Aluminio

El Vikipedio, la libera enciklopedio
Saltu al: navigado, serĉo

B

Al

Ga

MgAluminioSi

1s1

27 Al
13
↓Perioda tabelo de elementoj↓
Ĝeneralaj informoj
Nomo (latine), simbolo, numero Aluminio (aluminium), Al , 13
CAS-numero 7429-90-5
Loko en Perioda tabelo 13-a grupo,

3-a periodo, bloko p

Karakteriza grupo (nespecifita)
Pezono en terkrusto 7,75 %
Nombro de naturaj izotopoj 2
Aspekto arĝent-kolora metalo
Aluminium-4.jpg
Atomaj ecoj
Relativa atompezo 26,981538 amu
Atomradiuso 125 (118) pm
Kovalenta radiuso 121 pm
radiuso de van der Waals 184 pm
Elektrona konfiguracio 1s1
Fizikaj ecoj
Materia stato solidaĵo
Kristala strukturo kuba
Denseco 2,7 g/cm3
Malmoleco 2,75 (Mohs-skalo)
Magneta konduto paramagnetisma
Degelpunkto 660,32 °C (993,47 K)
Bolpunkto 2470 °C (2743 K)
Molum-volumeno 10,00 · 10−6 m3/mol
Rapideco de sono 5100 m/s
Specifa varmkapacito 897 J/(kg.K)
Elektra konduktivo 37,7 · 106
Varmkonduktivo 235 W/(m.K)
Redoksa potencialo −1,676 V (Al3+ + 3 e− → Al) V
Elektronegativeco 1,61 (Pauling-skalo)
Izotopoj
Izotopo Naturapero t1/2 s radioaktiveco de disfalo Energio de disfalo MeV Produkto de radioaktiva disfalo
25Al 7,183 s ε 4,277 25Mg
26Al malmultege 7,17 · 105 j ε 4,004 26Mg
27Al 100 % estas stabila kun 14 neŭtronoj
28Al 2,2414 min β 4,642 28Si
29Al 6,56 min β 3,680 29Si
Se ne estas indikite alie, estas uzitaj unuoj de SI kaj SVP.

Aluminio estas kemia elemento de la perioda tabelo kun la simbolo Al kaj atomnumero 13.

Ĝia CAS-numero 7429-90-5. Ĝi apartenas al la grupo de posttransiraj metaloj.

Aluminio estas la plej abunda metalo en la tero. En la fruaj civilizacioj, la homo konis alunon kaj aluminon aŭ aluminian oksidon (Al2O3), sed Ørsted povis izoli la metalon nur en 1807. Aluminia oksido venas de erco nomata baŭksito.

Aluminio estas blueta-blanka metalo, tre fleksiĝema (formebla) kaj duktila (etendebla). Ĝi estas tre leĝera metalo, kaj bone konduktas elektron kaj varmon. Pura aluminio estas tre mola; tial alojoj de aluminio kaj silicio kaj fero fortigas aluminion, kaj en tiu formo oni povas uzi ĝin en la konstruado de aviadiloj, ŝipoj, aliaj veturiloj, duktoj kaj nubskrapuloj. Aluminio estas uzata ankaŭ en dratoj, gasduktoj, pordoj kaj fenestroj, konduktiloj, aluminia folio, farboj, kaj tuboj da dentopasto. Ĝi ne rustiĝas.

Aluminio estas uzata ankaŭ kiel elektra konduktilo. Aluminia drato de certa konduktiveco devas esti pli dika ol same konduktiva kupra drato, sed kompense estas malpli peza, ĉar la denso de aluminio estas eĉ ne triono de tiu de kupro.

Historio[redakti | redakti fonton]

En antikva Grekio kaj Romio oni jam uzis alunon, produktitan el alunito, nature trovebla sulfato de aluminio.

La tekstila industrio uzis alunon kiel fiksilon de farboj. Ĝi estis uzata ankaŭ por presi sur pergameno, por tani ledon, produkti vitron kaj por koaguligi sangon en vundoj.

Metala aluminio estis identigita unuafoje de Humphry Davy, en la aluno KAl(SO4)2*12H2O, sed li ne sukcesis izoli ĝin. Tamen li proponis por ĝi la nomon alumium (de la latina alumen, amara salo. Poste la nomo iĝis aluminium.

La unua kemiisto, kiu sukcesis izoli aluminion (en nepura formo), estis Ørsted, kiu en 1807 aplikis la reagon inter kalia amalgmo kaj AlCl3.Friedrich Wöhler plibonigis la metodon de Ørsted kaj en 1827 sukcesis izoli masivan aluminion.

Henri Sainte-Claire Deville enkondukis la metodon de rekta reduktado de la metalo per elektrolizo, elirante de fandita NaAlCl4. Tiun procezon sendepende studis ankaŭ Bunsen.

Em 1886 la invento de la procezo Hall-Héroult, elektrolizo de alumino solvita en kriolito (NaAlF4) igis la ekstraktadon de aluminio el mineraloj malmultekosta. La procezo estas vaste uzata en la tuta mondo[1].

Ecoj[redakti | redakti fonton]

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 havas densecon de ĉirkaŭ triono de tiu de ŝtalo aŭ kupro; ĝi estas duktila kaj fleksebla, facile prilaborebla kaj rezistas al korodo. Ĝi ne estas magneta kaj batate ne produktas fajrerojn.

Aluminio estas elemento tre ofta sur Tero, kun pezoparto de 8,3 %; nur oksigeno (45,5 %) kaj silicio (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 en Usono, Rusio, Gujanoj, Hungario kaj eks-jugoslaviaj landoj.

Multaj metalaj elementoj estas solveblaj en aluminio; kupro, silicio, magnezio, zinko kaj mangano estas plej uzataj por formi alojojn kun aluminio. Krome estas aldonataj malgrandaj kvantoj da aliaj elementoj, nomataj korektiloj, por plibonigi certajn ecojn de la alojoj. Tiaj korektiloj estas nikelo, titano, zirkonio, kromo, bismuto, plumbo, kadmio, skandio; ankaŭ stano kaj fero. 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 en alkala 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.

Izotopoj[redakti | redakti fonton]

Aluminio havas naŭ izotopojn kun vivotempo de pli ol sekundo. Ili havas atomajn masojn de 23 al 30. Nur la stabila izotopo 27Al kaj la radiaktiva izotopo 26Al (duoniĝa vivodaŭro 0,72 · 106 jaroj) troviĝas nature. 26Al ekestas el argono en la tera atmosfero per kolizia splitado fare de protonoj el la kosma radiado. Izotopoj de aluminio havas praktikan aplikon en la datado de maraj sedimentoj, de manganaj tuberoj, de glacio en glaĉeroj, de kvarco en rokoj kaj en meteoritoj. La kvanta rilato inter 26Al kaj berilio-10 estis uzata por studi la rolon de transportado, demeto, sedimentiĝo kaj erozio en tempa skalo de 105 al 106 jaroj.

26Al estis unuafoje uzata en studado de la Luno kaj meteoritoj. Meteoritaj rompaĵoj, kiuj disiĝas de la centra korpo, estas dum sia kosma vojaĝo elmetitaj al konsiderinda kosma radiado, kiu kaŭzas konsiderindan produktadon de 26Al. Post falo surn Teron la ŝildo de la atmosfero kontraŭ plia produktado de 26Al, kaj ĝia malkombiniĝo povas esti uzata por trovi la daŭron de ilia ĉeesto sur Tero. Esploro de meteoritoj montris ankaŭ, ke 26Al estis relative ofta je la tempo de la formiĝo de nia planedara sistemo. Eblas, ke la energio ellasita pro la malkomponiĝo de 26Al estu la kaŭzo de la reformado de iuj asteroidoj post ilia formiĝo antaŭ 4,6 miliardoj da jaroj.

Produktado[redakti | redakti fonton]

Monda produktado de aluminio

Ĉar aluminio estas tre reagema metalo, ne eblas ricevi ĝin per reduktado per karbono, kiel oni faras pri fero. La Hall-Héroult-procezo transformas aluminian oksidon al kriolito (per salo kaj hidrigenfluorido) kaj uzas elektron por eltiri la metalon el elektrolito 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 la Bayer-procezo oni purigas la baŭksiton kaj transforas 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 ĉ. 40 % de la produktadaj kostoj estas por energio. Tial grandaj produktejoj de aluminio estas en landoj kun malmultekosta energio, ekzemple Venezuelo (nafto) kaj Islando (tervarmo). Kanado produktas aluminion per akvocentrala energio, kvankam la ercon ĝi devas grandparte importi.

Aluminia statuo de Antero en Londono, de 1893

Industria produktado de aluminio komenciĝis nur en 1854, kiam Henri Sainte-Claire Deville instalis produktejon en Parizo. Ĝis tiam aluminio estis malofta, altvalora metalo.

Danĝeroj[redakti | redakti fonton]

Brulemo[redakti | redakti fonton]

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):

2 Al + 6 H2O → H2 + 2 Al(OH)3 + varmo

Tokseco[redakti | redakti fonton]

La medicino ne atribuas al aluminio fortan toksecon, ĉar la homa korpo nur malrapide alprenas ĝin tra la digesta aparato kaj kapablas eligi ĝin per la renoj. Tamen longdaŭra elmetiĝo al aluminio povas ekzemple suferigi la pulmon. Kelkaj homoj estas alergiaj al aluminio.

Aluminio estas, kiel ĉiuj pezaj metaloj, toksa por la centra nerva sistemo, se la korpo ne sukcesas rapide eligi ĝin, ekzemple ĉe reduktita funkcio de la renoj. Iuj esploroj indikas korelacion inter daŭra engluto de aluminio kaj nervaj malsanoj kiaj Alzheimer-malsano, parkinsona malsanomultobla sklerozo[2]. Tiuj studoj tamen ne estas agnoskataj de la universitata medicino[3].

Estas tri precipaj kaŭzoj de enpreno de aluminio en la organismon:

  • la senkonsidera uzo de medikamentoj surbazaj de aluminia hidriksido (ekzemple medikamentoj kontraŭ-diareaj aŭ kontraŭ-pirozaj);
  • la uzo de aluminiaj ujoj por manĝaĵoj kaj trinkaĵoj, ankaŭ de aluminia folio, precipe kiam la manĝajoj estas acidaj kaj povas solvi aluminion;
  • certaj vakcinaĵoj, kiuj uzas aluminion en konserviloj.

Vivmedio[redakti | redakti fonton]

En la Bayer-procezo ekestas toksa ruĝa ŝlimo (ĉ. 1,5 kg por 1 kg da aluminio). Ĝin necesas konservi en specialaj deponenoj.

Vidu ankaŭ[redakti | redakti fonton]

Notoj[redakti | redakti fonton]

  1. William B. Frank, Warren E. Haupin: Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, "Aluminium" (angle), Wiley-VCH, 2000.
  2. Alzheimer-Societo. Aluminium and Alzheimer's disease {{angle}} (HTML). Alirita 2012-12-08.
  3. P. Zatta (septembro 2006). "Aluminum and Alzheimer's disease: a Vexata Questio between uncertain data and a lot of imagination", gazeto : Journal of Alzheimer's Disease, volumo : 2006 10(1), paĝoj : 33–7

En tiu ĉi artikolo estas uzita traduko de teksto el la artikolo Alluminio en la itala Vikipedio.