aluminium: Det finns inte bara i kylskåpet lindat runt vecko gamla rester. Detta element är det näst vanligaste metallelementet i jordskorpan efter kisel. Den används i läskburkar och annan förpackning, i flygplan och bilar, och även i den snazzy iPhone 6.
aluminium sheer bulk — cirka 8 procent av jordskorpan i vikt, enligt University of Wisconsin — gör det enkelt att ta denna metall för givet. Men aluminium är lätt (en tredjedel vikten av stål eller koppar, enligt USA, Geologisk undersökning) och lätt att forma, vika och återvinna. Det motstår korrosion och står upp till upprepad användning.
det roliga med aluminium är att det inte borde vara så användbart alls. Metallen oxiderar faktiskt, eller förlorar elektroner, lätt, samma typ av reaktion som orsakar järn att rosta. Men till skillnad från flakey järnoxid, fastnar produkten av denna reaktion, aluminiumoxid, till den ursprungliga metallen och skyddar den från ytterligare sönderfall, enligt University of Wisconsin.,
bara fakta
- atomnummer (antal protoner i kärnan): 13
- Atomsymbol (på det periodiska systemet av element): Al
- atomvikt (genomsnittlig massa av atomen): 26.9815386
- densitet: 2,70 gram per kubikcentimeter
- fas vid rumstemperatur: fast
- Smältpunkt: 1,220.58 grader Fahrenheit (660 gram per kubikcentimeter
- fas vid rumstemperatur: fast
- Smältpunkt: 1,220.58 grader Fahrenheit (660. – herr talman!,32 grader Celsius)
- kokpunkt: 4,566 grader F (2,519 grader c)
- antal isotoper (atomer av samma element med ett annat antal neutroner): 22, en stabil
- vanligaste isotoper: Al-27 (stabil) och Al-26 (radioaktiv; halveringstid 730,000 år)
Mirakelmetall
aluminium bildar i stjärnor i en fusionsreaktion där magnesium plockar upp en extra proton, enligt chemicool, en Kemiwebbplats skapad av David D. Hsu från Massachusetts Institute of Technology., Det finns dock inte i ren form i naturen; i jordskorpan förekommer aluminium oftast som en förening som kallas alun (kalium aluminiumsulfat).
dansk kemist Hans Christian Oersted lyckades först extrahera aluminium från Alun 1825, enligt Thomas Jefferson National Accelerator Facility. Senare forskare förfinade processen för att brottas aluminium för Alun, men kunde inte få priset ner till praktiska nivåer., I årtionden var aluminium mer uppskattat än guld: Napoleon III, den första presidenten i den franska andra republiken som började 1848, tjänade stolt sina mest ärade gäster med aluminiumplåtar och bestick, eftersom det var en sådan sällsynt metall, enligt Aluminiumföreningen. Napoleon III hade också enligt uppgift en aluminiumrattle gjord för sin son, enligt en 1911-artikel i Good Housekeeping Magazine.,
slutligen, 1886, en fransk ingenjör som heter Paul Heroult och en Oberlin kemi examen som heter Charles Hall självständigt uppfann en process där aluminiumoxid smälts i kryolit (natrium aluminiumfluorid) och utsätts för en elektrisk ström, enligt American Chemical Society. Hall-Heroult-processen används fortfarande för att producera aluminium idag, tillsammans med Bayer-processen, som extraherar aluminium från bauxitmalm, enligt ACS.,
aluminiums enda stabila form är Al-27, och de flesta isotoper har halveringstider för bara millisekunder, vilket betyder att de är borta i mindre än ett ögonblick. Men al-26, aluminiums längsta radioaktiva isotop, har en halveringstid på cirka 730,000 år. Denna isotop finns i stjärnbildande regioner i galaxen, enligt EN januari 2006 studie i tidskriften Nature. I den studien använde NASA-forskare detekterbara utbrott av Al-26 för att hitta supernovor eller stjärnexplosioner., Med hjälp av dessa al-26 fingeravtryck uppskattade forskarna att en supernova inträffar vart 50 år, i genomsnitt, i Vintergatan, och att varje år föds sju nya stjärnor.
Vem visste?
- aluminium är rikligt: i 2012, enligt US Environmental Protection Agency (EPA), 1,9 miljoner ton aluminium producerades för behållare och förpackningar ensam. Ytterligare 1,7 miljoner ton gick mot apparater, fordonsdelar och andra varaktiga varor.,
- en enda Boeing-747 innehåller 147,000 pounds (mer än 66,000 kg) av aluminium, enligt Chemicool.
- försök inte detta hemma (om du inte har en rökhuv). Aluminiumpulver plus jod plus några droppar vatten skapar en ganska display: moln av giftig lila jodånga och sedan plötslig flamma. Reaktionen är en demonstration av hur reaktivt aluminium verkligen kan vara.
- återvinna! Återvinning av aluminium tar bara 5 procent av den energi som behövs för att extrahera nytt aluminium från malm, enligt EPA., Från och med 2012 gjorde cirka 55 procent av aluminiumdryckburkar det i återvinningsfacket.
- toppen av Washington Monument är täckt med en 8,9-tums (22,6 centimeter) aluminium pyramid. Aluminiumhatten fungerade ursprungligen som toppen av monumentets åskledare, men det måste förstärkas med kopparstänger när det blev klart att locket ensam inte kunde förhindra skador, enligt en 1995-artikel i Journal of the Minerals, Metals and Materials Society.
- som kan av koks kanske inte har varit utanför hyllan för länge., Enligt Aluminiumföreningen tar en aluminiumburk så lite som 60 dagar att återvända som en ny burk efter återvinning.
- Trippy: cirka 75 procent av allt aluminium som någonsin gjorts används fortfarande tack vare återvinning, enligt Aluminiumföreningen.
aktuell forskning
kanske aluminiums mest kända utseende på den senaste forskningsscenen var 2011, när den spelade en roll i Nobelpriset i kemi., Vinnaren av priset, materialforskare Dan Shechtman från Technion-Israel Institute of Technology, upptäckte kvasikristaller, molekylära strukturer av icke-upprepande mönster. Materialet där Shechtman upptäckte dessa kvasiskakristaller var en blandning av mangan och aluminium.
Det finns hundratals av aluminiumlegeringar, eller blandas med andra metaller, på marknaden, enligt Yuntian Zhu, professor i material-och ingenjörsvetenskap vid North Carolina State University. Aluminium ensam är lätt men svag, så andra metaller läggs till för att ge det mer muskler.,
Zhu och hans kollegor tog detta koncept till en extrem, vilket skapade aluminium så starkt som stål, rapporterade de i ett papper som publicerades i tidskriften Nature Communications 2010. Genom att utsätta aluminium blandat med lite magnesium och zink för extremt tryck fann forskarna att de kunde Masha aluminiumkornen ner till nanostorlek. Dessa mindre korn tillåter legeringen att röra sig, så att den inte blir spröd och snäpp som keramik under tryck. Men rörelsen är grudging nog att materialet förblir mycket starkt.,
”nanostrukturen gör det mycket svårt för dislokation att flytta, men samtidigt, när du applicerar en kraft som är tillräckligt hög, kommer den att tillåta den att röra sig,” berättade Zhu Live Science.
för närvarande kan forskarna bara göra små mängder av denna superstyrka aluminiumlegering åt gången, vilket innebär att kommersiella applikationer ännu inte är möjliga.
under tiden använder forskare i Oregon avancerad teknik för att studera vattenhaltig aluminium eller aluminiumföreningar som bildas i vatten, särskilt aluminiumoxider., Aluminiumoxider är föreningar som innehåller både aluminium och syre.
”aluminiumoxid, särskilt i filmform, används i många olika branscher”, säger Douglas Keszler, chef för Center for Sustainable Materials Chemistry vid Oregon State University. Dessa filmer gör bra reptåliga, korrosionsbeständiga barriärer; aluminiumoxider används också i vattenbehandling för att fälla ut små partiklar, berättade Keszler Live Science.,
Keszler och hans team arbetar för att analysera de bläckliknande lösningar som kan värmas upp och torkas till aluminiumoxidfilmer.
”Vi har inte de kemiska tekniker som tillåter oss samtidigt, med sådana lösningar, att identifiera både kompositionen och strukturen, den molekylära strukturen av vad som finns i lösningen”, sa Keszler. ”Så vad vi har gjort är att ta några helt nya lasertekniker och kombinera det med hög effektberäkningar för att samtidigt kunna härleda kompositionen och strukturen.,”
När de förstår lösningarna sa Keszler, forskarna kan bättre kontrollera processen att producera filmerna-och lära sig att göra dem på energieffektiva sätt. Just nu är laget mest glada över att använda filmerna för elektrontunnling. Genom att sandwiching en mycket ren aluminiumoxidfilm mellan två elektroder sa Keszler, forskarna är mycket nära att få elektroner att hoppa från en elektrod till den andra utan att någonsin interagera med filmen:” i huvudsak, ögonblicklig överföring från en elektrod till den andra”, sa Keszler.,
denna elektrontunnelanordning kan användas som en billig och enkel omkopplare, sa Keszler.
ytterligare resurser
- här är en inblick i varför aluminium kostar kanske mer än det borde — en undersökande rapport från New York Times om det uppblåsta priset på aluminium.
- titta under huven på en iPhone och ta reda på vilka kemiska element, som aluminium, gör smarttelefonen tick i den här videon som produceras av American Chemical Society.
- denna Discovery channel-video ger en visuell titt på hur aluminiumburkar återvinns.,
- visste du att sci-fi-författaren Jules Verne skrev om en aluminium rymdraket i sin roman ”Journey to the Moon” — ta reda på mer historiska fakta om aluminium på Aluminiumföreningens webbplats.
Följ Live Science @livescience, Facebook & Google+.