لمحة عن معدن الألومنيوم
الألومنيوم هو أحد العناصر الكيميائية الفلزية، يتميز بلونه الأبيض الفضي اللامع. ينتمي إلى مجموعة البورون في الجدول الدوري، ويحمل العدد الذري 13، ويرمز له بالرمز “Al”. يعتبر الألومنيوم ثالث أكثر العناصر وفرة في القشرة الأرضية. ويوجد في الطبيعة متحدًا مع عناصر أخرى. غالبًا ما يتحد الألومنيوم مع أكثر من 270 معدنًا مختلفًا، وذلك بسبب نشاطه الكيميائي العالي. تشكل نسبة الألومنيوم حوالي 8% من وزن سطح الأرض الصلب. ويعتبر البوكسيت الخامة الأساسية التي يستخرج منها الألومنيوم.
السمات المميزة للألومنيوم
يتميز الألومنيوم بمجموعة واسعة من الخصائص الفريدة التي تجعله مادة مهمة في العديد من الصناعات:
- غير قابل للذوبان في الماء.
- يتميز بقابليته العالية للسحب والطرق، مما يسهل تشكيله.
- يمتلك مقاومة عالية للتآكل، وذلك بفضل كثافته المنخفضة.
- يعمل كمادة محفزة في بعض التفاعلات الكيميائية.
- يزيد من قوة الانفجار في نترات الأمونيوم.
- يصنف ضمن الفلزات الخفيفة الوزن، مما يجعله مثاليًا للاستخدام في صناعة الطائرات والمركبات.
- يتمتع بمتانة عالية.
- لا ينجذب إلى المغناطيس.
- موصل جيد للكهرباء والحرارة، مما يجعله مناسبًا للاستخدام في الأسلاك الكهربائية وأدوات الطهي.
- يظهر مقاومة للخضوع تتراوح بين 7 و 11 ميجا باسكال.
- سهل التشكيل والسباكة والتشغيل، مما يجعله مادة متعددة الاستخدامات.
درجة حرارة انصهار الألومنيوم
تبلغ كثافة الألومنيوم حوالي 2.70 جرام/سم³ عند درجة حرارة الغرفة. وعندما يصل إلى نقطة الانصهار التي تبلغ 660 درجة مئوية، تنخفض كثافته إلى 2.375 جرام/سم³. يبدأ الألومنيوم في الغليان عند درجة حرارة 2519 درجة مئوية (4566 فهرنهايت). نظرًا لاستخداماته المتعددة، يجب صهر الألومنيوم أولاً بتعريضه لدرجة حرارة انصهاره التي تبلغ 10.71 كيلو جول/مول. وعندما ترتفع درجة الحرارة إلى 294.0 كيلو جول/مول، يبدأ الألومنيوم في التبخر.
كيفية استخراج الألومنيوم
على الرغم من وفرة الألومنيوم في القشرة الأرضية، إلا أنه نادرًا ما يوجد في حالته الحرة. يقتصر وجوده على البيئات التي تخلو من الأكسجين، مثل البراكين الطينية. يعتبر الألومنيوم من الفلزات التي تتفاعل بقوة مع الأكسجين، وتشكل روابط كيميائية قوية. لذلك، يتم استخراج الألومنيوم من الطبيعة على هيئة مادة خام، ويتطلب ذلك توفير الطاقة اللازمة لتقليل مادة أكسيد الألومنيوم فيه. يمكن استخراج الألومنيوم بإحدى الطريقتين التاليتين:
- من البوكسيت بعد التنقية: يتم تنقية البوكسيت لإزالة الشوائب، ثم يتم معالجته لإنتاج الألومينا (أكسيد الألومنيوم).
- بواسطة عملية التحليل الكهربائي (خلية هول): تعتمد هذه الطريقة على إزاحة الأيونات الموجبة نحو القطب السالب، والأيونات السالبة نحو القطب الموجب. ينتج عن ذلك عملية الأكسدة عند المصعد (فقد الإلكترونات) وعملية الاختزال عند المهبط (اكتساب الإلكترونات)، مما يؤدي إلى إنتاج الألومنيوم النقي.
