Aluminij: njegove karakteristike, kemijski sastav i prirodna pojava

Aluminij ili aluminij čisti je metalni element s atomskim brojem 13. Poznat je po svojstvima čvrstoće i male težine, što ga čini vrlo traženim materijalom u moderno doba.

Koje su ključne namjene aluminija?

Aluminij ima širok raspon namjena, uključujući:

• Konstrukcija: Aluminij se često koristi u građevinskoj industriji zbog svoje čvrstoće i izdržljivosti.
• Električna energija: Aluminij se koristi u energetskim kabelima i žicama zbog svoje visoke vodljivosti.
• Posuđe i kuhinjske posude: Aluminij se često koristi u proizvodnji kuhinjskog posuđa, posuda i limenki zbog svoje otpornosti na koroziju.
• Proizvodnja baterija i upaljača: Aluminij je ključna komponenta u proizvodnji baterija i upaljača zbog svoje male težine.

Koliko se aluminija proizvodi?

Aluminij je visokoproizvedeni materijal, s milijunima tona koje proizvedu svake godine tvrtke širom svijeta.

U kojim oblicima dolazi aluminij?

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

Kakvu ulogu ima aluminij u okolišu?

Aluminij ima manji utjecaj na okoliš u usporedbi s drugim metalima jer se može reciklirati i ponovno upotrijebiti. To ga čini uobičajenim materijalom u novim asortimanima proizvoda kojima je cilj smanjiti otpad i promicati održivost.

Osposobljavanje uz aluminij

• Aluminij je plavkasto-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 aluminija je 2, 8, 3, što znači da ima dva elektrona na prvoj energetskoj razini, osam na drugoj i tri na krajnjoj vanjskoj energetskoj razini.
• Najudaljeniji elektroni aluminija dijele se između atoma, što pridonosi njegovom metalnom povezivanju i čini ga visoko vodljivim.
• Aluminij ima kubičnu kristalnu strukturu i radijus od približno 143 pm.
• Ima talište od 660.32°C i vrelište od 2519°C, što ga čini sposobnim izdržati visoke temperature.
• Gustoća aluminija je niska, u rasponu od 2.63 do 2.80 g/cm³, ovisno o pojedinoj leguri.
• Aluminij je kovak gotovo jednako kao zlato i drugi je najkovakiji metal, nakon srebra.
• Također je vrlo duktilan, što znači da se može izvući u tanke žice bez lomljenja.
• U usporedbi s drugim metalima, aluminij ima relativno malu težinu, s rasponom težine od približno 26.98 do 28.08 g/mol, ovisno o izotopu.

Fizičke osobine

• Aluminij je uobičajeni element koji se nalazi u Zemljinoj kori, gdje je obično prisutan u obliku boksita.
• Proizvodi se spajanjem boksita s natrijevim hidroksidom i zatim elektrolizom dobivene smjese.
• Čisti aluminij je blago plavkasto-bijeli metal koji je visoko poliran i ima blagi sjaj.
• Aluminij je vrlo otporan na koroziju, što ga čini prikladnim za razne primjene gdje će biti izložen vremenskim nepogodama.
• Ima visoku toplinsku vodljivost, što znači da može brzo i učinkovito prenositi toplinu.
• Aluminij je također netoksičan, nemagnetičan i ne iskri, što ga čini vrlo svestranim materijalom.
• Ovisno o leguri, aluminij može biti mekan i savitljiv do tvrd i jak.
• Aluminij je vrlo prikladan za lijevanje, strojnu obradu i oblikovanje, što ga čini popularnim izborom za širok raspon primjena.
• Tijekom godina, aluminij je postao sve važniji materijal zbog svojih fizičkih svojstava i lakoće kojom se može proizvoditi i rafinirati.
• Prema periodnom sustavu, aluminij je element srednje veličine, a vrlo je stabilan zbog svoje elektronske konfiguracije i svojstava vezivanja.
• Energije ionizacije aluminija su relativno visoke, što znači da je potrebna značajna količina energije za uklanjanje elektrona iz atoma ili iona aluminija.
• Aluminij je sposoban formirati široku paletu izotopa, u rasponu od 21Al do 43Al, s energijama u rasponu od 0.05 MeV do 9.6 MeV.
• Fizička svojstva aluminija čine ga vrlo svestranim materijalom koji je prikladan za širok raspon primjena, od gradnje i transporta do elektronike i pakiranja.

Aluminij: kemija iza metala

• Aluminij je 1825. otkrio danski kemičar Hans Christian Oersted.
• To je post-tranzicijski metal sa simbolom Al i atomskim brojem 13.
• Aluminij je kruta tvar na sobnoj temperaturi i ima valenciju tri.
• Ima mali atomski radijus i vrlo je elektronegativan, što ga čini snažnim spajanjem s drugim elementima u spojeve.
• Svojstva aluminija uključuju da je dobar vodič struje i topline, ima nisku gustoću i otpornost na koroziju.
• Neophodan je za suvremeni život i ima široku primjenu u izgradnji, transportu i pakiranju.

Proizvodnja i oplemenjivanje aluminija

• Aluminij se proizvodi Hall-Héroultovim postupkom, koji uključuje elektrolizu glinice (Al2O3) u rastaljenom kriolitu (Na3AlF6).
• Ovaj proces je energetski intenzivan i skup, ali je aluminij 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 kemija

• Aluminij je najzastupljeniji metal u Zemljinoj kori, ali se ne nalazi u čistom obliku.
• Obično se nalazi u mineralima kao što su boksit i glina.
• Aluminijev hidroksid (Al(OH)3) uobičajeni je spoj koji nastaje kada aluminij reagira s vodenim otopinama kao što je kalijev hidroksid (KOH).
• U prisutnosti vode, aluminij na svojoj površini stvara tanki sloj oksida koji ga štiti od daljnje korozije.

Upotreba i primjena aluminija

• Aluminij ima širok raspon namjena zahvaljujući svojim svojstvima, uključujući to što je lagan, čvrst i jednostavan za rad.
• Obično se koristi u građevinarstvu, transportu, pakiranju i elektronici.
• Aluminij je pogodan za izradu tankih komada, kao što je folija, i velikih komada, kao što su građevinski okviri.
• Sposobnost miješanja aluminija s drugim metalima omogućuje proizvodnju legura sa specifičnim svojstvima, kao što su čvrstoća i otpornost na koroziju.
• Aluminijske šipke se obično koriste u električnim ožičenjima zbog svoje dobre vodljivosti.

Podrijetlo aluminija: kako nastaje u prirodi

• Aluminij je treći najzastupljeniji element u Zemljinoj kori i čini oko 8% njezine težine.
• To je element s relativno niskim atomskim brojem, sa simbolom Al i atomskim brojem 13.
• Aluminij se u prirodi ne nalazi u čistom obliku, već u kombinaciji s drugim elementima i spojevima.
• Pojavljuje se u velikom broju minerala, uključujući silikate i okside, kao iu obliku boksita, mješavine hidratiziranih aluminijevih oksida.
• Boksit je primarni izvor aluminija, a nalazi se u velikim količinama u određenim zemljama, uključujući Australiju, Gvineju i Brazil.
• Aluminij se također pojavljuje u magmatskim stijenama kao aluminosilikati u feldspatima, feldspathoidima i tinjcima, te u tlu dobivenom iz njih kao glina.
• Nakon daljnjeg trošenja, pojavljuje se kao boksit i laterit bogat željezom.

Znanost koja stoji iza nastanka aluminija

• Aluminij se stvara u jezgri zvijezda putem reakcija fuzije i izbacuje se u svemir kada te zvijezde eksplodiraju kao supernove.
• Također se može proizvesti u malim količinama izgaranjem određenih materijala, poput magnezija, u prisutnosti kisika.
• Aluminij je stabilan element i nije ga lako razgraditi ili uništiti kemijskim reakcijama.
• Izuzetno je jak i lagan, što ga čini vrijednim materijalom za širok raspon primjena.

Različiti oblici aluminija u prirodi

• Aluminij može postojati u različitim oblicima ovisno o uvjetima u kojima se nalazi.
• U svom metalnom obliku, aluminij je jak, duktilan i savitljiv materijal koji se obično koristi u proizvodnji širokog spektra proizvoda.
• Također može postojati u obliku spojeva, kao što je aluminijev oksid (Al2O3), koji je općenito poznat kao korund ili rubin.
• Izvorni aluminij, u kojem se element nalazi u svom čistom obliku, iznimno je rijedak i nalazi se samo na nekoliko lokacija diljem svijeta, uključujući Južnu Ameriku i Grenland.
• Aluminij se također može povezati s drugim elementima, kao što su vodik i kisik, u spojeve poput aluminijeva hidroksida (Al(OH)3) i aluminijeva oksida (Al2O3).

Od rudarenja do proizvodnje: Putovanje proizvodnje aluminija

• Boksit je primarni materijal koji se koristi u proizvodnji aluminija
• Nalazi se u izobilju u tropskim i suptropskim područjima, osobito u Južnoj Americi, Africi i Australiji
• Boksit je sedimentna stijena koja se sastoji od mješavine minerala, uključujući aluminijev hidroksid, željezni oksid i silicij
• Kako bi izvadili boksit, stručnjaci koriste metodu koja se zove miniranje, koja uključuje korištenje eksploziva za uklanjanje gornjeg sloja tla i zemlje kako bi se pristupilo bogatim naslagama ispod
• Iskopani boksit se zatim skladišti i transportira u postrojenje za rafiniranje

Rafinacija boksita za dobivanje glinice

• Proces rafiniranja počinje čišćenjem boksita kako bi se uklonile sve nečistoće, poput gline i tragova željeza i drugih teških metala
• Očišćeni boksit se zatim drobi u male komadiće i suši kako bi se dobio suhi prah
• Ovaj prah se stavlja u veliki spremnik, gdje se miješa s određenom vrstom kaustične sode i zagrijava pod pritiskom
• Rezultirajuća kemijska reakcija proizvodi tvar koja se zove glinica, a to je bijeli praškasti materijal
• Glinica se zatim skladišti i transportira u talionicu na daljnju obradu

Taljenje glinice za proizvodnju aluminija

• Proces taljenja uključuje pretvaranje glinice u metalni aluminij
• Trenutna metoda koja se koristi u većini zemalja uključuje Hall-Heroultov proces koji se sastoji od dva glavna koraka: redukcije glinice u aluminijev oksid i elektrolize aluminijevog oksida za proizvodnju metalnog aluminija
• Redukcija glinice u aluminijev oksid uključuje zagrijavanje glinice s redukcijskim sredstvom, poput ugljika, kako bi se uklonio kisik i proizveo aluminijev oksid
• Aluminijev oksid se zatim otapa u rastaljenom elektrolitu i podvrgava električnoj struji da bi se proizveo metalni aluminij
• Proces taljenja zahtijeva značajnu količinu energije i obično se nalazi u blizini izvora jeftine električne energije, kao što su hidroelektrane
• Rezultat procesa taljenja su visokokvalitetni aluminijski proizvodi koji se koriste u širokom rasponu industrija, uključujući građevinarstvo, transport i pakiranje.

Aluminij: svestrani metal za širok raspon primjena

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

Primjene u graditeljstvu

Aluminij je popularan izbor za građevinarstvo zbog svoje male težine i otpornosti na koroziju. Neke od glavnih primjena aluminija u građevinarstvu uključuju:

• Krovište, obloge i fasade
• Prozori, vrata i izlozi
• Arhitektonski okovi i balustrade
• Sustavi oluka i odvodnje
• Gazišta i industrijski podovi

Aluminij se također često koristi u izgradnji sportskih objekata, kao što su stadioni i arene, zbog svoje male težine i izdržljivosti.

Primjene u proizvodnji i industriji

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

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

How to strip wire fast

Share

Watch on

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

Aluminijske legure i njihova primjena

Aluminijske legure proizvode se pomoću agensa za legiranje kao što su bakar, cink i silicij kako bi se poboljšala mehanička i kemijska svojstva metala. Neke od najčešćih aluminijskih legura i njihove primjene uključuju:

• Kovane legure- koriste se u proizvodnji raznih komponenti zbog svoje visoke čvrstoće i dobre sposobnosti oblikovanja
• Lijevane legure- koriste se u proizvodnji složenih komponenti zbog njihove sposobnosti lijevanja u zamršene oblike
• Kynal - obitelj legura koje je razvila British Imperial Chemical Industries koje se široko koriste u proizvodnji električnih prijenosnih vodova i komponenti

Globalno tržište aluminija

Aluminij je jedan od najčešće korištenih metala na svijetu, s nizom primjena u raznim industrijama. Globalno tržište aluminija je značajno, a većina proizvodnje aluminija dolazi iz Kine, a slijede je Rusija i Kanada. Očekuje se da će potražnja za aluminijem nastaviti rasti, osobito u automobilskoj i građevinskoj industriji, kako se povećava potreba za laganim i izdržljivim materijalima.

Rad s aluminijem: tehnike i savjeti

Kada je riječ o radu s aluminijem, postoji nekoliko tehnika i savjeta koji mogu učiniti proces lakšim i učinkovitijim:

• Rezanje: Aluminij se može rezati pomoću raznih alata, uključujući pile, škare, 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 pravu tehniku ​​kako biste izbjegli nanošenje štete ili ostavljanje ružnih tragova.

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

• Završna obrada: Aluminij se može doraditi na različite načine, uključujući poliranje, eloksiranje i bojanje. 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 primjenama, uključujući:

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

• Kuhanje: Aluminij se često koristi u posuđu zbog svoje sposobnosti brzog i ravnomjernog provođenja topline.

• Priključci strujnih krugova i blokovi: Aluminij se obično koristi u proizvodnji spojeva i blokova strujnih krugova zbog svoje sposobnosti provođenja električne energije.

• Pakiranje: Aluminij se koristi za proizvodnju različitih materijala za pakiranje, uključujući limenke, foliju, pa čak i kutije za jaja.

Utjecaj na okoliš

Iako je aluminij vrlo svestran i koristan materijal, važno je uzeti u obzir njegov utjecaj na okoliš. Proizvodnja aluminija zahtijeva veliku količinu energije 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 uporabe aluminija na okoliš.

Utjecaj proizvodnje aluminija na okoliš

Aluminij je otrovna kemikalija koja može imati štetne učinke na vodene ekosustave. Kada se ispusti u vodena tijela, može uzrokovati gubitak iona plazme i hemolimfe kod riba i beskralješnjaka, što dovodi do osmoregulacijskog zatajenja. To može dovesti do gubitka biljnih i životinjskih vrsta, što dovodi do smanjenja biološke raznolikosti. Osim toga, ispuštanje emisija sumpora tijekom proizvodnje aluminija može dovesti do kisele kiše, što dodatno šteti vodenim ekosustavima.

Zemaljski ekosustavi

Proizvodnja aluminija također ima značajan utjecaj na kopnene ekosustave. Krčenje šuma često je potrebno kako bi se napravio prostor za pogone za proizvodnju aluminija, što dovodi do gubitka staništa za mnoge biljne i životinjske vrste. Ispuštanje onečišćujućih tvari u zrak također može naštetiti zdravlju obližnjih zajednica i divljih životinja. Onečišćenje tla je još jedan problem, budući da kemikalije koje se koriste u procesu proizvodnje mogu prodrijeti u zemlju i naštetiti životu biljaka.

Zaključak

Eto ga, mnoge namjene aluminija i zašto je on tako koristan materijal. To je lagani metal s puno snage, što ga čini savršenim za konstrukciju, transport i pakiranje. Osim toga, nije toksičan i nemagnetičan, pa je siguran za upotrebu. Stoga se nemojte bojati koristiti ga! Uvijek ga možete reciklirati kada završite s njim.

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