aluminium: nie tylko znajduje się w lodówce owinięte wokół tygodniowych resztek. Pierwiastek ten jest drugim co do wielkości pierwiastkiem metalicznym w skorupie ziemskiej po krzemie. Jest używany w puszkach po napojach i innych opakowaniach, w samolotach i samochodach, a nawet w tym eleganckim iPhonie 6.
Masa Aluminium — około 8 procent masy skorupy ziemskiej, według University of Wisconsin — sprawia, że łatwo wziąć ten metal za pewnik. Ale aluminium jest lekkie (jedna trzecia wagi stali lub miedzi, według USA., Badania geologiczne) i łatwe do formowania, składania i recyklingu. Jest odporny na korozję i wytrzymuje wielokrotne użycie.
zabawne jest to, że aluminium wcale nie powinno być tak przydatne. Metal faktycznie utlenia, lub traci elektrony, łatwo, tego samego rodzaju reakcji, która powoduje żelazo do rdzy. Jednak, w przeciwieństwie do płatkowego tlenku żelaza, produkt tej reakcji, tlenek glinu, przykleja się do pierwotnego metalu, chroniąc go przed dalszym rozpadem, według University of Wisconsin.,
tylko fakty
- liczba atomowa (liczba protonów w jądrze): 13
- symbol atomowy (na układzie okresowym pierwiastków): Al
- masa atomowa (średnia masa atomu): 26.9815386
- gęstość: 2.70 gramów na centymetr sześcienny
- Faza w temperaturze pokojowej: Ciało Stałe
- Temperatura topnienia: 1,220.58 stopni Fahrenheita (660.,32 stopnie Celsjusza)
- Temperatura wrzenia: 4566 stopni F (2519 stopni C)
- liczba izotopów (atomów tego samego pierwiastka o różnej liczbie neutronów): 22, jeden stabilny
- najczęściej spotykane izotopy: Al-27 (stabilny) i Al-26 (radioaktywny; okres półtrwania 730 000 lat)
miracle Metal
aluminium formuje się w gwiazdach w reakcji termojądrowej, w której magnez odbiera dodatkowy Proton, jak podaje chemicool, strona chemiczna stworzona przez Davida D. Hsu z Massachusetts Institute of Technology., Nie występuje jednak w czystej postaci w przyrodzie; w skorupie ziemskiej glin występuje najczęściej jako związek zwany ałunem (siarczan glinu potasu).
Duński chemik Hans Christian Oersted po raz pierwszy udało się wydobyć aluminium z ałunu w 1825 roku, zgodnie z Thomas Jefferson National Accelerator Facility. Późniejsi naukowcy udoskonalili proces produkcji aluminium dla ałunu, ale nie byli w stanie obniżyć ceny do poziomu praktycznego., Przez dziesięciolecia aluminium było bardziej cenione niż złoto: Napoleon III, pierwszy prezydent Drugiej Republiki Francuskiej począwszy od 1848 roku, z dumą obsługiwał swoich najbardziej honorowych gości za pomocą aluminiowych talerzy i sztućców, ponieważ według Aluminum Association był to tak rzadki metal. Według artykułu z 1911 roku w Good Housekeeping Magazine, Napoleon III miał również aluminiową grzechotkę wykonaną dla syna.,
wreszcie, w 1886 roku, francuski inżynier Paul Heroult i absolwent chemii Oberlin o imieniu Charles Hall niezależnie wynalazł proces, w którym tlenek glinu jest topiony w kriolicie (fluorek glinu sodu) i poddawany prądowi elektrycznemu, zgodnie z American Chemical Society. Proces Hall-Heroult jest nadal używany do produkcji aluminium dzisiaj, wraz z procesem Bayera, który wydobywa aluminium z rudy boksytu, zgodnie z ACS.,
jedyną stabilną formą aluminium jest Al-27, a większość izotopów ma okres półtrwania zaledwie milisekund, co oznacza, że znikają w mniej niż mrugnięcie oka. Ale al-26, najdłużej trwający radioaktywny izotop aluminium, ma okres półtrwania około 730 000 lat. Według badań opublikowanych w styczniu 2006 roku w czasopiśmie „Nature” izotop ten znajduje się w rejonach gwiazdotwórczych w galaktyce. W tym badaniu naukowcy NASA wykorzystali wykrywalne wybuchy Al-26 do określenia supernowych lub wybuchów gwiazd., Używając tych odcisków palców al-26, naukowcy oszacowali, że supernowa pojawia się średnio co 50 lat w galaktyce Drogi Mlecznej i że każdego roku rodzi się siedem nowych gwiazd.
kto by pomyślał?
- aluminium jest obfite: w 2012 roku, według Amerykańskiej Agencji Ochrony Środowiska (EPA), 1,9 miliona ton aluminium zostało wyprodukowanych tylko do pojemników i opakowań. Kolejne 1,7 miliona ton trafiło na urządzenia, Części samochodowe i inne dobra trwałe.,
- pojedynczy Boeing-747 zawiera 147 000 funtów (ponad 66 000 kilogramów) aluminium, według Chemicool.
- nie próbuj tego w domu (chyba, że masz Okap). Proszek aluminiowy plus JOD plus kilka kropli wody tworzą niezły wyświetlacz: chmury toksycznej purpurowej pary jodu, a następnie nagły płomień. Reakcja jest pokazem, jak reaktywne aluminium może być naprawdę.
- Recycle! Recykling aluminium zajmuje tylko 5 procent energii potrzebnej do wydobycia nowego aluminium z rudy, zgodnie z EPA., W 2012 roku około 55 procent aluminiowych puszek po napojach trafiło do kosza do recyklingu.
- szczyt Pomnika Waszyngtona zwieńczony jest 8,9-calową (22,6 centymetrową) aluminiową piramidą. Aluminiowa Czapka początkowo służyła jako wierzchołek piorunochronu pomnika, ale musiała zostać wzmocniona miedzianymi prętami, gdy stało się jasne, że sama czapka nie może zapobiec uszkodzeniom, zgodnie z artykułem z 1995 roku w Journal of the Minerals, Metals and Materials Society.
- ta puszka coli mogła długo nie zniknąć z półki., Według Aluminum Association, powrót puszki aluminiowej w postaci nowej puszki po recyklingu zajmuje zaledwie 60 dni.
- Trippy: według Stowarzyszenia Aluminium około 75 procent wyprodukowanego aluminium jest nadal w użyciu, dzięki recyklingowi.
aktualne badania
być może najbardziej znanym pojawieniem się aluminium na niedawnej scenie badawczej było w 2011 roku, kiedy odegrało rolę w nagrodzie Nobla w dziedzinie chemii., Laureat Nagrody, badacz materiałów Dan Shechtman z Technion-Israel Institute of Technology, odkrył kwazikryształy, struktury molekularne nie powtarzających się wzorów. Materiał, w którym Shechtman odkrył te kwazikryształy, był mieszaniną manganu i aluminium.
na rynku są setki stopów aluminium lub mieszanek z innymi metalami-twierdzi Yuntian Zhu, profesor nauk o materiałach i inżynierii Na North Carolina State University. Samo aluminium jest lekkie, ale słabe, więc inne metale są dodawane, aby nadać mu więcej mięśni.,
Zhu i jego koledzy wzięli tę koncepcję do skrajności, tworząc aluminium tak mocne jak stal, poinformowali w artykule opublikowanym w czasopiśmie Nature Communications w 2010 roku. Poddając aluminium zmieszane z odrobiną magnezu i cynku ekstremalnemu ciśnieniu, naukowcy odkryli, że mogą mash ziaren aluminium do nano-rozmiaru. Te mniejsze ziarna pozwalają stopowi poruszać się, dzięki czemu nie staje się kruchy i pęka jak ceramika pod ciśnieniem. Ale ruch jest na tyle nieprzyjemny, że materiał pozostaje bardzo silny.,
„nanostruktura bardzo utrudnia przemieszczanie się dyslokacji, ale jednocześnie, gdy zastosujesz siłę, która jest wystarczająco wysoka, pozwoli jej się poruszać”, powiedział Zhu Live Science.
obecnie naukowcy mogą wytwarzać tylko niewielkie ilości tego super wytrzymałego stopu aluminium na raz, co oznacza, że zastosowania komercyjne nie są jeszcze możliwe.
tymczasem w Oregonie naukowcy wykorzystują najnowocześniejszą technologię do badania wodnego aluminium lub związków glinu powstałych w wodzie, w szczególności tlenków glinu., Tlenki glinu są związkami, które obejmują zarówno aluminium, jak i tlen.
„tlenek glinu, szczególnie w postaci filmu, jest używany w wielu różnych gałęziach przemysłu”, powiedział Douglas Keszler, dyrektor Centrum chemii materiałów zrównoważonych na Oregon State University. Folie te tworzą dobre, odporne na zarysowania, odporne na korozję bariery; tlenki glinu są również stosowane w uzdatnianiu wody do wytrącania drobnych cząstek, powiedział Keszler na żywo Nauki.,
Keszler i jego zespół pracują nad analizą roztworów atramentu, które można podgrzewać i suszyć w folie z tlenku glinu.
„nie dysponujemy technikami chemicznymi, które pozwalają nam jednocześnie, przy takich roztworach, identyfikować zarówno skład, jak i strukturę, strukturę molekularną tego, co znajduje się w roztworze” – powiedział Keszler. „Więc to, co zrobiliśmy, to użycie nowych technik laserowych i połączenie ich z obliczeniami o dużej mocy, aby móc jednocześnie wydedukować kompozycję i strukturę.,”
po zrozumieniu rozwiązań, Keszler powiedział, naukowcy mogą lepiej kontrolować proces produkcji filmów — i nauczyć się je w sposób energooszczędny. W tej chwili zespół jest najbardziej podekscytowany wykorzystaniem filmów do tunelowania elektronów. Umieszczając bardzo czystą warstwę tlenku glinu między dwiema elektrodami, powiedział Keszler, naukowcy są bardzo blisko uzyskania elektronów do przeskakiwania z jednej elektrody do drugiej bez wchodzenia w interakcję z filmem: „zasadniczo, natychmiastowy transfer z jednej elektrody do drugiej”, powiedział Keszler.,
To urządzenie do tunelowania elektronów może być używane jako tani i prosty przełącznik, powiedział Keszler.
dodatkowe zasoby
- oto wewnętrzne spojrzenie na to, dlaczego aluminium kosztuje być może więcej niż powinno — raport śledczy New York Times na zawyżonej cenie Aluminium.
- zajrzyj pod maskę iPhone ' a i dowiedz się, jakie pierwiastki chemiczne, takie jak aluminium, sprawiają, że smartfon działa w tym filmie wyprodukowanym przez American Chemical Society.
- ten film Discovery channel daje wizualne spojrzenie na to, jak puszki aluminiowe są poddawane recyklingowi.,
- czy wiesz, że pisarz Sci-fi Jules Verne napisał o aluminiowej rakiecie kosmicznej w swojej powieści „Podróż na Księżyc” — dowiedz się więcej faktów historycznych na temat aluminium na stronie Aluminum Association.
Śledź na żywo naukę @livescience, Facebook& Google+.