aluminium: det findes ikke kun i køleskabet indpakket omkring ugens gamle rester. Dette element er det næststørste metalliske element i jordskorpen efter silicium. Det bruges i sodavand dåser og anden emballage, i fly og biler, og selv i det smarte iPhone 6.
aluminiums rene masse — omkring 8 procent af jordskorpen efter vægt, ifølge University of .isconsin — gør det nemt at tage dette metal for givet. Men aluminium er let (en tredjedel af vægten af stål eller kobber, ifølge USA, Geological Survey) og let at forme, folde og genbruge. Det modstår korrosion og står op til gentagen brug.
det sjove ved aluminium er, at det slet ikke skal være så nyttigt. Metallet o .iderer eller mister let elektroner den samme type reaktion, der får jern til at ruste. Men i modsætning til flakey jernoxid, produktet af denne reaktion, aluminium oxid, holder sig til den originale metal, afskærmning det fra yderligere forfald, ifølge University of Wisconsin.,
Lidt Fakta
- Atomnummer (antallet af protoner i kernen): 13
- Atomic Symbol (på den Periodiske Tabel af Elementer): Al
- atomvægt (gennemsnitlige masse af atom): 26.9815386
- Massefylde: 2.70 gram per kubikcentimeter
- Fase ved stuetemperatur: Solid
- Smeltepunkt: 1,220.58 grader Fahrenheit (660.,32 grader Celsius)
- Kogepunkt: 4,566 grader F (2,519 grader C)
- Antallet af isotoper (atomer af samme grundstof med et forskelligt antal neutroner): 22, en stabil
- Mest almindelige isotoper: Al-27 (stabil) og Al-26 (radioaktivt; half-life var 730.000 år)
Mirakel metal
former i Aluminium stjerner i en fusion reaktion, hvor magnesium opfanger en ekstra proton, ifølge Chemicool, en kemi hjemmeside skabt af David D. Hsu af Massachusetts Institute of Technology., Det findes dog ikke i ren form i naturen; i jordskorpen forekommer aluminium hyppigst som en forbindelse kaldet alun (kaliumaluminiumsulfat).
dansk kemiker Hans Christian Oersted formåede først at udvinde aluminium fra Alun i 1825, ifølge Thomas Jefferson National Accelerator Facility. Senere forskere raffinerede processen til at bryde aluminium til Alun, men kunne ikke bringe prisen ned til praktiske niveauer., I årtier, aluminium var meget mere værdifuldt end guld: Napoleon III, den første præsident for den franske Anden Republik begyndelse i 1848, stolt serveres hans mest ærede gæster ved hjælp af aluminium tallerkener og bestik, fordi det var sådan et sjældent metal, ifølge Aluminium Association. Napoleon III havde også efter sigende en aluminiumskugle lavet til sin søn, ifølge en artikel fra 1911 i Good Housekeeping Maga .ine.,
Endelig, i 1886, en fransk ingeniør ved navn Paul Heroult og en Oberlin kemi kandidat ved navn Charles Hall uafhængigt opfundet en proces, hvor aluminium oxid er smeltet i kryolit (natrium, aluminium, fluor) og udsat for en elektrisk strøm, i henhold til American Chemical Society. Hall-Heroult-processen bruges stadig til at fremstille aluminium i dag sammen med Bayer-processen, der ekstraherer aluminium fra Bau .itmalm, ifølge ACS.,
aluminiums eneste stabile form er Al-27, og de fleste isotoper har halveringstider på blot millisekunder, hvilket betyder, at de er væk på mindre end et øjeblik. Men al-26, aluminiums længstvarende radioaktive isotop, har en halveringstid på omkring 730,000 år. Denne isotop findes i stjernedannende regioner i galaksen, ifølge en undersøgelse fra januar 2006 i tidsskriftet Nature. I denne undersøgelse brugte NASA-forskere påviselige udbrud af Al-26 til at identificere supernovaer eller stjerneeksplosioner., Ved hjælp af disse al-26-fingeraftryk estimerede forskerne, at der forekommer en supernova hvert 50.år i gennemsnit i Mælkevejsgalaksen, og at der hvert år fødes syv nye stjerner.
Hvem vidste det?
- Aluminium er rigeligt: I 2012, i henhold til det AMERIKANSKE Environmental Protection Agency (EPA), 1,9 millioner tons aluminium, der blev produceret for beholdere og emballage alene. Yderligere 1,7 millioner tons gik til apparater, køretøjsdele og andre varige varer.,
- en enkelt Boeing-747 indeholder 147.000 pund (mere end 66.000 kg) aluminium, ifølge Chemicool.
- prøv ikke dette derhjemme (medmindre du har en Røghætte). Aluminiumpulver plus jod plus et par dråber vand skaber en ganske skærm: skyer af giftig lilla joddamp og derefter pludselig flamme. Reaktionen er en demonstration af, hvordan reaktivt aluminium virkelig kan være.
- genbrug! Genanvendelse af aluminium tager kun 5 procent af den energi, der er nødvendig for at udvinde nyt aluminium fra malm, ifølge EPA., Fra 2012 gjorde omkring 55 procent af aluminiumsdåser det til genbrugsbeholderen.
- toppen af Washington Monumentet er udjævnet med en 8,9 tommer (22.6 cm) aluminium pyramide. Aluminiumshætten tjente oprindeligt som toppen af monumentets lynstang, skønt den skulle forstærkes med kobberstænger, da det blev klart, at hætten alene ikke kunne forhindre skader, ifølge en artikel fra 1995 i Journal of the Minerals, Metals and Materials Society.
- den dåse koks har måske ikke været væk fra hylden i lang tid., Ifølge Aluminium Association tager en aluminiumskande så lidt som 60 dage at vende tilbage som en ny dåse efter genbrug.75 procent af alt aluminium, der nogensinde er fremstillet, er stadig i brug takket være genbrug, ifølge Aluminium Association.
aktuel forskning
måske var aluminiums mest berømte optræden på den nylige forskningsscene i 2011, da den spillede en rolle i Nobelprisen i kemi., Vinderen af prisen, materialeforsker Dan Shechtman fra Technion-Israel Institute of Technology, opdagede kvasikrystaller, molekylære strukturer af ikke-gentagende mønstre. Materialet, hvor Shechtman opdagede disse kvasikrystaller, var en blanding af mangan og aluminium.
Der er hundredvis af aluminiumlegeringer eller blandinger med andre metaller på markedet, ifølge Yuntian .hu, professor i materialer og ingeniørvidenskab ved North Carolina State University. Aluminium alene er let, men svagt, så andre metaller tilsættes for at give det mere muskler.,
Zhu og hans kolleger tog dette koncept til en ekstrem, hvilket skabte aluminium så stærkt som stål, rapporterede de i et papir, der blev offentliggjort i tidsskriftet Nature Communications i 2010. Ved at udsætte aluminium blandet med lidt magnesium og .ink for ekstremt tryk, fandt forskerne, at de kunne mash kornene af aluminium ned til nanostørrelse. Disse mindre korn tillader legeringen at bevæge sig, så den ikke bliver sprød og snap som keramik under tryk. Men bevægelsen modstår nok, at materialet forbliver meget stærkt.,
“nanostrukturen gør det meget svært for dislokation at bevæge sig, men på samme tid, når du anvender en kraft, der er høj nok, vil den tillade den at bevæge sig,” fortalte Livehu Live Science.
i øjeblikket kan forskerne kun lave små mængder af denne superstyrke aluminiumslegering ad gangen, hvilket betyder, at kommercielle applikationer endnu ikke er mulige.i mellemtiden bruger forskere i Oregon avanceret teknologi til at studere vandigt aluminium eller aluminiumforbindelser dannet i vand, især aluminiumo .ider., Aluminiumo .ider er forbindelser, der omfatter både aluminium og ilt.
“Aluminiumo .id, især i filmform, bruges i mange forskellige brancher,” sagde Douglas kes .ler, direktør for Center for Sustainable Materials Chemistry ved Oregon State University. Disse film gør gode ridsefast, korrosionsbestandige barrierer; aluminiumo .ider bruges også til vandbehandling for at udfælde små partikler, fortalte kes .ler Live Science.,
Keszler og hans team arbejder på at analysere blæk-som løsninger, der kan opvarmes og tørres i aluminium oxid film.
“Vi har ikke de kemiske teknikker, der tillader os samtidig med sådanne løsninger at identificere både sammensætningen og strukturen, den molekylære struktur af hvad der er i opløsningen,” sagde kes .ler. “Så det, vi har gjort, er at tage nogle helt nye laserteknikker og kombinere det med højeffektberegninger for samtidig at kunne udlede sammensætningen og strukturen.,”
når de først har forstået løsningerne, sagde kes .ler, kan forskerne bedre kontrollere processen med at producere filmene — og lære at fremstille dem på energieffektive måder. Lige nu er holdet mest begejstret for at bruge filmene til elektrontunneling. Ved sandwiching en meget ren aluminium oxid film mellem to elektroder, Keszler sagde, forskerne er meget tæt på at få elektroner til at hoppe fra den ene elektrode til den anden uden nogensinde at interagere med filmen: “i det Væsentlige, øjeblikkelig overførsel fra den ene elektrode til den anden,” Keszler sagde.,
denne elektron-tunneling enhed kunne bruges som en billig og enkel s .itch, sagde kes .ler.
yderligere ressourcer
- her er et indvendigt kig på, hvorfor aluminium koster måske mere end det burde — en undersøgelsesrapport fra ne.York Times om den oppustede pris på aluminium.
- Se under hætten på en iPhone og find ud af, hvilke kemiske elementer, såsom aluminium, der får smartphonen til at krydse i denne video produceret af American Chemical Society.
- denne Discovery channel-video giver et visuelt kig på, hvordan aluminiumsdåser genbruges.,
- Vidste du, at sci-fi forfatter Jules Verne skrev om en aluminium space raket i sin roman “Rejsen til Månen” — Finde ud af mere historiske fakta om aluminium i Aluminium Association hjemmeside.
Følg Live Science @livescience, Facebook & Google+.