ألومنيوم

من ويكيبيديا، الموسوعة الحرة
(بالتحويل من صناعة الألومنيوم)
اذهب إلى: تصفح، ‏ ابحث
سليكونألومنيوممغنسيوم
B

Al

Ga
Element 1: هيدروجين (H), لا فلز
Element 2: هيليوم (He), غاز نبيل
Element 3: ليثيوم (Li), فلز قلوي
Element 4: بيريليوم (Be), فلز قلوي ترابي
Element 5: بورون (B), شبه فلز
Element 6: كربون (C), لا فلز
Element 7: نيتروجين (N), لا فلز
Element 8: أكسجين (O), لا فلز
Element 9: فلور (F), هالوجين
Element 10: نيون (Ne), غاز نبيل
Element 11: صوديوم (Na), فلز قلوي
Element 12: مغنسيوم (Mg), فلز قلوي ترابي
Element 13: ألومنيوم (Al), فلز ضعيف
Element 14: سليكون (Si), شبه فلز
Element 15: فسفور (P), لا فلز
Element 16: كبريت (S), لا فلز
Element 17: كلور (Cl), هالوجين
Element 18: أرغون (Ar), غاز نبيل
Element 19: بوتاسيوم (K), فلز قلوي
Element 20: كالسيوم (Ca), فلز قلوي ترابي
Element 21: سكانديوم (Sc), فلز انتقالي
Element 22: تيتانيوم (Ti), فلز انتقالي
Element 23: فاناديوم (V), فلز انتقالي
Element 24: كروم (Cr), فلز انتقالي
Element 25: منغنيز (Mn), فلز انتقالي
Element 26: حديد (Fe), فلز انتقالي
Element 27: كوبالت (Co), فلز انتقالي
Element 28: نيكل (Ni), فلز انتقالي
Element 29: نحاس (Cu), فلز انتقالي
Element 30: زنك (Zn), فلز انتقالي
Element 31: غاليوم (Ga), فلز ضعيف
Element 32: جرمانيوم (Ge), شبه فلز
Element 33: زرنيخ (As), شبه فلز
Element 34: سيلينيوم (Se), لا فلز
Element 35: بروم (Br), هالوجين
Element 36: كريبتون (Kr), غاز نبيل
Element 37: روبيديوم (Rb), فلز قلوي
Element 38: سترونشيوم (Sr), فلز قلوي ترابي
Element 39: إتريوم (Y), فلز انتقالي
Element 40: زركونيوم (Zr), فلز انتقالي
Element 41: نيوبيوم (Nb), فلز انتقالي
Element 42: موليبدنوم (Mo), فلز انتقالي
Element 43: تكنيشيوم (Tc), فلز انتقالي
Element 44: روثينيوم (Ru), فلز انتقالي
Element 45: روديوم (Rh), فلز انتقالي
Element 46: بالاديوم (Pd), فلز انتقالي
Element 47: فضة (Ag), فلز انتقالي
Element 48: كادميوم (Cd), فلز انتقالي
Element 49: إنديوم (In), فلز ضعيف
Element 50: قصدير (Sn), فلز ضعيف
Element 51: إثمد (Sb), شبه فلز
Element 52: تيلوريوم (Te), شبه فلز
Element 53: يود (I), هالوجين
Element 54: زينون (Xe), غاز نبيل
Element 55: سيزيوم (Cs), فلز قلوي
Element 56: باريوم (Ba), فلز قلوي ترابي
Element 57: لانثانوم (La), لانثانيدات
Element 58: سيريوم (Ce), لانثانيدات
Element 59: براسوديميوم (Pr), لانثانيدات
Element 60: نيوديميوم (Nd), لانثانيدات
Element 61: بروميثيوم (Pm), لانثانيدات
Element 62: ساماريوم (Sm), لانثانيدات
Element 63: يوروبيوم (Eu), لانثانيدات
Element 64: غادولينيوم (Gd), لانثانيدات
Element 65: تربيوم (Tb), لانثانيدات
Element 66: ديسبروسيوم (Dy), لانثانيدات
Element 67: هولميوم (Ho), لانثانيدات
Element 68: إربيوم (Er), لانثانيدات
Element 69: ثوليوم (Tm), لانثانيدات
Element 70: إتيربيوم (Yb), لانثانيدات
Element 71: لوتيشيوم (Lu), لانثانيدات
Element 72: هافنيوم (Hf), فلز انتقالي
Element 73: تانتالوم (Ta), فلز انتقالي
Element 74: تنجستن (W), فلز انتقالي
Element 75: رينيوم (Re), فلز انتقالي
Element 76: أوزميوم (Os), فلز انتقالي
Element 77: إريديوم (Ir), فلز انتقالي
Element 78: بلاتين (Pt), فلز انتقالي
Element 79: ذهب (Au), فلز انتقالي
Element 80: زئبق (Hg), فلز انتقالي
Element 81: ثاليوم (Tl), فلز ضعيف
Element 82: رصاص (Pb), فلز ضعيف
Element 83: بزموت (Bi), فلز ضعيف
Element 84: بولونيوم (Po), شبه فلز
Element 85: أستاتين (At), هالوجين
Element 86: رادون (Rn), غاز نبيل
Element 87: فرانسيوم (Fr), فلز قلوي
Element 88: راديوم (Ra), فلز قلوي ترابي
Element 89: أكتينيوم (Ac), أكتينيدات
Element 90: ثوريوم (Th), أكتينيدات
Element 91: بروتكتينيوم (Pa), أكتينيدات
Element 92: يورانيوم (U), أكتينيدات
Element 93: نبتونيوم (Np), أكتينيدات
Element 94: بلوتونيوم (Pu), أكتينيدات
Element 95: أمريسيوم (Am), أكتينيدات
Element 96: كوريوم (Cm), أكتينيدات
Element 97: بركيليوم (Bk), أكتينيدات
Element 98: كاليفورنيوم (Cf), أكتينيدات
Element 99: أينشتاينيوم (Es), أكتينيدات
Element 100: فرميوم (Fm), أكتينيدات
Element 101: مندليفيوم (Md), أكتينيدات
Element 102: نوبليوم (No), أكتينيدات
Element 103: لورنسيوم (Lr), أكتينيدات
Element 104: رذرفورديوم (Rf), فلز انتقالي
Element 105: دوبنيوم (Db), فلز انتقالي
Element 106: سيبورغيوم (Sg), فلز انتقالي
Element 107: بوريوم (Bh), فلز انتقالي
Element 108: هاسيوم (Hs), فلز انتقالي
Element 109: مايتنريوم (Mt), فلز انتقالي
Element 110: دارمشتاتيوم (Ds), فلز انتقالي
Element 111: رونتجينيوم (Rg), فلز انتقالي
Element 112: كوبرنيسيوم (Cn), فلز انتقالي
Element 113: أنون تريوم (Uut)
Element 114: فليروفيوم (Uuq)
Element 115: أنون بينتيوم (Uup)
Element 116: أنون هيكسيوم (Uuh)
Element 117: أنون سيبتيوم (Uus)
Element 118: أنون أوكتيوم (Uuo)
13Al
المظهر
رمادي فلزي


الخطوط الطيفية للألومنيوم
الخصائص العامة
الاسم، العدد، الرمز ألومنيوم، 13، Al
تصنيف العنصر فلز آخر
المجموعة، الدورة، المستوى الفرعي 13، 3، p
الكتلة الذرية 26.9815386غ·مول−1
توزيع إلكتروني Ne] 3s2 3p1]
توزيع الإلكترونات لكل غلاف تكافؤ 2, 8, 3 (صورة)
الخصائص الفيزيائية
الطور صلب
الكثافة (عند درجة حرارة الغرفة) 2.70 غ·سم−3
كثافة السائل عند نقطة الانصهار 2.375 غ·سم−3
نقطة الانصهار 933.47 ك، 660.32 °س، 1220.58 °ف
نقطة الغليان 2792 ك، 2519 °س، 4566 °ف
حرارة الانصهار 10.71 كيلوجول·مول−1
حرارة التبخر 294.0 كيلوجول·مول−1
السعة الحرارية (25 °س) 24.200 جول·مول−1·كلفن−1
ضغط البخار
ض (باسكال) 1 10 100 1 كيلو 10 كيلو 100 كيلو
عند د.ح. (كلفن) 1482 1632 1817 2054 2364 2790
الخصائص الذرية
أرقام الأكسدة 3, 2, 1
(أكسيد مذبذب)
الكهرسلبية 1.61 (مقياس باولنغ)
طاقات التأين الأول: 577.5 كيلوجول·مول−1
الثاني: 1816.7 كيلوجول·مول−1
الثالث: 2744.8 كيلوجول·مول−1
نصف قطر ذري 143 بيكومتر
نصف قطر تساهمي 4±121 بيكومتر
نصف قطر فان دير فالس 184 بيكومتر
خصائص أخرى
البنية البلورية مكعب مركزي الوجه
المغناطيسية مغناطيسية مسايرة[1]
مقاومة كهربائية 28.2 نانوأوم·متر (20 °س)
الناقلية الحرارية 237 واط·متر−1·كلفن−1 (300 كلفن)
التمدد الحراري 23.1 ميكرومتر·متر−1·كلفن−1 (25 °س)
سرعة الصوت (سلك رفيع) (درجة حرارة الغرفة) (ملفوف) 5,000 متر·ثانية−1
معامل يونغ 70 غيغاباسكال
معامل القص 26 غيغاباسكال
معامل الحجم 76 غيغاباسكال
نسبة بواسون 0.35
صلادة موس 2.75
صلادة فيكرز 167 ميغاباسكال
صلادة برينل 245 ميغاباسكال
رقم الكاس 7429-90-5
النظائر الأكثر ثباتاً
المقالة الرئيسية: نظائر الألومنيوم
النظائر توافر طبيعي عمر النصف نمط الاضمحلال طاقة الاضمحلال (ميغا إلكترون فولت) ناتج الاضمحلال
26Al نادر 7.17×105سنة β+ 1.17 26Mg
ε - 26Mg
γ 1.8086 -
27Al 100% 27Al هو نظير مستقر وله 14 نيوترون
ع · ن · ت

الألومنيوم عنصر في الجدول الدوري له الرمز Al والعدد الذري 13. وهو فلز ذو لون أبيض فضي من مجموعة البورون من العناصر الكيميائية. وهو معدن مطيلي أي قابل للسحب. وهو عنصر غير ذواب في الماء في الشروط العادية.وهو من أكثر الفلزات وفرة في القشرة الأرضية، وترتيبه الثالث من بين أكثر العناصر وفرة في الكرة الأرضية بعد الأكسجين والسيليكون. يشكل الألومنيوم 8% من وزن سطح الأرض الصلب. ويعتبر الألومنيوم من أكثر المعادن فعالية كيميائية كمعدن حر، ولذلك نجده مرتبطا بأكثر من 270 معدن مختلف[2]. المصدر الرئيسي للألومنيوم هو معدن خام البوكسيت. يمتاز الألومنيوم بمقاومته للتآكل وبخفة وزنه حيث يدخل في صناعة الطائرات.

وللألومنيوم قدرة مميزة على مقاومة التآكل بسبب ظاهرة التخميل وبسبب كثافة المعدن المنخفضة. العناصر البنيوية المصنوعة من الألومنيوم وسبائكه ذات دور فعال في الصناعة الفضائية ومهمة جدا في مجالات أخرى مثل النقل والبناء. وطبيعته التفاعلية جعلته مفيدا كحفاز أو كمادة مضافة في الخلائط الكيميائية، باللإضافة إلى استخدامه في متفجرات نترات الأمونيوم لتعزيز قوة الانفجار.

محتويات

الخواص[عدل]

الألومنيوم فلز خفيف الوزن، ومتين، وذو مظهر يتراوح بين الفضي والرمادي الداكن بحسب خشونة السطح. والألومنيوم غير ممغنط، وهو غير ذواب في الكحول، مع أنه يذوب في الماء في أشكال محددة. جيد التوصيل للحرارة والكهرباء. مقاومة الخضوع للألومنيوم النقي هي 7-11 ميغا باسكال، في حين أن سبائك الألومنيوم ذات مقاومة خضوع تتراوح من 200 إلى 600 ميغاباسكال[3].و للألومنيوم نحو ثلث كثافة وجساءة الفولاذ. فهو مطيلي، وسهل التشغيل، والسباكة، والبثق. وهو قابل للسحب ووللطرق حيث يمكن قولبته بشكل سهل نسبياً.

تعود قدرة الألومنيوم الممتازة على مقاومة التآكل إلى الطبقة السطحية الرقيقة غير النفوذة والمتماسكة من أكسيد الألومنيوم التي تتشكل عندما يتعرض الفلز للهواء، مما يمنع استمرار عملية الأكسدة. أقوى سبائك الألومنيوم تكون أقل مقاومة للتآكل بسبب التفاعلات الجلفانية مع سبائك النحاس[3]. وهذه المقاومة للتآكل عادة ماتنخفض انخفاضا كبيرا عندما يوجد عدة محاليل ملحية، لا سيما بوجود معادن مختلفة.

تترتب ذرات الألومنيوم في بنية مكعب متمركز الوجوه (fcc).

الألومنيوم أحد المعادن القليلة التي تحافظ على انعكاسها الفضي الكامل عندما تكون بشكل مسحوق دقيق، مما يجعله مكونا هاما جدا في الطلاءات الفضية. ومرآة الألومنيوم ذات أعلى انعكاس من أي معدن عند أطوال موجات (200-400 نانومتر) (في مجال الأشعة فوق البنفسجية) وعند 3000- 10000 نانومتر (في مجال الأشعة تحت الحمراء)، في حين أن القصدير والفضة تتفوق عليه في مجال الضوء المرئي 400-700 نانومتر كما أن الفضة والذهب والنحاس تتفوق عليه في مجال الطول الموجي 700*3000.[4]

الألومنيوم هو موصل جيد للحرارة والكهرباء، ووزنه أقل من النحاس. يمكن للألومنيوم أن يكون موصلا فائقا، مع درجة حرارة حرجة للتوصيل الفائق 1.2 كلفن، ومجال مغناطيسي حرج حوالي 100 غاوس.[5]

النظائر[عدل]

للألومنيوم تسعة نظائر يتراوح عددها الكتلي بين 23 و 30. يوجد في الطبيعة نظيرين فقط هما Al27 (نظير ثابت) وله وفرة طبيعية مقدارها 99.9%، وAl26 (مشع عمر النصف له 7.2 × 105 سنة). ينتج النظير Al26 من الأرغون في الغلاف الجوي بواسطة التشظي (Spallation) الذي تسببه بروتونات الأشعة الكونية. تستخدم نظائر الألومنيوم في التطبيقات العملية لتحديد تاريخ الترسبات البحرية، وعقيدات المنغنيز، والثلج الجليدي والكوارتز في القصف الصخري والنيزكي. وقد استخدمت نسبة Al26 إلى Be10 لدراسة دور نقل وترسيب وتخزين الرواسب وأوقات الدفن والتآكل على مدى 105 إلى 106 عام بالمقاييس الزمنية[6]. وقد استخدم النظير الكوني Al26 أول ما استخدم في دراسات القمر والنيازك. فشظايا النيازك، بعد انفصالها عن الجسد الأب، كانت معرضة لقصف مكثف من الأشعة الكونية خلال سفرها عبر الفضاء، مما تسبب في توليد Al26. وبعد سقوطها على الأرض، حجب الغلاف الجوي شظايا النيزك من إنتاج المزيد من Al26، وبذلك يمكن استخدام اضمحلاله في تحديد عمر النيازك الأرضية. وقد أظهرت الأبحاث النيزكية أن Al26 كان وفيرا في وقت تكوين كوكبنا. ويعتقد معظم علماء النيازك أن الطاقة المنطلقة من اضمحلال Al26 كانت مسؤولة عن ذوبان وتمايز بعض الكويكبات بعد تشكيلهم منذ 4.55 مليار سنة[7].

وجوده في الطبيعة[عدل]

فلز الألمنيوم هو من أكثر العناصر الفلزية توافراً في القشرة الأرضية بعد الأكسجين والسيليكون [8] بنسبة مقدارها 8.3%. لا يواجد فلز الألومنيوم في الطبيعة بشكله النقي الحر، ويعود ذلك إلى إلفته القوية للأوكسجين، فيكون في الأكاسيد أو السيليكات. الفلسبار، وهي أكثر مجموعات الفلزات شيوعا في القشرة الأرضية، هي سيليكات الألومنيوم. يمكن لمعدن الألومنيوم الأصلي أن يوجد كحالة ثانوية في البيئات منخفضة الأكسجين، مثل داخل بعض البراكين[9]. كما يوجد أيضا في فلزات البريل، والكرايوليت، والغارنيت، والإسبينل، والفيروز[8]. الشوائب في أكسيد الألومنيوم، مثل الكروم أو الكوبالت تعطي الأحجار الكريمة مثل الياقوت. أكسيد الألومنيوم النقي والمعروف باسم الكوروند، هو أحد أقسى المواد المعروفة على الإطلاق[8].

ومع أن الألومنيوم هو عنصر شائع ومنتشر وعلى نطاق واسع، إلا أن فلزات الألومنيوم لا تعتبر مصادرا اقتصادية للمعدن. فكل معدن الألومنيوم تقريبا ينتج من معدن خام البوكسيت AlOx(OH)3-2x. يوجد البوكسيت نتيجة التجوية أديم الأرض التي تحتوي على نسبة قليلة من الحديد والسيليكا في ظروف مناخية مدارية[10]. وتوجد كميات كبيرة من البوكسيت في أستراليا، والبرازيل، وغينيا، وجامايكا ولكن مناجم المعدن الخام الرئيسية هي في غانا، واندونيسيا، وجامايكا، وروسيا، وسورينام[11]. ويصهر المعدن الخام أساسا في أستراليا والبرازيل وكندا والنرويج وروسيا والولايات المتحدة. ونظرا لأن عملية الصهر هي عملية كثيفة الاستخدام للطاقة، فإن المناطق التي يزيد فيها إمدادات الغاز الطبيعي (مثل دولة الإمارات العربية) أصبحت أماكن تكرير للألومنيوم.

إنتاج الألومنيوم[عدل]

على الرغم من الألمنيوم هو العنصر المعدني الأكثر وفرة في قشرة الأرض (ويعتقد أن 7.5 إلى 8.1 في المئة)، فإنه من النادر في شكل حر، ويحدث في البيئات التي تفتقر إلى الأكسجين، مثل البراكين الطينية، وكان يعتبر المعدن الثمين أكثر قيمة من الذهب. نابليون الثالث، إمبراطور فرنسا، كان يزعم انه أقام مأدبه طعام حيث أعطى أكثر الضيوف شرفا أواني من الألومنيوم، في حين أن الأخرىن من الضيوف أعطاهم الذهب. وقد اكتمل نصب واشنطن التذكارى، مع 100 أوقية (2.8 كلغ)من الألومنيوم باعتباره اللمسه الأخيرة والتي تم وضعها في مكان في يوم 6 ديسمبر 1884، وذلك في حفل اخلاص متقن. وكانت أكبر قطعة مفرده من الألومنيوم في ذلك الوقت. وفي ذلك الوقت، الألمنيوم، كان غالى مثل الفضة.[12] وقد تم إنتاج الألومنيوم بكميات تجارية في ما يزيد قليلا على 100 سنة.

البوكسيت

الألومنيوم يعتبر فلز ذات طبيعه تفاعليه قوية والذي يكون روابط كيميائيه ذات طاقة عالية مع الأكسجين.بالمقارنة مع معظم المعادن الأخرى، فإنه من الصعب استخراجه من الخام، مثل البوكسايت، ويرجع ذلك إلى الطاقة اللازمة لتقليل أكسيد الألومنيوم (Al2O3).على سبيل المثال ،الاختزال المباشر مع الكربون ،باعتباره يستخدم لإنتاج الحديد، لايمكن كيميائيا، لأن الألومنيوم عامل اختزال أقوى من الكربون.أكسيد الألومنيوم له درجة انصهار نحو 2،000 °C. ولذلك، يجب أن انتزعت الكهربائي. في هذه العملية، أكسيد الألومنيوم يذوب في الكرايوليت المنصهر وبعد ذلك يختزل إلى الفلز النقى.درجة الحرارة التشغيلية للحد من الخلايا حوالي 950 إلى 980 °C. كما وجد الكرايوليت بعلم المعادن المعادن في جرينلاند، ولكن في الاستخدام الصناعي فقد استعيض الاصطناعية الجوهر. الكرايوليت هو مركب كيميائي من الألومنيوم والصوديوم والكالسيوم والفلوريد: (Na3AlF6).أكسيد الألومنيوم (مسحوق أبيض) ويتم الحصول عليه بتكرير البوكسايت في عملية باير لكارل باير.(السابق ،عملية ديفيل وكانت هي الغالبة في تكنولوجيا التكرير.)

كما ذكر سابقاً فإن مادة الألومنيوم شديد الارتباط مع الأكسجين بحيث يصعب فصلهما. بالمقارنة مع الفلزات الأخرى، فإنه من الصعب أن يتم فصله من خاماته، مثل البوكسيت، وذلك نظراً إلى الطاقة اللازمة لإرجاع أكسيد الألومنيوم Al2O3. على سبيل المثال، فإن الإرجاع المباشر بالكربون كما يتم مع الحديد غير ممكن كيميائياً، لأن الألمنيوم بحد ذاته عامل مرجع أكثر قوة من الكربون. وبما أن لأكسيد الألمنيوم نقطة انصهار عالية نسبياً حوالي 2000 °س، لذلك فإن الألمنيوم يستحصل عن طريق التحليل الكهربائي. يحل أكسيد الألومنيوم في هذه العملية في الكريوليت Na3AlF6 المذاب، من ثم يرجع إلى الفلز النقي. تكون درجة حرارة التشغيل لخلايا الإرجاع من 950 إلى 980 °س. يتواجد الكريوليت كمعدن في غرينلاند، أما أكسيد الألومنيوم فيستحصل من معالجة البوكسيت بطريقة باير.

الاتجاه العالمي في إنتاج الألومنيوم

التحليل الكهربائي[عدل]

إن طريقة التحليل الكهربائي لالستحصال الألومنيوم حلت محل طريقة فولر Wöhler process، والتي كانت تتضمن إرجاع كلوريد الألومنيوم اللا مائي بالبوتاسيوم. كل من المسريين المستعملين في عملية التحليل الكهربائي مصنوعان من الكربون. عندما تصبح الخامة في الحالة المنصهرة تتحرر الشوارد (الأيونات) وتصبح حرة الحركة، وتحدث العمليات التالية على المساري:

  • على المهبط (الكاثود)، المسرى السالب؛ نحصل على الألومنيوم
Al3+ + 3 e → Al

يلاحظ هنا أن الألومنيوم حدثت عليه عملية إرجاع (ربح إلكترونات)، ويتشكل الألمنيوم الحر بشكله الفلزي، ويهبط إلى القاع.

  • على المصعد (الأنود)، المسرى الموجب؛ يتحرر الأكسجين
- 2O2- → O2 + 4e

باستمرار تعرض مسرى الكربون للأكسجين تحدث عملية أكسدة له، حيث يتشكل ثنائي أكسيد الكربون

C + O2 → CO2

لذلك يجب استبدال قضبان الكربون على المسرى الموجب باستمرار كونها تستهلك أثناء سير العملي

إعادة التصنيع[عدل]

شفرة إعادة تصنيع الألومنيوم

الألومنيوم يكون قابل لإعادة التصنيع بنسبة 100% بدون أي فقد في خاماته الطبيعية.إعادة المعدن لطبيعته عن طريق إعادة التصنيع أصبح مظهر هام في صناعة الألومنيوم.

إعادة التصنيع تتضمن صهر الخردة, وهي عملية تحتاج إلى 5 في المائه فقط من الطاقة المستخدمة لإنتاج الألومنيوم من الخام.ولكن جزءا كبيرا (حوالي 15% من المواد الداخلية) تفقد كشوائب (رماد يشبه الأكسيد).[13]

وكانت إعادة التصنيع ذات نشاط منخفض وغير بارزة حتى أواخر 1960s، عندما أثارالاستخدام المتزايد لعلب المشروبات وعى العامة

يختبر الألومنيوم في أوروبا بمعدلات عالية من إعادة التصنيع، التي تتراوح بين 42% من علب المشروبات، 85% من مواد البناء و 95% من مركبات النقل.[14]

الألومنيوم المعاد تصنيعة يسمى ألومنيوم ثانوى, ولكنه يحافظ على نفس الخصائص الفيزيائية مثل الألومنيوم الأصلي.ويتم إنتاج الألمنيوم الثانوي على نطاق واسع من الأشكال ويستخدم في 80% من سبائك الحقن.وله استخدام هام آخر في النتوء.

الشوائب البيضاء الناتجة من إنتاج الالومنيوم الأصلي ومن عمليات إعادة التصنيع الثانوى ماتزال تحتوى على كميات مفيدة من الألومنيوم والتي يمكن استخراجها صناعيا. العملية تنتج بيلتات الالومنيوم، إلى جانب ماده شائبة بالغة التعقيد.هذه النفاية هي من الصعب السيطرة عليها.وهي تتفاعل مع الماء، وتطلق خليط من الغازات (بما في ذلك، من بين غازات أخرى، الهيدروجين، والأسيتيلين، والأمونيا) التي تشتعل تلقائيا عند تعرضها للهواء؛ التعرض للهواء الرطب ينتج عنه انطلاق كميات وفيرة من غاز الأمونيا.ورغم هذه الصعوبات، فان هذه النفايات وجد أن لها فائدة في كحشوة في الأسفلت والخراسانة.[15]

الكيمياء[عدل]

حالة التأكسد الأولى[عدل]

AlH ينتج عند تسخين الألومنيوم في جو من الهيدروجين.Al2O يصنع عن طريق تسخين الأكسيد العادي ،Al2O3، مع السيليكون في 1800 درجة مئوية في فراغ.[16]

Al2S يمكن تحضيره بتسخين Al2S3 مع رقائق الألومنيوم في 1300 درجة مئوية في فراغ. وبسرعة لايتناسب مع المواد الأولية.السيليندى يحضر بطريقة متوازية.

AlF, AlCl و AlBr توجد في حالة غازية عندما يسخن ثلاثى الهاليد مع الألومنيوم. هاليدات الألومنيوم توجد عادة في صيغة AlX3. e.g. AlF3, AlCl3, AlBr3, AlI3 الخ.

حالة الأكسدة الثانية[عدل]

الألمنيوم أحادي الأكسيد، AlO قد تم اكتشافه في الحالة الغازية بعد الانفجار، وفي امتصاص الأطياف.[17]

حالة الأكسدة الثالثة[عدل]

قواعد فاجان تظهر أن الكاتيون البسيط ثلاثى التكافؤAl3+ غير متوقع أن يوجد في الأملاح غير السائلة أو المركبات binary مثل Al2O3.الهيدروكسيد يعتبر قاعدة ضعيفة وأملاح الألومنيوم للأحماض الضعيفة, مثل الكربونات، لايمكن تحضيرها.أملاح الأحماض القوية، مثل النترات تكون مستقرة وتذوب في الماء، تشكل هيدرات مع على الأقل ستة جزيئات من الماء في التبلور.

هيدريد الألومنيوم AlH3)n) يمكن أن ينتج من ثلاثى ميثيل الألومنيوم ومزيد من الهيدروجين.وهي تحترق بفرقعة في الهواء.يمكن أن تحضر أيضا بفعل كلوريد الألومنيوم على هيدريد الليثيوم في محلول ايثيرى, ولكن لايمكن أن تعزل حرة من المحلول.هيدرات-الألومينو لمعظم العناصر موجبة الشحنة معروفة, وأكثرها فائدة هو lithium aluminium hydride ,Li[AlH4].انها تتحلل إلى هيدريد الليثيوم والألومنيوم والهيدروجين عند تعرضها للحرارة ،وتتميأ بالمياه.لها استخدامات كثيرة في الكيمياء العضوية، وخاصة كعامل مختزل.فإن هاليدات الألومينو لها هيكل متشابه.

هيدروكسيد الألومنيوم يمكن إعداده كراسب جيلاتيني بإضافة الأمونيا إلى محلول مائي من ملح الألومنيوم.ويجرى في وسط الغلاف الجوى العادى, باعتباره حمض ضعيف جدا, ويكون الألومينات مع الالكيلات.هي موجودة في مختلف أشكال بلورية.

كربيد الألومنيوم Al4C3 يمكن تحضيره بتسخين خليط من العناصر فوق 1000 °C. البلورات ذات اللون الأصفر الباهت لها شكل شبكى, وتتفاعل مع الماء أو الأحماض المخففه لكى تعطى الميثان.فإن acetylide، لو 22) 3، ويتم عن طريق تمرير الأسيتيلين أكثر من الألومنيوم ساخنة.

نيتريد الالومينيوم. AlN, يمكن أن يحضر من العناصر عند درجة حرارة 800 °C.فوسفيد الألمنيوم، AlP, يحضر بالمثل, والتحلل المائى يعطى فوسفين، أكسد الالومنيوم, Al2O3، يحدث في الطبيعة ككوراندوم, ويمكن أن يحضر عن طريق حرق الالومنيوم في الأكسجين أو عن طريق تسخين الهيدروكسيد, النيتريت أو الكبريت.وباعتبارها أحجار كريمة, فان صلابتها يتعداها الماس, نيتريد البورون, والكربوراندوم فقط.وهي إلى حد كبير لاتذوب في الماء.كبريتيد الالومنيوم, Al2S3، يمكن تحضيره عن طريق تمرير كبريتيد الهيدروجين على مسحوق الألومنيوم.وهو متعدد الأشكال.

يوديد الألومنيوم، AlI3, يعتبر ديمر وله تطبيقات في التخليق العضوى.فلوريد الألومنيوم, AlF3، يمكن تحضيره بمعالجة الهيدروكسيد مع HF، أو يحضر من العناصر.وهو يتألف من جزيء عملاقالذي يتبخر دون ذوبان في 1291 °C. وهو خامل جدا.وثلاثى الهاليدات الأخرى تكون ديمر, ولها تركيب يشبه الكوبرى.فلوريد الألومنيوم / مجمعات المياه : عندما فلوريد الألومنيوم، ومعا في محلول مائي، بسهولة شكل أيونات معقدة مثل نواف ه 2 أ) 5 +2، نواف 32 م) 3 0، نواف 6 -3. هذه، نواف 6 −3 هو أكثر استقرارا. وتفسير ذلك هو أن الفلوريد والألومنيوم، واللذان يعتبران أيونات متلاصقة, يتداخلوا مع بعضهم مباشرة ليكونوا مركب معقد هو ثمانى ألومنيوم سداسى الفلورايد.عندما يكون الألومنيوم والفلورايد مجتمعين في الماء بنسبه مولاريه 6:1، يكون AlF6−3 أكثر صيغة شائعه، حتى عند نقص التركيزات نوعا ما.

المركبات العضوية-الفلزية للصيغة التجريبية AlR3 تكون موجودة (إذا لم يكونوا جزيئات عملاقة) ويكونوا على الأقل ثنائىة الجزيئات أو ثلاثية الجزيئات.لديهم بعض الاستخدامات في التخليق العضوي، على سبيل المثال.على سبيل المثال ثلاثى ميثيل الألومنيوم.

التحليل

وجود الألومنيوم يمكن اكتشافه في التحليل النوعي باستخدام الألومنيون.

التطبيقات[عدل]

الألومِنْيوم هو فلز خفيف الوزن، لونه أبيض ويمكن تشكيله بسهولة في أي شكل. ويمكن أن يدلفن أو يُطرق إلى ألواح سميكة لاستخدامه في الدَّبابات المصفحة، أو إلى رقائق رهيفة تستخدم في لف بعض أنواع الحلوى. ويمكن سحبه على شكل أسلاك أو تصنيعه في شكل علب. والألومنيوم لا يصدأ، ويقاوم التآكل بفعل الظروف الجويَّة أو المواد الكيميائية.

والألومنيوم النَّقي لَيِّن وصلابته محدودة. ولهذا السَّبب فإنَّ منتجي الألومنيوم عادة ما يُكوِّنون سبائك من الألومنيوم، التي تتكوّن من الألومنيوم المضاف إليه كميات قليلة من النُّحاس والمغنسيوم والزنك وعناصر أُخرى. وتضيف هذه العناصر قوة وصفات أُخرى إلى الألومنيوم لتجعله فلزًا نافعًا جدًا. وفي الحقيقة فإنَّ العالم يستخدم الألومنيوم أكثر من أي فلز آخر، عدا الحديد والصُّلب.

والألومنيوم أكثر العناصر الفلزية الموجودة في القشرة الأرضية وثالث العناصر وفرة بصفة عامة بعد الأكسجين والسليكون. ويكوِّن الألومنيوم حوالي 8% من القشرة الأرضية. وهو - بعكس بعض الفلزات الأخرى مثل الذَّهب والفضة - فإنه لا يوجد مطلقًا بحالة نقية (غير متحدة) في الطَّبيعة، لكنه يوجد دائمًا متحدًا مع عناصر أخرى. ولم تتوفر للإنسان وسيلة لفصل الألومنيوم عن العناصر المتحدة به حتى القرن التاسع عشر. وفي هذا الوقت طوَّر العلماء طُرقًا لفصل الألومنيوم وإنتاجه في حالة نَقِيَّة. ومنذ ذلك الحين تم استخدام هذه الطُّرق لإنتاج الألومنيوم. وهو مستخدم في صناعة الطائرات نظرًا لخفته. وهو من أكثر المعادن تواجداً على سطح الكرة الأرضية في الهواء والماء والتربة.

وجوده[عدل]

يوجد الألمنيوم في الطبيعة على شكله المتحد مع بعض العناصر ولا يوجد بشكل مفرد ويكون موجود ا في الصخور والقشرة الأرضية ويعتبر ألألمنيوم من العناصر المكونة للقشرة الأرضية ويأتي في الرتبة الثالثة بنسبة 8% حيث الأكسجين يأتي بنسبة 50% بينما السيلكون يأتي بنسبة25%

خاماته[عدل]

الفلسبار- الجرافيت- البوكسيت – الكريوليت ..

حيث يوجد بدرجة أساسية في البوكسيت ويكون على شكلAl2O3ألأمنيا

البوكسيت : درجة انصهارة1050

الفولاذ:1500

استخراجه[عدل]

يستخرج من: 1) من البوكسيت بعد التنقية .

2) عملية التحليل الكهربائي خلية هول

- خلية هول:

يحدث في خلية هول تفاعلات عدة حسب التالي: 2Al+3OAl2O3

تذهب الأيونات الموجبة نحو القطب السالب وتذهب الأيونات السالبة نحو القطب الموجب وتحدث عملية أكسدة أي تذهب نحو المصعد ويحدث فقد الكترونات وعملية اختزال أي تذهب نحو المهبط ويحدث اكتساب للأكترونات 3O + 6e-3O 2Al 2Al +6e- ومن ثم يتحد الأكسجين الذري بقضبان الجرافيت فيحدث التالي C+O2CO C+O2CO2 فتتكون فيما بعد لنا المعادلة العامة التالية :

7AL2O3+12C14AL+3CO+9CO2

خواص الألمنيوم الفيزيائية[عدل]

- فلز أبيض اللون

- له الخواص الفيزيائية

- درجة كثافته 2.7كجم/سم3

- درجة انصهارة660

خواصه الكيميائية[عدل]

- عامل مختزل شديد الإتحاد بالأكسجين

- الخاصية الأنوفوتيرية أي تفاعلة مع الأحماض حيث يتفاعل مع حمض الهيدروكوريك

- وحمض الكبريتيك ولا يتفاعل مع حمض النتريك سوى كان مخفف أو مركز بسبب تكون طبقة اكسييد الألمنيوم .

- تفاعله مع القواعد

- تفاعله مع الافلزات[18]

مركبات الألومنيوم[عدل]

الألومينا[عدل]

ويتم إنتاج أكسيد الألومنيوم (Al2O3) وهيدروكسيدات المرتبطة أو المستخرجة من المعادن على نطاق واسع. يتم تحويل الغالبية العظمى من هذه المادة على الألومنيوم المعدنية. ويستخدم حوالي 10٪ من الطاقة الإنتاجية لتطبيقات أخرى. ومن بين الاستخدامات الرئيسية كماصه ، على سبيل المثال الألومينا إزالة المياه من النفط والغاز، لتمكينالعمليات اللاحقة التي تسمم من الرطوبة. أكاسيد الألومنيوم هي المواد الحفازة المشتركة للعمليات الصناعية، على سبيل المثال عملية كلوز لتحويل كبريتيد الهيدروجين على الكبريت في المصافي وللالألكلة الأمينات. و"مدعومة"محفزات صناعية كثيرة، وهذا يعني بشكل عام أن تتوزع حافزا باهظة الثمن (على سبيل المثال، والبلاتين) أكثر منالمواد السطحية منطقة عالية مثل الألومينا. كونه مادة من الصعب جدا (صلابة موس 9)، ويستخدم على نطاق واسع باعتبارها كاشط الألومينا وإنتاج التطبيقات التي تستغل الخمول لها، على سبيل المثال، في ارتفاع ضغط مصابيح الصوديوم

الكبريتات[عدل]

عدة من سلفات الألومنيوم تجد تطبيقات. ويتم إنتاج كبريتات الألومنيوم (Al2 (SO4) 3 (H2O) 18) على مقياسالسنويعدة مليارات من الكيلوغرامات. ويتم استهلاك ما يقرب من نصف الإنتاج في مجال معالجة المياه. التطبيقالرئيسي التالي هو في صناعة الورق. ويستخدم أيضا على أنه لاذع، في إطفاء الحريق، وذلك المضافات الغذائية، والتدقيق في النار، ودباغة الجلود في. الألومنيوم كبريتات الامونيوم، وهو ما يسمى أيضا شبة الأمونيوم (NH4) الومنيوم (SO4) 2 • 12H2O، يستخدم كأساس لاذع ودباغة الجلود في . كبريتات البوتاسيوم الألومنيوم([الالومنيوم (K)] (SO4) 2) (H2O) ويستخدم بالمثل. استهلاك كل من الشبة آخذ في الانخفاض.

الكلوريدات[عدل]

يستخدم كلوريد الألومنيوم (AlCl3) في تكرير النفط وانتاج المطاط الصناعي والبوليمرات. على الرغم من أنهيحتوي على اسم مماثل، والألمنيوم الكلوروهيدرات لها تطبيقات أقل ومختلفة جدا، على سبيل المثال كعامل تصلبوالتعرق المضاد. فهي سيطة في إنتاج معدن الألمنيوم.

سبائك الألومنيوم[عدل]

سبائك الألمونيوم هي سبائك لمعدن الألمونيوم وهو أكثر المعادن انتشارا. عناصر صناعة السبائك النموذجية هي النحاس والمغنيسيوم والمنجنيز السيليكون، والزنك. هناك نوعان من التصنيفات الرئيسية، وهما سبائك الصب وسبائك المطاوع، وكلاهما وتنقسم إلى الفئات للحرارة يمكن معالجتها حراريا وقئات لا يمكن معالجتها , ويستخدم حوالي 85٪ من الألومنيوم لمنتجات المطاوع، على سبيل المثال الألواح الملفوفة ، والرقائق وسحب. سبائك الألمنيوم تسفر عن منتجات فعالة من حيث التكلفة نظرا لدرجة انصهار منخفضة، وعلى الرغم من أن لديهم عموما أقل قوة الشد من سبائك المطاوع. ومن أهم سبائك الالمونوم سبيكة السيلكون _ المونيوم ، حيث تحتوى على نسبة عالية من من السيليكون (4.0٪) إلى( 13٪)تساهم في إعطاء الخصائص الصب جيد. وتستخدم على نطاق واسع سبائك الألومنيوم في الإنشاءات الهندسية والمكونات التي تتطلب خفة الوزن أو المقاومة للتآكل. وكانت تتألف في معظمها من سبائك الألمنيوم خفيفة الوزن واثنين من المعادن المغنيسيوم مهم جدا في صناعةالطيران منذ نوعا ما قبل عام 1940. المغنيسيوم سبائك الألومنيوم وكلاهما أخف من سبائك الألومنيوم وغيرها من أقل القابلة للاشتعال من السبائك التي تحتوي على نسبة عالية جدا من المغنيسيوم. وسوف السطوح سبائك الألمنيوم إبقاء تألق واضح في هذه البيئة الجافة نظرا لتشكيل طبقة واضحة واقية من أكسيدالألومنيوم. في بيئة رطبة، ويمكن للتآكل كلفاني تحدث عندما يتم وضع سبائك الألومنيوم في الاتصال الكهربائية مع معادن أخرى مع مزيد من إمكانات تآكل سلبي من الألومنيوم. يتم تسجيل التراكيب سبيكة الألومنيوم مع جمعية الألومنيوم. العديد من المنظمات نشر أكثر معايير محددة لصنعسبائك الألومنيوم، بما في ذلك جمعية مهندسي السيارات للمواصفات والمقاييس، وتحديدا في الفضاء معايير فرعية، وASTM الدولية

اعتبارات الحرارة حساسية[عدل]

في كثير من الأحيان، لا بد أيضا حساسية المعدن للحرارة ينبغي النظر فيها. معقد حتى إجراء ورشة عمل روتيني نسبيا التي تنطوي على التدفئة من خلال حقيقة أن الألومنيوم، على عكس الصلب، وسوف تذوب دون الحمراء المتوهجة الأولى. تشكيل العمليات حيث يتم استخدام ضربة الشعلة لذلك يتطلب بعض الخبرة، وذلك لأن أي علامات مرئية تكشف عن مدى قرب المواد هي للذوبان. الألومنيوم هو أيضا يخضع للضغوط الداخلية والتوترات عند محموما ذلك ان ميل المعدن للتسلل تحت هذه الضغوط يميل إلى أن يؤدي إلى تشوهات تأخر. على سبيل المثال، لوحظ عموما تزييفها أو تشقق محموما رؤساء اسطوانة الالومنيوم والسيارات، وسنوات في بعض الأحيان في وقت لاحق، كما هو ميل ملحومة إطارات دراجة الألومنيوم إلى تطور تدريجيا من المحاذاة من الضغوط من عملية اللحام. وهكذا، فإن صناعة الطيران يتجنب حرارة تماما من خلال الانضمام إلى أجزاء مع مواد لاصقة أو السحابات الميكانيكية. واستخدم الربط لاصقة في بعض إطارات دراجة في 1970s، وكانت النتائج مؤسفة عندما أنابيب الألومنيوم للتآكل قليلا، وتخفيف لاصقة وانهيار الإطار. ويمكن أن يعفى تشدد في الألومنيوم محموما من قبل المعالجة الحرارية للأجزاء في فرن والتبريد تدريجيا، في الواقع الصلب الضغوط. حتى الآن قد تصبح هذه الأجزاء لا تزال مشوهة، بحيث معالجة الحرارية، من إطارات الدراجات الهوائية الملحومة، على سبيل المثال، يمكن أن يؤدي إلى أن يصبح جزءا كبيرا المنحرفة. إذا كان الاختلال ليس حادا جدا، قد تكون عازمة على أجزاء المبردة في المحاذاة. بالطبع، إذا تم تصميمه بشكل صحيح الإطار لصلابة (انظر أعلاه)، أن الانحناء سوف يتطلب قوة هائلة. التعصب للألمنيوم لدرجات حرارة عالية وليس ثمة ما يمنع استخدامها في الصواريخ، وحتى للاستخدام في بناء غرف الاحتراق حيث الغازات يمكن أن تصل إلى 3500 ك. وأجينا محرك المرحلة العليا استخدام تصميم الألومنيوم تبريد بشكل مجدد لبعض أجزاء من فوهة، بما في ذلك الحلق الحرجة حراريا المنطقة؛ في الحقيقة الموصلية الحرارية عالية جدا من الألومنيوم منع الحنجرة من الوصول إلى درجة انصهار حتى في ظل تدفق هائل للحرارة، مما أدى إلى عنصر خفيفة الوزن يمكن الاعتماد عليها. بسبب الموصلية العالية والسعر المنخفض نسبيا مقارنة مع النحاس في 1960s، وقدم الألومنيوم في ذلك الوقت عن الأسلاك الكهربائية المنزلية في أمريكا الشمالية، على الرغم من لم المباريات كثير مصممة لقبول أسلاك الألمنيوم.لكن جلبت استخدام جديد بعض المشاكل: زيادة معامل التمدد الحراري من الألمنيوم يسبب الأسلاك لتوسيع وانكماش نسبي للاتصال معدن المسمار متباينة، وتخفيف في نهاية المطاف الاتصال. ألمونيوم لديه ميل إلى "الزحف" تحت ضغط مستمر ثابت (بدرجة أكبر مع ارتفاع درجات الحرارة)، وتخفيف مرة أخرى الاتصال. تآكل كلفاني من المعادن المختلفة، يزيد من المقاومة الكهربائية للاتصال. أدى كل هذا في الاتصالات المحمومة وفضفاضة، وهذا بدوره أدى في بعض الحرائق. بناة ثم أصبح حذرا من استخدام الأسلاك، والعديد من الولايات القضائية حظرت استخدامه في أحجام صغيرة جدا، في البناء الجديد. بعد أحدث التجهيزات في نهاية المطاف عرضت مع الاتصالات تهدف إلى تخفيف وتجنب الإنهاك. في البداية اتسمت انهم "آل / النحاس"، لكنها تحمل معها الآن "CO / ALR" الترميز. طريقة أخرى لتفادي مشكلة التدفئة أن تثني سلك الألومنيوم إلى "ضفيرة" قصيرة من الأسلاك النحاسية. وذلك صحيح الضغط العالي تجعيد بواسطة أداة الصحيح هو ما يكفي من ضيق للحد من أي التمدد الحراري للألومنيوم

استخدامات الالومنيوم وتطبيقاته[عدل]

بعض من العديد من الاستخدامات لمعدن الألمنيوم في:

 النقل (السيارات والطائرات والشاحنات وعربات السكك الحديدية والسفن البحرية، والدراجات، وغيرها) كماورقة، أنبوب، وسبائك، الخ.

 التعبئة والتغليف (علب، فويل، الخ.)

 البناء (النوافذ والأبواب، والأسلاك انحياز بناء، وغيرها).

 مجموعة واسعة من الأدوات المنزلية، من أواني الطبخ والساعات ومضارب لعبة البيسبول.

 أعمدة إنارة الشارع، صواري المراكب الشراعية وأعمدة المشي، الخ.

 القذائف الخارجي من الالكترونيات الاستهلاكية، وأيضا لحالات مثل المعدات معدات التصوير الفوتوغرافي.

 خطوط نقل كهربائية لتوزيع الطاقة الكهربائية

 الصلب MkM وقطع المغناطيس ألنيكو

 سوبر الألومنيوم النقي ، وتستخدم في مجال الالكترونيات والأقراص المدمجة.

 المصارف الحرارية للاجهزة الالكترونية مثل الترانزستورات وحدات المعالجة المركزية.

 المادة الركيزة الأساسية من المعادن والنحاس مكسوة رقائق تستخدم في إضاءة عالية السطوع الصمام.

 ويستخدم مسحوق الألومنيوم في الطلاء، و في الألعاب النارية مثل وقود الصواريخ الصلبة

 ويمكن تفاعل الألومنيوم مع حمض الهيدروكلوريك أو مع هيدروكسيد الصوديوم لإنتاج غاز الهيدروجين.

 ضرب النقود المعدنية مجموعة متنوعة من البلدان، بما في ذلك فرنسا وإيطاليا وبولندا وفنلندا ورومانيا، وإسرائيل، ويوغوسلافيا السابقة، قد أصدرت في سبائك الألومنيوم أو الألومنيوم والنحاس.

 بعض الموديلات الرياضية قيثارة الألومنيوم لوحات بالماس على السطح من الصكوك، وعادة إما من الكروم أوأسود. وكلاهما معروف كرامر القيثارات وفول ترافيس لأنها أنتجت القيثارات مع أعناق المصنوعة من الألومنيوم، والتي تعطي صك صوت واضح للغاية.[19]

مجالات التطبيق من الألمنيوم في عام 2009[عدل]

بناء 27٪ التعبئة والتغليف 16٪ هندسة 14٪ نقل 36٪ آخرون 7٪

تطبيقات سبائك الالومنيوم[عدل]

الألومنيوم عادة ما يكون مخلوط - يستخدم كأداة معدن نقي فقط عند المقاومة للتآكل و / أو قابلية أكثر أهمية من قوة أوصلابة. ويمكن إيداع طبقة رقيقة من الألومنيوم على سطح مستو لترسب بخار البدنية أو (نادرا جدا) ترسيب الأبخرةالكيميائية أو المواد الكيميائية وسيلة أخرى لتكوين الطلاءات الضوئية والمرايا. وتستخدم سبائك الألومنيوم مع مجموعة واسعة من العقارات في الإنشاءات الهندسية. وتصنف النظم سبيكة من خلال نظام رقم (ANSI) أو بواسطة أسماء تشير إلى ناخبيهم صناعة السبائك الرئيسية (DIN و ISO). على قوة ومتانة سبائك الألومنيوم تختلف بشكل واسع، ليس فقط نتيجة لمكونات سبيكة محددة، ولكن أيضا نتيجةالمعالجة الحرارية وعمليات التصنيع. وعدم معرفة هذه الجوانب لديه من وقت لآخر أدى إلى الهياكل المصممة بطريقة غير سليمة، واكتسبت سمعة سيئة الألومنيوم. واحد قيد هيكلية مهمة من سبائك الألومنيوم هو قوتهم والتعب. وعلى عكس الفولاذ، وسبائك الالومنيوم ليس لهما حدود واضحة المعالم والتعب، وهذا يعني أن فشل التعب يحدث في نهاية المطاف، تحت أحمال دوري حتى صغيرة جدا. وهذا يعني أن المهندسين يجب تقييم هذه الأحمال وتصميم من أجل حياة ثابت بدلا من أن تكون حياة لانهائية. خاصية أخرى هامة من سبائك الألومنيوم هو حساسيتها للحرارة. وتزيد من صعوبة الإجراءات التي تنطوي على ورشة للتدفئة من حقيقة أن الألومنيوم، على عكس الصلب، ويذوب دون الحمراء المتوهجة الأولى. تشكيل العمليات حيث يتم استخدام ضربة الشعلة بالتالي تتطلب بعض الخبرة، حيث لا علامات بصرية تكشف عن مدى قرب المواد هي للذوبان. سبائك الألومنيوم، شأنها شأن جميع السبائك الهيكلية، كما تخضع للضغوط الداخلية بعد عمليات التسخين مثل اللحام والصب. المشكلة مع سبائك الألومنيوم في هذا الصدد هي وجهة نظرهم انصهار منخفضة، مما يجعلها أكثر عرضة للتشوهات من تخفيف التوتر الناجم حراريا. ويمكن أن يتم تخفيف التوتر تسيطر عليها أثناء التصنيع بواسطة المعالجة الحرارية للأجزاء في الفرن، تليها تدريجي التبريد في الواقع الصلب الضغوط. نقطة انصهار منخفضة من سبائك الالومنيوم وليس ثمة ما يمنع من استخدامها في الصواريخ، وحتى للاستخدام في بناء غرف الاحتراق حيث الغازات يمكن أن تصل إلى 3500 كيلفن. استخدام محرك أجينا المرحلة العليا تصميم الألومنيوم المبرد لبعض أجزاء من فوهة، بما في ذلك منطقة حلقه الحاسمة حراريا

استخدامات سبائك الالومنيوم[عدل]

• في بناء طائرات مختلفة

• يتم استخدام نطاق واسع في صنع قطع غيار السيارات وقطع محرك، وعجلات، وأجزاء حيوية أخرى

• في أغراض البناء والتشييد مثل لمواد التسقيف والنوافذ والأبواب، والجبهات والستائر

• للحصول على تصنيع مكونات مختلفة من الأجهزة التي تحتاج إلى التسامح عالية

• للحصول على صنع معدات وصول وسلالم

أسواق الكهرباء[عدل]

المنتجات الرئيسية التي يتم استخدام الألومنيوم في التطبيقات الكهربائية والكابلات الكهربائية والموصلات حافلة، حيث الكهربائية العالية الموصلية (IACS 60٪) يجعل من الألومنيوم بديلا فعالا من حيث التكلفة للنحاس

أسواق البناء والتشييد[عدل]

البناء والتشييد وتشمل تلك المتطلبات المعمارية أو الهيكلية معا. وتشمل المباني السكنية، واجهات المحلات التجارية والهياكل، ومراكز المؤتمرات والمناطق والطرق السريعة الجسور والهياكل على جانب الطريق، ومجموعة متنوعة من الخزانات

وسائل النقل[عدل]

في سوق النقل لديها أقسام فرعية رئيسية عديدة، السيارات، وشاحنة، مركبة رياضية متعددة الاستخدامات (SUV)، حافلة، وشاحنة و هياكل السيارات يتطلب مزيجا من الألومنيوم الواح تصب لسحب الألمنيوم لتغطية جميع الفرص جيدة لزيادة الأميال البنزين والحد من الملوثات

Add caption here

الطائرات والطيران والفضاء[عدل]

الطائرات والطيران التطبيقات تتطلب قوة عالية جنبا إلى جنب معا الاعتمادا على محدد عنصر صلابة عالية، ومقاومة التآكل العالية، أو ارتفاع معامل او الثلاثة سويا لذا يستخدم الالومنيوم

تطبيقات التغليف[عدل]

تطبيقات التغليف يتطلب إما ليونة كبيرة وتآكل مقاومة للتطبيقات الفويل والتغليف أو قوة كبيرة و قابلية للصلب التطبيقات ورقة حاوية فنستخدم الالومنيوم في هذه التطبيقات

Add caption here

البترول ومكونات الصناعة الكيميائية[عدل]

تركيبة ممتازة من قوة عالية جنبا إلى جنب مع ارتفاع مقاومة للتآكل بالاضافة إلى قابلية اللحام يوجد عددا من سبائك الالومنيوم مثالية لتطبيقات صناعة الكيماويات

النقل بالسكك الحديدية[عدل]

قدر لصناعة السيارات الشاحنة والهيئات، والألمنيوم يفسح المجال لعربة القطار الهيكلية والتطبيقات لوحة الخارجية

النقل البحري[عدل]

سبائك الالومنيوم كثيرة تحمل بسهولة الهجوم تآكل البحرية المياه المالحة وهكذا تجد تطبيقات في القوارب والسفن والمحطات البحرية، و المكونات الأخرى[20]

بطاريات الألومنيوم الهوائية[عدل]

الألومنيوم في الهواء أو بطاريات الالومنيوم الهوائية تنتج الكهرباء من ردود فعل من الأوكسجين في الهواء مع الألومنيوم. لديهم واحدة من أكثر المناطق كثافة الطاقة في جميع البطاريات، ولكنها لا تستخدم على نطاق واسع بسبب مشاكل سابقة مع والتكلفة عمرها الافتراضي، بدء الوقت، وإزالة ثانوية، والتي فرضت قيودا على استخدامها في التطبيقات العسكرية في المقام الأول. سيارة كهربائية مع بطاريات الألومنيوم لديها امكانات لمدة عشر إلى خمس عشرة مرة مجموعة من بطاريات الرصاص الحمضية مع الوزن ما مجموعه أقل بكثير، على حساب تعقيد نظام زيادة كبيرة. الألومنيوم في الهواء البطاريات هي الخلايا الأولية، أي غير قابلة لإعادة الشحن. مرة واحدة ويتم استهلاك أنود الألومنيوم عن طريق تفاعل مع الأوكسجين في الغلاف الجوي في القطب السالب مغمورة في المنحل بالكهرباء المياه القائمة لتشكيل رطب أكسيد الألومنيوم، والبطارية لم يعد انتاج الكهرباء. ومع ذلك، قد يكون من الممكن لإعادة شحن البطارية ميكانيكيا مع الأنودات الألومنيوم الجديدة جعلت من إعادة تدوير أكسيد الألومنيوم المائية. وإعادة تدوير هذه ضرورية إذا الألومنيوم في الهواء البطاريات هي التي يتعين اعتمادها على نطاق واسع.[21][22]

الاستخدام العام[عدل]

الألومنيوم هو الأكثر استخداما من المعادن غير الحديدية.[23] العالمية لإنتاج الألمنيوم في عام 2005 كان 31.9 مليون طن. وهو تعدى أي معدن آخر إلا الحديد (837.5 مليون طن).[24] والالومنيوم النقى أخذ في الاعتبار فقط عنما كانت مقاومة الصدأ و/أو قابيليته للشغل عليه أهم من القوة والصلابة.وهناك طبقة رقيقة من الألومنيوم يمكن أن تترسب على سطح مستوى بواسطة ترسيب البخار الفيزيائى أو (نادرا جدا) ترسيب البخار الكيميائى أو أي وسائل كيميائية أخرى لتكوين الطلاءات المرئية والمرايا.وعندما تترسب, فان فيلم الألومنيوم النقى والجديد يستخدم كعاكس (حوالى 92%) للضوء المرئى وعاكس ممتاز (فوق 98%) للأشعة تحت الحمراء المتوسطة والبعيدة.

الألمنيوم النقي له قوة شد منخفضة, ولكن عند اختلاطه بمعالجة حرارية- ميكانيكية، فان سبائك الالومنيوم تظهر تحسن كبير في الخصائص الميكانيكية, خصوصا عندما تسخن.سبائك الألومنيوم من المكونات الحيوية من الطائرات والصواريخ نتيجة لنسبة قوتهم العالية إلى وزنهم.الألومنيوم يون سبائك ع الفور مع العديد من العناصر مثل النحاس والزنك والمغنيسيوم والمنغنيز والسيليكون (على سبيل المثال (ديورالومين).اليوم، معظم المواد المعدنية التي يشار إلى أنها قريبة جدا مثل الالومنيوم, هي فعلا السبائك.على سبيل المثال، عام الألومنيوم احباط ق هي سبائك من 92 ٪ إلى 99 ٪ من الألمنيوم.[25]

أوستن بوديد الألومنيوم أ40 سيارات رياضية (1951)
لوح من الألمنيوم ينقل من المصاهر

بعض من استخدامات معدن الألومنيوم العديده في :

  • النقل (العربات والطائرات والشاحنات، والسكك الحديدية والسيارات، والسفن البحرية، والدراجات وغيرها) كورقة، وأنابيب، والمسبوكات الخ
  • التعبئة والتغليف (علب، ورق فويل، وما إلى ذلك)
  • البناء (النوافذ، الأبواب، والتحويلات، وأسلاك البناء، وما إلى ذلك)
  • مجموعة كبيرة من الأدوات المنزلية، من أواني الطهي إلى مضرب البيسبول، والساعات {76}، وأجهزة الكمبيوتر المحمولة (أبل).
  • أعمدة إنارة الشوارع، وصارى السفن، وأقطاب المشي الخ
  • المستويات الخارجية من الإلكترونيات المستهلكة, وفى حالات المعدات أيضا مثل معدات التصوير.
  • خطوط بث الكهرباء لتوزيع الطاقة.
  • MKM الصلب ومغنطيسات وألنيكو.
  • الألومنيوم فائق النقاء (، 99.980 ٪ 99.999 ٪ Al)، وتستخدم في مجال الإلكترونيات والأقراص المدمجة.
  • المغاسل الحرارية للالأجهزة الإلكترونية مثل الترانزستور ووحدات المعالجة المركزية.
  • المادة الأصلية للمعدن لالرئيسى تغطى النحاس بطبقة رقيقة تستخدم في شدة الاضاءة العالية لضوء LED.
  • مسحوق الألمنيوم يستخدم في الطلاء، والصناعات النارية مثل وقود الصورايخ الصلبة والثيرميت.

مركبات الألمنيوم[عدل]

  • ألومنيوم كبريتيت الأمونيا ([Al(NH4)](SO4)2),أمونيا الألومنيوم تستخدم كمادة حارقة, وفى تنقية المياه, ومعالجة مياه الصرف الصحى, وفى إنتاج الورق, وفى الأضافات الغذائية وفى صباغة الجلود.
  • استيات الألمنيوم هو ملح يستخدم في محلول كمادة قابضة.
  • بورات الألومنيوم (Al2O3 B2O3) يستخدم في إنتاج الزجاج والسيراميك.
  • الألومنيوم بوروهيدريد (Al(BH4)3) يستخدم كمادة مضافة لوقود الطائرات النفاثه.
  • برونز الألومنيوم (CuAl5).
  • كلوريد الألومنيوم (AlCl3) يستخدم : في صناعة الدهانات، ومضاد للعرق، وتكرير البترول وفى إنتاج المطاط الصناعي.
  • كلوروهيدرات الالومنيوم يستخدم كمزيل للعرق وفى علاج hyperhidrosis.
  • الألومنيوم fluorosilicate (2) سيف 6 (3) يستخدم في إنتاج الاصطناعية الأحجار الكريمة المستندات والزجاج والخزف.
  • هيدروكسيد الألومنيوم ((أوهايو) 3) يستخدم : بأنه مضاد للحموضة، بوصفها لاذع، والمياه وتنقية، في صناعة الزجاج والسيراميك، وتسرب المياه في الأقمشة.
  • أكسيد الألومنيوم (Al2O3) الألومينا, يوجد في الطبيعة ككوراندوم (الياقوت), الحجر, ويستخدم في صناعة الزجاج.الياقوت الصناعي يستخدم في الليزر لإنتاج الضوء المكثف.يستخدم كمقاوم, وضرورى لإنتاج لمبات الصوديوم عالية الضغط.
  • فوسفاتات الالومنيوم (AlPO4) تستخدم في تصنيع: الزجاج والسيراميك, عجينة ومنتجات الورق, مستحضرات التدجميل, الطلاءات, والورنيشات وفى صناعة طبقة الأسمنت المستخدمة في طب الأسنان.
  • كبريتات الالومنيوم (2) لذلك (4) (3) يستخدم : في صناعة الورق، بوصفها محرق، في إطفاء الحريق، وتنقية المياه ومعالجة مياه الصرف الصحي، والمضافات الغذائية، ونيران، ودباغة الجلود.
  • أيونات الألومنيوم المائية (مثل الموجودة في كبريتات الألومنيوم المائية) تستخدم للعلاج ضد طفيليات الأسماك مثل Gyrodactylus salaris.
  • في العديد من اللقاحات بعض أملاح الألمنيوم تستخدم بمثابة تقوية للمناعة (تقوية الاستجابة المناعية) للسماح للبروتين في اللقاح ليحقق الفعالية الكافية كمنشط للمناعة.

سبائك الألومنيوم في التطبيقات الهيكلية[عدل]

رغوة الألمنيوم

سبائك الألومنيوم مع خصائصها الكبيرة تستخدم في التراكيب الهندسية.أنظمة السبيكة تصنف برقم النظام (ANSI) أو بالأسماء التي توضح مكونات السبيكة الأصلية (DIN & ISO).

قوة ومتانة سبائك الألومنيوم تختلف اختلافا كبيرا, ليس فقط نتيجة لمكونات سبيكة محددة, ولكن أيضا نتيجة للمعالجات الحرارية وعمليات التصنيع. ونقص الخبرة في هذه الجوانب من وقت إلى وقت قادت إلى أشكال ذات تصميم غير صحيح وأعطت الألومنيوم سمعة سيئة.

وهناك حد هام في صناعة سبائك الألومنيوم هو قوة التعب.وعلى عكس الصلب, سبائك الألومنيوم ليس لها حدود معروفة في التعب, بمعنى فشل التعب يحدث في النهاية حتى تحت دورة تحميلات صغيرة.ويعنى ذلك أن المهندسين يجب أن يقيموا هذه الأعباء ويصمموا لحياة مستقرة أفضل من حياة لانهاية لها.

هناك ميزة أخرى لسبائك الألومنيوم هي حساسيتها للحرارة. ومنتجين ورش العمل التي تتضمن التسخين يكونوا معقدين لحقيقة أن الألومنيوم (على العكس من الصلب) يذوب بدون أول احمرار متوهج.تكوين العمليات حيث يستخدم شعلة التفجير لذلك هذا يتطلب بعض الخبرة, حيث لايوجد إشارات مرئية تدل عن مدى ذوبان المادة.سبائك الألومنيوم، شأنها شأن جميع السبائك الهيكلية، فهي تخضع لبعض الضغوط الداخلية بعد عمليات التسخين مثل اللحام والصب.المشكلة مع سبائك الألومنيوم في هذا الصدد هو انخفاض درجة الانصهار، مما يجعلهم أكثر عرضة للتشوهات من الضغط الناتج عند تعرضها للحرارة.يمكن السيطرة على الألومنيوم المتعرض لضغط أثناء التصنيع عن طريق معالجة هذه الأجزاء بالحرره بوضعها في فرن, ونتبعها بتبريد تدريجيا—في الصلب المضغوط.

انخفاض درجة انصهار سبائك الألومنيوم لم يمنع استخدامها في صناعة الصواريخ حتى لاستخدامها في بناء غرف الاحتراق حيث يمكن أن تصل الغازات إلى 3500 ك. فإن المرحلة العليا من محرك Agena تستخدم تصميم الألومنيوم المبرد المتجدد لبعض الأجزاء من الخرطوم, ويتضمن ذلك درجة الحرارة الحرجة في منطقة الحنجرة.

التوصيلات المنزلية[عدل]

مقارنة مع النحاس فان الالومنيوم يمثل نحو 65 ٪ من توصيل الكهرباء من حيث الحجم، على الرغم من 200 ٪ من حيث الوزن.عادة ما يستخدم النحاس كمادة في التوصيلات المنزلية.في 1960s كان الألومنيوم أرخص من النحاس، ولذلك كان يستخدم للوصلات الكهربائية في الولايات المتحدة، على الرغم من العديد من التركيبات لم تكن مصممة لقبول أسلاك الألمنيوم.ولكن في بعض الحالات زيادة معامل التمدد الحراري لأسلاك الألمنيوم يجعل السلك يتمدد وينكمش ارتباطا باتصال المعدن غير المتماثل, وفى النهاية يفقد الاتصال.أيضا، الألمنيوم النقي لدي ميل إلى الزحف المستمر تحت الضغط المستمر (لدرجة كبيرة كلما ارتفعت درجة الحرارة)، ومرة أخرى يفقد الاتصال.وأخيرا، فان الصدأ الجلفانى من المعادن غير المتماثلة يزيد من مقاومة كهرباء الاتصال.

كل هذا أدى إلى الحرارة المرتفعة وفقد الاتصال, وهذا بدوره أدى إلى حرائق.بعد ذلك أصبح البنائون يخشوا من استخدام الأسلاك، والعديد من الهيئات القضائيه أقصرت استخدامه في أحجام صغيرة جدا في المنشاءات الجديدة في النهاية ،فان الاثاثات الجديدة زودت باتصالات مصممة لتتجنب الفقد والحرارة العالية.الجيل الأول من الأثاثات عرفت ب"Al/Cu" ووجدت في النهاية مناسبة لسلوك التركيبات "/ كو" في نهاية المطاف وجدت مناسبة لسلوك النحاس المغطاة بالالومنيوم فقط, ولكن جيل الأثاثات الثاني والذي يتحمل تشفير "CO/ALR" عمل لأسلاك الألومنيوم غير المغطاة.ولكى يتكيف مع الأغراض الأقدم فان العاملين قضوا على مشاكل التسخين عن طريق عقص سلك الألومنيوم إلى ضفيرة قصيرة من سلك النحاس.اليوم، السبائك الجديدة، والتصميمات، والطرق تستخدم لتمديد أسلاك الألومنيوم بالإضافة إلى انهاء الالومنيوم.

نبذة تاريخية[عدل]

التمثال أنتيروس (خطأ شائع بأن التمثال اما لملاك الخير المسيحي أو لاايروس) في مسرح بيكاديللى في لندن, صنع في 1893 وكان واحد من أول التماثيل التي غلفت بالألومنيوم.

قدماء الاغريق والرومان استخدموا أملاح النحاس كمادة للصباغة وكمادة قابضة لتضميد الجروح, ان الألومنيوم لايزال يستخدم كدواء للتقلصات في أنسجة الجسم.في 1761 جوتون دي مورفو اقترح تسمية الألوم ألومين. في 1808، همفرى دافى عرف وجود المعدن، والذي سماه في البداية ألوميوم وبعد ذلك ألومنيوم (انظر الجزء الخاص بمعنى الكلمة بلأسفل).

وأنتج المعدن لاول مرة في عام 1825 (في صيغة غير نقية) بواسطة الفيزيائى والكيميائى هانز كريستيان.حيث فاعل كلوريد الألومنيوم اللامائى مع أمالجام البوتاسيوم واسفرت التجربة عن قطعة من المعدن تشبه القصدير. فريدريك وولر كان على دراية بهذه التجارب واستشهد بها, ولكن بعد إعادة تجربة هانز كريستيان اورستيد خلص إلى أن هذا المعدن هو البوتاسيوم النقى.وقام باجراء تجربة أخرى مماثلة في 1827 من خلال خلط كلوريد الألومنيوم اللامائى مع البوتاسيوم، وأسفرت عن الألومنيوم.وولر عامة له الفضل في عزل الألومنيوم (الاسم اللاتيني alumen, alum), ولكن أيضا أورستيد يعد هو المكتشف.[83] وعلاوة على ذلك ،فان بيار برزير اكتشف الألومنيوم في خام البوكسايت وانتزعة بنجاح.[85] الفرنسي هنري سانت اتيان كلير ديفيل قام بتحسين أسلوب وولرفي 1846، ووصف التحسينات في كتاب في 1859، وعلى رأسها تلك التي يجري فيها استبدال الصوديوم لزيادة تكلفة البوتاسيوم. (ملاحظة : إن عنوان كتاب ديفيل هو De l'aluminium, ses propriétés, sa fabrication (باريس 1895).ويبدو أن ديفيل اقتنع بفكرة التحليل الكهربى لأكسيد الألومنيوم الذائب في الكرايوليت: ولكن شارلز مارتن هال وبول هيرولت قد يكونوا طوروا الطرق العملية أكثر بعد هال.

قبل عملية هال- هيرولت, كان استخراج الألومنيوم صعب للغاية من خاماته المتعددة.وهذا يجعل من الألمنيوم النقي أكثر قيمة من الذهب. وهناك قضبان من الألومنيوم تعرض جانب إلى جانب مجوهرات التاج الفرنسي في المعرض العالمى عام 1855, ويقال أن نابليون الثالث احتفظ بمجموعة طباء عشاء من الالومنيوم خصيصا لضيوفه المميزين جدا.

ولقد اختير الألومنيوم كمادة لاسنخدامه كرأس للنصب التذكارى واشنطن عام 1884, في هذا الوقت كانت الأونصة الواحدة (30 جرام) تغطى أجرة العامل القائم على هذا المشروع, وكان الألومنيوم له نفس قيمة الفضة.

وكانت شركات كاولز تورد سبائك النحاس في كمية إلى الولايات المتحدة وبريطانيا باستخدام المصاهر مثل الفرن من كارل فيلهلم سيمنز حوالى 1886.تشارلز مارتن هال من ولاية أوهايو في الولايات المتحدة وبول هيرولت من فرنسا طوروا مستقلين عن بعضهم عملية التحليل الكهربائى هال- هيرولت والتي جعلت استخراج الحديد من معادنه أرخص وهي الآن الطريقة الأساسية المستخدمة في جميع أنحاء العالم.ان عملية هال- هيرولت لايمكن أن تنتج الالومنيوم النقى مباشرة.قاعة للعملية، [26] في عام 1888 مع دعم مالي من ألفريد E. هنت، بدأت بيتسبرج لحد اليوم تعرف باسم شركة الكوا. عملية هيرولت استخدمت في الإنتاج عام 1889 في سويسرا في صناعة الألومنيوم، والآن الكان، والألومنيوم البريطانية، والآن مجموعة Luxfer والكوا، وفى عام 1896 في اسكتلندا.[27]

وفى عام كان المعدن مستخدم كمواد للبناء بعيدا جدا في سيدنى, أستراليا في قبة مبنى سكرتارية الرئيس.

والعديد من القوات البحرية استخدموا مركبات الألومنيوم العالية الجودة لسفنهم, ولكن إطلاق النار عام 1975 على متن حاملة الطائرات USS Belknap قضت على مركبات الألومنيوم الفائقة الجودة, وكذلك ملاحظة لأضرار المعركة التي حدثت للسفن البريطانية أثناء حرب الفوكلاند, أدى ذلك إلى تحويل العديد من القوات البحرية إلى مركبات الصلب العالية الجودة.وكانت فئة Arleigh Burke هي الأولى مثل سفينة الولايات المتحدة, والتي جرى بناؤها بالكامل من الصلب.

في عام 2008 وصل سعر الألومنيوم إلى الذروة 1.45دولار/ للرطل في شهر يونيو وهبط إلى 0.7 دولار/ للرطل في ديسمبر.[28]

أصل الكلمة[عدل]

تاريخ التسمية[عدل]

كان الاقتباس المبتكر في قاموس أكسفورد الإنجليزي لأي كلمة تستخدم كاسم لهذا المعدن هو alumium ,والذي كان الكيميائي والمخترع البريطانى همفرى عين في 1808 لهذا المعدن والذي كان يحاول أن يعزله كهربائيا من معدن الألومينا.وهذا الاقتباس هو من مجلته المعاملات الفلسفية "لو كنت محظوظ جدا..كى أحصل على المواد المعدنية التي أبحث عنها، لكنت أطلقت عليهم أسماء سيليكوم, ألوميوم، زركونيوم وجلوكيوم".[29]

وفى عام 1812، استقر ديفي على الالومنيوم.وكتب في مجلة الفلسفة الكيميائية: "حتى الآن لم يتم الحصول على الألومنيوم في حالة حرة تماما ".ولكن في نفس العام, كان هناك مساهم مجهول في Quarterly Review جريدة تحريرية بريطانية, اعترض على هذه التسمية (aluminum) واقترح اسم (aluminium), "لذلك علينا أن نستبيح كتابة الكلمة باعتبارها أفضل من ال aluminum, والتي لها صوت أقل كلاسيكية "[30]

ان حروف نهاية الكلمة ium لها ميزة أنها تتفق مع سلسلة العناصر التي اكتشفت حديثا في هذا الوقت مثل : البوتاسيوم والصوديوم والمغنيسيوم والكالسيوم، والاسترانشيوم (والتي قام ديفى بعزلهم جميعا.ومع ذلك، فان هجاء الحروف um للعناصر لم يكن معروف في هذا الوقت, على سبيل المثال البلاتين، والمعروف لدى الأوروبيين منذ القرن السادس عشر، والموليبدينوم، واكتشف في 1778، والتانتال، الذي اكتشف في 1802.

وعلى الجانب الآخر فان حروف نهاية الكلمة um, مميزة وذلك بانها ثابتة أكثر مع الهجاء العالمي للألومينا للأكسيد, مثل اللانثانا فهي الأكسيد للانثانيوم, ومغنيزا, سيريا, ثوريا فهي الأكسيدات للمنجنيز والسيريوم والثوريوم على التوالى.

وأستخدم هذا الهجاء المنتهي ب -ium, خلال القرن ال 19 بواسطة معظم الكيميائيين في الولايات المتحدة، ولكن الاستخدام الشائع أقل وضوحا.والهجاء المنتهي ب um يستخدم في قاموس وبسترز في عام 1828, كما في عام 1892 عندما نشر شارلز مارتن هال نشرة إعلانية لطريقته الكهربية الجديدة لإنتاج المعدن، وبالرغم من استخدامه المستمر للنهاية ium في كل براءات الاختراع التي حفظها بين عاميّ 1886 و 1903.وبالتالي كان من المقترح أن الهجاء يعكس سهولة أكثر لنطق الكلمة مع مقاطع اقل, أو ان هذا الهجاء بطريقة سريعة كان خطأ.فان هيمنة هال لإنتاج المعدن اكدت ان الهجاء aluminum أصبح هو الاساس في أمريكا الشمالية, قاموس وبسترز الكامل لعام 1913, لذلك، استمر استخدم نسخة النهاية ium.

في عام 1926 ،قررت جمعية الكيميائيين الأمريكية رسميا استخدام كلمة قررت استخدام aluminum في منشوراتها, القواميس الأمريكية بالمثل بوصف هجاءaluminium 1 كبديل بريطاني للكلمة. \

هجاء الوقت الحاضر[عدل]

معظم البلدان تتهجى الألومنيوم بإضافة حرف i قبل um.في الولايات المتحدة، فان هجاء aluminium غير معروف على توسع, وهجاء aluminum هو الشائع.وتعرض في قاموس اكسفورد الكندى aluminum، في حين انها تكتب aluminium في قاموس ماكارى الاسترالى.

فإن الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية (IUPAC) اعتمدت الاسم aluminium بانه ااسم الدولي الأساسي لهذا المعدن في عام 1990, ولكن بعد مرور ثلاث سنوات اعترفت بالتسمية aluminum كبديل مقبول.ومن ثم يشتمل الجدول الدوري على التسميتين.فان نظام ال IUPAC يفضل رسميا استخدام aluminium في منشوراته الداخلية, على الرغم من أن معظم منشورات ال IUPAC تستخدم الهجاء aluminum.[31]

المخاوف الصحية[عدل]

على الرغم من وفرته في الطبيعية، فان الألمنيوم، لا يوجد له وظيفة معروفة في الخلايا الحية كما أن له بعض الآثار السمية عند وجوده بتركيزات مرتفعة وتعزى سميته إلى ترسبه في العظام والجهاز العصبي المركزي، والذي يزيد خصوصا في المرضى الذين يعانون من نقص في وظائف الكلى.ولان الالومنيوم ينافس الكالسيوم في الامتصاص, فان زيادة الكميات من الالومنيوم الغذائى يمكن أن يساهم في تقليل معادن الهيكل العظمى (osteopenia) والتي تلاحظ في الرضع مبكرى الولادة والأطفال الذين لديهم تاخر في النمو.في الجرعات العالية جدا ،فان الالومنيوم يمكن أن يسبب السمية العصبية، وهو متعلق بتغيير وظيفة حاجز الدماء بالمخ.نسبة صغيرة من الناس لديها حساسية من الالومنيوم واكزيما الاحتكاك، واضطرابات الهضم, والقئ أو أي اعراض أخرى عند ملامستهم أو حقنهم بأي منتج يحتوى على الالومنيوم, مثل مزيلات الروائح أو مضادات الحموضة.ولهؤلاء الذين لايوجد لديهم حساسية، فان الالومنيوم يكون غير سام مثل المعادن الثقيلة، ولكن هناك دلائل ببعض السمية إذا استهلك بكميات مفرطة.وعلى الرغم من أن استخدام الالومنيوم قيى تجهيزات المطابخ لم يثبت انه يؤدى إلى أنه سام عموما, فان الكميات المفرطة من استهلاك مضادات الحموضة التي تحتوى على الالومنيوم والاستخدام المفرط أيضا لمزيلات العرق التي تحتوى على الالومنيوم تزود بشكل ملحوظ من مستويات التعرض.وقد أظهرت الدراسات أن استهلاك الأطعمة الحامضية أو السوائل المحتوية على الألومنيوم تزود بشكل ملحوظ امتصاص الالومنيوم وأوضح مالتوا انها تزود ترسب الالومنيوم في الأعصاب والنسيج العظمى.[116] وعلاوة على ذلك، يزيد الألومنيوم من التعبير عن الجين المسئول عن هرمون الاستروجين في خلايا الثدى السرطانية في النساء التي تزرع في المعمل.هذه التأثيرات التي تشبه الاستروجين تقود إلى تصنفيها كاستروجين معدنى metalloestrogen.

ولما له من آثار سمية محتملة ،فان استخدام الألومنيوم في بعض مضادات العرق، والأصباغ (مثل بحيرة الألومنيوم)، والإضافات الغذائية يكون مثير للجدل.على الرغم من وجود أدلة كافية على أن التعرض الطبيعي للألمنيوم يمثل خطرا صحيا على البالغين، فان هناك دراسات عديدة اشارت إلى المخاطر المتعلقة بزيادة نسبة التعرض إلى المعدن.الألمنيوم في الطعام يمكن أن يمكن أن امتصاصه أكثر من الألومنيوم من المياه.[120] بعض الباحثين عبروا عن قلقهم بأن الألمنيوم الموجود في مضادات العرق يمكن أن يزيد من خطورة حدوث سرطان الثدى ,وهو في مجال للجدل أيضا انه له علاقة بمرض الزهايمر.[32]

ووفقا لجمعية مرض الزهايمر، فان الرأى الطبى والعلمى الغالب أن هذه الدراسات لم تقوم باقناعهم بوجود علاقة سببية ظاهرة بين الالومنيوم ومرض الزهايمر.[125] ومع ذلك، فإن بعض الدراسات استشهدت بأن التعرض للاألومنيوم يعتبر عامل من عوامل الخطورة المسببة مرض الزهايمر, كما وجد أن بعض من الصفائح الدماغية يزيد فيها نسبة المعدن.البحث في هذا المجال لم يكن حاسم؛ تراكمات الألومنيوم قد يكون نتيجة للمرض وليس المسبب.وعلى أي حال، إذا كان هناك أي سمية الألومنيوم، فانها يجدب ان تكون عبر آلية محددة للغاية, حيث أن نصيب الإنسان من التعرض لهذا العنصر في وجوده الطبيعى في الطين في التربة والغبار تكون كبيرة جدا تفوق مدى الحياة.وبالاجماع العلمى فانهم لم يثبتوا حتى الآن هل يمكن أن يؤثر التعرض للالومنيوم مباشرة على زيادة الخطورة من الاصابة بمرض الزهايمر.[33]

التأثير على النبات[عدل]

الألمنيوم هي من بين العوامل الرئيسية التي تقلل من نمو النبات في الترب الحمضية.على الرغم من أنه مضر للنبات عامة في الترب ذات الوسط المتعادل, فان تركيز ايونات الالومنيووم الموجبة في الترب الحامضية يزيد ويعمل خلل في نمو الجذر والوظيفة.[34][35][36]

معظم أنواع التربة الحمضية مشبعة بالألمنيوم بدلا من أيونات الهيدروجين.ان حمضية التربة تكون نتيجة للتحلل المائى لمركبات الألومنيوم.وهذا المبدأ (تصحيح نسبة الجير) لتحديد درجة تشبع القاعدة في التربة أصبحت هي اساس الطرق المستخدمة في معامل اختبار التربة لتحديد (متطلبات الجير) اللازم للترب. تطبيق الجير على التربة يقلل من سمية الألومنيوم على النباتات. ملاحظة هذا الرابط يحمل ببطء.

تكيف القمح لكى يسمح بتحمل الالومنيوم يرجع إلى أن الالومنيوم يحث على إطلاق مركبات عضوية والتي تتحد بدورها مع كاتيونات الالومنيوم الضارة.ويعتقد أن الذرة الرفيعة لها نفس إليه التحمل.أول الجينات التي وجدت لتحمل الألومنيوم كانت وجدت في القمح.وقد تبين أن تحمل الذرة الرفيعة للألومنيوم محكوم بجين فردى، مثل في القمح. وليس هذا هو الحال في جميع النباتات.

مواضيع متعلقة[عدل]

المراجع[عدل]

  1. ^ Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds, in Handbook of Chemistry and Physics 81st edition, CRC press.
  2. ^ Bassam Z. Shakhashiri. "Chemical of the Week: Aluminum". Science is Fun. اطلع عليه بتاريخ 2007-08-28. 
  3. ^ أ ب Polmear، I. J. (1995). Light Alloys: Metallurgy of the Light Metals. Arnold. ISBN 9780340632079. 
  4. ^ H. A. Macleod (2001). Thin-film optical filters. CRC Press. صفحات 158–159. ISBN 0750306882. 
  5. ^ John F. Cochran and D. E. Mapother (July 1958). "Superconducting Transition in Aluminum". Physical Review 111 (1): 132–142. doi:10.1103/PhysRev.111.132. 
  6. ^ "Cosmogenic Isotopes and Aluminum". 
  7. ^ Robert T. Dodd. Thunderstones and Shooting Stars. صفحات 89–90. ISBN 0-674-89137-6. 
  8. ^ أ ب ت Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan. (1997)، Chemistry of the Elements (الطبعة 2nd)، Oxford: Butterworth-Heinemann، ISBN 0080379419 
  9. ^ "Aluminum Mineral Data". اطلع عليه بتاريخ 2008-07-09. 
  10. ^ Guilbert, John M. and Carles F. Park (1986). The Geology of Ore Deposits. Freeman. صفحات 774–795. ISBN 0-7167-1456-6. 
  11. ^ Emsley، John (2001). Nature's Building Blocks: An A-Z Guide to the Elements. Oxford, UK: Oxford University Press. صفحة 24. ISBN 0198503407. 
  12. ^ G. J. Binczewski (1995). "The Point of a Monument: A History of the Aluminum Cap of the Washington Monument". JOM 47: 20. 
  13. ^ "Benefits of Recycling". Ohio Department of Natural Resources. 
  14. ^ "Reciclado del aluminio. Confemetal.es ASERAL". 
  15. ^ دانستر, ايه. ام. مولينيير, أبوت, B، كونروى, A. ادامس, K, وايدياتموكو, D.و أخيرا في عام 2005القيمة المضافة لاستخدام جداول النفايات الصناعية ككتل ثانوية قي كل من الخرسانة والأسفلت.تجمعات DTI/WRAP برامج البحث STBF 13/15C، برنامج النفايات والموارد.
  16. ^ Dohmeier, C.; Loos, D.; Schnöckel, H. (1996). "Aluminum(I) and Gallium(I) Compounds: Syntheses, Structures, and Reactions". Angewandte Chemie International Edition 35: 129. doi:10.1002/anie.199601291. 
  17. ^ Merrill, P. W., Deutsch, A. J., & Keenan, P. C. (1962). "Absorption Spectra of M-Type Mira Variables". Astrophysical Journal 136. doi:10.1086/147348. 
  18. ^ http://books.google.com.eg/books?%7B%7Bمراجع}}id=dUgzGsEMhoUC&printsec=frontcover&hl=ar&source=gbs_ge_summary_r&cad=0#v=onepage&q&f=false
  19. ^ http://www.asminternational.org/pdf/spotlights/6180_pg87-118_web.pdf
  20. ^ http://www.asminternational.org/pdf/spotlights/6180_pg87-118_web.pdf
  21. ^ http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0378775302003701
  22. ^ http://books.nap.edu/openbook.php?record_id=10595&page=24
  23. ^ "aluminum". Encyclopædia Britannica. http://www.britannica.com/eb/art-64454.
  24. ^ L E Hetherington, T J Brown, A J Benham, P A J Lusty, N E Idoine (2007). World Mineral Production: 2001 - 2005. British Geological Survey. ISBN 978-0-85272-592-4. 
  25. ^ L. S. Millberg. "Aluminum Foil". How Products are Made. اطلع عليه بتاريخ 2007-08-11. 
  26. ^ US patent 400664, Charles Martin Hall, "Process of Reducing Aluminium from its Fluoride Salts by Electrolysis", issued 1889-04-02 
  27. ^ Donald Holmes Wallace (1977). Market Control in the Aluminum Industry. Harvard University Press via Ayer Publishing via Google Books limited view. صفحة 6. ISBN 0-4050-9786-7. اطلع عليه بتاريخ 2007-10-27. 
  28. ^ [96] أسعار الألومنيوم.
  29. ^ [97] "ألومنيوم " قاموس أكسفورد الانجليزى.اد J.A. سيمبسون و E.S.C وينر, الطبعة الثانية لأكسفورد, صحافة كلاريندون, 1998.OED صحافة جامعة أكسفورد الأونلاينتم دخولها قي 29 أكتوبر 2006والاستدلال دون قي عام "1808 SIR H. ديفى قي فيل. ترانس. XCVIII. 353"والحذف فيما بين القوسين مثل الذي يظهر قي استدلال OED.
  30. ^ "الألمنيوم"، وقاموس أوكسفورد الإنجليزية. اد J.A. سيمبسون و E.S.C وينر, الطبعة الثانية لأكسفورد, صحافة كلاريندون, 1998.OED صحافة جامعة أكسفورد الأونلاينتم دخولها قي 29 أكتوبر 2006الاستدلال دون كمراجعة "1812 Q. ثامنة 72".
  31. ^ [109] موقع الأيوباك IUPAC للبحث عن منشورات للألومنيوم.
  32. ^ Ferreira PC, Piai Kde A, Takayanagui AM, Segura-Muñoz SI (2008). "Aluminum as a risk factor for Alzheimer's disease". Rev Lat Am Enfermagem 16 (1): 151–7. PMID 18392545. 
  33. ^ اكتب عنوان المرجع بين علامتي الفتح <ref> والإغلاق </ref> للمرجع alzheimersSociety
  34. ^ Andersson، Maud (1988). "Toxicity and tolerance of aluminium in vascular plants". Water, Air, & Soil Pollution 39 (3-4): 439–462. doi:10.1007/BF00279487. 
  35. ^ Horst، Walter J. (1995). "The role of the apoplast in aluminium toxicity and resistance of higher plants: A review". Zeitschrift für Pflanzenernährung und Bodenkunde 158 (5): 419–428. doi:10.1002/jpln.19951580503. 
  36. ^ Ma، Jian Feng؛ Ryan, Peter R.; Delhaize, Emmanuel (2001). "Aluminium tolerance in plants and the complexing role of organic acids". Trends in Plant Science 6 (6): 273–278. doi:10.1016/S1360-1385(01)01961-6. 

وصلات خارجية[عدل]