Aluminij: njegove karakteristike, kemija i prirodna pojava

Aluminijum ili aluminijum je čisti metalni element sa atomskim brojem 13. Poznat je po svojoj čvrstoći i laganim svojstvima, što ga čini veoma traženim materijalom u modernim vremenima.

Koje su ključne upotrebe aluminijuma?

Aluminijum ima širok spektar upotreba, uključujući:

• Konstrukcija: Aluminij se najčešće koristi u građevinskoj industriji zbog svoje čvrstoće i izdržljivosti.
• Električna energija: Aluminij se koristi u energetskim kablovima i žicama zbog svoje visoke provodljivosti.
• Pribor i kuhinjski kontejneri: Aluminijum se najčešće koristi u proizvodnji kuhinjskog pribora, posuda i limenki zbog svoje otpornosti na koroziju.
• Proizvodnja baterija i upaljača: Aluminij je ključna komponenta u proizvodnji baterija i upaljača zbog svojih laganih svojstava.

Koliko se aluminijuma proizvodi?

Aluminijum je visokoproizveden materijal, koji svake godine proizvode milione tona kompanija širom svijeta.

U kojim oblicima dolazi aluminijum?

Aluminij dolazi u različitim oblicima, uključujući listove, ploče, šipke i cijevi. Također se može naći u posebnim oblicima kao što su ekstruzije i otkovci.

Kakvu ulogu aluminijum igra u životnoj sredini?

Aluminijum ima manji uticaj na životnu sredinu u odnosu na druge metale, jer se može reciklirati i ponovo koristiti. To ga čini uobičajenim materijalom u novim asortimanima proizvoda koji imaju za cilj smanjenje otpada i promoviranje održivosti.

Fizikalizacija sa aluminijumom

• Aluminij je plavičasto-srebrni metal koji je vrlo stabilan zbog svoje atomske strukture.
• Ima atomski broj 13 i jedan je od glavnih elemenata prisutnih na Zemlji.
• Atomska konfiguracija aluminijuma je 2, 8, 3, što znači da ima dva elektrona na prvom energetskom nivou, osam na drugom i tri na krajnjem energetskom nivou.
• Najudaljeniji elektroni aluminija dijele se između atoma, što doprinosi njegovoj metalnoj vezi i čini ga visoko provodljivim.
• Aluminij ima kubičnu kristalnu strukturu i radijus od približno 143 pm.
• Ima tačku topljenja od 660.32°C i tačku ključanja od 2519°C, što ga čini sposobnim da izdrži visoke temperature.
• Gustina aluminijuma je niska, u rasponu od 2.63 do 2.80 g/cm³, u zavisnosti od određene legure.
• Aluminij je kovan skoro kao zlato i drugi je najsavitljiviji metal, nakon srebra.
• Takođe je vrlo duktilan, što znači da se može uvući u tanke žice bez lomljenja.
• U poređenju sa drugim metalima, aluminijum ima relativno malu težinu, sa rasponom težine od približno 26.98 do 28.08 g/mol, u zavisnosti od izotopa.

fizičke karakteristike

• Aluminijum je uobičajen element koji se nalazi u Zemljinoj kori, gdje je obično prisutan u obliku boksita.
• Dobiva se kombinovanjem boksita sa natrijum hidroksidom, a zatim elektrolizom dobijene mešavine.
• Čisti aluminij je blago plavkasto-bijeli metal koji je vrlo poliran i ima blagi sjaj.
• Aluminij je vrlo otporan na koroziju, što ga čini pogodnim za razne primjene gdje će biti izložen elementima.
• Ima visoku toplotnu provodljivost, što znači da može brzo i efikasno prenositi toplotu.
• Aluminij je također netoksičan, nemagnetičan i ne varniči, što ga čini vrlo svestranim materijalom.
• Ovisno o leguri, aluminijum može varirati od mekog i savitljivog do tvrdog i čvrstog.
• Aluminijum je veoma pogodan za livenje, mašinsku obradu i oblikovanje, što ga čini popularnim izborom za širok spektar primena.
• Tokom godina, aluminijum je postao sve važniji materijal zbog svojih fizičkih svojstava i lakoće s kojom se može proizvoditi i rafinirati.
• Prema periodnom sistemu, aluminijum je element srednje veličine i veoma je stabilan zbog svoje elektronske konfiguracije i svojstava vezivanja.
• Energije jonizacije aluminijuma su relativno visoke, što znači da je potrebna značajna količina energije da bi se uklonio elektron iz atoma ili jona aluminijuma.
• Aluminijum je sposoban da formira širok spektar izotopa, u rasponu od 21Al do 43Al, sa energijama u rasponu od 0.05 MeV do 9.6 MeV.
• Fizička svojstva aluminija čine ga vrlo svestranim materijalom koji je pogodan za širok raspon primjena, od konstrukcije i transporta do elektronike i pakiranja.

Aluminijum: hemija iza metala

• Aluminij je 1825. godine otkrio danski hemičar Hans Christian Oersted.
• To je post-tranzicijski metal sa simbolom Al i atomskim brojem 13.
• Aluminijum je čvrst na sobnoj temperaturi i ima valentnost tri.
• Ima mali atomski radijus i veoma elektronegativan, što ga čini da se snažno kombinuje sa drugim elementima u formiranju jedinjenja.
• Svojstva aluminijuma uključuju da je dobar provodnik struje i toplote, da ima malu gustinu i da je otporan na koroziju.
• Neophodan je za moderan život i ima širok spektar upotrebe u izgradnji, transportu i pakovanju.

Proizvodnja i oplemenjivanje aluminijuma

• Aluminij se proizvodi postupkom Hall-Héroult, koji uključuje elektrolizu glinice (Al2O3) u rastopljenom kriolitu (Na3AlF6).
• Ovaj proces je energetski intenzivan i skup, ali je aluminijum široko dostupan i pogodan za upotrebu.
• Mogućnost proizvodnje aluminija u velikim količinama i po relativno niskoj cijeni učinila ga je uobičajenim metalom u modernom društvu.
• Proces rafiniranja uključuje dodavanje drugih metala kao što je magnezij za proizvodnju legura sa specifičnim svojstvima.

Aluminij u prirodi i njegova vodena hemija

• Aluminijum je najzastupljeniji metal u Zemljinoj kori, ali se ne nalazi u svom čistom obliku.
• Obično se nalazi u mineralima kao što su boksit i glina.
• Aluminijum hidroksid (Al(OH)3) je uobičajeno jedinjenje koje nastaje kada aluminijum reaguje sa vodenim rastvorima kao što je kalijum hidroksid (KOH).
• U prisustvu vode, aluminijum formira tanak sloj oksida na svojoj površini, koji ga štiti od dalje korozije.

Upotreba i primjena aluminija

• Aluminij ima širok spektar primjena zbog svojih svojstava, uključujući lagan, čvrst i jednostavan za rad.
• Obično se koristi u građevinarstvu, transportu, pakovanju i elektronici.
• Aluminijum je pogodan za izradu tankih komada, kao što je folija, i velikih komada, kao što su građevinski okviri.
• Mogućnost miješanja aluminija s drugim metalima omogućava proizvodnju legura sa specifičnim svojstvima, kao što su čvrstoća i otpornost na koroziju.
• Aluminijske šipke se obično koriste u električnim instalacijama zbog svoje dobre vodljivosti.

Poreklo aluminijuma: kako nastaje prirodno

• Aluminijum je treći najzastupljeniji element u Zemljinoj kori, čineći oko 8% njegove težine.
• To je element sa relativno malim atomskim brojem, sa simbolom Al i atomskim brojem 13.
• Aluminij se u prirodi ne nalazi u svom čistom obliku, već u kombinaciji s drugim elementima i spojevima.
• Javlja se u širokom spektru minerala, uključujući silikate i okside, kao i u obliku boksita, mješavine hidratiziranih aluminijevih oksida.
• Boksit je primarni izvor aluminijuma i nalazi se u velikim količinama u određenim zemljama, uključujući Australiju, Gvineju i Brazil.
• Aluminij se također nalazi u magmatskim stijenama kao aluminosilikati u feldspatima, feldspathoidima i liskunima, te u tlu dobivenom od njih kao glina.
• Daljnjim trošenjem javlja se kao boksit i laterit bogat gvožđem.

Nauka iza formiranja aluminijuma

• Aluminij nastaje u jezgru zvijezda kroz reakcije fuzije, i izbacuje se u svemir kada ove zvijezde eksplodiraju kao supernove.
• Takođe se može proizvesti u malim količinama sagorevanjem određenih materijala, kao što je magnezijum, u prisustvu kiseonika.
• Aluminij je stabilan element i nije ga lako razbiti ili uništiti kemijskim reakcijama.
• Izuzetno je jak i lagan, što ga čini vrijednim materijalom za širok spektar primjena.

Različiti oblici aluminijuma u prirodi

• Aluminijum može postojati u različitim oblicima u zavisnosti od uslova u kojima se nalazi.
• U svom metalnom obliku, aluminij je jak, duktilan i savitljiv materijal koji se obično koristi u proizvodnji širokog spektra proizvoda.
• Takođe može postojati u obliku jedinjenja, kao što je aluminijum oksid (Al2O3), koji je opšte poznat kao korund ili rubin.
• Prirodni aluminij, u kojem se element nalazi u svom čistom obliku, izuzetno je rijedak i nalazi se samo na nekoliko lokacija širom svijeta, uključujući Južnu Ameriku i Grenland.
• Aluminijum se takođe može povezati sa drugim elementima, kao što su vodonik i kiseonik, da bi se formirala jedinjenja kao što su aluminijum hidroksid (Al(OH)3) i aluminijum oksid (Al2O3).

Od rudarstva do proizvodnje: putovanje proizvodnje aluminijuma

• Boksit je primarni materijal koji se koristi u proizvodnji aluminija
• Nalazi se u izobilju u tropskim i suptropskim područjima, posebno u Južnoj Americi, Africi i Australiji
• Boksit je sedimentna stijena koja se sastoji od mješavine minerala, uključujući aluminij hidroksid, željezni oksid i silicijum dioksid.
• Za ekstrakciju boksita, stručnjaci koriste metodu zvanu miniranje, koja uključuje korištenje eksploziva za uklanjanje gornjeg sloja tla i zemlje kako bi se pristupilo bogatim naslagama koje se nalaze ispod
• Iskopani boksit se zatim skladišti i transportuje do postrojenja za preradu

Rafiniranje boksita za dobijanje glinice

• Proces rafiniranja počinje čišćenjem boksita kako bi se uklonile sve nečistoće, kao što su glina i tragovi željeza i drugih teških metala
• Očišćeni boksit se zatim usitnjava u male komadiće i suši kako bi se dobio suvi prah
• Ovaj prah se stavlja u veliki rezervoar, gde se meša sa određenom vrstom kaustične sode i zagreva pod pritiskom.
• Rezultirajuća kemijska reakcija proizvodi supstancu zvanu glinica, koja je bijeli, praškasti materijal
• Aluminijum se zatim skladišti i transportuje u topionicu na dalju preradu

Topljenje glinice za proizvodnju aluminijuma

• Proces topljenja uključuje pretvaranje glinice u metal aluminijuma
• Trenutna metoda koja se koristi u većini zemalja uključuje Hall-Heroultov proces, koji se sastoji od dva glavna koraka: redukcije glinice u aluminijum oksid i elektrolize aluminijum oksida za proizvodnju metalnog aluminijuma.
• Redukcija glinice u aluminijev oksid uključuje zagrijavanje glinice s redukcijskim agensom, kao što je ugljik, kako bi se uklonio kisik i proizveo aluminij oksid
• Aluminijum oksid se zatim otapa u rastopljenom elektrolitu i podvrgava električnoj struji da bi se dobio metal aluminijuma.
• Proces topljenja zahtijeva značajnu količinu energije i obično se nalazi u blizini izvora jeftine električne energije, kao što su hidroelektrane
• Rezultat procesa topljenja su visokokvalitetni aluminijski proizvodi koji se koriste u širokom spektru industrija, uključujući građevinarstvo, transport i pakovanje.

Aluminij: svestran metal za širok spektar primjena

Aluminij je široko korišten metal koji ima niz primjena u različitim industrijama. To je lagan, snažan i izdržljiv materijal s kojim je lako raditi, što ga čini popularnim izborom za mnoge primjene. U ovom dijelu ćemo istražiti različite primjene aluminija i karakteristike koje ga čine tako svestranim materijalom.

Primjena u građevinarstvu

Aluminij je popularan izbor za građevinarstvo zbog svojih laganih i otpornih na koroziju svojstava. Neke od glavnih primjena aluminija u građevinarstvu uključuju:

• Krov, oblaganje i fasade
• Prozori, vrata i izlozi
• Arhitektonski okovi i balustrade
• Sistemi oluka i odvodnje
• Gazna ploča i industrijski podovi

Aluminijum se takođe često koristi u izgradnji sportskih objekata, kao što su stadioni i arene, zbog svojih laganih i izdržljivih svojstava.

Primjena u proizvodnji i industriji

Aluminij se zbog svojih mehaničkih i hemijskih svojstava široko koristi u proizvodnom i industrijskom sektoru. Neke od glavnih primjena aluminija u proizvodnji i industriji uključuju:

• Električni dalekovodi i komponente
• Proizvodnja limenki za piće i hranu
• Posuđe i oprema za kuhanje
• Komponente za transportnu industriju, uključujući željeznicu i automobilsku industriju
• Legure za različite industrijske primjene, uključujući katalizatore i materijale otporne na koroziju

Aluminij se također često koristi kao folija za pakovanje i izolaciju zbog svoje sposobnosti pretvaranja topline i otpornosti na vodu i sušenje.

Aluminijske legure i njihova primjena

Legure aluminijuma se proizvode legirajućim agensima kao što su bakar, cink i silicijum za poboljšanje mehaničkih i hemijskih svojstava metala. Neke od najčešćih aluminijskih legura i njihove primjene uključuju:

• Kovane legure- koriste se u proizvodnji raznih komponenti zbog svoje visoke čvrstoće i dobre formabilnosti
• Livene legure - koriste se u proizvodnji složenih komponenti zbog njihove sposobnosti livenja u složene oblike
• Kynal- porodica legura koje je razvila British Imperial Chemical Industries koje se široko koriste u proizvodnji električnih dalekovoda i komponenti

Globalno tržište aluminijuma

Aluminij je jedan od najčešće korištenih metala u svijetu, s nizom primjena u različitim industrijama. Globalno tržište aluminijuma je značajno, a većina proizvodnje aluminijuma dolazi iz Kine, a slede Rusija i Kanada. Očekuje se da će potražnja za aluminijumom nastaviti da raste, posebno u automobilskoj i građevinskoj industriji, kako se povećava potreba za laganim i izdržljivim materijalima.

Rad sa aluminijumom: tehnike i saveti

Kada je u pitanju rad s aluminijumom, postoji nekoliko tehnika i savjeta koji mogu učiniti proces lakšim i efikasnijim:

• Rezanje: Aluminij se može rezati korištenjem raznih alata, uključujući pile, makaze, pa čak i jednostavan rezač kutija. Međutim, važno je koristiti pravi alat za posao i paziti da ne oštetite materijal u procesu.

• Savijanje: Aluminij je relativno mekan metal, što ga čini lakim za savijanje i oblikovanje u različite oblike. Međutim, važno je koristiti ispravnu tehniku ​​kako biste izbjegli nanošenje štete ili ostavljanje ružnih tragova.

• Spajanje: Aluminij se može spojiti različitim metodama, uključujući zavarivanje, lemljenje i lemljenje. Svaka metoda ima svoje prednosti i nedostatke, ovisno o specifičnoj primjeni.

• Završna obrada: Aluminij se može završiti na različite načine, uključujući poliranje, eloksiranje i farbanje. Svaka metoda ima svoje jedinstvene prednosti i može se koristiti za stvaranje niza različitih izgleda i završnih obrada.

Aplikacije

Aluminij se široko koristi u raznim aplikacijama, uključujući:

• Konstrukcija: Aluminij je popularan izbor za građevinske materijale zbog svoje čvrstoće, izdržljivosti i laganih svojstava.

• Kuvanje: Aluminij se često koristi u posuđu zbog svoje sposobnosti da brzo i ravnomjerno provodi toplinu.

• Spojevi i blokovi kola: Aluminij se obično koristi u proizvodnji spojeva i blokova kola zbog svoje sposobnosti da provodi električnu energiju.

• Ambalaža: Aluminij se koristi za proizvodnju raznih materijala za pakovanje, uključujući limenke, foliju, pa čak i kutije za jaja.

Uticaj na životnu sredinu

Iako je aluminijum veoma svestran i koristan materijal, važno je uzeti u obzir njegov uticaj na životnu sredinu. Proizvodnja aluminija zahtijeva veliku snagu i može uzrokovati značajnu štetu okolišu ako se ne radi odgovorno. Međutim, postoji niz tehnika i procesa koji se mogu koristiti za smanjenje utjecaja proizvodnje i upotrebe aluminija na okoliš.

Uticaj proizvodnje aluminijuma na životnu sredinu

Aluminijum je toksična hemikalija koja može imati štetne efekte na vodene ekosisteme. Kada se ispusti u vodena tijela, može uzrokovati gubitak jona plazme i hemolimfe kod riba i beskičmenjaka, što dovodi do neuspjeha osmoregulacije. To može rezultirati gubitkom biljnih i životinjskih vrsta, što dovodi do smanjenja biodiverziteta. Osim toga, oslobađanje sumpornih emisija tokom proizvodnje aluminijuma može dovesti do kiselih kiša, što dodatno šteti vodenim ekosistemima.

Zemaljski ekosistemi

Proizvodnja aluminijuma takođe ima značajan uticaj na kopnene ekosisteme. Krčenje šuma je često neophodno kako bi se napravio prostor za pogone za proizvodnju aluminija, što dovodi do gubitka staništa za mnoge biljne i životinjske vrste. Ispuštanje zagađivača u zrak također može štetiti zdravlju obližnjih zajednica i divljih životinja. Zagađenje tla je još jedan problem, jer hemikalije koje se koriste u procesu proizvodnje mogu prodrijeti u zemlju i naštetiti životu biljaka.

zaključak

Dakle, evo ga, mnoge namjene aluminija i zašto je to tako koristan materijal. To je lagani metal s puno snage, što ga čini savršenim za konstrukciju, transport i pakovanje. Osim toga, nije toksičan i nemagnetičan, tako da je siguran za upotrebu. Zato se nemojte plašiti da ga koristite! Uvijek ga možete reciklirati kada završite s njim.

Ja sam Joost Nusselder, osnivač Tools Doctor, marketer sadržaja i otac. Volim isprobavati novu opremu, a zajedno sa svojim timom od 2016. stvaram detaljne članke na blogu kako bih pomogao vjernim čitateljima alatima i savjetima za izradu.