De aluminium Det är ett metallelement som tillhör grupp 13 (III A) i det periodiska systemet och som representeras av symbolen Al. Det är en lättmetall med låg densitet och hårdhet. På grund av dess amfotära egenskaper har det av vissa forskare klassificerats som en metalloid.
Det är en duktil och mycket formbar metall, varför den används för att tillverka tråd, tunna aluminiumplåtar, liksom alla typer av objekt eller figurer; till exempel de berömda burkarna med sina legeringar eller aluminiumfolien som mat eller desserter är förpackade med.
Alun (ett hydrerat kaliumaluminiumsulfat) har använts av människor sedan urminnes tider inom medicin, lädergarvning och som ett mordant för färgning av tyger. Således har dess mineraler varit kända för alltid.
Emellertid isolerades aluminium som metall mycket sent, 1825, av Øersted, vilket ledde till en vetenskaplig verksamhet som tillät dess industriella användning. Vid den tiden var aluminium den metall som hade den högsta produktionen i världen efter järn..
Aluminium finns främst i den övre delen av jordskorpan och utgör 8 viktprocent av den. Det motsvarar det tredje vanligaste elementet, som överträffas av syre och kisel i dess kiseldioxid- och silikatmineraler..
Bauxit är en sammanslutning av mineraler, bland annat: aluminiumoxid (aluminiumoxid) och metalloxider av järn, titan och kisel. Representerar den viktigaste naturresursen för aluminiumbrytning.
Artikelindex
I Mesopotamien, 5000 år f.Kr. C., De tillverkade redan keramik med leror som innehöll aluminiumföreningar. Under tiden för 4000 år sedan använde babylonierna och egyptierna aluminium i vissa kemiska föreningar.
Det första skriftliga dokumentet relaterat till alun gjordes av Herodot, en grekisk historiker, på 500-talet f.Kr. C. Alun [KAl (SO4)två12HtvåO] användes som mordant vid färgning av tyger och för att skydda träet, med vilket dörrarna till fästningarna designades, från bränder.
På samma sätt hänvisar Plinius "den äldre" under 1-talet till alen, idag känt som alun, som ett ämne som används i medicin och mordant.
Från 1500-talet användes alun i garvningsskinn och som pappersstorlek. Detta var en gelatinös substans som gav papperet konsistens och tillät dess användning skriftligen..
År 1767 uppnådde den schweiziska kemisten Torbern Bergman syntesen av alun. För att göra detta upphettade han månen [KAl3(SW4)två(ÅH)6] med svavelsyra och tillsatte sedan kaliumklorid till lösningen.
År 1782 noterade den franska kemisten Antoine Lavoisier att aluminiumoxid (AltvåELLER3) var en oxid av något element. Detta har en sådan affinitet för syre att separationen var svår. Därför förutspådde Lavoisier då förekomsten av aluminium.
Senare 1807 utsattes den engelska kemisten Sir Humphry Davy för elektrolys av aluminiumoxid. Men metoden han använde genererade en legering av aluminium med kalium och natrium, så han kunde inte isolera metallen.
Davy kommenterade att aluminiumoxid hade en metallbas, som han ursprungligen betecknade som "aluminium", baserat på det latinska ordet "alumen", namnet som används för alun. Senare ändrade Davy namnet till "aluminium", det nuvarande namnet på engelska..
1821 lyckades den tyska kemisten Eilhard Mitscherlich upptäcka rätt formel för aluminiumoxid: AltvåELLER3.
Samma år upptäckte den franska geologen Pierre Berthier ett aluminiummineral i en rödlera stenfyndighet i Frankrike, i Les Baux-regionen. Berthier betecknade mineralet som bauxit. Detta mineral är för närvarande den viktigaste källan till aluminium.
År 1825 producerade den danska kemisten Hans Christian Øersted en metallstång av en förmodad aluminium. Han beskrev det som "en metallbit som i färg och glans som ser ut som tenn." Øersted kunde uppnå detta genom att reducera aluminiumklorid, AlCl3, med kaliumamalgam.
Man trodde dock att forskaren inte erhöll ren aluminium utan en legering av aluminium och kalium..
1827 lyckades den tyska kemisten Friedrich Wöehler producera cirka 30 gram aluminiummaterial. Sedan 18 år av undersökningsarbete uppnådde Wöehler 1845 produktionen av kulor i storleken på ett stifthuvud med en metallisk glans och gråaktig färg..
Wöehler beskrev till och med vissa egenskaper hos metallen, såsom färg, specifik vikt, duktilitet och stabilitet..
1855 förbättrade den franska kemisten Henri Sainte-Claire Deville Wöehlers metod. För detta använde han reduktionen av aluminiumklorid eller natriumaluminiumklorid med metalliskt natrium med användning av kryolit (Na3AlF6) som flöde.
Detta möjliggjorde industriell produktion av aluminium i Rouen, Frankrike, och mellan 1855 och 1890 uppnåddes produktionen av 200 ton aluminium..
1886 skapade den franska ingenjören Paul Héroult och den amerikanska studenten Charles Hall oberoende en metod för produktion av aluminium. Metoden består av elektrolytisk reduktion av aluminiumoxid i smält kryolit med en likström.
Metoden var effektiv men den hade problemet med sitt höga elbehov, vilket gjorde produktionen dyrare. Héroult löste detta problem genom att etablera sin industri i Neuhausen (Schweiz) och därmed dra nytta av Rhenfallen som elproducenter.
Hall bosatte sig ursprungligen i Pittsburg (USA), men flyttade senare sin bransch nära Niagara Falls.
Slutligen skapade Karl Joseph Bayer 1889 en metod för produktion av aluminiumoxid. Denna består av att värma bauxiten i en sluten behållare med en alkalisk lösning. Under uppvärmningsprocessen utvinns aluminiumoxidfraktionen i saltlösningen..
Silvergrå fast med metallisk glans (toppbild). Det är en mjuk metall, men härdar med små mängder kisel och järn. Dessutom kännetecknas det av att det är mycket duktilt och formbart, eftersom aluminiumark med en tjocklek på upp till 4 mikron kan tillverkas.
26,981 u
13
660,32 ºC
2 470 ºC
Omgivningstemperatur: 2,70 g / ml
Smältpunkt (flytande): 2,375 g / ml
Dess densitet är betydligt låg jämfört med andra metaller. Av den anledningen är aluminium ganska lätt.
10,71 kJ / mol
284 kJ / mol
24,20 J / (mol K)
1,61 på Pauling-skalan
-Först: 577,5 kJ / mol
-Andra: 1 816,7 kJ / mol
-Tredje: 2,744,8 kJ / mol
23,1 µm / (m K) vid 25 ºC
237 W / (m K)
Aluminium har en värmeledning som är tre gånger större än stål.
26,5 nΩ · m vid 20 ºC
Dess elektriska konduktans är 2/3 av kopparens.
Paramagnetisk
2,75 på Mohs-skalan
Aluminium är korrosionsbeständigt eftersom när det tunna skiktet Aloxid utsätts för lufttvåELLER3 som bildas på dess yta förhindrar oxidation från att fortsätta inuti metallen.
I syralösningar reagerar den med vatten för att bilda väte; medan den i alkaliska lösningar bildar aluminatjonen (AlOtvå-).
Utspädda syror kan inte lösa upp det, men de kan i närvaro av koncentrerad saltsyra. Emellertid är aluminium resistent mot koncentrerad salpetersyra, även om det attackeras av hydroxider för att producera väte och aluminatjonen..
Pulveriserad aluminium förbränns i närvaro av syre och koldioxid för att bilda aluminiumoxid och aluminiumkarbid. Det kan korroderas av kloriden i en natriumkloridlösning. Av denna anledning rekommenderas inte användning av aluminium i rör..
Aluminium oxideras av vatten vid temperaturer under 280 ºC.
2 Al (s) + 6 HtvåO (g) => 2Al (OH)3(s) + 3Htvå(g) + värme
Aluminium är ett metallelement (med metalloidfärgämnen för vissa), och dess Al-atomer interagerar med varandra tack vare metallbindningen. Denna icke-riktade kraft styrs av dess valenselektroner, som är utspridda över kristallen i alla dess dimensioner..
Dessa valenselektroner är följande, enligt den elektroniska konfigurationen av aluminium:
[Ne] 3stvå 3p1
Därför är aluminium en trivalent metall, eftersom den har tre valenselektroner; två i 3s-omloppet och en i 3p. Dessa orbitaler överlappar varandra för att bilda 3s och 3p molekylära orbitaler, så nära varandra att de slutar bilda ledningsband..
S-bandet är fullt, medan p-bandet har mycket ledig plats för fler elektroner. Det är därför aluminium är en bra ledare för elektricitet..
Metallbindningen av aluminium, atomernas radie och dess elektroniska egenskaper definierar en fcc (ansiktscentrerad kubisk) kristall. En sådan fcc-kristall är uppenbarligen den enda kända allotropen av aluminium, så den kommer säkert att motstå de höga tryck som fungerar på den..
Den elektroniska konfigurationen av aluminium indikerar omedelbart att den kan förlora upp till tre elektroner; det vill säga den har en hög tendens att bilda Al-katjonen3+. När förekomsten av denna katjon antas i en förening härledd från aluminium sägs det att den har ett oxidationsnummer på +3; som känt är detta det vanligaste för aluminium.
Det finns dock andra möjliga men sällsynta oxidationsnummer för denna metall; såsom: -2 (Altvå-), -1 (Al-), +1 (Al+) och +2 (Altvå+).
I AltvåELLER3, Till exempel har aluminium ett oxidationsnummer +3 (Altvå3+ELLER3två-); medan i AlI och AlO, +1 (Al+F-) och +2 (Altvå+ELLERtvå-), respektive. Men under normala förhållanden eller situationer är Al (III) eller +3 det överlägset mest oxiderande antalet; sedan Al3+ är isoelektronisk mot neon-ädelgas.
Det är därför i skolböcker som alltid antas, och med goda skäl, att aluminium har +3 som enda antal eller oxidationstillstånd.
Aluminium koncentreras i den yttre kanten av jordskorpan och är dess tredje element, endast överträffat av syre och kisel. Aluminium representerar 8 viktprocent av jordskorpan.
Det finns i vulkaniska bergarter, huvudsakligen: aluminosilikater, fältspat, fältspatoider och micas. Även i rödlera, som är fallet med bauxit.
Bauxiter är en mineralblandning som innehåller hydratiserad aluminiumoxid och föroreningar. såsom järn och titanoxider och kiseldioxid, med följande viktprocent:
-TilltvåELLER3 35-60%
-TrotvåELLER3 10-30%
-Jatvå 4-10%
-Farbrortvå 2-5%
-HtvåEller av konstitutionen 12-30%.
Aluminiumoxid finns i bauxit i hydratiserad form med två varianter:
-monohydrater (AltvåELLER3HtvåO), som presenterar två kristallografiska former, boemite och diaspore
-Trihydrater (AltvåELLER33HtvåO), representerad av gibbsiten.
Bauxit är den huvudsakliga källan till aluminium och levererar det mesta av aluminium som erhålls genom gruvdrift..
Huvudsakligen bauxiterna bildades av 40-50% av AltvåELLER3, 20% FetvåELLER3 och 3-10% SiOtvå.
Alunite.
Aluminösa bergarter som har mineraler såsom syeniter, nefelin och anortiter (20% av AltvåELLER3).
Aluminiumsilikater (Andalusit, sillimanit och kyanit).
Kaolinavlagringar och olika leror (32% AltvåELLER3).
Bauxit bryts i den öppna gropen. När stenarna eller lerorna som innehåller den har samlats krossas de och mals i kul- och stångverk tills de får partiklar med en diameter på 2 mm. I dessa processer förblir det behandlade materialet fuktigt.
Vid erhållande av aluminiumoxiden följs processen som Bayer skapade 1989. Den malda bauxiten spjälkas genom tillsats av natriumhydroxid och bildar natriumaluminatet som solubiliseras; medan föroreningarna järn, titan och kiseloxider förblir i suspension.
Föroreningarna dekanteras och aluminiumoxidtrihydratet fälls ut från natriumaluminatet genom kylning och utspädning. Därefter torkas den trihydrerade aluminiumoxiden för att producera vattenfri aluminiumoxid och vatten..
För att erhålla aluminium utsätts aluminiumoxid för elektrolys, vanligtvis enligt metoden skapad av Hall-Héroult (1886). Processen består av reduktion av smält aluminiumoxid till kryolit.
Syret binder till kolanoden och frigörs som koldioxid. Under tiden deponeras det frigjorda aluminiumet i botten av den elektrolytiska cellen där det ackumuleras.
Aluminiumlegeringar identifieras vanligtvis med fyra siffror.
Kod 1xxx motsvarar aluminium med 99% renhet.
Kod 2xxx motsvarar legeringen av aluminium med koppar. De är starka legeringar som användes i flygfordon, men de knäcktes på grund av korrosion. Dessa legeringar är kända som duralumin.
3xxx-koden omfattar legeringar där mangan och en liten mängd magnesium tillsätts till aluminium. De är mycket slitstarka legeringar, används 3003-legeringen vid utarbetandet av köksredskap och 3004 i dryckesburkar..
Koden 4xxx representerar legeringar där kisel tillsätts till aluminium, vilket sänker metallens smältpunkt. Denna legering används vid tillverkning av svetstrådar. Alloy 4043 används vid svetsning av bilar och konstruktionselement.
5xxx-koden täcker legeringar där magnesium främst tillsätts aluminium..
De är starka legeringar som är motståndskraftiga mot korrosion från havsvatten, används för att skapa tryckkärl och olika marina applikationer. Alloy 5182 används för att göra sodavattenlock.
6xxx-koden täcker legeringar där kisel och magnesium tillsätts legeringen med aluminium. Dessa legeringar är gjutbara, svetsbara och korrosionsbeständiga. Den vanligaste legeringen i denna serie används i arkitektur, cykelramar och vid tillverkning av iPhone 6..
7xxx-koden anger legeringar där zink tillsätts i aluminium. Dessa legeringar, även kallade Ergal, är motståndskraftiga mot brott och har stor hårdhet och använder legeringarna 7050 och 7075 i flygplanskonstruktion..
Kontakt med aluminiumpulver kan orsaka hud- och ögonirritation. Långvarig och hög exponering för aluminium kan orsaka influensaliknande symtom, huvudvärk, feber och frossa; Dessutom kan bröstsmärtor och täthet uppstå.
Exponering för fint aluminiumdamm kan orsaka lungärrbildning (lungfibros) med symtom på hosta och andfåddhet. OSHA fastställde en gräns på 5 mg / m3 för exponering för aluminiumdamm på en dag av 8 timmar om dagen.
Det biologiska toleransvärdet för yrkesmässig exponering för aluminium har fastställts till 50 µg / g kreatinin i urinen. En minskande prestanda i neuropsykologiska tester inträffar när koncentrationen av aluminium i urinen överstiger 100 µg / g kreatinin.
Aluminium används som aluminiumhydroklorid i antiperspirantdeodoranter, efter att ha kopplats till utvecklingen av bröstcancer. Emellertid har detta förhållande inte blivit tydligt fastställt, bland annat eftersom hudabsorptionen av aluminiumhydroklorid endast är 0,01%..
Aluminium är neurotoxiskt och har kopplats till neurologiska sjukdomar, inklusive Alzheimers sjukdom, hos personer med yrkesmässig exponering..
Hjärnan hos Alzheimers patienter har en hög koncentration av aluminium; men det är okänt om det är orsaken till sjukdomen eller en följd av den.
Förekomsten av neurotoxiska effekter har bestämts hos dialyspatienter. I detta förfarande användes aluminiumsalter som fosfatbindemedel, vilket gav höga koncentrationer av aluminium i blodet (> 100 | ig / L plasma)..
Berörda patienter uppvisade desorientering, minnesproblem och i avancerade stadier, demens. Neurotoxiciteten hos aluminium förklaras eftersom det är svårt att eliminera av hjärnan och påverkar dess funktion.
Aluminium finns i många livsmedel, särskilt te, kryddor och i allmänhet grönsaker. Europeiska myndigheten för livsmedelssäkerhet (EFSA) fastställde en toleransgräns för intag av aluminium i livsmedel på 1 mg / kg kroppsvikt dagligen.
2008 uppskattade EFSA att det dagliga intaget av aluminium i livsmedel låg mellan 3 och 10 mg per dag, varför det dras slutsatsen att det inte utgör en hälsorisk; samt användning av aluminiumredskap för att laga mat.
Aluminium är en bra elektrisk ledare, varför det används i legeringar i elektriska överföringsledningar, motorer, generatorer, transformatorer och kondensatorer..
Aluminium används vid tillverkning av dörr- och fönsterkarmar, skiljeväggar, staket, beläggningar, värmeisolatorer, tak etc..
Aluminium används vid tillverkning av delar till bilar, flygplan, lastbilar, cyklar, motorcyklar, båtar, rymdskepp, järnvägsbilar etc..
Aluminium kan användas för att tillverka dryckesburkar, ölbehållare, brickor etc..
Aluminium används för att tillverka köksredskap: kastruller, kastruller, kastruller och omslagspapper; förutom möbler, lampor etc..
Aluminium reflekterar effektivt strålningsenergi; från ultraviolett ljus till infraröd strålning. Den reflekterande effekten hos aluminium i synligt ljus är cirka 80%, vilket gör att den kan användas som en lampskärm..
Dessutom behåller aluminium sin silverreflekterande egenskap även i form av ett fint pulver, så det kan användas vid tillverkning av silverfärger..
Den används för att tillverka metalliskt aluminium, isolatorer och tändstift. När aluminiumoxid värms upp utvecklar den en porös struktur som absorberar vatten och används för att torka ut gaser och fungera som en plats för katalysatorernas verkan vid olika kemiska reaktioner..
Det används vid papperstillverkning och som ytfyllmedel. Aluminiumsulfat tjänar till att bilda kaliumaluminiumalun [KAl (SO4)två12HtvåELLER]. Detta är den mest använda alunen med många tillämpningar; såsom tillverkning av läkemedel, färger och mordant för färgning av tyger.
Det är den mest använda katalysatorn i Friedel-Crafts-reaktioner. Dessa är syntetiska organiska reaktioner som används vid framställning av aromatiska ketoner och antrakinon. Hydrerad aluminiumklorid används som en topisk antiperspirant och deodorant.
Det används för vattentäta tyger och produktion av aluminater.
Ingen har kommenterat den här artikeln än.