De aluminium Het is een metalen element dat behoort tot groep 13 (III A) van het periodiek systeem en dat wordt weergegeven door het symbool Al. Het is een licht metaal met een lage dichtheid en hardheid. Vanwege zijn amfotere eigenschappen is het door sommige wetenschappers geclassificeerd als een metalloïde.
Het is een taai en zeer vervormbaar metaal, daarom wordt het gebruikt om draad, dunne aluminiumplaten en elk type object of figuur te vervaardigen; bijvoorbeeld de beroemde blikken met hun legeringen, of de aluminiumfolie waarmee voedsel of desserts worden verpakt.
Aluin (een gehydrateerd kaliumaluminiumsulfaat) wordt al sinds de oudheid door de mens gebruikt in de geneeskunde, het looien van leer en als bijtmiddel voor het kleuren van stoffen. De mineralen zijn dus voor altijd bekend.
Aluminium als metaal werd echter pas laat, in 1825, door Øersted geïsoleerd, wat leidde tot een wetenschappelijke activiteit die het industrieel gebruik ervan mogelijk maakte. Op dat moment was aluminium het metaal met de hoogste productie ter wereld, na ijzer..
Aluminium wordt voornamelijk in het bovenste deel van de aardkorst aangetroffen en maakt 8% van het gewicht uit. Het komt overeen met het derde meest voorkomende element, dat wordt overtroffen door zuurstof en silicium in zijn silica- en silicaatmineralen..
Bauxiet is een vereniging van mineralen, waaronder: aluminiumoxide (aluminiumoxide) en metaaloxiden van ijzer, titanium en silicium. Vertegenwoordigt de belangrijkste natuurlijke hulpbron voor de mijnbouw van aluminium.
Artikel index
In Mesopotamië, 5000 jaar voor Christus. C., Ze maakten al keramiek met kleien die aluminiumverbindingen bevatten. Ondertussen, 4000 geleden, gebruikten de Babyloniërs en Egyptenaren aluminium in sommige chemische verbindingen.
Het eerste schriftelijke document met betrekking tot aluin werd gemaakt door Herodotus, een Griekse historicus, in de 5e eeuw voor Christus. C. Aluin [KAl (SO4twee12HtweeO] werd gebruikt als bijtmiddel bij het kleuren van stoffen en om het hout, waarmee de deuren van de forten werden ontworpen, te beschermen tegen branden.
Op dezelfde manier verwijst Plinius 'de Oudere' in de 1e eeuw naar alumen, tegenwoordig bekend als aluin, als een stof die wordt gebruikt in de geneeskunde en bijtende.
Vanaf de 16e eeuw werd aluin gebruikt bij het looien van huiden en als lijming van papier. Dit was een geleiachtige substantie die het papier consistentie gaf en het mogelijk maakte om op schrift te stellen..
In 1767 bereikte de Zwitserse chemicus Torbern Bergman de synthese van aluin. Om dit te doen, verwarmde hij de maan [KAl3(ZW4twee(OH)6] met zwavelzuur, en vervolgens kalium toegevoegd aan de oplossing.
In 1782 merkte de Franse chemicus Antoine Lavoisier op dat aluminiumoxide (AltweeOF3) was een oxide van een bepaald element. Dit heeft zo'n affiniteit voor zuurstof dat de scheiding moeilijk was. Daarom voorspelde Lavoisier tegen die tijd het bestaan van aluminium.
Later, in 1807, onderwierp de Engelse chemicus Sir Humphry Davy aluminiumoxide aan elektrolyse. De methode die hij gebruikte genereerde echter een legering van aluminium met kalium en natrium, dus hij kon het metaal niet isoleren.
Davy merkte op dat aluminiumoxide een metalen basis had, die hij aanvankelijk aanduidde als 'alumium', gebaseerd op het Latijnse woord 'alumen', de naam die wordt gebruikt voor aluin. Later veranderde Davy de naam in "aluminium", de huidige naam in het Engels..
In 1821 slaagde de Duitse chemicus Eilhard Mitscherlich erin de juiste formule voor aluminiumoxide te ontdekken: AltweeOF3.
Datzelfde jaar ontdekte de Franse geoloog Pierre Berthier een aluminiummineraal in een roodachtige kleirotsafzetting in Frankrijk, in de regio Les Baux. Berthier noemde het mineraal bauxiet. Dit mineraal is momenteel de belangrijkste bron van aluminium.
In 1825 produceerde de Deense chemicus Hans Christian Øersted een metalen staaf van zogenaamd aluminium. Hij omschreef het als "een stuk metaal dat qua kleur en glans een beetje op tin lijkt." Øersted kon dit bereiken door aluminiumchloride, AlCl, te verminderen3, met een kaliumamalgaam.
Men dacht echter dat de onderzoeker geen puur aluminium kreeg, maar een legering van aluminium en kalium..
In 1827 slaagde de Duitse chemicus Friedrich Wöehler erin om ongeveer 30 gram aluminium materiaal te produceren. Toen, na 18 jaar onderzoek, bereikte Wöehler in 1845 de productie van bolletjes ter grootte van een speldenknop, met een metaalglans en grijsachtige kleur..
Wöehler beschreef zelfs enkele eigenschappen van het metaal, zoals kleur, soortelijk gewicht, ductiliteit en stabiliteit..
In 1855 verbeterde de Franse chemicus Henri Sainte-Claire Deville de methode van Wöehler. Hiervoor gebruikte hij de reductie van aluminiumchloride of natriumaluminiumchloride met metallisch natrium, met behulp van cryoliet (Na3AlF6) als stroom.
Dit maakte de industriële productie van aluminium in Rouen, Frankrijk mogelijk, en tussen 1855 en 1890 werd de productie van 200 ton aluminium bereikt..
In 1886 creëerden de Franse ingenieur Paul Héroult en de Amerikaanse student Charles Hall onafhankelijk een methode voor de productie van aluminium. De methode bestaat uit de elektrolytische reductie van aluminiumoxide in gesmolten kryoliet met behulp van gelijkstroom.
De methode was efficiënt, maar had het probleem van de hoge elektriciteitsbehoefte, waardoor de productie duurder werd. Héroult loste dit probleem op door zijn industrie te vestigen in Neuhausen (Zwitserland), en zo te profiteren van de Rijnwatervallen als opwekkers van elektriciteit.
Hall vestigde zich aanvankelijk in Pittsburg (VS), maar verhuisde later zijn industrie in de buurt van Niagara Falls.
Ten slotte creëerde Karl Joseph Bayer in 1889 een methode om aluminiumoxide te produceren. Deze bestaat uit het verhitten van het bauxiet in een gesloten container met een alkalische oplossing. Tijdens het verwarmingsproces wordt de aluminiumoxidefractie teruggewonnen in de zoutoplossing..
Zilvergrijze vaste stof met metaalglans (afbeelding bovenaan). Het is een zacht metaal, maar hardt uit met kleine hoeveelheden silicium en ijzer. Bovendien wordt het gekenmerkt door zijn zeer taai en vervormbaar, aangezien aluminium platen met een dikte tot 4 micron kunnen worden gemaakt.
26.981 u
13
660,32 ºC
2.470 ºC
Omgevingstemperatuur: 2,70 g / ml
Smeltpunt (vloeistof): 2,375 g / ml
De dichtheid is aanzienlijk laag in vergelijking met die van andere metalen. Om die reden is aluminium vrij licht.
10,71 kJ / mol
284 kJ / mol
24,20 J / (mol K)
1,61 op de schaal van Pauling
-Ten eerste: 577,5 kJ / mol
-Ten tweede: 1.816,7 kJ / mol
-Ten derde: 2.744,8 kJ / mol
23,1 µm / (m K) bij 25 ºC
237 W / (m · K)
Aluminium heeft een warmtegeleiding die drie keer zo groot is als die van staal.
26,5 nΩ · m bij 20 ºC
De elektrische geleiding is 2/3 van die van koper.
Paramagnetisch
2,75 op de schaal van Mohs
Aluminium is bestand tegen corrosie omdat wanneer de dunne laag Al-oxide wordt blootgesteld aan luchttweeOF3 dat zich op het oppervlak vormt, voorkomt dat oxidatie doorgaat in het metaal.
In zure oplossingen reageert het met water om waterstof te vormen; terwijl het in alkalische oplossingen het aluminaat-ion (AlOtwee-.
Verdunde zuren kunnen het niet oplossen, maar wel in aanwezigheid van geconcentreerd zoutzuur. Aluminium is echter bestand tegen geconcentreerd salpeterzuur, hoewel het wordt aangevallen door hydroxiden om waterstof en het aluminaat-ion te produceren..
Aluminiumpoeder wordt verbrand in aanwezigheid van zuurstof en kooldioxide om aluminiumoxide en aluminiumcarbide te vormen. Het kan worden aangetast door het chloride dat aanwezig is in een natriumchloride-oplossing. Om deze reden wordt het gebruik van aluminium in leidingen niet aanbevolen..
Aluminium wordt geoxideerd door water bij temperaturen onder de 280 ºC.
2 Al (s) + 6 HtweeO (g) => 2 Al (OH)3(s) + 3Htwee(g) + warmte
Omdat aluminium een metaalachtig element is (voor sommigen met metalloïde kleurstoffen), werken de Al-atomen met elkaar in dankzij de metaalbinding. Deze niet-directionele kracht wordt bepaald door zijn valentie-elektronen, die in al zijn dimensies door het kristal zijn verspreid..
Deze valentie-elektronen zijn de volgende, volgens de elektronische configuratie van aluminium:
[Ne] 3stwee 3p1
Daarom is aluminium een driewaardig metaal, aangezien het drie valentie-elektronen heeft; twee in de 3s-orbitaal, en één in de 3p. Deze orbitalen overlappen elkaar om 3s en 3p moleculaire orbitalen te vormen, zo dicht bij elkaar dat ze uiteindelijk geleidingsbanden vormen..
De s-band is vol, terwijl de p-band veel leegstand heeft voor meer elektronen. Daarom is aluminium een goede geleider van elektriciteit..
De metallische binding van aluminium, de straal van zijn atomen en zijn elektronische kenmerken bepalen een fcc (face centered cubic) kristal. Zo'n fcc-kristal is blijkbaar de enige bekende allotroop van aluminium, dus het zal zeker de hoge drukken die erop werken, weerstaan..
De elektronische configuratie van aluminium geeft onmiddellijk aan dat het in staat is tot drie elektronen te verliezen; dat wil zeggen, het heeft een sterke neiging om het Al kation te vormen3+. Wanneer het bestaan van dit kation wordt verondersteld in een verbinding die is afgeleid van aluminium, wordt er gezegd dat het een oxidatiegetal heeft van +3; zoals bekend is dit de meest voorkomende bij aluminium.
Er zijn echter andere mogelijke maar zeldzame oxidatiegetallen voor dit metaal; zoals: -2 (Altwee-), -1 (Al-), +1 (Al+) en +2 (Altwee+.
In de AltweeOF3, Aluminium heeft bijvoorbeeld een oxidatiegetal van +3 (Altwee3+OF3twee-terwijl in AlI en AlO, +1 (Al+F.-) en +2 (Altwee+OFtwee-), respectievelijk. Onder normale omstandigheden of situaties is Al (III) of +3 echter verreweg het meest voorkomende oxidatiegetal; sinds, de Al3+ is iso-elektronisch voor neon edelgas.
Daarom wordt in schoolboeken altijd aangenomen, en terecht, dat aluminium +3 heeft als het enige getal of oxidatietoestand.
Aluminium is geconcentreerd in de buitenste rand van de aardkorst, het derde element, alleen overtroffen door zuurstof en silicium. Aluminium vertegenwoordigt 8% van het gewicht van de aardkorst.
Het wordt aangetroffen in stollingsgesteenten, voornamelijk: aluminosilicaten, veldspaat, veldspaatachtigen en mica's. Ook in roodachtige kleisoorten, zoals bij bauxiet.
Bauxieten zijn een mineraalmengsel dat gehydrateerd aluminiumoxide en onzuiverheden bevat; zoals ijzer- en titaanoxiden en silica, met de volgende gewichtspercentages:
-Naar detweeOF3 35-60%
-GelooftweeOF3 10-30%
-Jatwee 4-10%
-Oomtwee 2-5%
-H.tweeOf van constitutie 12-30%.
Alumina wordt gevonden in bauxiet in gehydrateerde vorm met twee varianten:
-monohydraten (AltweeOF3H.tweeO), die twee kristallografische vormen presenteren, boemiet en diaspoor
-Trihydraten (AltweeOF33HtweeO), vertegenwoordigd door de gibbsite.
Bauxiet is de belangrijkste bron van aluminium en levert het meeste aluminium dat door de mijnbouw wordt verkregen..
Voornamelijk het bauxiet gevormd door 40-50% AltweeOF3, 20% FetweeOF3 en 3-10% SiOtwee.
Alunite.
Aluminiumhoudend gesteente met mineralen zoals syenieten, nepheline en anorthieten (20% van AltweeOF3.
Aluminiumsilicaten (Andalusiet, sillimaniet en kyaniet).
Kaolienafzettingen en verschillende kleien (32% AltweeOF3.
Bauxiet wordt gewonnen in de open mijn. Zodra de stenen of kleien die het bevatten, zijn verzameld, worden ze vermalen en vermalen in kogel- en staafmolens, totdat deeltjes met een diameter van 2 mm worden verkregen. Bij deze processen blijft het behandelde materiaal vochtig.
Bij het verkrijgen van het aluminiumoxide wordt het proces gevolgd dat Bayer in 1989 creëerde. Het gemalen bauxiet wordt verteerd door de toevoeging van natriumhydroxide, waarbij het natriumaluminaat wordt gevormd dat wordt opgelost; terwijl de verontreinigende stoffen ijzer, titanium en siliciumoxiden in suspensie blijven.
De verontreinigingen worden gedecanteerd en het aluminiumoxidetrihydraat wordt neergeslagen uit het natriumaluminaat door afkoelen en verdunnen. Vervolgens wordt het trihydraterende aluminiumoxide gedroogd om watervrij aluminiumoxide en water te produceren..
Om aluminium te verkrijgen, wordt aluminiumoxide onderworpen aan elektrolyse, meestal volgens de methode van Hall-Héroult (1886). Het proces bestaat uit de reductie van gesmolten aluminiumoxide tot kryoliet.
De zuurstof bindt zich aan de koolstofanode en komt vrij als kooldioxide. Ondertussen wordt het vrijgekomen aluminium afgezet op de bodem van de elektrolytische cel waar het zich ophoopt.
Aluminiumlegeringen worden meestal aangeduid met vier cijfers.
Code 1xxx komt overeen met aluminium met een zuiverheid van 99%.
Code 2xxx komt overeen met de legering van aluminium met koper. Het zijn sterke legeringen die werden gebruikt in lucht- en ruimtevaartvoertuigen, maar door corrosie barsten. Deze legeringen staan bekend als duraluminium.
De 3xxx-code heeft betrekking op legeringen waarin mangaan en een kleine hoeveelheid magnesium aan aluminium worden toegevoegd. Het zijn zeer slijtvaste legeringen, die worden gebruikt in de 3003-legering bij de vervaardiging van keukengerei en de 3004 in drankblikjes..
De code 4xxx staat voor legeringen waarin silicium wordt toegevoegd aan aluminium, wat het smeltpunt van het metaal verlaagt. Deze legering wordt gebruikt bij de vervaardiging van lasdraden. Legering 4043 wordt gebruikt bij het lassen van auto's en structurele elementen.
De 5xxx-code heeft betrekking op legeringen waarbij magnesium voornamelijk aan aluminium wordt toegevoegd..
Het zijn sterke legeringen die bestand zijn tegen corrosie door zeewater en worden gebruikt om drukvaten en diverse maritieme toepassingen te maken. Legering 5182 wordt gebruikt om deksels van frisdrankblikjes te maken.
De 6xxx-code heeft betrekking op legeringen waarin silicium en magnesium aan de legering worden toegevoegd met aluminium. Deze legeringen zijn gietbaar, lasbaar en corrosiebestendig. De meest voorkomende legering in deze serie wordt gebruikt in de architectuur, fietsframes en bij het maken van de iPhone 6..
De 7xxx-code duidt legeringen aan waarin zink wordt toegevoegd aan aluminium. Deze legeringen, ook wel Ergal genoemd, zijn breukvast en hebben een grote hardheid, met behulp van legeringen 7050 en 7075 in de vliegtuigbouw..
Contact met aluminiumpoeder kan huid- en oogirritatie veroorzaken. Langdurige en hoge blootstelling aan aluminium kan griepachtige symptomen, hoofdpijn, koorts en koude rillingen veroorzaken; Bovendien kunnen pijn en beklemming op de borst optreden.
Blootstelling aan fijn aluminiumstof kan littekens in de longen (longfibrose) veroorzaken, met symptomen van hoesten en kortademigheid. OSHA stelde een limiet van 5 mg / m vast3 voor blootstelling aan aluminiumstof in een dag van 8 uur per dag.
De biologische tolerantiewaarde voor beroepsmatige blootstelling aan aluminium is vastgesteld op 50 µg / g creatinine in urine. Een afnemende prestatie bij neuropsychologische tests treedt op wanneer de concentratie aluminium in de urine hoger is dan 100 µg / g creatinine.
Aluminium wordt gebruikt als aluminiumhydrochloride in transpiratiewerende deodorants, omdat het in verband is gebracht met de ontwikkeling van borstkanker. Deze relatie is echter niet duidelijk vastgesteld, onder meer omdat de huidopname van aluminiumhydrochloride slechts 0,01% bedraagt..
Aluminium is neurotoxisch en is in verband gebracht met neurologische aandoeningen, waaronder de ziekte van Alzheimer, bij mensen met beroepsmatige blootstelling..
De hersenen van Alzheimerpatiënten bevatten een hoge concentratie aluminium; maar het is niet bekend of het de oorzaak is van de ziekte of een gevolg ervan.
De aanwezigheid van neurotoxische effecten is vastgesteld bij dialysepatiënten. Bij deze procedure werden aluminiumzouten gebruikt als fosfaatbinder, die hoge concentraties aluminium in het bloed produceerden (> 100 µg / L plasma)..
Getroffen patiënten vertoonden desoriëntatie, geheugenproblemen en in vergevorderde stadia dementie. De neurotoxiciteit van aluminium wordt verklaard omdat het door de hersenen moeilijk te elimineren is en de werking ervan beïnvloedt.
Aluminium is aanwezig in veel voedingsmiddelen, met name thee, kruiden en in het algemeen groenten. De Europese Autoriteit voor voedselveiligheid (EFSA) heeft een tolerantielimiet vastgesteld voor de inname van aluminium in voedsel van 1 mg / kg lichaamsgewicht per dag.
In 2008 schatte de EFSA dat de dagelijkse inname van aluminium in voedsel tussen de 3 en 10 mg per dag lag. Daarom wordt geconcludeerd dat het geen risico voor de gezondheid vormt; evenals het gebruik van aluminium keukengerei om voedsel te bereiden.
Aluminium is een goede elektrische geleider en daarom wordt het gebruikt in legeringen in elektrische transmissielijnen, motoren, generatoren, transformatoren en condensatoren..
Aluminium wordt gebruikt bij de vervaardiging van deur- en raamkozijnen, scheidingswanden, hekken, coatings, thermische isolatoren, plafonds, enz..
Aluminium wordt gebruikt bij de vervaardiging van onderdelen voor auto's, vliegtuigen, vrachtwagens, fietsen, motorfietsen, boten, ruimteschepen, treinwagons, enz..
Aluminium kan worden gebruikt om drankblikken, biervaten, dienbladen, enz. Te maken..
Aluminium wordt gebruikt om keukengerei te maken: potten, pannen, pannen en inpakpapier; naast meubels, lampen, etc..
Aluminium reflecteert efficiënt stralingsenergie; van ultraviolet licht tot infrarood straling. Het reflectievermogen van aluminium in zichtbaar licht is ongeveer 80%, waardoor het als lampenkap kan worden gebruikt..
Bovendien behoudt aluminium zijn zilverreflecterende eigenschappen, zelfs in de vorm van een fijn poeder, zodat het kan worden gebruikt bij de productie van zilververven..
Het wordt gebruikt om metallisch aluminium, isolatoren en bougies te maken. Wanneer aluminiumoxide wordt verwarmd, ontwikkelt het een poreuze structuur die water absorbeert, wordt gebruikt om gassen uit te drogen en dient als zetel voor de werking van katalysatoren in verschillende chemische reacties..
Het wordt gebruikt bij het maken van papier en als oppervlaktevuller. Aluminiumsulfaat dient om kaliumaluminiumaluin [KAl (SO4twee12HtweeOF]. Dit is het meest gebruikte aluin met tal van toepassingen; zoals de vervaardiging van medicijnen, verven en bijtmiddelen voor het verven van weefsels.
Het is de meest gebruikte katalysator in Friedel-Crafts-reacties. Dit zijn synthetische organische reacties die worden gebruikt bij de bereiding van aromatische ketonen en anthrachinon. Gehydrateerd aluminiumchloride wordt gebruikt als actueel anti-transpirant en deodorant.
Het wordt gebruikt om weefsels waterdicht te maken en om aluminaten te maken.
Niemand heeft nog op dit artikel gereageerd.