อลูมิเนียมคืออะไร

น้ำหนักเบา ทนทาน ทนต่อการกัดกร่อนและใช้งานได้จริง เป็นการผสมผสานคุณสมบัติที่ทำให้อะลูมิเนียมเป็นวัสดุโครงสร้างหลักในยุคของเรา อลูมิเนียมพบได้ในบ้านที่เราอาศัยอยู่ รถยนต์ รถไฟ และเครื่องบินที่เราเดินทาง โทรศัพท์มือถือและคอมพิวเตอร์ ชั้นวางของในตู้เย็น และการตกแต่งภายในที่ทันสมัย แต่เมื่อ 200 ปีที่แล้ว ยังไม่ค่อยมีใครรู้จักโลหะชนิดนี้

"สิ่งที่ดูเหมือนไม่เป็นจริงมานานหลายศตวรรษ ซึ่งเมื่อวานเป็นเพียงความฝันที่ท้าทาย วันนี้กลายเป็นงานจริง และพรุ่งนี้ - ความสำเร็จ"

Sergei Pavlovich Korolev
นักวิทยาศาสตร์ นักออกแบบ ผู้ก่อตั้งอวกาศเชิงปฏิบัติ

อลูมิเนียม - โลหะเงิน-ขาว องค์ที่ 13 ตารางธาตุเมนเดเลเยฟ. เหลือเชื่อ แต่เป็นความจริง: อลูมิเนียมเป็นโลหะที่พบมากที่สุดในโลก โดยมีสัดส่วนมากกว่า 8% ของมวลทั้งหมด เปลือกโลกและเป็นองค์ประกอบทางเคมีที่มีมากเป็นอันดับสามของโลกรองจากออกซิเจนและซิลิกอน

ในเวลาเดียวกัน อลูมิเนียมไม่ได้เกิดขึ้นในธรรมชาติในรูปแบบที่บริสุทธิ์ เนื่องจากมีกิจกรรมทางเคมีสูง นั่นคือเหตุผลที่เราเรียนรู้เกี่ยวกับเรื่องนี้ค่อนข้างเร็ว ทางการได้อะลูมิเนียมมาในปี พ.ศ. 2367 และอีกครึ่งศตวรรษผ่านไปก่อนที่การผลิตภาคอุตสาหกรรมจะเริ่มขึ้น

อลูมิเนียมมักพบในธรรมชาติในองค์ประกอบ สารส้ม. แร่ธาตุเหล่านี้เป็นแร่ธาตุที่รวมเกลือสองชนิดของกรดซัลฟิวริกเข้าด้วยกัน: เกลือหนึ่งมีพื้นฐานมาจากโลหะอัลคาไล (ลิเธียม โซเดียม โพแทสเซียม รูบิเดียม หรือซีเซียม) และอีกเกลือหนึ่งมีพื้นฐานมาจากโลหะในกลุ่มที่สามของตารางธาตุ ซึ่งส่วนใหญ่เป็นอะลูมิเนียม

สารส้มยังคงใช้อยู่ในปัจจุบันในการทำน้ำให้บริสุทธิ์ ในการปรุงอาหาร ยารักษาโรค งาม เคมี และอุตสาหกรรมอื่นๆ อย่างไรก็ตาม อลูมิเนียมได้ชื่อมาจากสารส้ม ซึ่งในภาษาละตินเรียกว่า alumen

คอรันดัม

ทับทิม ไพลิน มรกต และพลอยสีฟ้าเป็นแร่ธาตุอะลูมิเนียม
สองอันแรกเกี่ยวข้องกับคอรันดัม - เป็นอะลูมิเนียมออกไซด์ (Al 2 O 3) ในรูปแบบผลึก มีความโปร่งใสตามธรรมชาติ และในแง่ของความแข็งแกร่งนั้น เป็นอันดับสองรองจากเพชรเท่านั้น กระจกกันกระสุน ช่องหน้าต่างในเครื่องบิน หน้าจอสมาร์ทโฟนทำจากแซฟไฟร์
และหนึ่งในแร่ธาตุคอรันดัมที่มีคุณค่าน้อยกว่า - กากกะรุนถูกใช้เป็นวัสดุที่มีฤทธิ์กัดกร่อนรวมถึงสำหรับการสร้างกระดาษทราย

ถึงวันนี้เกือบ 300 การเชื่อมต่อต่างๆและแร่ธาตุอะลูมิเนียม ตั้งแต่เฟลด์สปาร์ ซึ่งเป็นแร่หลักที่สร้างหินบนโลก ไปจนถึงทับทิม ไพลิน หรือมรกต ซึ่งไม่มีให้เห็นทั่วไปอีกต่อไป

Hans Christian Oersted(1777-1851) - นักฟิสิกส์ชาวเดนมาร์กสมาชิกกิตติมศักดิ์ของ St. Petersburg Academy of Sciences (1830) เกิดที่เมือง Rudkörbing ในครอบครัวเภสัชกร ใน 1,797 เขาจบการศึกษาจากมหาวิทยาลัยโคเปนเฮเกนใน 1,806 เขาเป็นศาสตราจารย์.

แต่ไม่ว่าอะลูมิเนียมจะธรรมดาแค่ไหน การค้นพบก็เกิดขึ้นได้ก็ต่อเมื่อเครื่องมือใหม่ปรากฏขึ้นในการกำจัดของนักวิทยาศาสตร์ ซึ่งช่วยให้พวกเขาสามารถแยกสารที่ซับซ้อนออกเป็นส่วนง่าย ๆ - ไฟฟ้า .

และในปี 1824 นักฟิสิกส์ชาวเดนมาร์ก Hans Christian Oersted ได้รับอะลูมิเนียมโดยใช้กระบวนการอิเล็กโทรลิซิส ปนเปื้อนด้วยโพแทสเซียมและปรอทเจือปนใน ปฏิกริยาเคมีอย่างไรก็ตาม นี่เป็นกรณีแรกของการรับอะลูมิเนียม

อลูมิเนียมยังคงผลิตโดยใช้กระแสไฟฟ้าในปัจจุบัน

วัตถุดิบในการผลิตอะลูมิเนียมในปัจจุบันเป็นแร่อะลูมิเนียมอีกชนิดหนึ่งที่พบได้ทั่วไปในธรรมชาติ - อะลูมิเนียม. นี่คือหินดินเหนียว ซึ่งประกอบด้วยการดัดแปลงต่างๆ ของอะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ด้วยส่วนผสมของออกไซด์ของเหล็ก ซิลิกอน ไททาเนียม กำมะถัน แกลเลียม โครเมียม วาเนเดียม เกลือคาร์บอเนตของแคลเซียม เหล็ก และแมกนีเซียม - เกือบครึ่งหนึ่งของตารางธาตุ โดยเฉลี่ยแล้วอะลูมิเนียม 1 ตันผลิตจากอะลูมิเนียม 4-5 ตัน

อะลูมิเนียม

อะลูมิเนียมถูกค้นพบในปี พ.ศ. 2364 โดยนักธรณีวิทยา ปิแอร์ แบร์เทียร์ ทางตอนใต้ของฝรั่งเศส สายพันธุ์นี้ได้ชื่อมาเพื่อเป็นเกียรติแก่ท้องที่ของ Les Baux ซึ่งพบ แร่อะลูมิเนียมสำรองประมาณ 90% ของโลกกระจุกตัวอยู่ในประเทศเขตร้อนและกึ่งเขตร้อน - ในกินี ออสเตรเลีย เวียดนาม บราซิล อินเดีย และจาเมกา

ได้มาจากแร่อะลูมิเนียม อลูมินา. นี่คืออะลูมิเนียมออกไซด์ Al 2 O 3 ซึ่งอยู่ในรูปของผงสีขาวและโลหะถูกผลิตโดยอิเล็กโทรไลซิสในโรงงานอะลูมิเนียม

ต้องการการผลิตอลูมิเนียม จำนวนมากไฟฟ้า. สำหรับการผลิตโลหะ 1 ตัน ต้องใช้พลังงานประมาณ 15 MWh - นี่คือจำนวนอาคารอพาร์ตเมนต์ 100 หลังที่บริโภคตลอดทั้งเดือน ดังนั้นจึงเหมาะสมที่สุดที่จะสร้างโรงถลุงอะลูมิเนียมใกล้กับแหล่งพลังงานหมุนเวียนที่มีประสิทธิภาพ ที่สุด ทางออกที่ดีที่สุด – โรงไฟฟ้าพลังน้ำเป็นตัวแทนที่ทรงพลังที่สุดของ "พลังงานสีเขียว" ทุกประเภท

คุณสมบัติอลูมิเนียม

อลูมิเนียมมีคุณสมบัติอันล้ำค่าที่หายาก นี่เป็นหนึ่งในโลหะที่เบาที่สุดในธรรมชาติ: เบากว่าเหล็กเกือบสามเท่า แต่ในขณะเดียวกันก็มีความแข็งแรง เหนียวมาก และไม่อยู่ภายใต้การกัดกร่อน เนื่องจากพื้นผิวของมันถูกปกคลุมด้วยออกไซด์ที่บางที่สุด แต่แข็งแกร่งมากเสมอ ฟิล์ม. ไม่เป็นแม่เหล็ก นำไฟฟ้าได้ดี และเกิดโลหะผสมกับโลหะเกือบทั้งหมด

ง่าย

เบากว่าเตารีด 3 เท่า

ยาวนาน

มีความแข็งแรงเทียบเท่าเหล็กกล้า

พลาสติก

คล้อยตามการประมวลผลทางกลทุกประเภท

ไม่มีการกัดกร่อน

ฟิล์มบางออกไซด์ป้องกันการกัดกร่อน

อลูมิเนียมสามารถแปรรูปได้ง่ายด้วยแรงกดทั้งร้อนและเย็น มันยืมตัวเองไปกลิ้ง, วาด, ปั๊ม อลูมิเนียมไม่ไหม้ ไม่ต้องการสีพิเศษ และไม่เป็นพิษ เหมือนพลาสติก

ความเหนียวของอะลูมิเนียมนั้นสูงมาก: แผ่นบางเพียง 4 ไมครอนและลวดที่บางที่สุดก็ทำจากอลูมิเนียมได้ บางมาก อลูมิเนียมฟอยล์บางกว่าเส้นผมมนุษย์ถึงสามเท่า นอกจากนี้ เมื่อเทียบกับโลหะและวัสดุอื่นๆ จะประหยัดกว่า

ความสามารถสูงในการสร้างสารประกอบต่างๆ องค์ประกอบทางเคมีเกิดโลหะผสมอลูมิเนียมจำนวนมาก แม้แต่สิ่งเจือปนเพียงเล็กน้อยก็เปลี่ยนคุณสมบัติของโลหะได้อย่างมากและเปิดพื้นที่ใหม่สำหรับการใช้งาน ตัวอย่างเช่น อะลูมิเนียมผสมกับซิลิกอนและแมกนีเซียมใน ชีวิตประจำวันสามารถพบได้ตามท้องถนนอย่างแท้จริง - ในรูปแบบของล้อหล่อ เครื่องยนต์ ส่วนประกอบแชสซี และส่วนอื่นๆ ของรถสมัยใหม่ และถ้าคุณเพิ่มไปยัง อลูมิเนียมอัลลอยด์สังกะสี บางทีคุณอาจถือมันไว้ในมืออยู่แล้ว เพราะเป็นโลหะผสมที่ใช้ในการผลิตเคส โทรศัพท์มือถือและแท็บเล็ต ในขณะเดียวกัน นักวิทยาศาสตร์ยังคงคิดค้นอลูมิเนียมอัลลอยด์ใหม่และใหม่
อลูมิเนียมสำรอง
อะลูมิเนียมประมาณ 75% ที่ผลิตได้ตลอดทั้งอุตสาหกรรมยังคงใช้งานอยู่

รูปภาพที่ใช้ในบทความนี้ © Shutterstock และ © Rusal.

อลูมิเนียมและคุณสมบัติของมัน

อลูมิเนียมเป็นองค์ประกอบทางเคมีของกลุ่มที่สามของ D.I. เมนเดเลเยฟ.

เกรดและองค์ประกอบทางเคมี (%) ของอะลูมิเนียมขั้นต้น (GOST 11069–74)

*สำหรับผลรวมของไททาเนียม วาเนเดียม โครเมียม และแมงกานีส

** อนุญาตให้มีเศษส่วนของธาตุเหล็กอย่างน้อย 0.18%

*** "E" - ในเกรดที่มีคุณสมบัติทางไฟฟ้ารับประกัน

อลูมิเนียมบริสุทธิ์ทางเทคนิคที่ใช้สำหรับการผลิตผลิตภัณฑ์กึ่งสำเร็จรูปและผลิตภัณฑ์โดยการเสียรูปรวมอยู่ใน GOST 4784-74

องค์ประกอบทางเคมี (%) ของอลูมิเนียมทางเทคนิค

* B: 0.02%; Ti+V: 0.02%

**B: 0.05%; Ti+V: 0.02%

รับประกันคุณสมบัติทางกล (อย่างน้อย) ของแผ่นจาก AD0, AD1

อะลูมิเนียม,องค์ประกอบทางเคมีของกลุ่ม III ของระบบธาตุ เลขอะตอม 13 มวลอะตอมสัมพัทธ์ 26.98 ในธรรมชาติมีนิวไคลด์เสถียรเพียงตัวเดียว 27 อัล มีการประดิษฐ์ไอโซโทปกัมมันตภาพรังสีของอลูมิเนียมจำนวนหนึ่งซึ่งมีอายุยาวนานที่สุด - 26 Al มีครึ่งชีวิต 720,000 ปี

อลูมิเนียมในธรรมชาติมีอะลูมิเนียมจำนวนมากในเปลือกโลก: 8.6% โดยน้ำหนัก เป็นอันดับหนึ่งในบรรดาโลหะทั้งหมด และอันดับสามในบรรดาองค์ประกอบอื่นๆ (รองจากออกซิเจนและซิลิกอน) มีอะลูมิเนียมเป็นสองเท่าของเหล็กและมากกว่าทองแดง สังกะสี โครเมียม ดีบุก และตะกั่ว 350 เท่า! ตามที่เขาเขียนเมื่อกว่า 100 ปีที่แล้วในหนังสือเรียนคลาสสิกของเขา พื้นฐานของเคมีดี. Mendeleev ของโลหะทั้งหมด "อลูมิเนียมมีมากที่สุดในธรรมชาติ พอเพียงที่จะชี้ให้เห็นว่ามันเป็นส่วนหนึ่งของดินเหนียว เพื่อให้การกระจายตัวของอะลูมิเนียมทั่วไปในเปลือกโลกมีความชัดเจน อลูมิเนียมหรือโลหะของสารส้ม (alumen) จึงเรียกว่าดินเหนียวซึ่งพบได้ในดินเหนียว

แร่อะลูมิเนียมที่สำคัญที่สุดคือบอกไซต์ ซึ่งเป็นส่วนผสมของออกไซด์พื้นฐาน AlO(OH) และไฮดรอกไซด์ Al(OH) 3 แหล่งแร่อะลูมิเนียมที่ใหญ่ที่สุดอยู่ในออสเตรเลีย บราซิล กินีและจาเมกา การผลิตภาคอุตสาหกรรมยังดำเนินการในประเทศอื่น ๆ Alunite (หินสารส้ม) (Na, K) 2 SO 4 Al 2 (SO 4) 3 4Al (OH) 3, nepheline (Na, K) 2 O Al 2 O 3 2SiO 2 ก็อุดมไปด้วยอลูมิเนียมเช่นกัน โดยรวมแล้วรู้จักแร่ธาตุมากกว่า 250 ชนิดซึ่งรวมถึงอลูมิเนียม ส่วนใหญ่เป็นอะลูมิโนซิลิเกตซึ่งเปลือกโลกส่วนใหญ่ก่อตัวขึ้น เมื่อมีการผุกร่อนจะเกิดดินเหนียวซึ่งเป็นพื้นฐานของแร่ kaolinite Al 2 O 3 2SiO 2 2H 2 O สิ่งเจือปนของเหล็กมักจะทำให้ดินเหนียวสีน้ำตาล แต่ก็มีดินขาว - ดินขาวซึ่งใช้ทำเครื่องลายคราม และผลิตภัณฑ์ไฟ

บางครั้งพบคอรันดัมแร่ที่แข็งเป็นพิเศษ (รองจากเพชรเท่านั้น) - ผลึกออกไซด์ของ Al 2 O 3 ซึ่งมักถูกแต่งแต้มด้วยสิ่งสกปรกในสีที่ต่างกัน ความหลากหลายของสีน้ำเงิน (ส่วนผสมของไทเทเนียมและเหล็ก) เรียกว่าไพลิน ส่วนสีแดง (ส่วนผสมของโครเมียม) เรียกว่าทับทิม สิ่งเจือปนต่าง ๆ สามารถแต่งสีคอรันดัมอันสูงส่งที่เรียกว่าสีเขียว สีเหลือง สีส้ม สีม่วง และสีและเฉดสีอื่นๆ

จนกระทั่งเมื่อไม่นานนี้ เชื่อกันว่าอะลูมิเนียมซึ่งเป็นโลหะที่มีฤทธิ์มาก ไม่สามารถเกิดขึ้นได้ในธรรมชาติในสภาวะอิสระ อย่างไรก็ตาม ในปี 1978 อะลูมิเนียมพื้นเมืองถูกค้นพบในโขดหินของแพลตฟอร์มไซบีเรีย - ในรูปแบบของหนวดเครายาวเพียง 0.5 มม. (มีความหนาของเกลียวหลายไมโครเมตร) นอกจากนี้ยังพบอะลูมิเนียมพื้นเมืองในดินดวงจันทร์ที่ส่งมายังโลกจากภูมิภาคของทะเลแห่งวิกฤตและความอุดมสมบูรณ์ สันนิษฐานว่าอลูมิเนียมโลหะสามารถเกิดขึ้นได้จากการควบแน่นจากแก๊ส เป็นที่ทราบกันดีว่าเมื่ออะลูมิเนียมเฮไลด์ - คลอไรด์ โบรไมด์ ฟลูออไรด์ - ถูกให้ความร้อน พวกมันสามารถระเหยได้ง่ายไม่มากก็น้อย (เช่น AlCl 3 ระเหยแล้วที่อุณหภูมิ 180 ° C) ด้วยอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นอย่างมากอะลูมิเนียมเฮไลด์จะสลายตัวและผ่านเข้าสู่สถานะที่มีความจุของโลหะต่ำกว่าเช่น AlCl เมื่อสารประกอบดังกล่าวควบแน่นด้วยอุณหภูมิที่ลดลงและไม่มีออกซิเจน จะเกิดปฏิกิริยาไม่สมส่วนเกิดขึ้นในเฟสของแข็ง: อะตอมอะลูมิเนียมบางส่วนจะถูกออกซิไดซ์และเข้าสู่สถานะไตรวาเลนต์ตามปกติ และบางส่วนก็ลดลง อะลูมิเนียมโมโนวาเลนต์สามารถลดได้เฉพาะกับโลหะเท่านั้น: 3AlCl  2Al + AlCl 3 สมมติฐานนี้ยังได้รับการสนับสนุนโดยรูปทรงเส้นใยของผลึกอะลูมิเนียมพื้นเมือง โดยปกติ ผลึกของโครงสร้างนี้จะเกิดขึ้นเนื่องจากการเติบโตอย่างรวดเร็วจากเฟสของแก๊ส อาจเป็นไปได้ว่านักเก็ตอลูมิเนียมด้วยกล้องจุลทรรศน์ในดินบนดวงจันทร์ก็เกิดขึ้นในลักษณะเดียวกัน

ชื่อ อลูมิเนียม มาจากภาษาละติน alumen (สกุล case aluminis) ที่เรียกว่าสารส้มโพแทสเซียม-อะลูมิเนียมซัลเฟต KAl (SO 4) 2 12H 2 O) ซึ่งใช้เป็นสีย้อมผ้าในการย้อมผ้า ชื่อละตินอาจย้อนกลับไปที่ "halme" ของกรีก - น้ำเกลือน้ำเกลือ เป็นที่น่าแปลกใจว่าในอังกฤษอะลูมิเนียมเป็นอะลูมิเนียม และในสหรัฐอเมริกาเป็นอะลูมิเนียม

ในหนังสือวิชาเคมียอดนิยมหลายเล่ม มีตำนานเล่าว่านักประดิษฐ์บางคนซึ่งไม่มีชื่อที่บันทึกไว้ ได้นำมาให้จักรพรรดิ Tiberius ผู้ปกครองกรุงโรมในปี ค.ศ. 14-27 ชามทำด้วยโลหะคล้ายสีเงิน แต่ เบากว่า ของขวัญชิ้นนี้ทำให้เจ้านายต้องเสียชีวิต: Tiberius สั่งให้ประหารชีวิตเขาและทำลายโรงงาน เพราะเขากลัวว่าโลหะใหม่จะลดค่าเงินในคลังสมบัติของจักรพรรดิ

ตำนานนี้มีพื้นฐานมาจากเรื่องราวของพลินีผู้เฒ่า นักเขียนและปราชญ์ชาวโรมัน ผู้แต่ง ประวัติศาสตร์ธรรมชาติ- สารานุกรมความรู้วิทยาศาสตร์ธรรมชาติในสมัยโบราณ จากข้อมูลของ Pliny โลหะใหม่ได้มาจาก "ดินเหนียว" แต่ดินเหนียวมีอลูมิเนียม

นักเขียนสมัยใหม่มักจะจองเสมอว่าเรื่องราวทั้งหมดนี้ไม่มีอะไรมากไปกว่าเทพนิยายที่สวยงาม และไม่น่าแปลกใจเลยที่อะลูมิเนียมในหินจะจับกับออกซิเจนอย่างแรง และต้องใช้พลังงานเป็นจำนวนมากในการปลดปล่อย อย่างไรก็ตาม เมื่อเร็ว ๆ นี้ มีข้อมูลใหม่เกี่ยวกับความเป็นไปได้พื้นฐานของการได้รับอะลูมิเนียมที่เป็นโลหะในสมัยโบราณ ดังที่แสดงโดยการวิเคราะห์สเปกตรัม การตกแต่งบนหลุมฝังศพของผู้บัญชาการทหารจีน Zhou-Zhu ที่เสียชีวิตเมื่อต้นศตวรรษที่ 3 AD ทำจากโลหะผสมที่เป็นอะลูมิเนียม 85% คนโบราณสามารถรับอลูมิเนียมฟรีได้หรือไม่? วิธีการที่ทราบทั้งหมด (อิเล็กโทรไลซิส การลดโซเดียมหรือโพแทสเซียมของโลหะ) จะถูกกำจัดโดยอัตโนมัติ อะลูมิเนียมพื้นเมืองสามารถพบได้ในสมัยโบราณ เช่น ก้อนทองคำ เงิน ทองแดง หรือไม่? นอกจากนี้ยังไม่รวม: อลูมิเนียมพื้นเมืองเป็นแร่ที่หายากที่สุดที่เกิดขึ้นในปริมาณเล็กน้อยดังนั้นผู้เชี่ยวชาญในสมัยโบราณจึงไม่สามารถค้นหาและรวบรวมนักเก็ตในปริมาณที่เหมาะสมได้

อย่างไรก็ตาม สามารถอธิบายเรื่องราวของพลินีได้อีก อลูมิเนียมสามารถกู้คืนได้จากแร่ไม่เพียงแค่ด้วยความช่วยเหลือของไฟฟ้าและโลหะอัลคาไลเท่านั้น มีสารรีดิวซ์ที่มีอยู่และใช้กันอย่างแพร่หลายตั้งแต่สมัยโบราณ - นี่คือถ่านหินด้วยความช่วยเหลือของออกไซด์ของโลหะหลายชนิดจะลดลงเป็นโลหะอิสระเมื่อถูกความร้อน ในช่วงปลายทศวรรษ 1970 นักเคมีชาวเยอรมันตัดสินใจทดสอบว่าอลูมิเนียมสามารถสร้างขึ้นในสมัยโบราณได้หรือไม่โดยการลดปริมาณถ่านหิน พวกเขาให้ความร้อนส่วนผสมของดินเหนียวกับผงถ่านหินและเกลือหรือโปแตชทั่วไป (โพแทสเซียมคาร์บอเนต) ในเบ้าหลอมดินเหนียวที่มีความร้อนสีแดง เกลือได้มาจากน้ำทะเลและโปแตชจากเถ้าพืชเพื่อใช้เฉพาะสารและวิธีการที่มีอยู่ในสมัยโบราณเท่านั้น เมื่อเวลาผ่านไป ตะกรันกับลูกอะลูมิเนียมก็ลอยอยู่บนผิวเบ้าหลอม! ผลผลิตของโลหะมีขนาดเล็ก แต่เป็นไปได้ด้วยวิธีนี้ที่นักโลหะวิทยาโบราณจะได้รับ "โลหะแห่งศตวรรษที่ 20"

คุณสมบัติของอลูมิเนียมสีของอะลูมิเนียมบริสุทธิ์คล้ายกับสีเงิน เป็นโลหะที่เบามาก มีความหนาแน่นเพียง 2.7 g/cm 3 เบากว่าอลูมิเนียมเป็นเพียงโลหะอัลคาไลและอัลคาไลน์เอิร์ท (ยกเว้นแบเรียม) เบริลเลียมและแมกนีเซียม อลูมิเนียมยังละลายได้ง่าย - ที่ 600 ° C (ลวดอลูมิเนียมบางสามารถละลายบนเตาในครัวธรรมดา) แต่เดือดที่ 2452 ° C เท่านั้น ในแง่ของการนำไฟฟ้า อลูมิเนียมอยู่ในอันดับที่ 4 รองจากเงินเท่านั้น (เป็นอันดับแรก) ทองแดงและทองคำซึ่งมีความสำคัญในทางปฏิบัติอย่างมากเนื่องจากอลูมิเนียมราคาถูก ค่าการนำความร้อนของโลหะเปลี่ยนแปลงในลำดับเดียวกัน การตรวจสอบค่าการนำความร้อนสูงของอะลูมิเนียมทำได้ง่ายโดยการจุ่มช้อนอลูมิเนียมลงในชาร้อน และอีกหนึ่งคุณสมบัติที่โดดเด่นของโลหะนี้: พื้นผิวที่เรียบและเป็นมันเงาสะท้อนแสงได้อย่างสมบูรณ์แบบ: จาก 80 ถึง 93% ในบริเวณที่มองเห็นได้ของสเปกตรัม ขึ้นอยู่กับความยาวคลื่น ในภูมิภาครังสีอัลตราไวโอเลต อะลูมิเนียมไม่เท่ากันในแง่นี้ และเฉพาะในพื้นที่สีแดงเท่านั้นที่ด้อยกว่าสีเงินเล็กน้อย (ในรังสีอัลตราไวโอเลต เงินมีการสะท้อนแสงต่ำมาก)

อะลูมิเนียมบริสุทธิ์เป็นโลหะที่ค่อนข้างอ่อน ซึ่งอ่อนกว่าทองแดงเกือบสามเท่า ดังนั้นแม้แต่แผ่นและแท่งอะลูมิเนียมที่ค่อนข้างหนาก็ดัดได้ง่าย แต่เมื่ออะลูมิเนียมก่อตัวเป็นโลหะผสม (มีจำนวนมาก) ความแข็งของอะลูมิเนียมจะเพิ่มขึ้นเป็นสิบเท่า

สถานะออกซิเดชันที่เป็นลักษณะเฉพาะของอลูมิเนียมคือ +3 แต่เนื่องจากการมีอยู่ของ 3 . ที่ไม่ได้บรรจุ R- และ 3 d-อะตอมของอะลูมิเนียมออร์บิทัลสามารถสร้างพันธะเพิ่มเติมระหว่างผู้บริจาค-ผู้รับ ดังนั้น ไอออน Al 3+ ที่มีรัศมีขนาดเล็กจึงมีแนวโน้มที่จะเกิดการก่อตัวที่ซับซ้อน ทำให้เกิดสารเชิงซ้อนของประจุบวกและประจุลบต่างๆ: AlCl 4 – , AlF 6 3– , 3+ , Al(OH) 4 – , Al(OH) 6 3 – , AlH 4 – และอื่นๆ อีกมากมาย คอมเพล็กซ์ที่มีสารประกอบอินทรีย์เป็นที่รู้จักกัน

กิจกรรมทางเคมีของอลูมิเนียมนั้นสูงมาก ในชุดศักย์ไฟฟ้าที่อยู่ด้านหลังแมกนีเซียมทันที เมื่อมองแวบแรก คำพูดดังกล่าวอาจดูแปลก เพราะกระทะหรือช้อนอลูมิเนียมมีความเสถียรในอากาศ และไม่ยุบตัวในน้ำเดือด อลูมิเนียมไม่เหมือนเหล็กไม่เป็นสนิม ปรากฎว่าในอากาศโลหะถูกปกคลุมด้วย "เกราะ" ที่ไม่มีสีบาง แต่แข็งแกร่งของออกไซด์ซึ่งช่วยปกป้องโลหะจากการเกิดออกซิเดชัน ดังนั้น หากนำลวดอลูมิเนียมหนาหรือแผ่นหนา 0.5-1 มม. เข้าไปในเปลวไฟของเตา โลหะจะหลอมเหลว แต่อะลูมิเนียมจะไม่ไหล เนื่องจากมันยังคงอยู่ในถุงออกไซด์ของมัน หากคุณกีดกันฟิล์มป้องกันอะลูมิเนียมหรือทำให้หลวม (เช่น โดยการแช่ในสารละลายของเกลือปรอท) อลูมิเนียมจะแสดงสาระสำคัญที่แท้จริงทันที: แล้วที่อุณหภูมิห้องจะเริ่มทำปฏิกิริยาอย่างแรงกับน้ำพร้อมวิวัฒนาการของ ไฮโดรเจน: 2Al + 6H 2 O  2Al (OH) 3 + 3H 2 . ในอากาศ อะลูมิเนียมที่ปราศจากฟิล์มป้องกันจะกลายเป็นผงออกไซด์ที่หลวมต่อหน้าต่อตาเรา: 2Al + 3O 2  2Al 2 O 3 อลูมิเนียมมีการใช้งานโดยเฉพาะอย่างยิ่งในสภาวะที่มีการแบ่งแยกอย่างประณีต ฝุ่นอลูมิเนียมเมื่อเป่าเข้าไปในเปลวไฟจะไหม้ทันที หากคุณผสมฝุ่นอะลูมิเนียมกับโซเดียมเปอร์ออกไซด์บนจานเซรามิกและหยดน้ำบนส่วนผสม อะลูมิเนียมก็จะลุกเป็นไฟและเผาไหม้ด้วยเปลวไฟสีขาว

ค่าความสัมพันธ์ที่สูงมากของอะลูมิเนียมกับออกซิเจนทำให้สามารถ "เอา" ออกซิเจนออกจากออกไซด์ของโลหะอื่นๆ จำนวนหนึ่ง ฟื้นคืนสภาพเหล่านั้น (วิธี aluminothermy) ตัวอย่างที่มีชื่อเสียงที่สุดคือส่วนผสมของเทอร์ไมต์ในระหว่างการเผาไหม้ซึ่งมีการปล่อยความร้อนออกมามากจนทำให้เหล็กหลอมละลาย: 8Al + 3Fe 3 O 4  4Al 2 O 3 + 9Fe ปฏิกิริยานี้ถูกค้นพบในปี พ.ศ. 2399 โดย N.N. Beketov ด้วยวิธีนี้ เป็นไปได้ที่จะคืนสภาพเป็นโลหะ Fe 2 O 3 , CoO, NiO, MoO 3 , V 2 O 5 , SnO 2 , CuO และออกไซด์อื่นๆ อีกจำนวนหนึ่ง เมื่อลด Cr 2 O 3 , Nb 2 O 5 , Ta 2 O 5 , SiO 2 , TiO 2 , ZrO 2 , B 2 O 3 ด้วยอะลูมิเนียม ความร้อนของปฏิกิริยาไม่เพียงพอที่จะให้ความร้อนแก่ผลิตภัณฑ์ที่เกิดปฏิกิริยาเหนือจุดหลอมเหลว

อลูมิเนียมละลายได้ง่ายในกรดแร่เจือจางเพื่อสร้างเกลือ กรดไนตริกเข้มข้นโดยการออกซิไดซ์ที่ผิวอะลูมิเนียม มีส่วนทำให้ฟิล์มออกไซด์หนาและแข็งตัว (ที่เรียกว่าฟิล์มโลหะ) อะลูมิเนียมที่บำบัดด้วยวิธีนี้จะไม่ทำปฏิกิริยาแม้แต่กับกรดไฮโดรคลอริก การใช้ไฟฟ้าเคมี anodic oxidation (anodizing) บนพื้นผิวอลูมิเนียม คุณสามารถสร้างฟิล์มหนาที่สามารถทาสีด้วยสีต่างๆ ได้อย่างง่ายดาย

การเคลื่อนตัวของโลหะที่มีฤทธิ์น้อยกว่าจากสารละลายเกลือโดยอะลูมิเนียมมักถูกขัดขวางโดยแผ่นฟิล์มป้องกันบนพื้นผิวอะลูมิเนียม ฟิล์มนี้ถูกทำลายอย่างรวดเร็วโดยคอปเปอร์คลอไรด์ ปฏิกิริยาจึงเกิดขึ้นได้ง่าย

3CuCl 2 + 2Al  2AlCl 3 + 3Cu,

มาพร้อมกับความร้อนแรง ในสารละลายด่างเข้มข้น อลูมิเนียมละลายได้ง่ายด้วยการปล่อยไฮโดรเจน:

2Al + 6NaOH + 6H 2 O  2Na 3 + 3H 2

(คอมเพล็กซ์ไฮดรอกโซที่มีประจุลบอื่น ๆ ก็เกิดขึ้นเช่นกัน) ลักษณะแอมโฟเทอริกของสารประกอบอะลูมิเนียมยังปรากฏอยู่ในการละลายของออกไซด์และไฮดรอกไซด์ที่เพิ่งตกตะกอนได้ง่ายในด่าง ผลึกออกไซด์ (คอรันดัม) มีความทนทานต่อกรดและด่าง เมื่อหลอมรวมกับอัลคาไลจะเกิดอะลูมิเนตปราศจากน้ำ:

อัล 2 O 3 + 2NaOH  2NaAlO 2 + H 2 O

Magnesium aluminate Mg (AlO 2) 2 เป็นหินนิลกึ่งมีค่า ซึ่งมักทำสีโดยมีสิ่งเจือปนในหลากหลายสี

อะลูมิเนียมทำปฏิกิริยารุนแรงกับฮาโลเจน หากนำลวดอะลูมิเนียมเส้นเล็กใส่ในหลอดทดลองที่มีโบรมีน 1 มิลลิลิตร หลังจากนั้นไม่นาน อลูมิเนียมจะจุดไฟและเผาไหม้ด้วยเปลวไฟที่สว่างจ้า ปฏิกิริยาของส่วนผสมของอลูมิเนียมและผงไอโอดีนเริ่มต้นจากหยดน้ำ (น้ำที่มีไอโอดีนก่อให้เกิดกรดที่ทำลายฟิล์มออกไซด์) หลังจากนั้นเปลวไฟสว่างปรากฏขึ้นพร้อมกับกลุ่มไอโอดีนสีม่วง อะลูมิเนียมเฮไลด์ในสารละลายในน้ำมีสภาพเป็นกรดเนื่องจากการไฮโดรไลซิส: AlCl 3 + H 2 O Al(OH)Cl 2 + HCl

ปฏิกิริยาของอลูมิเนียมกับไนโตรเจนเกิดขึ้นที่สูงกว่า 800 ° C เท่านั้นโดยมีการก่อตัวของ AlN ไนไตรด์โดยมีกำมะถันที่ 200 ° C (เกิด Al 2 S 3 ซัลไฟด์) โดยมีฟอสฟอรัสที่ 500 ° C (เกิด AlP phosphide) เมื่อโบรอนถูกนำเข้าสู่อะลูมิเนียมหลอมเหลว จะเกิดบอไรด์ขององค์ประกอบ AlB 2 และ AlB 12 ซึ่งเป็นสารประกอบทนไฟที่ทนต่อกรด ไฮไดรด์ (AlH) x (x = 1.2) เกิดขึ้นเฉพาะในสุญญากาศที่อุณหภูมิต่ำในปฏิกิริยาของอะตอมไฮโดรเจนกับไออะลูมิเนียม ไฮไดรด์ AlH 3 ซึ่งคงตัวในกรณีที่ไม่มีความชื้นที่อุณหภูมิห้อง ได้มาจากสารละลายอีเทอร์ที่ปราศจากน้ำ: AlCl 3 + LiH  AlH 3 + 3LiCl ด้วย LiH ที่มากเกินไป ลิเธียมอะลูมิเนียมไฮไดรด์คล้ายเกลือจึงก่อตัว LiAlH 4 ซึ่งเป็นตัวรีดิวซ์ที่แข็งแรงมากซึ่งใช้ในการสังเคราะห์สารอินทรีย์ มันสลายตัวทันทีด้วยน้ำ: LiAlH 4 + 4H 2 O  LiOH + Al (OH) 3 + 4H 2

รับทำอลูมิเนียม.การค้นพบอะลูมิเนียมที่เกิดขึ้นในปี พ.ศ. 2368 นักฟิสิกส์ชาวเดนมาร์ก Hans Christian Oersted ได้รับโลหะนี้เป็นครั้งแรกเมื่อเขาแยกมันออกจากการกระทำของโพแทสเซียมอะมัลกัมบนอะลูมิเนียมคลอไรด์ที่ปราศจากน้ำ (ได้มาจากการส่งผ่านคลอรีนผ่านส่วนผสมที่ร้อนของอะลูมิเนียมออกไซด์และถ่านหิน) เมื่อขับปรอทออกไปแล้ว Oersted ก็ได้รับอลูมิเนียมซึ่งปนเปื้อนด้วยสิ่งสกปรก ในปี ค.ศ. 1827 นักเคมีชาวเยอรมันชื่อฟรีดริช วอห์เลอร์ได้รับอะลูมิเนียมในรูปผงโดยการลดโพแทสเซียมเฮกซาฟลูออโรอะลูมิเนต:

นา 3 AlF 6 + 3K  อัล + 3NaF + 3KF

ต่อมาเขาได้อลูมิเนียมในรูปของลูกบอลโลหะมันวาว ในปี ค.ศ. 1854 นักเคมีชาวฝรั่งเศสชื่อ Henri Etienne Saint-Clair Deville ได้พัฒนาวิธีการทางอุตสาหกรรมวิธีแรกในการผลิตอะลูมิเนียม โดยลดการละลายของโซเดียมเตตระคลอโรอะลูมิเนต: NaAlCl 4 + 3Na  Al + 4NaCl อย่างไรก็ตาม อลูมิเนียมยังคงเป็นโลหะที่หายากมากและมีราคาแพง ราคาไม่ได้ถูกกว่าทองคำมากนักและแพงกว่าเหล็ก 1,500 เท่า (ปัจจุบันมีเพียง 3 เท่า) จากทองคำ อะลูมิเนียม และอัญมณีล้ำค่า ทำให้เกิดเสียงกระดิ่งขึ้นในช่วงทศวรรษ 1850 สำหรับบุตรชายของจักรพรรดินโปเลียนที่ 3 แห่งฝรั่งเศส เมื่อในปี พ.ศ. 2398 ที่นิทรรศการระดับโลกในกรุงปารีส มีการจัดแสดงแท่งอลูมิเนียมขนาดใหญ่ที่ได้จากวิธีการใหม่ มันถูกมองว่าเป็นอัญมณี ส่วนบน (ในรูปของพีระมิด) ของอนุสาวรีย์วอชิงตันในเมืองหลวงของสหรัฐฯ ทำจากอลูมิเนียมล้ำค่า ในเวลานั้นอลูมิเนียมไม่ได้ถูกกว่าเงินมากนักเช่นในสหรัฐอเมริกาในปี 1856 ขายในราคา 12 ดอลลาร์ต่อปอนด์ (454 กรัม) และเงินที่ 15 ดอลลาร์ในเล่มที่ 1 ที่มีชื่อเสียง พจนานุกรมสารานุกรมของ Brockhaus และ Efron กล่าวว่า "อะลูมิเนียมยังคงใช้เป็นหลักในการแต่งตัว ... สินค้าฟุ่มเฟือย" เมื่อถึงเวลานั้น มีการขุดโลหะเพียง 2.5 ตันต่อปีทั่วโลก ในช่วงปลายศตวรรษที่ 19 เมื่อมีการพัฒนาวิธีการอิเล็กโทรไลต์เพื่อให้ได้อะลูมิเนียม การผลิตประจำปีเริ่มมีจำนวนหลายพันตัน และในศตวรรษที่ 20 – ล้านตัน ทำให้อลูมิเนียมเป็นโลหะกึ่งมีค่าที่หาได้ทั่วไป

วิธีการผลิตอะลูมิเนียมสมัยใหม่ถูกค้นพบในปี พ.ศ. 2429 โดยนักวิจัยชาวอเมริกันชื่อ Charles Martin Hall เขาเริ่มสนใจวิชาเคมีตั้งแต่ยังเป็นเด็ก เมื่อพบตำราเคมีเล่มเก่าของพ่อ เขาจึงเริ่มศึกษาอย่างขยันขันแข็ง เช่นเดียวกับการทดลอง เมื่อได้รับคำดุจากแม่ของเขาว่าทำผ้าปูโต๊ะให้เสียหาย และอีก 10 ปีต่อมา เขาได้ค้นพบสิ่งที่โดดเด่นซึ่งยกย่องเขาไปทั่วโลก

เมื่อเป็นนักเรียนเมื่ออายุได้ 16 ปี Hall ได้ยินจากอาจารย์ของเขา F.F. Jewett ว่าถ้ามีคนสามารถพัฒนาวิธีการรับอะลูมิเนียมราคาถูกๆ ได้ บุคคลนี้จะไม่เพียงแต่ให้บริการมหาศาลแก่มนุษยชาติเท่านั้น แต่ยังสร้างรายได้มหาศาลอีกด้วย โชค. Jewett รู้ว่าเขากำลังพูดถึงอะไร: เขาเคยฝึกในเยอรมนีมาก่อน ทำงานให้กับ Wöhler และปรึกษาปัญหาในการรับอะลูมิเนียมกับเขา เมื่อไปอเมริกา Jewett ก็นำตัวอย่างโลหะหายากซึ่งเขาแสดงให้นักเรียนของเขาดู ทันใดนั้น Hall ก็ประกาศเสียงดัง: "ฉันจะเอาโลหะนี้!"

หกปีของการทำงานหนักยังคงดำเนินต่อไป ฮอลพยายามหาอะลูมิเนียมด้วยวิธีต่างๆ แต่ก็ไม่สำเร็จ ในที่สุด เขาพยายามแยกโลหะนี้ด้วยอิเล็กโทรไลซิส สมัยนั้นไม่มีโรงไฟฟ้า ต้องใช้แบตเตอรี่ขนาดใหญ่ที่ผลิตเองจากถ่านหิน สังกะสี ไนตริก และกรดซัลฟิวริก Hall ทำงานในโรงนาที่เขาตั้งห้องปฏิบัติการขนาดเล็ก เขาได้รับความช่วยเหลือจากจูเลียน้องสาวของเขาซึ่งมีความสนใจในการทดลองของพี่ชายเธอมาก เธอเก็บจดหมายและบันทึกการทำงานทั้งหมดของเขา ซึ่งช่วยให้สามารถติดตามประวัติศาสตร์ของการค้นพบในแต่ละวันได้อย่างแท้จริง นี่คือข้อความที่ตัดตอนมาจากบันทึกความทรงจำของเธอ:

“ชาร์ลส์อารมณ์ดีอยู่เสมอ และแม้กระทั่งในวันที่แย่ที่สุด เขาก็ยังสามารถหัวเราะเยาะชะตากรรมของนักประดิษฐ์ที่โชคร้ายได้ ในช่วงเวลาแห่งความล้มเหลว เขาพบการปลอบใจที่เปียโนเครื่องเก่าของเรา ในห้องปฏิบัติการที่บ้านของเขา เขาทำงานเป็นเวลานานหลายชั่วโมงโดยไม่หยุดพัก และเมื่อเขาสามารถออกจากกองถ่ายได้สักพัก เขาก็รีบวิ่งเข้าไปในบ้านยาวของเราเพื่อเล่นสักหน่อย... ฉันรู้ดีว่าการเล่นด้วยเสน่ห์และความรู้สึกนั้น เขาคิดอยู่เสมอเกี่ยวกับงานของเขา และดนตรีก็ช่วยเขาในเรื่องนี้

ส่วนที่ยากที่สุดคือการค้นหาอิเล็กโทรไลต์และปกป้องอะลูมิเนียมจากการเกิดออกซิเดชัน หลังจากทำงานเหน็ดเหนื่อยมาหกเดือน ลูกบอลเงินเล็กๆ สองสามลูกก็ปรากฏขึ้นในเบ้าหลอม ฮอลล์รีบวิ่งไปหาอดีตครูของเขาเพื่อรายงานความสำเร็จของเขา “ศาสตราจารย์ ฉันเข้าใจแล้ว!” เขาอุทานพร้อมกับยื่นมือออกมา: ในมือของเขามีลูกบอลอลูมิเนียมขนาดเล็กโหลวางอยู่ สิ่งนี้เกิดขึ้นเมื่อวันที่ 23 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2429 และสองเดือนต่อมาในวันที่ 23 เมษายนของปีเดียวกัน Paul Héroux ชาวฝรั่งเศสได้รับสิทธิบัตรสำหรับการประดิษฐ์ที่คล้ายคลึงกันซึ่งเขาทำขึ้นเองโดยอิสระและเกือบจะพร้อมกัน (เรื่องบังเอิญอีกสองครั้งที่โดดเด่น: ทั้งสอง Hall และ Héroux เกิดในปี 1863 และเสียชีวิตในปี 1914)

ตอนนี้ลูกอลูมิเนียมลูกแรกที่ฮอลล์ได้รับนั้นถูกเก็บไว้ใน American Aluminium Company ในพิตต์สเบิร์กเพื่อเป็นของที่ระลึกของชาติ และในวิทยาลัยของเขามีอนุสาวรีย์ของ Hall ที่หล่อจากอะลูมิเนียม ต่อจากนั้น จิวเวตต์เขียนว่า “การค้นพบที่สำคัญที่สุดของฉันคือการค้นพบมนุษย์ ชาร์ลส์ เอ็ม. ฮอลล์ ซึ่งเมื่ออายุ 21 ปี ได้ค้นพบวิธีนำอะลูมิเนียมจากแร่กลับมาใช้ใหม่ และทำให้อะลูมิเนียมเป็นโลหะที่ยอดเยี่ยมซึ่งปัจจุบันมีการใช้กันอย่างแพร่หลายทั่วโลก คำทำนายของจิวเวตต์เป็นจริง: ฮอลล์ได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวาง กลายเป็นสมาชิกกิตติมศักดิ์ของสมาคมวิทยาศาสตร์หลายแห่ง แต่ชีวิตส่วนตัวของเขาล้มเหลว: เจ้าสาวไม่ต้องการทนกับความจริงที่ว่าคู่หมั้นของเธอใช้เวลาอยู่ในห้องปฏิบัติการตลอดเวลาและยุติการหมั้น Hall รู้สึกสบายใจในวิทยาลัยบ้านเกิดของเขา ซึ่งเขาทำงานมาตลอดชีวิต อย่างที่พี่ชายของชาร์ลส์เขียนไว้ว่า "วิทยาลัยคือภรรยาและลูกๆ ของเขา และทุกสิ่งทุกอย่าง ตลอดชีวิตของเขา" ฮอลล์ยังมอบมรดกส่วนใหญ่ให้กับวิทยาลัยด้วย - 5 ล้านเหรียญ ฮอลล์เสียชีวิตด้วยโรคมะเร็งเม็ดเลือดขาวเมื่ออายุ 51 ปี

วิธีการของฮอลล์ทำให้ได้อะลูมิเนียมที่มีราคาไม่แพงนักโดยใช้ไฟฟ้าในปริมาณมาก หากตั้งแต่ปี 1855 ถึง 1890 ได้รับอลูมิเนียมเพียง 200 ตันในทศวรรษหน้าตามวิธีการของ Hall ได้โลหะนี้ 28,000 ตันทั่วโลก! ภายในปี 1930 การผลิตอะลูมิเนียมประจำปีของโลกมีจำนวนถึง 300,000 ตัน ปัจจุบันมีการผลิตอะลูมิเนียมมากกว่า 15 ล้านตันต่อปี ในห้องอาบน้ำพิเศษที่อุณหภูมิ 960–970 ° C สารละลายของอลูมินา (เทคนิค Al 2 O 3) จะถูกอิเล็กโทรไลซิสในไครโอไลต์หลอมเหลว Na 3 AlF 6 ซึ่งขุดบางส่วนในรูปของแร่และพิเศษบางส่วน สังเคราะห์ อลูมิเนียมเหลวสะสมที่ด้านล่างของอ่าง (แคโทด) ออกซิเจนจะถูกปล่อยบนแอโนดคาร์บอนซึ่งจะค่อยๆ เผาผลาญ ที่แรงดันไฟต่ำ (ประมาณ 4.5 V) อิเล็กโทรไลเซอร์จะใช้กระแสขนาดใหญ่ - มากถึง 250,000 A! ในหนึ่งวัน อิเล็กโทรไลเซอร์หนึ่งตัวผลิตอะลูมิเนียมได้ประมาณหนึ่งตัน การผลิตต้องใช้ไฟฟ้าจำนวนมาก: ใช้ไฟฟ้า 15,000 กิโลวัตต์-ชั่วโมงเพื่อผลิตโลหะ 1 ตัน ปริมาณไฟฟ้านี้ใช้อาคารอพาร์ตเมนต์ขนาดใหญ่ 150 ห้องตลอดทั้งเดือน การผลิตอะลูมิเนียมเป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อม เนื่องจากอากาศในชั้นบรรยากาศปนเปื้อนด้วยสารประกอบฟลูออรีนที่ระเหยง่าย

การใช้อะลูมิเนียมเพิ่มเติม D.I. Mendeleev เขียนว่า "โลหะอะลูมิเนียม มีความเบาและแข็งแรงสูง และความแปรปรวนของอากาศต่ำ เหมาะสำหรับผลิตภัณฑ์บางอย่าง" อลูมิเนียมเป็นโลหะที่พบมากที่สุดชนิดหนึ่งและมีราคาถูกที่สุด หากปราศจากมัน ก็ยากที่จะจินตนาการถึงชีวิตสมัยใหม่ ไม่น่าแปลกใจเลยที่อลูมิเนียมจะเรียกว่าโลหะแห่งศตวรรษที่ 20 มันให้ยืมตัวเองได้ดีในการประมวลผล: การปลอม, การปั๊ม, การกลิ้ง, การวาด, การกด อะลูมิเนียมบริสุทธิ์เป็นโลหะที่ค่อนข้างอ่อน ใช้ทำสายไฟ ชิ้นส่วนโครงสร้าง กระดาษฟอยล์อาหาร เครื่องครัว และสี "เงิน" โลหะที่สวยงามและน้ำหนักเบานี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านเทคโนโลยีการก่อสร้างและการบิน อลูมิเนียมสะท้อนแสงได้ดีมาก ดังนั้นจึงใช้ในการผลิตกระจก - โดยการสะสมโลหะในสุญญากาศ

ในอากาศยานและวิศวกรรมเครื่องกล ในการผลิตโครงสร้างอาคาร มีการใช้โลหะผสมอลูมิเนียมที่แข็งกว่ามาก หนึ่งในที่มีชื่อเสียงที่สุดคือโลหะผสมของอลูมิเนียมกับทองแดงและแมกนีเซียม (duralumin หรือเพียงแค่ "duralumin" ชื่อนี้มาจากเมือง Düren ของเยอรมัน) โลหะผสมนี้หลังจากการชุบแข็งจะได้ความแข็งพิเศษและแข็งแรงกว่าอลูมิเนียมบริสุทธิ์ประมาณ 7 เท่า ในขณะเดียวกัน เบากว่าเหล็กเกือบสามเท่า ได้มาจากการผสมอะลูมิเนียมกับทองแดง แมกนีเซียม แมงกานีส ซิลิกอน และเหล็กเล็กน้อย Silumins แพร่หลาย - หล่อโลหะผสมอลูมิเนียมกับซิลิกอน นอกจากนี้ยังผลิตโลหะผสมที่มีความแข็งแรงสูง แช่แข็ง (ทนต่อความเย็นจัด) และทนความร้อน สารเคลือบป้องกันและเคลือบตกแต่งสามารถนำไปใช้กับผลิตภัณฑ์ที่ทำจากโลหะผสมอลูมิเนียมได้อย่างง่ายดาย ความเบาและความแข็งแรงของโลหะผสมอะลูมิเนียมมีประโยชน์อย่างยิ่งในเทคโนโลยีการบิน ตัวอย่างเช่น ใบพัดเฮลิคอปเตอร์ทำจากโลหะผสมอลูมิเนียม แมกนีเซียม และซิลิกอน อะลูมิเนียมบรอนซ์ราคาถูกที่ค่อนข้างถูก (สูงถึง 11% Al) มีคุณสมบัติเชิงกลสูง มีความคงตัวในน้ำทะเลและแม้กระทั่งในกรดไฮโดรคลอริกเจือจาง จากอลูมิเนียมบรอนซ์ในสหภาพโซเวียตตั้งแต่ปีพ. ศ. 2469 ถึง 2500 เหรียญถูกสร้างขึ้นในสกุลเงิน 1, 2, 3 และ 5 เหรียญ

ปัจจุบันหนึ่งในสี่ของอลูมิเนียมทั้งหมดถูกใช้สำหรับความต้องการในการก่อสร้าง วิศวกรรมการขนส่งใช้ปริมาณเท่ากัน ประมาณ 17% ถูกใช้ไปกับวัสดุบรรจุภัณฑ์และกระป๋อง 10% - ในด้านวิศวกรรมไฟฟ้า

อะลูมิเนียมยังมีสารผสมที่ติดไฟได้และระเบิดได้อีกมากมาย Alumotol ซึ่งเป็นส่วนผสมของ trinitrotoluene ผสมกับผงอะลูมิเนียม เป็นหนึ่งในระเบิดทางอุตสาหกรรมที่ทรงพลังที่สุด แอมโมนัลเป็นสารระเบิดที่ประกอบด้วยแอมโมเนียมไนเตรต ไตรไนโตรโทลูอีน และผงอะลูมิเนียม องค์ประกอบก่อความไม่สงบประกอบด้วยอลูมิเนียมและตัวออกซิไดซ์ - ไนเตรตเปอร์คลอเรต องค์ประกอบของพลุไฟ "Zvezdochka" ยังมีอลูมิเนียมผง

ส่วนผสมของผงอะลูมิเนียมกับโลหะออกไซด์ (เทอร์ไมต์) ถูกใช้เพื่อให้ได้โลหะและโลหะผสมบางชนิด สำหรับรางเชื่อม ในกระสุนเพลิง

อลูมิเนียมยังพบว่ามีการใช้งานจริงเป็นเชื้อเพลิงจรวด การเผาไหม้อะลูมิเนียม 1 กก. โดยสมบูรณ์ต้องใช้ออกซิเจนน้อยกว่าน้ำมันก๊าด 1 กก. เกือบสี่เท่า นอกจากนี้ อะลูมิเนียมยังสามารถออกซิไดซ์ได้ไม่เพียงแค่ออกซิเจนอิสระเท่านั้น แต่ยังสามารถออกซิไดซ์ได้ด้วยออกซิเจนซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของน้ำหรือคาร์บอนไดออกไซด์ ในระหว่างการ "เผาไหม้" ของอลูมิเนียมในน้ำ 8800 กิโลจูลจะถูกปล่อยออกมาต่อผลิตภัณฑ์ 1 กิโลกรัม ซึ่งน้อยกว่าการเผาโลหะในออกซิเจนบริสุทธิ์ 1.8 เท่า แต่มากกว่าการเผาไหม้ในอากาศ 1.3 เท่า ซึ่งหมายความว่าสามารถใช้น้ำเปล่าแทนสารอันตรายและมีราคาแพง เป็นสารออกซิไดซ์สำหรับเชื้อเพลิงดังกล่าว แนวคิดในการใช้อลูมิเนียมเป็นเชื้อเพลิงถูกเสนอในปี 1924 โดยนักวิทยาศาสตร์และนักประดิษฐ์ชาวรัสเซีย F.A. Zander ตามแผนของเขา องค์ประกอบอลูมิเนียมของยานอวกาศสามารถใช้เป็นเชื้อเพลิงเพิ่มเติมได้ โครงการที่กล้าหาญนี้ยังไม่ได้ดำเนินการในทางปฏิบัติ แต่สารขับเคลื่อนที่เป็นของแข็งที่รู้จักในปัจจุบันส่วนใหญ่มีโลหะอะลูมิเนียมในรูปของผงที่แบ่งอย่างประณีต การเพิ่มอะลูมิเนียม 15% ลงในเชื้อเพลิงสามารถเพิ่มอุณหภูมิของผลิตภัณฑ์การเผาไหม้ได้พันองศา (จาก 2200 ถึง 3200 K) อัตราไอเสียของผลิตภัณฑ์การเผาไหม้จากหัวฉีดเครื่องยนต์ก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน - ตัวบ่งชี้พลังงานหลักที่กำหนดประสิทธิภาพของเชื้อเพลิงจรวด ในเรื่องนี้ มีเพียงลิเธียม เบริลเลียม และแมกนีเซียมเท่านั้นที่สามารถแข่งขันกับอะลูมิเนียมได้ แต่ทั้งหมดนี้มีราคาแพงกว่าอะลูมิเนียมมาก

สารประกอบอลูมิเนียมยังใช้กันอย่างแพร่หลาย อะลูมิเนียมออกไซด์เป็นวัสดุทนไฟและสารกัดกร่อน (กากกะรุน) ซึ่งเป็นวัตถุดิบสำหรับการผลิตเซรามิก วัสดุเลเซอร์, ตลับลูกปืนนาฬิกา, เครื่องประดับหิน (ทับทิมเทียม) ก็ทำจากมันเช่นกัน อะลูมิเนียมออกไซด์ที่เผาแล้วเป็นตัวดูดซับสำหรับทำความสะอาดก๊าซและของเหลว และเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาสำหรับปฏิกิริยาอินทรีย์จำนวนหนึ่ง อะลูมิเนียมคลอไรด์ปราศจากน้ำเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาในการสังเคราะห์สารอินทรีย์ (ปฏิกิริยา Friedel-Crafts) ซึ่งเป็นวัสดุเริ่มต้นเพื่อให้ได้อะลูมิเนียมที่มีความบริสุทธิ์สูง อะลูมิเนียมซัลเฟตใช้สำหรับทำน้ำให้บริสุทธิ์ ทำปฏิกิริยากับแคลเซียมไบคาร์บอเนตที่มีอยู่ในนั้น:

อัล 2 (SO 4) 3 + 3Ca (HCO 3) 2  2AlO (OH) + 3CaSO 4 + 6CO 2 + 2H 2 O,

มันก่อตัวเป็นเกล็ดของออกไซด์-ไฮดรอกไซด์ ซึ่งเมื่อตกตะกอน จับและดูดซับสิ่งเจือปนที่แขวนลอยและแม้แต่จุลินทรีย์ในน้ำบนผิวน้ำ นอกจากนี้ อะลูมิเนียมซัลเฟตยังใช้เป็นสีย้อมผ้า สำหรับฟอกหนัง ถนอมไม้ และกระดาษสำหรับตัดขนาด แคลเซียมอะลูมิเนตเป็นส่วนประกอบของสารยึดเกาะ รวมทั้งปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ โกเมนอลูมิเนียมอิตเทรียม (YAG) YAlO 3 เป็นวัสดุเลเซอร์ อะลูมิเนียมไนไตรด์เป็นวัสดุทนไฟสำหรับเตาไฟฟ้า ซีโอไลต์สังเคราะห์ (เป็นของอะลูมิโนซิลิเกต) เป็นตัวดูดซับในโครมาโตกราฟีและตัวเร่งปฏิกิริยา สารประกอบออร์กาโนอะลูมิเนียม (เช่น ไตรเอทิลอะลูมินัม) เป็นส่วนประกอบของตัวเร่งปฏิกิริยา Ziegler-Natta ซึ่งใช้สำหรับการสังเคราะห์พอลิเมอร์ รวมถึงยางสังเคราะห์คุณภาพสูง

การจำแนกประเภทและคุณสมบัติพื้นฐานของโลหะ: ศักยภาพในการแตกตัวเป็นไอออนต่ำ และใช้เป็นสารรีดิวซ์ คุณสมบัติของโครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์และตำแหน่งใน ระบบเป็นระยะองค์ประกอบ การศึกษาอโลหะบนพื้นฐานของซิลิกอนและสารประกอบ

Surgut มหาวิทยาลัยของรัฐภาควิชาเคมีบทคัดย่อ