Что легче алюминий или вода

5. Легкие металлы. Металлы легче воды

Когда заходит речь о легком металле, называют обычно алюминий. Однако он занимает далеко не первое место в ряду легких металлов: существует несколько металлов, которые легче его. Ниже приведен их перечень с указанием удельного веса (плотности) каждого:

Рекорд легкости побивает, как видим, литий[6] – металл, который легче многих пород дерева и плавает в керосине, погружаясь до половины. Он в сорок раз легче самого тяжелого металла – осмия.

Рис. 58. Призмы равного веса из некоторых легких металлов

Из сплавов, применяемых в современной промышленности, выделяются своей легкостью следующие (французские инженеры, занимающие одно из первых мест в производстве высококачественных легких сплавов, называют «легкими» все сплавы с плотностью меньше 3):

1) дюралюминий и кольчугалюминий С сплавы алюминия с небольшим количеством меди и магния; при плотности 2,6 они втрое легче железа, будучи прочнее его в полтора раза;

2) дюрбериллий – сплав бериллия с медью и никелем; он легче дюралюминия на 25 % и прочнее на 40 %;

3) электрон (не смешивать с элементарным количеством отрицательного электричества)[7] – сплав магния, алюминия и др.; почти не уступая в прочности дюралюминию, электрон легче его на 30 % (плотность 1,84).

Мы не останавливаемся здесь на ряде таких легких алюминиевых сплавов, как лоталь, силумин, склерон, конструкталь, магналий (предшественник электрона), употребляемых на Западе.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Источник

Алюминий и его реакция с водой

Почему алюминий устойчив к коррозии

Впервые алюминий был получен лишь в начале XIX века. Cделал это физик Ганс Эрстед. Свой эксперимент он проводил с амальгамой калия, хлоридом алюминия и ртутью.

Кстати, название этого серебристого материала произошло от латинского слова «квасцы», потому что именно из них добывается этот элемент.

Квасцы – это природные минералы на основе металлов, которые объединяют в своем составе соли серной кислоты.

Раньше алюминий считался драгоценным металлом и стоил на порядок дороже, чем золото. Объяснялось это тем, что металл было довольно сложно отделить от примесей. Так что позволить себе украшения из алюминия могли только богатые и влиятельные люди.

Но в 1886 году Чарльз Холл придумал метод по добыче алюминия в промышленном масштабе, что резко удешевило этот металл и позволило применять его в металлургическом производстве. Промышленный метод заключался в электролизе расплава криолита, в котором растворен оксид алюминия.

Алюминий — очень востребованный металл, ведь именно из него изготавливаются многие вещи, которыми человек пользуется в быту.

Применение алюминия

Благодаря ковкости и легкости, а также защищенности от коррозии, алюминий является ценным металлом в современной промышленности. Из алюминия изготавливают не только кухонную посуду — он широко используется в авто- и авиастроительстве.

Также алюминий является одним из самых недорогих и экономичных материалов, так как его можно использовать бесконечно, переплавляя ненужные алюминиевые предметы, например, банки.

Металлический алюминий безопасен, но его соединения могут оказывать токсическое действие на человека и животных (особенно хлорид, ацетат и сульфат алюминия).

Физические свойства алюминия

Алюминий — достаточно легкий металл серебристого цвета, который может образовывать сплавы с большинством металлов, особенно с медью, магнием и кремнием. Также он весьма пластичен, его без труда можно превратить в тонкую пластинку или же фольгу. Температура плавления алюминия = 660 °C, а температура кипения — 2470 °C.

Химические свойства алюминия

При комнатной температуре металл покрывается прочной пленкой оксида алюминия Al₂O₃, которая защищает его от коррозии.

С окислителями алюминий практически не реагирует из-за защищающей его оксидной пленки. Однако ее можно легко разрушить, чтобы металл проявил активные восстановительные свойства. Разрушить оксидную пленку алюминия можно раствором или расплавом щелочей, кислотами или же с помощью хлорида ртути.

Благодаря восстановительным свойствам алюминий нашел применение в промышленности — для получения других металлов. Этот процесс называется алюмотермией. Такая особенность алюминия заключается во взаимодействии с оксидами других металлов.

Например, рассмотрим реакцию с оксидом хрома:

Cr₂O₃ + Al = Al₂O₃ + Cr.

Алюминий хорошо вступает в реакцию с простыми веществами. Например, с галогенами (за исключением фтора) алюминий может образовать иодид, хлорид, или бромид алюминия:

2Al + 3Cl₂ → 2Al­Cl₃

С другими неметаллами, такими как фтор, сера, азот, углерод и т.д. алюминий может реагировать только при нагревании.

Также серебристый металл вступает в реакцию и со сложными химическими веществами. Например, с щелочами он образует алюминаты, то есть комплексные соединения, которые активно используются в бумажной и текстильной промышленности. Причем в реакцию вступает как гидроксид алюминия

Al(ОН)₃ + NaOH = Na[Al(OH)₄]),

так и металлический алюминий или же оксид алюминия:

2Al + 2NaOH + 6Н₂О = 2Na[Al(OH)₄] + ЗН₂.

Al₂O₃ + 2NaOH + 3H₂O = 2Na[Al(OH)₄]

С агрессивными кислотами (например, с серной и соляной) алюминий реагирует довольно спокойно, без воспламенения.

Если опустить кусочек металла в соляную кислоту, то пойдет медленная реакция — сначала будет растворяться оксидная пленка — но затем она ускорится. Алюминий растворяется в соляной кислоте с выделением водорода. В результате реакции получается хлорид алюминия:

Al₂O₃ + 6HCl = 2Al­Cl₃ + 3H₂O

2Al + 6HCl → 2Al­Cl₃ + 3H₂.

Здесь вы найдете интересные опыты на изучение химических свойств металлов.

Реакция алюминия с водой

Если опустить алюминиевую стружку в обычную воду, ничего не произойдет, потому что алюминий защищен оксидной пленкой, которая не дает этому металлу вступить в реакцию.

Только сняв защитную пленку хлоридом ртути, можно получить результат. Для этого металл нужно вымачивать в растворе хлорида ртути на протяжении двух минут, а затем хорошо его промыть. В результате получится амальгама, сплав ртути и алюминия:

3Hg­CI₂ + 2Al = 2Al­CI₃ + 3Hg

Причем она не удерживается на поверхности металла. Теперь, опустив очищенный металл в воду, можно наблюдать медленную реакцию, которая сопровождается выделением водорода и образованием гидроксида алюминия:

Источник

Российские химики создали алюминий, который легче воды

Химики Университета штата Юты (США) и Южного федерального университета в Ростове-на-Дону реструктуризировали молекулярную решетку алюминия и получили его ультралегкую кристаллическую форму, которая легче воды.

Статья по теме

Для этого ученые взяли алмазную кристаллическую решетку и заменили каждый атом углерода алюминиевым тетраэдром. Расчеты команды подтвердили, что такая конструкция является новой стабильной облегченной формой кристаллического алюминия.

Она имеет плотность 0,61 грамма на кубический сантиметр (плотность обычного алюминия — 2,7 грамма на кубический сантиметр), а это означает, что новая форма будет плавать на воде, плотность которой составляет один грамм на кубический сантиметр.

«Удивительным аспектом этого исследования является подход: использование известной структуры для разработки нового материала. Такой метод открывает путь для новых открытий», — говорят авторы

Такое свойство открывает новые области возможного применения немагнитного, коррозионностойкого, распространенного и относительно недорогого металла: космос, медицина, проводка и более легкие и дешевые автомобильные детали.

Однако, по словам ученых, еще рано рассуждать о способах применения новой версии металла, поскольку пока существует много неизвестных. Например, неизвестно, насколько он прочный.

Источник

Алюминиевая посуда: мифы и правда об использовании

Сковородки и кастрюли: Pexels

Можно ли готовить в алюминиевой посуде

Начнем с теории. Алюминий — 13-ый элемент в таблице Менделеева. Наиболее распространенный среди металлов, он ценится за свою легкость и высокую коррозийную стойкость. Биологическая роль алюминия в том, что он стимулирует рост эпителия человека, его костных и соединительных тканей, таким образом влияя на процессы восстановления и регенерации организма.

Фактически в наш организм алюминий может поступать с пищевыми продуктами (хлебобулочные изделия, фрукты, овощи, ягоды и орехи), с питьевой водой, лекарствами, вакцинами или уходовой косметикой. Его источник, например посуда, в которой готовится хлеб, прежде чем попасть на полки супермаркетов.

Как на практике? Чем вредна алюминиевая посуда и какие последствия ее использования? Опираясь на личный опыт, скажу, если превышается суточная норма алюминия, организм не способен вывести излишек вещества, и тогда он становится вредным для человека. Ученые в области биохимии называют безопасной дозу алюминия в 1–2 г, но споры по этому вопросу продолжаются. Именно поэтому, если у вас есть какие-либо сомнения и вопросы, консультируйтесь с лечащим доктором.

В конце 1990-х был проведен ряд исследований Всемирной организацией здравоохранения, результаты которых показали, что алюминий не вызывает образование раковых клеток. Вопрос, приводит ли избыток алюминия в организме к другим заболеваниям, все еще остается открытым.

Так, широко известно исследование, опубликованное Open Access Library, в котором сказано, что содержание алюминия в тканях головного мозга пациента с ранними признаками болезни Альцгеймера превысило в четыре раза показания контрольной группы того же возраста.

Кастрюли из алюминия: Pixabay

Однако необходимо уточнить, что объект исследования находился в непосредственном контакте с веществом на протяжении длительного периода времени.

Также мои коллеги проводили исследования, которые показали, что предметы из алюминия могут содержать BPA (бисфенол), который находится и в пластике. Это вещество может привести к ухудшения здоровья.

Однако можно ли все же говорить про вред алюминиевой посуды, ссылаясь на данные примеры? Разумеется, нет.

Безусловный факт, что при нагревании изделия из металла выделяется определенное количество вещества в чистом виде. Раньше, когда посуду изготавливали из чистого алюминия и наши бабушки нарушали правила ее использования, был риск, что металл навредит здоровью.

Но важно учитывать и другой факт: сегодняшний технологический процесс предусматривает это обстоятельство. Современные покрытия кухонных изделий препятствуют процессу окисления, и, таким образом, свободный алюминий не проникает в пищу.

Подведем итог: вредна ли алюминиевая посуда? Проведя анализ всех перечисленных факторов, отмечу, что в целом, нет. Готовить в ней можно, не опасаясь за собственное здоровье. Как известно, из любого правила существуют исключения. Брак производства, некачественные изделия, подделки или бытовые повреждения, которые могут повлечь за собой попадание алюминия в готовую пищу, создают определенный риск, рассказывают мои коллеги в статье. Чтобы свести его к минимуму, следуйте таким предписаниям:

1. Выбирайте посуду высокого качества и совершайте покупки напрямую от производителя. Прочность ее покрытия должна быть тщательно протестирована.
2. Детально ознакомьтесь с правилами по уходу за алюминиевыми изделиями и следуйте им с первого дня эксплуатации.
3. Не стоит хранить готовые блюда в посуде из металла дольше 12 часов. Продукты, которые содержат соль и кислоты, могут вступить в реакцию с веществом, и их употребление станет для вас опасным.

Алюминиевая посуда: плюсы и минусы использования

На рынке представлено большое количество алюминиевой посуды, что обусловлено ее доступностью, удобством и скоростью приготовления пищи. Так, алюминиевая сковородка обойдется дешевле, чем чугунная или нержавейка. Она гораздо легче по весу, но обладает прочным покрытием. Пища на такой сковородке разогревается очень быстро и равномерно.

Алюминиевая кастрюля: Pixabay

Однако многие по-прежнему опасаются выбирать кухонную утварь из «крылатого металла». Большинство популярных мифов об алюминиевой посуде связано с ее опасностью для нашего здоровья.

Среди других: алюминий очень хрупкий в быту и недолговечный, микроволновая печь и посудомоечная машина могут нанести повреждения изделиям из металла, такая посуда не пригорает и не ржавеет. Развенчать или подтвердить эту информацию помогут факты, о которых мы поговорим дальше.

Изобилие кухонных изделий удовлетворит любые запросы: тут и отличающиеся размером и формой алюминиевые кастрюли, и казаны, и чашки, и столовые приборы, сковородки с антипригарным, керамическим, мраморным покрытием, утварь для запекания и др. Состав тоже бывает абсолютно разным — от алюминия в чистом виде до примесей различных сплавов.

По способу изготовления различают два вида: литая посуда и штампованная. Последняя — дешевле, однако и прослужит недолго. В сравнении со штамповкой литая посуда устойчивее к деформациям и тяжелее, что связано с ее прочным дном. Какой вариант выбрать — решать вам. Если же сомневаетесь, что сможете подобрать посуду, которая не навредит здоровью, рекомендую получить консультацию специалиста.

Преимущества алюминиевой посуды такие:

1. Легкие изделия из металла удобно хранить и использовать. Небольшой вес характерен даже для посуды крупных размеров.
2. Благодаря высокой теплопроводности пища подогревается быстро, равномерно и практически не подгорает.
3. Состав алюминиевой посуды делает ее стойкой к коррозии, и это правда.
4. Доступность позволяет сохранить бюджет. Так, вы сможете приобрести набор алюминиевой посуды за стоимость чугунной сковородки.
5. Современная посуда из алюминия порадует красивым и практичным дизайном.
6. Нет противопоказаний по использованию изделий в духовке.
7. Кухонный казан из алюминия станет отличным решением для приготовления пищи на огне во время похода или рыбалки.
8. Посуда из алюминия не требует сложного ухода.
9. Алюминиевые кастрюли не подгорают, поэтому идеально подходят для приготовления каш.
10. Специалисты рекомендуют выбирать изделия из литого алюминия. Они дороже, но качественнее, а значит прослужат дольше.

Недостатки алюминиевой посуды следующие:

1. Изделия подвержены окислению и различным механическим повреждениям. Использовать посуду из алюминия необходимо аккуратно, при сколах и царапинах на внутренней стороне — вовсе перестать.
2. В металлических мисках и кастрюлях настоятельно не рекомендуется хранить приготовленную пищу.
3. Не стоит готовить в алюминиевой посуде продукты с содержанием кислоты или щелочи, например квашенную капусту, рассольник, рыбу в маринаде, соусы или компот.
4. Большинство индукционных плит не подходят для использования алюминиевых изделий.
5. Посуду из металла нельзя использовать в микроволновой печи.

Алюминиевая посуда: как ухаживать

Если соблюдать все правила ухода за алюминиевой посудой, она прослужит долго. Рассмотрим, как и чем чистить изделия из металла, как хранить и использовать, чтобы не повредить защитный слой.

Мытье посуды: Pexels

Правила использования и ежедневного ухода такие:

1. Новую посуду прокалите с целью нейтрализовать вредное воздействие вещества: на литр воды добавьте 5 ч/л соли и хорошо прокипятите.
2. Мыть металлическую посуду рекомендуется сразу после использования, но прежде она должна хорошо остыть.
3. Для ухода подойдут гелевые чистящие средства и мягкая тряпочка или губка. Абразивный порошок, грубые щетки и сода могут повредить поверхность металла.
4. Чтобы добиться блеска, ополосните чистую посуду в теплой воде, добавив несколько капель нашатырного спирта, и тщательно высушите.
5. Не готовьте в изделиях из алюминия продукты, которые содержат кислоты и могут вступить в реакцию с веществом.
6. Обращайте внимание на индивидуальные особенности организма. Если заметили, что после использования посуды из алюминия ухудшилось состояние здоровья, обязательно обратитесь в медицинское учреждение.
7. Длительное хранение готового блюда в металлической емкости приводит к тому, что алюминиевая посуда окисляется и начинает отравлять пищу.
8. Для помешивания воспользуйтесь пластмассовой лопаткой или деревянной ложкой. Острые предметы могут повредить поверхность металла.
9. Если не хотите, чтобы изделия из алюминия быстро почернели, не стоит варить в них воду без соли и неочищенный картофель.
10. Металлическую посуду, в которой находились блюда с использованием молока, яиц и теста, лучше сначала промыть в холодной воде.
11. Алюминий легко деформируется, об этом нужно помнить. Бережное отношение к изделию продлит срок его эксплуатации.

Как очистить сложные загрязнения? Итак:

1. Очистить алюминиевую сковородку или кастрюлю от жира поможет старый и эффективный способ: нанесите смесь из горчичного порошка и теплой воды, после чего тщательно протрите губкой.
2. Для того чтобы избавиться от засохших остатков пищи, добавьте в теплую воду хозяйственное мыло или моющее средство и замачивайте час.
3. Побороть неприятный запах, который появляется после длительного использования изделий на кухне, помогут уксус, горчичный порошок и кофейная гуща.
4. Мыть алюминиевую посуду лучше вручную: риск повредить ее поверхность в посудомоечной машине достаточно велик.

Хранить изделия из алюминия необходимо в прохладном и сухом месте.

И вот еще небольшой бонус. В теплое время нет ничего лучше, чем активный отдых на природе с друзьями. Чтобы приготовить ароматные шашлыки или сварить уху, идеально подойдет котелок, вместительные кастрюли и другая утварь из легкого металла.

Если после поездки ваша алюминиевая посуда потемнела, это не повод ее выбрасывать. Быстро очистить загрязнение можно, если прокипятить изделие, добавив 4 ст. л. уксуса.

Отдых на природе: Pexels

Подведем итоги. Главный миф об опасности использования посуды из алюминия уходит корнями в прошлое. Раньше сковородки и кастрюли делали из чистого металла, и риск его попадания в приготовленную пищу действительно был. Сегодня производители покрывают кухонные изделия особой оксидной пленкой, которая препятствует вступлению вещества в реакцию с продуктами питания.

Однако бережный уход за кухонной утварью — важная составляющая ее использования. Помните, что от поврежденной посуды лучше сразу же избавляться. Если же появятся нежелательные симптомы после приготовления пищи в кухонных изделиях из алюминия, посетите лечащего врача.

Современная алюминиевая посуда, вред которой существенно преувеличен в медиа, остается наиболее выгодным и экономным для семейного бюджета решением. Достоинства ее использования значительно превышают недостатки, а большинство мифов не имеют под собой почвы.

Внимание! Материал носит лишь ознакомительный характер. Не следует прибегать к описанным в нем методам лечения без предварительной консультации с врачом.

1. Jeffrey D Weidenhamer. Metal exposures from aluminum cookware: An unrecognized public health risk in developing countries // National Library of Medicine. — 20176. — Режим доступа: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/27866735/
2. Laura J. Martin. Some Aluminum Water Bottles Leach BPA // WebMD. — 2011. — 12 July. — Режим доступа: https://www.webmd.com/food-recipes/features/cookware-plastics-shoppers-guide-to-food-safety#1
3. Sanjeev Kumar. Role of Trace Elements in Alzheimer’s Disease // Scientific Research. — 2014. — Режим доступа: https://www.scirp.org/journal/paperinformation.aspx?paperid=64315

Автор: кандидат медицинских наук Анна Ивановна Тихомирова

Рецензент: кандидат медицинских наук, профессор Иван Георгиевич Максаков

Уникальная подборка новостей от нашего шеф-редактора

Источник