Почему алюминий металл будущего

Обновлено: 19.05.2024

Тип урока: объяснение нового материала.

Основные понятия: алюмосиликаты, алюминотермия, пассивирование.

внутрицикловые содержательно-информационные с курсами физики, биологии, географии на уровне общепредметных понятий;
специально-предметные – причинно-следственные, исторические;
организационно-методические – на уровне общепредметных умений (применение знаний).

Приемы обучения: постановка межпредметных вопросов, выполнение заданий устных и письменных, историческая справка, обращение к жизненному опыту учащихся.

Средства обучения: применение ИКТ (если нет возможности провести лабораторные опыты), периодическая система Д.И.Менделеева, коллекции минералов, сплавов алюминия, химический эксперимент.

Ход урока

На доске: тема урока.

История открытия алюминия.
Распространенность алюминия в земной коре.
Характеристика элемента алюминия по положению в периодической системе Д.И.Менделеева. Строение атома.
Физические свойства алюминия.
Химические свойства алюминия.
Применение и роль алюминия в жизни человека.

I. История открытия алюминия.

Алюминий в виде соединений был известен в глубокой древности. По свидетельству античных историков квасцы (по лат. “люмен”), т.е. сульфат алюминия-калия КAl(SO₄)₂ добывали во многих местах и применяли в качестве протравы при крашении тканей, а потом и в медицинских целях как кровеостанавливающее средство. В начале нашей эры римский полководец Архелай во время войны римлян с персами велел обмазать боевые башни квасцами. Дерево башен стало огнестойким, поэтому все попытки персов сжечь их оказались бесплодными.

Что может быть обыкновеннее глины? Красная глина речного обрыва, коричневая глинистая грязь проселочной дороги, белая и синеватая глина, которая неожиданно оказывается на лопате, когда копают глубокую яму или колодец. В составе любой глины содержится оксид алюминия Al₂O₃. Поэтому глину относят к классу минералов-алюмосиликатов (каолин, полевой шпат, нефелин) – вулканического происхождения. Минерал осадочного происхождения – боксит, похож на глину, но лишен свойственной ей пластичности. Залежи бокситов находятся на западном и южном склонах Урала и тянутся до степей Северного Кавказа. Крупнейшие месторождения нефелина NaAlSiO₄ обнаружены в Красноярском крае. (Показать на физической карте).

В середине XIX в Западной Европе начинаются попытки получения алюминия. В 1825 году Х.К. Эрстед (Дания) впервые получил алюминий в чистом виде, используя для этого калий в виде амальгамы. Однако тогда точно не удалось выяснить какой продукт был получен. Зато два года спустя в этом преуспел Велер (Германия), взявший для восстановления чистый калий. 20 лет упорного труда позволили ученому приготовить алюминий в виде гранул со спичечную головку. Новый металл оказался очень красивым и похож на серебро, но значительно более легким. Именно эти свойства алюминия определили его высокую стоимость: в конце XIX –начале XX в. алюминий ценился выше золота. На протяжении долгого времени он оставался музейной редкостью.

Англичане хотели почтить богатым подарком великого русского ученого Д.И. Менделеева и подарили ему химические весы, в которых одна чашка была изготовлена из золота, а другая – из алюминия. Чашка из алюминия стала дороже золотой.

Полученное “серебро из глины” заинтересовало не только ученых, но и промышленников и даже императора Франции. Впервые алюминий был использован для изготовления нескольких декоративных кирас (лат) для личной охраны (кирасир) Наполеона III и игрушек для его наследника.

Учитель: Мировое производство алюминия постоянно растет. Он стал вторым по значению металлом продолжающегося железного века.

Задается проблемный вопрос: “Почему алюминий называют металлом будущего?”

На этот вопрос мы должны будем ответить в конце урока.

II. Нахождение в природе.

ЗаданиеI. Рассмотрите диаграмму “Распространение элементов в природе”.

Вопрос: определите, какое место занимает алюминий среди других элементов.

ЗаданиеII. Рассмотрите образцы природных соединений. Сравните их по твердости . прочности, цвету и рассчитай содержание алюминия в каждом из них ( расчеты проводят по вариантам). Какие из перечисленных пород вы бы использовали для получения металла?

Ответы: алюминий самый распространенный металл в природе. Его содержание в земной коре составляет 8,8 %. Он занимает 3 место по распространенности среди других элементов (после кислорода и кремния). Для получения алюминия мы использовали бы корунд.

Каолин	Al₂O₃2SiO₂2H₂O	М.м. = 258 w(Al) = 21%
Полевой шпат	Na₂O* Al₂O₃ * 6 SiO₂	М.м. = 524 w(Al) =10%
Нефелин	Na₂O* Al₂O₃ * 2 SiO₂	М.м. = 284 w (Al) =19%
Корунд	Корунд Al₂O₃	М.м. = 102 w(Al) = 53%

III. Получение.

Алюминий получают электролизом оксида алюминия Al₂O₃ в расплаве криолита. Процесс электролиза, в конечном итоге, сводится к разложению Al₂O₃ электрическим током:

IV. Характеристика элемента № 13 по положению в периодической системе Д.И. Менделеева.

Ответы: Al – расположен в III малом периоде, 3 группе, главной подгруппе, А_r = 27, порядковый номер 13.

Строение атома: 13 электронов движутся вокруг ядра по трем энергетическим уровням – 2, 8, 3

Электронная формула: 1S 2 2S 2 2P 6 3S 2 3P 1 . В ядре атома – 13 протонов 14 нейтронов.

Алюминий проявляет постоянную валентность равную III, соответствующую возбужденному состоянию атома.

(На доске записывают электронно-графическую формулу).

Задание3: сопоставить строение атомов Na, Mg, Al и сделать вывод об относительной химической активности этих элементов. (Записывают в тетрадь).

Элемент	Na	Mg	Al
Заряд ядра	+11	+12	+13
Число электронов, принимающих участие в образовании связей	1e	2e	3e

V. Физические свойства.

1). На основе анализа справочных данных и изучения образцов алюминия охарактеризовать его физические свойства.

2).Объяснить: почему алюминий обладает хорошей тепло- и электропроводимостью?

На слайде таблица с данными по тепло- и электропроводности.

Металлы	Электропроводность, усл.ед.	Теплопроводность, усл.ед.
Ag	59,0	48,8
Cu	56,9	46,2
Au	39,6	35,3
Al	36,1	26,0

3). Почему в алюминиевой посуде вода закипает быстрее, чем в эмалированной? (Высокая теплопроводность).

4). В чем причина высокой пластичности алюминия?

(По пластичности он близок к золоту, его можно вытягивать в проволоку и прокатывать в фольгу толщиной 0,01 мм).

5). По каким внешним признакам можно отличить изделия из алюминия от изделий из других металлов? ( По цвету, изделия из алюминия легкие).

белый металл с серебристым блеском;
мягкий;
легкий (плотность = 2,7 г/см 3 );
хороший проводник тепла и тока;
пластичный;
характерна относительно высокая упругость (не становится хрупким при низких температурах);
устойчив к коррозии на воздухе, а также в химических средах;
плавится при температуре 660 0 С.

VI. Химические свойства алюминия.

Учитель: Какими химическими свойствами должен обладать алюминий исходя из его положения в периодической системе Д.И. Менделеева и сравнивая строение атомов элементов III периода?

Ответы: в периоде с увеличением заряда ядра атома уменьшается радиус атома и способность элемента отдавать электроны тоже уменьшается, поэтому алюминий проявляет более слабые восстановительные (металлические) свойства, чем натрий и магний, он относится к переходным металлам и занимает промежуточное положение между металлами и неметаллами, его соединения являются амфотерными.

Задание1: определите место алюминия в электрохимическом ряду напряжений и сделайте вывод об его активности. (Учащиеся смотрят на электрохимический ряд напряжений).

Ответ: алюминий находится в начале ряда напряжений сразу после щелочных и щелочноземельных металлов. Поэтому он должен проявлять высокую химическую активность.

Учитель: алюминий применяется в быту, из него изготавливают бытовые изделия. Известно, что ни кислород, ни вода на него не действуют (учитель опускает алюминиевую пластину в стакан с водой). В результате противоречий между знаниями и жизненными наблюдениями создается такая ситуация:

Почему алюминий, стоящий в начале ряда напряжений проявляет пассивность?

Почему в алюминиевой кастрюле можно сварить суп?

Ответить на эти вопросы мы сможем, проделав опыты.

Инструктаж по технике безопасности при работе с нагревательными приборами.

Опыт: ученики закрепляют в тигельных щипцах алюминиевую проволоку и нагревают ее в пламени спиртовки. Наблюдают, что расплавленный алюминий не капает, а удерживается в пленке.

Вопрос: что это за пленка?

Ответ: чистый алюминий на воздухе покрывается оксидной пленкой, которая защищает металл от взаимодействия с другими веществами. Именно эта пленка на поверхности металла делает его пассивным по отношению к другим веществам.

Задание2. Написать уравнение реакции взаимодействия алюминия с кислородом. Ученики пишут уравнение реакции: 4Al + 3O₂ —>2Al₂O₃

По аналогии ученики пишут уравнения реакций взаимодействия алюминия с другими простыми веществами: серой, галогенами (хлором), азотом:

В уравнениях реакций ученики отмечают степени окисления алюминия до и после реакции и делают вывод, что алюминий в реакциях является восстановителем как и другие металлы.

Задание3. Взаимодействие алюминия со сложными веществами.

1). Учитель: если с алюминия удалить оксидную пленку, то алюминий должен проявлять свойства аналогичные щелочно-земельным металлам. Ученики пишут уравнение реакции взаимодействия алюминия с водой по аналогии со щелочными и щелочно-земельными металлами и отмечают условия реакции (удалить с поверхности металла оксидную пленку):

Учитель: Запомните, что в обычных условиях оксидная пленка защищает алюминий от разрушения (коррозии).

Перед заданием 4 (учащиеся сами выполняют опыты) учитель напоминает правила по технике безопасности при работе с кислотами и щелочами).

Задание4. С помощью лабораторных опытов изучите отношение алюминия к кислотам: разбавленным соляной и серной и концентрированной азотной кислоте.

Ответы: учащиеся выполняют опыты с соляной и серной кислотами. С концентрированной азотной кислотой показывает учитель, и делают выводы, что алюминий взаимодействует с разбавленными соляной и серной кислотами и не реагирует с концентрированной азотной кислотой.

Уравнения реакций записывают на доске и в тетрадях:

Учитель: с концентрированной азотной кислотой алюминий не реагирует, она пассивирует алюминий. Под ее влиянием на поверхности алюминия образуется нерастворимая в кислотах модификация оксида алюминия, предохраняющая его от дальнейших превращений, поэтому концентрированную азотную кислоту хранят в алюминиевых емкостях.

Учитель: как щелочные металлы алюминий является восстановителем, поэтому он может вытеснять другие металлы, стоящие в ряду напряжений правее его из растворов солей.

Задание 5. В пробирку со стружкой алюминия прилейте раствор сульфата меди (II). Что наблюдаете?

Ответ: образуется красный осадок. Это выделяется медь в свободном состоянии.

Уравнение реакции записывают на доске: 2Al + 3CuSO₄ —> 3Cu + Al₂(SO₄)₃

Учитель: алюминий восстанавливает металлы из их оксидов, это промышленный способ получения металлов, который называется алюминотермией.

(левую часть пишет учитель, а правую дописывают ученики).

Учитель: алюминий реагирует с растворами щелочей при нагревании.

Задание 6. В пробирку с алюминием прилить раствор щелочи NaOH и нагреть. Наблюдать за происходящей реакцией. Испытать выделяющийся газ горящей лучинкой.

Ответ: наблюдаем выделение газа. Испытали его горящей лучинкой, послышался хлопок, это выделяется водород.

Запись уравнения реакции с учителем: 2Al 0 + 2NaOH —> 2NaAl +3 O₂ + 3H₂

Обобщение по химическим свойствам. (Делают учащиеся):

Алюминий является активным металлом, реагирует с простыми веществами- неметаллами, восстанавливает металлы до свободного состояния, стоящие в электрохимическом ряду напряжения справа от него. Из сложных соединений алюминий восстанавливает ионы водорода и ионы менее активных металлов. Однако при комнатной температуре на воздухе алюминий не изменяется, так как покрыт защитной оксидной пленкой.

VII. Применение алюминия.

Задание: зная физические и химические свойства алюминия предположите области его применения.

Ответы: основные области применения алюминия связаны с легкостью, прочностью и устойчивостью. В таком сочетании полезных свойств нуждается в первую очередь транспорт. Главные потребители алюминиевых сплавов – самолетостроение и автомобилестроение.

Учащиеся смотрят учебник, стр.60 рисунок 15, и продолжают отвечать с добавлением учителя: указанные свойства алюминиевых сплавов, а также их красивый внешний вид обусловили широкое применение их в строительстве. Алюминий и его сплавы используют при отделке станций метрополитена, фасадов зданий. Гофрированными листами сплавов покрывают крыши.

Высокая электрическая проводимость чистого алюминия используется в электротехнике. Из алюминия изготавливают электропровода. При одинаковом электрическом сопротивлении масса алюминиевого провода значительно меньше массы медного. Это облегчает сооружение опорных мачт, на которые подвешиваются провода.

Широко применяется “серебряная краска” на основе алюминиевого порошка. Она не только придает красивый внешний вид изделиям, но и защищает их от химического разрушения. Для защиты от солнечных лучей покрывают цистерны, предназначенные для перевозки нефтепродуктов.

В быту алюминий используют в виде кухонной посуды. Здесь используются такие свойства как высокая теплопроводность, способность противостоять действию не только холодной, но и кипящей воды и неядовитость его соединений, которые в небольшом количестве могут образоваться при действии на алюминий слабых органических кислот, содержащихся в пище.

Обобщение по изученному материалу.

Учитель: почему алюминий называют металлом будущего?

Вывод учащихся: обладая такими физическим свойствами как легкость, пластичность, прочность, коррозионная устойчивость, химическим свойствами как устойчивость к действию сильных химических реагентов и пассивность при обычных условиях (так как покрыт оксидной пленкой) алюминий нашел применение во многих отраслях народного хозяйства. Особое место занимают его сплавы, применяемые в электротехнике и приборостроении, а за ними будущее науки и техники.

Закрепление изученного материала.

Ученый, впервые получивший алюминий. (Эрстед).
Минерал состава Al₂O₃, обладающий очень высокой прочностью и твердостью. (Корунд).
Способ получения металлов из оксидов с помощью алюминия. (Алюминотермия).
Латинское слово, от которого образовано название химического элемента Al. (Алюмен).
Процесс разложения веществ с участием электрического тока. (Электролиз).
Чем является алюминий в химических реакциях? (Восстановитель).

Подведение итогов урока.

Обявляются оценки за устные ответы и работу у доски.

Домашнее задание: параграф 13 до соединений алюминия.

Проделать опыты: поместить в столовый уксус, нашатырный спирт и в воду по кусочку алюминиевой фольги. Описать происходящие изменения с течением времени. Написать уравнения реакций.

Конспект урока по химии на тему: "Алюминий - металл будущего"

Мы продолжаем изучение большой и важной темы “Металлы”. Сегодня нам предстоит познакомиться с металлом хорошо знакомым вам с детства. Давайте с помощью кроссворда узнаем, что это за металл.

Слайд №2 Кроссворд

1. Сложное вещество, с точки зрения электролитической диссоциации, это электролит, который в водном растворе диссоциирует на катионы Гидрогена и анионы кислотного остатка. / Кислота /

2. Водорастворимое основание / Щелочь /

3. Восстановление металлов из оксидов при помощи алюминия. /Алюмотермия/

4. Способность соединения (оксида, гидроксида) проявлять основные и кислотные свойства. / Амфотерность /

5. Соединение, образованное двумя элементами, одним из которых является Оксиген. / Оксид /

6. Природный оксид алюминия. / Корунд /

7. Соединение, которое состоит из катионов металлического элемента Ме и гидроксид –анионов ОН. / Основание /

8. Элемент, который в периодической таблице стоит слева от алюминия. Его порядковый номер 12. / Магний /

9. Металл, который сегодня на уроке мы будем изучать. / Алюминий /

Учитель объявляет тему урока.

Слайд № 3 Тема нашего урока: « АЛЮМИНИЙ-МЕТАЛЛ БУДУЩЕГО»

Слайд № 4 Цель урока.

Изучить свойства металлов 3 А группы на примере алюминия.

2. Дать характеристику элемента по его положению в периодической системе химических элементов.

3. На основе строения атома рассмотреть его физические и химические свойства, указать области применения алюминия.

4.Ответить на вопрос: « Почему алюминий называют металлом будущего?»

Слайд № 5 Эпиграф.

Чем выше человек по умственному и нравственному развитию, тем больше удовольствия доставляет ему жизнь. А.П. Чехов.

Слайд № 6 План урока.

¢ 1.История открытия алюминия

¢ 2.Получение алюминия

¢ 3.Нахождение в земной коре

¢ 4.Производство алюминия в Украине

¢ 5.Характеристика элемента Al в ПСХЭ.

¢ 6.Физические свойства

¢ 7.Химические свойства

¢ 8.Применеие и роль алюминия

История открытия алюминия

Слайд № 7 Во многих популярных книгах по химии приводится легенда о том, что некий мастер, имя которого история не сохранила, принес римскому императору Тиберию (14-27 г.г. н.э.) чашу из металла, напоминающего серебро, но более легкого. Подарок стоил жизни изобретателю: Тиберий приказал казнить его, а мастерскую уничтожить, поскольку боялся, что новый металл может обесценить серебро императорской сокровищницы.

Слайд № 8 В 1808 г. сэр Хэмфри Дэви попытался получить алюминий, но потерпел неудачу. Зато именно ему мы обязаны термином «алюминий». Что означает в переводе с латыни квасцы, которые использовали для крашения тканей .

Слайд № 9 Впервые удалось выделить немного алюминия датчанину Хансу Кристиану Эрстеду. В 1825 г., пропустив хлор через раскаленную смесь глинозема с углем, он полученный безводный хлористый алюминий нагрел с амальгамой калия. После испарения ртути получился металл, похожий на олово.

Слайд № 10 Еще через два года описал свой усовершенствованный способ Фридрих Велер. На то, чтобы получить металл в виде сплошной массы, ученый потратил 18 лет жизни. Попытки не удавались.

Слайд № 11 Наконец, в 1855 г. на Всемирной выставке в Париже было представлено «серебро из глины», которое произвело большую сенсацию. Это были слиток алюминия и пластины, полученные французским ученым Анри Сент-Клер Девилем.

Слайд № 12 Стимулировал развитие отрасли император Наполеон III. Однажды он дал обед, на котором наиболее значительных особ ожидали алюминиевые ложки и вилки. Остальные получили всего лишь обычные золото и серебро. В дальнейшем монарх мечтал об алюминиевых доспехах для всей армии. Но способ Девиля был все-таки слишком дорогим, поэтому только личная гвардия Наполеона получила кирасы из алюминия.

Слайд № 13 В период открытия алюминия - металл был дороже золота. Англичане хотели почтить богатым подарком великого русского химика Д.И Менделеева, подарили ему химические весы, в которых одна чашка была изготовлена из золота, другая - из алюминия. Чашка из алюминия стала дороже золотой.

А где же встречается алюминий в природе? Давайте посмотрим диаграмму. Какое место по распространённости в земной коре занимает алюминий? (первое). В каких ещё соединениях есть алюминий?

Слайд № 14 Алюминий в природе: Диаграмма.

Слайд № 15 Алюминий в природе: Полевой шпат, боксит, криолит, сапфир, рубин.

Слайд № 16 Мировая добыча бокситов и производство алюминия.

Слайд № 17 Изучение химического элемента невозможно без характеристики его положения в Периодической системе Д.И.Менделеева. У доски работает ученик по заполнению характеристики алюминия.

Алюминий как химический элемент: положение в периодической системе.

Будущее «крылатого металла». Почему сегодня все чаще используют алюминий

«Крылатым металлом» часто называют алюминий. Сверхлёгкий металл назван так за широкий спектр использование в авиационной, аэрокосмической промышленности, радиоэлектронике. В наши дни сфера применения алюминия не менее широка, а внутренняя потребность страны в этом важном, стратегическом материале в ближайшее время может быть практически полностью закрыта усилиями отечественных металлургов и машиностроителей. Правительство России недавно утвердило план по стимулированию спроса на продукцию высоких переделов из алюминия. Согласно утверждённому плану, рост внутреннего потребления алюминия значительно увеличиться в самые ближайшие годы - с текущих 1,4 млн тонн в год до 2 млн тонн к 2021 году и до 2,5 млн тонн к 2024 году.

Соперничество с медью

Сейчас внутренний рынок алюминия оценивается в 1,4 млн т. Из этой цифры лишь около 800 тыс. т приходится пока на металл российского производства. Алюминиевая ассоциация ожидает роста рынка к 2020 году до 2 млн т и сокращения доли импортных полуфабрикатов с 30 до 10%.

Помимо выпуска проводов в производстве электрокабеля, планируется расширение применения алюминия в строительстве, транспорте, энергетике, машиностроении, жилищном и промышленном строительстве.

Если говорить о проводниках для кабеля, то эксперты выявили интересную закономерность. Оказывается, в структуре производства кабельно-проводниковой продукции алюминий и медь всегда выступают как принципиальные соперники. Если доля меди в производстве растет, то алюминия, напротив, падает. Либо наоборот. На сегодняшний день, по данным российской Алюминиевой ассоциации, долю крылатого металла в РФ и странах Ближнего Зарубежья в выпуске проводов и кабелей можно оценить в пределах 35 - 36%. Это эквивалентно 220 тыс. тонн в год. Не очень много, если учесть, что в России производится порядка 3,5 млн. тонн первичного алюминия в год.

Причины хорошо известны. Более 10 лет назад, в 2003 году, в России было законодательно запрещено использование алюминиевой проводки в жилых и общественных зданиях. Запрет введёт из-за опасений, что легко плавкие алюминиевые провода при сверхнормативных нагрузках на сеть могут дополнительно спровоцировать пожары. Однако сейчас многие эксперты по пожарной безопасности считают такой запрет не вполне обоснованным. Тем более многие виды кабелей и проводов выпускаются в последние годы с надёжной огнестойкой изоляцией.

Вдобавок к этому, за последние годы отечественные инженеры создали два инновационных алюминиевых сплава, которые обладают высоким уровнем пожарной безопасности. Такие кабели заметно легче медных аналогов - на 30-50%, а стоимость их ниже почти вдвое. Сейчас, после таких кардинальных инновационных изменений, решается вопрос об изменении стандартов производства электрооборудования, о возвращении на рынок электрокабелей с использованием в качестве основного материала алюминиевых проводов. Разумеется, такие кабели будут выполнены на новом технологическом уровне.

Видный российский эксперт в минерально-сырьевой отрасли, кандидат экономических наук Леонид Хазанов считает, что многие опасения скептиков по поводу невозможности возвращения алюминия в сферу производство электрокабелей совершенно несостоятельны.

«Иногда принято думать, что алюминиевая проводка выдерживает меньше изгибов, чем медная, - напоминает ученый. - Но новые сплавы алюминия для кабелей устойчивы к изгибам ничуть не хуже медных. На основе таких сплавов уже выпускаются гибкие кабели для нестационарной прокладки с алюминиевыми проводниками. Неверно и то заблуждение, что сам период эксплуатации медного провода дольше, чем алюминиевого. Ничего подобного! Он у них совершенно одинаков. Соответственно, нет никаких оснований запрещать применение алюминиевых проводов и кабелей. Они и прочны, и дешевы, и безопасны. И однозначно полезны».

От вагонов до мостов

Между тем, в стране инициирована разработка, производство из этого ценного металла не только электрокабеля, но также новых железнодорожных вагонов, велосипедов, мостовых переходов, оконных рам и шипов на зимней резине на основе сплавов алюминия. Подсчитано, что глубокий передел в алюминиевой индустрии РФ осуществляет около 500 предприятий, которые активно перерабатывают алюминиевый сплав в алюминиевый полуфабрикат. Еще 1 тыс. отечественных предприятий делают из полуфабриката следующую стадию продукта, либо конечное изделие.

Уже упомянутые сплавы для проводов в жилищном строительстве могут в перспективе дать 50% от рынка кабельной продукции в стране. Остальная доля при этом сохранится за медью.

Не столь давно потенциальным потребителям и РЖД был анонсирован железнодорожный вагон для транспортировки сыпучих удобрений. Уже запущено производство таких вагонов на Саранском заводе. Новые вагоны прошли успешные испытания и сертификацию. Они легче, долговечнее, позволяют перевозить больше груза и всего на 10-15% дороже действующих вагонов из стали.

Огромные перспективы заложены в использовании алюминиевых сплавов при производстве ферм для мостов, оконных рам, автомобилей, самолётов и новых конструкционных решений в строительстве зданий и сооружений. В частности, даже крыша «Зенит-Арены» в Северной столице выполнена с использованием алюминиевых конструкций. Новые терминалы в аэропортах Красноярска и Анапы будут реконструированы с применением алюминия. С Министерством спорта прорабатывается программа по строительству малых спортивных комплексов в малых городах в российских регионах.

Идет активная работа по замещению алюминиевых шипов в зимней резине.

Помнится, более века назад известный российский философ-гуманист Николай Гаврилович Чернышевский в своём знаменитом романа «Что делать» видел будущее России в виде разумно и комфортно обустроенного общества с «гигантскими дворцами из алюминия». Кто знает, не станут ли идеи классика пророческими.

Металл будущего: в чем алюминий превосходит сталь

Столичный стройкомплекс переходит на алюминиевые конструкции

«У нашего строительного комплекса колоссальный потенциал как мощного локомотива развития и в целом России, и регионов. Необходимо его в полной мере реализовывать, – заявил президент Владимир Путин. – И конечно, как и все сферы нашей жизни, стройку, жилищно-коммунальное хозяйство мы должны развивать на принципиально новой технологической базе». Столичные строители ответили на это главе государства открытием после капитального ремонта еще двух поликлиник по новому московскому стандарту. Это детско-взрослая поликлинике в Капотне и филиал №1 городской поликлиники №62 в районе Сокол.

«В столице продолжается масштабная программа капитального ремонта поликлиник по новому московскому стандарту. К 52 обновленным поликлиникам, где уже ведется прием пациентов, добавились еще две, – рассказала заместитель мэра Москвы по вопросам социального развития Анастасия Ракова. – Теперь получать качественную и доступную медицинскую помощь в отремонтированных зданиях смогут более 67 тысяч жителей районов Капотня и Сокол. В ходе проведения работ в обеих поликлиниках обновили все инженерные системы, выполнили современную внешнюю и внутреннюю отделку, оборудовали кабинеты врачей и общие зоны эргономичной мебелью, а старую медицинскую технику заменили на новую, цифровую. Что не менее важно — прилегающую к зданиям территорию благоустроили. Все изменения, которые происходят в поликлиниках, помогают создавать максимально комфортную и доброжелательную атмосферу для пациентов и медиков».

Легкий металл

Удобство и комфорт для пациентов, новое высокотехнологичное оборудование и профессиональные врачи стали главным залогом здоровья для москвичей. Но не менее важной характеристикой программы «Моя поликлиника» является ее инновационность, основанная на единых принципах архитектурных решений и технического оснащения зданий. Властями города был согласован альбом технических условий оформления поликлиник, в котором упор сделан в том числе на использовании самого передового металла, алюминия.

Еще совсем недавно единственным вариантом отделки фасадов зданий были традиционные фиброцементные панели.
Сегодня благодаря новым технологиям финишных покрытий и высокой пластичности алюминия можно легко получить из плоского листа объемные формы элементов фасадов, поэтому новые и реконструируемые объекты выглядят эстетически более привлекательно. Алюминий даже в сильноагрессивной среде может прослужить в два раза дольше традиционных материалов, применяемых для ограждающих конструкций. «По цене алюминиевые и фиброцементные панели сопоставимы, – говорит руководитель сектора «Строительство» Алюминиевой ассоциации Ольга Огородникова. – Но так как первые почти в пять раз легче (1 квадратный метр весит 5,4 килограмма против 24-25 килограмм), то возникает существенная, примерно в 25 процентов, экономия на системах крепления, различных метизах, анкерах и так далее. К тому же алюминиевые панели выигрывают в скорости и простоте монтажа. Прибавьте к этому их эстетичный внешний вид, долговечность и ремонтопригодность – выбор очевиден».

Без бактерий

Предприятия-участники Алюминиевой ассоциации России предложили городу альтернативные решения на основе рифленых алюминиевых панелей, которые сейчас реализуются полным ходом.

Принимая решение о переходе на алюминиевые панели, московские власти руководствовались, в том числе, и тем, что они легкие, пластичные и подходят для установки на здания 70-х и 80-х годов постройки. Кстати, столичная Дирекция развития объектов здравоохранения уже давно оценила преимущества алюминиевых изделий. Еще в самом начале программы «Моя поликлиника» лечебные учреждения начали оснащать «теплыми» алюминиевыми окнами и алюминиевыми подоконниками с антибактериальным покрытием.

Антибактериальные свойства покрытиям придают специальные добавки с ионами серебра, которые препятствуют образованию колоний бактерий и микробов на поверхности. Сплав на основе алюминия обладает высокой прочностью, превосходящей прочность большинства материалов, которые используются для изготовления оконных блоков и подоконной доски. И сегодня особенно важно, что это полностью российские продукты, производимые в нашей стране. При этом подоконная алюминиевая доска разработана и имеет патент в России, дополнительно сертифицирована и запатентована в Германии, Китае и Турции.

Новая Москва также выбирает конструкции из алюминия. Строительство новых поликлиник и подстанций скорой медпомощи в Новой Москве потребует более 100 тысяч квадратных метров светопрозрачных конструкций. Наряду с высокими теплотехническими характеристиками, конструкции должны обладать повышенной жесткостью и прочностью. Именно окна и двери из «теплого» и «холодного» алюминия соответствуют таким требованиям. На внутренние перегородки помещений традиционно будет использоваться «холодный» алюминий.

Высокий спрос

Алюминий морозоустойчив, а алюминиевые конструкции долговечны. Производители и эксперты рынка говорят, что при надлежащем обслуживании алюминиевые конструкции способны простоять без замены и ремонта до 100 лет, при этом они выдерживают рабочий температурный режим эксплуатации от минус 80 до плюс 80 градусов по Цельсию, не теряя своих характеристик. И даже при низких температурах металл не меняет прочностных характеристик. И медучреждения – далеко не единственный сегмент, где используется этот материал.

Например, архитектурной особенностью жилого квартала «Береговой» в Западном округе столицы станет алюминиевый фасад на основе модульной системы, плоскость которого меняется от одного дома к другому за счет прозрачной и непрозрачной поверхности модуля и напоминает поверхность реки. Такой необычный эффект «течения реки» достигается благодаря комбинации алюминиевых и стеклянных поверхностей, что отражает идею гибкости и изменчивости, лежащую в основе концепции архитектуры жилого комплекса. Площадь поверхности фасадов первого этапа проекта составляет 55 тысяч квадратных метров, для чего потребуется 1500 тонн алюминиевого профиля и комплектующих. Полная реализация проекта потребует изготовления модулей для фасада общей площадью в 150 тысяч квадратных метров.

Кстати, еще два года назад для модернизации фасадов музея «Новый Иерусалим» в Подмосковье для устройства выставок под открытым небом было предложено использовать в качестве облицовочного материала алюминиевые панели. А в прошлом году в деревне Лапино Одинцовского городского округа построили выставочный комплекс с фасадами из меди и алюминия. Центр был задуман как универсальное пространство, оснащенное звуком и сценическим оборудованием для проведения выставок, концертов, театральных представлений, презентаций и других развлекательных мероприятий.

«Сегодня в стране показатель алюминизации жилых зданий составляет 2,4 килограмма на квадратный метр, в планах до 2023 года повысить его до 5, а к 2025 году — до 7,5 килограмма на квадратный метр», — отмечает Ольга Огородникова. Так что спрос на легкий металл продолжит только расти. Тем более, что только в Москве по программе капитального ремонта поликлиник по новому московскому стандарту планируется полностью обновить почти половину амбулаторного фонда столицы — свыше 200 зданий.

Алюминий – крылатый металл. Этому металлу принадлежит будущее

«Серебро из глины»
Немецкий учёный Ф. Велер (1827 г.)
получил алюминий при нагревании
хлорида алюминия со щелочными
металлами: калием и натрием.
А.Сент-Клер Девиль.
Впервые получил алюминий промышленным способом (1855г.).

«Электролитический способ»
В 1886 году Поль Эру французский инженер-химик запатентовал открытие способа получения алюминия
Чарльз Мартин Холл
американский ученый

Проблемный вопрос: «Алюминий – металл будущего?»

Характеристика алюминия
Al
Хими-
ческий
элемент
Простое
вещество

Характеристика алюминия
Положе-
ние
в ПС
Строение атома
Примене- ние
Al
Хими-
ческий
элемент
Нахождение в природе
Простое
вещество
Физич. св-ва
Химич. св-ва
Получе-ние
История открытия

Цель и задачи исследования:
Ответить на вопрос: « Почему алюминий называют металлом будущего?»
Дать характеристику элемента по его положению в периодической системе химических элементов.
На основе строения атома рассмотреть его физические и химические свойства, указать области применения алюминия.

Положение алюминия в ПСХЭ Д.И.Менделеева. Строение атома.
Порядковый номер 13 .
Алюминий - элемент III группы, главной подгруппы.
Заряд ядра атома алюминия равен +13.
В ядре атома алюминия 13 протонов.
В ядре атома алюминия 14 нейтронов.
В атоме алюминия 13 электронов.
Атом алюминия имеет 3 энергетических уровня.
Электронная оболочка имеет строение 2е, 8е, 3е.
На внешнем уровне в атоме 3 электронов.
Степень окисления атома в соединениях равна +3 .
Простое вещество алюминий является металлом.

Содержание в земной коре

ПРИРОДНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ АЛЮМИНИЯ

Физические свойства
Цвет – серебристо-белый
t пл. = 660°C.
t кип. ≈ 2450°C.
Электропроводный, теплопроводный
Легкий, плотность ρ = 2,6989 г/см3
Мягкий, пластичный.

В чём причины физических свойств алюминия?
Металл
Связь - металлическая
Кристаллическая решетка -
металлическая,
кубическая
гранецентрированная

Химические свойства
C н е м е т а л л а м и (c кислородом, с серой, с углеродом
C неметаллами (c галогенами )
C в о д о й
C к и с л о т а м и
Cо щ е л о ч а м и
C о к с и д а м и м е т а л л о в

2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2↑
2Al + 2NaOH + 2H2O= 2NaAlO2+ 3H2↑
(Снять оксидную пленку)
2Al + 6H2O = 2Al(OH)3 + 3H2↑
2Аl + 3Cl2 = 2AlCl3
4Al + 3C = Al4C3
4Аl + 3O2 = 2Al2O3
t
2Al + 3S = Al2S3
8Al + 3Fe3O4 = 4Al2O3 + 9Fe
2Al + WO3 = Al2O3 + W

6Al + 3CuCl2 = 2AlCl3 +3Cu

Химические свойства
Алюминий - очень активный металл.
В реакциях он проявляет восстановительные свойства.
Реагирует с простыми веществами – неметаллами.
Восстанавливает металлы, стоящие в электрохимическом ряду напряжения справа от него.
« Пассивность» алюминия связана с наличием оксидной пленки.

Металл будущего
Вывод: Алюминий – самый распространенный металл в земной коре.
Обладает высокой коррозийной стойкостью.
Малая плотность, легкий.
Высокая электропроводность и теплопроводность.
Сплавы на основе алюминия обладают прочностью.

Рабочие листы и материалы для учителей и воспитателей

Более 3 000 дидактических материалов для школьного и домашнего обучения

Читайте также: