Ang mga katangian, mga katangian, kasaysayan, at mga aplikasyon ng Aluminyo
Aluminum (kilala rin bilang aluminyo) ay ang pinaka-abundant na elemento ng metal sa crust ng earth. At ito ay isang magandang bagay, masyadong, dahil ginagamit namin ang isang pulutong ng mga ito. Humigit-kumulang 41 milyong tonelada ang natatatakan bawat taon at nagtatrabaho sa malawak na pagsasaayos ng mga aplikasyon. Mula sa mga awto sa katawan hanggang sa mga lata ng serbesa, at mula sa mga de-koryenteng cable sa mga skin ng sasakyang panghimpapawid, ang aluminyo ay isang malaking bahagi ng aming pang- araw-araw na buhay.
Ari-arian
- Atomic Symbol: Al
- Atomic Number: 13
- Kategorya ng Elemento: Post-transition metal
- Densidad: 2.70 g / cm 3
- Temperatura ng pagkatunaw: 1220.58 ° F (660.32 ° C)
- Boiling Point: 4566 ° F (2519 ° C)
- Moh's Hardness: 2.75
Mga katangian
Ang aluminyo ay isang magaan, mataas na kondaktibo, mapanimdim at di-nakakalason na metal na madaling ma-machined. Ang tibay ng metal at maraming kapaki-pakinabang na katangian ay ginagawa itong isang mainam na materyal para sa maraming mga pang-industriya na application.
Kasaysayan
Ang mga aluminyo compound ay ginagamit ng mga sinaunang Egyptians bilang dyes, cosmetics, at mga gamot, ngunit ito ay hindi hanggang 5000 taon mamaya na natuklasan ng mga tao kung paano matuyo purong aluminyo aluminyo. Hindi nakakagulat na ang pagpapaunlad ng mga pamamaraan upang makabuo ng aluminyo metal ay tumutugma sa pagdating ng kuryente noong ika-19 na siglo, dahil ang aluminum smelting ay nangangailangan ng malaking halaga ng kuryente.
Ang isang pangunahing pambihirang tagumpay sa produksyon ng aluminyo ay dumating noong 1886 nang natuklasan ni Charles Martin Hall na ang aluminyo ay maaaring magamit gamit ang electrolytic reduction.
Hanggang sa oras na iyon, ang aluminyo ay naging mas karaniwan kaysa sa ginto. Gayunpaman, sa loob ng dalawang taon ng pagtuklas ng Hall, ang mga kumpanya ng aluminyo ay itinatag sa Europa at Amerika.
Sa panahon ng ika-20 siglo, ang pangangailangan sa aluminyo ay lumago nang malaki, lalo na sa mga industriya ng transportasyon at packaging.
Bagaman hindi nagbago nang malaki ang mga diskarte sa produksyon, naging mas epektibo ang mga ito. Sa nakalipas na 100 taon, ang halaga ng enerhiya na natupok upang makabuo ng isang yunit ng aluminyo ay bumaba ng 70%.
Produksyon
Ang produksyon ng aluminyo mula sa mineral ay nakasalalay sa aluminyo oksido (Al2O3), na kinuha mula sa bauxite ore. Ang bauxite ay karaniwang naglalaman ng 30-60% aluminyo oksido (karaniwang tinutukoy bilang alumina) at regular na matatagpuan malapit sa ibabaw ng lupa. Ang prosesong ito ay maaaring nahiwalay sa dalawang bahagi; (1) ang pagkuha ng alumina mula sa bauxite, at (2), ang smelting ng aluminum metal mula sa alumina.
Ang paghihiwalay ng alumina sa karaniwang ginagawa gamit ang tinatawag na Proseso ng Bayer. Ito ay nagsasangkot ng pagyurak ng bauxite sa isang pulbos, paghahalo nito ng tubig upang gumawa ng slurry, pagpainit at pagdaragdag ng sosa (NaOH). Ang caustic soda ay dissolves alumina, na nagbibigay-daan ito upang pumasa sa pamamagitan ng mga filter, umaalis sa impurities sa likod.
Ang aluminate na solusyon ay pinatuyo sa tangke ng precipitator kung saan ang mga particle ng aluminyo haydroksayd ay idinagdag bilang 'binhi'. Ang pag-aantok at paglamig ay nagreresulta sa aluminyo hydroxide na pumipigil sa materyal na binhi, na pinainit at pinatuyong upang makagawa ng alumina.
Ang mga electrolytic cell ay ginagamit sa pagtunaw ng aluminyo mula sa alumina sa proseso na natuklasan ni Charles Martin Hall.
Ang alumina na pinapakain sa mga selula ay natunaw sa isang fluorinated na paliguan ng tunaw na cryolite sa 1742F ° (950C °).
Ang direktang kasalukuyang ng kahit saan mula sa 10,000-300,000A ay ipinadala mula sa anodes ng carbon sa cell sa pamamagitan ng halo sa isang cathode shell. Ang kasalukuyang de-kuryenteng ito ay bumababa sa alumina sa aluminyo at oxygen. Ang reaksyon ng oxygen ay may carbon upang makagawa ng carbon dioxide, habang ang aluminyo ay naaakit sa carbon cathode lining cell.
Ang aluminyo ay maaaring pagkatapos ay kokolektahin at dadalhin sa mga hurno kung saan maaaring maidagdag ang recyclable na aluminyo materyal. Mga 1/3 ng lahat ng aluminyo na ginawa ngayon ay mula sa recycled na materyal. Ayon sa US Geological Survey, ang pinakamalaking bansa sa paggawa ng aluminyo noong 2010 ay China, Russia, at Canada.
Mga Application
Napakaraming listahan ng mga application ng Aluminum, at dahil sa mga espesyal na katangian ng mga metal ang mga mananaliksik ay nakakahanap ng mga bagong aplikasyon sa isang regular na batayan.
Sa pangkalahatan, ang aluminyo at ang maraming mga haluang metal nito ay ginagamit sa tatlong pangunahing industriya; transportasyon, packaging, at konstruksiyon.
Ang aluminyo, sa iba't ibang uri at alloys, ay mahalaga sa mga sangkap ng istruktura (mga frame at katawan) ng sasakyang panghimpapawid, mga sasakyan, tren, at mga bangka. Hangga't 70% ng ilang komersyal na sasakyang panghimpapawid ay binubuo ng mga aluminum alloys (sinusukat ng timbang). Kung ang bahagi ay nangangailangan ng pagkapagod o paglaban ng kaagnasan, o pagpapahintulot sa mataas na temperatura, ang uri ng haluang metal na ginagamit ay nakasalalay sa mga kinakailangan ng bawat bahagi ng bahagi.
Mga 20% ng lahat ng aluminyo na gawa ay ginagamit sa mga materyales sa packaging. Ang aluminum foil ay isang angkop na materyales sa pagpapakete para sa pagkain dahil ito ay di-nakakalason, samantalang ito ay isang angkop na sealant para sa mga kemikal na produkto dahil sa mababang reaktibiti nito at hindi natatago sa ilaw, tubig, at oxygen. Sa US lamang, ang halos 100 bilyong aluminyo lata ay ipinadala sa bawat taon. Higit sa kalahati ng mga ito ay sa kalaunan ay recycled.
Dahil sa tibay at paglaban nito sa kaagnasan, mga 15% ng aluminyo na ginawa bawat taon ay ginagamit sa mga aplikasyon ng konstruksiyon. Kabilang dito ang mga bintana at mga frame ng pinto, pagbububong, panghaliling daan, at pag-frame ng istruktura, pati na rin ang mga gutter, mga shutter at mga pintuan ng garahe.
Pinapayagan din ng koryente ng koryente ang aluminyo upang magamit sa mga linya ng konduktor sa malayong distansya. Ang reinforced na bakal, aluminyo na haluang metal ay mas epektibong gastos kaysa sa tanso at bawasan ang sagging dahil sa kanilang liwanag na timbang.
Ang iba pang mga application para sa aluminyo ay kinabibilangan ng mga shell at heat sink para sa consumer electronics, street lighting pole, oil rig top-structures, aluminyo na pinahiran bintana, kagamitan sa pagluluto, baseball bat, at reflective safety device.
Pinagmulan:
Street, Arthur. & Alexander, WO 1944. Mga Metal sa Serbisyo ng Tao . 11th Edition (1998).
USGS. Mga Buod ng Mineral na Pangkalusugan: Aluminum (2011). http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/aluminum/