Алюминий: оның сипаттамасы, химиясы және табиғи пайда болуы

Алюминий немесе алюминий - атом нөмірі 13 болатын таза металл элементі. Ол өзінің беріктігі мен жеңіл қасиеттерімен танымал, бұл оны қазіргі заманда өте сұранысқа ие материал етеді.

Алюминийдің негізгі қолданылуы қандай?

Алюминийдің қолдану аясы кең, соның ішінде:

• Құрылыс: Алюминий беріктігі мен беріктігіне байланысты құрылыс индустриясында жиі қолданылады.
• Электр қуаты: алюминий жоғары өткізгіштікке байланысты электр кабельдері мен сымдарында қолданылады.
• Ыдыс-аяқтар мен ас үй ыдыстары: Алюминий коррозияға төзімді болғандықтан, әдетте ас үй ыдыстарын, контейнерлерді және консервілерді өндіруде қолданылады.
• Батарея және жеңіл өндіріс: алюминий жеңіл қасиеттеріне байланысты аккумуляторлар мен оттықтар өндірісіндегі негізгі компонент болып табылады.

Қанша алюминий өндіріледі?

Алюминий - бұл дүние жүзіндегі компаниялар жыл сайын миллиондаған тонна өндіретін жоғары өндірілген материал.

Алюминий қандай формада болады?

Алюминий әр түрлі формада келеді, соның ішінде парақтар, пластиналар, барлар және түтіктер. Сондай-ақ, оны экструзия және соғу сияқты арнайы формаларда табуға болады.

Алюминий қоршаған ортада қандай рөл атқарады?

Алюминий басқа металдармен салыстырғанда қоршаған ортаға аз әсер етеді, өйткені оны қайта өңдеуге және қайта пайдалануға болады. Бұл оны қалдықтарды азайтуға және тұрақтылықты арттыруға бағытталған жаңа өнім ассортиментіндегі жалпы материалға айналдырады.

Алюминиймен физикалық алу

• Алюминий - атомдық құрылымына байланысты өте тұрақты, көкшіл-күміс металл.
• Оның атомдық нөмірі 13 және Жердегі негізгі элементтердің бірі.
• Алюминийдің атомдық конфигурациясы 2, 8, 3, яғни бірінші энергетикалық деңгейде екі электрон, екіншіде сегіз және ең сыртқы энергетикалық деңгейде үш электрон бар.
• Алюминийдің ең сыртқы электрондары атомдар арасында бөлінеді, бұл оның металдық байланысына ықпал етеді және оны жоғары өткізгіш етеді.
• Алюминийдің текше кристалдық құрылымы және радиусы шамамен 143 pm.
• Оның балқу температурасы 660.32°С және қайнау температурасы 2519°С, бұл жоғары температураға төтеп беруге қабілетті.
• Алюминийдің тығыздығы төмен, нақты қорытпаға байланысты 2.63-тен 2.80 г/см³-ге дейін.
• Алюминий шамамен алтын сияқты иілгіш және күмістен кейінгі екінші иілгіш металл.
• Ол сондай-ақ өте икемді, яғни оны жұқа сымдарға үзбей тартуға болады.
• Басқа металдармен салыстырғанда алюминий салыстырмалы түрде төмен салмаққа ие, оның салмағы изотопқа байланысты шамамен 26.98-ден 28.08 г/мольге дейін.

Физикалық сипаттамалары

• Алюминий - жер қыртысында кездесетін қарапайым элемент, ол әдетте боксит түрінде болады.
• Ол бокситті натрий гидроксидімен біріктіріп, содан кейін алынған қоспаны электролиздеу арқылы алынады.
• Таза алюминий - өте жылтыратылған және аздап жылтырлығы бар сәл көкшіл-ақ металл.
• Алюминий коррозияға өте төзімді, сондықтан оны элементтердің әсеріне ұшырайтын әртүрлі қолданбалар үшін қолайлы етеді.
• Ол жоғары жылу өткізгіштікке ие, яғни ол жылуды тез және тиімді тасымалдай алады.
• Алюминий сонымен қатар улы емес, магнитті емес және ұшқын шығармайды, бұл оны өте әмбебап материал етеді.
• Қорытпаға байланысты алюминий жұмсақ және иілгіштен қатты және күштіге дейін өзгеруі мүмкін.
• Алюминий құюға, өңдеуге және қалыптауға өте қолайлы, бұл оны қолданудың кең ауқымы үшін танымал таңдау жасайды.
• Жылдар өткен сайын алюминий физикалық қасиеттеріне және оны өндіруге және тазартуға ыңғайлы болуына байланысты барған сайын маңызды материалға айналды.
• Периодтық кестеге сәйкес, алюминий орташа өлшемді элемент болып табылады және оның электронды конфигурациясына және байланыс қасиеттеріне байланысты өте тұрақты.
• Алюминийдің иондану энергиясы салыстырмалы түрде жоғары, яғни электронды алюминий атомынан немесе ионынан шығару үшін көп энергия қажет.
• Алюминий энергиясы 21 МэВ-тен 43 МэВ-қа дейінгі диапазондағы 0.05Al-ден 9.6Al-ге дейінгі әртүрлі изотоптарды құра алады.
• Алюминийдің физикалық қасиеттері оны құрылыс пен тасымалдаудан электроника мен қаптамаға дейін кең ауқымды қолданбаларға жарамды өте әмбебап материал етеді.

Алюминий: металдың артындағы химия

• Алюминийді 1825 жылы дат химигі Ганс Кристиан Эрстед ашқан.
• Бұл Al символы және атом нөмірі 13 болатын өтпелі металл.
• Алюминий бөлме температурасында қатты зат болып табылады және үш валенттілікке ие.
• Оның атомдық радиусы шағын және электртерістігі жоғары, бұл оны басқа элементтермен қосылыстар түзу үшін қатты біріктіреді.
• Алюминийдің қасиеттеріне электр және жылуды жақсы өткізгіштік, төмен тығыздыққа ие болу және коррозияға төзімділік жатады.
• Бұл заманауи өмір үшін өте маңызды және құрылыста, тасымалдауда және қаптамада кең ауқымды пайдалану мүмкіндігіне ие.

Алюминийді өндіру және өңдеу

• Алюминий балқытылған криолиттегі (Na2AlF3) алюминий оксидінің (Al3O6) электролизін қамтитын Холл-Херу процесі арқылы өндіріледі.
• Бұл процесс энергияны көп қажет етеді және қымбат, бірақ алюминий кеңінен қол жетімді және қолдануға ыңғайлы.
• Алюминийді көп мөлшерде және салыстырмалы түрде төмен бағамен өндіру мүмкіндігі оны қазіргі қоғамда қарапайым металға айналдырды.
• Тазарту процесі белгілі бір қасиеттері бар қорытпаларды алу үшін магний сияқты басқа металдарды қосуды қамтиды.

Табиғаттағы алюминий және оның сулы химиясы

• Алюминий - жер қыртысында ең көп таралған металл, бірақ ол таза күйінде кездеспейді.
• Ол әдетте боксит пен саз сияқты минералдарда кездеседі.
• Алюминий гидроксиді (Al(OH)3) алюминий калий гидроксиді (KOH) сияқты сулы ерітінділермен әрекеттескенде түзілетін қарапайым қосылыс.
• Судың қатысуымен алюминий оның бетінде оксидтің жұқа қабатын құрайды, бұл оны одан әрі коррозиядан қорғайды.

Алюминийді қолдану және қолдану

• Алюминий өзінің қасиеттеріне байланысты, соның ішінде жеңіл, берік және жұмыс істеуге оңай болғандықтан, қолданудың кең ауқымына ие.
• Ол әдетте құрылыста және құрылыста, тасымалдауда, қаптамада және электроникада қолданылады.
• Алюминий жұқа бөлшектерді, мысалы, фольгаларды және құрылыс жақтаулары сияқты үлкен бөлшектерді жасауға жарамды.
• Алюминийді басқа металдармен араластыру мүмкіндігі беріктік пен коррозияға төзімділік сияқты ерекше қасиеттері бар қорытпаларды өндіруге мүмкіндік береді.
• Алюминий шыбықтар жақсы өткізгіштікке байланысты электр сымдарында жиі қолданылады.

Алюминийдің шығу тегі: табиғи түрде қалай пайда болады

• Алюминий - жер қыртысындағы ең көп таралған үшінші элемент, оның салмағының шамамен 8% құрайды.
• Бұл Al таңбасы және атомдық нөмірі 13 болатын салыстырмалы түрде төмен атомдық нөмір элементі.
• Алюминий табиғатта таза күйінде емес, басқа элементтермен және қосылыстармен үйлеседі.
• Ол әртүрлі минералдарда, соның ішінде силикаттар мен оксидтерде, сондай-ақ гидратталған алюминий оксидтерінің қоспасы боксит түрінде кездеседі.
• Боксит алюминийдің негізгі көзі болып табылады және кейбір елдерде, соның ішінде Австралия, Гвинея және Бразилияда көп мөлшерде кездеседі.
• Алюминий сонымен қатар магмалық тау жыныстарында дала шпаттарында, дала шпаттарында және слюдаларда алюмосиликаттар түрінде және олардан алынған топырақта саз түрінде кездеседі.
• Әрі қарай үгілу кезінде ол боксит және темірге бай латерит түрінде көрінеді.

Алюминийдің пайда болуының артындағы ғылым

• Алюминий жұлдыздардың ядросында синтез реакциялары арқылы пайда болады және бұл жұлдыздар суперновалар ретінде жарылғанда ғарышқа шығарылады.
• Ол сондай-ақ кейбір материалдарды, мысалы, магнийді оттегінің қатысуымен жағу арқылы аз мөлшерде өндірілуі мүмкін.
• Алюминий тұрақты элемент болып табылады және химиялық реакциялар кезінде оңай ыдырамайды немесе жойылмайды.
• Ол өте берік және жеңіл, сондықтан оны қолданудың кең ауқымы үшін құнды материал етеді.

Табиғаттағы алюминийдің әртүрлі формалары

• Алюминий табылған жағдайларға байланысты әртүрлі формада болуы мүмкін.
• Металл түрінде алюминий берік, иілгіш және иілгіш материал болып табылады, ол кең ауқымды өнімдерді өндіруде кеңінен қолданылады.
• Ол сондай-ақ алюминий оксиді (Al2O3) сияқты қосылыстар түрінде болуы мүмкін, ол әдетте корунд немесе рубин ретінде белгілі.
• Элемент таза түрінде кездесетін табиғи алюминий өте сирек кездеседі және әлемнің бірнеше жерінде, соның ішінде Оңтүстік Америка мен Гренландияда ғана кездеседі.
• Алюминийді сутегі және оттегі сияқты басқа элементтермен де байланыстырып, алюминий гидроксиді (Al(OH)3) және алюминий оксиді (Al2O3) сияқты қосылыстар түзе алады.

Тау-кен өндірісінен өндіріске дейін: алюминий өндірісінің саяхаты

• Боксит - алюминий өндірісінде қолданылатын негізгі материал
• Ол тропиктік және субтропиктік аймақтарда, әсіресе Оңтүстік Америкада, Африкада және Австралияда көп кездеседі
• Боксит - алюминий гидроксиді, темір оксиді және кремний тотығы сияқты минералдардың қоспасынан тұратын шөгінді тау жынысы.
• Бокситті алу үшін сарапшылар жарылыс деп аталатын әдісті пайдаланады, ол астында орналасқан бай кен орындарына қол жеткізу үшін топырақ пен топырақты алып тастау үшін жарылғыш заттарды қолдануды қамтиды.
• Содан кейін өндірілген боксит сақталады және тазарту қондырғысына тасымалданады

Алюминий тотығын алу үшін бокситті тазарту

• Тазарту процесі балшық пен темір мен басқа да ауыр металдардың іздері сияқты кез келген қоспаларды жою үшін бокситті тазалаудан басталады.
• Содан кейін тазартылған боксит ұсақ бөліктерге бөлініп, кептіріліп, құрғақ ұнтақ пайда болады
• Бұл ұнтақ үлкен резервуарға орналастырылады, онда оны күйдіргіш соданың белгілі бір түрімен араластырады және қысыммен қыздырады.
• Алынған химиялық реакция нәтижесінде ақ, ​​ұнтақты материал болып табылатын алюминий тотығы деп аталатын зат түзіледі
• Содан кейін алюминий тотығы сақталады және одан әрі өңдеу үшін балқыту зауытына тасымалданады

Алюминий алу үшін алюминий тотығын балқыту

• Балқыту процесі алюминий тотығын алюминий металына айналдыруды қамтиды
• Көптеген елдерде қолданылатын қазіргі әдіс екі негізгі кезеңнен тұратын Холл-Героулт процесін қамтиды: алюминий тотығын алюминий оксидіне дейін тотықсыздандыру және алюминий металын алу үшін алюминий оксидінің электролизі.
• Алюминий тотығын алюминий тотығына дейін тотықсыздандыру оттегін кетіру және алюминий оксидін алу үшін көміртегі сияқты тотықсыздандырғышпен алюминий тотығын қыздыруды қамтиды.
• Содан кейін алюминий оксиді балқытылған электролитте ерітіліп, алюминий металын алу үшін электр тогына ұшырайды.
• Балқыту процесі айтарлықтай қуатты қажет етеді және әдетте су электр станциялары сияқты арзан электр энергиясының көздеріне жақын орналасады.
• Балқыту процесінің нәтижесі - құрылыс, тасымалдау және орау сияқты салаларда кеңінен қолданылатын жоғары сапалы алюминий өнімдері.

Алюминий: қолданудың кең ауқымына арналған әмбебап металл

Алюминий - әр түрлі салаларда кеңінен қолданылатын металл. Бұл жеңіл, берік және берік материал, онымен жұмыс істеу оңай, сондықтан оны көптеген қолданбалар үшін танымал таңдау жасайды. Бұл бөлімде біз алюминийдің әртүрлі қолданылуын және оны осындай әмбебап материал ететін мүмкіндіктерді зерттейміз.

Құрылыстағы және құрылыстағы қолданбалар

Алюминий жеңіл және коррозияға төзімді қасиеттеріне байланысты құрылыс пен құрылыс үшін танымал таңдау болып табылады. Құрылыста және құрылыста алюминийдің негізгі қолдануларының кейбірі мыналарды қамтиды:

• Шатыр жабындары, жабындары және қасбеттері
• Терезелер, есіктер және дүкен сөрелері
• Архитектуралық жабдық және балюстрация
• Аралық және дренаждық жүйелер
• Протектор және өнеркәсіптік еден

Сондай-ақ алюминий жеңіл және берік қасиеттеріне байланысты стадиондар мен ареналар сияқты спорттық ғимараттардың құрылысында жиі қолданылады.

Өндіріс пен өнеркәсіптегі қолданбалар

Алюминий механикалық және химиялық қасиеттеріне байланысты өндірісте және өнеркәсіп салаларында кеңінен қолданылады. Алюминийдің өндіріс пен өнеркәсіптегі негізгі қолдануларының кейбірі мыналарды қамтиды:

• Электр беру желілері мен бөлшектері
• Сусындар мен тамақ өнімдеріне арналған банкалар өндірісі
• Ыдыс-аяқ пен аспаздық жабдықтар
• Темір жол және автомобильді қоса алғанда, көлік саласына арналған құрамдас бөліктер
• Әртүрлі өнеркәсіптік қолданбаларға арналған қорытпалар, соның ішінде катализаторлар мен коррозияға төзімді материалдар

How to strip wire fast

Share

Watch on

Алюминий сонымен қатар жылуды түрлендіру қабілетіне және суға және кептіруге төзімділігіне байланысты орау және оқшаулау үшін фольга ретінде жиі қолданылады.

Алюминий қорытпалары және олардың қолданылуы

Алюминий қорытпалары металдың механикалық және химиялық қасиеттерін жақсарту үшін мыс, мырыш және кремний сияқты легирлеуші ​​агенттермен өндіріледі. Ең кең таралған алюминий қорытпаларының кейбірі және олардың қолданылуы мыналарды қамтиды:

• Соғылған қорытпалар - жоғары беріктігі мен жақсы қалыпталу қабілетіне байланысты әртүрлі компоненттерді өндіруде қолданылады
• Құйма қорытпалар - күрделі пішіндерге құю қабілетіне байланысты күрделі компоненттерді өндіруде қолданылады
• Kynal - электр беру желілері мен компоненттерін өндіруде кеңінен қолданылатын British Imperial Chemical Industries әзірлеген қорытпалар тобы

Алюминийдің жаһандық нарығы

Алюминий әлемде кеңінен қолданылатын металдардың бірі болып табылады, оның әртүрлі салаларда қолданылуы бар. Алюминийдің әлемдік нарығы маңызды, алюминий өндірісінің басым бөлігі Қытайдан, одан кейін Ресей мен Канададан келеді. Алюминийге деген сұраныс, әсіресе автомобиль жасау және құрылыс салаларында өседі деп күтілуде, өйткені жеңіл және ұзаққа созылатын материалдарға қажеттілік артады.

Алюминиймен жұмыс: техникалар мен кеңестер

Алюминиймен жұмыс істеуге келетін болсақ, процесті жеңілдететін және тиімдірек ететін бірнеше әдістер мен кеңестер бар:

• Кесу: Алюминийді әртүрлі құралдарды, соның ішінде араларды, қайшыларды және тіпті қарапайым қорапты кескішті пайдаланып кесуге болады. Дегенмен, жұмыс үшін дұрыс құралды пайдалану және процесте материалды бүлдірмеу үшін мұқият болу маңызды.

• Иілу: Алюминий салыстырмалы түрде жұмсақ металл болып табылады, ол оны майыстыратын және әртүрлі пішіндерге айналдыруды жеңілдетеді. Дегенмен, зақым келтірмеу немесе жағымсыз із қалдырмау үшін дұрыс техниканы қолдану маңызды.

• Біріктіру: Алюминийді дәнекерлеу, дәнекерлеу және дәнекерлеуді қоса алғанда, әртүрлі әдістер арқылы біріктіруге болады. Әрбір әдіс нақты қолданбаға байланысты өзінің артықшылықтары мен кемшіліктеріне ие.

• Аяқтау: Алюминийді жылтырату, анодтау және бояуды қоса алғанда, әртүрлі тәсілдермен аяқтауға болады. Әрбір әдістің өзінің бірегей артықшылықтары бар және әртүрлі көріністер мен әрлеуді жасау үшін пайдаланылуы мүмкін.

Бағдарламалар

Алюминий әртүрлі салаларда кеңінен қолданылады, соның ішінде:

• Құрылыс: алюминий беріктігі, беріктігі және жеңіл қасиеттеріне байланысты құрылыс материалдары үшін танымал таңдау болып табылады.

• Пісіру: Алюминий жылуды тез және біркелкі өткізу қабілетіне байланысты ыдыс-аяқта жиі қолданылады.

• Электр тізбегінің қосылымдары мен блоктары: Алюминий электр тогын өткізу қабілетіне байланысты тізбек қосылымдары мен блоктарын өндіруде жиі қолданылады.

• Қаптама: Алюминий әр түрлі орауыш материалдарын, соның ішінде банкілерді, фольгаларды және тіпті жұмыртқа қораптарын өндіру үшін қолданылады.

Қоршаған ортаға әсері

Алюминий өте әмбебап және пайдалы материал болғанымен, оның қоршаған ортаға әсерін ескеру маңызды. Алюминий өндірісі үлкен қуатты қажет етеді және жауапкершілікпен жасалмаса, қоршаған ортаға айтарлықтай зиян келтіруі мүмкін. Дегенмен, алюминийді өндіру мен пайдаланудың қоршаған ортаға әсерін азайту үшін қолданылатын әртүрлі әдістер мен процестер бар.

Алюминий өндірісінің қоршаған ортаға әсері

Алюминий - су экожүйелеріне зиянды әсер етуі мүмкін улы химиялық зат. Су объектілеріне жіберілген кезде ол балықтар мен омыртқасыздарда плазма- және гемолимфа иондарының жоғалуына әкелуі мүмкін, бұл осморегуляцияның бұзылуына әкеледі. Бұл өсімдіктер мен жануарлар түрлерінің жоғалуына, биологиялық әртүрліліктің төмендеуіне әкелуі мүмкін. Сонымен қатар, алюминий өндірісі кезінде күкірт шығарындыларының бөлінуі қышқыл жаңбырларға әкелуі мүмкін, бұл су экожүйелеріне одан әрі зиян келтіреді.

Жерлік экожүйелер

Алюминий өндірісі жердегі экожүйеге де айтарлықтай әсер етеді. Ормандарды кесу көбінесе алюминий өндіретін зауыттарға орын беру үшін қажет, бұл көптеген өсімдіктер мен жануарлар түрлерінің тіршілік ету ортасының жоғалуына әкеледі. Ластаушы заттардың ауаға таралуы жақын жердегі қауымдастықтар мен жануарлар дүниесінің денсаулығына да зиян келтіруі мүмкін. Топырақтың ластануы тағы бір мәселе, өйткені өндіріс процесінде қолданылатын химиялық заттар жерге сіңіп, өсімдік тіршілігіне зиян келтіруі мүмкін.

қорытынды

Міне, сізде алюминийдің көптеген қолданылуы және оның неге пайдалы материал екендігі бар. Бұл жеңіл металл, беріктігі жоғары, оны құрылыс, тасымалдау және орау үшін тамаша етеді. Сонымен қатар, ол улы емес және магнитті емес, сондықтан оны пайдалану қауіпсіз. Сондықтан оны пайдаланудан қорықпаңыз! Жұмысты аяқтағаннан кейін оны әрқашан қайта өңдеуге болады.

Мен Джост Нусселдермін, Tools Doctor негізін қалаушы, контент маркетолог және әкемін. Мен жаңа жабдықты сынап көргенді ұнатамын және өз командаммен бірге 2016 жылдан бері адал оқырмандарға құралдар мен шеберлік бойынша кеңестер беру үшін тереңдетілген блог мақалаларын жасап келемін.