ALUMINJ

Aluminij, kemijski element s atomskim brojem 13 i simbolom Al. To je srebrnast, duktilni metal. Općenito se nalazi u prirodi kao ruda boksita i poznata je po svojoj vrhunskoj otpornosti na oksidaciju. Temelj ovog otpora je njegova pasivna osobina. Koristi se u proizvodnji milijuna različitih proizvoda u mnogim granama industrije i ima vrlo važno mjesto u svjetskom gospodarstvu. Konstrukcijske komponente izrađene od aluminija nezamjenjive su u zrakoplovnoj industriji. Nalazi široku primjenu u transportnoj i građevinskoj industriji, što zahtijeva lakoću i svojstva visoke čvrstoće.

 

ZNAČAJKE ALUMINIJA

Aluminij je mekan i lagan metal zagasito srebrnaste boje. Ova boja dolazi od tankog sloja oksida koji se na njemu stvara kada je izložen zraku. Aluminij je netoksičan i nemagnetičan. Ne iskri. Dok je vlačna čvrstoća čistog aluminija oko 49 megapascala (MPa), ta se vrijednost povećava na 700 MPa kada se legira. Gustoća mu je oko jedne trećine gustoće čelika ili bakra. Može se lako kovati, strojno obrađivati ​​i lijevati. Ima vrlo superiorna svojstva korozije jer je sloj oksida koji na njemu nastaje zaštitni. Električna vodljivost je 64,94% IACS (čisti Al na 2 °C). Temperatura taljenja mu je 660 °C, a temperatura vrenja 2519 °C.

 

ALUMINIJSKA POVIJEST

Stari Grci i Rimljani koristili su soli aluminija (æljʊˈmɪniəm) za fiksiranje boja boja i kao čep za krv. Stipsa se i danas koristi kao čep za krv i vazokonstriktor u današnjoj medicini.

Iako je poznato da je Friedrich Wöhler prva osoba koja je razgradila aluminij miješanjem bezvodnog aluminij klorida s kalijem 1827. godine, metal je u nečistom obliku proizveo danski fizičar i kemičar, Hans Christian Øersted, prije dvije godine. Stoga se Øerstedovo ime spominje u almanasima i u kemijskoj literaturi kao osoba koja je otkrila aluminij. Francuski Henri Saint-Claire Deville, poboljšao je Wöhlerovu metodu 1846. koristeći natrij umjesto skupljeg kalija.

Godine 1886. Amerikanac Charles Martin Hall prijavio se za patent (broj patenta: 400655) za proizvodnju aluminija elektrolitskim postupkom, a iste godine Francuz Paul Héroult razvio je istu tehniku ​​u Europi, potpuno nesvjestan Hallovog izuma. Zbog toga je Hall-Heroultov proces, nazvan po dvojici znanstvenika, osnovna metoda koja se danas koristi u cijelom svijetu u vađenju aluminija iz njegove rude.

Odlučeno je da se aluminij upotrijebi u izgradnji vrha Washingtonskog spomenika u SAD-u, a cijena otprilike 30 grama aluminija u to vrijeme bila je ekvivalentna dvostrukoj dnevnoj plaći radnika koji je radio na ovom projektu.

U godinama neposredno nakon dolaska Adolfa Hitlera na vlast, Njemačka je postala svjetski lider u proizvodnji aluminija. Međutim, puštanje u rad novih projekata hidroelektrana u SAD-u (primjerice, brana Grand Coulee) 1942. dalo je SAD-u prednost s kojom se nacistička Njemačka nije mogla nositi. Ta se superiornost pojavila u obliku proizvodnje aluminija dovoljne za proizvodnju 60.000 ratnih zrakoplova u četiri godine.

 

Prisutnost aluminija u prirodi

Iako ga ima u izobilju (7,5-8,1%) u zemljinoj kori, vrlo je rijedak u slobodnom obliku, te se stoga nekada smatrao vrijednijim od zlata. Povijest komercijalne proizvodnje aluminija stara je nešto više od 100 godina.

Aluminij je bio metal koji je bilo vrlo teško odvojiti od njegove rude u godinama kada je prvi put otkriven. Aluminij je jedan od najtežih metala za rafiniranje. Razlog tome je što se vrlo brzo oksidira, ovaj nastali sloj oksida je vrlo postojan, a za razliku od hrđe u željezu, ne ljušti se s površine.

Oporaba aluminija iz otpada postala je važna komponenta današnje aluminijske industrije. Proces oporavka sastoji se od jednostavnog ponovnog taljenja metala.Temelji se na novčiću, koji je mnogo ekonomičniji od proizvodnje metala iz njegove rude. Rafiniranje aluminija zahtijeva vrlo velike količine električne energije, dok proces oporavka troši 5% energije utrošene u njegovu proizvodnju. Proces recikliranja prakticira se od ranih 1900-ih i nije nov. Fenomen recikliranja, koji se nastavio kao niskoprofilna djelatnost do kraja 1960-ih, intenzivnije je došao do izražaja kada su se limenke za piće počele izrađivati ​​od aluminija. Ostali izvori recikliranog aluminija uključuju autodijelove, prozore i vrata, uređaje i kontejnere.

Aluminij je reaktivan metal i vrlo ga je teško dobiti iz njegove rude (aluminijev oksid, Al₂O₃). Proizvodnja se odvija na 2 načina. Prva je Bayerova metoda, a druga je izravna redukcija ugljikom. Budući da je temperatura taljenja aluminijevog oksida oko 2000 °C, to je daleko od ekonomičnosti. Stoga se aluminij dobiva metodom elektrolize. U ovoj metodi, aluminijev oksid se otopi u rastaljenom kriolitu, a zatim reducira u čisti metal. U ovoj metodi radna temperatura redukcijskih ćelija je oko 950-980 °C. Kriolit je prirodni mineral koji se nalazi na otoku Grenlandu, ali se sintetički proizvodi za proizvodnju aluminija. Kriolit je mješavina aluminijevih i natrijevih fluorida, a njegova formula je Na₃AlF₆. Aluminijev oksid (bijeli prah) proizvodi se rafiniranjem crvenog boksita jer sadrži približno 30-40% željeza. Naziv ove transakcije je Bayerova transakcija i zamijenio je prethodno korištenu Deville transakciju.

U metodi elektrolize, koja zamjenjuje Wöhlerov proces, obje elektrode su izrađene od ugljika. Nakon što je ruda otopljena, ioni počinju slobodno cirkulirati. Reakcija na negativnoj elektrodi (katodi):

Uzmi³⁺ + 3e^– → Uzmi

označava da je ion aluminija smanjen dobivanjem elektrona. Aluminijski metal tada tone na dno ćelije u tekućem obliku i odatle se izvlači.

S druge strane, plin kisik nastaje na pozitivnoj elektrodi (anodi):

2O^2- → O₂ + 4e^–

Anodni ugljik iscrpljuje se oksidacijom s ovim kisikom i stoga ga je potrebno obnavljati u redovitim intervalima:

O₂ + C → CO₂

Katode se ne iscrpljuju tijekom procesa elektrolize, za razliku od anoda, jer nema izlaza kisika na katodi. Ugljik katode mora biti zaštićen jer je unutar ćelije prekriven tekućim aluminijem. S druge strane, katode su podložne eroziji zbog elektrokemijskih procesa. Ovisno o struji koja se primjenjuje u elektrolizi, stanice se moraju potpuno obnavljati svakih 5-10 godina.

Iako elektroliza aluminija s postupkom Hall-Héroult troši mnogo električne energije, alternativne metode daleko su od ekonomski i ekološki isplativih. U svijetu je prosječna specifična potrošnja energije oko 15±0,5 kilovat sati po kg Al (52-56 MJ/kg). U modernim postrojenjima ta je brojka oko 12,8 kWh/kg (46,1 MJ/kg). Dok je električna struja koju provodi redukcijski vod u starim tehnologijama iznosila 100-200 kA, u modernim postrojenjima ta se vrijednost povećavala do 350 kA, a poznato je da su probna ispitivanja provedena u ćelijama od 500 kA.

Električna energija čini 20-40% troškova proizvodnje aluminija, ovisno o lokaciji objekta. Iz tog razloga, tvrtke za proizvodnju aluminija obično su blizu područja u kojima je električna energija u izobilju i jeftina, kao što su Južna Afrika, Novi Zeland Južni otok, Australija, Kina, Bliski istok, Rusija, Island, Kanada Québec.

Od 2004. Kina je svjetski lider u proizvodnji aluminija.

 

 

Sigurnosne mjere predostrožnosti za aluminij

Nije uočeno da aluminij ima korisnu funkciju na žive stanice. Kod nekih osoba može doći do kontaktnog dermatitisa (upala kože), koji može biti uzrokovan bilo kojim oblikom aluminija, stiptika (zaustavljanje krvi) ili osipa koji svrbež uz korištenje antiperspirantnih sredstava, probavnih poremećaja uzrokovanih jedenjem hrane kuhane u aluminijskim posudama i prestankom uzimanja apsorpcijom hranjivih tvari, te Rolaids, Amphojel, a uz korištenje antacidnih (antacidnih) lijekova kao što je Maalox, može izazvati alergijske reakcije u obliku simptoma trovanja poput povraćanja. Iako aluminij nije toliko toksičan za druge kao teški metali, a nije dokazano da upotreba aluminijskog posuđa (poželjnog zbog njegove visoke otpornosti na koroziju i dobre toplinske vodljivosti) općenito uzrokuje trovanje aluminijem, visoke doze mogu pokazati znakove trovanja. Prekomjerna konzumacija antacida koji sadrže spojeve aluminija i pretjerana uporaba antiperspiranta koji sadrže aluminij mogu uzrokovati trovanje. Iako se tvrdi da aluminij uzrokuje Alzheimerovu bolest, to istraživanje je u potpunostinaprotiv, opovrgnuto je da štete uzrokovane Alzheimerovom bolešću dovode do nakupljanja aluminija u tijelu. Ukratko, ako postoji trovanje aluminijem, ono se mora dogoditi po vrlo specifičnom mehanizmu. Budući da je tijekom cijelog života čovjeka kontakt prirodnog minerala gline u tlu s aluminijem u njemu već dovoljno visok.

Potrebno je izbjegavati kontakt aluminija s nekim kemikalijama koje uzrokuju njegovu brzu korodiju. Na primjer, vrlo mala količina žive ispuštena na površinu komada aluminija lako probija zaštitni sloj aluminij oksida, a unutar nekoliko sati čak i divovske strukturne grede mogu značajno oslabiti. Iz tog razloga mnoge zrakoplovne tvrtke ne dopuštaju živine termometre, jer aluminij zauzima važno mjesto u strukturnom kosturu zrakoplova.

Činjenice

Datum otkrića: 1825
Otkrio Hans Christian Oersted
Porijeklo imena: od latinske riječi alumen
Namjene:  avioni, limenke soda
Izlaz: boksit

Kemija aluminija

Stadij oksidacije

• Aluminij Kada se zagrije na 1500 °C u atmosferi vodika, nastaje AlH.</li >
• Normalni oksid aluminija (Al₂O₃) 2O nastaje kada se >silicij zagrijava u vakuumu na 1800 °C.

• Al₂S se proizvodi zagrijavanjem

• Al₂S₃ s aluminijskim čipovima na 1300 °C u vakuumu. Međutim, brzo se razgrađuje u početne materijale. Slično se proizvodi i dvovalentni selen.
• Trovalentni halogenidi -AlF- -AlCl- i -AlBr- mogu se dobiti u plinskoj fazi kada se zagrijavaju s aluminijem.

Osnovne informacije

Naziv: Aluminij
Simbol: Primi
Atomski broj: 13
Atomska masa: 26,981539 amu
Točka topljenja: 660,37 °C (933,52 K, 1220,666 °F)
Točka ključanja: 2467,0 °C (2740,15 K, 4472,6 °F)
Broj protona/elektrona: 13
Broj neutrona: 14
Klasifikacija: Ostali metali
Kristalna struktura: kubična
Gustoća pri 293 K: 2,702 g/cm ³
Boja: srebrna
Britanski pravopis: aluminij
IUPAC pravopis: aluminij

Atomska struktura

Broj energetskih razina: 3 Prva energetska razina: 2 Druga energetska razina: 8 Treća energetska razina: 3

 

Izotopi

Izotop	Poluživot
Al-26	730000,0 godina
Al-27	Stabilno
Al-28	2,3 minute

Stadij oksidacije

• Prisutnost aluminijevog podoksida (AlO) može se dokazati kada se aluminij u prahu spali kisikom.

Stadij oksidacije

• • Fajansovo pravilo pokazuje da se jednostavni trovalentni kation (Al³⁺) ne može naći u bezvodnim solima ili binarnim spojevima kao što je Al₂O_{3< /pod>. Hidroksid je slaba baza i aluminijeve soli koje su slabe baze kao što je karbonat ne mogu se pripremiti. Jake kisele soli poput nitrata stabilne su i topive u vodi. Oni tvore hidrate s najmanje šest molekula.}
  • Aluminijev hidrid (AlH₃)_n može se proizvesti korištenjem trimetil-aluminija i viška kisika. Eksplozivno gori na zraku. Također se može proizvesti obradom aluminij klorida s litijevim hidridom u otopini etera. Međutim, ne može se odvojiti od otapala.
  • Aluminijev karbid (Al₄C₃) može se proizvesti zagrijavanjem mješavine elemenata iznad 1000 °C. Njegovi svijetložuti kristali imaju složenu rešetkastu strukturu idaju plin metan s razrijeđenom kiselinom. Acetilid (Al₂(C₂)₃) se proizvodi propuštanjem acetilena preko zagrijanog aluminija.
  • Aluminijev nitrid (AlN) može se proizvesti iz njegovih elemenata na 800 °C. Hidrolizira s vodom dajući amonijak i aluminijev hidroksid.
  • Aluminijev fosfid (AlP) se proizvodi na sličan način i hidrolizira dajući fosfin.
  • Aluminijev oksid (Al₂O₃) se u prirodi pojavljuje kao korund i dobiva se spaljivanjem aluminija s kisikom ili zagrijavanjem njegovog hidroksida, nitrata ili sulfata. Kao dragocjeni kamen, po tvrdoći dolazi iza dijamanta, borovog nitrida i karborunda. Gotovo netopivo u vodi.
  • Aluminijev hidroksid se može dobiti kao želatinozni talog dodavanjem amonijaka u vodenu otopinu aluminijeve soli. Amfoterno je; To je i vrlo slaba kiselina i stvara aluminate s lužinama. Postoji u različitim kristalnim oblicima.
  • Aluminijev sulfid (Al₂S₃) može se proizvesti propuštanjem sumporovodika preko aluminijskog praha. Polimorfna je.
  • Aluminijev fluorid (AlF₃) se proizvodi iz ili elemenata obradom njegovog hidroksida s HF. Ima divovsku molekularnu strukturu koja prelazi u plinovitu fazu bez taljenja na 1291 °C. Vrlo je inertan. Ostali trovalenti su dimerni i nalik na most.

Postoje organo-metalni spojevi s

• empirijskom formulom AlR₃ i oni su barem dimerne ili trimerne, ako ne i divovske molekule. Koriste se u području organske sinteze (npr. trimetil aluminij).
• Alumino-hidridi su elektro-pozitivne strukture koje su poznate. Najkorisniji među njima je litij aluminij hidrid (Li[AlH₄]). Kada se zagrijava, litijev hidrid se razgrađuje na aluminij i vodik te hidrolizira s vodom. Ima mnoge primjene u organskoj kemiji. Alumino-halogenidi također imaju sličnu strukturu.

Koristite polja

Budući da je aluminij metal koji se lako hladi i apsorbira toplinu, pronalazi široko mjesto u industriji hlađenja. To je metal koji se koristi u mnogim sektorima jer je jeftiniji i dostupniji od bakra, lak za obradu i mek.

Aluminij se općenito koristi u proizvodnji hladnjaka, reflektora, kuhinjskog pribora i lakih vozila (avioni, bicikli, automobilski motori, motocikli itd.). Osim toga, aluminij, koji je važan materijal u industriji, metal je s kojim se uvijek susrećemo u svakodnevnom životu.

Još jedno područje upotrebe aluminija su asinkroni motori. U proizvodnji rotora asinkronih motora metodom tlačnog lijevanja koristi se čisti aluminij (~99,7% Al). Njegova mala težina, jeftinost i relativno dobra električna vodljivost (~59-60% IACS) u usporedbi s bakrom omogućuju aluminiju da zauzme široko mjesto u industriji indukcijskih motora.^{< /sup>}

Naziv aluminija

U zemljama engleskog govornog područja uobičajeno je da se ime piše i izgovara i kao aluminij i aluminij. aluminij nije dobro poznat u SAD-u, a uglavnom je aluminij. U drugim zemljama izvan SAD-a situacija je suprotna, a poznatiji je pravopis aluminij. Međutim, oba su stila pravopisa uobičajena u Kanadi.

U drugim zemljama osim u engleskom, pravopis “ium” je češći. I u njemačkom i francuskom riječ je aluminij.

Organizacija “International Union of Pure and Applied Chemistry” (IUPAC) odobrila je korištenje aluminija kao svjetskog standarda 1990. godine. Međutim, tri godine kasnije prihvatila je riječ aluminij kao prihvatljiv izraz.

Citat od Mla: <http://www.chemicalelements.com/elements/al.html>.

Za više informacija Wikipadia

 

 

Povijest aluminija

 

Stari Grci i Rimljani koristili su soli aluminija (æljʊˈmɪniəm) za fiksiranje boja boja i kao čep za krv. Stipsa se i danas koristi kao čep za krv i vazokonstriktor u današnjoj medicini.

Iako je poznato da je Friedrich Wöhler bio prva osoba koja je razgradila aluminij miješanjem bezvodnog aluminij klorida s kalijem 1827. godine, metal je u nečistom obliku proizveo danski fizičar i kemičar, Hans Christian Ørsted, prije dvije godine. Stoga se u almanasima i kemijskoj literaturi Øerstedovo ime spominje kao osoba koja je otkrila aluminij. Francuski Henri Saint-Claire Deville, 1846., Wöhlerov metoda, natrij umjesto skupljeRazvijen je pomoću m.

Godine 1886. Amerikanac Charles Martin Hall prijavio se za patent (broj patenta: 400655) za proizvodnju aluminija elektrolitskim postupkom, a iste godine Francuz Paul Héroult razvio je istu tehniku ​​u Europi, potpuno nesvjestan Hallovog izuma. Zbog toga je Hall-Heroultov proces, nazvan po dvojici znanstvenika, osnovna metoda koja se danas koristi u cijelom svijetu u vađenju aluminija iz njegove rude.

Odlučeno je koristiti aluminij u izgradnji vrha Washington Monumenta u SAD-u, a cijena otprilike 30 grama aluminija u to vrijeme bila je ekvivalentna dvostrukoj dnevnoj plaći radnika koji radi na ovom projektu.

U godinama neposredno nakon dolaska Adolfa Hitlera na vlast, Njemačka je postala svjetski lider u proizvodnji aluminija. Međutim, puštanje u rad novih projekata hidroelektrana u SAD-u (primjerice, brana Grand Coulee) 1942. dalo je SAD-u prednost s kojom se nacistička Njemačka nije mogla nositi. Ta se superiornost pojavila u obliku proizvodnje aluminija dovoljne za proizvodnju 60.000 ratnih zrakoplova u četiri godine.

 

Cijene aluminija

Danas je aluminij po mnogo čemu plemeniti metal, a zahvaljujući svojim značajkama u svom tehnički bogatom obliku spada u klasu plemenitih metala, a cijena mu je odmah na Londonska burza metala. .

 

Kako izračunati cijene aluminija

Najčešća metoda izračuna koja se koristi u cijelom svijetu za izračun cijena aluminija je sljedeća;

LME (vrijednost na Londonskoj burzi metala) x tečaj + radna snaga + dostava najčešće se izračunava i prodaje.

Osim toga, glavnoj cijeni proizvoda dodaju se i drugi elementi kao što su toplinska obrada (termička), proces poliranja površine, proces kemijskog bojanja i boja za pećnicu koja se nanosi radi povećanja trajnosti u skladu s kvalitetom željenog proizvoda.

Osim toga, na cijenu rada pridodaju se i svojstva boje i drugi mehanički procesi (bušenje, rezanje itd.) koji se preferiraju prema području uporabe.