Що таке алюміній?

Алюміній немагнітний і є чудовим провідником електрики; йому також можна легко надавати різноманітні форми, забезпечуючи відбиття світла, захист від радіації та корозійну стійкість.

Алюміній видобувають з бокситової руди, названої так за місцем її виявлення на півдні Франції, яка становить приблизно 8 відсотків земної кори.

Це м'який метал

Алюміній (також часто згадуваний у північноамериканській англійській мові) - це елемент із символом Al та атомним номером 13. Алюміній - це м'який, пластичний метал, який можна лити, обробляти та екструдувати. Завдяки своїй корозійній стійкості та невеликій вазі, його застосування для лиття, механічної обробки та екструзії робить його добре придатним для багатьох застосувань. Крім того, його тепло- та електропровідність роблять його особливо придатним. Нарешті, цей немагнітний елемент має лише один стабільний ізотоп.

Алюміній, другий за поширеністю метал у земній корі, лише нещодавно почали видобувати у значних обсягах у промислових кількостях. Алюміній використовується у багатьох галузях промисловості, де з нього виготовляють мільйони різних виробів - від транспортних і будівельних конструкцій, де легка вага і міцність мають вирішальне значення, до споживчих товарів тривалого користування, таких як побутова техніка і кухонне начиння. Він відіграє важливу роль у світовій економіці як ключовий економічний ресурс.

Чистий алюміній рідко зустрічається в природі і часто повинен поєднуватися з іншими елементами для формування сплавів, які мають специфічні властивості. Поширеними легуючими металами є мідь, магній, марганець, кремній та олово; ці сплави допомагають підвищити міцність, а також додати інші бажані властивості, такі як зварюваність та оброблюваність.

Низька щільність і жорсткість алюмінію робить його ідеальним легким металом з видатною міцністю на розрив і зварюваністю, а також високою пластичністю, що робить його придатним для формування труб або кутів. Алюміній також слугує гарним провідником електрики і тепла, причому остання властивість анодована для захисту від корозії; крім того, його природна відбивна здатність робить його придатним для виготовлення освітлювальних приладів або дзеркал.

Людство використовувало сполуки алюмінію протягом століть, але лише з початком промислової революції алюміній став більш доступним як елемент. Алюміній, що складається з калійних галунів (сполука алюмінію з сульфатом калію), здавна використовувався як закріплювач барвників і ліки; його назва походить від латинського alumen (що в перекладі з латинської означає луг) і сьогодні широко використовується для виробництва зубної пасти та мила; однак надмірні концентрації можуть пошкоджувати клітини і суттєво змінювати функцію мембран.

Це міцний метал

Алюміній - один з найміцніших металів, який може похвалитися неймовірним співвідношенням міцності до ваги, а також хорошими гігієнічними властивостями та процесами переробки, що робить його більш стійким рішенням. Алюміній також має корозійну стійкість і електропровідність, що робить його популярним у виробництві кухонного посуду та вуличних ліхтарів.

Алюміній одночасно м'який і пластичний, тому з нього можна легко формувати складні конструкції з відносно мінімальними зусиллями. Крім того, його компактний поверхневий оксидний шар забезпечує захист від корозії. Крім того, цей щільно зв'язаний шар робить алюміній нерозчинним у воді, але стабільним у повітрі; плюс його здатність плавитися і відливатися робить алюміній надзвичайно легким нетоксичним матеріалом, придатним для багатьох застосувань.

Хоча алюміній загалом слабший за сталь, він може витримувати значну силу та вагу, не деформуючись і не згинаючись під тиском. Однак, на жаль, його м'яка природа робить його вразливим до вм'ятин, вм'ятин і подряпин легше, ніж його сталевий аналог.

Чистий алюміній для комерційного застосування має межу міцності на розрив 90 МПа і може бути додатково зміцнений за допомогою холодної обробки. Крім того, легування його такими елементами, як мідь, марганець, кремній і залізо, у певних відсоткових співвідношеннях ще більше підвищує його пластичність, а загартовування робить сплави ще міцнішими.

Алюміній має атомний номер 13 і за поширеністю на Землі посідає третє місце після кисню та кремнію. Хоча алюміній ніколи не зустрічається в природі у металевій формі, його хімічні властивості дозволяють йому утворювати сполуки, такі як галун, який використовується в системах очищення води. Лише у 1825 році данський фізик Ганс Крістіан Орстед успішно отримав нечисту форму шляхом реакції безводного хлориду алюмінію з калієм; пізніше того ж року Фрідріх Волер успішно видобув чистий металевий алюміній.

Це легкий метал

Алюміній - один з найпоширеніших елементів на Землі, що зустрічається в природі в гірських породах і рослинності як на суші, так і у водоймах. Хоча алюміній ніколи не зустрічається в природі в чистому вигляді, він легко з'єднується з киснем та іншими елементами, утворюючи сполуки, що робить цей метал дуже м'яким, пластичним, стійким до корозії, легким, електропровідним кольоровим металом з одним з найвищих показників електропровідності, доступним для виробництва тонких листів і фольги.

Легка вага і пластичність алюмінію роблять його універсальним будівельним матеріалом, оскільки його можна використовувати як у несучих, так і в не несучих конструкціях. Крім того, його здатність піддаватися формуванню робить його популярним матеріалом для виготовлення літаків, кузовів автомобілів, сайдингу та покрівлі, каструль і сковорідок, а також споживчих товарів, таких як каструлі та сковорідки. Алюмінієві сплави також можуть надавати унікальні властивості, пристосовані спеціально для певних застосувань.

У виробництві алюмінію зазвичай використовується процес Байєра, коли подрібнену бокситову породу подрібнюють і розпилюють водою, що видаляє глину і частинки кремнезему, після чого її сушать у печі і змішують з кальцинованою содою і подрібненим вапном, щоб утворився глинозем.

Боксити є доступною та економічно вигідною сировиною для виробництва алюмінію, проте процес виплавки вимагає енергоємних операцій, які призводять до викидів парникових газів. Тому більшість світових алюмінієвих заводів розташовані в країнах з великою кількістю електроенергії; багато алюмінієвих заводів також були побудовані на берегах озер, щоб використовувати морську воду в технологічних процесах з метою зменшення викидів і підвищення ефективності.

Алюміній - сріблясто-білий метал 13-ї групи періодичної системи Менделєєва, що становить третину земної кори за масою і є третім найпоширенішим елементом після кисню та кремнію. Хоча алюміній зустрічається в природі у вигляді металу в чистому вигляді, його присутність часто утворює мінерали, такі як боксити. Алюміній є одним з трьох найпоширеніших кольорових металів у світі і третім найпоширенішим елементом.

Це стійкий до корозії метал

Алюміній має багато бажаних характеристик і застосувань у промисловості. Він втричі легший за залізо, має підвищене співвідношення міцності до ваги, при цьому залишається гнучким, міцним, стійким до корозії, не намагнічується і має чудову електропровідність - не кажучи вже про те, що це один з найдешевших металів, доступних на ринку! Завдяки своїй універсальності алюміній використовується для виготовлення контейнерів, кухонного посуду, бляшанок для напоїв, фюзеляжів літаків та кузовів автомобілів, а також багатьох інших речей.

Металевий алюміній може піддаватися корозії під впливом агресивних середовищ, причому іони водню сприяють цьому процесу, реагуючи з молекулами кисню з утворенням оксиду алюмінію. Однак ця реакція є оборотною, і поверхня залишатиметься стабільною, доки концентрація водню в розчині не перевищить певний пороговий рівень; в цей момент починається щілинна корозія, гідроксид алюмінію випадає з розчину і починає кородувати самостійно - так звана щілинна корозія.

Алюміній може піддаватися корозії в різних умовах навколишнього середовища, в тому числі в кислих, лужних і хлоридних розчинах. Корозія зазвичай швидко починається в щілинах або тріщинах, а потім розчиняється в електроліті з утворенням водорозчинного гідроксиду алюмінію; ця форма корозії особливо поширена в морському середовищі з високою концентрацією хлоридів.

Рівномірна корозія виникає у виробах, які постійно піддаються впливу сильних кислотних або лужних середовищ, або коли їхні поверхні подряпані чи побиті і піддають основний матеріал впливу електролітів; цей тип корозії часто призводить до точкової корозії або корозії відшарування (міжкристалічна форма корозії).

Алюміній широко розповсюджений у земній корі, але ніколи не зустрічається в природі поодинці. Замість цього він існує в поєднанні з іншими елементами у вигляді калієвого сульфату алюмінію (KAl(SO4)212H2O) або бокситів - червонувато-коричневих гірських порід, що містять суміші гідроксидів і оксидів алюмінію, які видобувають із землі і переробляють за технологією Байєра, а потім рафінують на чистий алюміній для використання в різних сферах застосування.