 2Al(CH?COO)?+ 3H?↑

與堿的反應

2Al+2NaOH+6H2O=2NaAl(OH)4+3H2↑

與非金屬的反應

4Al+3O?====2Al?O?(點燃）

2Al+3Cl?====2AlCl?(點火）

2Al+3S====Al?S?(加熱）

鋁熱反應

2Al + Fe?O?== 點火=== Al?O?+2Fe （鋁熱反應）

8Al + 3Fe?O4== 高溫=== 4Al?O?+9Fe

與水的反應

根據鋁的還原性，可以推斷鋁能與水反應，但實驗發現鋁與沸騰的水幾乎沒有反應現象，然而鋁在水蒸氣條件下加熱能發生顯著反應，但反應開始時水中的氧形成致密的氧化膜阻止了反應的進壹步進行。

物理性質

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基本物理性質

鋁是壹種銀白色的輕金屬。它具有延展性。商品通常被制成柱狀、棒狀、片狀、箔狀、粉末狀、帶狀和絲狀。在潮濕的空氣中能形成壹層氧化膜，防止金屬腐蝕。用酸處理過的鋁粉在空氣中加熱會劇烈燃燒，發出耀眼的白色火焰。易溶於稀硫酸、稀硝酸、鹽酸、氫氧化鈉和氫氧化鉀溶液，不溶於水，但能與熱水緩慢反應生成氫氧化鋁[4]，相對密度 2.70，彈性模量 70Gpa，泊松比 0.33。熔點 660 ℃。沸點 2327 ℃。鋁以其質輕、導電導熱性好、反射率高和抗氧化性強而被廣泛使用。用於日用器皿的鋁常被稱為 "鋼精 "或 "鋼種"。

同位素

鋁有 24 種同位素，其中只有壹種同位素是已知的。鋁有 24 種同位素，其中只有壹種是穩定的。同位素列表如下：

符號

質子

中子

質量

半衰期

旋轉

相對豐度

19Al

19.0(218)#

< (35) ns #

20Al

(20.0194)#

<3(5) ns #

21Al

21.02804(32 )#

<35 ns

1/2+#

22Al

22.01952(10)#

59(3) ms

(3)+

23Al

23.007267(20)

470(30) ms

5/2+#

24Al

23.9999389(30)

2.053(4) s

25Al

24.9904281(5)

7.183(12) s

5/2+

26Al

13<

25.98689169(6)

7.17(24)E+5 a

27Al

26.98153863(12)

Stabilization

5/2+

1.0000

28Al

27.98191031(14)

2.2414(12) min

29Al

< p>16

28.9804450(13)

6.56(6) min

5/2+

30Al

29.982960(15)

3.60(6) s

31Al

30.983947(22)

644(25) ms

(3/2,5/2)+

32Al

31.98812(9)

31.7(8) ms

33Al

32.99084(8)

41.7(2) ms

(5/2+)#

< p>

34Al

33.99685(12)

56.3(5) ms

4-#

35Al

34.99986(19 )

38.6(4) ms

5/2+#

36Al

36.00621(23)

90(40) ms

37Al

37.01068(36)

10.7(13) ms

38Al

38.01723(78)

7.6(6) ms

39Al<

39.02297(158)

7.6(16) ms

3/2+#

40Al

40.03145(75)#

10 # ms [>260 ns]

41Al

41.03833(86)#

2# ms [>260 ns]

3/2+#

42Al

42.04689(97)#

1# ms

備註：標有 # 的數據沒有實驗證明，只是理論推測，括號內的數據為不確定數據。

主要用途

編輯

壹種物質的用途在很大程度上取決於該物質的性質。鋁具有許多優異的特性，因此用途極為廣泛。

鋁和鋁合金是當今用途最廣、成本效益最高的材料之壹。世界鋁產量從 1956 年開始超過銅產量，壹直位居有色金屬之首。目前鋁的產量和使用量（按噸計算）僅次於鋼，成為人類使用的第二大金屬；而且鋁的資源十分豐富，據初步計算，鋁礦床儲量約占地殼構成物質的8%以上。

鋁的輕質和耐腐蝕是其性能的兩大突出特點。

鋁的密度很小，只有2.7克/厘米，雖然比較軟，但可以制成各種鋁合金，如杜拉鋁、超級杜拉鋁、防銹鋁、鑄鋁等。這些鋁合金廣泛應用於飛機、汽車、火車、輪船等制造業。此外，宇宙火箭、航天飛機、人造衛星也大量使用鋁及其鋁合金。例如，壹架超音速飛機大約由 70% 的鋁及其鋁合金組成。船舶建造也大量使用鋁，壹艘大型客輪的用鋁量往往高達幾千噸。

鋁的導電性僅次於銀、銅和金，雖然其導電率只有銅的2/3，但密度只有銅的1/3，因此輸送同樣的電量，鋁線的質量只有銅線的壹半。鋁表面的氧化膜不僅具有抗腐蝕能力，還具有壹定的絕緣性，因此鋁在電氣制造業、電線電纜業和無線電業中有著廣泛的用途。

鋁是熱的良導體，其導熱系數比鐵大3倍，工業上用鋁制造各種熱交換器、散熱材料和炊具。

鋁具有良好的延展性（其延展性僅次於金和銀），在 100 ℃～150 ℃下可制成薄於 0.01 mm 的鋁箔。這些鋁箔廣泛用於包裝香煙、糖果等，還可制成鋁絲、鋁棒，以及可軋制各種鋁制品。

鋁的表面因有致密的氧化物保護膜而不易被腐蝕，常用於制造化學反應器、醫療設備、制冷裝置、石油精煉設備、油氣管道等。

鋁粉具有銀白色光澤（壹般金屬呈粉末狀時顏色多為黑色），常用來制作塗料，俗稱銀粉、銀漆，保護鐵制品不受腐蝕，且美觀大方。

鋁在氧氣中燃燒能放出大量的熱和耀眼的光，常用於制造爆炸混合物，如銨鋁炸藥（硝酸銨、木炭粉、鋁粉、煙熏黑等可燃有機混合物）、燃燒混合物（如用鋁制成的熱敏炸彈和炮彈，可用於攻擊不易著火的目標或坦克、大炮等）和照明混合物（如鋁制的火藥）。）和照明混合物（如硝酸鋇 68%、鋁粉 28%、艾草 4%）。28%，艾草 4%）。

鋁熱劑常用於熔化難熔金屬和焊接導軌。鋁還在煉鋼過程中用作脫氧劑。鋁粉與石墨、二氧化鈦（或其他高熔點金屬氧化物）按壹定比例均勻混合，塗在金屬上，經高溫煆燒而制成耐高溫的金屬陶瓷，這在火箭和導彈技術中有著重要的應用。

鋁板的光反射性能也很好，反射紫外線的能力比銀強，鋁越純，其反射能力越強，所以常用來制造高質量的鏡子，如太陽能竈具的鏡子。

鋁具有吸音性能，隔音效果也較好，所以廣播室、現代大型建築的室內吊頂等也使用鋁材。

耐低溫，鋁在低溫下強度增加而不脆化，因此非常適合用於低溫設備材料，如冷藏庫、冰櫃、南極雪車、氧化氫生產設備等。

毒性

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研究發現，鋁元素會損害人的腦細胞。根據世界衛生組織的評估，鋁的日攝入量為0～0.6毫克/千克，其中千克是指人的體重，即體重60千克的人允許攝入量為36毫克。我國《食品添加劑使用標準 GB2760-2011》規定，鋁的殘留量應小於或等於 100 毫克/千克。據此計算，壹個體重 60 千克的人每天的攝入量不應超過 36 毫克。甜甜圈不超過 36 毫克就不用擔心了。

鋁在人體內的蓄積是緩慢的，其引起的毒性也是緩慢的，不易察覺，但壹旦發生代謝紊亂的毒性反應，後果是非常嚴重的。因此，我們在日常生活中壹定要註意防止鋁的吸收，減少鋁制品的使用。鋁及其化合物對人體的危害與其貢獻相比是無法比擬的，只要人們註重實際，揚長避短，它必將在人類社會中發揮更加重要的作用。

避免方法：

避免使用鋁制炊具

少吃油炸圈餅、鋁包裝的糖果等食品，少喝罐裝汽水

有些藥品是由含鋁物質制成的，應少吃含鋁的藥品，如能中和胃酸的Al（OH）3等。

測量方法

這是壹個用於測量鋁對人體健康影響的測量方法示例。編輯

方法名稱：測定硫代硫酸鋁-鋁絡合物滴定中的鋁

適用範圍：絡合滴定法測定硫代硫酸鋁中的鋁，適用於硫代硫酸鋁中鋁含量的測定。

方法原理：取適量試品，經溶解稀釋中和處理後，加入醋酸-醋酸銨緩沖液，精密加入乙二胺四乙酸二鈉滴定劑（0.05 mol/L），煮沸3～5分鐘，放冷至室溫。每 1mL 乙二胺四乙酸二鈉滴定劑（0.05mol/L）相當於 1.349mg 鋁，經計算即得。

測定試劑：

水（新鮮煮沸，置於室溫）

乙酸-乙酸銨緩沖液（pH 6.0）

二甲基酚橙指示劑溶液

鋅滴定劑（0.05mol/L）

乙二胺四乙酸二鈉鹽滴定劑（0.05 摩爾/升）

基線氧化鋅<

稀鹽酸

甲基紅乙醇溶液（0.025%）

氨試液

鉻黑 T 指示劑

氨-氯化銨緩沖液（pH10.0）

操作步驟：

取本品約 1.0g，精密稱定，置 200mL 燒瓶中，加稀鹽酸 10mL。溶解，用水稀釋至刻度，搖勻，量取 20mL，加入氨試液中和至沈澱，再加入稀鹽酸至沈澱剛溶解，加入醋酸-醋酸銨緩沖液（pH6.0）20mL，再加入乙二胺四乙酸二鈉滴定劑（0.05mol/L）25mL，煮沸 3-5 分鐘，冷卻至室溫，加入 1mL 雙酚橙指示劑溶液，再加入鋅滴定劑（0.5mol/L）。然後用鋅滴定劑（0.05mol/L）滴定，直至溶液由黃色變為紅色，用空白試驗校正滴定結果。

註 1："精密稱量 "是指重量應精確到稱量重量的千分之壹；"精密測量 "是指測量體積的精度應符合國家規定的體積移液器精度標準。

註 2："水分測定 "用幹燥法，取被測物 2～5g，平放於幹燥至恒重的平面稱量瓶中，厚度不超過 5mm，松散被測物不超過 10mm，精密稱量後，打開瓶蓋在 100～105 ℃下幹燥 5 小時，將瓶蓋蓋好，移至幹燥器中，冷卻 30 分鐘，精密稱量，再在上述溫度下幹燥 1 小時，冷卻，稱量，直至連續兩次稱量之差不超過 5mg。根據失重情況，計算試驗材料的含水量（%）。[5]

行業現狀

編者按

據相關資料顯示，我國特殊的資源能源形勢催生了科技創新的進程。在異型陰極結構電解槽、新型結構導流槽、高效節能電解槽大規模推廣應用後，大容量電解槽磁流體優化設計技術應運而生，進壹步優化了電解槽的磁場平衡。在西部地區新增產能中，大量企業采用了各種新型變截面陰極鋼棒技術，較好地改善了鋁水平磁流體與垂直磁流體的比例關系，降低了鋁液振幅，為減小極距提供了空間。同時，提高電流密度、加強保溫、在陽極上開槽、穿孔等節能降耗試驗等都取得了較好的效果。

鋁型材

改革開放以來，我國鋁工業取得了長足的發展，已成為世界鋁工業大國，形成了從鋁土礦、氧化鋁、電解鋁、鋁加工、研發為壹體的較為完整的工業體系。

2006年，中國鋁工業從2005年的全行業虧損迅速扭虧為盈，全行業實現利潤324億元，利稅超過500億元。電解鋁落後的自焙槽生產能力被淘汰。2006 年，1200 萬噸 160kA 及以上電解鋁產能淘汰了 83%，部分小型預焙槽產能得到改造。

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