Il-proprjetajiet, il-karatteristiċi, l-istorja u l-applikazzjonijiet tal-Aluminju
L-aluminju (magħruf ukoll bħala l-aluminju) huwa l-aktar element ta 'metall abbundanti fil-qoxra tad-dinja. U hija ħaġa tajba wkoll, għaliex aħna nużaw ħafna minnha. Madwar 41 miljun tunnellata huma mqaxxra kull sena u impjegati f'arranġamenti wiesgħa ta 'applikazzjonijiet. Minn korpi tal-karozzi għal bottijiet tal-birra, u minn kejbils elettriċi għal ġlud tal-ajruplani, l-aluminju huwa parti kbira ħafna tal- ħajja tagħna ta ' kuljum .
Proprjetajiet
- Simbolu Atomiku: Al
- Numru Atomiku: 13
- Kategorija ta 'l-Element: Metall wara t-transizzjoni
- Densità: 2.70 g / ċm 3
- Punt tat-tidwib: 1220.58 ° F (660.32 ° C)
- Punt tat-togħlija: 4566 ° F (2519 ° C)
- L-ebusija ta 'Moh: 2.75
Karatteristiċi
L-aluminju huwa metall ħafif, konduttiv ħafna, riflettiv u mhux tossiku li jista 'jiġi mmaffjat faċilment. Id-durabilità tal-metall u bosta karatteristiċi vantaġġjużi jagħmluha materjal ideali għal ħafna applikazzjonijiet industrijali.
Storja
Komposti ta 'l-aluminju ntużaw minn Egyptians tal-qedem bħala żebgħa, kosmetiċi, u mediċini, iżda ma kienx qabel 5000 sena wara li l-bniedem skoprew kif smelt aluminju metalliku pur. Mhux sorpriża, l-iżvilupp ta 'metodi biex jipproduċu l-metall tal-aluminju ħabat mal-miġja tal-elettriku fis-seklu 19, peress li t-tidwib tal-aluminju jeħtieġ ammonti sinifikanti ta' elettriku.
Avvanzat maġġuri fil-produzzjoni ta 'l-aluminju daħal fl-1886 meta Charles Martin Hall skopra li l-aluminju jista' jiġi prodott bl-użu ta 'tnaqqis elettrolitiku.
Sa dak iż-żmien, l-aluminju kien rari u jiswa aktar mid-deheb. Madankollu, fi żmien sentejn mill-iskoperta ta 'Hall, kumpaniji tal-aluminju kienu qed jiġu stabbiliti fl-Ewropa u fl-Amerika.
Matul is-seklu 20, id-domanda tal-aluminju kibret b'mod sostanzjali, b'mod partikolari fl-industriji tat-trasport u tal-ippakkjar.
Għalkemm it-tekniki ta 'produzzjoni ma nbidlux b'mod sostanzjali, saru notevolment aktar effiċjenti. Matul l-aħħar 100 sena, l-ammont ta 'enerġija kkonsmata biex tipproduċi unità waħda ta' aluminju naqset 70%.
Produzzjoni
Il-produzzjoni tal-aluminju mill-mineral tiddependi fuq l-ossidu tal-aluminju (Al2O3), li huwa estratt mill-mineral tal-bauxite. Bauxite normalment ikun fih 30-60% ossidu tal-aluminju (komunement imsejjaħ alumina) u jinstab regolarment ħdejn is-superfiċje tad-dinja. Dan il-proċess jista 'jiġi sseparat f'żewġ partijiet; (1) l-estrazzjoni tal-alumina mill-bauxite, u (2), it-tidwib tal-metall tal-aluminju mill-alumina.
Separazzjoni ta 'l-alumina li normalment isir bl-użu ta' dak magħruf bħala Proċess Bayer. Dan jinvolvi t-tgħaffiġ tal-boksajt fi trab, it-taħlit bl-ilma biex isir demel likwidu, tisħin u żieda ta 'soda kawstika (NaOH). Is-soda kawstika tiddisolvi l-alumina, li tippermettilha li tgħaddi minn filtri, u tħalli impuritajiet lura.
Is-soluzzjoni aluminata mbagħad titbattal ġo tankijiet preċipitaturi fejn partiċelli ta 'idrossidu ta' l-aluminju huma miżjuda bħala "żerriegħa". L-aġitazzjoni u t-tkessiħ jirriżultaw fl-idrossidu tal-aluminju li jippreċipita fuq il-materjal taż-żerriegħa, li mbagħad jiġi msaħħan u mnixxef biex jipproduċi l-alumina.
Iċ-ċelloli elettrolitiċi jintużaw biex jinħadmu l-aluminju mill-alumina fil-proċess skoperti minn Charles Martin Hall.
L-alumina mitmugħa fiċ-ċelloli tinħall f'banju fluworinat ta 'kriolit imdewweb fi 1742F ° (950C °).
A kurrent dirett ta 'kullimkien minn 10,000-300,000 A jintbagħat mill-anodi tal-karbonju fiċ-ċellola permezz tat-taħlita għal qoxra tal-katodu. Dan il-kurrent elettriku jkisser l-alumina fl-aluminju u l-ossiġenu. L-ossiġenu jirreaġixxi bil-karbonju biex jipproduċi diossidu tal-karbonju, filwaqt li l-aluminju jiġi attirat għall-inforra taċ-ċellula tal-karbonju.
L-aluminju jista 'mbagħad jinġabar u jittieħed f'forn fejn jista' jiżdied il-materjal tal-aluminju riċiklabbli. Madwar terz tal-aluminju kollu prodott illum ġej minn materjal riċiklat. Skont l-Istħarriġ Ġeoloġiku tal-Istati Uniti, l-akbar pajjiżi li jipproduċu l-aluminju fl-2010 kienu ċ-Ċina, ir-Russja u l-Kanada.
Applikazzjonijiet
L-applikazzjonijiet ta 'l-aluminju huma wisq numerużi biex jelenkaw, u minħabba l-karatteristiċi speċjali tal-metall ir-riċerkaturi qed isibu applikazzjonijiet ġodda fuq bażi regolari.
B'mod ġenerali, l-aluminju u l-ħafna ligi tiegħu jintużaw fi tliet industriji ewlenin; trasport, ippakkjar u kostruzzjoni.
L-aluminju, f'varjetà ta 'forom u ligi, huwa kritiku għall-komponenti strutturali (frames u korpi) ta' inġenji tal-ajru, karozzi, ferroviji u dgħajjes. Sa 70% ta 'xi ajruplani kummerċjali jikkonsistu f'ligi tal-aluminju (imkejla skont il-piż). Jekk il-parti teħtieġx stress jew reżistenza għall-korrużjoni, jew it-tolleranza għal temperaturi għoljin, it-tip ta 'liga użata tiddependi fuq ir-rekwiżiti ta' kull parti komponenti.
Madwar 20% ta 'l-aluminju kollu prodott jintuża f'materjali ta' l-imballaġġ. Fojl ta 'l-aluminju huwa materjal adattat għall-ippakkjar għall-ikel minħabba li mhuwiex tossiku, filwaqt li huwa wkoll siġillant xieraq għal prodotti kimiċi minħabba r-reattività baxxa tiegħu u huwa impermeabbli għad-dawl, l-ilma u l-ossiġnu. Fl-Istati Uniti biss, madwar 100 biljun laned tal-aluminju jiġu ttrasportati kull sena. Aktar minn nofshom eventwalment jiġu riċiklati.
Minħabba d-durabbiltà u r-reżistenza tiegħu għall-korrużjoni, madwar 15% tal-aluminju prodott kull sena jintuża f'applikazzjonijiet ta 'kostruzzjoni. Dan jinkludi twieqi u frejmijiet tal-bibien, bjut, binarju u strutturi strutturali, kif ukoll gandotti, persjani u bibien tal-garaxx.
Il- konduttività elettrika ta 'l -aluminju tippermetti wkoll li tkun impjegata f'linji ta' kondutturi fuq distanzi twal. Irrinforzat bl-azzar, ligi ta 'l-aluminju huma aktar effiċjenti mil-lat ta' spejjeż mir-ram u jnaqqsu s-sagging minħabba l-piż ħafif tagħhom.
Applikazzjonijiet oħra għall-aluminju jinkludu qxur u bjar tas-sħana għall-elettronika tal-konsumatur, arbli tad-dwal tat-toroq, strutturi top-rigg taż-żejt, twieqi miksijin bl-aluminju, utensili għat-tisjir, friefet il-lejl tal-baseball u apparati ta 'sikurezza riflettivi.
Sorsi:
Triq, Arthur. & Alexander, WO 1944. Metalli fis-Servizz tal-Bniedem . Il-11-il Edizzjoni (1998).
USGS. Sommarji tal-Komodità Minerali: Aluminju (2011). http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/aluminum/