ALUMINIUM

Aluminium, det kemiske grundstof med atomnummer 13 og symbolet Al. Det er et sølvfarvet, duktilt metal. Det findes generelt i naturen som bauxitmalm og er kendt for sin overlegne modstandsdygtighed over for oxidation. Grundlaget for denne modstand er dens passiveringsfunktion. Det bruges til fremstilling af millioner af forskellige produkter i mange industrigrene og har en meget vigtig plads i verdensøkonomien. Strukturelle komponenter lavet af aluminium er uundværlige for luftfartsindustrien. Den finder et bredt anvendelsesområde i transport- og byggeindustrien, hvilket kræver lethed og højstyrkeegenskaber.

 

ALUMINIUMFUNKTIONER

Aluminium er et blødt og let metal med en mat sølvfarvet farve. Denne farve kommer fra det tynde oxidlag, der dannes på den, når den udsættes for luft. Aluminium er ikke-giftigt og ikke-magnetisk. Det gnister ikke. Mens trækstyrken af ​​rent aluminium er omkring 49 megapascal (MPa), stiger denne værdi til 700 MPa, når den er legeret. Dens massefylde er omkring en tredjedel af stål eller kobber. Den kan let smedes, bearbejdes og støbes. Det har meget overlegne korrosionsegenskaber, fordi oxidlaget dannet på det er beskyttende. Elektrisk ledningsevne er 64,94 % IACS (ren Al ved 2 °C). Dens smeltetemperatur er 660 °C, og dens kogetemperatur er 2519 °C.

 

ALUMINIUMHISTORIE

Gamle grækere og romere brugte salte af aluminium (æljʊˈmɪniəm) til at fikse farverne på farvestoffer og som en blodprop. Alun bruges stadig som blodprop og vasokonstriktor i nutidens medicin.

Selvom Friedrich Wöhler er kendt for at være den første person til at nedbryde aluminium ved at blande vandfrit aluminiumchlorid med kalium i 1827, blev metallet fremstillet i uren form af en dansk fysiker og kemiker, Hans Christian Øersted, for to år siden. Derfor er Øersteds navn nævnt i almanakkerne og i kemilitteraturen som den person, der opdagede aluminium. Fransk Henri Saint-Claire Deville, forbedrede Wöhlers metode i 1846 ved at bruge natrium i stedet for det dyrere kalium.

I 1886 ansøgte amerikanske Charles Martin Hall om patent (patentnummer: 400655) på fremstilling af aluminium ved en elektrolytisk proces, og samme år udviklede franske Paul Héroult samme teknik i Europa, da han var fuldstændig uvidende om Halls opfindelse. Af denne grund er Hall-Heroult-processen, opkaldt efter to videnskabsmænd, den grundlæggende metode, der bruges over hele verden til udvinding af aluminium fra sin malm i dag.

Det blev besluttet at bruge aluminium til opførelsen af ​​Washington-monumentet i USA, og prisen på ca. 30 gram aluminium på det tidspunkt svarede til det dobbelte af den daglige løn for en arbejder, der arbejdede på dette projekt.

I årene umiddelbart efter, at Adolf Hitler kom til magten, blev Tyskland verdensledende inden for aluminiumsproduktion. Idriftsættelsen af ​​nye vandkraftværksprojekter i USA (for eksempel Grand Coulee Dam) i 1942 gav imidlertid USA en fordel, som Nazityskland ikke kunne klare. Denne overlegenhed er opstået i form af aluminiumsproduktion, der er tilstrækkelig til at lave 60.000 krigsfly på fire år.

 

Tilstedeværelsen af ​​aluminium i naturen

Selvom det er rigeligt (7,5-8,1%) i jordskorpen, er det meget sjældent i fri form, og derfor blev det engang anset for at være endnu mere værdifuldt end guld. Historien om kommerciel produktion af aluminium er lidt over 100 år gammel.

Aluminium var et metal, der var meget svært at adskille fra sin malm i de år, det først blev opdaget. Aluminium er et af de sværeste metaller at raffinere. Grunden til dette er, at det oxiderer meget hurtigt, dette dannede oxidlag er meget stabilt, og i modsætning til rusten i jern, så skaller det ikke af overfladen.

Genvinding af aluminium fra skrot er blevet en vigtig komponent i nutidens aluminiumsindustri. Genvindingsprocessen består i blot at omsmelte metallet.Den er baseret på mønten, som er meget mere økonomisk end produktionen af ​​metallet fra dens malm. Aluminiumsraffinering kræver meget store mængder elektrisk energi, hvorimod genvindingsprocessen forbruger 5 % af den energi, der bruges i produktionen. Genbrugsprocessen har været praktiseret siden begyndelsen af ​​1900-tallet og er ikke ny. Genbrugsfænomenet, der fortsatte som en lavprofileret aktivitet indtil slutningen af ​​1960’erne, kom mere intenst i forgrunden, da drikkevaredåser begyndte at blive fremstillet af aluminium. Andre kilder til genanvendt aluminium omfatter bildele, vinduer og døre, apparater og beholdere.

Aluminium er et reaktivt metal, og det er meget svært at genvinde fra sin malm (aluminiumoxid, Al₂O₃). Produktionen foregår med 2 metoder. Den første er Bayer-metoden, og den anden er direkte reduktion med kulstof. Da smeltetemperaturen for aluminiumoxid er omkring 2000 °C, er det langt fra økonomisk. Derfor opnås aluminium ved elektrolysemetoden. I denne metode opløses aluminiumoxid i smeltet kryolit og reduceres derefter til rent metal. I denne metode er arbejdstemperaturen for reduktionscellerne omkring 950-980 °C. Kryolit er et naturligt mineral, der findes på øen Grønland, men det er fremstillet syntetisk til aluminiumproduktion. Kryolit er en blanding af aluminium og natriumfluorider og dens formel er Na₃AlF₆. Aluminiumoxid (hvidt pulver) fremstilles ved at raffinere rød bauxit, fordi den indeholder cirka 30-40 % jern. Navnet på denne transaktion er Bayer-transaktionen, og den har erstattet den tidligere brugte Deville-transaktion.

I elektrolysemetoden, som erstatter Wöhler-processen, er begge elektroder lavet af kulstof. Når malmen er smeltet, begynder ionerne at cirkulere frit. Reaktionen på den negative elektrode (katode):

Take³⁺ + 3e^– → Take

indikerer, at aluminiumionen er blevet reduceret ved at få elektroner. Aluminiummetallet synker derefter til bunden af ​​cellen i flydende form og suges ud derfra.

På den anden side dannes der iltgas ved den positive elektrode (anode):

2O^2- → O₂ + 4e^–

Anodens kulstof udtømmes ved oxidation med denne oxygen og skal derfor fornyes med jævne mellemrum:

O₂ + C → CO₂

Katoder bliver ikke udtømt under elektrolyseprocessen, i modsætning til anoderne, fordi der ikke er nogen iltudslip ved katoden. Katodens kulstof skal beskyttes, da det er dækket med flydende aluminium inde i cellen. På den anden side er katoder udsat for erosion på grund af elektrokemiske processer. Afhængig af den strøm, der påføres i elektrolysen, skal cellerne fuldstændigt fornyes hvert 5.-10. år.

Selvom aluminiumelektrolyse med Hall-Héroult-processen bruger meget elektrisk energi, er alternative metoder langt fra at være økonomisk og økologiske levedygtige. På verdensplan er det gennemsnitlige specifikke energiforbrug omkring 15±0,5 kilowatttimer pr. kg Al (52-56 MJ/kg). I moderne anlæg er dette tal omkring 12,8 kWh/kg (46,1 MJ/kg). Mens den elektriske strøm båret af reduktionsledningen var 100-200 kA i gamle teknologier, steg denne værdi op til 350 kA i moderne faciliteter, og det er kendt, at forsøgsstudier er blevet udført i 500 kA celler.

Elektricitet udgør 20-40 % af aluminiumproduktionsomkostningerne, afhængig af anlæggets placering. Af denne grund har aluminiumproducerende virksomheder en tendens til at være tæt på områder, hvor elektrisk energi er rigeligt og billigt, såsom Sydafrika, New Zealand Sydøen, Australien, Kina, Mellemøsten, Rusland, Island, Canada Québec.

Fra 2004 er Kina verdens førende inden for aluminiumsproduktion.

 

 

Sikkerhedsforanstaltninger i aluminium

Aluminium er ikke blevet observeret at have en gavnlig funktion på levende celler. Hos nogle mennesker, kontakteksem (hudbetændelse), som kan være forårsaget af enhver form for aluminium, blodpropp (blodstoppende) eller kløende udslæt ved brug af antiperspirantprodukter, fordøjelsesforstyrrelser forårsaget af at spise mad tilberedt i aluminiumsgryder og ophør med optagelse af næringsstoffer, og Rolaids, Amphojel, og ved brug af syreneutraliserende (syrehæmmende) medicin som Maalox kan det give allergiske reaktioner i form af forgiftningssymptomer som opkastning. Selvom aluminium ikke er så giftigt for andre som tungmetaller, og brugen af ​​aluminiumsredskaber (foretrukket på grund af dets høje korrosionsbestandighed og gode varmeledningsevne) ikke har vist sig at forårsage aluminiumforgiftning generelt, kan høje doser vise tegn på forgiftning. Overdreven indtagelse af antacida indeholdende aluminiumforbindelser og overdreven brug af aluminiumholdige antiperspiranter kan forårsage forgiftning. Selvom det er blevet hævdet, at aluminium forårsager Alzheimers sygdom, er den forskning fuldt udtværtimod er det blevet tilbagevist, at skaden forårsaget af Alzheimers sygdom fører til ophobning af aluminium i kroppen. Sammenfattende, hvis der er aluminiumforgiftning, skal det ske ved en meget specifik mekanisme. For gennem hele menneskets liv er kontakten mellem det naturlige lermineral i jorden og aluminiumet i den allerede høj nok.

Det er nødvendigt at undgå kontakt mellem aluminium og nogle kemikalier, der får det til at korrodere hurtigt. For eksempel trænger en meget lille mængde kviksølv, der falder på overfladen af ​​et stykke aluminium, nemt igennem det beskyttende aluminiumoxidlag, og inden for få timer kan selv gigantiske strukturelle bjælker svækkes betydeligt. Af denne grund tillader mange flyselskaber ikke kviksølvtermometre, da aluminium indtager en vigtig plads i flyets strukturelle skelet.

Fakta

Opdagelsesdato: 1825
Opdaget af Hans Christian Ørsted
Navnets oprindelse: fra det latinske ord alumen
Anvendelser:  fly, sodavandsdåser
Output: bauxit

Aluminium Chemistry

Oxidationsstadiet

• Aluminium Når det opvarmes til 1500 °C under brint atmosfære, dannes AlH.</li >
• Normalt oxid af aluminium (Al₂O₃) 2O produceres, når >silicium opvarmes under vakuum til 1800 °C.

• Al₂S fremstilles ved at opvarme

• Al₂S₃ med aluminiumsspåner ved 1300 °C under vakuum. Det nedbrydes dog hurtigt til udgangsmaterialer. Divalent selen fremstilles på samme måde.
• Trivalente halogenider -AlF- -AlCl- og -AlBr- kan opnås i gasfasen, når de opvarmes med aluminium.

Grundlæggende oplysninger

Navn: Aluminium
Symbol: Modtag
Atomnummer: 13
Atommasse: 26,981539 amu
Smeltepunkt: 660,37 °C (933,52 K, 1220,666 °F)
Kogepunkt: 2467,0 °C (2740,15 K, 4472,6 °F)
Antal protoner/elektroner: 13
Antal neutroner: 14
Klassificering: Andre metaller
Krystalstruktur: Kubisk
Tæthed ved 293 K: 2,702 g/cm ³
Farve: Sølv
Britisk stavemåde: Aluminium
IUPAC Stavemåde: Aluminium

Atomstruktur

Antal energiniveauer: 3 Første energiniveau: 2 Andet energiniveau: 8 Tredje energiniveau: 3

 

Isotoper

Isotop	Halveringstid
Al-26	730000,0 år
Al-27	Stabil
Al-28	2,3 minutter

Oxidationsstadiet

• Tilstedeværelsen af ​​aluminium-suboxid (AlO) kan påvises, når aluminiumspulver forbrændes med oxygen.

Oxidationsstadiet

• • Fajans-reglen indikerer, at en simpel trivalent kation (Al³⁺) ikke kan findes i vandfrie salte eller binære forbindelser såsom Al₂O_{3< /sub>. Hydroxid er en svag base, og aluminiumsalte, der er svage baser, såsom carbonat, kan ikke fremstilles. Stærke sure salte såsom nitrat er stabile og opløselige i vand. De danner hydrater med mindst seks molekyler.}
  • Aluminiumhydrid (AlH₃)_n kan fremstilles ved hjælp af trimethyl-aluminium og overskydende oxygen. Det brænder eksplosivt i luften. Det kan også fremstilles ved at behandle aluminiumchlorid med lithiumhydrid i etheropløsning. Det kan dog ikke adskilles fra opløsningsmidlet.
  • Aluminiumcarbid (Al₄C₃) kan fremstilles ved at opvarme blandingen af ​​grundstoffer til over 1000 °C. Dens lysegule krystaller har en kompleks gitterstruktur ogde giver metangas med fortyndet syre. Acetylid (Al₂(C₂)₃) fremstilles ved at føre acetylen over opvarmet aluminium.
  • Aluminiumnitrid (AlN) kan fremstilles af dets grundstoffer ved 800 °C. Det hydrolyseres med vand for at give ammoniak og aluminiumhydroxid.
  • Aluminiumphosphid (AlP) fremstilles på samme måde og hydrolyserer for at give phosphin.
  • Aluminiumoxid (Al₂O₃) forekommer i naturen som korund og opnås ved at brænde aluminium med ilt eller opvarme dets hydroxid, nitrat eller sulfat. Som en ædelsten kommer dens hårdhed efter diamant, bornitrid og carborundum. Næsten uopløseligt i vand.
  • Aluminiumhydroxid kan opnås som et gelatinøst bundfald ved at tilsætte ammoniak til en vandig opløsning af et aluminiumsalt. Den er amfoterisk; Det er både en meget svag syre og laver aluminater med alkalier. Den findes i forskellige krystalformer.
  • Aluminiumsulfid (Al₂S₃) kan fremstilles ved at føre svovlbrinte over aluminiumspulver. Den er polymorf.
  • Aluminiumfluorid (AlF₃) fremstilles af eller grundstoffer ved at behandle dets hydroxid med HF. Det har en kæmpe molekylær struktur, der passerer ind i gasfasen uden at smelte ved 1291 °C. Det er meget inert. Andre trivalente er dimere og brolignende.

Der er organo-metalliske forbindelser med

• empirisk formel AlR₃, og de er i det mindste dimere eller trimere, hvis ikke kæmpe molekyler. De bruges inden for organisk syntese (for eksempel trimethylaluminium).
• Aluminiumhydrider er de mest elektro-positive strukturer, man kender. Den mest nyttige blandt dem er lithiumaluminiumhydrid (Li[AlH₄]). Ved opvarmning nedbrydes lithiumhydrid til aluminium og brint og hydrolyseres med vand. Det har mange anvendelser i organisk kemi. Aluminiumhalogeniderne har også en lignende struktur.

Brug felter

Da aluminium er et metal, der let køler og absorberer varme, finder det en bred plads i køleindustrien. Det er et metal, der bruges i mange sektorer, fordi det er billigere og mere tilgængeligt end kobber, let at behandle og blødt.

Aluminium bruges generelt til produktion af kølere, spotlights, køkkenredskaber og lette køretøjer (fly, cykler, bilmotorer, motorcykler osv.). Derudover er aluminium, som er et vigtigt materiale i branchen, et metal, som vi altid møder i dagligdagen.

Et andet anvendelsesområde for aluminium er asynkronmotorer. Rent aluminium (~99,7% Al) bruges til rotorproduktion af asynkronmotorer ved trykstøbning. Dens lette vægt, billighed og relativt gode elektriske ledningsevne (~59-60% IACS) sammenlignet med kobber tillader aluminium at indtage en bred plads i induktionsmotorindustrien.^{>< /sup>}

Aluminiumsnavn

I engelsktalende lande er det almindeligt, at navnet staves og udtales som både aluminium og aluminium. aluminium er ikke kendt i USA, og det er for det meste aluminium. I andre lande uden for USA er situationen den modsatte, og stavningen af ​​aluminium er bedre kendt. Begge stavemåder er dog almindelige i Canada.

I andre lande end engelsk er stavningen af ​​”ium” mere almindelig. På både tysk og fransk er ordet aluminium.

Organisationen “International Union of Pure and Applied Chemistry” (IUPAC) godkendte brugen af ​​aluminium som en verdensstandard i 1990. Men tre år senere godkendte den ordet aluminium som et acceptabelt udtryk.

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

For flere oplysninger Wikipadia

 

 

Aluminiumshistorie

 

Gamle grækere og romere brugte salte af aluminium (æljʊˈmɪniəm) til at fikse farverne på farvestoffer og som en blodprop. Alun bruges stadig som blodprop og vasokonstriktor i nutidens medicin.

Selvom det er kendt, at Friedrich Wöhler var den første, der nedbrød aluminium ved at blande vandfrit aluminiumchlorid med kalium i 1827, blev metallet fremstillet i uren form af en dansk fysiker og kemiker, Hans Christian Ørsted, for to år siden. Derfor er Øersteds navn i almanakker og kemilitteratur nævnt som den person, der opdagede aluminium. franske Henri Saint-Claire Deville, i 1846, Wöhlers metode, natrium i stedet for den dyrereDet blev udviklet ved hjælp af m.

I 1886 ansøgte amerikanske Charles Martin Hall om patent (patentnummer: 400655) på fremstilling af aluminium ved en elektrolytisk proces, og samme år udviklede franske Paul Héroult samme teknik i Europa, da han var fuldstændig uvidende om Halls opfindelse. Af denne grund er Hall-Heroult-processen, opkaldt efter to videnskabsmænd, den grundlæggende metode, der bruges over hele verden til udvinding af aluminium fra sin malm i dag.

Det blev besluttet at bruge aluminium til konstruktionen af ​​Washington Monuments topmøde i USA, og prisen på ca. 30 gram aluminium på det tidspunkt svarede til det dobbelte af den daglige løn for en arbejder, der arbejdede på dette projekt.

I årene umiddelbart efter, at Adolf Hitler kom til magten, blev Tyskland verdensledende inden for aluminiumsproduktion. Idriftsættelsen af ​​nye vandkraftværksprojekter i USA (for eksempel Grand Coulee Dam) i 1942 gav imidlertid USA en fordel, som Nazityskland ikke kunne klare. Denne overlegenhed er opstået i form af aluminiumsproduktion, der er tilstrækkelig til at lave 60.000 krigsfly på fire år.

 

Aluminiumpriser

I dag er aluminium et ædelmetal i mange henseender, og det er i klassen af ​​ædelmetaller takket være dets egenskaber i sin teknisk rige form og prissættes øjeblikkeligt på London Metal Exchange. .

 

Sådan beregnes aluminiumspriser

Den mest almindelige beregningsmetode, der bruges på verdensplan til at beregne aluminiumspriser, er som følger;

LME (værdien i London Metal Exchange) x Exchange Rate + Labor + Shipping er oftest beregnet og solgt.

Derudover tilføjes andre elementer som varmebehandling (Thermic), overfladepoleringsproces, kemisk farveproces og ovnmaling påført for at øge holdbarheden i henhold til kvaliteten af ​​det ønskede produkt til produktets hovedpris.

Ud over disse lægges også malingsegenskaber og andre mekaniske processer (boring, skæring osv.), som foretrækkes i henhold til brugsområdet, til arbejdsomkostningerne.