Хөнгөн Цагаан

Шинж чанар
[Ne] 3s2 3p1 Үелэх систем
'
Ерөнхий
Нэр, тэмдэг, атомын дугаар	Хөнгөн цагаан, Al, 13
Цуваа	Металл
Бүлэг, үе, блок	13, 3, p
Гадаад байдал	мөнгөлөг
CAS дугаар	7429-90-5
Дэлхийн гадаргад эзлэх хэмжээ	7,57 %
Атомын шинж чанар
Атом масс	26,9815385(7) u
Атомын радиус (тооцоолсон)	125 (118) пм
Ковалент радиус	121 пм
Ван дер Ваальсын радиус	184 пм
Электрон бүтэц	[Ne] 3s2 3p1
Гаралтын ажил	4,06–4,26 eV
1. Ионжилтын энерги	577,5 кЖ/моль
2. Ионжилтын энерги	1816,7 кЖ/моль
3. Ионжилтын энерги	2744,8 кЖ/моль
Физикийн шинж чанар
Бодисын төлөв	хатуу
Талст бүтэц	талдаа төвтэй куб
Нягт	2,6989 г/см3 (20 °C)
Моосын хатуулаг	2,75
Соронзон чанар	Парасоронзон (Χm = 2,1 · 10−5)
Хайлах цэг	933,35 K (660,2 °C)
Буцлах цэг	2743 K (2470 °C)
Молийн эзлэхүүн	10,00 · 10−6 м3/моль
Ууршилтын дулаан	284 кЖ/моль
Хайлах дулаан	10,7 кЖ/моль
Дууны хурд	6250–6500 (тууш долгион) м/сек; 3100 (хөнд.) м/сек 293,15 K-д
Хувийн дулаан шингээлт	897 Ж/(кг · К)
Цахилгаан дамжуулалт	37,7 · 106 A/(В · м)
Дулаан дамжуулалт	235 Вт/(м · К)
Механикийн шинж чанар
Уян харимхайн модуль	60 - 78 кН/мм²
Пуассоны коэффициент	0,34
Химийн шинж чанар
Исэлдэлтийн төлөв байдал	1, 2, 3
Оксид (суурь)	Al2O3 (амфотер)
Хэвийн потенциал	−1,676 В (Al3+ + 3 e− → Al)
Цахилгаан сөрөг чанар	1,61 (Паулын скала)
Изотопууд
Изотоп ИХ t1/2 ЗТ ЗЭ (МэВ) ЗБ 25Al {син.} 7,183 сек ε 4,277 25Mg 26Al үлдэгдэлд 7,17 · 105 a ε 4,004 26Mg 27Al 100 % тогтвортой 28Al {син.} 2,2414 мин β− 4,642 28Si 29Al {син.} 6,56 мин β− 3,680 29Si
Өөр бусад изотопуудыг үзэх: Изотопуудын жагсаалт
ЦСР-шинж чанар
I квантын тоо γ рад·Тл−1·сек−1 Er (1H) fL B = 4,7 Тл МГц-ээр 27Al 5/2 0+6,976 · 107 0,207 052,18
Аюулгүй байдлын заавар
GHS-Аюулын тэмдэг:  Химийн бодисыг зэрэглэx, ангилах, баглах европын холбооны журам, өргөтгөсөн байх боломжтой Нунтаг Аюултай АТ-фразын жагсаалт H: 250​‐​261 H: 228​‐​261 P: 222​‐​231+232​‐​422 P: 210​‐​370+378​‐​402+404
Боломжит ба хэрэглэх байдлыг харгалзан аль болох СИ-системийн нэгжүүдийг хэрэглэсэн болно. Хэрэв ямар нэгэн тайлбар байхгүй бол дээр өгөгдсөн утгууд хэвийн нөхцлийн утгууд болно.

Хөнгөн цагаан (Хөнгөн мөнгө гэж нэрлэх нь бий) (Al, лат. Aluminium) мөнгөлөг цагаан саарал өнгөтэй, зөөлөн бөгөөд хөнгөн металлын группт ордог юм. Химийн тэмдэглэгээ нь Al, атомын дугаар нь 13.

Хөнгөн цагааныг бокситын хүдрээс ялгаж авах ба зэвэрдэггүй, бусад металлуудтай харьцуулахад маш хөнгөн, маш сайн цахилгаан, дулаан дамжуулагч тул, хөнгөн цагаан болон түүний хайлшийг пуужин, нисэх онгоц, тээвэр, цахилгаан дамжуулах болон барилгын үйлдвэрлэлд өргөн ашиглана.

Хэдийгээр хөнгөн цагаан нь Дэлхийн царцдаст хамгийн өргөн тархалттай металл (нийт химийн элементүүд дунд 3-т буюу хүчилтөрөгч, цахиурын дараа) боловч байгаль дээр цэврээрээ маш ховор, бокситын хүдрээс ялгаж авахад маш өндөр температур шаардана (950-980 °C).

Данийн эрдэмтэн Ханс Кристиан Эрстед 1827 онд анх олж гаргасан.

Хөнгөн цагааны практикийн хэрэглээ нь металлуудаас хамгийн их нь байдаг. Хөнгөн цагааны хэрэглээний чухал салбар нь хөнгөн хайлшуудын үйлдвэрлэл юм. Цэвэр хөнгөн цагааныг химийн аппарат, багаж төхөөрөмж, цахилгаан дамжуулах утас хийхэд хэрэглэнэ. Хөнгө нцагаан хавтсыг конденсатор бэлтгэхэд хэрэглэнэ. Кали- Хөнгөн цагааны цөрийг Kal(SO4) 2* 10 HO-г цус тогтооход гадуур хэрэглэнэ. 2019 онд дэлхийд 63,69 сая тонн хөнгөн цагаан үйлдвэрлэсэн байна. 2021 онд хөнгөн цагааны үнэ 1 тонн - 2897 ам.доллар хүрчээ.

Хөнгөн цагааны зарим хэрэглээ:

• Тээвэр (бүх төрлийн автомашин, нисэх онгоц, вагон, унадаг дугуй зэрэг)
• Боодол, сав суулга (лааз, тугалган цаас зэрэг)
• Ус цэвэршүүлэх
• Барилга (цонхны хүрээ, хаалга гэх мэт)
• Цахилгаан дамжуулах шугам
• Цэвэр хөнгөн цагааныг (99.980% - 99.999% Al) электроник, компакт дискэд
• Компьютерын процессор, транзисторын хөргөлтийн системд
• Нунтаг хөнгөн цагааныг будаг, пиротехникийн үйлдвэрлэлд
• Анагаах ухаанд, эм, вакцинд адьювантаар

Хөнгөн цагааны атом масс нь 23-30 хүртэлх 9 изотопитой бөгөөд, үүнээс зөвхөн ²⁷Al (тогтвортой) ба ²⁶Al (тогтворгүй, хагас задралын хугацаа t_1/2 = 7.2 × 10⁵ жил) нь байгаль дээр тааралдана. ²⁷Al тархалт 99.9+ %, ²⁶Al нь Аргоны задралаар үүснэ.

• Атомын радиус: 0,143 нм
• Al3+ ионы радиус: 0,057 нм
• Иончлолын энерги: Al3+ + 3 e− → Al
• Цахилгаан сорог чанар: 1,6 эв
• Нягт: 2,7г/см³

1825 онд Данийн эрдэмтэн Ханс Кристиан Эрстед AlCl₃-г калийн амальгамаар ангижруулж металл хөнгөн цагааныг анх гаргаж авчээ. 1827 онд германы химич Фридрих Вёлер энэ аргыг боловсронгуй болгож амальгамыг металл калигаар сольжээ.

Хөнгөн цагаан байгальд хамгийн их тархсан (газрын гадаргад 8%-г эзэлнэ) металл юм. Хөнгөн цагаан байгальд силикатууд (жонш, гялтгануур), мөн шаврын найрлагад байдаг. Хөнгөн цагааны нэгдлүүдээс хамгийн ач холбогдолтой нь Al₂O₃ (корунд рубин, сафир), ортоклаз (K Al Si3 O10), албит NaAlSi3O10, баналт (Al2 O3 * nH2O) юм.

• Al-г гаргах орчин үеийн арга нь Al₂O₃–г элентролизэд оруулах явдал юм.

• Хөнгөн цагаан +3 исэлдлийн зэрэг үзүүлэх бөгөөд комплекс нэгдэлдээ 4 ба 6 гэсэн координатын тоо үзүүлнэ.

Хөнгөн цагаан хүчилтөрөгчтэй эрчимтэй харилцан үйлчлэлцэж Al₂O₃ гэсэн оксид үүсгэнэ. 4Al+3O₂→2 Al₂O₃ Хөнгөн цагаан агаарт исэлдсэний дүнд түүний гадаргууд оксидын нягт бүрхүүл үүснэ. Ийм бүрхүүлүүд үүссэнээр хөнгөн цагаанаар хийгдсэн эдлэлүүд агаарт, мөн усанд маш тогтвортой байна. Хэрэв гадаргуугийн ислэн бүрхүүлийг авах юм бол хөнгөн цагаан устай харилцан үйлчлэлцэж устөрөгчийг ялгаруулна. 2Al+6H₂O→2Al(OH)₃+3H₂ Хүйтэнд HNO₃, H₂SO₄-н концентрацитай хүчлүүдэд Al₂O₃ бүрхүүл үүссэнээр идэвхгүй болно. Бусад эрдсийн хүчилтэй идэвхтэй урвалд орж устөрөгч ялгаруулна. 2Al+6KOH+6H₂O→2K₃[Al(OH)₆]+3H₂

• Алюминотермийн аргын үндэс болдог.

FeO₂+8Al→4 Al₂O₃ +9Fe

• Хөнгөнцагааны оксид:

Амеротер шинжтэй бөгөөд хүчил шүлттэй харилцан үйлчилнэ Al₂O₃ +6HCl→2AlCl₃+3H₂O Шүлтийн усан уусмалтай урвалд орж гидроксиалютнатыг үүсгэнэ. Al₂O₃ +NaOH+3H₂O→2Na₃[Al(OH)₆] Al₂O₃-г натрийн гидроксидтой хольж хайлуулахад металюминат үүснэ. Al₂O₃ +2NaOH→2NaAlO₂+H₂O

Хөнгөн цагаан металлын идэвхийн эгнээнд идэвх ихтэй металлуудын дараа байрладаг учир идэвхтэй металлын тоонд орно. Гэвч хөнгөн цагаанаар хийсэн сав суулга, эдлэл хүчилтөрөгч, устай харилцан үйлчлэлцдэггүй. Мөн ердийн температурт их концентрацитай азотын хүчилд уусдаггүй. Хөнгөн цагааны энэ шинж нь түүний хялбархан исэлдэж оксидын бүрхүүл үүсгэн цаашид исэлдэхээс хамгаалдагтай холбоотой. Хөнгөн цагаан нь мөнгөн усанд хялбархан уусаж, хөнгөн цагааны амальгамыг үүсгэдэг. Хөнгөн цагаан (оксидын бүрхүүлгүй) ердийн нөхцөлд устай харилцан үйлчлэлцэнэ. 2Al+6H₂O=2Al(OH)₃↓+3H₂↑ Температурыг нэмэгдүүлэхэд хөнгөн цагаан металл бишүүд болон нийлмэл бодисуудтай харилцан үйлчлэнэ.

Wiktionary: Хөнгөн цагаан – Энэ үгийг тайлбар толиос харна уу

  Commons: Хөнгөнцагаан – Викимедиа дуу дүрсний сан

• Aluminium as a traded commodity
• WebElements.com – Aluminium
• World production of primary aluminium, by country
• Social and Environmental Impact of the Aluminium Industry
• History of Aluminium