视频字幕
金属铝是化学元素周期表中的重要成员,原子序数为13,位于第三周期第IIIA族。铝是地壳中含量最丰富的金属元素,约占地壳质量的8%。它是一种银白色的轻金属,具有许多优异的物理和化学性质,使其在现代工业中有着广泛的应用。
铝具有许多优异的物理性质。首先,它是一种银白色的轻金属,密度仅为2.7克每立方厘米,比钢铁轻得多。铝的熔点为660摄氏度,沸点高达2467摄氏度。铝具有良好的导电性和导热性,仅次于银和铜。同时,铝还具有优异的延展性和可塑性,容易加工成各种形状。最重要的是,铝表面会形成一层致密的氧化膜,这层氧化膜能够保护内部的铝不被进一步氧化,使铝具有良好的抗腐蚀性。
铝与氧气的反应是铝最重要的化学性质之一。在常温下,铝与空气中的氧气反应,化学方程式为:4Al + 3O₂ → 2Al₂O₃。这个反应会在铝的表面形成一层致密的氧化铝薄膜。这层氧化膜非常稳定,能够阻止内部的铝进一步氧化,因此铝具有良好的抗腐蚀性。在高温条件下,铝能够剧烈燃烧,发出耀眼的白光,同样生成氧化铝。这种反应特性使得铝在许多应用中都表现出优异的耐久性。
铝作为两性金属,既能与酸反应,也能与碱反应。与非氧化性酸如稀盐酸反应时,化学方程式为:2Al + 6HCl → 2AlCl₃ + 3H₂,产生氢气。与氧化性酸如浓硫酸、浓硝酸在常温下会发生钝化现象,表面形成致密氧化膜阻止反应继续。加热时能够反应,但不产生氢气。铝还能与强碱如氢氧化钠反应:2Al + 2NaOH + 2H₂O → 2NaAlO₂ + 3H₂,同样产生氢气。这种两性特征使铝在化学反应中表现出独特的性质。
铝的工业制备主要通过电解熔融氧化铝的方法,化学方程式为:2Al₂O₃ → 4Al + 3O₂。在电解槽中,氧化铝溶解在冰晶石中,通过电解得到金属铝。由于铝具有密度小、强度高、导电导热性好、耐腐蚀等优异性能,它在现代工业中有着极其广泛的应用。在航空航天工业中,铝合金是制造飞机机身的重要材料。在日常生活中,铝被用于制造易拉罐、厨具、电线电缆等。铝还广泛应用于建筑、汽车制造等领域,是现代社会不可缺少的重要金属材料。