למד על אלומיניום, האלמנט השופע ביותר של כדור הארץ

המאפיינים, המאפיינים, ההיסטוריה, ויישומים של אלומיניום

אלומיניום (הידוע גם בשם אלומיניום) הוא אלמנט המתכת השופע ביותר בקרום כדור הארץ. וגם זה דבר טוב, כי אנחנו משתמשים בו הרבה. כ 41 מיליון טונות נמסים מדי שנה ומועסקים בארגון רחב של יישומים. מאת גופים אוטומטי פחיות בירה, וכבלים חשמליים לעורות מטוסים, אלומיניום הוא חלק גדול מאוד של חיי היומיום שלנו.

נכסים

• סמל אטומי: אל
• מספר אטומי: 13

• אלמנט קטגוריה: מתכת לאחר המעבר
• צפיפות: 2.70 גרם / ס"מ ³
• נקודת התכה: 1220.58 ° F (660.32 ° C)
• נקודת רתיחה: 4566 ° F (2519 ° C)
• קשיותו של מוה: 2.75

מאפיינים

אלומיניום הוא מתכת קליל, מוליך מאוד, רעיוני ולא רעיל כי ניתן בקלות במכונה. עמידות המתכת ומאפייני יתרון רבים הופכים אותה לחומר אידיאלי ליישומים תעשייתיים רבים.

הִיסטוֹרִיָה

תרכובות אלומיניום היו בשימוש על ידי המצרים הקדמונים כמו צבעים, קוסמטיקה, תרופות, אבל זה לא היה עד 5000 שנים מאוחר יותר, כי בני האדם גילו כיצד להריח אלומיניום מתכתי טהור. לא מפתיע, פיתוח שיטות לייצור מתכת אלומיניום בקנה אחד עם כניסתו של החשמל במאה ה -19, כמו התכה אלומיניום דורש כמויות משמעותיות של חשמל.

פריצת דרך גדולה בייצור אלומיניום הגיע בשנת 1886 כאשר צ 'ארלס מרטין הול גילו כי אלומיניום יכול להיות מיוצר באמצעות הפחתה electrolytic.

עד אז היה האלומיניום נדיב ויקר יותר מזהב. עם זאת, בתוך שנתיים של התגלית של הול, חברות אלומיניום הוקמו באירופה ובאמריקה.

במהלך המאה ה -20, הביקוש אלומיניום גדל באופן משמעותי, במיוחד בתחומי תחבורה ואריזה.

למרות טכניקות הייצור לא השתנו באופן משמעותי, הם הפכו להיות יעיל יותר. במהלך 100 השנים האחרונות, כמות האנרגיה הנצרכת לייצור יחידה אחת של אלומיניום ירדה ב -70%.

הפקה

הייצור של אלומיניום עפרות תלויה תחמוצת אלומיניום (Al2O3), אשר מופק עפרות בוקסיט. בוקסיט בדרך כלל מכיל 30-60% תחמוצת אלומיניום (המכונה בדרך כלל אלומינה) והוא נמצא באופן קבוע ליד פני כדור הארץ. תהליך זה יכול להיות מופרדים לשני חלקים; (1) מיצוי של אלומינה מ בוקסיט, ו (2), את ההתכת של מתכת האלומיניום מאלומינה.

ההפרדה של אלומינה נעשה בדרך כלל באמצעות מה שמכונה תהליך באייר. זה כולל ריסוק הבוקסיט לתוך אבקה, ערבוב זה עם מים כדי להפוך slurry, חימום והוספת סודה קאוסטית (NaOH). סודה קאוסטית ממיס אלומינה, המאפשרת לו לעבור דרך מסננים, משאיר מאחוריו טומאה.

הפתרון aluminate הוא סחוט מכן לתוך טנקים משקעים שבו חלקיקים של hydroxide אלומיניום מתווספים כמו "זרע". תסיסה וקירור התוצאה הידרוקסיד אלומיניום מזרז על חומר הזרע, אשר מחומם ואז מיובשים לייצר אלומינה.

תאים אלקטרוליטיים משמשים להריח אלומיניום מאלומינה בתהליך שהתגלה על ידי צ'ארלס מרטין הול.

אלומינה מוזן לתוך התאים הוא מומס באמבטיה fluorinated של cryolite מותך ב 1742F ° (950C °).

זרם ישיר של כל מקום בין 10,000-300,000A נשלח מאנודות הפחמן בתא דרך התערובת לקליפת קטודה. זרם חשמלי זה שובר את האלומינה לאלומיניום ולחמצן. החמצן מגיב עם פחמן לייצר פחמן דו חמצני, בעוד האלומיניום נמשך הפחמן תא בטא פחמן.

אלומיניום אז ניתן לאסוף ולקחת תנורים שבו חומר אלומיניום למחזור ניתן להוסיף. כשליש מכל האלומיניום המיוצר כיום מגיע מחומר ממוחזר. על פי הסקר הגיאולוגי האמריקאי, המדינות הגדולות לייצור אלומיניום בשנת 2010 היו סין, רוסיה וקנדה.

יישומים

היישומים של אלומיניום רבים מדי לרשימה, ובגלל התכונות המיוחדות של המתכת חוקרים מוצאים יישומים חדשים על בסיס קבוע.

באופן כללי, אלומיניום וסגסוגות רבות שלה משמשים בשלוש התעשיות הגדולות; תחבורה, אריזה, ובנייה.

אלומיניום, במגוון של צורות וסגסוגות, הוא קריטי רכיבים מבניים (מסגרות וגופים) של מטוסים, מכוניות, רכבות, סירות. עד 70% של כמה מטוסים מסחריים מורכבים סגסוגות אלומיניום (נמדד על ידי משקל). אם החלק דורש מתח או התנגדות קורוזיה, או סובלנות לטמפרטורות גבוהות, סוג של סגסוגת בשימוש תלויה בדרישות של כל רכיב רכיב.

כ -20% מכלל אלומיניום המיוצר משמש בחומרי אריזה. רדיד אלומיניום הוא חומר אריזה מתאים למזון בגלל שהוא לא רעיל, ואילו הוא גם איטום מתאים עבור מוצרים כימיים בגלל תגובתיות נמוכה שלה הוא בלתי חדיר לאור, מים, חמצן. בארה"ב לבדה, כ -100 מיליארד פחיות אלומיניום נשלחות מדי שנה. מעל מחצית מהם ממוחזרים בסופו של דבר.

בגלל עמידות ועמידות בפני קורוזיה, כ 15% של אלומיניום המיוצר מדי שנה משמש ביישומים הבנייה. זה כולל חלונות ומסגרות הדלת, קירוי, ציפוי, מסגור מבני, כמו גם מרזבים, תריסים ודלתות המוסך.

מוליכות חשמלית של אלומיניום גם מאפשר לה להיות מועסקים קווי מנצח למרחקים ארוכים. מחוזקים עם פלדה, סגסוגות אלומיניום הם חסכוניים יותר מאשר נחושת ולהקטין sagging בשל משקל קל שלהם.

יישומים אחרים עבור אלומיניום כוללים פגזים כיורים חום עבור מוצרי האלקטרוניקה, עמודי תאורה ברחוב, מבנים שמן העליון, אלומיניום מצופה חלונות, כלי בישול, עטלפים בייסבול, והתקני בטיחות רפלקטיביים.

_{מקורות:}

_{רחוב, ארתור. אלכסנדר, 1944. מתכות בשירות האדם . מהדורה 11 (1998).
USGS. סיכומי סחורות מינרליים: אלומיניום (2011). http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/aluminum/}