آلومینیوم

آلومینیوم عنصر شیمیایی است که در جدول تناوبی دارای علامت Al و عدد اتمی ۱۳ است. ِاین فلز سومین عنصر شیمیایی رایج در سیاره زمین پس از اکسیژن و سیلیکون است و عنصری نقره‌ای و انعطاف پذیر است که از سنگ معدن بوکسیت استخراج می شود. آلومینیوم فلزی نرم و سبک و در عین حال محکمی است، با ظاهری نقره ای و خاکستری مات و لایه نازک اکسیداسیون که در اثر برخورد با هوا در سطح آن تشکیل می شود و از زنگ خوردگی بیشتر جلوگیری می کند. وزن این فلز تقریبا یک سوم فلزاتی چون فولاد یا مس است.

تاریخچه پیداش آلومینیوم

«فردریک وهلر» به صورت کلی به آلومینیوم خالص اعتقاد داشت، ولی این فلز دو سال پیشتر به‌وسیله «هانس کریستین ارستد» شیمیدان و فیزیکدان دانمارکی به دست آمده بود. در روم و یونان باستان این فلز را به‌ عنوان ثابت کننده رنگ در رنگرزی و نیز به عنوان بند‌آورنده خون زخم‌ها استفاده می کردند و هنوز هم با عنوان داروی بند آورنده خون مورد استفاده قرار می گیرد. در سال ۱۷۶۱، «ویتون دموروو» پیشنهاد کرد تا alum را آلومین (alumin) بنامند. 

مواد معدنی آلومینیوم یک عنصر فراوان در پوسته زمین است که ۱۸ درصد پیوسته زمین را دربرمی گیرد. این عنصر در حالت آزاد خود بسیار نادر است و زمانی یک فلز گران قیمت و ارزشمندتر بود. بنابراین، به‌ عنوان فلزی صنعتی اخیرا مورد توجه قرار گرفته و در مقیاس های تجاری تنها بیش از ۱۰۰ سال است که مورد استفاده‌ قرار گرفته است. در ابتدا که این فلز کشف شد، جدا کردن آن از سنگ‌ کار بسیار دشواری بود و از آنجا کل این فلز نقره ای در زمین به صورت ترکیب بود، مشکل ترین فلز از نظر تهیه قلمداد می شد.

آلومینیوم برای مدتی از طلا باارزش تر بود، ولی پس از ابداع یک روش آسان برای استخراج آن در سال ۱۸۸۹میلادی قیمت آن رو به کاهش گذاشت و سقوط کرد. از همین رو تهیه استفاده دوباره این فلز از قطعات اسقاط (از طریق بازیافت) تبدیل به بخش مهمی از صنعت آلومینیوم شد. بازیافت این فلز نقره ای موضوع تازه‌ ای به شمار نمی رود، بلکه از قرن ۱۹یک روش رایج برای این کار وجود داشت. با این همه تا اواخر دهه ۶۰ میلادی این یک کار کم منفعت بود تا زمانی که بازیافت قوطی‌های آلومینیومی آشامیدنی‌ها بالاخره بازیافت این فلز را مورد توجه قرار گرفت و منابع بازیافت آن شامل خودروها، پنجره ها، درها، لوازم منزل، کانتینرها و سایر محصولات می شود. 

ویژگی آلومینیوم 

آلومینیوم خالص، نرم و ضعیف است، ولی می تواند آلیاژهایی را با مقادیر کمی از مس، منیزیوم، منگنز، سیلیکون و دیگر عناصر به وجود آورد که این آلیاژها ویژگی های مفید گوناگونی دارند. این فلز چکش خوار، انعطاف پذیر و به راحتی خم می شود. همچنین بسیار بادوام و مقاوم در برابر زنگ خوردگی است. همچنین این عنصر غیرمغناطیسی، بدون جرقه، دومین فلز چکش خوار و ششمین فلز انعطاف پذیر است.

امروزه تقریبا 300 ترکیب مختلف از آلومینیوم وجود دارد و مواد معدنی حاوی آن، از فلدسپات، یک منبع اصلی ماده معدنی روی زمین، مثل یاقوت، یاقوت کبود و زمرد، به مراتب کمتر رایج هستند.

کاربردهای آلومینیوم

آلومینیوم زمانی یک فلز گران قیمت و ارزشمندتر از طلا به محسوب می شد، اما امروزه به‌ عنوان فلزی صنعتی مورد توجه قرار گرفته است. این فلز هم به لحاظ کیفیت و هم به لحاظ ارزش، کاربردی‌ترین فلز پس از آهن به شمار می رود و تقریبا در تمامی بخش های صنعت دارای اهمیت است. آلیاژهای این فلز در صنایع مختلف از جمله اجزای مهم هواپیماها و راکت ها مورد استفاده قرار می گیرد. 

وقتی این فلز نقره ای را در خلاء تبخیر می کنند، پوششی تشکیل می شود که هم نور مرئی و هم گرمای تابشی را منعکس می کند، این پوشش ها لایه نازک اکسید محافظ را به وجود می‌آورند که مانند پوشش های نقره خاصیت خود را از دست نمی دهند. یکی دیگر از موارد استفاده از این فلز در لایه آینه ‌های تلسکوپ‌های نجومی است.

سایر کاربردهای این فلز عبارتند از:

- استفاده آن در وسایط حمل و نقل ( مانند خودروها، هواپیماها، کامیون ها، کشتی ها، ناوگان های دریایی، راه آهن و ...)

- بسته ‌بندی (قوطی‌ها و فویل ها و...)

- ساختمان (درب، پنجره، دیوارپوش ها و ...)

- کالاهای بادوام مصرف کننده (وسایل برقی خانگی، وسایل آشپزخانه)

- خطوط انتقال الکتریکی (به علت وزن سبک اگرچه هدایت الکتریکی آن تنها 60 درصد هدایت الکتریکی مس است)

- ماشین آلات

- آلومینیوم با انرژی زیادی اکسیده شده و در نتیجه در سوخت موشک های با سوخت و دمازاها مورد استفاده قرار می گیرد.

-    استفاده در آب

-     استفاده در پخت و پز

-     استفاده در پزشکی

-     استفاده در لوازم آرایشی

-    استفاده در صنایع شیمیایی.

استخراج آلومینیوم

آلومینیوم یک فلز واکنشگر محسوب می شود و نمی تواند از سنگ معدن خود بوکسیت به وسیله کاهش با کربن جدا شود. در عوض روش جداسازی این فلز از طریق الکترولیز انجام می شود. این فلز در محلول اکسیده شده، سپس به صورت فلز خالص جدا می‌شود. بنابراین جهت این کار، سنگ معدن باید درون یک مایع قرار بگیرد، ولی بوکسیت دارای نقطه ذوب بالایی است (2 هزار درجه سانتیگراد) که تامین این مقدار انرﮊی از نظر اقتصادی مقرون به صرفه نیست.

سال های زیادی بوکسیت را در فلورید سدیم و آلومینیوم مذاب قرار می دادند و نقطه ذوب آن تا 900 درجه سانتیگراد کاهش پیدا می کرد، ولی امروزه مخلوط مصنوعی از این فلز، سدیم و فلوئورید کلسیم، جایگزین فلورید سدیم و آلومینیوم شده است. این فرآیند هنوز مستلزم انرژی بسیاری است و کارخانه های آلومینیوم دارای ایستگاه های برق ویژه خود در اطراف این کارخانه ها هستند. الکترودهایی که در الکترولیز بوکسیت به کار می روند، هر دو کربن هستند.

مطالب مرتبط

 فلز چیست؟ فلزات آهنی و غیر آهنی کدام اند؟