يعد الألومنيوم من أكثر المعادن وفرة على وجه الأرض بعد الأكسجين والسيليكون. ويمثل ما يزيد قليلاً عن 8% من إجمالي كتلة القشرة الأرضية، وهو موجود في معظم الصخور وفي جسم الإنسان. ومع ذلك، لا يوجد في الطبيعة بشكل نقي بسبب نشاطه الكيميائي العالي. اكتشف خصائصه وخصائصه واستخداماته.
ما هو الألومنيوم؟
وهو عنصر كيميائي معدني من عناصر الجدول الدوري، ويصل إلى حالته الطبيعية في العديد من السيليكات مثل الميكا والفلسبار والبلاجيوكلاز. يتم استخلاصه من البوكسيت عن طريق تحويله أولاً إلى الألومينا ومن ثم عن طريق التحليل الكهربائي إلى الألومنيوم المعدني.
رمز الألومنيوم
آل رمز مشتق من الكلمة اللاتينية alumen وتعني الشب، وربطها بالكبريتات المزدوجة المستخدمة في الأصباغ والمواد القابضة.
خصائص الألومنيوم
وهو معدن يقاوم، سواء في درجة حرارة الغرفة أو درجات الحرارة المتجمدة، التغيرات الجسدية، مثل الضربات أو الثقب أو الجروح. ومع ذلك، عندما يأتي على شكل سبائك مثل دورالومين، تزداد قوته، مثل التيتانيوم أو الفولاذ، ولكن أخف قليلاً. بالإضافة إلى ذلك، فإنه يحتوي على ميزات أخرى:
- اللون: أبيض فضي ولامع.
- إعادة الاستخدام: تتمتع سبائكها بالقدرة على الصهر بشكل متكرر دون فقدان أي خصائص ميكانيكية.
- الخفة: مقارنة بالحديد فهو أخف بثلاث مرات، حيث يصل وزنه إلى 2.7 جرام/سم3.
- الموصلية: قادرة على نقل الكهرباء.
- المرونة: لها ليونة متوسطة بين الحديد والفضة. إنه قابل للتشوه، لذلك يمكن تصنيع الكابلات والأسلاك.
- القابلية للطرق: تسمح بتصفيحها في طبقات رقيقة مثل العلب أو رقائق الألومنيوم.
- المقاومة: تتأكسد بسهولة، إلا أنها تشكل طبقة أكسيد تحمي السطح عند تعرضه لهجوم التآكل.
- غير قابل للاحتراق: لا يحترق ولا ينتج أي مواد سامة.
الخصائص الكيميائية والفيزيائية للألمنيوم
- العدد الذري: 13
- فالنسيا: 3
- نقطة الغليان (درجة مئوية): 2467
- نقطة الانصهار (درجة مئوية): 660
- السالبية الكهربية: 1.5
- نصف القطر التساهمي (أ): 0.50 (+3)
- نصف القطر الأيوني (أ): 0.535 أ
- نصف القطر الذري (أ): 1.43
- الإلكترونات: 13 بدون شحنة
- البروتونات: 13
- الحجم الذري: 10 سم مكعب/مول
- حالة الأكسدة: 3
- الكتلة الذرية: 26.9815
- الكثافة: 2.70
- الانعكاس البصري: 71%
- التكوين الإلكتروني: [Ne] 3s23p 1
- إمكانات التأين الأولى (eV): 6.00
- الموصلية الحرارية: 2.37 واط/سمك
- الموصلية الكهربائية: 0.377106 /سم
أصل الألومنيوم
اكتشفه الكيميائي الألماني فريدريش فولر عام 1827، واستخرجه في شكل مسحوق عن طريق تفاعل كلوريد الألومنيوم مع كلوريد البوتاسيوم. ثم قام بنفسه في عام 1845 بتحديد خواص المعدن المكتشف مثل الخفة والكثافة وفصلها إلى كرات.
في ماذا يستخدم الألمنيوم؟
وتستخدم خصائصه البصرية في صناعة المرايا المنزلية والصناعية، مثل التلسكوبات العاكسة. كما أنها تستخدم لصنع رقائق الألومنيوم ومستحضرات التجميل والأدوية والأطعمة الجاهزة والتبغ والقهوة واللقاحات.
كما يتم استخدامه في صناعة العلب وحاويات تيترا بريكس المصنوعة من بلاستيك البولي إيثيلين والكرتون والألمنيوم. بفضل السبائك المعدنية، يتم استخدامه في صناعة الغلايات والمركبات، وكذلك الهياكل المعمارية. ويوجد أيضًا في بعض الأدوات المنزلية مثل أدوات المطبخ.
نظرًا لأدائه الجيد في درجات الحرارة المنخفضة، يتم استخدامه لصنع حاويات مبردة. وبالمثل، يتم استخدامه في اللحام بالألمنيوم الحراري وكذلك في الوقود المتفجر والكيميائي، وذلك بسبب تفاعله العالي. ويستخدم أكسيد الألومنيوم في شكل بلوري أو غير متبلور ويمكن صنع اكسيد الالمونيوم، وهو حجر كريم أحمر أو أزرق يسمى فيما بعد الياقوت أو الياقوت.
كيفية إعادة تدوير الألومنيوم؟
تتكون إعادة تدوير هذا المعدن من عملية يتم فيها تحويل جميع النفايات إلى منتجات أخرى. ولتحقيق ذلك، يتم إعادة صهر المعدن، وهو أرخص ويستهلك طاقة أقل، على عكس إنتاج الألومنيوم عن طريق التحليل الكهربائي للألومينا. وخطوات إعادة تدويرها هي:
- اجمع المعدن.
- نقله إلى مصنع إعادة التدوير
- الفصل والتنظيف.
- يتم إنشاء الكتل عن طريق سحق المواد.
- يتم صهر صفائح جديدة من المواد للاستخدام.
الأمراض التي يسببها الألمنيوم
ويعتقد أنه يمكن أن يسبب ضررا خطيرا للصحة إذا تم استخدامه بمستويات عالية. ومع ذلك، فمن غير الواضح إلى أي مستوى قد يسبب هذا الضرر. وقد تم ربط ذلك ببعض الأمراض مثل مرض الزهايمر والأورام الخبيثة والحساسية الغذائية وأمراض الكلى.
في الختام، الألومنيوم هو المعدن الأكثر توفرا على وجه الأرض، ويستخدم بعد الفولاذ. ونظرًا لخصائصه فإنه يستخدم لأغراض متعددة مثل النقل، الطب، البناء، الأقمار الصناعية، التعبئة والتغليف وغيرها.