Kaj je aluminij?

Aluminij je nemagneten in odličen prevodnik električne energije; poleg tega ga je mogoče zlahka oblikovati v različne oblike, kar zagotavlja odbojnost svetlobe ter zaščito pred sevanjem in odpornost proti koroziji.

Aluminij se pridobiva iz rude boksita, ki je dobila ime po kraju odkritja v južni Franciji in predstavlja približno 8 odstotkov zemeljske skorje.

Je mehka kovina

Aluminij (v severnoameriški angleščini tudi Aluminum) je element s simbolom Al in atomskim številom 13. Aluminij je mehka, duktilna kovina, ki jo je mogoče vlivati, obdelovati in iztiskati. Zaradi odpornosti proti koroziji in majhne teže je zaradi svoje uporabe za litje, strojno obdelavo in ekstrudiranje primeren za številne uporabe. Poleg tega je zaradi svoje toplotne in električne prevodnosti še posebej primerna. Ta nemagnetni element se ponaša le z enim stabilnim izotopom.

Aluminij, druga najbolj razširjena kovina v zemeljski skorji, se je šele pred kratkim začel proizvajati v znatnih komercialnih količinah. Aluminij je mogoče najti v številnih industrijskih panogah, ki proizvajajo na milijone različnih izdelkov iz aluminija - od prevoznih in gradbenih aplikacij, kjer sta majhna teža in trdnost ključnega pomena, do izdelkov trajne potrošnje, kot so gospodinjski aparati in kuhinjski pripomočki. Kot ključni gospodarski vir ima pomembno vlogo v svetovnih gospodarstvih.

Čisti aluminij je v naravi redko prisoten, zato ga je treba pogosto kombinirati z drugimi elementi, da nastanejo zlitine, ki imajo posebne lastnosti. Običajne legirne kovine so baker, magnezij, mangan, silicij in kositer; te zlitine pomagajo izboljšati trdnost in dodati druge zaželene lastnosti, kot sta varljivost in obdelovalnost.

Zaradi majhne gostote in togosti je aluminij idealna lahka kovina z izjemno natezno trdnostjo in varivostjo ter zelo duktilna, zato je primerna za oblikovanje v cevi ali kote. Aluminij je tudi dober prevodnik elektrike in toplote, pri čemer je slednja lastnost anodizirana, da je odporna proti koroziji; poleg tega je zaradi svoje naravne odbojne narave primeren za uporabo v razsvetljavi ali ogledalih.

Človeštvo že stoletja uporablja aluminijeve spojine, vendar je aluminij kot element postal lažje dostopen šele z industrijsko revolucijo. Alumen, ki ga sestavlja kalijev alum (spojina aluminijevega kalijevega sulfata), se je dolgo uporabljal kot sredstvo za fiksiranje barvil in zdravilo; njegovo ime izvira iz latinščine alumen (kar v latinščini pomeni alkalen) se danes pogosto uporablja tudi za proizvodnjo zobne paste in mila; vendar lahko prevelike koncentracije močno poškodujejo celice in spremenijo delovanje membran.

Je močna kovina

Aluminij je ena najmočnejših kovin, ki so na voljo, in se ponaša z neverjetnim razmerjem med trdnostjo in težo ter dobrimi higienskimi lastnostmi in postopki recikliranja, ki omogočajo bolj trajnostne rešitve. Aluminij ima tudi lastnosti odpornosti proti koroziji in prevodnosti, zaradi česar je med drugim priljubljen pri kuhinjskih pripomočkih in uličnih svetilkah.

Aluminij je mehak in duktilen, zato ga je mogoče z razmeroma majhnim naporom oblikovati v kompleksne strukture. Poleg tega njegova kompaktna površinska oksidna plast zagotavlja zaščito pred korozijo. Poleg tega je zaradi te tesno povezane plasti aluminij netopen v vodi, vendar stabilen v zraku; poleg tega je zaradi svojih talilno-livarskih sposobnosti aluminij izjemno lahek nestrupen material, primeren za številne uporabe.

Čeprav je aluminij na splošno šibkejši od jekla, lahko kljub temu prenese precejšnjo silo in težo, ne da bi se pod pritiskom ukrivil ali upognil. Žal pa je zaradi svoje mehke narave dovzeten za vdolbine, udarce in praske hitreje kot njegov jekleni kolega.

Čisti aluminij za komercialno uporabo ima natezno trdnost 90 MPa in ga je mogoče dodatno okrepiti s hladno obdelavo. Z legiranjem z elementi, kot so baker, mangan, silicij in železo v določenih odstotkih, se njegova duktilnost še poveča, z utrjevanjem pa so zlitine še močnejše.

Aluminij ima atomsko število 13 in je na Zemlji po številu prisotnosti na tretjem mestu za kisikom in silicijem. Čeprav se aluminij v naravi nikoli ne pojavlja v kovinski obliki, pa njegove kemijske lastnosti omogočajo tvorbo spojin, kot je alum, ki se uporablja v sistemih za čiščenje vode. Šele leta 1825 je danski fizik Hans Christian Orsted z reakcijo brezvodnega aluminijevega klorida s kalijem uspešno pridobil nečisto obliko; istega leta je Friedrich Wohler uspešno pridobil čist kovinski aluminij.

Je lahka kovina

Aluminij je eden najpogostejših elementov na Zemlji, ki se naravno pojavlja v kamninah in rastlinju na kopnem in v vodnih telesih. Čeprav se aluminij v naravi nikoli ne pojavlja v čistem stanju, saj se zlahka združuje s kisikom in drugimi elementi v spojine, zaradi česar je ta kovina zelo mehka, duktilna, odporna proti koroziji, lahka, električno prevodna barvna kovina z eno najvišjih vrednosti električne prevodnosti, ki je na voljo za izdelavo tankih plošč in folij.

Zaradi majhne teže in duktilnosti je aluminij vsestranski gradbeni material, saj ga je mogoče uporabiti tako v nosilnih kot v nenosilnih konstrukcijah. Poleg tega je zaradi svoje plastičnosti priljubljen za izdelavo letal, avtomobilskih karoserij, oblog in strešnih kritin, loncev in ponvic ter potrošniških izdelkov, kot so lonci in ponve. Aluminijaste zlitine lahko zagotavljajo tudi edinstvene lastnosti, prilagojene posebej za določene aplikacije.

Pri proizvodnji aluminija se običajno uporablja Bayerjev postopek, pri katerem se zdrobljena boksitna kamnina zdrobi in poškropi z vodo, ki odstrani glino in delce silicijevega dioksida, nato pa se posuši v peči in zmeša s sodo bikarbono in zdrobljenim apnom, da nastane aluminijev oksid.

Boksit je bogata in stroškovno učinkovita surovina za proizvodnjo aluminija, vendar je za postopek taljenja potrebna energetsko intenzivna proizvodnja, pri kateri se sproščajo toplogredni plini. Zato je večina svetovnih talilnic v državah z veliko električne energije; številne talilnice aluminija so bile zgrajene tudi na obalah jezer, da bi zajele morsko vodo za uporabo v svojih procesih in tako zmanjšale emisije ter izboljšale učinkovitost.

Aluminij je srebrno bela kovina iz 13. skupine periodnega sistema, ki po masi predstavlja tretjino Zemljine skorje in je tretji najpogostejši element za kisikom in silicijem. Čeprav se aluminij v naravi pojavlja kot kovina v čistem stanju, njegova prisotnost pogosto tvori minerale, kot je boksit. Aluminij je ena od treh najbolj razširjenih barvnih kovin na svetu in tretji najpogostejši element.

Je kovina, odporna proti koroziji.

Aluminij ima številne zaželene lastnosti in uporabo v industriji. Je trikrat lažji od železa in ima večje razmerje med trdnostjo in težo, hkrati pa je prožen, trpežen, odporen proti koroziji, ni magneten in ima odlične lastnosti električne prevodnosti - da ne omenjamo ene najcenejših kovin, ki so na voljo na trgu! Zaradi svoje vsestranskosti se aluminij med drugim uporablja za posode, kuhinjske pripomočke, pločevinke za pijačo, trupe letal in avtomobilske karoserije.

Kovinski aluminij lahko korodira, če je izpostavljen sovražnim okoljem, pri čemer vodikovi ioni pomagajo pri tem, saj reagirajo z molekulami kisika in tvorijo aluminijev oksid. Vendar je ta reakcija reverzibilna in površina ostane stabilna, dokler koncentracija vodika v raztopini ne preseže določenih mejnih vrednosti; takrat se začne korozijska razpoka in aluminijev hidroksid se izloči iz raztopine ter začne sam od sebe korodirati - tako imenovana razpoklinska korozija.

Aluminij je lahko podvržen koroziji v različnih okoljskih pogojih, vključno s kislimi, alkalnimi in kloridnimi raztopinami. Korozija se običajno hitro začne v razpokah ali razpokah, preden se raztopi v elektrolitu in tvori v vodi topen aluminijev hidroksid; ta oblika korozije je še posebej pogosta v morskih okoljih z visoko koncentracijo kloridov.

Enakomerna korozija se pojavi pri izdelkih, ki so stalno izpostavljeni močnim kislim ali alkalnim okoljem ali ko so njihove površine opraskane ali obtolčene in je osnovni material izpostavljen elektrolitom; ta vrsta korozije pogosto vodi v korozijo z vdolbinami ali eksfoliacijsko korozijo (oblika medkristalne korozije).

Aluminij je v Zemljini skorji v izobilju, vendar se v naravi nikoli ne pojavlja sam. Namesto tega se pojavlja v kombinaciji z drugimi elementi kot kalijev aluminijev sulfat (KAL(SO4)212H2O) ali kot boksiti; slednji so rdečkasto rjave kamnine, ki vsebujejo mešanice aluminijevih hidroksidov in oksidov, izkopane iz zemlje in obdelane po Bayerjevem postopku, nato pa nadalje rafinirane v čisti aluminij za uporabo v različnih aplikacijah.