Алюми́ний — элемент 13-й группы периодической таблицы химических элементов (поустаревшей классификации — элемент главной подгруппы III группы), третьего периода, сатомным номером 13. Обозначается символом Al (лат. Aluminium). Относится к группелёгких металлов. Наиболее распространённый металл и третий по распространённости химический элемент в земной коре (после кислорода и кремния).

Простое вещество алюминий (CAS-номер: 7429-90-5) — лёгкий, парамагнитный металл серебристо-белогоцвета, легко поддающийся формовке, литью, механической обработке. Алюминий обладает высокой тепло- иэлектропроводностью, стойкостью к коррозии за счёт быстрого образования прочных оксидных плёнок, защищающих поверхность от дальнейшего взаимодействия. Металл серебристо-белого цвета, лёгкий

Свойства

плотность — 2,7 г/см³

температура плавления у технического алюминия — 658 °C, у алюминия высокой чистоты — 660 °C

удельная теплота плавления — 390 кДж/кг

температура кипения — 2500 °C

удельная теплота испарения — 10,53 МДж/кг

удельная теплоемкость — 880 Дж/кг·K

временное сопротивление литого алюминия — 10—12 кг/мм², деформируемого — 18—25 кг/мм², сплавов — 38—42 кг/мм²

Твёрдость по Бринеллю — 24…32 кгс/мм²

высокая пластичность: у технического — 35 %, у чистого — 50 %, прокатывается в тонкий лист и даже фольгу

Модуль Юнга — 70 ГПа

Алюминий обладает высокой электропроводностью (37·10⁶ См/м) и теплопроводностью (203,5 Вт/(м·К)), 65 % от электропроводности меди, обладает высокой светоотражательной способностью.

Слабый парамагнетик.

Температурный коэффициент линейного расширения 24,58·10⁻⁶ К⁻¹ (20…200 °C).

Удельное сопротивление 0,0262..0,0295 Ом·мм²/м

Температурный коэффициент электрического сопротивления 4,3·10⁻³ K⁻¹. Алюминий переходит в сверхпроводящее состояние при температуре 1,2 кельвина.

Алюминий образует сплавы почти со всеми металлами. Наиболее известны сплавы с медью и магнием (дюралюминий) и кремнием (силумин). Алюминий образует прочную химическую связь с кислородом. По сравнению с другими металламивосстановление алюминия из руды более сложно в связи с его высокой реакционной способностью и с высокой температурой плавления большинства его руд (таких, как бокситы). Прямое восстановлениеуглеродом применяться не может, потому что восстановительная способность алюминия выше, чем у углерода. Возможно непрямое восстановление с получением промежуточного продукта Al₄C₃, который подвергается разложению при 1900—2000 °С с образованием алюминия. Этот способ находится в разработке, но представляется более выгодным, чем процесс Холла—Эру, так как требует меньших энергозатрат и приводит к образованию меньшего количества CO₂^[6].

Современный метод получения, процесс Холла—Эру^[en] 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 илиграфитовых анодных электродов. Такой метод получения требует очень больших затрат электроэнергии, и поэтому получил промышленное применение только в XX веке.

Для производства 1000 кг чернового алюминия требуется 1920 кг глинозёма, 65 кг криолита, 35 кг фторида алюминия, 600 кг анодных графитовых электродов и около 17 тыс. кВт·ч электроэнергии (~61 ГДж)^[7].

Лабораторный способ получения алюминия предложил Фридрих Вёлер в 1827 году восстановлением металлическим калием безводногохлорида алюминия (реакция протекает при нагревании без доступа воздуха):

В природе алюминий, в связи с высокой химической активностью, встречается почти исключительно в виде соединений. Некоторые из природных минералов алюминия:

Бокситы — Al₂O₃ · H₂O (с примесями SiO₂, Fe₂O₃, CaCO₃)

Нефелины — KNa₃[AlSiO₄]₄

Алуниты — (Na,K)₂SO₄·Al₂(SO₄)₃·4Al(OH)₃

Глинозёмы (смеси каолинов с песком SiO₂, известняком CaCO₃, магнезитом MgCO₃)

Корунд (сапфир, рубин, наждак) — Al₂O₃

Полевые шпаты — (K,Na)₂O·Al₂O₃·6SiO₂, Ca[Al₂Si₂O₈]

Каолинит — Al₂O₃·2SiO₂ · 2H₂O

Берилл (изумруд, аквамарин) — 3ВеО · Al₂О₃ · 6SiO₂

Хризоберилл (александрит) — BeAl₂O₄.

Легко реагирует с простыми веществами:

с кислородом, образуя оксид алюминия:       

с галогенами (кроме фтора)^[12], образуя хлорид, бромид или иодид алюминия:

с другими неметаллами реагирует при нагревании:

со фтором, образуя фторид алюминия:

с серой, образуя сульфид алюминия:

с азотом, образуя нитрид алюминия:

с углеродом, образуя карбид алюминия:

Сульфид и карбид алюминия полностью гидролизуются:

Со сложными веществами:

с водой (после удаления защитной оксидной пленки, например, амальгамированием или растворами горячей щёлочи):   

со щелочами (с образованием тетрагидроксоалюминатов и других алюминатов):

Легко растворяется в соляной и разбавленной серной кислотах: