L'alumini o alumini és un element metàl·lic pur amb el nombre atòmic 13. És conegut per la seva resistència i propietats lleugeres, fet que el converteix en un material molt buscat en els temps moderns.
En aquest post tractarem:
- Quins són els usos clau de l'alumini?
- Fer-se físic amb l'alumini
- Alumini: la química darrere del metall
- Els orígens de l'alumini: com es produeix de manera natural
- De la mineria a la fabricació: el viatge de la producció d'alumini
- Alumini: el metall versàtil per a una àmplia gamma d'aplicacions
- Treballar amb alumini: tècniques i consells
- L'impacte ambiental de la producció d'alumini
- Conclusió
Quins són els usos clau de l'alumini?
L'alumini té una àmplia gamma d'usos, incloent:
- Construcció: l'alumini s'utilitza habitualment a la indústria de la construcció per la seva resistència i durabilitat.
- Energia elèctrica: l'alumini s'utilitza en cables i cables d'alimentació a causa de la seva alta conductivitat.
- Estris i recipients de cuina: l'alumini s'utilitza habitualment en la producció d'estris de cuina, recipients i llaunes a causa de la seva resistència a la corrosió.
- Producció de piles i encenedors: l'alumini és un component clau en la producció de piles i encenedors a causa de les seves propietats lleugeres.
Quant d'alumini es produeix?
L'alumini és un material molt produït, amb milions de tones produïdes cada any per empreses d'arreu del món.
En quines formes es presenta l'alumini?
L'alumini es presenta en una varietat de formes, incloses làmines, plaques, barres i tubs. També es pot trobar en formes especials com extrusions i forjades.
Quin paper juga l'alumini en el medi ambient?
L'alumini té un menor impacte en el medi ambient en comparació amb altres metalls, ja que es pot reciclar i reutilitzar. Això el converteix en un material habitual en les noves gammes de productes que tenen com a objectiu reduir els residus i promoure la sostenibilitat.
Fer-se físic amb l'alumini
- L'alumini és un metall platejat blavós que és altament estable a causa de la seva estructura atòmica.
- Té un nombre atòmic de 13 i és un dels principals elements presents a la Terra.
- La configuració atòmica de l'alumini és 2, 8, 3, és a dir, té dos electrons en el primer nivell d'energia, vuit en el segon i tres en el nivell d'energia més extern.
- Els electrons més externs de l'alumini es comparteixen entre els àtoms, la qual cosa contribueix a la seva unió metàl·lica i el fa altament conductor.
- L'alumini té una estructura de cristall cúbic i un radi d'aproximadament 143 pm.
- Té un punt de fusió de 660.32 °C i un punt d'ebullició de 2519 °C, per la qual cosa és capaç de suportar altes temperatures.
- La densitat de l'alumini és baixa, oscil·lant entre 2.63 i 2.80 g/cm³, depenent de l'aliatge en particular.
- L'alumini és gairebé tan mal·leable com l'or i és el segon metall més mal·leable, després de la plata.
- També és altament dúctil, el que significa que es pot estirar en cables prims sense trencar-se.
- En comparació amb altres metalls, l'alumini té un pes relativament baix, amb un rang de pes d'aproximadament 26.98 a 28.08 g/mol, depenent de l'isòtop.
Característiques físiques
- L'alumini és un element comú que es troba a l'escorça terrestre, on normalment està present en forma de bauxita.
- Es produeix combinant bauxita amb hidròxid de sodi i després electrolitzant la mescla resultant.
- L'alumini pur és un metall lleugerament blanc blavós que està molt polit i té una lleugera brillantor.
- L'alumini és molt resistent a la corrosió, el que el fa adequat per a una varietat d'aplicacions on estarà exposat als elements.
- Té una alta conductivitat tèrmica, el que significa que pot transferir calor de manera ràpida i eficient.
- L'alumini també és no tòxic, no magnètic i no fa espurnes, el que el converteix en un material molt versàtil.
- Depenent de l'aliatge, l'alumini pot anar des de ser suau i mal·leable fins a dur i fort.
- L'alumini és molt adequat per a la fosa, el mecanitzat i la conformació, per la qual cosa és una opció popular per a una àmplia gamma d'aplicacions.
- Amb els anys, l'alumini s'ha convertit en un material cada cop més important per les seves propietats físiques i per la facilitat amb què es pot produir i refinar.
- Segons la taula periòdica, l'alumini és un element de mida mitjana, i és altament estable a causa de la seva configuració electrònica i propietats d'enllaç.
- Les energies d'ionització de l'alumini són relativament altes, el que significa que requereix una quantitat important d'energia per eliminar un electró d'un àtom o ió d'alumini.
- L'alumini és capaç de formar una gran varietat d'isòtops, que van de 21Al a 43Al, amb energies que oscil·len entre 0.05 MeV i 9.6 MeV.
- Les propietats físiques de l'alumini el converteixen en un material molt versàtil i adequat per a una àmplia gamma d'aplicacions, des de la construcció i el transport fins a l'electrònica i l'embalatge.
Alumini: la química darrere del metall
- L'alumini va ser descobert l'any 1825 pel químic danès Hans Christian Oersted.
- És un metall posterior a la transició amb el símbol Al i el nombre atòmic 13.
- L'alumini és un sòlid a temperatura ambient i té una valència de tres.
- Té un radi atòmic petit i altament electronegatiu, el que fa que es combine fortament amb altres elements per formar compostos.
- Les propietats de l'alumini inclouen ser un bon conductor de l'electricitat i la calor, tenir una baixa densitat i ser resistent a la corrosió.
- És essencial per a la vida moderna i té una àmplia gamma d'usos en la construcció, el transport i l'embalatge.
Producció i refinament d'alumini
- L'alumini es produeix mitjançant el procés Hall-Héroult, que implica l'electròlisi d'alúmina (Al2O3) en criolita fosa (Na3AlF6).
- Aquest procés consumeix energia i és costós, però l'alumini està àmpliament disponible i còmode d'utilitzar.
- La capacitat de produir alumini en grans quantitats i a un cost relativament baix l'ha convertit en un metall comú a la societat moderna.
- El procés de refinació consisteix a afegir altres metalls com el magnesi per produir aliatges amb propietats específiques.
L'alumini a la natura i la seva química aquosa
- L'alumini és el metall més abundant a l'escorça terrestre, però no es troba en la seva forma pura.
- Es troba habitualment en minerals com la bauxita i l'argila.
- L'hidròxid d'alumini (Al(OH)3) és un compost comú que es forma quan l'alumini reacciona amb solucions aquoses com l'hidròxid de potassi (KOH).
- En presència d'aigua, l'alumini forma una fina capa d'òxid a la seva superfície, que el protegeix de la corrosió posterior.
Ús i aplicacions de l'alumini
- L'alumini té una àmplia gamma d'usos a causa de les seves propietats, com ara ser lleuger, fort i fàcil de treballar.
- S'utilitza habitualment en la construcció i la construcció, el transport, l'embalatge i l'electrònica.
- L'alumini és adequat per fer peces primes, com ara paper d'alumini, i peces grans, com marcs de construcció.
- La capacitat de barrejar alumini amb altres metalls permet la producció d'aliatges amb propietats específiques, com ara la força i la resistència a la corrosió.
- Les barres d'alumini s'utilitzen habitualment en el cablejat elèctric a causa de la seva bona conductivitat.
Els orígens de l'alumini: com es produeix de manera natural
- L'alumini és el tercer element més abundant a l'escorça terrestre i representa aproximadament el 8% del seu pes.
- És un element de nombre atòmic relativament baix, amb el símbol Al i el nombre atòmic 13.
- L'alumini no es troba en la seva forma pura a la natura, sinó en combinació amb altres elements i compostos.
- Es presenta en una gran varietat de minerals, inclosos silicats i òxids, així com en forma de bauxita, una barreja d'òxids d'alumini hidratats.
- La bauxita és la font principal d'alumini i es troba en grans quantitats a determinats països, com Austràlia, Guinea i Brasil.
- L'alumini també es troba a les roques ígnies com a aluminosilicats en feldspats, feldspatoides i miques, i al sòl derivat d'elles com a argila.
- Després de la meteorització posterior, apareix com a bauxita i laterita rica en ferro.
La ciència darrere de la formació de l'alumini
- L'alumini es crea al nucli de les estrelles mitjançant reaccions de fusió i és expulsat a l'espai quan aquestes estrelles exploten com a supernoves.
- També es pot produir en petites quantitats mitjançant la combustió de determinats materials, com el magnesi, en presència d'oxigen.
- L'alumini és un element estable i no es trenca ni es destrueix fàcilment per reaccions químiques.
- És extremadament fort i lleuger, el que el converteix en un material valuós per a una àmplia gamma d'aplicacions.
Les diferents formes d'alumini a la natura
- L'alumini pot existir de diferents formes segons les condicions en què es trobi.
- En la seva forma metàl·lica, l'alumini és un material fort, dúctil i mal·leable que s'utilitza habitualment en la producció d'una àmplia gamma de productes.
- També pot existir en forma de compostos, com l'òxid d'alumini (Al2O3), que es coneix comunament com a corindó o robí.
- L'alumini natiu, en el qual l'element es troba en la seva forma pura, és extremadament rar i només es troba en alguns llocs del món, com ara Amèrica del Sud i Groenlàndia.
- L'alumini també es pot unir amb altres elements, com l'hidrogen i l'oxigen, per formar compostos com l'hidròxid d'alumini (Al(OH)3) i l'òxid d'alumini (Al2O3).
De la mineria a la fabricació: el viatge de la producció d'alumini
- La bauxita és el material principal utilitzat en la producció d'alumini
- Es troba en abundància a les zones tropicals i subtropicals, especialment a Amèrica del Sud, Àfrica i Austràlia
- La bauxita és una roca sedimentària que consta d'una barreja de minerals, incloent hidròxid d'alumini, òxid de ferro i sílice.
- Per extreure la bauxita, els experts utilitzen un mètode anomenat voladura, que consisteix a utilitzar explosius per eliminar la terra vegetal i la terra per accedir als rics dipòsits situats a sota.
- La bauxita extreta s'emmagatzema i es transporta a una instal·lació de refinació
Refinació de bauxita per obtenir alúmina
- El procés de refinament comença amb la neteja de la bauxita per eliminar qualsevol impuresa, com ara argila i restes de ferro i altres metalls pesants.
- A continuació, la bauxita netejada es tritura en trossos petits i s'asseca per formar una pols seca
- Aquesta pols es col·loca en un dipòsit gran, on es barreja amb un tipus específic de sosa càustica i s'escalfa a pressió.
- La reacció química resultant produeix una substància anomenada alúmina, que és un material blanc i pols
- L'alúmina s'emmagatzema i es transporta a una fosa per a un posterior processament
Fundir alúmina per produir alumini
- El procés de fosa consisteix a convertir l'alúmina en metall d'alumini
- El mètode actual utilitzat a la majoria de països implica el procés Hall-Heroult, que consta de dos passos principals: la reducció de l'alúmina a òxid d'alumini i l'electròlisi de l'òxid d'alumini per produir alumini metall.
- La reducció de l'alúmina a òxid d'alumini implica escalfar l'alúmina amb un agent reductor, com el carboni, per eliminar l'oxigen i produir òxid d'alumini.
- A continuació, l'òxid d'alumini es dissol en un electròlit fos i se sotmet a corrent elèctric per produir metall d'alumini.
- El procés de fosa requereix una quantitat important d'energia i es troba habitualment a prop de fonts d'electricitat barata, com les centrals hidroelèctriques.
- El resultat del procés de fosa són productes d'alumini d'alta qualitat que s'utilitzen en una àmplia gamma d'indústries, com ara la construcció, el transport i l'embalatge.
Alumini: el metall versàtil per a una àmplia gamma d'aplicacions
L'alumini és un metall àmpliament utilitzat que té una varietat d'aplicacions en diverses indústries. És un material lleuger, fort i durador amb el qual és fàcil de treballar, el que el converteix en una opció popular per a moltes aplicacions. En aquesta secció, explorarem les diverses aplicacions de l'alumini i les característiques que el converteixen en un material tan versàtil.
Aplicacions en Edificació i Construcció
L'alumini és una opció popular per a la construcció i la construcció a causa de les seves propietats lleugeres i resistents a la corrosió. Algunes de les principals aplicacions de l'alumini en l'edificació i la construcció inclouen:
- Cobertes, revestiments i façanes
- Finestres, portes i aparadors
- Ferreteria arquitectònica i balustrades
- Sistemes de canalons i drenatge
- Placa de rodament i paviment industrial
L'alumini també s'utilitza habitualment en la construcció d'instal·lacions esportives, com ara estadis i arenes, a causa de les seves propietats lleugeres i duradores.
Aplicacions en Manufactura i Indústria
L'alumini és molt utilitzat en els sectors de la fabricació i la indústria per les seves propietats mecàniques i químiques. Algunes de les principals aplicacions de l'alumini en la fabricació i la indústria inclouen:
- Components i línies de transmissió elèctrica
- Fabricació de llaunes per a begudes i aliments
- Estris i material de cuina
- Components per a la indústria del transport, incloent ferrocarril i automoció
- Aliatges per a diverses aplicacions industrials, inclosos catalitzadors i materials resistents a la corrosió
L'alumini també s'utilitza habitualment com a paper d'embalatge i aïllament a causa de la seva capacitat per convertir la calor i la seva resistència a l'aigua i a l'assecat.
Aliatges d'alumini i les seves aplicacions
Els aliatges d'alumini es produeixen mitjançant agents d'aliatge com el coure, el zinc i el silici per millorar les propietats mecàniques i químiques del metall. Alguns dels aliatges d'alumini més comuns i les seves aplicacions inclouen:
- Aliatges forjats: s'utilitzen en la fabricació de diversos components per la seva alta resistència i bona conformabilitat
- Aliatges de fosa: s'utilitzen en la fabricació de components complexos a causa de la seva capacitat de fosa en formes complicades
- Kynal: una família d'aliatges desenvolupats per British Imperial Chemical Industries que s'utilitzen àmpliament en la fabricació de línies i components de transmissió elèctrica.
El mercat global de l'alumini
L'alumini és un dels metalls més utilitzats al món, amb una varietat d'aplicacions en diverses indústries. El mercat global de l'alumini és important, amb la major part de la producció d'alumini procedent de la Xina, seguida de Rússia i Canadà. S'espera que la demanda d'alumini continuï creixent, especialment a les indústries de l'automoció i la construcció, a mesura que augmenta la necessitat de materials lleugers i duradors.
Treballar amb alumini: tècniques i consells
Quan es tracta de treballar amb alumini, hi ha algunes tècniques i consells que poden fer el procés més fàcil i eficient:
- Tall: l'alumini es pot tallar amb una varietat d'eines, com ara serres, cisalles i fins i tot un simple tallador de caixa. Tanmateix, és important utilitzar l'eina adequada per al treball i tenir cura de no danyar el material en el procés.
- Doblat: l'alumini és un metall relativament tou, que fa que sigui fàcil de doblegar i donar formes diferents. No obstant això, és important utilitzar la tècnica adequada per evitar causar danys o deixar petjades antiestètiques.
- Unió: l'alumini es pot unir mitjançant diversos mètodes, com ara soldadura, soldadura forta i soldadura. Cada mètode té els seus propis avantatges i desavantatges, depenent de l'aplicació específica.
- Acabat: l'alumini es pot acabar de diverses maneres, incloent polit, anoditzat i pintura. Cada mètode té els seus avantatges únics i es pot utilitzar per crear una varietat d'aspectes i acabats diferents.
Aplicacions
L'alumini s'utilitza àmpliament en una varietat d'aplicacions, com ara:
- Construcció: l'alumini és una opció popular per als materials de construcció a causa de la seva resistència, durabilitat i propietats lleugeres.
- Cuina: l'alumini s'utilitza sovint en estris de cuina a causa de la seva capacitat per conduir la calor de manera ràpida i uniforme.
- Connexions i blocs de circuits: l'alumini s'utilitza habitualment en la producció de connexions i blocs de circuits a causa de la seva capacitat per conduir l'electricitat.
- Embalatge: l'alumini s'utilitza per produir una varietat de materials d'embalatge diferents, com ara llaunes, paper d'alumini i fins i tot cartrons d'ous.
Impacte ambiental
Tot i que l'alumini és un material molt versàtil i útil, és important tenir en compte el seu impacte ambiental. La producció d'alumini requereix molta potència i pot causar danys importants al medi ambient si no es fa de manera responsable. Tanmateix, hi ha una varietat de tècniques i processos que es poden utilitzar per reduir l'impacte ambiental de la producció i l'ús de l'alumini.
L'impacte ambiental de la producció d'alumini
L'alumini és una substància química tòxica que pot tenir efectes nocius sobre els ecosistemes aquàtics. Quan s'allibera als cossos d'aigua, pot provocar la pèrdua d'ions de plasma i hemolinfa en peixos i invertebrats, provocant una fallada osmorreguladora. Això pot provocar la pèrdua d'espècies vegetals i animals, la qual cosa comporta una reducció de la biodiversitat. A més, l'alliberament d'emissions de sulfúric durant la fabricació d'alumini pot provocar pluja àcida, que perjudica encara més els ecosistemes aquàtics.
Ecosistemes terrestres
La producció d'alumini també té un impacte important en els ecosistemes terrestres. Sovint, la desforestació és necessària per fer espai a les plantes de fabricació d'alumini, la qual cosa comporta la pèrdua d'hàbitat per a moltes espècies vegetals i animals. L'alliberament de contaminants a l'aire també pot perjudicar la salut de les comunitats properes i la vida salvatge. La contaminació del sòl és un altre problema, ja que els productes químics utilitzats en el procés de fabricació poden filtrar-se al sòl i danyar la vida vegetal.
Conclusió
Així que aquí ho teniu, els molts usos de l'alumini i per què és un material tan útil. És un metall lleuger amb molta força, el que el fa perfecte per a la construcció, el transport i l'embalatge. A més, no és tòxic ni magnètic, de manera que és segur d'utilitzar. Així que no tingueu por d'utilitzar-lo! Sempre el pots reciclar quan acabis.
Sóc Joost Nusselder, el fundador de Tools Doctor, venedor de continguts i pare. M'encanta provar equips nous i, juntament amb el meu equip, he estat creant articles de bloc en profunditat des del 2016 per ajudar els lectors fidels amb eines i consells d'elaboració.
