ตำนานการผลิตอลูมิเนียมจาก Historia naturalis กล่าวว่าวันหนึ่งนักอัญมณีมาที่จักรพรรดิแห่งโรมัน Tiberius (42 ปีก่อนคริสตกาล - 37 AD) พร้อมจานอาหารค่ำที่ทำจากอลูมินา - Al2O3 จานนั้นเบามากและส่องประกายเหมือนเงิน โดยข้อบ่งชี้ทั้งหมดควรเป็นอลูมิเนียม ในเวลาเดียวกัน ช่างอัญมณีอ้างว่ามีเพียงเขาและเหล่าทวยเทพเท่านั้นที่รู้วิธีเอาโลหะนี้จากดินเหนียว ทิเบเรียสกลัวว่าโลหะจากดินเหนียวที่หาได้ง่ายจะทำให้ทองและเงินลดค่าลง จึงสั่งให้ช่างเพชรพลอยถูกตัดออกเผื่อไว้ ตำนานนี้น่าสนใจเพราะมีความเป็นไปได้ในการตรวจจับอะลูมิเนียมดั้งเดิม (ดูด้านบน) เนื่องจากการหลอมได้ อลูมิเนียมดั้งเดิมจึงสามารถหลอมเป็นแท่งโลหะขนาดเล็กได้อย่างง่ายดาย แม้จะอยู่ที่เสาเข็ม อย่างไรก็ตาม อะลูมิเนียมพื้นเมืองเป็นแร่หายากที่สุดที่พบในรูปของผลึกขนาดไมครอน [ไม่ได้ระบุแหล่งที่มา 459 วัน]
เพียงเกือบ 2,000 ปีหลังจาก Tiberius ในปี 1825 นักฟิสิกส์ชาวเดนมาร์ก Hans Christian Oersted ได้รับอลูมิเนียมโลหะหลายมิลลิกรัม และในปี 1827 ฟรีดริช วอห์เลอร์สามารถแยกเมล็ดอะลูมิเนียมออกได้ ซึ่งอย่างไรก็ตาม ถูกเคลือบด้วยฟิล์มบางๆ ของอะลูมิเนียมออกไซด์ในทันที อากาศ.
จนกระทั่งปลายศตวรรษที่ 19 อะลูมิเนียมไม่ได้ถูกผลิตขึ้นในระดับอุตสาหกรรม
เฉพาะในปี ค.ศ. 1854 Henri Sainte-Clair Deville (งานวิจัยของเขาได้รับทุนสนับสนุนจากนโปเลียนที่ 3 โดยหวังว่าอลูมิเนียมจะเป็นประโยชน์ต่อกองทัพของเขา) ได้คิดค้นวิธีแรกในการผลิตอะลูมิเนียมทางอุตสาหกรรมโดยอาศัยการกระจัดของอะลูมิเนียม โลหะโซเดียมจากดับเบิ้ลโซเดียมคลอไรด์และอะลูมิเนียม NaCl AlCl3 ในปี พ.ศ. 2398 ได้โลหะแท่งแรกที่มีน้ำหนัก 6–8 กิโลกรัม สำหรับการใช้งาน 36 ปี ระหว่างปี 1855 ถึง 1890 ได้โลหะอลูมิเนียม 200 ตันโดยวิธี Saint-Clair Deville ในปี ค.ศ. 1856 เขายังได้รับอะลูมิเนียมโดยอิเล็กโทรไลซิสของโซเดียม-อะลูมิเนียมคลอไรด์ที่หลอมละลาย
ในปี 1885 โรงงานผลิตอะลูมิเนียมได้ถูกสร้างขึ้นในเมือง Gmelingem ของเยอรมนี โดยดำเนินงานตามเทคโนโลยีที่เสนอโดย Nikolai Beketov เทคโนโลยีของ Beketov ไม่ได้แตกต่างจากวิธี Deville มากนัก แต่มันง่ายกว่าและประกอบด้วยปฏิสัมพันธ์ระหว่าง cryolite (Na3AlF6) กับแมกนีเซียม ภายในห้าปี โรงงานแห่งนี้ผลิตอะลูมิเนียมได้ประมาณ 58 ตัน ซึ่งมากกว่าหนึ่งในสี่ของการผลิตโลหะของโลกด้วยวิธีการทางเคมีระหว่างปี พ.ศ. 2397 ถึง พ.ศ. 2433
วิธีการนี้ประดิษฐ์ขึ้นโดย Charles Hall ในสหรัฐอเมริกาและ Paul Héroux เกือบพร้อมๆ กันในปี 1886 และบนพื้นฐานของการผลิตอะลูมิเนียมโดยการแยกอิเล็กโทรไลซิสของอลูมินาที่ละลายในไครโอไลต์หลอมเหลว ได้วางรากฐานสำหรับวิธีการผลิตอะลูมิเนียมสมัยใหม่ ตั้งแต่นั้นมา เนื่องจากมีการปรับปรุงด้านวิศวกรรมไฟฟ้า การผลิตอะลูมิเนียมจึงดีขึ้น นักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซีย K. I. Bayer, D. A. Penyakov, A. N. Kuznetsov, E. I. Zhukovsky, A. A. Yakovkin และคนอื่นๆ มีส่วนสำคัญในการพัฒนาการผลิตอลูมินา
โรงงานอะลูมิเนียมแห่งแรกในรัสเซียสร้างขึ้นในปี 1932 ในเมืองโวลคอฟ อุตสาหกรรมโลหะวิทยาของสหภาพโซเวียตในปี 2482 ผลิตอลูมิเนียม 47.7,000 ตันและนำเข้าอีก 2.2 พันตัน
ที่สอง สงครามโลกกระตุ้นการผลิตอลูมิเนียมอย่างมีนัยสำคัญ ดังนั้นในปี พ.ศ. 2482 การผลิตทั่วโลกซึ่งไม่รวมสหภาพโซเวียตคือ 620,000 ตัน แต่ในปี พ.ศ. 2486 ได้เพิ่มขึ้นเป็น 1.9 ล้านตัน
ในปี 1956 โลกผลิตอะลูมิเนียมขั้นต้นได้ 3.4 ล้านตัน ในปี 1965 - 5.4 ล้านตัน ในปี 1980 - 16.1 ล้านตัน ในปี 1990 - 18 ล้านตัน
ในปี 2550 โลกผลิตอลูมิเนียมขั้นต้น 38 ล้านตันและในปี 2551 - 39.7 ล้านตัน ผู้นำในการผลิตคือ:
(ในปี 2550 ผลิตได้ 12.60 ล้านตัน และในปี 2551 - 13.50 ล้านตัน)
(3,96/4,20)
แคนาดา (3.09/3.10)
(2,55/2,64)
(1,96/1,96)
(1,66/1,66)
(1,22/1,30)
นอร์เวย์ (1.30/1.10)
ยูเออี (0.89/0.92)
บาห์เรน (0.87/0.87)
แอฟริกาใต้ (09/0.85)
ไอซ์แลนด์ (0.40/0.79)
(0,55/0,59)
เวเนซุเอลา (0.61/0.55)
โมซัมบิก (0.56/0.55)
ทาจิกิสถาน (0.42/0.42)
ในตลาดโลกมีสต็อก 2.224 ล้านตันและการผลิตเฉลี่ยต่อวันอยู่ที่ 128.6,000 ตัน (2013.7)
ในรัสเซีย การผูกขาดการผลิตอะลูมิเนียมคือบริษัท Russian Aluminium ซึ่งคิดเป็นประมาณ 13% ของตลาดอะลูมิเนียมทั่วโลกและ 16% ของอะลูมิเนียม
แร่อะลูมิเนียมสำรองของโลกนั้นไม่ จำกัด ในทางปฏิบัตินั่นคือไม่สามารถเทียบได้กับพลวัตของความต้องการ กำลังการผลิตที่มีอยู่สามารถผลิตอะลูมิเนียมขั้นต้นได้ถึง 44.3 ล้านตันต่อปี นอกจากนี้ ควรพิจารณาด้วยว่าในอนาคต การใช้งานอะลูมิเนียมบางประเภทอาจปรับทิศทางใหม่ไปที่การใช้วัสดุผสม เช่น วัสดุคอมโพสิต
ราคาอลูมิเนียม (ในการประมูลแลกเปลี่ยนสินค้าระหว่างประเทศ) ในปี 2551-2557 เฉลี่ย 1.8-2.3 ต่อกิโลกรัม
ไตรเอทิลอะลูมินัม (โดยปกติร่วมกับไตรเอทิลโบรอน) ยังใช้สำหรับการจุดไฟด้วยสารเคมี (เช่น เป็นเชื้อเพลิงในการสตาร์ท) ในเครื่องยนต์จรวด เนื่องจากจะจุดไฟเองตามธรรมชาติในก๊าซออกซิเจน
. อลูมิเนียมในตารางธาตุเคมีจะอยู่ที่เลข 13
ในบรรดาองค์ประกอบของกลุ่ม อลูมิเนียมเป็นองค์ประกอบที่พบได้บ่อยที่สุดในธรรมชาติ พอเพียงที่จะชี้ให้เห็นว่ามันเป็นส่วนหนึ่งของดินเหนียว เพื่อให้การกระจายตัวของอะลูมิเนียมทั่วไปในเปลือกโลกมีความชัดเจน อลูมิเนียมหรือโลหะสารส้ม (alumen) เรียกอีกอย่างว่าดินเหนียวเพราะพบได้ในดินเหนียว ... อะลูมิเนียมเมทัลลิกมีความเบาและแข็งแรงและความแปรปรวนของอากาศต่ำเหมาะสำหรับผลิตภัณฑ์บางประเภท ...
ดี.ไอ. เมนเดเลเยฟ พื้นฐานของเคมี
ตามที่นักประวัติศาสตร์ชาวกรีก Herodotus ที่อาศัยอยู่ในศตวรรษที่ 5 ก่อนคริสต์ศักราช ง. คนโบราณนิยมใช้ย้อมผ้าเพื่อให้สีเป็นหินแร่ ซึ่งเรียกกันว่า "สารอลูเมน" ซึ่งก็คือ "สารยึดเกาะ" พันธุ์นี้คือสารส้ม การกล่าวถึงครั้งแรกของการผลิตสารส้มใน รัสเซียโบราณเป็นของศตวรรษที่ VIII - IX พวกเขายังใช้สำหรับย้อมผ้าและเตรียมหนังโมร็อกโก ในปี ค.ศ. 1807 Davy ชาวอังกฤษพยายามหาโลหะที่ซ่อนอยู่ในสารส้ม เขาสามารถเปิดโซเดียมและโพแทสเซียมโดยอิเล็กโทรไลซิสของด่าง แต่สลายตัวด้วยความช่วยเหลือของ กระแสไฟฟ้าอลูมินา เขาทำไม่ได้
อลูมิเนียม
คนแรกที่จะได้รับ โลหะอลูมิเนียมเป็นนักวิทยาศาสตร์ชาวเดนมาร์กชื่อ Oersted ในปีพ.ศ. 2368 เขาได้ตีพิมพ์บทความซึ่งเขาอธิบายว่าจากการทดลองทำ "ชิ้นส่วนของโลหะถูกสร้างขึ้นด้วยสีและความมันวาวคล้ายกับดีบุก"
โลหะชนิดใหม่ได้รับความนิยม และเนื่องจากได้รับในปริมาณที่น้อย ราคาของมันจึงเกินราคาทองคำ และในปี พ.ศ. 2398 บน นิทรรศการโลกในปารีสมีการนำเสนอ "เงินที่ทำจากดินเหนียว" ซึ่งสร้างความรู้สึกที่ยิ่งใหญ่ เหล่านี้เป็นแผ่นอลูมิเนียมและแท่งโลหะ
เหตุการณ์สำคัญในประวัติศาสตร์ของอะลูมิเนียมคือ พ.ศ. 2429 นักวิจัยชาวอเมริกัน Charles Martin Hall พัฒนา วิธีอิเล็กโทรไลต์การผลิตอลูมิเนียม วิธีการของฮอลล์ทำให้ได้อะลูมิเนียมที่มีราคาไม่แพงนักโดยใช้ไฟฟ้า การผลิตอะลูมิเนียมพุ่งสูงขึ้นและราคาก็ตกลง และไม่นานมานี้โลหะนี้ถือว่ามีค่ามาก ดังนั้นในปี 1854 อลูมิเนียม 1 กิโลกรัมมีราคา 1200 รูเบิลและถึง ปลายXIXศตวรรษราคาลดลงเหลือ 1 รูเบิล นักอัญมณีไม่สนใจอะลูมิเนียมอีกต่อไป แต่ได้รับความสนใจจากอุตสาหกรรม: การพัฒนาอย่างรวดเร็วของอุตสาหกรรมยานยนต์ วิศวกรรมเครื่องกลเริ่มต้นขึ้น และการบินเริ่มก้าวแรก โดยที่อลูมิเนียมมีบทบาทสำคัญ
อลูมิเนียมเป็นธาตุโลหะที่พบมากที่สุดในเปลือกโลก ก่อตัวเป็นแร่ธาตุมากกว่าร้อยชนิด ได้แก่ เทอร์ควอยส์ มรกต ทับทิม พลอยสีฟ้า อเล็กซานไดรต์ ไพลิน และของล้ำค่าอีกมากมาย หินกึ่งมีค่า. มีอะลูมิเนียมในเปลือกโลกเป็นสองเท่าของเหล็ก และมากกว่าสังกะสี ทองแดง ดีบุก ตะกั่ว และโครเมียม 350 เท่า
การผลิตอะลูมิเนียมจากวัตถุดิบธรรมชาติต้องใช้ไฟฟ้าในปริมาณมาก เพื่อให้ได้อะลูมิเนียม 1 ตัน คุณต้องใช้เงิน 15,000 กิโลวัตต์-ชั่วโมง อาคารอพาร์ตเมนต์ 150 ห้องใช้ไฟฟ้าจำนวนนี้ภายในหนึ่งเดือน
ในปี 2012 การผลิตโลกอะลูมิเนียมจำนวน 60 ล้านตัน ขณะที่ส่วนที่สี่เป็นผลจากการรีไซเคิลเศษอลูมิเนียม
อลูมิเนียมมีลักษณะคล้ายสีเงินและสะท้อนแสงเหมือนสีเงิน การสะสมสูญญากาศบนกระจกอลูมิเนียมบาง ๆ ใช้ทำกระจก อลูมิเนียมใช้ทำสายไฟเพราะราคาถูกกว่าทองแดงและนำไฟฟ้าได้ดี
อะลูมิเนียมบริสุทธิ์เป็นโลหะที่อ่อนมาก และในตอนต้นของศตวรรษที่ 20 นักเคมีชาวเยอรมัน Wilm ได้เตรียมโลหะผสมซึ่งนอกเหนือจากอลูมิเนียมแล้วยังรวมถึงสารเติมแต่งของทองแดงแมงกานีสและแมกนีเซียม ความแข็งแรงของโลหะผสมนี้สูงกว่าความแข็งแรงของอลูมิเนียมบริสุทธิ์ เป็นไปได้ที่จะเสริมความแข็งแกร่งให้โลหะผสมโดยการชุบแข็ง นักวิทยาศาสตร์ที่ทำการทดลองแต่ละครั้งเชื่อว่าโลหะผสมของเขาหลังจากการชุบแข็งจะยังคงแข็งแกร่งขึ้นเรื่อย ๆ เป็นเวลา 5-7 วัน จึงได้ค้นพบปรากฏการณ์ - ความแก่ตามธรรมชาติ โลหะผสมอลูมิเนียมหลังจากชุบแข็งแล้ว และในปี พ.ศ. 2454 โลหะผสมชุดแรกที่เรียกว่าดูราลูมินก็ออกมา (Düren คือเมืองที่ การผลิตภาคอุตสาหกรรมโลหะผสม) Duralumin แข็งแกร่งกว่าอะลูมิเนียมบริสุทธิ์เกือบเจ็ดเท่าและเบากว่าเหล็กเกือบสามเท่า
หนึ่งในสี่ของอะลูมิเนียมทั้งหมดในยุคของเราตกเป็นของวิศวกรรมการขนส่งและการก่อสร้าง ประมาณ 17% ถูกใช้ไปกับกระป๋องและวัสดุบรรจุภัณฑ์ และ 10% ในด้านวิศวกรรมไฟฟ้า สำหรับทำความสะอาด น้ำเสียใช้ จำนวนมากของอะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์
อลูมิเนียมละลายได้ง่ายในกรดและด่าง พบอะลูมิเนียมพื้นเมืองใน ดินจันทรคติส่งไปยังแผ่นดิน และในปี 1978 มีการค้นพบอะลูมิเนียมพื้นเมืองในโขดหิน แพลตฟอร์มไซบีเรียในลักษณะของหนวดเครายาว 0.5 มม. และหนาหลายไมโครเมตร
ฟิล์มออกไซด์ที่แข็งแรงปกป้องพื้นผิวโลหะในที่ที่มีอากาศ ดังนั้นจึงสามารถใช้ทำเครื่องใช้ในครัวได้ และหากลอกฟิล์มออก อลูมิเนียมจะกลายเป็นผงออกไซด์สีขาวที่เปราะบางและทำปฏิกิริยากับน้ำเพื่อปล่อยไฮโดรเจน
พบอะลูมิเนียมประมาณ 60 มก. ในร่างกายของคนทั่วไป ปริมาณ 5 กรัมถือว่าเป็นพิษ
(ตามพอลลิง)
อลูมิเนียม- องค์ประกอบของกลุ่มย่อยหลักของกลุ่มที่สามของช่วงที่สามของระบบธาตุเคมีของ D. I. Mendeleev เลขอะตอม 13 ถูกกำหนดโดยสัญลักษณ์ Al (อลูมิเนียม) อยู่ในกลุ่มของโลหะเบา โลหะที่พบบ่อยที่สุดและโลหะที่พบมากที่สุดอันดับสาม (รองจากออกซิเจนและซิลิกอน) องค์ประกอบทางเคมีในเปลือกโลก
อะลูมิเนียมสารอย่างง่าย (หมายเลข CAS: 7429-90-5) เป็นโลหะพาราแมกเนติกที่เบาและมีสีขาวเงิน หล่อขึ้นรูป หล่อ กลึงได้ง่าย อะลูมิเนียมมีค่าการนำความร้อนและไฟฟ้าสูง ทนทานต่อการกัดกร่อนอันเนื่องมาจากการเกิดฟิล์มออกไซด์ที่แรงอย่างรวดเร็วซึ่งปกป้องพื้นผิวจากการปฏิสัมพันธ์ต่อไป
จากการศึกษาทางชีววิทยา การบริโภคอะลูมิเนียมในร่างกายมนุษย์ถือเป็นปัจจัยในการพัฒนาโรคอัลไซเมอร์ แต่การศึกษาเหล่านี้ถูกวิพากษ์วิจารณ์ในเวลาต่อมา และข้อสรุปเกี่ยวกับการเชื่อมโยงระหว่างสิ่งหนึ่งกับอีกสิ่งหนึ่งถูกข้องแวะ
เรื่องราว
เป็นครั้งแรกที่ Hans Oersted ได้อะลูมิเนียมมาในปี 1825 โดยการกระทำของโพแทสเซียมอะมัลกัมบนอะลูมิเนียมคลอไรด์ ตามด้วยการกลั่นปรอท
ใบเสร็จ
วิธีการที่ทันสมัยการรับได้รับการพัฒนาอย่างอิสระโดย American Charles Hall และ Paul Héroux ชาวฝรั่งเศส ประกอบด้วยการละลายของอะลูมิเนียมออกไซด์ Al 2 O 3 ในการหลอมของไครโอไลต์ Na 3 AlF 6 ตามด้วยอิเล็กโทรลิซิสโดยใช้อิเล็กโทรดกราไฟท์ วิธีการได้มานี้ต้องใช้ไฟฟ้าจำนวนมากดังนั้นจึงเป็นที่ต้องการในศตวรรษที่ 20 เท่านั้น
สำหรับการผลิตอะลูมิเนียมหยาบ 1 ตัน ต้องใช้อลูมินา 1.920 ตัน ไครโอไลต์ 0.065 ตัน อลูมิเนียมฟลูออไรด์ 0.035 ตัน มวลแอโนด 0.600 ตัน และกระแสไฟฟ้ากระแสตรง 17,000 กิโลวัตต์ต่อชั่วโมง
คุณสมบัติทางกายภาพ
โลหะสีเงิน-ขาว น้ำหนักเบา ความหนาแน่น - 2.7 g/cm³ จุดหลอมเหลวสำหรับอะลูมิเนียมทางเทคนิค - 658 °C สำหรับอะลูมิเนียม ความบริสุทธิ์สูง- 660 °C, ความร้อนจำเพาะของการหลอมเหลว - 390 kJ/kg, จุดเดือด - 2500 °C, ความร้อนจำเพาะของการกลายเป็นไอ - 10.53 MJ/kg, ความต้านแรงดึงของอะลูมิเนียมหล่อ - 10-12 กก./มม², ผิดรูปได้ - 18-25 กก. / ตร.ม. , โลหะผสม - 38-42 กก. / ตร.ม.
ความแข็งของ Brinell - 24-32 kgf / mm², ความเหนียวสูง: ทางเทคนิค - 35%, สะอาด - 50%, รีดเป็นแผ่นบางและแม้แต่ฟอยล์
อลูมิเนียมมีค่าการนำไฟฟ้าและความร้อนสูง 65% ของค่าการนำไฟฟ้าของทองแดงมีการสะท้อนแสงสูง
อลูมิเนียมเป็นโลหะผสมกับโลหะเกือบทั้งหมด
อยู่ในธรรมชาติ
อลูมิเนียมธรรมชาติประกอบด้วยไอโซโทปเสถียรเดี่ยวเกือบทั้งหมด 27 อัล มีร่องรอย 26 อัล ซึ่งเป็นไอโซโทปกัมมันตภาพรังสีที่มีครึ่งชีวิต 720 พันปี ก่อตัวขึ้นในชั้นบรรยากาศโดยการทิ้งระเบิดนิวเคลียร์ อาร์กอนโปรตอนรังสีคอสมิก
ในแง่ของความชุกในธรรมชาติ มันครองอันดับที่ 1 ในหมู่โลหะ และอันดับที่ 3 ในกลุ่มธาตุ รองเพียงออกซิเจนและซิลิกอน เปอร์เซ็นต์ของอะลูมิเนียมในเปลือกโลก อ้างอิงจากนักวิจัยหลายคน อยู่ในช่วง 7.45 ถึง 8.14% โดยน้ำหนัก เปลือกโลก.
โดยธรรมชาติแล้ว อลูมิเนียมจะพบได้ในสารประกอบ (แร่ธาตุ) เท่านั้น บางคน:
- อะลูมิเนียม - Al 2 O 3 H 2 O (มีสิ่งเจือปน SiO 2, Fe 2 O 3, CaCO 3)
- Nephelines - KNa 3 4
- อะลูมิเนียม - KAl(SO 4) 2 2Al(OH) 3
- อลูมินา (ส่วนผสมของดินขาวกับทราย SiO 2, หินปูน CaCO 3, แมกนีเซียม MgCO 3)
- คอรันดัม - อัล 2 O 3
- เฟลด์สปาร์ (orthoclase) - K 2 O × Al 2 O 3 × 6SiO 2
- ดินขาว - อัล 2 O 3 ×2SiO 2 × 2H 2 O
- อลูไนต์ - (นา,K) 2 SO 4 × อัล 2 (SO 4) 3 × 4Al (OH) 3
- เบริล - 3BeO อัล 2 O 3 6SiO 2
ที่ น้ำธรรมชาติอลูมิเนียมมีอยู่ในรูปของความเป็นพิษต่ำ สารประกอบทางเคมีเช่น อะลูมิเนียมฟลูออไรด์ ชนิดของไอออนบวกหรือประจุลบขึ้นอยู่กับความเป็นกรดของตัวกลางที่เป็นน้ำ ความเข้มข้นของอะลูมิเนียมในพื้นผิว แหล่งน้ำรัสเซียอยู่ในช่วง 0.001 ถึง 10 มก./ลิตร
คุณสมบัติทางเคมี
อะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์
ภายใต้สภาวะปกติ อลูมิเนียมถูกปกคลุมด้วยฟิล์มออกไซด์ที่บางและแข็งแรง ดังนั้นจึงไม่ทำปฏิกิริยากับตัวออกซิไดซ์แบบคลาสสิก: ด้วย H 2 O (t °); O 2, HNO 3 (ไม่มีความร้อน) ด้วยเหตุนี้ อลูมิเนียมจึงไม่อยู่ภายใต้การกัดกร่อน ดังนั้นจึงเป็นที่ต้องการอย่างกว้างขวาง อุตสาหกรรมสมัยใหม่. อย่างไรก็ตาม เมื่อฟิล์มออกไซด์ถูกทำลาย (ตัวอย่างเช่น เมื่อสัมผัสกับสารละลายของเกลือแอมโมเนียม NH 4 + ด่างร้อน หรือเป็นผลจากการควบรวม) อลูมิเนียมจะทำหน้าที่เป็นโลหะรีดิวซ์แบบแอคทีฟ
ทำปฏิกิริยาได้อย่างง่ายดายกับ สารง่ายๆ:
- ด้วยออกซิเจน: 4Al + 3O 2 = 2Al 2 O 3
- ด้วยฮาโลเจน: 2Al + 3Br 2 = 2AlBr 3
- ทำปฏิกิริยากับอโลหะอื่นๆ เมื่อถูกความร้อน:
- ด้วยกำมะถันก่อตัวเป็นอะลูมิเนียมซัลไฟด์: 2Al + 3S = Al 2 S 3
- กับไนโตรเจน ขึ้นรูปอะลูมิเนียมไนไตรด์: 2Al + N 2 = 2AlN
- ด้วยคาร์บอนขึ้นรูปอะลูมิเนียมคาร์ไบด์: 4Al + 3C \u003d Al 4 C 3
วิธีการที่คิดค้นขึ้นเกือบพร้อมกันโดย Charles Hall ในฝรั่งเศสและ Paul Héroux ในสหรัฐอเมริกาในปี 1886 และอิงจากการผลิตอะลูมิเนียมโดยการแยกด้วยไฟฟ้าของอลูมินาที่ละลายในไครโอไลต์หลอมเหลว ซึ่งเป็นจุดเริ่มต้นของวิธีการผลิตอะลูมิเนียมสมัยใหม่ ตั้งแต่นั้นมา ในส่วนของการพัฒนาวิศวกรรมไฟฟ้า การผลิตอะลูมิเนียมก็ดีขึ้นด้วย K.I. Bayer, D. A. Penyakov, A. N. Kuznetsov, E. I. Zhukovsky, A. A. Yakovkin และคนอื่นๆ มีส่วนสำคัญในการพัฒนาการผลิตอลูมินา
โรงงานอะลูมิเนียมแห่งแรกในรัสเซียสร้างขึ้นในปี 1932 ในเมืองโวลคอฟ อุตสาหกรรมโลหะวิทยาของสหภาพโซเวียตในปี 2482 ผลิตอลูมิเนียม 47.7,000 ตันและนำเข้าอีก 2.2 พันตัน
ในรัสเซีย การผูกขาดที่แท้จริงในการผลิตอะลูมิเนียมคือ JSC Russian Aluminium ซึ่งคิดเป็นประมาณ 13% ของตลาดอะลูมิเนียมของโลกและ 16% ของอลูมินา
แร่อะลูมิเนียมสำรองของโลกนั้นไม่ จำกัด ในทางปฏิบัตินั่นคือไม่สามารถเทียบได้กับพลวัตของความต้องการ กำลังการผลิตที่มีอยู่สามารถผลิตอะลูมิเนียมขั้นต้นได้ถึง 44.3 ล้านตันต่อปี นอกจากนี้ ควรพิจารณาด้วยว่าในอนาคต การใช้งานอะลูมิเนียมบางประเภทอาจปรับทิศทางใหม่ไปที่การใช้วัสดุผสม เช่น วัสดุคอมโพสิต
แอปพลิเคชัน
ชิ้นส่วนของอลูมิเนียมและเหรียญอเมริกัน
ใช้กันอย่างแพร่หลายเป็นวัสดุโครงสร้าง ข้อได้เปรียบหลักของอลูมิเนียมในคุณภาพนี้คือความเบา ความเหนียวในการปั๊ม ความต้านทานการกัดกร่อน (ในอากาศ อลูมิเนียมเคลือบด้วยฟิล์ม Al 2 O 3 ที่แข็งแรงในทันที ซึ่งจะป้องกันการเกิดออกซิเดชันเพิ่มเติม) การนำความร้อนสูง ปลอดสารพิษของอะลูมิเนียม สารประกอบ โดยเฉพาะอย่างยิ่งคุณสมบัติเหล่านี้ทำให้อะลูมิเนียมได้รับความนิยมอย่างมากในการผลิตเครื่องครัว อลูมิเนียมฟอยล์ในอุตสาหกรรมอาหารและบรรจุภัณฑ์
ข้อเสียเปรียบหลักของอลูมิเนียมในฐานะวัสดุโครงสร้างคือมีความแข็งแรงต่ำ ดังนั้นจึงมักผสมทองแดงและแมกนีเซียมในปริมาณเล็กน้อย - โลหะผสมดูราลูมิน
ค่าการนำไฟฟ้าของอะลูมิเนียมนั้นน้อยกว่าทองแดงเพียง 1.7 เท่า ในขณะที่อะลูมิเนียมราคาถูกกว่าประมาณ 2 เท่า ดังนั้นจึงใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านวิศวกรรมไฟฟ้าสำหรับการผลิตสายไฟ การป้องกัน และแม้กระทั่งในไมโครอิเล็กทรอนิกส์สำหรับการผลิตตัวนำในชิป ค่าการนำไฟฟ้าที่ต่ำกว่าของอะลูมิเนียม (37 1/โอห์ม) เมื่อเทียบกับทองแดง (63 1/โอห์ม) ได้รับการชดเชยโดยการเพิ่มขึ้นของส่วนตัดขวางของตัวนำอะลูมิเนียม ข้อเสียของอะลูมิเนียมที่เป็นวัสดุไฟฟ้าคือฟิล์มออกไซด์ที่แข็งแรงซึ่งทำให้การบัดกรีทำได้ยาก
- เนื่องจากคุณสมบัติที่ซับซ้อนจึงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในอุปกรณ์ระบายความร้อน
- อะลูมิเนียมและโลหะผสมมีความแข็งแรงที่อุณหภูมิต่ำมาก ด้วยเหตุนี้จึงมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในเทคโนโลยีการแช่แข็ง
- การสะท้อนแสงสูงรวมกับต้นทุนต่ำและความสะดวกในการสะสมทำให้อลูมิเนียม วัสดุในอุดมคติสำหรับทำกระจก
- ในการผลิตวัสดุก่อสร้างเป็นตัวสร้างก๊าซ
- การทำอะลูมิเนียมให้ความต้านทานการกัดกร่อนและตะกรันต่อเหล็กกล้าและโลหะผสมอื่นๆ เช่น วาล์วเครื่องยนต์ลูกสูบ ใบกังหัน แท่นถ่ายน้ำมัน อุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อน และยังใช้แทนการชุบสังกะสีอีกด้วย
- อะลูมิเนียมซัลไฟด์ใช้ในการผลิตไฮโดรเจนซัลไฟด์
- กำลังดำเนินการวิจัยเพื่อพัฒนาอะลูมิเนียมโฟมให้เป็นวัสดุที่แข็งแรงและน้ำหนักเบาเป็นพิเศษ
เป็นผู้ฟื้นฟู
- เป็นส่วนประกอบของเทอร์ไมต์ สารผสมสำหรับอลูมิโนเทอร์มิ
- อะลูมิเนียมใช้เพื่อกู้คืนโลหะหายากจากออกไซด์หรือเฮไลด์
โลหะผสมอลูมิเนียม
มักใช้เป็นวัสดุโครงสร้าง อลูมิเนียมบริสุทธิ์และโลหะผสมที่แตกต่างกันตามนั้น
โลหะผสมอลูมิเนียมแมกนีเซียมมีค่าสูง ความต้านทานการกัดกร่อนและเชื่อมได้ดี ตัวอย่างเช่นพวกเขาสร้างตัวเรือความเร็วสูง
โลหะผสมอะลูมิเนียม-แมงกานีสมีหลายวิธีคล้ายกับโลหะผสมอะลูมิเนียม-แมกนีเซียม
โลหะผสมอะลูมิเนียม-ทองแดง (โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ดูราลูมิน) สามารถอบชุบด้วยความร้อนได้ ซึ่งจะช่วยเพิ่มความแข็งแรงได้อย่างมาก น่าเสียดายที่วัสดุที่ผ่านการอบชุบด้วยความร้อนไม่สามารถเชื่อมได้ ดังนั้นชิ้นส่วนเครื่องบินจึงยังคงเชื่อมต่อกับหมุดย้ำ โลหะผสมที่มีปริมาณทองแดงสูงกว่าจะมีสีใกล้เคียงกับทองคำมาก และบางครั้งก็ใช้เพื่อเลียนแบบโลหะผสมดังกล่าว
อะลูมิเนียม-ซิลิกอนอัลลอยด์ (ซิลูมินส์) เหมาะสมที่สุดสำหรับการหล่อ กรณีของกลไกต่าง ๆ มักจะถูกโยนออกจากพวกเขา
โลหะผสมที่ซับซ้อนจากอะลูมิเนียม: การบิน
อลูมิเนียมจะเข้าสู่สถานะตัวนำยิ่งยวดที่อุณหภูมิ 1.2 เคลวิน
อะลูมิเนียมเป็นสารเติมแต่งในโลหะผสมอื่นๆ
อลูมิเนียมเป็นส่วนประกอบสำคัญของโลหะผสมหลายชนิด ตัวอย่างเช่น ในอะลูมิเนียมบรอนซ์ ส่วนประกอบหลักคือทองแดงและอะลูมิเนียม ในโลหะผสมแมกนีเซียม อลูมิเนียมมักใช้เป็นสารเติมแต่ง สำหรับการผลิตเกลียวในเครื่องทำความร้อนไฟฟ้าใช้ Fechral (Fe, Cr, Al) (พร้อมกับโลหะผสมอื่น ๆ)
เครื่องประดับ
เมื่ออะลูมิเนียมมีราคาแพงมาก จึงมีการทำเครื่องประดับหลากหลายรูปแบบ แฟชั่นสำหรับพวกเขาผ่านไปทันทีเมื่อเทคโนโลยีใหม่สำหรับการผลิตปรากฏขึ้นซึ่งช่วยลดต้นทุนได้หลายเท่า บางครั้งอะลูมิเนียมก็ถูกนำมาใช้ในการผลิตเครื่องประดับ
การทำแก้ว
ฟลูออไรด์ ฟอสเฟต และอะลูมิเนียมออกไซด์ใช้ในการผลิตแก้ว
อุตสาหกรรมอาหาร
อลูมิเนียมขึ้นทะเบียนเป็น วัตถุเจือปนอาหาร E173.
อะลูมิเนียมและสารประกอบในจรวด
อะลูมิเนียมและสารประกอบของอะลูมิเนียมถูกใช้เป็นเชื้อเพลิงขับเคลื่อนประสิทธิภาพสูงในสารขับดันแบบไบโพรเพลแลนท์ และเป็นสารขับดันในสารขับดันที่เป็นของแข็ง สารประกอบอะลูมิเนียมต่อไปนี้มีประโยชน์มากที่สุดในฐานะเชื้อเพลิงจรวด:
อะลูมิเนียม: เชื้อเพลิงในเชื้อเพลิงจรวด ใช้ในรูปของผงและสารแขวนลอยในไฮโดรคาร์บอน ฯลฯ
- อะลูมิเนียมไฮไดรด์
- อะลูมิเนียมโบราโนเอท
- ไตรเมทิลอะลูมิเนียม
- ไตรเอทิลอะลูมินัม
- อลูมิเนียมไตรโพรพิล
ลักษณะทางทฤษฎีเชื้อเพลิงที่เกิดจากอะลูมิเนียมไฮไดรด์ที่มีตัวออกซิไดซ์ต่างๆ
| ออกซิไดเซอร์ | แรงขับเฉพาะ (P1, วินาที) | อุณหภูมิการเผาไหม้ °С | ความหนาแน่นของเชื้อเพลิง g/cm³ | เพิ่มความเร็ว ΔV id, 25, m/s | เนื้อหาน้ำหนัก เชื้อเพลิง,% |
|---|---|---|---|---|---|
| ฟลูออรีน | 348,4 | 5009 | 1,504 | 5328 | 25 |
| เตตระฟลูออโรไฮดราซีน | 327,4 | 4758 | 1,193 | 4434 | 19 |
| ClF 3 | 287,7 | 4402 | 1,764 | 4762 | 20 |
| ClF 5 | 303,7 | 4604 | 1,691 | 4922 | 20 |
| เปอร์คลอริลฟลูออไรด์ | 293,7 | 3788 | 1,589 | 4617 | 47 |
| ออกซิเจนฟลูออไรด์ | 326,5 | 4067 | 1,511 | 5004 | 38,5 |
| ออกซิเจน | 310,8 | 4028 | 1,312 | 4428 | 56 |
| ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ | 318,4 | 3561 | 1,466 | 4806 | 52 |
| N 2 O 4 | 300,5 | 3906 | 1,467 | 4537 | 47 |
| กรดไนตริก | 301,3 | 3720 | 1,496 | 4595 | 49 |
อลูมิเนียมในวัฒนธรรมโลก
กวี Andrei Voznesensky เขียนบทกวี "Autumn" ในปี 1959 ซึ่งเขาใช้อลูมิเนียมเป็นภาพศิลปะ:
... และนอกหน้าต่างในน้ำค้างแข็งหนุ่ม
ทุ่งอลูมิเนียมนอน ...
Viktor Tsoi แต่งเพลง "Aluminium Cucumbers" โดยมีบทว่า
ปลูกแตงกวาอลูมิเนียม
บนผืนผ้าใบ
ฉันปลูกแตงกวาอลูมิเนียม
บนผืนผ้าใบ
ความเป็นพิษ
มีผลเป็นพิษเล็กน้อย แต่หลายชนิดสามารถละลายได้ในน้ำ สารประกอบอนินทรีย์อลูมิเนียมยังคงอยู่ในสารละลาย เวลานานและอาจส่งผลเสียต่อมนุษย์และสัตว์เลือดอุ่นได้จากการดื่มน้ำ คลอไรด์ ไนเตรต อะซิเตท ซัลเฟต ฯลฯ เป็นพิษมากที่สุด สำหรับมนุษย์ ปริมาณต่อไปนี้ของสารประกอบอะลูมิเนียม (มก./กก. ของน้ำหนักตัว) เป็นพิษเมื่อกลืนกิน: อะลูมิเนียม อะซิเตท - 0.2-0.4; อะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ - 3.7-7.3; สารส้มอลูมิเนียม - 2.9 ทำหน้าที่หลักใน ระบบประสาท(สะสมใน เนื้อเยื่อประสาทนำไปสู่ความผิดปกติของระบบประสาทส่วนกลางอย่างรุนแรง) อย่างไรก็ตาม มีการศึกษาคุณสมบัติเป็นพิษต่อระบบประสาทของอะลูมิเนียมตั้งแต่กลางทศวรรษ 1960 เนื่องจากการสะสมของโลหะในร่างกายมนุษย์ถูกขัดขวางโดยกลไกการขับถ่าย ภายใต้สภาวะปกติธาตุ 15 มก. ต่อวันสามารถขับออกทางปัสสาวะได้ ดังนั้นจึงพบผลกระทบด้านลบที่ยิ่งใหญ่ที่สุดในผู้ที่มีการทำงานของไตบกพร่อง
ข้อมูลเพิ่มเติม
อะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์
- สารานุกรมอลูมิเนียม
- สารประกอบอะลูมิเนียม
- สถาบันอลูมิเนียมนานาชาติ
อะลูมิเนียม อัล (13)
สารยึดเกาะที่มีอลูมิเนียมเป็นที่รู้จักกันมาตั้งแต่สมัยโบราณ อย่างไรก็ตามภายใต้สารส้ม (Latin Alumen หรือ Alumin, German Alaun) ซึ่งกล่าวถึงโดยเฉพาะอย่างยิ่งโดย Pliny สารต่าง ๆ เป็นที่เข้าใจในสมัยโบราณและในยุคกลาง ในพจนานุกรมเล่นแร่แปรธาตุของ Roeland คำว่า Alumen พร้อมคำจำกัดความที่หลากหลายมีให้ใน 34 ความหมาย โดยเฉพาะอย่างยิ่ง มันหมายถึง antimonium, Alumen alafuri - เกลืออัลคาไลน์, Alumen Alcori - nitrum หรือ alkaline alum, Alumen creptum - tartar (tartar) ของไวน์ชั้นดี, Alumen fascioli - alkali, Alumen odig - แอมโมเนีย, Alumen scoriole - ยิปซั่ม ฯลฯ Lemery ผู้เขียน "Dictionary of Simple Apothecary Products" (1716) ที่รู้จักกันดียังให้รายชื่อสารส้มมากมาย
จนถึงศตวรรษที่ 18 สารประกอบอะลูมิเนียม (สารส้มและออกไซด์) ไม่สามารถแยกความแตกต่างจากสารอื่นที่คล้ายคลึงกันได้ใน รูปร่างการเชื่อมต่อ Lemery อธิบายสารส้มดังนี้: “ในปี 1754 r. Marggraf แยกออกจากสารละลายของสารส้ม (โดยการกระทำของอัลคาไล) การตกตะกอนของอะลูมิเนียมออกไซด์ซึ่งเขาเรียกว่า "ดินอลูมินัส" (Alaunerde) และสร้างความแตกต่างจากดินแดนอื่น ในไม่ช้าดินสารส้มก็ถูกเรียกว่าอลูมินา (อลูมินาหรืออลูมินา) ในปี ค.ศ. 1782 ลาวัวซิเยร์แนะนำว่าอลูมินาเป็นออกไซด์ของธาตุที่ไม่รู้จัก ใน "ตารางร่างกายที่เรียบง่าย" Lavoisier วางอลูมินาไว้ท่ามกลาง คำพ้องความหมายของชื่ออลูมินายังได้รับที่นี่: argile, สารส้ม ดินฐานของสารส้ม คำว่า argyla หรือ argilla ตามที่ Lemery ชี้ให้เห็นในพจนานุกรมของเขา มาจากภาษากรีก เครื่องปั้นดินเผา ดัลตันในของเขา ระบบใหม่ของปรัชญาเคมี” ให้สัญลักษณ์พิเศษสำหรับอลูมินาและให้สูตรโครงสร้างที่ซับซ้อน (!) สำหรับสารส้ม
หลังจากการค้นพบโลหะอัลคาไลโดยใช้ไฟฟ้ากัลวานิก Davy และ Berzelius พยายามแยกโลหะอะลูมิเนียมออกจากอลูมินาด้วยวิธีเดียวกันไม่สำเร็จ เฉพาะในปี พ.ศ. 2368 เท่านั้นที่แก้ปัญหาโดยนักฟิสิกส์ชาวเดนมาร์ก Oersted โดยวิธีทางเคมี เขาส่งคลอรีนผ่านส่วนผสมที่ร้อนของอลูมินาและถ่านหิน และผลลัพธ์ที่ได้คืออะลูมิเนียมคลอไรด์ปราศจากน้ำถูกทำให้ร้อนด้วยโพแทสเซียมอะมัลกัม หลังจากการระเหยของปรอท Oersted เขียนว่าได้โลหะมาซึ่งมีลักษณะคล้ายกับดีบุก ในที่สุด ในปี ค.ศ. 1827 Wehler ได้แยกอะลูมิเนียมที่เป็นโลหะออกจากกันมากขึ้น วิธีที่มีประสิทธิภาพ- ให้ความร้อนอะลูมิเนียมคลอไรด์ปราศจากน้ำด้วยโลหะโพแทสเซียม
ราวปี ค.ศ. 1807 Davy ซึ่งกำลังพยายามทำการแยกอิเล็กโทรไลซิสของอลูมินา ได้ตั้งชื่อโลหะที่อยู่ในนั้นว่า อะลูมิเนียม (อะลูมิเนียม) หรืออะลูมิเนียม (อะลูมิเนียม) ตั้งแต่นั้นมา นามสกุลได้กลายเป็นที่คุ้นเคยในสหรัฐอเมริกา ในขณะที่ในอังกฤษและประเทศอื่น ๆ ชื่ออะลูมิเนียม (อะลูมิเนียม) ซึ่งต่อมาถูกเสนอโดย Davy คนเดียวกันนั้นก็เป็นที่ยอมรับ ค่อนข้างชัดเจนว่าชื่อเหล่านี้มาจากคำภาษาละติน alum (Alumen) เกี่ยวกับที่มาของความคิดเห็นที่แตกต่างกันตามหลักฐานของผู้เขียนหลายคนตั้งแต่สมัยโบราณ ดังนั้น A. M. Vasiliev โดยสังเกตที่มาที่ไม่ชัดเจนของคำนี้ อ้างถึงความคิดเห็นของ Isidore (เห็นได้ชัดว่า Isidore of Seville อธิการที่อาศัยอยู่ใน 560 - 636 นักสารานุกรมที่มีส่วนร่วมโดยเฉพาะในการศึกษานิรุกติศาสตร์): “ อะลูมิเนียมเรียกว่า ลูเมน เนื่องจากจะให้ลูเมนของสี (แสง ความสว่าง) ถูกเติมในระหว่างการย้อม อย่างไรก็ตาม คำอธิบายนี้แม้จะเก่ามาก แต่ก็ไม่ได้พิสูจน์ว่าคำว่า alumen มีต้นกำเนิดเพียงเท่านี้ มีเพียงการพูดซ้ำซากแบบสุ่มเท่านั้นที่นี่ ในทางกลับกัน Lemery (1716) ชี้ให้เห็นว่าคำว่า alumen เกี่ยวข้องกับภาษากรีก (halmi) ซึ่งหมายถึงความเค็ม น้ำเกลือ น้ำเกลือ ฯลฯ
ชื่ออลูมิเนียมของรัสเซียในทศวรรษแรกของศตวรรษที่ 19 ค่อนข้างหลากหลาย เห็นได้ชัดว่าผู้เขียนหนังสือเคมีในยุคนี้แต่ละคนพยายามเสนอชื่อของตัวเอง ดังนั้น Zakharov จึงเรียกอะลูมิเนียมอลูมินา (1810), Giese - alumium (1813), Strakhov - สารส้ม (1825), Iovsky - เนื้อหาดินเหนียว, Shcheglov - alumina (1830) ในร้านค้า Dvigubsky (1822 - 1830) อลูมินาเรียกว่าอลูมินาอลูมินาอลูมินา (เช่นอลูมินากรดฟอสฟอริก) และโลหะเรียกว่าอลูมิเนียมและอลูมิเนียม (1824) Hess ในฉบับพิมพ์ครั้งแรกของ "Fundamentals of Pure Chemistry" (1831) ใช้ชื่ออลูมินา (อะลูมิเนียม) และในฉบับที่ห้า (พ.ศ. 2383) - ดินเหนียว อย่างไรก็ตาม เขาสร้างชื่อของเกลือโดยใช้คำว่าอลูมินา เช่น อลูมินาซัลเฟต Mendeleev ในหนังสือ Fundamentals of Chemistry ฉบับพิมพ์ครั้งแรก (1871) ใช้ชื่ออะลูมิเนียมและเคลย์ ในฉบับต่อๆ ไป คำว่า Clay ไม่พบอีกต่อไป
IIIB | VIIB | ---- | VIIIB | ---- | IIIA | VIIA | VIIIA |
|||||||||||
| ระยะเวลา | ||||||||||||||||||
| 1 | 1 | 2 |
||||||||||||||||
| 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
