알루미늄 또는 알루미늄은 원자 번호 13의 순수한 금속 원소입니다. 강도와 경량 특성으로 알려져 현대에 많이 찾는 소재입니다.
이 게시물에서 다룰 내용은 다음과 같습니다.
알루미늄의 주요 용도는 무엇입니까?
알루미늄은 다음과 같은 다양한 용도로 사용됩니다.
- 건설: 알루미늄은 강도와 내구성으로 인해 건설 산업에서 일반적으로 사용됩니다.
- 전력: 알루미늄은 전도성이 높기 때문에 전력 케이블 및 전선에 사용됩니다.
- 기구 및 주방 용기: 알루미늄은 내식성으로 인해 주방 기구, 용기 및 캔 생산에 일반적으로 사용됩니다.
- 배터리 및 라이터 생산: 알루미늄은 가벼운 특성으로 인해 배터리 및 라이터 생산의 핵심 구성 요소입니다.
얼마나 많은 알루미늄이 생산됩니까?
알루미늄은 전 세계 기업에서 매년 수백만 톤을 생산하는 고도로 생산되는 소재입니다.
알루미늄은 어떤 형태로 들어오나요?
알루미늄은 시트, 플레이트, 바, 튜브 등 다양한 형태로 제공됩니다. 압출 및 단조와 같은 특수 형태에서도 찾을 수 있습니다.
알루미늄은 환경에서 어떤 역할을 합니까?
알루미늄은 재활용 및 재사용이 가능하기 때문에 다른 금속에 비해 환경에 미치는 영향이 적습니다. 이로 인해 폐기물을 줄이고 지속 가능성을 촉진하는 것을 목표로 하는 신제품 범위의 공통 소재가 되었습니다.
알루미늄으로 신체 활동하기
- 알루미늄은 원자 구조로 인해 매우 안정적인 청은 금속입니다.
- 그것은 원자 번호 13을 가지며 지구상에 존재하는 주요 요소 중 하나입니다.
- 알루미늄의 원자 배열은 2, 8, 3입니다. 즉, 첫 번째 에너지 준위에 XNUMX개의 전자, 두 번째에 XNUMX개, 가장 바깥쪽 에너지 준위에 XNUMX개의 전자가 있음을 의미합니다.
- 알루미늄의 최외각 전자는 원자 사이에서 공유되어 금속 결합에 기여하고 전도성을 높입니다.
- 알루미늄은 입방체 결정 구조를 가지며 반지름은 약 143pm입니다.
- 녹는점은 660.32°C, 끓는점은 2519°C로 고온에 견딜 수 있습니다.
- 알루미늄의 밀도는 특정 합금에 따라 2.63~2.80g/cm³로 낮습니다.
- 알루미늄은 거의 금만큼 가단성이 있으며 은 다음으로 두 번째로 가장 가단성이 높은 금속입니다.
- 또한 연성이 높아 끊김 없이 가는 와이어로 끌어당길 수 있습니다.
- 다른 금속과 비교하여 알루미늄은 동위원소에 따라 약 26.98~28.08g/mol의 중량 범위로 상대적으로 가벼운 중량을 가집니다.
물리적 특성
- 알루미늄은 일반적으로 보크사이트 형태로 존재하는 지구의 지각에서 발견되는 공통 원소입니다.
- 보크사이트와 수산화나트륨을 결합한 다음 생성된 혼합물을 전기분해하여 생산됩니다.
- 순수한 알루미늄은 약간 푸른빛을 띤 흰색 금속으로 광택이 많이 나고 약간 광택이 납니다.
- 알루미늄은 부식에 매우 강하여 요소에 노출되는 다양한 응용 분야에 적합합니다.
- 열전도율이 높아 열을 빠르고 효율적으로 전달할 수 있습니다.
- 알루미늄은 또한 무독성, 비자성 및 비점화성이 있어 매우 다재다능한 소재입니다.
- 합금에 따라 알루미늄은 부드럽고 가단성인 것부터 단단하고 강한 것까지 다양합니다.
- 알루미늄은 주조, 가공 및 성형에 매우 적합하여 광범위한 응용 분야에서 널리 사용됩니다.
- 수년에 걸쳐 알루미늄은 물리적 특성과 생산 및 정제 용이성으로 인해 점점 더 중요한 소재가 되었습니다.
- 주기율표에 따르면 알루미늄은 중간 크기의 원소이며 전자 구성 및 결합 특성으로 인해 매우 안정적입니다.
- 알루미늄의 이온화 에너지는 상대적으로 높으며, 이는 알루미늄 원자 또는 이온에서 전자를 제거하는 데 상당한 양의 에너지가 필요함을 의미합니다.
- 알루미늄은 21 MeV ~ 43 MeV 범위의 에너지로 0.05Al ~ 9.6Al 범위의 다양한 동위원소를 형성할 수 있습니다.
- 알루미늄의 물리적 특성은 건설 및 운송에서 전자 제품 및 포장에 이르기까지 광범위한 응용 분야에 적합한 매우 다재다능한 소재입니다.
알루미늄: 금속 뒤에 숨은 화학
- 알루미늄은 1825년 덴마크 화학자 Hans Christian Oersted에 의해 발견되었습니다.
- 그것은 기호 Al과 원자 번호 13을 가진 후 전이 금속입니다.
- 알루미늄은 상온에서 고체이며 원자가가 XNUMX입니다.
- 원자 반경이 작고 전기 음성도가 높아 다른 원소와 강하게 결합하여 화합물을 형성합니다.
- 알루미늄의 특성에는 전기와 열의 우수한 전도체, 밀도가 낮고 내부식성이 포함됩니다.
- 현대 생활에 필수적이며 건물, 운송 및 포장에 광범위하게 사용됩니다.
알루미늄 생산 및 정제
- 알루미늄은 용융 빙정석(Na2AlF3)에서 알루미나(Al3O6)의 전기분해를 포함하는 Hall-Héroult 공정에 의해 생산됩니다.
- 이 공정은 에너지 집약적이고 비용이 많이 들지만 알루미늄은 널리 사용 가능하고 사용하기 편리합니다.
- 알루미늄을 비교적 저렴한 비용으로 대량 생산할 수 있는 능력은 알루미늄을 현대 사회에서 흔한 금속으로 만들었습니다.
- 정제 공정에는 마그네슘과 같은 다른 금속을 추가하여 특정 특성을 가진 합금을 생산하는 과정이 포함됩니다.
자연의 알루미늄과 수성 화학
- 알루미늄은 지각에서 가장 풍부한 금속이지만 순수한 형태로는 발견되지 않습니다.
- 그것은 일반적으로 보크사이트 및 점토와 같은 광물에서 발견됩니다.
- 수산화알루미늄(Al(OH)3)은 알루미늄이 수산화칼륨(KOH)과 같은 수용액과 반응할 때 형성되는 일반적인 화합물입니다.
- 물이 있는 상태에서 알루미늄은 표면에 얇은 산화막을 형성하여 추가 부식을 방지합니다.
알루미늄의 용도 및 응용
- 알루미늄은 가볍고 강하며 작업하기 쉬운 등의 특성으로 인해 광범위한 용도로 사용됩니다.
- 건축 및 건설, 운송, 포장 및 전자 제품에 일반적으로 사용됩니다.
- 알루미늄은 호일과 같은 얇은 조각과 건물 프레임과 같은 큰 조각을 만드는 데 적합합니다.
- 알루미늄을 다른 금속과 혼합하는 기능을 통해 강도 및 내식성과 같은 특정 특성을 가진 합금을 생산할 수 있습니다.
- 알루미늄 막대는 우수한 전도성으로 인해 전기 배선에 일반적으로 사용됩니다.
알루미늄의 기원: 알루미늄이 자연적으로 발생하는 방식
- 알루미늄은 지각에서 세 번째로 풍부한 원소로 무게의 약 8%를 차지합니다.
- 그것은 상대적으로 원자 번호가 낮은 원소로 기호 Al과 원자 번호 13입니다.
- 알루미늄은 자연에서 순수한 형태로 발견되지 않고 다른 원소 및 화합물과 결합하여 발견됩니다.
- 그것은 규산염과 산화물을 포함한 다양한 광물뿐만 아니라 수화된 산화알루미늄의 혼합물인 보크사이트 형태로 발생합니다.
- 보크사이트는 알루미늄의 주요 공급원이며 호주, 기니 및 브라질을 포함한 특정 국가에서 대량으로 발견됩니다.
- 알루미늄은 또한 장석, 장석 및 운모의 알루미노실리케이트로 화성암에서 발생하며, 이들로부터 파생된 토양에서는 점토로 발생합니다.
- 더 풍화되면 보크사이트와 철이 풍부한 라테라이트로 나타납니다.
알루미늄 형성의 과학
- 알루미늄은 핵융합 반응을 통해 별의 핵에서 생성되며, 이 별이 초신성으로 폭발할 때 우주로 방출됩니다.
- 또한 산소가 있는 상태에서 마그네슘과 같은 특정 물질을 연소시켜 소량 생산할 수도 있습니다.
- 알루미늄은 안정한 원소이며 화학 반응에 의해 쉽게 분해되거나 파괴되지 않습니다.
- 매우 강하고 가벼워 다양한 용도로 사용할 수 있는 귀중한 소재입니다.
자연에 존재하는 다양한 형태의 알루미늄
- 알루미늄은 발견되는 조건에 따라 다양한 형태로 존재할 수 있습니다.
- 금속 형태의 알루미늄은 강하고 연성이며 가단성이 있는 재료로 광범위한 제품 생산에 일반적으로 사용됩니다.
- 일반적으로 커런덤 또는 루비로 알려진 산화알루미늄(Al2O3)과 같은 화합물 형태로도 존재할 수 있습니다.
- 원소가 순수한 형태로 발견되는 천연 알루미늄은 극히 드물며 남미와 그린란드를 포함한 전 세계 일부 지역에서만 발견됩니다.
- 알루미늄은 또한 수소 및 산소와 같은 다른 원소와 결합하여 수산화알루미늄(Al(OH)3) 및 산화알루미늄(Al2O3)과 같은 화합물을 형성할 수 있습니다.
채광에서 제조까지: 알루미늄 생산의 여정
- 보크사이트는 알루미늄 생산에 사용되는 주요 재료입니다.
- 열대 및 아열대 지역, 특히 남미, 아프리카 및 호주에서 풍부하게 발견됩니다.
- 보크사이트는 수산화알루미늄, 산화철 및 실리카를 포함한 광물 혼합물로 구성된 퇴적암입니다.
- 보크사이트를 추출하기 위해 전문가들은 폭발물을 사용하여 표토와 흙을 제거하여 아래에 있는 풍부한 퇴적물에 접근하는 발파라는 방법을 사용합니다.
- 채굴된 보크사이트는 저장되어 정제 시설로 이송됩니다.
알루미나를 얻기 위한 보크사이트 정제
- 정련 공정은 점토와 미량의 철 및 기타 중금속과 같은 불순물을 제거하기 위해 보크사이트를 세척하는 것으로 시작됩니다.
- 세척된 보크사이트는 작은 조각으로 분쇄되고 건조되어 건조 분말을 형성합니다.
- 이 분말을 큰 탱크에 넣고 특정 유형의 가성 소다와 혼합하고 압력을 가해 가열합니다.
- 결과적인 화학 반응은 백색 분말 물질인 알루미나라는 물질을 생성합니다.
- 그런 다음 알루미나는 저장되어 추가 처리를 위해 제련소로 이송됩니다.
알루미늄 생산을 위한 알루미나 제련
- 제련 공정에는 알루미나를 알루미늄 금속으로 바꾸는 과정이 포함됩니다.
- 현재 대부분의 국가에서 사용되는 방법은 Hall-Heroult 공정을 포함하며, 이는 알루미나를 산화알루미늄으로 환원시키는 단계와 산화알루미늄을 전기분해하여 알루미늄 금속을 생성하는 두 가지 주요 단계로 구성됩니다.
- 알루미나를 산화알루미늄으로 환원시키는 과정에는 탄소와 같은 환원제로 알루미나를 가열하여 산소를 제거하고 산화알루미늄을 생성하는 과정이 포함됩니다.
- 그런 다음 산화알루미늄을 용융 전해질에 용해하고 전류를 흘려 알루미늄 금속을 생성합니다.
- 제련 공정에는 상당한 양의 전력이 필요하며 일반적으로 수력 발전소와 같은 값싼 전기 공급원 근처에 위치합니다.
- 제련 공정의 결과물은 고품질의 알루미늄 제품으로 건설, 운송, 포장 등 다양한 산업 분야에서 사용됩니다.
알루미늄: 광범위한 응용 분야를 위한 다목적 금속
알루미늄은 다양한 산업 분야에서 다양한 용도로 널리 사용되는 금속입니다. 가볍고 강하며 내구성이 뛰어난 소재로 작업하기 쉬워 많은 응용 분야에서 널리 사용됩니다. 이 섹션에서는 알루미늄의 다양한 응용 분야와 알루미늄을 다재다능한 소재로 만드는 기능을 살펴봅니다.
건축 및 건설 분야의 응용
알루미늄은 가볍고 부식에 강한 특성으로 인해 건축 및 건축용으로 널리 사용됩니다. 건축 및 건설 분야에서 알루미늄의 주요 용도 중 일부는 다음과 같습니다.
- 루핑, 클래딩 및 정면
- 창문, 문 및 매장 전면
- 건축 하드웨어 및 난간
- 홈통 및 배수 시스템
- 발판 및 산업용 바닥재
알루미늄은 또한 가볍고 내구성이 뛰어난 특성으로 인해 경기장 및 경기장과 같은 스포츠 시설 건설에 일반적으로 사용됩니다.
제조 및 산업 분야의 응용
알루미늄은 기계적 및 화학적 특성으로 인해 제조 및 산업 분야에서 널리 사용됩니다. 제조 및 산업 분야에서 알루미늄의 주요 용도는 다음과 같습니다.
- 송전선 및 부품
- 음료 및 식품용 캔 제조
- 기구 및 요리 장비
- 철도 및 자동차를 포함한 운송 산업용 부품
- 촉매 및 내부식성 재료를 포함한 다양한 산업 응용을 위한 합금
알루미늄은 또한 열을 변환하는 능력과 물과 건조에 대한 저항성으로 인해 포장 및 절연용 호일로 일반적으로 사용됩니다.
알루미늄 합금 및 그 응용
알루미늄 합금은 금속의 기계적, 화학적 특성을 향상시키기 위해 구리, 아연, 실리콘과 같은 합금제를 사용하여 생산됩니다. 가장 일반적인 알루미늄 합금과 그 용도는 다음과 같습니다.
- 가공 합금 - 고강도 및 우수한 성형성으로 인해 다양한 부품 제조에 사용됨
- 주조 합금 - 복잡한 모양으로 주조할 수 있기 때문에 복잡한 구성 요소의 제조에 사용됩니다.
- Kynal - British Imperial Chemical Industries에서 개발한 합금 계열로 전기 전송선 및 부품 제조에 널리 사용됩니다.
세계 알루미늄 시장
알루미늄은 세계에서 가장 널리 사용되는 금속 중 하나이며 다양한 산업 분야에 적용됩니다. 알루미늄의 세계 시장은 상당하며, 알루미늄 생산의 대부분은 중국, 러시아, 캐나다가 그 뒤를 잇고 있습니다. 알루미늄에 대한 수요는 특히 자동차 및 건설 산업에서 가볍고 내구성 있는 소재에 대한 수요가 증가함에 따라 계속 증가할 것으로 예상됩니다.
알루미늄 작업: 기술 및 팁
알루미늄으로 작업할 때 프로세스를 보다 쉽고 효율적으로 만들 수 있는 몇 가지 기술과 팁이 있습니다.
- 절단: 알루미늄은 톱, 가위 및 간단한 박스 커터를 포함한 다양한 도구를 사용하여 절단할 수 있습니다. 그러나 작업에 적합한 도구를 사용하고 공정에서 재료가 손상되지 않도록 주의하는 것이 중요합니다.
- 구부리기: 알루미늄은 상대적으로 부드러운 금속으로 쉽게 구부리고 다양한 형태로 만들 수 있습니다. 그러나 손상을 일으키거나 보기 흉한 흔적을 남기지 않도록 올바른 기술을 사용하는 것이 중요합니다.
- 접합: 알루미늄은 용접, 브레이징 및 납땜을 포함한 다양한 방법을 사용하여 접합할 수 있습니다. 각 방법에는 특정 응용 프로그램에 따라 고유한 장점과 단점이 있습니다.
- 마무리: 알루미늄은 연마, 아노다이징, 페인팅 등 다양한 방법으로 마무리할 수 있습니다. 각 방법에는 고유한 이점이 있으며 다양한 모양과 마감을 만드는 데 사용할 수 있습니다.
어플리케이션
알루미늄은 다음과 같은 다양한 응용 분야에서 널리 사용됩니다.
- 구조: 알루미늄은 강도, 내구성 및 경량 특성으로 인해 건축 자재로 널리 사용됩니다.
- 요리: 알루미늄은 열을 빠르고 균일하게 전도하는 능력 때문에 조리기구에 자주 사용됩니다.
- 회로 연결 및 블록: 알루미늄은 전기를 전도하는 능력으로 인해 회로 연결 및 블록 생산에 일반적으로 사용됩니다.
- 포장: 알루미늄은 캔, 호일, 계란 상자 등 다양한 포장재를 생산하는 데 사용됩니다.
환경 적 영향
알루미늄은 다재다능하고 유용한 소재이지만 환경에 미치는 영향을 고려하는 것이 중요합니다. 알루미늄 생산에는 많은 전력이 필요하며 책임감 있게 수행하지 않으면 환경에 심각한 피해를 줄 수 있습니다. 그러나 알루미늄 생산 및 사용이 환경에 미치는 영향을 줄이기 위해 사용할 수 있는 다양한 기술과 프로세스가 있습니다.
알루미늄 생산이 환경에 미치는 영향
알루미늄은 수생 생태계에 유해한 영향을 미칠 수 있는 독성 화학 물질입니다. 수역으로 방출되면 어류와 무척추 동물의 혈장 및 혈림프 이온 손실을 일으켜 삼투압 조절 장애를 일으킬 수 있습니다. 이로 인해 식물과 동물 종의 손실이 발생하여 생물 다양성이 감소할 수 있습니다. 또한 알루미늄 제조 과정에서 배출되는 황산은 산성비로 이어져 수중 생태계에 해를 끼칠 수 있습니다.
지상파 생태계
알루미늄 생산은 또한 육상 생태계에 상당한 영향을 미칩니다. 삼림 벌채는 종종 알루미늄 제조 공장을 위한 공간을 만들기 위해 필요하며, 많은 동식물 종의 서식지 손실로 이어집니다. 오염 물질이 대기 중으로 방출되면 인근 지역 사회와 야생 동물의 건강에도 해를 끼칠 수 있습니다. 토양 오염은 또 다른 문제입니다. 제조 공정에 사용되는 화학 물질이 땅에 스며들어 식물의 생명을 해칠 수 있기 때문입니다.
결론
여기까지 알루미늄의 다양한 용도와 알루미늄이 유용한 재료인 이유를 알 수 있습니다. 강도가 높은 경량 금속으로 건설, 운송 및 포장에 적합합니다. 또한 무독성, 비자성이라 안심하고 사용할 수 있습니다. 그러니 그것을 사용하는 것을 두려워하지 마십시오! 사용이 끝나면 언제든지 재활용할 수 있습니다.
저는 Tools Doctor의 설립자이자 콘텐츠 마케터이자 아빠인 Joost Nusselder입니다. 저는 새로운 장비를 시험해 보는 것을 좋아하며 2016년부터 저희 팀과 함께 도구 및 제작 팁을 통해 충성도 높은 독자를 돕기 위해 심층적인 블로그 기사를 작성해 왔습니다.
