Содержание основных компонентов в минералах алюминия, % (мас.)

№13 Алюминий

Около 1807 г. Дэви, пытавшийся осуществить электролиз глинозема, дал название предполагаемому в нем металлу алюмиум (Alumium).

Впервые алюминий был получен Гансом Эрстедом в 1825 году действием амальгамы калия на хлорид алюминия с последующей отгонкой ртути. В 1827 г.

Велер выделил металлический алюминий более эффективным способом — нагреванием безводного хлористого алюминия с металлическим калием.

Нахождение в природе, получение:

По распространенности в природе занимает 1-е среди металлов и 3-е место среди элементов, уступая только кислороду и кремнию. алюминия в земной коре по данным различных исследователей составляет от 7,45% до 8,14% от массы земной коры. В природе алюминий встречается только в соединениях (минералах).

Корунд: Al2O3 — относится к классу простых оксидов, и иногда образует прозрачные драгоценные кристаллы — сапфира, и, с добавлением хрома, рубина. Накапливается в россыпях.
Бокситы: Al2O3*nH2O — осадочные алюминиевые руды. Содержат вредную примесь — SiO2.

Бокситы служат важным сырьем для получения алюминия, а также красок, абразивов.
Каолинит: Al2O3*2SiO2*2H2O — минерал подкласса слоистых силикатов, главная составная часть белой, огнеупорной, и фарфоровой глины.

Современный метод получения алюминия был разработан независимо американцем Чарльзом Холлом и французом Полем Эру. Он заключается в растворении оксида алюминия Al2O3 в расплаве криолита Na3AlF3 с последующим электролизом с использованием графитовых электродов.

Такой метод получения требует больших затрат электроэнергии, и поэтому оказался востребован только в XX веке. Для производства 1 т алюминия требуется 1,9 т глинозёма и 18 тыс. кВт·ч электроэнергии.

Физические свойства:

Металл серебристо-белого цвета, легкий, плотность 2,7 г/см3, температура плавления 660°C, температура кипения 2500°C. Высокая пластичность, прокатывается в тонкий лист и даже фольгу. Алюминий обладает высокой электропроводностью и теплопроводностью, обладает высокой светоотражательной способностью. Алюминий образует сплавы почти со всеми металлами.

Химические свойства:

При нормальных условиях алюминий покрыт тонкой и прочной оксидной плёнкой и потому не реагирует с классическими окислителями: с H2O (t°);O2, HNO3 (без нагревания). Благодаря этому алюминий практически не подвержен коррозии и потому широко востребован современной индустрией.

Однако, при разрушении оксидной плёнки (например, при контакте с растворами солей аммония NH4+, горячими щелочами или в результате амальгамирования), алюминий выступает как активный металл-восстановитель.

Легко реагирует с простыми веществами: кислородом, галогенами: 2Al + 3Br2 = 2AlBr3С другими неметаллами алюминий реагирует при нагревании:

2Al + 3S = Al2S3     2Al + N2 = 2AlN

Алюминий способен только растворять водород, но не вступает с ним в реакцию.Со сложными веществами: алюминий реагирует со щелочами (с образованием тетрагидроксоалюминатов):

2Al + 2NaOH + 6H2O = 2Na[Al(OH)4] + 3H2

Легко растворяется в разбавленной и концентрированной серной кислотах:

2Al + 3H2SO4(разб) = Al2(SO4)3 + 3H2     2Al + 6H2SO4(конц) = Al2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O

Алюминий восстанавливает металлы из их оксидов (алюминотермия): 8Al + 3Fe3O4 = 4Al2O3 + 9Fe

Важнейшие соединения:

Оксид алюминия, Al2O3: твердое, тугоплавкое вещество белого цвета. Кристаллический Al2O3 химически пассивен, аморфный — более активен. Медленно реагирует с кислотами и щелочами в растворе, проявляя амфотерные свойства:
Al2O3 + 6НСl(конц.) = 2АlСl3 + ЗН2О      Al2O3 + 2NаОН(конц.

) + 3Н2О = 2Na[Al(OH)4] (в расплаве щелочи образуется NaAlO2).
Гидроксид алюминия, Al(OH)3: белый аморфный (гелеобразный) или кристаллический. Практически не растворим в воде. При нагревании ступенчато разлагается. Проявляет амфотерные, равно выраженные кислотные и основные свойства.При сплавлении с NaOH образуется NaAlO2.

Для получения осадка Аl(ОН)3 щелочь обычно не используют (из-за легкости перехода осадка в раствор), а действуют на соли алюминия раствором аммиака — при комнатной температуре образуется Аl(ОН)3
Соли алюминия.

Соли алюминия и сильных кислот хорошо растворимы в воде и подвергаются в значительной степени гидролизу по катиону, создавая сильнокислотную среду, в которой растворяются такие металлы, как магний и цинк:Al3+ + H2O =AlOH2+ + H+
Нерастворимы в воде фторид AlF3 и ортофосфат АlРO4, а соли очень слабых кислот, например Н2СО3, вообще не образуются осаждением из водного раствора.
Известны двойные соли алюминия — квасцы состава MAl(SO4)2*12H2O (M=Na+, K+, Rb+, Cs+, ТI+, NH4+), самые распространенные из них алюмокалиевые квасцы KAl(SO4)2*12Н2O.
Растворение амфотерных гидроксидов в щелочных растворах рассматривается как процесс образования гидроксосолей (гидроксокомплексов). Экспериментально доказано существование гидроксомплексов [Аl(ОН)4(Н2О)2] -, [Аl(ОН)6]3-, [Аl(ОН)5(Н2O)]2-; из них первый — наиболее прочный. Координационное число алюминия в этих комплексах равно 6, т.е. алюминий является шестикоординированным.
Бинарные соединения алюминия Соединения с преимущественно ковалентными связями, например сульфид Al2S3 и карбид Аl4С3 полностью разлагаются водой:
Al2S3 + 6Н2О = 2Аl(ОН)3 + 3Н2S       Аl4С3 + 12H2O = 4Аl(ОН)3 + 3СН4

Применение:

Широко применяется как конструкционный материал. Основные достоинства алюминия в этом качестве — лёгкость, податливость штамповке, коррозионная стойкость, высокая теплопроводность. Алюминий является важным компонентом многих сплавов (медные — алюминиевые бронзы, магниевые и др.) Применяется в электротехнике для изготовления проводов, их экранирования.

Алюминий широко используется и в тепловом оборудовании и в криогенной технике.Высокий коэффициент отражения в сочетании с дешевизной и лёгкостью напыления делает алюминий идеальным материалом для изготовления зеркал.Алюминий и его соединения используются в ракетной технике в качестве ракетного горючего.

В производстве строительных материалов как газообразующий агент.

Аллаяров Дамир
ХФ ТюмГУ, 561 группа.

Алюминий

Кусок чистого алюминия

Алюминий — очень редкий минерал семейства меди-купалита подкласса металлов и интерметаллидов класса самородных элементов. Преимущественно в виде микроскопических выделений сплошного мелкозернистого строения.

Может образовывать пластинчатые или чешуйчатые кристаллы до 1 мм., отмечены нитевидные кристаллы длиной до 0,5 мм. при толщине нитей несколько мкм.

Лёгкий парамагнитный металл серебристо-белого цвета, легко поддающийся формовке, литью, механической обработке.

СТРУКТУРА

Кубическая гранецентрированная структура. 4 оранжевых атома

Кристаллическая решетка алюминия — гранецентрированный куб, которая устойчива при температуре от 4°К до точки плавления. В алюминии нет аллотропических превращений, т.е. его строение постоянно.

Элементарная ячейка состоит из четырех атомов размером 4,049596×10-10 м; при 25 °С атомный диаметр (кратчайшее расстояние между атомами в решетке) составляет 2,86×10-10 м, а атомный объем 9,999×10-6 м3/г-атом.
Примеси в алюминии незначительно влияют на величину параметра решетки.

В обычных условиях, взаимодействуя с кислородом воздуха, алюминий покрыт тонкой (2-10-5 см), но прочной пленкой оксида алюминия А1203, которая защищает от дальнейшего окисления, что обусловливает его высокую коррозионную стойкость. Однако при наличии в алюминии или окружающей среде Hg, Na, Mg, Ca, Si, Си и некоторых других элементов прочность оксидной пленки и ее защитные свойства резко снижаются.

СВОЙСТВА

Самородный алюминий. Поле зрения 5 x 4 мм. Азербайджан, Гобустанский район, Каспийское море, Хере-Зиря или остров Булла

Алюминий — мягкий, легкий, серебристо-белый металл с высокой тепло- и электропроводностью, парамагнетик. Температура плавления 660°C. К достоинствам алюминия и его сплавов следует отнести его малую плотность (2,7 г/см3), сравнительно высокие прочностные характеристики, хорошую тепло- и электропроводность, технологичность, высокую коррозионную стойкость.

Совокупность этих свойств позволяет отнести алюминий к числу важнейших технических материалов. Он легко вытягивается в проволоку и прокатывается в тонкие листы. Алюминий химически активен (на воздухе покрывается защитной оксидной пленкой — оксидом алюминия.) надежно предохраняет металл от дальнейшего окисления.

Но если порошок алюминия или алюминиевую фольгу сильно нагреть, то металл сгорает ослепительным пламенем, превращаясь в оксид алюминия. Алюминий растворяется даже в разбавленных соляной и серной кислотах, особенно при нагревании. А вот в сильно разбавленной и концентрированной холодной азотной кислоте алюминий не растворяется.

При действии на алюминий водных растворов щелочей слой оксида растворяется, причем образуются алюминаты — соли, содержащие алюминий в составе аниона.

Запасы и добыча

Кусочки алюминия

По распространённости в земной коре Земли занимает 1-е место среди металлов и 3-е место среди элементов, уступая только кислороду и кремнию. Массовая концентрация алюминия в земной коре, по данным различных исследователей, оценивается от 7,45 до 8,14%.

Современный метод получения, процесс Холла—Эру был разработан независимо американцем Чарльзом Холлом и французом Полем Эру в 1886 году. Он заключается в растворении оксида алюминия Al2O3 в расплаве криолита Na3AlF6 с последующим электролизом с использованием расходуемых коксовых или графитовых анодных электродов.

Такой метод получения требует очень больших затрат электроэнергии, и поэтому получил промышленное применение только в XX веке.

ПРОИСХОЖДЕНИЕ

Аллюминий, агрегированный с коркой байерита на поверхности. Узбекистан, Навойская область, Учкудук

Вследствие высокой химической активности он не встречается в чистом виде, а лишь в составе различных соединений. Так, например, известно множество руд, минералов, горных пород, в состав которых входит алюминий. Однако добывается он только из бокситов, содержание которых в природе не слишком велико.

Самые распространенные вещества, содержащие рассматриваемый металл: полевые шпаты; бокситы; граниты; кремнезем; алюмосиликаты; базальты и прочие. В небольшом количестве алюминий обязательно входит в состав клеток живых организмов.

Некоторые виды плаунов и морских обитателей способны накапливать этот элемент внутри своего организма в течение жизни.

ПРИМЕНЕНИЕ

Украшение из алюминия

Широко применяется как конструкционный материал. Основные достоинства алюминия в этом качестве — лёгкость, податливость штамповке, коррозионная стойкость.

Электропроводность алюминия всего в 1,7 раза меньше, чем у меди, при этом алюминий приблизительно в 4 раза дешевле за килограмм, но, за счёт в 3,3 раза меньшей плотности, для получения равного сопротивления его нужно приблизительно в 2 раза меньше по весу.

Поэтому он широко применяется в электротехнике для изготовления проводов, их экранирования и даже в микроэлектронике при напылении проводников на поверхности кристаллов микросхем.
Когда алюминий был очень дорог, из него делали разнообразные ювелирные изделия. Так, Наполеон III заказал алюминиевые пуговицы, а Менделееву в 1889 г.

Алюминий (англ. Aluminium) — Al

Оптические свойства

Плеохроизмне плеохроирует

Кристаллографические свойства

Роль алюминия (Al) в организме: суточная потребность и полезные свойства вещества

Влияние алюминия на организм человека изучено недостаточно. А вместе с тем, встретиться с ним можно где угодно — кастрюли и сковородки, упаковки продуктов, составная часть вакцин, дезодорантов и продуктов бытовой химии.

Описание и характеристика

В чистом виде в природе он не существует, его можно выделить только электрохимическим способом, что впервые проделал французский исследователь Девиль. Его открытие датируется 19 столетием.

Только после этого стал возможным промышленный отлив и использование алюминиевых слитков. Но применяется металл не только в промышленности, но и в быту, медицине, косметологии.Все микроэлементы без исключения жизненно важны для организма человека.

Рассмотрите некоторые из них: бром, рубидий, селен, йод, кобальт, натрий, молибден, никель, олово, фосфор, хром и цинк.

К основным характеристикам алюминия относятся высокая активность, сильно выраженные металлические свойства и восстановительная способность.

Также характеризуют его такие параметры:

• в таблице Менделеева алюминий занимает «оптимистичное» 13 место;
• атомная масса — 29,98;
• имеет две степени окисления — +3 и 0;
• число его изотопов — 27.

Функции и роль в организме

Можно сказать, что алюминий буквально пропитывает организм человека. Он содержится в том или другом виде практически во всех его системах и обладает способностью накапливаться в почках, опорно-двигательном аппарате и нервной системе, головном мозге, легких, печени.

Но особая роль отводится ему при построении и регенерации костной, эпителиальной и соединительной тканей. Немаловажно и его участие в работе желудочно-кишечного тракта:

• усиливает или ослабляет активность пищеварительных ферментов;
• усиливает свойства желудочного сока при переваривании пищи;
• помогает работе щитовидной железы;
• участвует в образовании белковых и фосфатных соединений;
• участвует в обновлении клеток, продлевая молодость.

«Добрым другом» микроэлемент может стать людям, страдающим остеопорозом, гастритом, язвенной болезнью. Нелишним будет и в комплексной терапии при восстановлении после переломов.

В чем содержится алюминий: продукты-источники

Основной путь попадания в организм человека — это пища и вода. В воду он попадает через системы очистки, в которых используются как фильтры алюминиевые квасцы.

его в растительных продуктах на несколько порядков больше, чем в продуктах животного происхождения. Читайте о роли, значении и норме микроэлементов в организме человека. Наибольшее его содержание в:

• хлебе;
• картофеле;
• баклажанах;
• авокадо;
• овсе;
• рисе;
• горохе;
• фасоли;
• макаронах;
• манной каше;
• фисташках;
• мускатном орехе;
• кукурузе;
• моркови;
• пшенице;
• клубнике;
• фруктах — персиках, киви, яблоках.

Уменьшить поступление алюминия в организм можно, если не употреблять в пищу продукты, содержащие консерванты и пищевые красители, — кондитерские изделия, выпечка, колбаса, печенье, конфеты.

Узнать, есть ли он в любимых приобретениях, можно не только полагаясь на вкус, но и на маркировку.

Если есть Е520, Е521, Е522, Е523 — значит, в их составе присутствует и алюминий, который медленно, но верно вредит организму.

Важно!Покупая консервы, обращайте внимание на срок хранения — кроме риска отравиться просроченным товаром, существует опасность получить незапланированную дозу алюминия.

Чем дольше хранятся консервы, тем больше впиталось этого микроэлемента в их содержимое. Это же касается и напитков в алюминиевых банках — пиво, «Кока-Кола», «Пепси-Кола», лимонады, тоники, слабоалкогольные. Медикаменты также содержат определенное количество алюминия.

Особую опасность представляют дезодоранты, в которых большая доля солей алюминия. Они закупоривают поры, а шлаки, выводимые вместе с потом, возвращаются обратно в кровоток и отравляют организм.

Некоторые ученые связывают возникновение рака груди у женщин именно с использованием «алюминиевых» дезодорантов. В качестве альтернативы можно использовать экологические дезодоранты — квасцы или вулканическую соль «Алунит».

Помады, кремы и туши также требуют взвешенного подхода и ответственного выбора.

Обычная фольга для запекания — тоже один из замаскированных врагов, контрабандно поставляющих непрошеные порции алюминия в организм.

Суточная потребность и нормы

Норма содержания этого микроэлемента в организме взрослого — 50 мг. Выводится он из организма с потом, выдыхаемым воздухом, испражнениями. Если постоянно вдыхать пыль с соединениями алюминия, то этот показатель может возрасти до 60 мг. А с возрастом его «накопленные залежи» в головном мозге и легких будут только увеличиваться.

Суточная потребность в нем полностью удовлетворяется за счет пищи и составляет около 30-50 мг.

О недостатке и переизбытке

Недостаток алюминия — явление крайне редкое. Однако он может вызвать:

• замедление роста детей;
• нарушение координации движений;
• общую слабость, особенно в конечностях.

Скорее можно говорить о том, что у современных людей содержание этого микроэлемента в избытке.

Важно!Кроме того, что алюминий «оседает» в костях, головном мозге, печени и легких, он накапливается еще и в волосах. Если там его мало, значит, основной удар пришелся на внутренние органы и системы. О переизбытке этого микроэлемента свидетельствуют такие факторы:

• нарушения в работе центральной нервной системы;
• ослабление памяти, сложности с обучением;
• депрессивные состояния;
• болезни Альцгеймера и Паркинсона;
• остеопороз;
• нарушения функции почек, развитие почечнокаменной болезни;
• анемия;
• различные аутоимунные заболевания — в т. ч. и аутизм;
• нарушение обмена веществ.

Выделяют также такое специфическое заболевание, как алюминоз. Его проявления — постоянный кашель, боли в желудке, ухудшение аппетита, снижение веса, изменение формулы крови, расстройства пищеварительной системы.

Важно!Лечение переизбытка заключается в выведении его из организма желчегонными, мочегонными препаратами, приемом антиоксидантов и замедлением всасывания его в кровь. Последнее достигается приемом препаратов, содержащих медь, железо, цинк, фосфор, магний, марганец и кальций.

Естественно, накопление и проявление признаков переизбытка происходит не одномоментно. Это длительный процесс, выглядящий как постепенное угасание жизненных сил организма.

На сегодня нет данных о смерти по причине переизбытка алюминия. Но этот фактор может очень влиять на продолжительность и качество жизни.

Поэтому важно вовремя выяснить причину недомоганий и провести корректирующее лечение.

Взаимодействие с другими веществами

Алюминий — очень активный металл. При малейшей возможности вступает во взаимодействие с другими веществами.

На воздухе он при нормальной температуре покрывается защитной пленкой. Если ее удалить, он взаимодействует с водяным воздушным паром. В результате реакции образуется гидроксид алюминия с выделением тепла и водорода.

При взаимодействии:

• с кислородом — образуется его оксид;
• с соляной кислотой — выделяется водород;
• с серной кислотой — металл растворяется;
• со всеми неметаллами — образуется тепло.

Азотная кислота делает защитную пленку алюминия еще прочнее, поэтому эту кислоту транспортируют именно в алюминиевых емкостях. С водородом в чистом виде не взаимодействует.

Хотя алюминий относится к легким металлам, но бездумное отношение к нему может иметь весьма тяжелые последствия для человеческого организма. И виной тому не 13-й номер в периодической таблице химических элементов, а неосведомленность или легкомыслие при его использовании.

Алюминий (Al)

sh: 1: —format=html: not found

Алюминий один из самых распространенных металлов в земной коре (около 8% от ее массы), однако он практически не усваивается живыми организмами (в т.ч. растениями, за исключением чая).

В организме человека алюминия больше всего в легких (до 43 мг/кг), а его суммарное содержание составляет не более 50 мг.

Долгое время считалось, что алюминий не оказывает существенного отрицательного эффекта на организм человека, однако, сейчас эти представления изменились.

Биологическая роль алюминия

Основная функция алюминия в организме – участие в формировании скелета, хрящей, других образований соединительной ткани и процессах их регенерации. 

При избыточном поступлении возможно развитие негативных эффектов.

Пищевые источники алюминия

Как и для большинства минеральных веществ, основным источником алюминия являются продукты растительного происхождения (содержат в 50-100 раз больше алюминия, чем продукты животного происхождения). Также возможно загрязнение пищевых продуктов и при использовании посуды, изготовленной с использованием алюминия, особенно если в такой посуде пищевые продукты проходят термическую обработку.

Из всего алюминия, поступающего в организм с продуктами питания, в ЖКТ всасывается всего 2-4%, но он может поступать и через лёгкие. С возрастом в лёгких и головном мозге его становится больше, а выводится он несколькими путями: с потом, выдыхаемым воздухом, мочой и калом.

Наиболее важными источниками алюминия являются такие пищевые продукты, как: чай, морковь, некоторые травы и плавленые сыры.

Дополнительным источником поступления алюминия является также питьевая вода, где его содержание может составлять до 2-4 мг/л.

Помимо этого источниками алюминия являются лекарственные вещества (например, антациды), а также такие часто используемые вещи, как дезодоранты, бумажные полотенца и салфетки, а также продукты, контактирующие с алюминиевой фольгой.

В сутки в организм человека поступает около 2-3 мг алюминия, при этом с мочой алюминий может выводится со скоростью до 10-15 мг/сутки, а при дополнительной нагрузке до 500 мг/сутки. Такой физиологический механизм препятствует накоплению алюминия в организме человека.

Дефицит алюминия

Дефицит алюминия может развиться в том случае, если в организм его попадает меньше 1 мкг в сутки, но о негативном влиянии такого состояния на человека ничего не известно – скорее всего, дефицит алюминия у людей бывает крайне редко. На животных дефицит алюминия влияет: у них слабеют конечности, нарушается координация движений, задерживаются и нарушаются процессы размножения и роста.

Избыток алюминия

Причины избытка алюминия

• Избыточное поступление алюминия с пищевыми продуктами (в частности при использовании алюминиевой посуды для приготовления пищи);
• Высокое содержание алюминия в окружающей среде (путь поступления – ингаляционный);
• Чрезмерное поступление алюминия с лекарственными препаратами, а также косметическими средствами (например, дезодорантами);
• Хроническая почечная недостаточность, препятствующая выводу алюминия из организма, что, соответственно, способствует накоплению алюминия;
• Острые отравления соединениями алюминия на производстве.

Последствия избытка алюминия

Выделяют два основных негативных эффекта избыточного поступления алюминия в организм человека:

Нейротоксичность и энцефалопатия (нарушения памяти, нервозность, наклонность к депрессии, трудности в обучении в детстве и прогрессирующее старческое слабоумие и т.д.);

Остеомаляция (размягчение костей), а также связанные с ней переломы и др. заболевания опорно-двигательного аппарата.

Также иногда наблюдают:

• Кардиотоксичность
• Нарушения деятельности желудочно-кишечного тракта
• Нарушение функции почек
• Развитие алюминоза (профессиональное заболевание работников металлургии) c характерными изменениями в легочной ткани
• Нарушение обмена железа, фосфора, магния, кальция, цинка, меди

Многочисленные исследования ученых доказывают, что 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
• способствует развитию остеопороза (хрупкости костей) и рахита

Алюминий и болезнь Альцгеймера

Болезнь Альцгеймера (провалы в памяти и маразм при повышенной концентрации алюминия в мозге) – «привилегия» цивилизованных стран. В США алюминий вверг в безумие три миллиона человек, среди них самый известный – бывший президент Рейган. Отечественной статистики нет, но если учесть, что Россия – крупнейший производитель алюминия, то вряд ли у нас таких пациентов меньше, чем в Америке.

Болезнь носит прогрессирующий характер, ее симптомы могут нарастать от нескольких месяцев до нескольких лет. Не следует думать, что болезнь Альцгеймера – удел стариков, ведь не редки случаи заболевания лиц, не достигших 50 лет.

Первые сигналы болезни – депрессия, апатия, неожиданные провалы в памяти, затем, по мере нарастания атрофических процессов в коре головного мозга, могут присоединяться другие психические и неврологические (например, судороги, параличи или парезы) симптомы.

Суточная потребность в алюминии: не установлена

Читать дальше:

• Пантотеновая кислота (Витамин B5)

Продукты питания богатые алюминием

Алюминий – важнейший иммунотоксичный микроэлемент для здоровья человека, который удалось выделить в чистом виде только через 100 лет после открытия.

Высокая химическая активность минерала обуславливает его способность соединяться с разнообразными веществами.

В организме взрослого человека содержание алюминия составляет 50 миллиграмм.

Концентрация элемента во внутренних органах, микрограмм на грамм:

• лимфатических узлах – 32,5;
• легких -18,2;
• печени – 2,6;
• тканях – 0,6;
• мышцах – 0,5;
• мозге, семенниках, яичниках – по 0,4.

При вдыхании пыли с соединениями алюминия, содержание элемента в легких может достигать 60 микрограмм на грамм. С возрастом его количество в головном мозге и органах дыхания увеличивается.

Алюминий участвует в формировании эпителия, построении соединительной, костной тканей, влияет на активность пищевых желез, ферментов.

Помните, из продуктов питания богатых алюминием, усваивается только 4% соединения: через дыхательные пути или пищеварительный тракт. Накопленное с годами вещество выводится с мочой, фекалиями, потом, выдыхаемым воздухом.

Полезные свойства

Данный элемент таблицы Менделеева относится к категории соединений, которые выполняют первостепенную роль в человеческом организме.

Функции алюминия:

1. Регулирует, ускоряет регенерацию клеток, тем самым продлевая здоровье и молодость.
2. Участвует в формировании хрящей, связок, скелета, мышечной, костной и соединительной тканей, способствуя эпителизации кожи.
3. Повышает активность ферментов для пищеварения и переваривающую способность желудочного сока.
4. Нужен для выработки и улучшения восприятия организмом фосфатных, белковых комплексов.
5. Активизирует работу щитовидной железы.
6. Укрепляет костную ткань.

Помимо этого, алюминий содержится в биомолекулах, создавая прочную связь с атомами азота, кислорода. Микроэлемент показан людям при переломах костей и лицам, страдающим острым, хроническим гиперацидным гастритом, язвенной болезнью желудка, остеопорозом.

Нехватка алюминия

Дефицит микроэлемента в организме – это настолько редкое явление, что вероятность его развития сводится к нулю.

С каждым годом количество алюминия в рационе человека стремительно возрастает.

Соединение поступает с продуктами питания, водой, пищевыми добавками (сульфатами), медикаментами, иногда – с воздухом. В медицинской практике за всю историю зафиксировано несколько единичных случаев недостаточности вещества в организме человека. Таким образом, актуальной проблемой XXІ века выступает скорее перенасыщение ежедневного меню элементом, чем развитием его недостаточности.

Несмотря на это, рассмотрим к каким последствиям приводит дефицит алюминия в организме.

1. Общая слабость, потеря сил в конечностях.
2. Замедление роста, развития детей и подростков.
3. Нарушение координации движений.
4. Разрушение клеток, тканей и потеря их функциональности.

Данные отклонения возникают, если человек регулярно не получает суточную норму алюминия (30-50 микрограмм). Чем скуднее рацион и меньше потребление соединения, тем интенсивнее проявляются симптомы и последствия нехватки.

Переизбыток

Излишек микроэлемента токсичен.

Повышенное содержание алюминия опасно для здоровья человека, поскольку снижается иммунитет, а порой возникают необратимые изменения в организме, которые резко сокращают продолжительность жизни.

Причины превышения допустимой нормы микроэлемента

1. Работа на производстве, где воздух насыщен различными соединениями алюминия, что приводит к острым отравлениям парами. Алюминоз – профессиональное заболевание людей, работающих в металлургии.
2. Проживание в местах с повышенным содержанием вещества в воздухе и окружающей среде.
3. Использование алюминиевой посуды для приготовления блюд и питания из них.
4. Прием медицинских препаратов с высоким содержанием микроэлемента. К таким лекарствам относят: антациды (фосфалюгель, маалокс), вакцины (против гепатита A, В, вируса папилломы, гемофильной, пневмококковой инфекции), некоторые антибиотики. При длительном употреблении таких препаратов, соли алюминия накапливаются в организме, вызывая передозировку. Для предотвращения данного явления в процессе терапии нужно одновременно применять желчегонные, мочегонные средства и лекарства с магнием, ионами серебра, которые выводят, угнетают действие элемента.
5. Использование декоративной, профилактической косметики, в состав которых входит алюминий (дезодоранты-антиперспиранты, помада, тушь, крема, влажные салфетки).
6. Острая, хроническая почечная недостаточность. Заболевание способствует накоплению и препятствует выведению солей алюминия из организма.
7. Перенасыщение рациона продуктами питания, богатыми на данный микроэлемент. Помните, любые изделия длительного срока хранения, упакованные в фольгу, железные банки способны накапливать много алюминия. От таких продуктов нужно отказаться. Помимо этого, сегодня зарегистрированы следующие пищевые добавки, регламентированные госстандартами и разрешенные к использованию в производстве: Е520, Е521, Е522/Е523. Это сульфаты или соли алюминия. Несмотря на то, что всасываются они менее активно, чем соединения, поступающие с продуктами питания или медикаментами, такие вещества медленно отравляют наш организм. Наибольшее их количество сосредоточено в сладостях, консервах.
8. Попадание ионов алюминия в организм с питьевой водой, которая подвергается обработке еще на водоочистной станции. В регионах, подверженных обильному выпадению кислотных дождей, для озерных, речных водоемов характерно превышение концентрации AL над нормой в десятки раз, что приводит к гибели моллюсков, земноводных, рыб.

Таким образом, от переизбытка алюминия в организме не застрахован никто.

Характерные признаки излишка микроэлемента:

• снижение гемоглобина;
• уменьшение числа эритроцитов в крови;
• кашель;
• потеря аппетита;
• нервозность;
• запоры;
• психические расстройства;
• проблемы с ЖКТ, почками;
• нарушения речи, ориентации в пространстве;
• помутнение рассудка;
• провалы памяти;
• конвульсии.

Последствия токсического влияния микроэлемента:

1. Развитие остеомаляции, заболевания, связанного с размягчением костной ткани, которое нарушает работу опорно – двигательного аппарата, приводит к переломам костей, возрастанию травматизма.
2. Поражение головного мозга (энцефалопатии). Как следствие, развивается болезнь Альцгеймера. Данное состояние проявляется в повышенной нервозности, апатии ко всему окружающему, нарушении памяти, склонности к резким беспричинным стрессам, депрессиям. В старческом возрасте наступает прогрессирующее слабоумие.
3. Дисфункция желудочного тракта, кишечника, почек.
4. Дрожание головы, судороги в конечностях, развитие артрита, анемии, рахита.
5. Угнетение обмена кальция, фосфора, магния, меди, железа, цинка в организме.
6. Нарушение работы центральной нервной системы.
7. Неадекватная выработка слюнных ферментов.
8. Сокращение жизни человека.

Помните, алюминий относится к категории иммунотоксичных микроэлементов, поэтому для сохранения здоровья нужно ежедневно следить за количеством поступающего соединения в организм.

Природные источники алюминия

Микроэлемент преимущественно содержится в растительной пище и хлебобулочных изделиях, из-за выпекания последних в алюминиевой посуде. Помимо этого, красители, пищевые добавки под знаком Е520-523, дрожжи, консервы регулярно снабжают человека данным соединением. С каждым годом содержание металла в готовых «магазинных» продуктах стремительно возрастает.

Мясо, рыба, молочнокислые изделия, яйца в 50 – 100 раз беднее на данный микроэлемент чем овощи, фрукты, ягоды.

При употреблении продуктов, богатых на алюминий, помните, микроэлемент замедляет усвояемость аскорбиновой кислоты, пиридоксина, железа, магния, кальция, витамина С и серосодержащих аминокислот. Поэтому данные соединения рекомендуется не сочетать или увеличить потребление минералов.

Способы уменьшения в организме

Полный отказ от использования алюминиевой посуды (тарелок, кастрюль, сковородок, форм для запекания) и употребления консервированных изделий. Горячая пища при соприкосновении со стенками емкости насыщается солями металла, из которого она сделана. Исключение из рациона продуктов, содержащих большое количество данного элемента. Очищение воды от солей алюминия при помощи фильтра.

Избавление от косметических средств, в состав которых входит данный микроэлемент. Перед покупкой читайте состав изделия!

Насыщение рациона продуктами, содержащими магний, ионы серебра, которые нейтрализуют действие алюминия.

Помимо этого, диетологи рекомендуют употреблять препараты с гидроксидом алюминия (подавляющие кислотность желудочного сока, противоартоитные и противогеморроидальные) только в экстренных случаях.

Таким образом, алюминий – важнейший микроэлемент для здоровья человека, который содержится в головном мозге, печени, костной, эпителиальной тканях, легких и при умеренном потреблении (50 микрограмм в день) улучшает пищеварение, состояние кожи, околощитовидных желез и участвует в создании белковых комплексов и построении костей.

Алюминиевые сплавы — марки, свойства и применение

Алюминий — серебристо-белый легкий парамагнитный металл. Впервые получен физиком из Дании Гансом Эрстедом в 1825 году. В периодической системе Д. И. Менделеева имеет номер 13 и символ Al, атомная масса равна 26,98.

Производство алюминия

Для производства алюминия используют бокситы — это горная порода, которая содержит гидраты оксида алюминия. Мировые запасы бокситов почти не ограничены и несоизмеримы с динамикой спроса.

Боксит дробят, измельчают и сушат. Получившуюся массу сначала нагревают паром, а затем обрабатывают щелочью — в щелочной раствор переходит большая часть оксида алюминия. После этого раствор длительно перемешивают.

После этого алюминий отливают в слитки или добавляют к нему различные элементы для создания алюминиевых сплавов.

Алюминиевые сплавы

Наиболее распространенные элементы в составе алюминиевых сплавов — медь, марганец, магний, цинк и кремний. Реже встречаются сплавы с титаном, бериллием, цирконием и литием.

Алюминиевые сплавы условно разделяют на две группы: литейные и деформируемые.

Для изготовления литейных сплавов расплавленный алюминий заливают в литейную форму, которая соответствует конфигурации получаемого изделия. Эти сплавы часто содержат значительные примеси кремния для улучшения литейных свойств.

Деформируемые сплавы сначала разливают в слитки, а затем придают им нужную форму.

Происходит это несколькими способами в зависимости от вида продукта:

1. Прокаткой, если необходимо получить листы и фольгу.
2. Прессованием, если нужно получить профили, трубы и прутки.
3. Формовкой, чтобы получить сложные формы полуфабрикатов.
4. Ковкой, если требуется получить сложные формы с повышенными механическими свойствами.

Марки алюминиевых сплавов

Для маркировки алюминиевых сплавов согласно ГОСТ 4784-97 пользуются буквенно-цифровой системой, в которой:

• А — технический алюминий;
• Д — дюралюминий;
• АК — алюминиевый сплав, ковкий;
• АВ — авиаль;
• В — высокопрочный алюминиевый сплав;
• АЛ — литейный алюминиевый сплав;
• АМг — алюминиево-магниевый сплав;
• АМц — алюминиево-марганцевый сплав;
• САП — спеченные алюминиевые порошки;
• САС — спеченные алюминиевые сплавы.

После первого набора символов указывается номер марки сплава, а следом за номером — буква, которая обозначает его состояние:

• М — сплав после отжига (мягкий);
• Т — после закалки и естественного старения;
• А — плакированный (нанесен чистый слой алюминия);
• Н — нагартованный;
• П — полунагартованный.

Алюминиево-магниевые сплавы

Эти пластичные сплавы обладают хорошей свариваемостью, коррозийной стойкостью и высоким уровнем усталостной прочности.

В алюминиево-магниевых сплавах содержится до 6% магния. Чем выше его содержание, тем прочнее сплав. Повышение концентрации магния на каждый процент увеличивает предел прочности примерно на 30 МПа, а предел текучести — примерно на 20 МПа.

При подобных условиях уменьшается относительное удлинение, но незначительно, оставаясь в пределах 30–35%.

Однако при содержании магния свыше 6% механическая структура сплава в нагартованном состоянии приобретает нестабильных характер, ухудшается коррозийная стойкость.

Для улучшения прочности в сплавы добавляют хром, марганец, титан, кремний или ванадий. Примеси меди и железа, напротив, негативно влияют на сплавы этого вида — снижают свариваемость и коррозионную стойкость.

Алюминиево-марганцевые сплавы

Это прочные и пластичные сплавы, которые обладают высоким уровнем коррозионной стойкости и хорошей свариваемостью.

Для получения мелкозернистой структуры сплавы этого вида легируют титаном, а для сохранения стабильности в нагартованном состоянии добавляют марганец. Основные примеси в сплавах вида Al-Mn — железо и кремний.

Сплавы алюминий-медь-кремний

Сплавы этого вида также называют алькусинами. Из-за высоких технических свойств их используют во втулочных подшипниках, а также при изготовлении блоков цилиндров. Обладают высокой твердостью поверхности, поэтому плохо прирабатываются.

Алюминиево-медные сплавы

Механические свойства сплавов этого вида в термоупрочненном состоянии порой превышают даже механические свойства некоторых низкоуглеродистых сталей. Их главный недостаток — невысокая коррозионная стойкость, потому эти сплавы обрабатывают поверхностными защитными покрытиями.

Алюминиево-медные сплавы легируют марганцем, кремнием, железом и магнием. Последний оказывает наибольшее влияние на свойства сплава: легирование магнием значительно повышает предел текучести и прочности. Добавление железа и никеля в сплав повышает его жаропрочность, кремния — способность к искусственному старению.

Алюминий-кремниевые сплавы

Сплавы этого вида иначе называют силуминами. Некоторые из них модифицируют добавками натрия или лития: наличие буквально 0,05% лития или 0,1% натрия увеличивает содержание кремния в эвтектическом сплаве с 12% до 14%. Сплавы применяются для декоративного литья, изготовления корпусов механизмов и элементов бытовых приборов, поскольку обладают хорошими литейными свойствами.

Сплавы алюминий-цинк-магний

Прочные и хорошо обрабатываемые. Типичный пример высокопрочного сплава этого вида — В95. Подобная прочность объясняется высокой растворимостью цинка и магния при температуре плавления до 70% и до 17,4% соответственно. При охлаждении растворимость элементов заметно снижается.

Основной недостаток этих сплавов — низкую коррозионную стойкость во время механического напряжения — исправляет легирование медью.

Авиаль

Авиаль — группа сплавов системы алюминий-магний-кремний с незначительными добавлениями иных элементов (Mn, Cr, Cu). Название образовано от сокращения словосочетания «авиационный алюминий».

Применять авиаль стали после открытия Д. Хансоном и М. Гейлером эффекта искусственного состаривания и термического упрочнения этой группы сплавов за счет выделения Mg2Si.

Также сплав активно используют для замены нержавеющей стали в корпусах мобильных телефонов.

Химический состав алюминиевых сплавов

В далеком прошлом из-за высокой стоимости алюминия его использовали для изготовления ювелирных изделий. Так, весы с алюминиевыми и золотыми чашами были подарены Д. И. Менделееву в 1889 г.

Когда себестоимость алюминия снизилась, мода на ювелирные изделия из этого металла прошла. Но и в наши дни его используют для изготовления бижутерии. В Японии, например, алюминием заменяют серебро при производстве национальных украшений.

Столовые приборы

По-прежнему пользуются популярностью столовые приборы и посуда из алюминия. В частности, в армии широко распространены алюминиевые фляжки, котелки и ложки.

Стекловарение

Алюминий широко применяют в стекловарении. Высокий коэффициент отражения и низкая стоимость вакуумного напыления — основные причины использования алюминия при изготовления зеркал.

Пищевая промышленность

Алюминий зарегистрирован как пищевая добавка Е173. Ее используют в качестве пищевого красителя, а также для сохранения продуктов от плесени. Е173 окрашивает кондитерские изделия в серебристый цвет.

Военная промышленность

Из-за небольшого веса и низкой стоимости алюминий широко применяют при изготовлении ручного стрелкового оружия — автоматов и пистолетов.

Ракетная техника

Алюминий и его соединения используют в качестве ракетного горючего в двухкомпонентных ракетных топливах и в качестве горючего компонента в твердых ракетных топливах.

Алюмоэнергетика

В алюмоэнергетике алюминий используют для производства водорода и тепловой энергии, а также выработки электроэнергии в воздушно-алюминиевых электрохимических генераторах.