ALUMIINIUM JA RAUD Koostas Siivi Jgi Virtsu Phikool

ALUMIINIUM JA RAUD Koostas: Siivi Jõgi Virtsu Põhikool 2009

Asetus perioodilisustabelis Alumiinium Raud III A VIII B Periood 3 4 Aatomnumber 13 26 Rühm Raud on metallilisem element kui alumiinium.

Aatomi ehitus Aatommass Massiarv Tuumalaeng Prootonite arv Neutronite arv Elektronide arv Elektronkihtide arv Väliskihi elektr arv Elektronskeem Alumiinium Raud 26, 98 27 +13 13 14 13 3 3 Al +13|2)8)3) 55, 85 56 +26 26 30 26 4 2 Fe +26|2)8)14)2)

Käitumine reaktsioonides Alumiinium Raud Loovutab 3 elektroni: Al – 3 e- Al 3+ 1) Loovutab 2 elektroni: Fe – 2 e- Fe 2+ 2) Loovutab 3 elektroni: Fe – 3 e- Fe 3+ Ioonide elektronskeemid: Al 3+ +13|2)8) Fe 2+ +26|2)8)14) Fe 3+ +26|2)8)13) Oksüdatsiooniastmed ühendites: + III +II või +III

Tähtsus Alumiinium Tuntuim ja enimkasutatav metall, (2. kohal raua järel) Oli väga haruldane ja hinnaline metall (u 100 a tagasi) Raud Tähtsaim metall Rauatoodang moodustab 90 % kõigi metallide kogutoodangust

Leidumine looduses Alumiinium � � � maakoores levikult 3. ndal kohal ei leidu lihtainena leidub ainult ühendite koostises: korund – rubiin, safiir, boksiit, päevakivi, jne. ühendite põhikoostisaine Al 2 O 3 Raud • maakoores levikult 4. – ndal kohal • vähesel määral leidub ehedalt (raudmeteoriitides) • enamasti leidub ühendite koostises: raumaagid – pruun ja punane rauamaak Fe 2 O 3, must rauamaak e magnetiit Fe 3 O 4

Tootmine Alumiinium Sulatatud alumiiniumiühendite elektrolüüsil Raud Rauamaakidest kõrgahjudes: • kuumutatakse rauamaaki koos koksi ja muude lisanditega • koksist tekib süsinikoksiid, mis reageerib raua oksiididega, sidudes nendes hapnikku: Fe 2 O 3 + 3 CO 2 Fe + 3 CO 2 Koksi 2 ülesannet: 1) C oksüdeerumisel eralduv soojus hoiab kõrget temperatuuri (1800◦ C) 2) C-st tekkinud CO redutseerib raudoksiidist metallilise raua

Füüsikalised omadused Alumiinium Raud • hõbevalge • hõbehall • läikiv • peegeldab valgust • raske • kerge • tihedus 7, 9 g/cm 3 • tihedus 2, 7 g/cm 3 • kõrge sulamistemperatuur • keskmine sulamistemperatuur • hästi töödeldav • väga hea elektri – ja soojusjuht • suhteliselt hea elektri- ja • plastiline ja hästi töödeldav soojusjuht • pehme, kergesti kriimustatav • kõva • magnetiline

Eelised ja puudused kasutamisel Alumiinium Eelised Puudused • kergus • pehmus • vastupidavus õhuhapniku ja vee suhtes • vähene mehaaniline vastupidavus • hea elektri- ja soojusjuhtivus • keemiline aktiivsus hapete suhtes • odavus Raud Eelised • tugev ja kõva • mehaaniliselt vastupidav • odav toota Puudused • roostetab (niiskes õhus reageerib õhuhapnikuga)

Kasutusalad Alumiinium • elektrijuhtmed • toiduainete pakkimisel (alumiiniumfoolium) • hõbevärvi pigmendina (alumiiniumpulber) • alumiiniumnõud Raud • ehituskonstruktsioonides

Sulamid Alumiinium Raud Duralumiinium: Al + Cu + Mg Malm: Fe + C (üle 2 %) Teras: Fe + C (alla 2 %) Eriterased: roostevaba teras: Fe+C+Cr või Ni Eelised võrreldes puhaste metallidega kõvem, mehhaaniliselt vastupidavam kõvemad, keemiliselt vastupidavamad (ei roosteta) Kasutamine ehitus- ja konstruktsioonimaterjal lennukiehitus laevaehitus Teras ja eriterased: noad-kahvlid, tööriistad ehituskonstruktsioonid, autokered Malm: kütteradiaatorid, pliidirauad hautamispotid, malmvannid

Keemilised omadused Alumiinium Raud Suhteliselt aktiivne metall Keskmise aktiivsusega metall Reageerimine hapnikuga: Õhus kuumutamisel tekib raua pinnale rauatagi kiht, mis kaitseb rauda edasise oksüdeerumise eest: 3 Fe + 2 O 2 Fe 3 O 4 Niiskes õhus tekib rauda pinnale roostekiht, mis metalli ei kaitse: 4 Fe + 3 O 2 2 Fe 2 O 3 Reageerib üsna aktiivselt: 4 Al + 3 O 2 2 Al 2 O 3 Reageerimine veega: Ei reageeri veega, kuna teda kaitseb oksiidikiht Vees tekib samuti raua pinnale roostekiht: 4 Fe + 3 O 2 2 Fe 2 O 3 Reageerimine hapetega: Reageerib energiliselt – hape reageerib kõigepealt alumiiniumi pinnal oleva oksiidikihiga, seejärel metalliga: 2 Al + H 2 SO 4 Al 2(SO 4)3 + 3 H 2↑ Reageerib aeglasemalt kui Al: Fe + 2 HCl Fe. Cl 2 + H 2↑

Keemilised ühendid Alumiinium Raud Oksiidid Alumiiniumoksiid: Al 2 O 3 • keemiliselt väga püsiv • valge tahke aine; • ei reageeri veega; • ei reageeri hapetega; • ei reageeri leelistega; Saamine: Alumiiniumhüdroksiidist kuumutamisel: 2 Al(OH)3 Al 2 O 3 + 3 H 2 O Kristalset alumiiniumoksiidi nimetatakse korundiks Raud(II)oksiid: Fe 2 O 3: • erineva värvusega (tumekollasest kuni mustjaspruunini); • keemiliselt küllaltki püsiv; • ei reageeri veega; Saamine: Raud(III)hüdroksiidist kuumutamisel: 2 Fe(OH)3 Fe 2 O 3 + 3 H 2 O Triraudtetraoksiid: Fe 3 O 4 • musta värvusega; • magnetiliste omadustega; • keemiliselt küllaltki püsiv; • peaaegu ei reageeri veega;

Keemilised ühendid Alumiinium Raud Hüdroksiidid Alumiiniumhüdroksiid Al(OH)3 • valge värvusega tahke aine; • vees praktiliselt lahustumatu; • nõrkade aluseliste omadustega; • reageerib hapetega: Al(OH)3 + 3 HCl Al. Cl 3 + 3 H 2 O Raud(II)hüdroksiid Fe(OH)2 • rohekasvalge värvusega; • õhuhapniku toimel oksüdeerub raud(III)hüdroksiidiks; Raud(III)hüdroksiid Fe(OH)3 • punakaspruuni värvusega Mõlemad hüdroksiidid on: • vees praktiliselt lahustumatud; • nõrkade aluseliste omadustega; • reageerivad hapetega: Fe(OH)2 + 2 HCl Fe. Cl 2 + 2 H 2 O 2 Fe(OH)3 + 3 H 2 SO 4 Fe 2(SO 4)3 + 6 H 2 O

Korund boksiit safiir rubiin

Rauamaagid must pruunrauamaak ja punaneehk rauamaak magnetiit