آلومینیم ( Aluminum )
آلومینیم فلزی چکش خوار و نرم به رنگ سفید-نقره ای است و ساختار بلورین مکعبی دارد . این عنصر در سال 1825 توسط Hans Christian Oersted دانشمند دانمارکی کشف گردید . اگر چه فراوان ترین فلز در پوسته زمین است( حدود 8% وزنی) اما به صورت غیر ترکیبی وجود ندارد و از اجزاء سنگهای معدنی از جمله خاک رس، بوکسیت، میکا، فلدسپار، کریولیت و همچنین الکترولیز بوکسیت بدست می آید . آلومینیم به صورت تجاری از طریق پروسه Hall-Heroult تهیه می شود.
((بقیه را در ادامه مطلب بخوانید))
روش بدست آوردن این فلز الکترولیز اکسید آلومینیم محلول در فلورید سدیم و آلومینیم است که این روش در سال 1886 توسط Hall در آمریکا کشف شد. سنگ کریولیت یا فلورید سدیم و آلومینیم طبیعی در گرینلند یافت می شود که کاربرد زیادی ندارد اما در عوض به جای کریولیت مخلوط مصنوعی را از سدیم و آلومینیم و فلورید کلسیم درست می کنند که در تجارت کاربرد دارد.
آلومینیم از خاک رس وجود دارد اما از نظراقتصادی استحصال آلومینیم از خاک رس مقرون به صرفه نمی باشد. آلومینیم فراوانترین فلز در پوسته زمین است و حدود 8.1 % میزان آن است اما به صورت آزاد در طبیعت یافت نمی شود. آلومینیم همچنین در گرانیت و خیلی از کانی های دیگر پیدا می شود.
آلومینیم خالص دارای رنگ نقره ای سفید است و محصول فراوری شده آن دارای خصوصیات آلی است. این فلز سبک و خصوصیات مغناطیسی ندارد و غیر رسانای جریان برق است و دومین فلز از نظر چکش خواری است و ششمین فلز از نظر مفتول پذیری است.
کاربرد این فلز برای ظروف آشپزخانه کاربرد زیادی دارد برای تزئین خارجی بناهای ساختمانی نیز به کار می رود و کاربرد زیادی در صنایع به علت خصوصیات سبکی و مقاوت بالا دارد.
اگرچه رسانایی الکتریکی این عنصر 60 درصد مس است اما در صنایع انتقال خطوط الکتریکی به علت سبکی وزن کاربرد دارد. آلومینیوم خالص فاقد استحکام و بسیار انعطاف پذیر است. اما آلیاژ این عنصر با عناصر مس و منیزیم و سیلیسیم و منگنز و دیگر عناصر کاربرد زیادی در صنایع مختلف دارد.
این آلیاژها نقش بسیار اساسی در ساخت هواپیماها و راکتورها دارند. آلومینیم در خلا تبخیر می شود و فرمهای مختلف این عنصر کاربردهای مختلفی داردند مثلاٌ به عنوان پوشش صیقلی برای نور مرئی و اشعه گرمایی دارد. این پوشش ها به صورت یک لایه نازک جسم را از اکسید شدن جلوگیری می کند . از پوشش آلومینیمی برای آیینه تلسکوپها و ساخت کاغذهای تزئینی و اسباب بازی ها و قوطی ها استفاده می شود.
ترکیبات مهم آلومینیم عبارتند از اکسید و سولفات آلومینیم و سولفات آلومینیم محلول در پتاسیم . اکسید آلومینیم در یاقوت سرخ و یاقوت کبود و کرندوم و سنگ سمباده یافت می شود که این اکسید برای ساخت شیشه و کارخانه ها استفاده می شود . یاقوت سرخ و کبود مصنوعی برای اشعه لیزر نور همدوس کاربرد دارد.
اثرات آلومینیم بر سلامتی انسان
آلومینیم فلزی است که بسیار مورد استفاده قرار میگیرد و همچنین یکی از فراوانترین ترکیباتی است که در پوسته زمین وجود دارد. با توجه به این موارد، آلومینیم عنصر مظلومی است. اما زمانیکه غلظت آلومینیم در محیط افزایش می یابد، اثرات شدیدی بر سلامت انسان میگذارند. شکل محلول در آب آلومینیم اثرات خطرناکی را سبب میشود، به ذراتی از آلومینیم که در آب حل شده اند، ذرات یونی گفته میشود. این گونه یونها در محلول آلومینیم یافت میشوند و همراه با سایر یونها وجود دارند به عنوان مثال، کلرید آلومینیم.
در بیشتر اوقات مقدار آلومینیم غذا افزایش پیدا میکند. راههای دیگری که سبب افزایش مقدار آلومینیم میشود تنفس کردن و تماس پوستی آلومینیم است. اگر فردی برای مدت زمان طولانی در تماس با غلظت زیادی از آلومینیم باشد علایم زیر در وی بروز پیدا میکند:
سیستم عصبی مرکزی آسیب میبیند.
سبب جنون میشود.
فرد حافظه خود را از دست میدهد.
باعث سستی و بیحالی میشود.
باعث لرز شدید و تشنج میگردد.
آلومینیم در محیطهای کاری به خصوص معادن در صورت حضور آب و مخلوط شدن با آن خطرناک است. افرادی که در کارخانه های فرآوری آلومینیم کار میکنند، دچار مشکلات تنفسی میشوند زیرا این گونه افراد غبار آلومینیم تنفس میکنند. همچنین آلومینیم برای بیماران کلیوی در هنگامی که عمل دیالیز را انجام میدهند و ممکن است آلومینیم وارد بدن آنها شود، خطراتی را به دنبال دارد.
تنفس آلومینیم یا پودر اکسید آلومینیم باعث تصلب ریه ها و آسیب به ششها میشود. این بیماری تحت نام Shaver’s Disease خوانده میشود. در این حالت ممکن است آلومینیم با سیلیسیم و اکسید آهن موجود در هوا نیز واکنش داده و باعث بیماری آلزایمر شود.
اثرات آلومینیم بر محیط زیست
اثرات آلومینیم توجه دانشمندان را به خود جلب کرده است، زیرا باعث اسیدی شدن میشود. آلومینیم ممکن است در گیاهان انباشته شود و در جانورانی که از گیاهان تغذیه میکنند سبب بروز بیماری شود.
مقدار آلومینیم در دریاچه های اسیدی بسیار بالا است. در این دریاچه ها تعداد ماهی ها و دوزیستان کاهش می یابد زیرا یونهای آلومینیم با پروتئینهای موجود در آبشش ماهی ها و جنین قورباغه ها واکنش میدهد.
غلظت بالای آلومینیم نه تنها بر ماهی ها اثر میگذارد، بلکه بر پرندگان و سایر جانوران که از ماهی وحشرات آلوده تغذیه میکنند و جانورانی که در هوای حاوی آلومینیم تنفس میکنند، اثر میگذارد. اثر مصرف ماهی های آلوده بر پرندگان به گونه ای است که پوست تخم آنها نازک میشود و جوجه های با وزن کم متولد میشوند. اثر تنفس آلومینیم بر جانوران مشکلات تنفسی، کمبود وزن و کاهش فعالیت میباشد.
اثر منفی دیگری که آلومینیم بر محیط زیست دارد، این است که یونها با فسفات واکنش میدهد. واکنش یونها با فسفات باعث کمبود فسفات در ارگانیسمهای آبی میشود.
دریاچه های اسیدی و هوا فقط آلومینیم زیاد ندارند، بلکه آبهای زیرزمینی که از خاکهای اسیدی عبور میکنند هم دارای مقدار زیادی آلومینیم هستند. علائم بسیار زیادی وجود دارد که آلومینیم میتواند به ریشه درختانی که در آبهای زیرزمینی قرار دارند، آسیب میرساند.
تجهیزات آزمایشگاهی مورد استفاده در تجزیه
اسپکترومتر جرمی ، میکروسکوپ ، کرماتوگرافی مایع و گازی ، اشعه x ، جذب اتمی ، مادون قرمز ، کروماتوگرافی مایع با عملکرد بالا و اسپکترومتر نشری
خواص فیزیکی و شیمیایی عنصر آلومینیم :
عدد اتمی: 13
جرم اتمی: 26.98154
نقطه ذوب : C°660/32
نقطه جوش : C°2467
شعاع اتمی : Å 143/1pm
ظرفیت: 3+
رنگ: نقره ای
حالت استاندارد: جامد
نام گروه: 3
انرژی یونیزاسیون : Kj/mol 577.5
شکل الکترونی: 11s2 2s2p6 3s2p1
شعاع یونی : Å: 0.535
الکترونگاتیوی: 1.61
حالت اکسیداسیون: 3
دانسیته : 2.7 g/cm3
گرمای فروپاشی : Kj/mol 10.79
گرمای تبخیر : Kj/mol 293.4
مقاومت الکتریکی : Ohm m 0.0000000265
گرمای ویژه: J/g Ko 0.9
دوره تناوبی: 3
شماره سطح انرژی : 3
اولین انرژی : 2
دومین انرژی : 8
سومین انرژی : 3
ایزوتوپ :
ایزوتوپ نیمه عمر
Al-26 730000.0 سال
Al-27 پایدار
Al-28 2.3 دقیقه
اشکال دیگر :
اکسید آلومینیم Al2O3
هیدرید آلومینیم AlH3
کلرید آلومینیم AlCl3 و هگزا کلرید آلومینیم Al2Cl6
کاربرد :
لوازم آشپزخانه ، ساخت دکوراسیون ، رسانای الکتریسیته ( به میزان کمتر ازمس ) .آلیاژآلومینیم با فلزات بادوام نظیر منیزیم ، مس ، منگنز ، آن رادر ساخت هواپیما و موشک قابل استفاده می کند .
عضو شوید
عضویت سریع
آمار مطالب
آمار بازدید
