Ál eða ál er hreint málm frumefni með atómnúmerið 13. Það er þekkt fyrir styrkleika og létta eiginleika, sem gerir það að mjög eftirsóttu efni í nútímanum.
Í þessari færslu munum við fjalla um:
Hver eru lykilnotkun á áli?
Ál hefur margvíslega notkun, þar á meðal:
- Framkvæmdir: Ál er almennt notað í byggingariðnaði vegna styrks og endingar.
- Rafmagn: Ál er notað í rafmagnskapla og víra vegna mikillar leiðni.
- Áhöld og eldhúsílát: Ál er almennt notað í framleiðslu á eldhúsáhöldum, ílátum og dósum vegna tæringarþols þess.
- Rafhlöðu- og kveikjaraframleiðsla: Ál er lykilþáttur í framleiðslu á rafhlöðum og kveikjara vegna léttra eiginleika þess.
Hversu mikið ál er framleitt?
Ál er mikið framleitt efni, milljónir tonna framleiða árlega af fyrirtækjum um allan heim.
Í hvaða formum kemur ál?
Ál kemur í ýmsum gerðum, þar á meðal blöð, plötur, stangir og rör. Það er einnig að finna í sérstökum formum eins og extrusions og forgings.
Hvaða hlutverki gegnir ál í umhverfinu?
Ál hefur minni áhrif á umhverfið samanborið við aðra málma þar sem hægt er að endurvinna það og endurnýta það. Þetta gerir það að algengu efni í nýjum vöruflokkum sem miða að því að draga úr sóun og stuðla að sjálfbærni.
Að verða líkamlegur með áli
- Ál er bláleitur-silfur málmur sem er mjög stöðugur vegna atómbyggingar.
- Það hefur atómatölu 13 og er eitt helsta frumefni sem er til staðar á jörðinni.
- Atómgerð áls er 2, 8, 3, sem þýðir að það hefur tvær rafeindir á fyrsta orkustigi, átta á öðru og þrjár í ysta orkustigi.
- Ystu rafeindir áls skiptast á milli atómanna, sem stuðlar að málmtengingu þess og gerir það mjög leiðandi.
- Ál hefur kúbika kristalbyggingu og radíus um það bil 143 pm.
- Það hefur bræðslumark 660.32°C og suðumark 2519°C, sem gerir það að verkum að það þolir háan hita.
- Þéttleiki áls er lítill, á bilinu 2.63 til 2.80 g/cm³, allt eftir tilteknu málmblöndunni.
- Ál er næstum jafn sveigjanlegt og gull og er næst sveigjanlegasti málmurinn, á eftir silfri.
- Það er líka mjög sveigjanlegt, sem þýðir að hægt er að draga það í þunna víra án þess að brotna.
- Í samanburði við aðra málma hefur ál tiltölulega lága þyngd, með þyngdarbilið á bilinu 26.98 til 28.08 g/mól, allt eftir samsætunni.
Eðliseiginleikum
- Ál er algengt frumefni sem finnst í jarðskorpunni, þar sem það er venjulega til staðar í formi báxíts.
- Það er framleitt með því að sameina báxít með natríumhýdroxíði og síðan rafgreina blönduna sem myndast.
- Hreint ál er örlítið bláhvítur málmur sem er mjög fáður og hefur smá gljáa.
- Ál er mjög tæringarþolið, sem gerir það hentugt fyrir margs konar notkun þar sem það verður fyrir áhrifum.
- Það hefur mikla hitaleiðni, sem þýðir að það getur flutt hita hratt og á skilvirkan hátt.
- Ál er einnig eitrað, segulmagnað og neistalaust, sem gerir það að mjög fjölhæfu efni.
- Það fer eftir málmblöndunni, ál getur verið allt frá því að vera mjúkt og sveigjanlegt til hart og sterkt.
- Ál er mjög hentugur fyrir steypu, vinnslu og mótun, sem gerir það að vinsælu vali fyrir margs konar notkun.
- Í gegnum árin hefur ál orðið sífellt mikilvægara efni vegna eðliseiginleika þess og hversu auðvelt er að framleiða það og betrumbæta það.
- Samkvæmt lotukerfinu er ál meðalstórt frumefni og það er mjög stöðugt vegna rafeindauppsetningar og tengieiginleika.
- Jónunarorka áls er tiltölulega mikil, sem þýðir að það þarf umtalsvert magn af orku til að fjarlægja rafeind úr álatómi eða jóni.
- Ál er fær um að mynda margs konar samsætur, allt frá 21Al til 43Al, með orku á bilinu 0.05 MeV til 9.6 MeV.
- Eðliseiginleikar áls gera það að mjög fjölhæfu efni sem hentar fyrir margs konar notkun, allt frá smíði og flutningi til rafeindatækni og umbúða.
Ál: Efnafræðin á bak við málminn
- Ál var uppgötvað árið 1825 af danska efnafræðingnum Hans Christian Oersted.
- Það er málmur eftir umskipti með táknið Al og lotunúmer 13.
- Ál er fast efni við stofuhita og hefur gildið þrjú.
- Það hefur lítinn atómradíus og mjög rafneikvætt, sem gerir það að verkum að það sameinast mjög öðrum frumefnum til að mynda efnasambönd.
- Eiginleikar áls eru meðal annars að vera góður raf- og varmaleiðari, hafa lítinn eðlismassa og vera tæringarþolinn.
- Það er nauðsynlegt nútíma lífi og hefur margvíslega notkun í byggingu, flutningi og pökkun.
Framleiðsla og hreinsun áls
- Ál er framleitt með Hall-Héroult ferlinu, sem felur í sér rafgreiningu á súráli (Al2O3) í bráðnu krýólíti (Na3AlF6).
- Þetta ferli er orkufrekt og dýrt, en ál er víða fáanlegt og þægilegt í notkun.
- Getan til að framleiða ál í miklu magni og með tiltölulega litlum tilkostnaði hefur gert það að algengum málmi í nútímasamfélagi.
- Hreinsunarferlið felur í sér að bæta við öðrum málmum eins og magnesíum til að framleiða málmblöndur með sérstaka eiginleika.
Ál í náttúrunni og vatnsefnafræði þess
- Ál er algengasti málmur í jarðskorpunni, en hann finnst ekki í sinni hreinu mynd.
- Það er almennt að finna í steinefnum eins og báxíti og leir.
- Álhýdroxíð (Al(OH)3) er algengt efnasamband sem myndast þegar ál hvarfast við vatnslausnir eins og kalíumhýdroxíð (KOH).
- Í nærveru vatns myndar ál þunnt lag af oxíði á yfirborði þess, sem verndar það fyrir frekari tæringu.
Notkun og notkun á áli
- Ál hefur mikið úrval notkunar vegna eiginleika þess, þar á meðal að vera létt, sterkt og auðvelt að vinna með það.
- Það er almennt notað í byggingu og smíði, flutninga, pökkun og rafeindatækni.
- Ál er hentugur til að búa til þunna bita, eins og filmu, og stóra hluti, eins og byggingargrind.
- Hæfni til að blanda áli við aðra málma gerir kleift að framleiða málmblöndur með sérstaka eiginleika, svo sem styrkleika og tæringarþol.
- Álstangir eru almennt notaðar í raflagnir vegna góðrar leiðni.
Uppruni áls: Hvernig það gerist náttúrulega
- Ál er þriðja algengasta frumefnið í jarðskorpunni og er um 8% af þyngd hennar.
- Það er tiltölulega lágt atómnúmer frumefni, með táknið Al og atómnúmer 13.
- Ál finnst ekki í hreinu formi í náttúrunni, heldur í samsetningu með öðrum frumefnum og efnasamböndum.
- Það kemur fyrir í fjölmörgum steinefnum, þar á meðal silíkötum og oxíðum, sem og í formi báxíts, blöndu af vökvuðum áloxíðum.
- Báxít er aðal uppspretta áls og finnst í miklu magni í sumum löndum, þar á meðal Ástralíu, Gíneu og Brasilíu.
- Ál kemur einnig fyrir í gjósku sem álsílíkat í feldsparti, feldspatóíðum og gljásteinum og í jarðvegi sem fæst úr þeim sem leir.
- Við frekari veðrun birtist það sem báxít og járnríkt laterít.
Vísindin á bak við myndun áls
- Ál verður til í kjarna stjarna með samrunahvörfum og kastast út í geiminn þegar þessar stjörnur springa sem sprengistjörnur.
- Það er líka hægt að framleiða það í litlu magni með brennslu ákveðinna efna, eins og magnesíums, í nærveru súrefnis.
- Ál er stöðugt frumefni og er ekki auðveldlega brotið niður eða eytt með efnahvörfum.
- Það er einstaklega sterkt og létt, sem gerir það að verðmætu efni fyrir margs konar notkun.
Mismunandi form áls í náttúrunni
- Ál getur verið til í mismunandi formum eftir því við hvaða aðstæður það er að finna.
- Í málmformi sínu er ál sterkt, sveigjanlegt og sveigjanlegt efni sem er almennt notað við framleiðslu á margs konar vörum.
- Það getur einnig verið til í formi efnasambanda, eins og áloxíð (Al2O3), sem er almennt þekkt sem korund eða rúbín.
- Náttúrulegt ál, þar sem frumefnið er að finna í sinni hreinu mynd, er afar sjaldgæft og finnst aðeins á fáum stöðum um allan heim, þar á meðal í Suður-Ameríku og á Grænlandi.
- Ál getur einnig verið tengt öðrum frumefnum, svo sem vetni og súrefni, til að mynda efnasambönd eins og álhýdroxíð (Al(OH)3) og áloxíð (Al2O3).
Frá námuvinnslu til framleiðslu: Ferðalagið um álframleiðslu
- Báxít er aðalefnið sem notað er við framleiðslu áls
- Það er að finna í gnægð á suðrænum og subtropískum svæðum, sérstaklega í Suður-Ameríku, Afríku og Ástralíu
- Báxít er setberg sem samanstendur af blöndu af steinefnum, þar á meðal álhýdroxíði, járnoxíði og kísil.
- Til að vinna báxít nota sérfræðingar aðferð sem kallast sprenging, sem felur í sér að nota sprengiefni til að fjarlægja gróðurmold og jörð til að fá aðgang að ríku útfellunum sem eru undir
- Báxítið sem er unnið er síðan geymt og flutt í hreinsunarstöð
Hreinsun báxíts til að fá súrál
- Hreinsunarferlið hefst með því að hreinsa báxítið til að fjarlægja öll óhreinindi, svo sem leir og leifar af járni og öðrum þungmálmum
- Hreinsað báxítið er síðan mulið í litla bita og þurrkað til að mynda þurrt duft
- Þetta duft er sett í stóran tank þar sem því er blandað saman við ákveðna tegund af ætandi gosi og hitað undir þrýstingi
- Efnahvarfið sem myndast myndar efni sem kallast súrál, sem er hvítt, duftkennt efni
- Súrál er síðan geymt og flutt í álver til frekari vinnslu
Bræða súrál til að framleiða ál
- Bræðsluferlið felur í sér að súrál er breytt í álmálm
- Núverandi aðferð sem notuð er í flestum löndum felur í sér Hall-Heroult ferlið, sem samanstendur af tveimur meginþrepum: minnkun súráls í áloxíð og rafgreining á áloxíði til að framleiða álmálm
- Minnkun súráls í áloxíð felur í sér að hita súrál með afoxunarefni, svo sem kolefni, til að fjarlægja súrefnið og framleiða áloxíð
- Áloxíðið er síðan leyst upp í bráðnu raflausn og sett fyrir rafstraum til að framleiða álmálm
- Bræðsluferlið krefst umtalsverðs orku og er venjulega staðsett nálægt upptökum ódýrrar raforku, svo sem vatnsaflsvirkjana.
- Afrakstur bræðsluferlisins er hágæða álvörur sem eru notaðar í margs konar iðnaði, þar á meðal byggingar, flutninga og pökkun.
Ál: Fjölhæfur málmur fyrir margs konar notkun
Ál er mikið notaður málmur sem hefur margvíslega notkun í ýmsum atvinnugreinum. Það er létt, sterkt og endingargott efni sem auðvelt er að vinna með, sem gerir það að vinsælu vali fyrir mörg forrit. Í þessum hluta munum við kanna hin ýmsu notkun áls og eiginleikana sem gera það að svo fjölhæfu efni.
Umsóknir í byggingar- og mannvirkjagerð
Ál er vinsæll kostur fyrir byggingar og smíði vegna léttra og tæringarþolinna eiginleika þess. Sumir af helstu notkunarmöguleikum áls í byggingar og smíði eru:
- Þak, klæðningar og framhliðar
- Gluggar, hurðir og búðargluggar
- Byggingarlistarbúnaður og balustrading
- Rennur og frárennsliskerfi
- Gólfplata og iðnaðargólf
Ál er einnig almennt notað í byggingu íþróttamannvirkja, svo sem leikvanga og leikvanga, vegna léttra og endingargóðra eiginleika þess.
Umsóknir í framleiðslu og iðnaði
Ál er mikið notað í framleiðslu og iðnaðargeiranum vegna vélrænna og efnafræðilegra eiginleika þess. Sumir af helstu notkunarmöguleikum áls í framleiðslu og iðnaði eru:
- Rafmagns flutningslínur og íhlutir
- Framleiðsla á dósum fyrir drykkjarvörur og matvæli
- Áhöld og eldunartæki
- Íhlutir fyrir flutningaiðnaðinn, þar á meðal járnbrautir og bíla
- Málmblöndur fyrir ýmis iðnaðarnotkun, þar á meðal hvata og tæringarþolin efni
Ál er einnig almennt notað sem filmur fyrir pökkun og einangrun vegna getu þess til að umbreyta hita og þols gegn vatni og þurrkun.
Álblöndur og notkun þeirra
Álblöndur eru framleiddar með málmbandi efnum eins og kopar, sinki og kísil til að bæta vélræna og efnafræðilega eiginleika málmsins. Sumar af algengustu álblöndunum og notkun þeirra eru:
- Unnu málmblöndur - notað við framleiðslu á ýmsum íhlutum vegna mikils styrkleika og góðrar mótunarhæfni
- Steyptar málmblöndur - notaðar við framleiðslu á flóknum íhlutum vegna getu þeirra til að vera steypt í flókin form
- Kynal - fjölskylda málmblöndur þróuð af British Imperial Chemical Industries sem eru mikið notaðar við framleiðslu á rafflutningslínum og íhlutum
Alheimsmarkaður fyrir ál
Ál er einn mest notaði málmur í heimi, með margvíslega notkun í ýmsum atvinnugreinum. Alheimsmarkaðurinn fyrir ál er umtalsverður, en meirihluti álframleiðslunnar kemur frá Kína, næst á eftir Rússlandi og Kanada. Gert er ráð fyrir að eftirspurn eftir áli haldi áfram að aukast, sérstaklega í bíla- og byggingariðnaði, þar sem þörfin fyrir létt og endingargóð efni eykst.
Vinna með ál: Tækni og ráð
Þegar kemur að því að vinna með ál eru nokkrar aðferðir og ráð sem geta gert ferlið auðveldara og skilvirkara:
- Skurður: Hægt er að skera ál með því að nota margs konar verkfæri, þar á meðal sagir, klippur og jafnvel einfaldan kassaskera. Hins vegar er mikilvægt að nota rétt verkfæri í verkið og gæta þess að skemma ekki efnið í ferlinu.
- Beygja: Ál er tiltölulega mjúkur málmur, sem gerir það auðvelt að beygja og móta í mismunandi form. Hins vegar er mikilvægt að nota rétta tækni til að forðast að valda skemmdum eða skilja eftir sig óásjáleg ummerki.
- Samskeyti: Hægt er að tengja ál með ýmsum aðferðum, þar á meðal suðu, lóðun og lóðun. Hver aðferð hefur sína kosti og galla, allt eftir tiltekinni notkun.
- Frágangur: Hægt er að klára ál á ýmsa vegu, þar á meðal fægja, anodizing og málningu. Hver aðferð hefur sína einstaka kosti og hægt er að nota hana til að búa til margs konar útlit og áferð.
Umsóknir
Ál er mikið notað í ýmsum forritum, þar á meðal:
- Framkvæmdir: Ál er vinsælt val fyrir byggingarefni vegna styrkleika, endingar og léttleika.
- Matreiðsla: Ál er oft notað í eldhúsáhöld vegna getu þess til að leiða hita hratt og jafnt.
- Rafrásartengingar og blokkir: Ál er almennt notað við framleiðslu á hringrásartengingum og blokkum vegna getu þess til að leiða rafmagn.
- Umbúðir: Ál er notað til að framleiða margs konar umbúðir, þar á meðal dósir, filmu og jafnvel eggjaöskjur.
Umhverfisáhrif
Þó að ál sé mjög fjölhæft og gagnlegt efni er mikilvægt að huga að umhverfisáhrifum þess. Framleiðsla á áli krefst mikils afls og getur valdið verulegum skaða á umhverfinu ef ekki er gert á ábyrgan hátt. Hins vegar eru ýmsar aðferðir og ferli sem hægt er að nota til að draga úr umhverfisáhrifum álframleiðslu og -notkunar.
Umhverfisáhrif álframleiðslu
Ál er eitrað efni sem getur haft skaðleg áhrif á vistkerfi í vatni. Þegar það er sleppt út í vatn getur það valdið tapi á plasma- og hemolymph jónum í fiskum og hryggleysingjum, sem leiðir til osmóstjórnunarbilunar. Þetta getur leitt til taps á plöntu- og dýrategundum, sem leiðir til minnkunar á líffræðilegum fjölbreytileika. Að auki getur losun brennisteinslosunar við framleiðslu áls leitt til súrs regns, sem skaðar lífríki vatnsins enn frekar.
Jarðbundin vistkerfi
Álframleiðsla hefur einnig veruleg áhrif á vistkerfi á landi. Skógaeyðing er oft nauðsynleg til að gera pláss fyrir álverksmiðjur, sem leiðir til taps búsvæða fyrir margar plöntu- og dýrategundir. Losun mengandi efna í loftið getur einnig skaðað heilsu nærliggjandi samfélaga og dýralífs. Jarðvegsmengun er annað mál, þar sem efnin sem notuð eru í framleiðsluferlinu geta seytlað niður í jörðina og skaðað plöntulífið.
Niðurstaða
Svo þarna hefurðu það, hin margvíslega notkun á áli og hvers vegna það er svo gagnlegt efni. Þetta er léttur málmur með mikinn styrk, sem gerir hann fullkominn fyrir smíði, flutning og pökkun. Auk þess er það óeitrað og segulmagnað, svo það er öruggt í notkun. Svo ekki vera hræddur við að nota það! Þú getur alltaf endurunnið það þegar þú ert búinn með það.
Ég er Joost Nusselder, stofnandi Tools Doctor, efnismarkaður og pabbi. Ég elska að prófa nýjan búnað og ásamt teyminu mínu hef ég verið að búa til ítarlegar blogggreinar síðan 2016 til að hjálpa dyggum lesendum með verkfærum og ráðleggingum um föndur.
