آلومینیم

منیزیم → آلومینیم ← سیلسیم B ↑ Al ↓ Ga 13Al جدول تناوبی
ظاهر
خطوط طیفی آلومینیوم
ویژگی‌های کلی
نام, نماد, عدد	آلومینیم, Al, 13
تلفظ به انگلیسی	UK /[[en:Wikipedia:IPA_for_English#Key|??]]ˌæljʉˈmɪniəm/ AL-ew-MIN-ee-əm; or US /[[en:Wikipedia:IPA_for_English#Key|??]]əˈluːmɨnəm/ ə-LOO-mi-nəm
نام گروهی برای عناصر مشابه	فلزات دیگر
گروه، تناوب، بلوک	۱۳, ۳, p
جرم اتمی استاندارد	26.9815386 g·mol−۱
آرایش الکترونی	[Ne] 3s2 3p1
الکترون به لایه	2, 8, 3 (تصویر)
ویژگی‌های فیزیکی
حالت	جامد
چگالی (نزدیک به r.t.)	2.70 g·cm−۳
چگالی مایع در m.p.	2.375 g·cm−۳
نقطه ذوب	933.47 K, 660.32 °C, 1220.58 °F
نقطه جوش	2792 K, 2519 °C, 4566 °F
گرمای هم‌جوشی	10.71 kJ·mol−1
گرمای تبخیر	294.0 kJ·mol−1
ظرفیت گرمایی	24.200 J·mol−۱·K−۱
فشار بخار
فشار (پاسکال) ۱ ۱۰ ۱۰۰ ۱k ۱۰k ۱۰۰k دما (کلوین) 1482 1632 1817 2054 2364 2790
ویژگی‌های اتمی
وضعیت اکسید شدن	3, 2[۱], 1[۲] (آمفوتر oxide)
الکترونگاتیوی	1.61 (مقیاس پاولینگ)
انرژی‌های یونیزه شدن (more)	1st: 577.5 kJ·mol−1
	2nd: 1816.7 kJ·mol−1
	3rd: 2744.8 kJ·mol−1
شعاع اتمی	143 pm
شعاع کووالانسی	121±4 pm
شعاع واندروالانسی	184 pm
متفرقه
ساختار کریستالی	face-centered cubic
مغناطیس	paramagnetic[۳]
مقاومت الکتریکی	(20 °C) 28.2 nΩ·m
رسانایی گرمایی	(300 K) 237 W·m−1·K−1
انبساط گرمایی	(25 °C) 23.1 µm·m−1·K−1
سرعت صوت (سیم نازک)	(r.t.) (rolled) 5,000 m·s−1
مدول یانگ	70 GPa
مدول شیر	26 GPa
مدول باک	76 GPa
نسبت پواسون	0.35
سختی موس	2.75
سختی ویکر	167 MPa
سختی برینل	245 MPa
عدد کاس	7429-90-5
پایدارترین ایزوتوپ‌ها
مقاله اصلی ایزوتوپ‌های آلومینیم
iso NA نیمه عمر DM DE (MeV) DP 26Al trace 7.17×105y β+ 1.17 26Mg ε - 26Mg γ 1.8086 - 27Al 100% 27Al ایزوتوپ پایدار است که 14 نوترون داردs
ن • ب • و

آلومینیم عنصری شیمیای در گروه بورون با عدد اتمی ۱۳ و نماد Al است. این عنصر یک فلز نرم و سفید و چکش‌پذیر با چگالی پایین است که سومین عنصر فراوان و فراوان‌ترین فلزات در پوسته کره زمین است. آلومینیوم خالص به دلیل واکنش‌پذیری بسیار بالای خود بسیار به ندرت به طور طبیعی یافت می‌شود و به جای آن در سنگ‌های معدنی مختلفی وجود دارد. بیشتر آلومینیوم دنیا از سنگ بوکسیت به دست می‌آید.

نامگذاری

واژه آلومینیوم (Aluminium) که گاهی Aluminum (به ویژه در آمریکای شمالی) هم نوشته می‌شود از واژه لاتین Lumen به معنی «نور» گرفته شده‌است. پیش از جداسازی فلز آلومینیم، اکسید آن آلومین نامید می‌شد. هامفری دیوی که موفق نشده بود از آلومین، آلومینیم تهیه کند، گفت که می‌خواهد نام این فلز را «آلومیم» بگذارد. ولی بعداً آن را به «آلومینم» تغییر داد تا با آلومین مطابقت داشته باشد. با این حال واژهٔ آلومینیم کاربرد عمومی پیدا کرد، زیرا نام بسیاری از عنصرهای فلزی به «یُم» ختم می‌شود. آلومینیم با علامت شیمیایی AL و شبکه کریستالی FCC می‌تواند اتم‌های عناصری مثل کربن، نیتروژن، بر، هیدروژن و اکسیژن را به دلیل شعاع اتمی کوچک که دارد در خود به شکل محلول جامد بین نشین حل نماید. نقطه ذوب ۶۶۰ درجه سانتیگراد و نقطه جوش آن ۲۷۵۰ درجه است. آلومینیم را در دماهای ۱۰۰۰ درجه و بالاتر از آن استفاده نمی‌کنند به دلیل اینکه به شدت اکسید شده و ضایعات آن زیاد است. ولی منیزیم و روی این مقدار بیشتری از آلومینیمضایعات دارند. وزن مخصوص ۷/۲ می‌باشد و در حالت مذاب ۳/۲ بنابراین می‌توان نتیجه گرفت در حالت مذاب انبساط آن بیشتر می‌باشد. در صد انقباض آن در فاز مایع ۱۰٪ و در حین انجماد ۸/۶٪ است و به دلیل انقباض‌های زیاد به تغذیه در قعات آلومینیم ضرورت دارد. مهمترین آیاژهای آلومینیم عبارتند از: آلیاژ آلومینیم با منیزیم – مس و سیلیسیم و یا آلیاژهای با ترکیب این سه عنصر لذا در اثر آلیاژ نمودن خواص مکانیکی مقاومت به خوردگی و ماشین کاری آلومینیم افزایش می‌یابد. به هر حال آلومینیم و آلیاژهای آن به دلیل نقطه ذوب پایین، سیالیت زیادی که دارد افزایش خواص مکانیکی در اثر آلیاژ سازی و همچنین قابلیت عملیات حرارتی را دارد. منحنی سرد شدن تعادلی مواد فلزی با یکدیگر متفاوت است مثلا یک آلومینیم خاص را با یک آلیاژ دیگر در نظر بگیرید در فلز خاص در یک دمای خاص انجماد صورت می‌گیرد. در صورتی که در یک آلیاژ انجماد در یک فاصله در جه حرارتی صورت می‌گیرد. عملیات گاز زدایی با استفاده از گازهای فعال مثل کلر: اگر درجه حرارت ۱۸۰ درجه برسد ترکیب فوق به شکل حباب در آمده (فرار می‌باشد) و هید روژن به داخل آن نفوذ می‌کند هر چه عمق مذاب بیشتر باشد گاز زدایی یا بازدهٔ آن بیشتر می‌شود. عملا باید ۶/۰٪ گاز کلر مصرف شود که بستگی به نوع آلیاژ نوع کوره و شرایط وارد کردن گاز و روش تهیه قالب و رطوبت هوا دارد. گاز زدایی باکلر نسبت با ازت برتری دارد چون گاز کلر حباب کارید آلومینیم ریز و بیشتری تولید می‌کند.

تاریخچه کشف آلومینیوم

فردریک وهلر" بطور کلی به آلومینیوم خالص اعتقاد داشت. اما این فلز دو سال پیشتر به‌وسیله «هانس کریستین ارستد» شیمیدان و فیزیکدان دانمارکی بدست آمد. در روم و یونان باستان این فلز را به‌عنوان ثابت کننده رنگ در رنگرزی و نیز به‌عنوان بند آورنده خون در زخمها بکار می‌بردند و هنوز هم به‌عنوان داروی بند آورنده خون مورد استفاده‌است. در سال ۱۷۶۱، «گویتون دموروو» پیشنهاد کرد تا alum را آلومین (alumin) بنامند.

پیدایش و منابع

اگر چه Al، یک عنصر فراوان در پوسته زمین است(۱۸٪)، این عنصر در حالت آزاد خود بسیار نادر است و زمانی یک فلز گرانبها و ارزشمندتر از طلا به حساب می‌آمد. بنابراین، به‌عنوان فلزی صنعتی اخیرأ مورد توجه قرار گرفته و در مقیاسهای تجاری تنها بیش از ۱۰۰ سال است که مورد استفاده‌است. در ابتدا که این فلز کشف شد، جدا کردن آن از سنگها بسیار مشکل بود و چون کل آلومینیوم زمین بصورت ترکیب بود، مشکل‌ترین فلز از نظر تهیه به شمار می‌آمد.

آلومینیوم برای مدتی از طلا با ارزش‌تر بود، اما بعد از ابداع یک روش آسان برای استخراج آن در سال ۱۸۸۹، قیمت آن رو به کاهش گذاشت و سقوط کرد. تهیه مجدد این فلز از قطعات اسقاط (از طریق بازیافت) تبدیل به بخش مهمی از صنعت آلومینیوم شد. بازیافت آلومینیوم موضوع تازه‌ای نیست، بلکه از قرن نوزدهم یک روش رایج برای این کار وجود داشت. با اینهمه تا اواخر دهه ۶۰ این یک کار کم منفعت بود تا زمانیکه بازیافت قوطیهای آلومینیومی آشامیدنیها بالاخره بازیافت این فلز را مورد توجه قرار داد. منابع بازیافت آلومینیوم عبارت‌اند از: اتومبیلها، پنجره‌ها، درها، لوازم منزل، کانتینرها و سایر محصولات. یکی از ویژگی‌های مهم آلومنییوم که بازیافت آن را مورد توجه قرار می‌دهد آن است که هیچ تفاوتی بین کیفیت آلومینیوم بازیافتی و آلومینیوم تازه تولید شده وجود ندارد.

معرفی

آلومینیوم، عنصر شیمیایی است که در جدول تناوبی دارای علامت Al و عدد اتمی ۱۳ می‌باشد. آلومینیوم که عنصری نقره‌ای و انعطاف‌پذیر است، عمدتأ به صورت سنگ معدن بوکسیت یافت می‌شود و از نظر مقاومتی که در برابر اکسیداسیون دارد، همچنین وزن و قدرت آن، قابل توجه‌است. آلومینیوم در صنعت برای تولید میلیونها محصول مختلف بکار می‌رود و در جهان اقتصاد، عنصر بسیار مهمی است.

اجزای سازه‌هایی که از آلومینیوم ساخته می‌شوند، در صنعت هوانوردی و سایر مراحل حمل و نقل بسیار مهم هستند. همچنین در سازه‌هایی که در آنها وزن پایداری و مقاومت لازم هستند، وجود این عنصر اهمیت زیادی دارد.

ویژگی‌های قابل توجه

آلومینیوم، فلزی نرم و سبک، اما قوی است، با ظاهری نقره‌ای - خاکستری مات و لایه نازک اکسایش که در اثر برخورد با هوا در سطح آن تشکیل می‌شود، از زنگ خوردگی بی. ِ چکش خوار، انعطاف پذیر و به راحتی خم می‌شود. همچنین بسیار بادَوام و مقاوم در برابر زنگ خوردگی است. بعلاوه، این عنصر غیر مغناطیسی، بدون جرقه، دومین فلز چکش خوار و ششمین فلز انعطاف‌پذیر است.

کاربردها

چه از نظر کیفیت و چه از نظر ارزش، آلومینیوم کاربردی‌ترین فلز بعد از آهن است و تقریبأ در تمامی بخش‌های صنعت دارای اهمیت می‌باشد. آلومینیوم خالص، نرم و ضعیف است، اما می‌تواند آلیاژهایی را با مقادیر کمی از مس، منیزیوم، منگنز، سیلیکون و دیگر عناصر بوجود آورد که این آلیاژها ویژگی‌های مفید گوناگونی دارند. این آلیاژها اجزای مهم هواپیماها و راکتها را می‌سازند.

وقتی آلومینیوم را در خلاء تبخیر کنند، پوششی تشکیل می‌دهد که هم نور مرئی و هم گرمای تابشی را منعکس می‌کند. این پوششها لایه نازک اکسید آلومینیوم محافظ را بوجود می‌آورند که همانند پوششهای نقره خاصیت خود را از دست نمی‌دهند. یکی دیگر از موارد استفاده از این فلز در لایه آینه‌های تلسکوپ‌های نجومی است.

فهرست کاربردها

برخی از کاربردهای فراوان آلومینیوم عبارت‌اند از:

حمل و نقل (اتومبیل‌ها، هواپیماها، کامیون‌ها، کشتی‌ها، ناوگانهای دریایی، راه آهن و...)

بسته‌بندی (قوطی‌ها، فویل و...)

ساختمان (درب، پنجره، دیوار پوشها و...)

کالاهای با دوام مصرف کننده (وسایل برقی خانگی، وسایل آشپزخانه،...)

خطوط انتقال الکتریکی (هدایت الکتریکی آلومینیوم از مس بیشتر واز طلا کمتر میباشد اما استحکام مکانیکی ان در برابر کشش از مس کمتر میباشد و لذا برای ساخت هادی های آلومینیوم به منظور استفاده در خطوط انتقال از هسته ای فولادی برای تقویت استحکام ان در برابر ک