Aliuminis (lot. Aluminium) – cheminis periodinės elementų lentelės elementas, žymimas Al, eilės numeris 13. Lengvas, minkštas, plastiškas, kalus, tąsus, lengvai poliruojamas, anoduojamas, atspindintis šviesą. Elementas pirmą kartą gautas 1825 metais H. Oerstedo bei 1827 metais F. Vėlerio (Wöhler), nuo XIX a. vidurio gaminamas pramoniniu būdu.
Cheminės Aliuminio savybėsPaviršius apsitraukia tvirta plona oksido (Al2O3) plėvele. Amfoterinis, reaguoja tiek su rūgštimis, tiek ir su šarmais.Svarbiausios druskos – aliuminio chloridas (AlCl3), fluoridas (AlF3), nitratas (Al(NO3)3), sulfatas (Al2(SO4)3).Reaguodamas su šarmais sudaro aliuminatus, aukštoje temperatūroje jungiasi su azotu, siera, anglimi.
Fizikinės Aliuminio savybėsŠis metalas lengvas, stiprus ir plastiškas.Aliuminis yra atsparus korozijai. Kambario temperatūroje apsitraukia plona oksido plėvele.Susmulkintas ir įkaitintas užsidega deguonyje. Jam degant išsiskiria labia daug šilumos.Gaunamas aliuminio oksidas – labai atsparus tiek terminiam, tiek mechaniniam poveikiui junginys. Aliuminiui būdinga ypatinga cheminė trauka deguoniui, todėl jis lengvai “atima” deguonį iš kai kurių metalų oksidų.Aliuminis – plačiausiai paplitęs Žemės plutos metalas (8,13 proc.), randamas junginiuose – feldšpatuose, žėrutyje ir kituose mineraluose. Daugumos augalų sausojoje masėje yra apie 0,02 % aliuminio, nors būtinas jis tik kai kuriems augalams – hidrofitams, arbatmedžiui (trūkumas sukelia lapų chlorozę). Dideli kiekiai augalams nuodingi. Aliuminio gauna ir žmogus, jis kaupiamas kasoje, skydliaukėje, kepenyse, blužnyje, inkstuose, kraujyje. Esant pertekliui, sunkėja fosfatų asimiliavimas, mažėja hemoglobino, aliuminio junginiai skatina kraujo krešėjimą, žalingi nervų sistemai, aliuminio dulkės žalingos kvėpavimo takams.Iš aliuminio gaminama iki 0,004 µm folija (valcuojant), kalant gaminami lakštai. Aliuminiu dengiamas plienas apsaugai nuo korozijos, paprasti ir optinių teleskopų veidrodžiai, taip pat naudojamas lydant plieną ar ketų (kaip reduktorius ir deoksidatorius), aliuminio pudra naudojama gaminant akytąjį betoną, folija – maisto produktams pakuoti, pudra – dažų ir lako pramonėje.
Aliuminio lydiniaiNaudojami aliuminio lydiniai su variu, magniu, cinku, siliciu, manganu, ličiu, kadmiu, cirkoniu, chromu. Lydiniai pasižymi lengvumu (iki 3 kartų lengvesni už plieną), elektros ir šilumos laidumu, atsparumu korozijai, taip pat geros mechaninės savybės. Skiriami į liejamuosius (sudaro 15% visų) ir deformuojamuosius lydinius. Svarbiausi liejamieji lydiniai – siluminai, deformuojamieji – duraliuminiai, avaliai, superduraliuminiai. Pirmieji aliuminio lydiniai pradėti gaminti XIX a., duraliuminiai sukurti tik XX a. pradžioje.
Pavadinimo kilmėSeniausias žinomas junginys, kuriame gausu aliuminio, yra mineralas alūnas, (lot. alumen) – tai ir lėmė cheminio elemento pavadinimą.
Truputį aliuminio atsiradimo istorijosNors aliuminis yra vienas iš gausiausių žemės plutos metalų ir sudaro net 7,9% žemės plutos masės, gamtoje jis egzistuoja tik kaip labai pastovūs junginiai su kitomis medžiagomis. Dėl šios priežasties aliuminis buvo atrastas ir pavadintas dabartiniu vardu tik 1808m. Prireikė daug metų, kad būtų atrasti būdai kaip išgauti aliuminį. 1808 m. seras Humpris Deividas (Humphry David) nustatė aliuminio egzistavimo faktą ir pavadino metalą. 1821 m. prancūzas P. Bertris (P. Berthier) atrado kietą, rausvą, panašią į molį medžiagą, kurios 52% sudarė aliuminio aksidas. Ši medžiaga buvo rasta netoli Los Baux miestelio pietų Prancūzijoje ir pavadinta boksitu – pačia dažniausia aliuminio rūda. 1825 m. danas Hansas Kristianas Erstedas (Hans Christian Oersted) pirmasis išgavo aliuminį, nors šis ir nebuvo grynas. Mokslininkas pro įkaitintą ir su anglimi sumaišytą Al2O3 leido chloro dujas ir gavo bevandenį aliuminio chloridą. Kaitindamas AlCl3 su kalio amalaga gavo aliuminio amalagą, iš kurios išgarinęs gyvsidabrį pamatė pilkus miltelius – aliuminį. 1827 m. vokiečių chemikas Frydrichas Vėleris (Friedlich Wöhler) išgavo gryną aliuminį. 1845 m. jis nustatė aliuminio tankį ir vieną iš jo savybių – lengvumą. 1854 m. prancūzas Henris Devilas (Henri Saite-Claire Deville) patobulino Vėlerio metodą gaminti aliuminį komercinui būdu. Metalo kaina, buvusi aukštesnė už aukso ir platinos, nukrito 90% tik per 10 metų.
1855 m. aliuminio luitų gabalai buvo eksponuojami kaip labai brangūs metalai 1885 m. amerikietis Hamiltonas Y. Kaseris (Hamilton Y. Cassner) patobulino Devilo metodą. Aliuminio gamyba išaugo iki 15 tonų per metus. 1886 m. du niekam nežinomi jauni mokslininkas, prancūzas Paulas Luisas Tosantas Heraultas (Paul Louis Toussaint Héroult) ir amerikietis Čarlis Martinas Halas (Charles Martin Hall), dirbdami atskirai ir nežinodami apie viens kito darbą, vienu laiku išrado naują elektrinį procesą, kuris yra dabartinio aliuminio gamybos proceso pagrindas. Jie atrado, kad jei jie ištirpdys aliuminio oksidą vonioje su išlydytu kriolitu C.M. Hall ir paleis stiprią elektros srovę per ją, išlydytas aliuminis atsiras vonios paviršiuje.1888 m. atsirado pirmosios aliuminio gamybos kompanijos Prancūzijoj, Šveicarijoj ir Amerikoj.1900 m. aliuminio gamyba per metus padidėjo iki 8 tonų.1913 m. aliuminio gamyba per metus padidėjo iki 65 tonų.1920 m. aliuminio gamyba per metus padidėjo iki 128 tonų.1938 m. aliuminio gamyba per metus padidėjo iki 537 tonų.1946 m. aliuminio gamyba per metus padidėjo iki 681 tonų.1999 m. aliuminio gamyba per metus tapo 24 mln. tonų.Aliuminis išgaunamas dar tik 146 metus ir jis dar labai jaunas metalas. Žmonija varį, alavą naudoja tūkstančius metų, bet aliuminio pagaminama daugiau negu visų kitų negeležininių metalų.
Aliuminis maisto pramonėjeAliuminis (E173) naudojamas kaip maisto gaminių paviršiaus metalinis dažiklis. Aliuminis naudojamas įvairiausių mažo tankio lydinių gamybai. JAV kasmet pagaminama apie 5 milijonus tonų aliuminio. Aliuminis, kaip ir kiti šios grupės metalai, yra aktyvus metalas. Aliuminis – pikes reduktorius, nes jis labai lengvai oksiduojasi sudarydamas joną su krūviu +3. Reaguodamas su rūgštimis jis išstumia vandenilį. 2 Al(k) + 6 H+(aq) 2 Al3+(aq) + 3 H2(d) Įdomu, kad aliuminis, skirtingai nuo kitų iki šiol nagrinėtų metalų, reaguoja su bazėmis. Tai susiję su Al(OH)3 rūgštinėmis savybėmis, kurias nagrinėsime truputį vėliau – paragrafe, skirtame oksidų savybėms.
2 Al(k) + 2 OH-(aq) + 6 H2O 2[Al(OH)4]-(aq) + 3 H2(d)Kai kurių kanalizacijos valiklių veikimas pagrįstas šia reakcija. Tokį valiklį sudaro kieto natrio hidroksido ir aliuminio mišinys. Šis mišinys, pakliuvęs į vandenį, pradeda reaguoti. Išsiskirianti šiluma lydo riebalus, NaOH(aq) tirpalas tirpina juos. Besiskiriančios vandenilio dujos padeda išjudinti vamzdį užkimšusias nuosėdas. Oksiduojant aliuminio miltelius oru ar kokiu kitu oksidatoriumi išsiskiria labai didelis kiekis šilumos, todėl aliminis naudojamas gaminant sprogmenis bei raketinį kurą. 2 Al(k) + 3/2 O2(d) Al2O3(k) DH=-1676 kJ Aliuminis yra toks stiprus reduktorius, kad sugeba atimti deguonį iš kitų metalų oksidų, sudarydamas aliuminio oksidą ir išstumdamas kitą metalą. Ši reakcija vadinama termitine reakcija. Dėl milžiniško išsiskiriančios energijos kiekio termitinė reakcija naudojama didelių metalinių objektų suvirinimui. Fe2O3(k) + 2 Al(k) Al2O3(k) + 2 Fe(s)Radimas ir panaudojimas3A grupės metalo savybės AlAtominis numeris, pm 13Tankis g/cm3 2,698Elektroneigiamumas 1,6Kietumas 2,75Lydymosi temepratūra C° 660,37Virimo temperatūra C° 2467Laidumas elektrai 57,7
Aliuminio rūda, daugiausia boksitas, yra randama tropinėse ir subtropinėse srityse: Afrikoje, Vakarų Indijoje, pietų Amerikoje ir Australijoje. Be to yra ir keletas aliuminio rūdų radinviečių Europoje. Nuo keturių iki šešių tonų boksito reikia, norint pagaminti vieną toną gryno aliuminio metalo. Aliuminis naudojamas aviacijoje, mechanikoje, elektrotechnikoje, virtuvės rakandams. Platų aliuminio panaudojimą lemia jo tvirtumas ir lengvumas. Prieš elektrolizės atradimą aliuminis buvo naudojamas tik dekoratyvinėms detalėms: dažniausia papuošalam.Aliuminio panaudojimas maisto gamyboje nėra labai saugus. Mes galime saugiai naudoti aliumininius puodus ir įrankius su rūgščiu maistu, pavyzdžiui pomidorais, rabarbarais, vaisiais. Bet reikia vengti aliuminio kontaktų su šarminiais produktais, nes aliuminis su jais gali sureaguoti.Aliuminis naudojamas mažiems konteineriams gaminti. Jis gali būti naudojamas gaiviųjų gėrimų skardinėms. Jas ne tik lengva naudota, bet jos lengvai perdirbamos ir neteršia aplinkos.
Aliuminis naudojamas ir kaip elektros laidininkas. Ypač daug jo naudojama aukštos įtampos trasose, kur aliuminio lengvumas yra labai vertinamas.