ALUMINIUM

 

Aluminium, pierwiastek chemiczny o liczbie atomowej 13 i symbolu Al. To srebrzysty, plastyczny metal. Zwykle występuje w naturze jako ruda boksytu i jest znana z doskonałej odporności na utlenianie. Podstawą tego oporu jest jego pasywacja. Wykorzystywana jest do produkcji milionów różnych wyrobów w wielu gałęziach przemysłu i zajmuje bardzo ważne miejsce w światowej gospodarce. Elementy konstrukcyjne wykonane z aluminium są niezbędne w przemyśle lotniczym. Znajduje szerokie zastosowanie w branży transportowej i budowlanej, która wymaga lekkości i wysokich właściwości wytrzymałościowych.

 

CECHY ALUMINIOWE

Aluminium to miękki i lekki metal o matowym srebrzystym kolorze. Ten kolor pochodzi z cienkiej warstwy tlenku, która tworzy się na nim pod wpływem powietrza. Aluminium jest nietoksyczne i niemagnetyczne. Nie iskrzy. Podczas gdy wytrzymałość na rozciąganie czystego aluminium wynosi około 49 megapaskali (MPa), wartość ta wzrasta do 700 MPa w przypadku stopu. Jego gęstość wynosi około jednej trzeciej gęstości stali lub miedzi. Można go łatwo kuć, obrabiać i odlewać. Ma bardzo dobre właściwości antykorozyjne, ponieważ utworzona na nim warstwa tlenku ma działanie ochronne. Przewodność elektryczna wynosi 64,94% IACS (czysty Al w 2 °C). Jego temperatura topnienia wynosi 660 °C, a temperatura wrzenia 2519 °C.

 

HISTORIA ALUMINIUM

Starożytni Grecy i Rzymianie używali soli aluminium (æljʊˈmɪniəm) do utrwalania kolorów farb i do zatykania krwi. Ałun jest nadal używany w dzisiejszej medycynie jako środek zatykający krew i zwężający naczynia krwionośne.

Chociaż wiadomo, że Friedrich Wöhler był pierwszą osobą, która rozłożyła aluminium przez zmieszanie bezwodnego chlorku glinu z potasem w 1827 roku, metal został wyprodukowany w nieczystej formie przez duńskiego fizyka i chemika Hansa Christiana Øersteda dwa lata temu. Dlatego nazwisko Øersted jest wymieniane w almanachach i literaturze chemicznej jako osoba, która odkryła aluminium. Francuski Henri Saint-Claire Deville ulepszył metodę Wöhlera w 1846 r., stosując sód zamiast droższego potasu.

W 1886 roku Amerykanin Charles Martin Hall złożył wniosek o patent (numer patentu: 400655) na wytwarzanie aluminium w procesie elektrolitycznym, aw tym samym roku Francuz Paul Héroult opracował tę samą technikę w Europie, zupełnie nieświadomy wynalazku Halla. Z tego powodu proces Halla-Heroulta, nazwany tak od nazwiska dwóch naukowców, jest dziś podstawową metodą stosowaną na całym świecie w wydobyciu aluminium z jego rudy.

Postanowiono wykorzystać aluminium do budowy szczytu pomnika Waszyngtona w USA, a koszt około 30 gramów aluminium w tamtym czasie był równowartością dwukrotności dziennej pensji pracownika pracującego przy tym projekcie.

W latach bezpośrednio po dojściu do władzy Adolfa Hitlera Niemcy stały się światowym liderem w produkcji aluminium. Jednak uruchomienie nowych projektów elektrowni wodnych w USA (na przykład tamy Grand Coulee) w 1942 roku dało USA przewagę, z którą nazistowskie Niemcy nie mogły sobie poradzić. Ta przewaga ujawniła się w postaci produkcji aluminium wystarczającej do wyprodukowania 60 000 samolotów bojowych w ciągu czterech lat.

 

Obecność aluminium w przyrodzie

Chociaż występuje obficie (7,5-8,1%) w skorupie ziemskiej, jest bardzo rzadki w postaci wolnej i dlatego kiedyś uważano go za nawet cenniejszy niż złoto. Historia komercyjnej produkcji aluminium ma niewiele ponad 100 lat.

Aluminium było metalem, który bardzo trudno było oddzielić od jego rudy w latach, kiedy po raz pierwszy odkryto. Aluminium jest jednym z najtrudniejszych metali do rafinacji. Powodem tego jest to, że bardzo szybko się utlenia, ta utworzona warstwa tlenku jest bardzo stabilna i w przeciwieństwie do rdzy w żelazie nie odkleja się od powierzchni.

Odzysk aluminium ze złomu stał się ważnym elementem współczesnego przemysłu aluminiowego. Proces odzyskiwania polega po prostu na ponownym stopieniu metaluOpiera się na zasadzie, że ta metoda jest znacznie bardziej ekonomiczna niż produkcja metalu z rudy. Rafinacja aluminium wymaga bardzo dużych ilości energii elektrycznej, natomiast proces odzysku zużywa 5% energii użytej do jego produkcji. Proces recyklingu jest praktykowany od początku XX wieku i nie jest nowy. Zjawisko recyklingu, które do końca lat sześćdziesiątych było mało rozpowszechnioną działalnością, nasiliło się, gdy zaczęto wytwarzać aluminiowe puszki po napojach. Inne źródła aluminium pochodzącego z recyklingu to części samochodowe, okna i drzwi, urządzenia i pojemniki.

Aluminium jest metalem reaktywnym i bardzo trudno go odzyskać z jego rudy (tlenek glinu, Al₂O₃). Produkcja odbywa się 2 metodami. Pierwsza to metoda Bayera, druga to bezpośrednia redukcja węglem. Ponieważ temperatura topnienia tlenku glinu wynosi około 2000 °C, nie jest to rozwiązanie ekonomiczne. Dlatego aluminium pozyskuje się metodą elektrolizy. W tej metodzie tlenek glinu jest rozpuszczany w stopionym kriolicie, a następnie redukowany do czystego metalu. W tej metodzie temperatura pracy ogniw redukcyjnych wynosi około 950-980 °C. Kriolit to naturalny minerał występujący na Grenlandii, ale wytwarzany syntetycznie do produkcji aluminium. Kriolit jest mieszaniną fluorków glinu i sodu, a jego formuła to Na₃AlF₆. Tlenek glinu (biały proszek) jest wytwarzany przez rafinację czerwonego boksytu, ponieważ zawiera około 30-40% żelaza. Nazwa tej transakcji to transakcja Bayer i zastąpiła ona wcześniej używaną transakcję Deville.

W metodzie elektrolizy, która zastępuje proces Wöhlera, obie elektrody wykonane są z węgla. Po stopieniu rudy jony zaczynają swobodnie krążyć. Reakcja na elektrodzie ujemnej (katodzie):

Weź³⁺ + 3e^– → weź

wskazuje, że jon glinu został zredukowany przez pozyskiwanie elektronów. Następnie metal aluminiowy opada na dno ogniwa w postaci płynnej i jest stamtąd wysysany.

Z drugiej strony na elektrodzie dodatniej (anodzie) powstaje gazowy tlen:

2O^2- → O₂ + 4e^–

Węgiel anodowy jest wyczerpywany przez utlenianie tym tlenem i dlatego musi być odnawiany w regularnych odstępach czasu:

O₂ + C → CO₂

W przeciwieństwie do anod, katody nie wyczerpują się podczas procesu elektrolizy, ponieważ z katody nie dochodzi do ulatniania się tlenu. Węgiel katody musi być chroniony, ponieważ jest pokryty płynnym aluminium wewnątrz ogniwa. Z drugiej strony katody ulegają erozji w wyniku procesów elektrochemicznych. W zależności od prądu zastosowanego w elektrolizie ogniwa należy całkowicie odnowić co 5-10 lat.

Chociaż elektroliza aluminium w procesie Halla-Héroulta zużywa dużo energii elektrycznej, metody alternatywne są dalekie od opłacalności ekonomicznej i ekologicznej. Na całym świecie średnie jednostkowe zużycie energii wynosi około 15±0,5 kilowatogodzin na kg Al (52-56 MJ/kg). W nowoczesnych zakładach liczba ta wynosi około 12,8 kWh/kg (46,1 MJ/kg). O ile prąd elektryczny płynący linią redukcyjną wynosił 100-200 kA w starych technologiach, o tyle w nowoczesnych obiektach wartość ta wzrosła do 350 kA, a wiadomo, że badania próbne przeprowadzono w ogniwach 500 kA.

Energia elektryczna stanowi 20-40% kosztów produkcji aluminium, w zależności od lokalizacji obiektu. Z tego powodu firmy produkujące aluminium zwykle znajdują się w pobliżu obszarów, w których energia elektryczna jest obfita i tania, takich jak Republika Południowej Afryki, Nowa Zelandia Wyspa Południowa, Australia, Chiny, Bliski Wschód, Rosja, Islandia, Kanada Quebec.

Od 2004 roku Chiny są światowym liderem w produkcji aluminium.

 

 

Aluminiowe środki ostrożności

Nie zaobserwowano, aby glin miał korzystny wpływ na żywe komórki. U niektórych osób może wystąpić kontaktowe zapalenie skóry (zapalenie skóry), które może być wywołane dowolną formą glinu, wysypka swędząca (zatrzymanie krwi) lub swędząca po zastosowaniu produktów przeciwpotowych, zaburzenia trawienia spowodowane spożywaniem pokarmów gotowanych w garnkach aluminiowych wchłanianie składników odżywczych, Rolaids, Amphojel, a przy stosowaniu leków zobojętniających (zobojętniających) takich jak Maalox może powodować reakcje alergiczne w postaci objawów zatrucia, takich jak wymioty. Chociaż aluminium nie jest tak toksyczne dla innych jak metale ciężkie, a stosowanie aluminiowych przyborów (preferowanych ze względu na jego wysoką odporność na korozję i dobrą przewodność cieplną) ogólnie nie powoduje zatrucia aluminium, wysokie dawki mogą wykazywać oznaki zatrucia. Nadmierne spożycie leków zobojętniających zawierających związki glinu oraz nadmierne stosowanie antyperspirantów zawierających glin może spowodować zatrucie. Chociaż twierdzono, że aluminium powoduje chorobę Alzheimera, badania teWręcz przeciwnie, zostało obalone, że szkody spowodowane chorobą Alzheimera prowadzą do gromadzenia się aluminium w organizmie. Podsumowując, jeśli dochodzi do zatrucia aluminium, to musi to nastąpić przez bardzo specyficzny mechanizm. Ponieważ przez całe życie człowieka kontakt naturalnego minerału ilastego w glebie z zawartym w niej glinem jest już wystarczająco wysoki.

Należy unikać kontaktu aluminium z niektórymi chemikaliami, które powodują jego szybką korozję. Na przykład bardzo mała ilość rtęci upuszczona na powierzchnię kawałka aluminium z łatwością przebija ochronną warstwę tlenku glinu iw ciągu kilku godzin nawet gigantyczne belki konstrukcyjne mogą znacznie osłabić. Z tego powodu wiele linii lotniczych nie dopuszcza termometrów rtęciowych, ponieważ aluminium zajmuje ważne miejsce w szkielecie konstrukcyjnym samolotów.

Fakty

Data odkrycia: 1825
Odkryty przez Hansa Christiana Oersteda
Pochodzenie nazwy: od łacińskiego słowa alumen
Zastosowania:  samoloty, puszki po napojach
Wyjście: boksyt

Chemia aluminium

Etap utleniania

• Aluminium Po podgrzaniu do 1500 °C w atmosferze wodoru powstaje AlH.</li >
• Normalny tlenek glinu (Al₂O₃) 2O jest wytwarzany, gdy >krzem jest podgrzewany w próżni w temperaturze 1800 °C.

• Al₂S jest wytwarzany przez ogrzewanie

• Al₂S₃ z wiórami aluminiowymi w temperaturze 1300 °C w próżni. Jednak szybko rozkłada się na materiały wyjściowe. Podobnie wytwarza się dwuwartościowy selen.
• Trójwartościowe halogenki -AlF- -AlCl- i -AlBr- można otrzymać w fazie gazowej po podgrzaniu aluminium.

Informacje podstawowe

Nazwa: Aluminium
Symbol: Odbierz
Numer atomowy: 13
Masa atomowa: 26.981539 amu
Temperatura topnienia: 660,37 °C (933,52 K, 1220.666 °F)
Temperatura wrzenia: 2467,0 °C (2740,15 K, 4472,6 °F)
Liczba protonów/elektronów: 13
Liczba neutronów: 14
Klasyfikacja: Inne metale
Struktura kryształu: sześcienny
Gęstość przy 293 K: 2,702 g / cm ³
Kolor: srebrny
Brytyjska pisownia: aluminium
Pisownia IUPAC: aluminium

Struktura atomowa

Liczba poziomów energii: 3 Pierwszy poziom energii: 2 Drugi poziom energii: 8 Trzeci poziom energii: 3

 

Izotopy

Izotop	Półokres życia
Al-26	730000.0 lat
Al-27	Stabilny
Al-28	2,3 minuty

Etap utleniania

• Obecność podtlenku glinu (AlO) można wykazać, gdy proszek aluminiowy jest spalany tlenem.

Etap utleniania

• • Reguła Fajansa wskazuje, że prostego kationu trójwartościowego (Al³⁺) nie można znaleźć w bezwodnych solach lub związkach binarnych, takich jak Al₂O_{3< /sub>. Wodorotlenek jest słabą zasadą i nie można wytworzyć soli glinu, które są słabymi zasadami, takich jak węglan. Silne sole kwasowe, takie jak azotany, są stabilne i rozpuszczalne w wodzie. Tworzą hydraty z co najmniej sześcioma cząsteczkami.}
  • Wodorek glinu (AlH₃)_n można wytworzyć przy użyciu trimetyloglinu i nadmiaru tlenu. W powietrzu pali się wybuchowo. Można go również wytworzyć traktując chlorek glinu wodorkiem litu w roztworze eterowym. Jednak nie można go oddzielić od rozpuszczalnika.
  • Węglik glinu (Al₄C₃) może być wytwarzany przez ogrzewanie mieszaniny pierwiastków powyżej 1000 °C. Jego jasnożółte kryształy mają złożoną strukturę sieciową ilub dają gazowy metan z rozcieńczonym kwasem. Acetylid (Al₂(C₂)₃) jest wytwarzany przez przepuszczanie acetylenu przez rozgrzane aluminium.
  • Azotek glinu (AlN) może być wytwarzany z jego pierwiastków w temperaturze 800 °C. Hydrolizuje z wodą dając amoniak i wodorotlenek glinu.
  • Fosforek glinu (AlP) jest wytwarzany podobnie i hydrolizuje dając fosfinę.
  • Tlenek glinu (Al₂O₃) występuje w naturze jako korund i jest otrzymywany przez spalanie aluminium tlenem lub ogrzewanie jego wodorotlenku, azotanu lub siarczanu. Jako kamień szlachetny, jego twardość pochodzi od diamentu, azotku boru i karborundu. Prawie nierozpuszczalny w wodzie.
  • Wodorotlenek glinu można otrzymać w postaci galaretowatego osadu przez dodanie amoniaku do wodnego roztworu soli glinu. Jest amfoteryczny; Jest zarówno bardzo słabym kwasem, jak i tworzy gliniany z zasadami. Istnieje w różnych formach kryształów.
  • Siarczek glinu (Al₂S₃) można wytworzyć przepuszczając siarkowodór przez proszek aluminiowy. Jest polimorficzny.
  • Fluorek glinu (AlF₃) jest wytwarzany z lub pierwiastków przez traktowanie jego wodorotlenku HF. Ma gigantyczną strukturę molekularną, która przechodzi w fazę gazową bez topnienia w temperaturze 1291°C. Jest bardzo obojętny. Inne triwalenty są dimeryczne i podobne do mostków.

Istnieją związki metaloorganiczne o

• empirycznym wzorze AlR₃ i są one co najmniej dimeryczne lub trimeryczne, jeśli nie gigantyczne molekuły. Wykorzystywane są w dziedzinie syntezy organicznej (np. trimetyloglinu).
• Glinowodorki to najbardziej znane struktury elektro-dodatnie. Najbardziej użytecznym z nich jest wodorek litowo-glinowy (Li[AlH₄]). Po podgrzaniu wodorek litu rozkłada się na aluminium i wodór oraz hydrolizuje z wodą. Ma wiele zastosowań w chemii organicznej. Podobną strukturę mają również glinohalogenki.

Użyj pól

Ponieważ aluminium jest metalem, który łatwo się chłodzi i pochłania ciepło, znajduje szerokie miejsce w przemyśle chłodniczym. Jest to metal stosowany w wielu sektorach, ponieważ jest tańszy i bardziej dostępny niż miedź, łatwy w obróbce i miękki.

Aluminium jest powszechnie używane do produkcji chłodnic, reflektorów, przyborów kuchennych i lekkich pojazdów (samoloty, rowery, silniki samochodowe, motocykle itp.). Ponadto aluminium, które jest ważnym materiałem w branży, jest metalem, z którym zawsze spotykamy się na co dzień.

Kolejnym obszarem zastosowania aluminium są silniki asynchroniczne. Czyste aluminium (~ 99,7% Al) jest wykorzystywane do produkcji wirników silników asynchronicznych metodą odlewania ciśnieniowego. Jego niewielka waga, taniość i stosunkowo dobra przewodność elektryczna (~59-60% IACS) w porównaniu z miedzią sprawiają, że aluminium zajmuje szerokie miejsce w przemyśle silników indukcyjnych.^{< /sup>}

Nazwa aluminiowa

W krajach anglojęzycznych często nazwisko jest pisane i wymawiane zarówno jako aluminium, jak i aluminium. aluminium nie jest dobrze znane w USA i jest to głównie aluminium. W innych krajach poza USA sytuacja jest odwrotna i lepiej znana jest pisownia aluminium. Jednak oba style pisowni są powszechne w Kanadzie.

W krajach innych niż angielski pisownia „ium” jest bardziej powszechna. Zarówno w języku niemieckim, jak i francuskim słowo to aluminium.

Organizacja „Międzynarodowa Unia Chemii Czystej i Stosowanej” (IUPAC) zatwierdziła stosowanie aluminium jako światowego standardu w 1990 roku. Jednak trzy lata później zatwierdził słowo aluminium jako dopuszczalne określenie.

Cytat z Mla: <http://www.chemicalelements.com/elements/al.html>.

Więcej informacji Wikipadia

 

 

Historia aluminium

 

Starożytni Grecy i Rzymianie używali soli aluminium (æljʊˈmɪniəm) do utrwalania kolorów farb i do zatykania krwi. Ałun jest nadal używany w dzisiejszej medycynie jako środek zatykający krew i zwężający naczynia krwionośne.

Chociaż wiadomo, że Friedrich Wöhler był pierwszą osobą, która rozłożyła aluminium przez zmieszanie bezwodnego chlorku glinu z potasem w 1827 roku, metal został wyprodukowany w nieczystej formie przez duńskiego fizyka i chemika Hansa Christiana Ørsteda dwa lata temu. Dlatego w almanachach i literaturze chemicznej nazwisko Øersteda jest wymieniane jako osoba, która odkryła aluminium. Francuski Henri Saint-Claire Deville, w 1846 r., Wöhler’s metoda, zamiast droższejopracowany przy użyciu odium.

W 1886 roku Amerykanin Charles Martin Hall złożył wniosek o patent (numer patentu: 400655) na wytwarzanie aluminium w procesie elektrolitycznym, aw tym samym roku Francuz Paul Héroult opracował tę samą technikę w Europie, zupełnie nieświadomy wynalazku Halla. Z tego powodu proces Halla-Heroulta, nazwany tak od nazwiska dwóch naukowców, jest dziś podstawową metodą stosowaną na całym świecie w wydobyciu aluminium z jego rudy.

Postanowiono wykorzystać aluminium do budowy szczytu pomnika Waszyngtona w USA, a koszt około 30 gramów aluminium w tamtym czasie odpowiadał dwukrotności dziennej pensji pracownika pracującego przy tym projekcie.

W latach bezpośrednio po dojściu do władzy Adolfa Hitlera Niemcy stały się światowym liderem w produkcji aluminium. Jednak uruchomienie nowych projektów elektrowni wodnych w USA (na przykład tamy Grand Coulee) w 1942 roku dało USA przewagę, z którą nazistowskie Niemcy nie mogły sobie poradzić. Ta przewaga ujawniła się w postaci produkcji aluminium wystarczającej do wyprodukowania 60 000 samolotów bojowych w ciągu czterech lat.

 

Ceny aluminium

Dzisiaj aluminium jest pod wieloma względami metalem szlachetnym, a dzięki swoim właściwościom w bogatej technicznie postaci znajduje się w klasie metali szlachetnych i jest wyceniane natychmiast na Londyńska Giełda Metali.

 

Jak obliczyć ceny aluminium

Najpopularniejsza metoda obliczeniowa stosowana na całym świecie do obliczania cen aluminium jest następująca;

Najczęściej oblicza się i sprzedaje LME (wartość na Londyńskiej Giełdzie Metali) x Kurs Wymiany + Praca + Wysyłka.

Ponadto do głównej ceny produktu doliczane są inne elementy, takie jak obróbka cieplna (Thermic), proces polerowania powierzchni, proces barwienia chemicznego i nakładanie farby piecowej w celu zwiększenia trwałości zgodnie z jakością pożądanego produktu.

Oprócz tego do kosztów pracy dodaje się również właściwości farby i inne procesy mechaniczne (wiercenie, cięcie itp.), które są preferowane w zależności od obszaru zastosowania.