Алюминий как химический элемент таблицы Менделеева

Представить современную жизнь без этого металла невозможно. Упаковка таблеток, тара для напитков, начинка холодильника и многое другое – все это алюминий.

Только в середине ХХ века появились технические возможности для массового производства «заменителя серебра». Чудо-металл обеспечивает нас самолетами и электропроводкой, дешевой кухонной утварью и бытовой техникой. А взамен забирает наше здоровье.

Многочисленные исследования ученых разных стран доказывают: накапливаясь в организме, алюминий умерщвляет клетки мозга (парализует центральную нервную систему, вызывает дрожание головы и судороги), вызывает анемию и артрит (у больных артритом алюминия в крови в пять раз больше, чем у здоровых), угнетает выработку желудочных и слюнных ферментов.

Также избыток поступления алюминия способствует развитию остеопороза (хрупкости костей) и рахита, что объясняется тем, что алюминий с фосфатами в пище образуют нерастворимые соединения, затрудняющие усвоение фосфатов в кишечнике.

Зачем следует выводить алюминий из организма и его воздействие

Зачем следует выводить алюминий из организма и его воздействие

К одним из экотоксикантов, воздействующих на человека в бытовых условиях, относятся соединения алюминия, поскольку приготовление, хранение и употребление пищевых продуктов часто сопряжено с использованием алюминиевой посуды.

Сейчас алюминий используется для создания многочисленных упаковок и стандартных тар в пищевой индустрии, одноразовой посуды, дезодорантов, лекарств и даже является вспомогательным средством при создании вакцин. Без преувеличения можно сказать, что сегодня алюминий проник практически во все сферы нашей жизни.

Вопреки обыденному представлению алюминий является далеко не таким уж и безобидным. В нашем организме он может накапливаться, в особенности в тех его частях, клетки которых медленнее всего “обновляются” – костные ткани, головной мозг и сердце. Именно здесь данный металл может вызывать наиболее пагубные последствия для нашего здоровья. В целом они являются довольно стандартными – алюминий фактически увеличивает риск развития наиболее распространенных заболеваний сердечнососудистой и неврологической системы – инфаркта, инсульта , а также болезни Паркинсона и Синдром Гийена-Барре. [ad2][/ad2] Интересно, что согласно ряду исследований, проведенных несколькими независимыми группами ученых из США, в современном мире порог токсичности алюминия существенно вырос. Это означает, что тот уровень алюминия, который сегодня воздействует на наш организм и является при этом относительно безопасным, мог в короткие сроки вызвать самые серьезные расстройства здоровья у наших предков несколько веков назад.

Вместе с тем вывести алюминий из организма довольно легко. Современной медицине известно два основных способа:

ВОЗДЕЙСТВИЕ АЛЮМИНИЕВОЙ ПОСУДЫ НА ОРГАНИЗМ

Будучи наиболее распространенным в земной коре металлом, алюминий редко встречается в живых организмах предположительно из-за того, что он трудно доступен, входя в состав сложных минеральных отложений. Катион алюминия Аl3+ в нейтральных растворах образует нерастворимый гидроксид Аl(ОН)3 и на его основе гидроксо- и оксосоединения. Образование таких частиц и нерастворимого АlРО4 лимитирует абсорбцию Аl3+ в пищеварительном тракте. После абсорбции наивысшая концентрация алюминия – в мозге [1]. Ухудшение состояния почечной деятельности значительно понижает способность организма выводить Аl3+. Высокие уровни содержания алюминия вызывают фосфатное истощение по причине образования АlРО4. Выводится алюминий из организма в основном через почки – до 10-15 мкг в сутки. Общее содержание алюминия в теле взрослого человека находится в пределах 50–140 мг, причем главная часть — в легких в результате ингаляции.Алюминий является жизненно важным микроэлементом, суточная потребность в алюминии взрослого человека 35-49 мг. Одним из специфических источников поступления алюминия в организм человека является все возрастающее использование его в пищевой промышленности (посуда, упаковочный материал, пищевые добавки) и фармакологии.Общее содержание алюминия в суточном смешанном рационе человека составляет 80 мг [2]. В воде и пище возможны только низкие уровни этого металла, а при таких концентрациях Аl3+ вовсе не является особо токсичным. Содержание алюминия в пшенице составляет 42 мг/кг, го-рохе – 36, кукурузе – 16, в мясе и мясных изделиях – от 1,6 до 20 мг/кг; много алюминия в цветной капусте, моркови, помидорах; в яблоках – до 150 мг/кг; в листьях чая 850 – 1400 мг/кг.Попадание Аl3+ (так же, как и Нg2+, и Pb2+) в сеть водоснабжения городов с кислыми дождями приводит к более высоким уровням металла, которые уже становятся проблемой. Токсическое действие алюминия проявляется во влиянии на обмен веществ, в особенности минеральный, на функцию нервной системы, в способности действовать непосредственно на клетки – их размножение и рост. К важнейшим клиническим проявлениям нейротоксического действия алюминия относят нарушения двигательной активности, судороги, снижение или потерю памяти, нервные отклонения и запоры. Увеличение концентрации алюминия в мозге ассоциируется с болезнью Альцгеймера, расстройствами типа слабоумия и даже смертью, главным образом престарелых людей.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Вредные вещества в промышленности. Справочник для химиков, инженеров и врачей. Т. 3. Неорганические и элементорганические соединения. Изд. 7-е. Л.: Химия, 1977. 2. Вредные химические вещества. Неорганические соединения. I-IV группа. Справочник. / Под ред. В.А. Филова. – Л.: Химия, 1988. 3. ГОСТ 2874-82 «Вода питьевая».

Читайте также:  Двухдневная диета для очищения организма

Гаврилова О.В., Левковская Е.А., Свергузова С.В. (БелГТАСМ, Белгород)

Мы живем в век алюминия: начиная с 19 столетия он добывается и используется в промышленных масштабах. Металл применяется в одноразовой и бытовой посуде, дезодорантах, зубных пастах и косметических кремах, лекарственных препаратах.

Где и как добывают Алюминий

На сегодняшний день добыча алюминия является очень энергоемким процессом. Производство большей части алюминия осуществляется методом очистки бокситов. Боксит представляет собой алюминиевую руду состоящую из оксидов алюминия, железа, кремния — сырья для получения глинозема. Содержание промышленного глинозема в бокситах составляет от 40 до 60 процентов.

Первый промышленный метод крупномасштабного производства алюминия был открыт в 1886 году. В этом году французский инженер Пол Эрульт и американский химик Мартин Холл (отдельно друг от друга) разработали новый метод электролиза для получения алюминия. Сегодня этот метод известен в научном окружении как метод Холла–Эрульта. Этот процесс заключается в переработке глинозема в алюминий. Чуть позже, а именно в 1889 году, австрийский химик Карл Джозеф Байер открыл способ очистки боксита для получения глинозема. Этот метод сейчас известен как метод Байера. Современное производство алюминия основывается на извлечении глинозема из бокситов методом Байера и дальнейшей переработкой его в алюминий методом Холла–Эрульта.

Так как выплавка алюминия является очень энергозатратным производством заводы производители размещают в местах где есть недорогое электричество или имеется поддержка государства. Главными производителями алюминия в мире являются Китай, Россия, Индия, Канада и ОАЭ. При всем этом Китай производит больше 65% от всего алюминия производимого в мире. Годовой выход алюминия из Китая составляет около 32 000 тонн. В то время как Россия производит около 3500 тонн в год. Цена за тонну алюминия составляет около 2300$ США.

Читайте: Натрий как химический элемент таблицы Менделеева

Производство алюминия своими руками: все гениальное – просто!

Популярным способом заработка на сдаче металлолома является собственноручная отливка алюминия, что можно сделать даже в домашних условиях – для производства потребуется:

  • Источник электротока 220 Вольт на 1.5 кВт;
  • Соляная кислота или графит;
  • Металлическая бочка или бетономешалка;
  • Глина или бокситы.

Глину, привезенную с карьера, придется просушить на солнце или с помощью тепловентилятора, после чего сырье измельчаем до порошкообразной консистенции. Далее закладываем материал в тару и смешиваем с графитом или соляной кислотой из расчета 1 кг электролитов на 10 кг сырья – это необходимо для стабилизации химических процессов при плавлении.

Далее заливаем бочку с сырья водой для повышения влажности компонентов в 60-70%, после чего подключаем сварочный аппарат на 5-15 с для образования алюминия. Через 3-4 часа после остывания полученные кусочки алюминия требуется очистить от глины. Из 500 кг сырья получается примерно 150-200 кг сплава алюминия.

Это интересно! Алюминий является высокоактивным металлом, в результате чего легко окисляется с щелочными или кислотными соединениями. При длительном контакте алюминий взаимодействует даже с атмосферой, покрываясь тонкой оксидной пленкой – именно поэтому данный металл в чистом виде не встречается.

  • Цветные металлы
  • Медь
  • Латунь
  • Алюминий
  • Свинец
  • АКБ
  • Лом электродвигателей
  • Черные металлы
  • Нержавеющая сталь
  • Лом стали
  • Чугун
  • 3A габарит

Как был открыт

Бокситы и глинозем известны людям веками. С алюминием как металлом они познакомились только к середине XIX века.

Мировой опыт

История открытия – это опыты ученых-одиночек:

  • Первую попытку предпринял Парацельс (XVI век). Он выделил из квасцов «квасцовую землю», содержащую оксид неизвестного металла (алюминия).
  • Два века спустя процесс повторил немецкий химик Андреас Маргграф. Тоже получил оксид металла, которому присвоил название alumina («вяжущий»).
  • Первые миллиграммы металла выделил датчанин Ганс Эрстед. Физик-практик выбрал исходником хлорид алюминия. Нагревая и воздействуя калийной амальгамой, получил чистый металл.
  • Чистый калий, а не амальгаму использовал Фридрих Велер. Восстановив металл (получилось несколько крупинок), описал его свойства.
  • Еще дальше пошел француз Сент-Клер Девиль. Он изготовил слиток металла, использовав метод Велера. Но вместо калия взял натрий. Девиль предъявил слиток публике на Всемирной выставке в Париже (1855 год), сотворив сенсацию. Спустя год получил металл методом электролиза. Такой успех объясним: ученого спонсировал сам Наполеон III, рассчитывавший приспособить металл для военных нужд.

Получение металла промышленными партиями – заслуга американца Чарльза Холла и француза Поля Эру. Независимо друг от друга они к 1886 году разработали методику расплава глинозема в криолите электролизом.

Металл в России

С глиноземом экспериментировали и русские ученые. Метод, предложенный , стал классическим для алюминиевой промышленности мира.

Первый алюминиевый завод – Волховский – ввели в строй во времена СССР (1932 год).

Производство сырья исчислялось тысячами тонн. Эта отрасль была на особом счету: ее продукт обеспечивал обороноспособность государства.

Сегодня монополист по добыче и переработке сырья – компания «Русал» («Русский Алюминий»).

Новое «золото»

Первый алюминий был дороже золота:

  • Европейская знать использовала алюминиевые столовые приборы (гостям попроще выдавались серебряные или золотые). Моду задал своим указом император Франции Наполеон III.
  • Ювелиры изготавливали украшения класса люкс.
  • Бесценный подарок сделали англичане русскому гению Дмитрию Менделееву – весы с чашами из золота и алюминия.
Читайте также:  В чем заключается вред и польза чеснока для мужчин

Дешевый метод появился к началу ХХ века. В 1911 году во французском Дюрене выпустили первую партию металла. Его назвали в честь этого города. А алюминий перешел в разряд бижутерии.

История названия

Латинский термин восходит к корню alumen. Так назывались квасцы, издревле используемые лекарями.

В России металл именовали «серебром из глины», поскольку глинозем – главный компонент глины.

Продукты, в которых содержится алюминий

Ценные источники алюминия – это злаки. Особенно много его в овсе, пшенице, рисе. Естественно, наилучшее усвоение данного вещества организмом происходит из проростков, а не из очищенных и лишенных полезной оболочки магазинных круп.

Так, 100 г овса – это примерно 1970 мкг алюминия, такое же количество пшеницы дает нам в среднем 1500 мкг этого минерала.

Кстати, магазинный хлеб также отличается его повышенным содержанием за счет термофильных дрожжей и выпекания в алюминиевых формах. Вот только стоит ли таким сомнительным способом пополнять запасы данного вещества в организме? Куда безопаснее получать природный алюминий из качественной растительной пищи в ее первозданном виде.

Картошка тоже не отстает.

Овощи – это продукты, богатые алюминием, причем они совершенно разные, на любой вкус: банальный картофель, сладкий зеленый горох, любимый многими баклажан. Или же вы предпочитаете экзотику вроде авокадо, артишоков или савойской капусты? Поищите на рынке топинамбур, в нем тоже есть интересующий нас минерал. Из фруктов можно особенно выделить киви, а также отметить яблоки и клубнику.

Интересно, что уровень этого минерала в растительной пище примерно в сотню раз выше, чем в блюдах животного происхождения. Хочу также обратить ваше особое внимание на то, что алюминий есть не только в перечисленной выше еде. В ней он как раз находится в своем естественном состоянии и приносит нам пользу.

Возможно, вы не догадываетесь, но этот минерал ежедневно попадает в наше тело совсем из других источников, из-за чего могут реализоваться вредные свойства алюминия.

Минералы, месторождения…а самородный алюминий?

Запасы алюминия в природе огромны. Среди металлов он держит первое место по распространенности. Но «общительность», активность элемента привела к тому, что в чистом виде металл практически отсутствует.

Производство алюминия в миллионах тонн

Минералов, содержащих алюминий, много:

  • бокситы;
  • глиноземы;
  • полевые шпаты;
  • нефелины;
  • корунды.

Так что добыча алюминиевого сырья не составляет большого труда.

Если все запасы на Земле истощатся (что сомнительно), то алюминий можно добывать из морской воды. Там его содержание составляет 0,01 мг/л.

Кто захочет увидеть самородный алюминий, тому придется опускаться в жерла вулканов.

Происхождением такой металл из самых глубин нашей планеты.

Как избежать накопления алюминия в организме.

Чтобы снизить накопление алюминия в организме можно применять разные методы:

1) Принимать меры для снижения воздействия алюминия на человека.

2) Путем удаления алюминия из организма с помощью не инвазивных средств.

И такие возможности не надо упускать. Их надо знать и применять для профилактики болезни Альцгеймера.

алюминий может попасть в организм?

Алюминий в неметаллической форме встречается повсеместно. Это один из самых распространенных элементов на земле.

Этот элемент содержится в изобилии в земной коре и, естественно, поглощается из почвы растениями и может содержаться в травах и пищевых продуктах.

Он может попасть в организм:

1) С водой.

2) С продуктами питания.

В одном исследовании анализировали 1431 пищевых продуктов (неживотных) и напитков на содержание в них алюминия.

И вот что было обнаружено: 77,8% имели концентрацию алюминия до 10 мг/кг. 17,5% имели концентрацию алюминия между 10 и 100 мг/кг. 4,6 % образцов имели концентрации алюминия более 100 мг/кг.

Алюминий часто используется в качестве добавки в порошкообразных и жидких обработанных пищевых продуктах. Будьте осторожны при покупке разрыхлителя для выпечки, простая сода может быть более безопасной.

Загрязнение пищи алюминием может происходить от использования алюминиевой посуды и алюминиевой фольги, особенно при приготовлении мяса.

3) С прививками.

4) Со средствами ухода за телом и косметикой.

Антиперспирантами, солнцезащитными кремами.

С зубной пастой (алюминий может содержаться как ингредиент в самой зубной пасте и в ее упаковке (тубе))

В фольге для использования ее в кулинарии, что также вредно для здоровья.

5) С лекарствами, такими, как аспирин или антацидов.

6) Неожиданные источники алюминия включают детское питание и антациды.

Марки пищевого алюминия по госту

Алюминий — цветной металл, имеющий низкую плотность. Поверхность сплава серебристо-белая, матовая. Весьма легок и мягок, за счет чего имеет низкую температуру плавления — примерно 650 градусов. Свое применение нашел во всех сферах человеческой жизни. Активно используется в пищевой промышленности, в том числе для изготовления различной посуды. По производству среди всех металлов занимает второе место в мире, после железа.

Алюминий восприимчив к агрессивному воздействию кислот. Способен раствориться в концентрированных растворах щелочей. Во избежание таких явлений, вся алюминиевая продукция покрывается защитными пленками. В измельченном пылеватом состоянии, находясь в кислородной среде, поддерживает активное горение.

Теплопроводные и электропроводные свойства этого металла сопоставимы с золотом, серебром и медью. Очень распространен в электротехнике. Из него делают многожильные провода и кабели, создают обмотки для электродвигателей и трансформаторов.

Алюминий очень пластичен, но весьма хрупок. Его можно раскатать до достояния полупрозрачной фольги. Алюминиевые слитки можно без труда строгать и разрубать.

При введении соответствующих добавок можно значительно повысить прочность сплава, тем самым расширив спектр его применения.

Подобный сплав был разработан в 1911 году немецкими мастерами в городке Дюрен. Отсюда пошло и название сплава, состоящего из алюминия, меди, магния и марганца — дюраль, или дюралюминий.

Подобное сочетание и длительная закалка, позволили повысить прочностные характеристики и сохранить прежнюю легкость (алюминий легче стали в 3 раза). Большое применение дюралюминиевый сплав нашел в авиастроении, за счет чего был прозван «крылатым металлом».

Для поддержания антикоррозионных характеристик, его покрывали напылением чистого алюминия.

Чтобы исключить подобное напыление, был разработан иной алюминиевый сплав с включениями кремния — силумин. Благодаря своей блескости и серебристому цвету, алюминий используется в производстве зеркал, как промышленных и технических (например, для телескопов), так и бытовых.

Что можно готовить в алюминиевой посуде

Каких-то внятных запретов на приготовлении в алюминиевой утвари тех или иных продуктов нет. Но практика показывает, что не желательно приготовление картофеля, свеклы и пр. Не рекомендуется приготовление полуфабрикатов, которые содержат высокое количество щелочи или кислоты.

Можно ли варить варенье

При изготовлении варенья происходит выделение большого количества кислоты, которая уничтожает оксидную пленку. Это приводит к выделению чистого алюминия в варенье. Как уже было отмечено выше, алюминий не приносит человеку пользу.

Марки алюминия и его сплавов

Существует деление алюминиевых сплавов на:

  • деформируемые (используются для поковки и проката);
  • литейные (для отлива деталей).

Требования к их химическому составу определены в ГОСТах 1131 и 4784-97.

В зависимости от типа упрочнения сплавы могут быть:

  • термоупрочняемыми;
  • упрочняемыми давлением.

Более распространенной является другая классификация, в основе которой лежат характеристики сплавов. Согласно ей термоупрочненные сплавы делятся на:

  • жаропрочные («АК4», «АК4-1», «Д20», «1201»);
  • высокопрочные («В93» и «В95»);
  • высокопластичные средней прочности, или авиали, легируемые алюминием, магнием и кремнием («АД33», «АД31» и «АД35»);
  • свариваемые с обычной прочностью («1925» и «1915»);
  • дюрали с нормальной прочностью, легируемые алюминием, медью и магнием («Д16», «Д1» и «Д18»);
  • ковочные («АК8» и «АК6»).

Термически неупрочняемые стали с повышенной коррозионной устойчивостью и свариваемостью делятся на:

  • высокопластичные средней прочности, называемые магналиями («АМг1», «АМг6», «АМг2» и др.);
  • высокопластичные низкой прочности, легируемые магнием («Д12» и «АМц»), и нелегируемые, или технический алюминий («АД1» и «АД0»).

При изготовлении листов должны соблюдаться требования ГОСТа 21631–76. Классифицируется продукция в зависимости от области применения и свойств:

  1. Из кислотостойких марок листового алюминия производят баки для топлива, сварные емкости, элементы самолетов, заклепки, рамы и автомобильные радиаторы. Для металла характерна хорошая свариваемость и коррозионная устойчивость, повышенная пластичность и деформируемость. Для изготовления плоских кислотостойких листов используются сплавы алюминия марок «АМг» (2, 3, 5 и 6), легируемые марганцем и магнием.
  2. Технический алюминий используется для отделочных и изоляционных работ. Его преимущества заключаются в финансовой экономии, обусловленной повышенной гибкостью и небольшой массой листов.
  3. В строительстве широко применяется гладкий перфорированный алюминий, он используется для изготовления решеток воздуховодов, декоративных интерьерных деталей, усиления гипсокартонных углов. Отверстия в перфорированных деталях могут быть прямоугольными, круглыми, ромбовидными. Делаются они на специальных прессах координатно-пробивного типа.
  4. Марки пищевого алюминия производятся из отожженных, полунагартованных и нагартованных (холоднодеформированных для упрочнения материала) сплавов («А5М», «А5Н2», «А5Н»), а также из не подвергавшегося термической обработке первичного алюминия («А7» или «АД0»). Для листов характерна высокая гигиеничность, отсутствие примесей и легирующих элементов.

Готовый прокат может быть как листами, толщиной от 0,3–2 мм, так и плитами, толщиной до 10,5 мм. Ширина проката составляет 0,5-2 м, длина – 2–7,2 м.

Отдельно отметим гофрированные алюминиевые листы (профилированные), используемые для кровельных работ. Их отличительными чертами являются долговечность и высокие эксплуатационные характеристики.

Профилированные изделия изготавливаются из марок алюминия, подходящих для гибки, и обладают следующими достоинствами:

  • Благодаря небольшому весу листов их можно использовать для реконструкции старых сооружений. Из-за возраста конструкции могут не справиться с серьезными нагрузками, поэтому идеальным для них вариантом являются легкие гофрированные листы.
  • Подходят для кровельных работ как в многоэтажных, так и в одноэтажных строениях.
  • Благодаря гибкости металла он подходит для работ на кровлях со сложной конфигурацией.
  • За счет простоты монтажа достаточно базовых навыков работы с листами, освоить которые можно без проблем.

Кроме того, выпускаются также алюминиевые анодированные листы с матовой, зеркальной или полуматовой поверхностью. Бытовые приборы, оконные жалюзи, осветительные приборы, декоративные элементы, солнечные батареи производятся из аланода – листа алюминия, имеющего зеркальную поверхность. Сфера его использования напрямую связана со светоотражающими способностями.

Провода  и кабели

Высокая электрическая проводимость марок алюминия серии 1000, а также алюминиевых сплавов серии 8000, делает их весьма подходящими для изготовления электрических проводников. Алюминиевые проводники применяют в следующих случаях:

  • распределительные электрические подстанции;
  • силовые системы высотных зданий;
  • высоковольтные линии электропередач;
  • большинство подземных линий электропередач;
  • силовые кабели для промышленного применения.

Большая часть алюминия в электротехнической промышленности применяется в виде кабелей (8 из 13 %). Однако его применяют также и в виде электрических шин для оборудования с большой силой тока, а также для питания электричеством больших зданий. Кроме того, кабели для промышленных, торговых и жилых зданий могут содержать много изолированных проводников, которые помещают в общий защитный алюминиевый рукав.

Требования к алюминию, который применяется для электротехнических приложений:

  • приемлемая стоимость;
  • достаточно высокая электрическая проводимость;
  • коррозионная стойкость;
  • прочность.