Aluminio estas la plej abunda metalo en laTero, sed nur en la krusto, dum ĝi estas malpli ofta en la suba tavolo. Laŭ maso, aluminio estas ĝis ĉirkaŭ 8% el laterkrusto; ĝi estasla tria plej abunda elemento postoksigeno kajsilicio.
En la fruaj civilizacioj, la homo konisalunon kajaluminon aŭ aluminian oksidon (Al2O3), sedØrsted povis izoli la metalon nur en 1807. Aluminia oksido venas de erco nomatabaŭksito. Aluminia metalo estas kemie tiom reagema ke indiĝanaj specimenoj estas raraj kaj limigitaj al tre limigitaj medioj. Anstataŭe, ĝi troviĝas kombinita en ĉirkaŭ 270 diferencaj mineraloj.[1]
Aluminio estas blueta-blankametalo, trefleksiĝema (formebla) kajduktila (etendebla). Ĝi estas tre leĝera metalo, kaj bone konduktaselektron kajvarmon. Pura aluminio estas tre mola; tialalojoj de aluminio kajsilicio kajfero fortigas aluminion, kaj en tiu formo oni povas uzi ĝin en la konstruado deaviadiloj,[2]ŝipoj, aliaj veturiloj, duktoj kajnuboskrapuloj. Aluminio estas uzata ankaŭ en dratoj, gasduktoj, pordoj kaj fenestroj (kadroj),[3] konduktiloj, aluminia folio, farboj, kaj tuboj da dentopasto. Ĝi nerustiĝas. Aluminio estas uzata ankaŭ kiel elektra konduktilo. Aluminia drato de certa konduktiveco devas esti pli dika ol same konduktivakupra drato, sed kompense estas malpli peza, ĉar ladenso de aluminio estas eĉ ne triono de tiu el kupro.
Spite sian abundon en la medio, neniu konata formo de vivulo uzas aluminiajnsalojnmetabole, sed aluminio estas bone tolerata fare de plantoj kaj animaloj. Pro abundo de tiuj saloj, la potencialo por biologia rolo por ili estas de kontinua intereso, kaj studoj tiurilate pluas.
Friedrich Wöhler, la kemiisto kiu la unua zorge priskribis metalan elementan aluminion.
La historio de aluminio estis formita per la uzado dealuno. La unua verkita aludo de aluno, fare de lagreka historiistoHerodoto, datas reen el la 5a jarcento a.K.[4] Oni scias, ke antikvanoj uzis alunon kiel tinkturanmordanton kaj por urbodefendo.[4] Post laKrucmilitoj, aluno, nemalhavebla havaĵo en la eŭropa industrio,[5] estis celo de internacia komerco;[6] ĝi estis importita al Eŭropo el la orienta Mediteraneo ĝis mezo de la 15a jarcento.[7]
La naturo de aluno restas nekonata. Ĉirkaŭ 1530, la svisa kuracistoParacelso sugestis, ke aluno estis salto de aluna tero.[8] En 1595, la germana doktoro kaj kemiistoAndreas Libavius eksperimente konfirmis tion;[9] En 1722, la germana kemiistoFriedrich Hoffmann anoncis sian kredon, ke la bazo de aluno estis distinga tero.[10] En 1754, la germana kemiistoAndreas Sigismund Marggraf sintezigis alunojn pere de la boligado de argilo ensulfata acido kaj poste aldonantepotason.[10]
Metala aluminio estis identigita unuafoje fare deHumphry Davy, en la aluno KAl(SO4)2*12H2O, sed li ne sukcesis izoli ĝin. Tamen li proponis por ĝi la nomonalumium (de lalatinaalumen, signife al amara salo. Poste la nomo iĝisaluminium. Klopodoj por produkti aluminian metalon datas reen el 1760.[11]
La unua kemiisto, kiu sukcesis izoli aluminion (en nepura formo), estis Ørsted, kiu en 1807 aplikis la reagon interkalia amalgamo kaj AlCl3.Friedrich Wöhler plibonigis la metodon de Ørsted kaj en 1827 sukcesis izoli masivan aluminion.
Industria produktado de aluminio komenciĝis nur en1854, kiam Henri Sainte-Claire Deville instalis produktejon enParizo. Ĝis tiam aluminio estis malofta, altvalorega metalo.
En 1886 la invento de laprocezo Hall-Héroult, elektrolizo de aluminio solvita enkriolito (NaAlF4) igis la ekstraktadon de aluminio el mineraloj malmultekosta. La procezo estas vaste uzata en la tuta mondo[12].
Aluminio estas malpeza, tamen rezistema metalo, kun griza-arĝenta aspekto pro la maldika oksida tavolo, kiu formiĝas rapide, kiam aluminio estas elmetita al aero, kaj malhelpas plian korodadon, ĉar ĝi ne estas solvebla. Aluminio havasdensecon de ĉirkaŭ triono de tiu deŝtalo aŭ kupro; ĝi estas duktila kaj fleksebla, facile prilaborebla kaj rezistas alkorodo. Ĝi ne estas magneta kaj batata ne produktas fajrerojn.
Aluminio estas elemento tre ofta surTero, kun pezoparto de 8,3 %; nuroksigeno (45,5 %) kajsilicio (25,7 %) estas pli oftaj. En la naturo ĝi ĉiam estas kombinita kun aliaj elementoj kaj estas parto de multaj mineraloj. Industrie ĝi estas produktata el baŭksito, ruĝ-bruna aŭ flava rokaĵo, troveble precipe enUsono,Rusio,Gujanoj,Hungario kaj eks-jugoslaviaj landoj.
Multaj metalaj elementoj estas solveblaj en aluminio; kupro, silicio,magnezio,zinko kajmangano estas plej uzataj por formialojojn kun aluminio. Krome estas aldonataj malgrandaj kvantoj da aliaj elementoj, nomataj korektiloj, por plibonigi certajn ecojn de la alojoj. Tiaj korektiloj estasnikelo,titano,zirkonio,kromo,bismuto,plumbo,kadmio,skandio; ankaŭstano kajfero. Ĉi-lasta elemento preskaŭ ĉiam estas en aluminio kiel malpuraĵo. Ĉiu korektilo posedas apartan efikon, ekzemple:
Silicio: pliboniĝas la fandiĝemon kaj reduktas la dilatiĝan koeficienton.
Magnezio: pligrandigas la rezistemon al korodo enalkala medio aŭ en marakvo.
Mangano: pligrandigas la mekanikan kaj kontraŭ-korodan rezistemon.
Kupro: pligrandigas la mekanikan rezistemon, precipe je altaj temperaturoj.
Zinko: donas pli altan mekanikam rezistemon, precipe kune kun magnezio.
Borda surfaco el alte pureca (99.9998%) aluminia bastoneto, grando 55×37 mm
Aluminio havas naŭ izotopojn kun vivotempo de pli ol sekundo. Ili havas atomajn masojn de 23 al 30. Nur la stabila izotopo27Al kaj laradiaktiva izotopo26Al (duoniĝa vivodaŭro 0,72 · 106 jaroj) troviĝas nature.26Al ekestas elargono en la tera atmosfero per kolizia splitado fare deprotonoj el lakosma radiado. Izotopoj de aluminio havas praktikan aplikon en la datado de maraj sedimentoj, de manganaj tuberoj, de glacio englaĉeroj, dekvarco en rokoj kaj enmeteoritoj. La kvanta rilato inter26Al kajberilio-10 estis uzata por studi la rolon de transportado, demeto, sedimentiĝo kajerozio en tempa skalo de 105 al 106 jaroj.
26Al estis unuafoje uzata en studado de laLuno kajmeteoritoj. Meteoritaj rompaĵoj, kiuj disiĝas de la centra korpo, estas dum sia kosma vojaĝo elmetitaj al konsiderinda kosma radiado, kiu kaŭzas konsiderindan produktadon de26Al. Post falo sur Teron la ŝildo de la atmosfero kontraŭ plia produktado de26Al, kaj ĝia malkombiniĝo povas esti uzata por trovi la daŭron de ilia ĉeesto sur Tero. Esploro de meteoritoj montris ankaŭ, ke26Al estis relative ofta je la tempo de la formiĝo de nia planedara sistemo. Eblas, ke la energio ellasita pro la malkomponiĝo de26Al estu la kaŭzo de la reformado de iujasteroidoj post ilia formiĝo antaŭ 4,6 miliardoj da jaroj.
Ĉar aluminio estas tre reagema metalo, ne eblas ricevi ĝin per reduktado perkarbono, kiel oni faras pri fero. LaHall-Héroult-procezo transformas aluminian oksidon alkriolito (per salo kaj hidrigenfluorido) kaj uzas elektron por eltiri la metalon elelektrolito el fandita kriolito kaj aliaj ingrediencoj, kiuj reduktas la necesan fando-temperaturon.
Aluminio estas ricevata precipe el baŭksito, miksa oksido-hidroksido de aluminio, de tre varia konsisto dependa de la trovejo. Ĝi povas enhavi krom aluminiaj oksido (Al2O3) kaj hidroksido (AlO(OH)) ankaŭ silician oksidon (SiO2). Certa kvanto da fera oksido (Fe2O3) estas la kaŭzo, de aluminio preskaŭ ĉiam enhavas iom da fero. Per laBayer-procezo oni purigas la baŭksiton kaj transformas la hidroksidon al oksido; tiun la Hall-Héroult-procezo reduktas al aluminio.
Ĉirkaŭ 95 % de la monda konsumo de baŭksito servas por produkti aluminion.
Kvankam aluminio estas la tria plej abunda elemento sur Tero, ĝi ne estas trovata en pura formo, kaj ĝia produktado komsumas grandan kvanton da energio. Laŭ la prezoj komence de la 21-a jarcento ĉirkaŭ 40 % de la produktadaj kostoj estas por energio. Tial grandaj produktejoj de aluminio estas en landoj kun malmultekosta energio,[14] ekzempleVenezuelo (nafto) kajIslando (tervarmo).Kanado produktas aluminion per akvocentrala energio, kvankam la ercon ĝi devas grandparte importi. En 2012, la plej grandafandanto de aluminio en la mondo estas enĈinio,Rusio,Barejno,Unuiĝintaj Arabaj Emirlandoj, kajSudafriko.[15]
En 2016, Ĉinio estis la pinta produktanto de aluminio per tutmonda proporcio de 55 %; la posta plej grandaj produktantaj landoj estis Rusio, Kanado,Barato, kaj Unuiĝintaj Arabaj Emirlandoj.[13]
Laŭ la Informo pri Metalstokado en la socio de la Internacia Rimedpanelo, la tutmonda porpersona stokado de aluminio uzata en socio (t.e. en aŭtoj, konstruaĵoj, elektroniko ktp.) estas 80 kg. Multo da tio estas en pli-disvolviĝintaj landoj (350–500 kg porpersone) pli ol en malpli-disvolviĝintaj landoj (35 kg porpersone).[16]
Dum la procezo Bayer oni unue lavas kaj pulvorigas la baŭksiton. Poste oni metas ĝin en kuvon kune kunnatrian hidroksidon je premo de 6 atmosferoj kaj temperaturo de200°C. Tiel oni obtenas natrian aluminiaton (Na2O·Al2O3) kaj miksaĵon el feraj, titaniaj kaj siliciaj oksidoj, nomataruĝa koto. Tiam oni dekantas la ruĝan koton. Poste la natria aluminiato malkombiniĝas per mekanika agitado, obtenante aluminian trihidraton:
Na2O·Al2O3 + H2O → 2Al(OH)3 + 2Na(OH)
Poste oni filtras la aluminian trihidraton en filtrokuvoj. Fine oni kalcinas ĝin je1200°C por obtenialuminon. La plejparto de la alumino obtenita estas poste uzata laŭ laprocezo Hall-Héroult por obteni aluminion.
Labaŭksito estas aluminiaerco, kiu konsistas precipe el la Al-mineraloj hidrargilito Al(OH)3, bemito kajdiasporo AlOOH, krome la Fe-oksidojhematito kaj getito, laargil-mineralokaolinito kaj malgrandaj porcioj da anataso TiO2. Tiuj donas la kolorojn ĉu ruĝan ĉu flava ĉu bruna. Baŭksito enhavas krom sufiĉe da aluminio ankaŭ aliajn mineralojn en malgrandaj kvantoj, ekzemplevanadio,kromo,galiumo,nikelo,torio,berilio.
Laalunito estas mineralo de la klaso de la sulfatoj, malkovrita science en 1824. Sinonimoj de alunito estas jenaj: aluminilito, kalialunito kaj loŭigito. Kemie temas pri hidrogena sulfato el aluminio kaj kalio, kiu ofte kunportas malpuraĵojn da fero kaj natrio, kiuj havigas al ĝi kolornuancojn. Mineraloj al kiuj ĝi aperas ofte asocia estas jenaj:kvarco,pirito,kaolinito,gipso kajdiasporo. Tiu mineralo estis uzita por datigo de sedimentoj per la metodo de la kalio-argono en metalaj kuŝŝejoj, el la datigo de la alunito kiu aperas plenigante la internon de truoj; krome por la preparado dealuno; krome por la akiro de metala aluminio kaj kaliajn sterkojn.
Aluminito estas hidroza aluminia sulfidamineralo kun formulo: Al2SO4(OH)4·7H2O. Ĝi estas terblanka ĝis grizblankamonoklina mineralo kiu preskaŭ neniam montras kristalan formon. Ĝi formas botrioidaj ĝis mamilajargilecaj amasoj. Ĝi havas tre mildandurecon de 1–2 kaj specifan graviton de 1.66–1.82.
Bemito,boehmite aŭböhmite, estas aluminia oksid-hidroksida (γ-AlO(OH))mineralo, komponanto de laerco de aluminio nomebaŭksito. Ĝi estas dimorfa (du formoj) kun la mineralodiasporo.
Pura aluminio estas tre reagema kaj enhavas multe da energio, kio igas ĝin danĝera, precipe kiam la alirebla surfaco estas granda. Tial aluminia pulvoro estas facile flamigebla en aero kaj brulas generante aluminian oksidon kaj energion (varmon):
4 Al + 3 O2 → 2 Al2O3 +varmo
Same ĝi reagas kun akvo (aŭ fortaj alkaloj aŭ acidoj):
La medicino ne atribuas al aluminio fortantoksecon, ĉar la homa korpo nur malrapide alprenas ĝin tra la digesta aparato kaj kapablas eligi ĝin per larenoj. Tamen longdaŭra elmetiĝo al aluminio povas ekzemple suferigi lapulmon. Kelkaj homoj estasalergiaj al aluminio.
Aluminio estas, kiel ĉiuj pezaj metaloj, toksa por lacentra nerva sistemo, se la korpo ne sukcesas rapide eligi ĝin, ekzemple ĉe reduktita funkcio de la renoj. Iuj esploroj indikaskorelacion inter daŭra engluto de aluminio kaj nervaj malsanoj kiajAlzheimer-malsano,parkinsona malsano aŭmultobla sklerozo[19]. Tiuj studoj tamen ne estas agnoskataj de la universitata medicino[20].
Estas tri precipaj kaŭzoj de enpreno de aluminio en la organismon:
la senkonsidera uzado de medikamentoj surbazaj de aluminia hidriksido (ekzemple medikamentoj kontraŭ-diareaj aŭ kontraŭ-pirozaj);
la uzado de aluminiaj ujoj por manĝaĵoj kaj trinkaĵoj, ankaŭ de aluminia folio, precipe kiam la manĝaĵoj estas acidaj kaj povas solvi aluminion;
certajvakcinaĵoj, kiuj uzas aluminion en konserviloj.
Aluminio estas la plej amplekse uzatanefera metalo.[21] La tutmonda produktado de aluminio en 2016 estis 58.8 milionoj da metraj tunoj. Ĝi superis la produktadon de ajna alia metalo esceptefero (1,231 milionoj da metraj tunoj).[13]
Aluminio estas preskaŭ ĉiam alojita, kio klare plibonigas ties mekanikajn proprecojn, speciale se oni faras tenacigon. Por ekzemplo, la oftajaluminifolioj kaj la trinkoskatoloj estas alojoj de 92% ĝis 99% da aluminio.[22] La ĉefajalojigaj agentoj estaskupro,zinko,magnezio,mangano, kajsilicio (ekz.,duraluminio) kun la niveloj de aliaj metaloj en malalta procento laŭ pezo.[23]
Aluminia trinkoskatolo.
La ĉefaj uzoj de aluminia metalo estas la jenaj:[24]
Transportado (aŭtomobiloj, aviadiloj,kamionoj,vagonoj, maraj ŝipoj,bicikloj, kosmoŝipoj ktp.). Aluminio estas uzata ĉefe pro sia malalta denseco;
Pakado (skatoloj, folioj, kadroj ktp.). Aluminio estas uzata kiel ne-toksa, ne-alsorba, kaj nesplitebla;aluminifolio, (konata ankaŭ kiel arĝentofolio), estas maldikaj folioj de aluminio de dikeco sub 0,2mm, kaj foje tiom maldikaj kiom ĝis sub 0,006 mm. Tiele la metala folio estas ege fleksebla kaj povas esti faldita aŭ povas kovri aĵojn ege facile.
Konstruado (fenestroj,pordoj, ŝirmado, konstrukabloj, protektiloj, tegmentoj ktp.). Ĉar ŝtalo estas pli malmultekosta, aluminio estas uzata kiam gravas heleco, kontraŭkoroda rezistado aŭ inĝenieraj trajtoj;
Elektro-rilataj uzoj (kondukilaj alojoj, motoroj kaj generatoroj, transformiloj, enhaviloj ktp.). Aluminio estas uzata ĉar ĝi estas relative malmultekosta, tre konduktiva, havas taŭgan mekanikan forton kaj malaltan densecon, kaj rezistas korodon;
Ampleksa gamo de iloj por lahejmo, elkuiriloj ĝismebloj. Malalta denseco, bonkvalita aspekto, facileco por fabrikado, kaj daŭreco estas la ŝlosilaj faktoroj de aluminia uzado;
Maŝinaro kaj ekipaĵaro (proceza ekipaĵaro, tuboj, iloj). Aluminio estas uzata pro sia kontraŭkoroda rezistado, ne-piroforiceco, kaj mekanika forto.
La granda majoritato (ĉirkaŭ 90%) daaluminia oksido estas konvertita en metala aluminio.[25] La aluminia oksido estas bazmaterialo por la aluminia produktado, oni produktas en granda kvanto per lesivado de la baŭksito.
Ordinaraj rubujoj por reciklebla rubo kun rubujo por nereciklebla rubo. La flava rubujo estas por "aluminum". Rodoso, Grekio.
Rekupero de metalo pere derecikligo iĝis grava tasko de la aluminia industrio. Recikligo estis malalt-profila agado ĝis fino de la 1960-aj jaroj, kiam la kreskanta uzado de aluminiajtrinkaĵskatoloj metis ĝin en la publika konscio.[26] Recikligo postulas fandi la rubon, procezon kiu postulas nur 5% el la energio uzata por produkti aluminion el erco, kvankam grava parto (ĝis 15% el la uzata materialo) perdiĝas kiel fandomalpuraĵoj (cindreca oksido).[27] Aluminia amasfandisto produktas ege malmulte fandomalpuraĵojn, kun valoroj de ĝis sub 1%.[28]
La blankaj fandomalpuraĵoj el unuaranga aluminiproduktado kaj el duaranga recikligo ankoraŭ enhavas utilajn kvantojn da aluminio kiu povas esti elprenita industrie. Tiu procezo produktas aluminiajn rulojn, kune kun tre alte komplika rubomaterialo. Tiu rubo estas malfacile manipulebla. Ĝi reagas al akvo, lasane mikson de gasoj (kiel, inter aliaj,hidrogeno,acetileno, kajamoniako), kiu spontane bruliĝas se kontaktas kun aero;[29] kontakto kun malseka aero rezultas en la liberigo de abundaj kvantoj da amoniaka gaso. Spite tiujn malfacilaĵojn, tia rubo estas uzata kiel plenigaĵo enasfalto kajcemento.[30]
↑Shakhashiri, B.Z. (17a de marto 2008)."Chemical of the Week: Aluminum" (PDF). SciFun.org. Universitato de Viskonsino. Arkivita el la originala (PDF) la 9an de majo 2012. Alirita la 13an de julio 2019.
↑Setton, Kenneth M.. (1976)The papacy and the Levant: 1204-1571. 1 The thirteenth and fourteenth centuries. American Philosophical Society.ISBN 978-0-87169-127-9.OCLC165383496.
↑William B. Frank, Warren E. Haupin: Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, "Aluminium" (angle), Wiley-VCH, 2000.
↑13,013,113,2Brown, T.J.; Idoine, N.E.; Raycraft, E.R.; et al. (2018). World Mineral Production: 2012–2016. British Geological Survey.ISBN 978-0-85272-882-6.
↑Graedel, T.E. Metal stocks in Society – Scientific Synthesis, 2010[1]Arkivigite je 2018-04-26 per la retarkivoWayback Machine isbn=978-92-807-3082-1 International Resource Panel Alirita la 18an de aprilo 2017 paĝo 17 PDF
↑Hosterman, J.W. and S.H. Patterson. 1992. Bentonite and Fuller's earth resources of the United States. U.S. Geological Survey Professional Paper 1522. United States Government Printing Office, Washington D.C., USA.
↑P. Zatta (septembro 2006). “Aluminum and Alzheimer's disease: a Vexata Questio between uncertain data and a lot of imagination”,Journal of Alzheimer's Disease2006 10(1),p. 33–7.
