تتميز كثافة الألومنيوم بحوالي 2700 كيلو جرام لكل متر مكعب، مما يجعله أقل كثافة من الماء، وهذا يسمح له بأن يكون خياراً مثالياً للعديد من الصناعات. ومع ذلك، له بعض الأضرار التي تؤثر على صحة الإنسان والنباتات، وهذا ما سنتناوله في هذا المقال.
مقدمة عن الألومنيوم
- يعتبر الألومنيوم من العناصر الأساسية في الجدول الدوري الكيميائي ويمثل العنصر الثالث عشر، ويرمز له بالرمز الكيميائي AL.
- هذا العنصر غير قابل للذوبان في الظروف العادية، كما أنه لا يتواجد في صورته النقية بشكل كبير.
- يتواجد بكثرة في قشرة الأرض، حيث يحتل المركز الثالث بعد الأكسجين والكربون.
- يمتلك خصائص كيميائية فعالة، مما يجعله مكوناً أساسياً في صناعة الفولاذ.
- الألومنيوم مرتبط بنحو 270 عنصر مختلف في القشرة الأرضية، مما يزيد من أهميته.
مميزات الألومنيوم
- يدخل الألومنيوم في العديد من الصناعات، بما في ذلك الصناعة الجوية، بفضل خفته ومقاومته للتآكل.
- يمتاز بكثافته المنخفضة، مما يساعد في مقاومته للتآكل نظرًا لوجود ظاهرة التحميل.
- تبلغ كثافته حوالي 2.7 جرام لكل سنتيمتر مكعب عند الحرارة العادية.
- يستخدم أيضاً في صناعة أدوات البناء المختلفة.
- يشارك الألومنيوم في إنتاج بعض المتفجرات نظراً لاحتوائه على نترات الأمونيوم.
خصائص الألومنيوم
الخصائص الفيزيائية
- يتميز الألومنيوم بتنوع ألوانه، حيث يتراوح بين الفضي والرصاص، وذلك يعتمد على خشونة سطحه، مما يجعله خفيف الوزن.
- يمتلك قدرة على الذوبان في الماء، ولكنه غير قابل للذوبان في الكحل والمواد الكحولية.
- سريع التوصيل للحرارة والكهرباء، ويتميز بعدم المغناطيسية.
- يخضع الألومنيوم النقي وسبيكاته لخصائص متباينة، حيث تتراوح خضوعه بين 7 و 11 ميغا باسكال للألومنيوم النقي، بينما تتراوح سبائك الألومنيوم بين 200 و 600 ميغا باسكال.
- تمثل مادة الفولاذ جزءًا كبيرًا من كثافته.
- يمكن تشكيله وصهره بسهولة، ما يجعله خيارًا مثاليًا لصناعة الأدوات.
- يستخدم في الطلاء الجمالي بفضل شدة انعكاس لونه الفضي.
- يستخدم في صناعة الأنظمة العاكسة للضوء، حيث تتراوح الأطوال الموجية في الأشعة فوق البنفسجية بين 200 و 400 نانومتر.
الخصائص الكيميائية للألومنيوم
- تتكون ذرات الألومنيوم في ترتيب مكعب متمركز.
- يمتاز بوجود طبقة أكسيد الألومنيوم التي تمنحه مقاومة للتآكل.
كثافة الألومنيوم بالكيلو جرام
- تبلغ درجة غليان الألومنيوم حوالي 2519 درجة مئوية.
- تصل درجة تبخير الألومنيوم إلى حوالي 290 درجة مئوية.
- تتراوح كثافة الألومنيوم حوالي 2.375 جرام لكل سنتيمتر مكعب عند درجة حرارة 660 مئوية.
طرق الحصول على الألومنيوم
- تتنوع طرق الحصول على الألومنيوم حسب حالته. يتم التفاعل بشكل كبير بين الألومنيوم والأكسجين، مما ينتج طاقة كيميائية مرتفعة.
- تعتبر الطريقة التقنية من الطرق الطبيعية للحصول على الألومنيوم من خام البوكسيت.
- تُعرف خلايا هول بأنها عملية تحليل كيميائي تحرك الأيونات نحو القطب السالب.
- تتم بعد ذلك عملية الأكسدة في خلايا هول، مما يؤدي إلى توجيه الأيونات إلى المصعد وفقدان الإلكترونات.
- تبدأ عملية الاحتلال، حيث تُحرك الأيونات إلى المهبط، مما يؤدي إلى اكتساب الإلكترونات.
كثافة الألومنيوم بالكيلو جرام
- تعبر الكثافة عن الكتلة الحجمية لجسم ما، حيث يتم تعريفها بقسمة كتلة الجسم على حجمه، والوحدات المستخدمة هي غم/سم مكعب.
- تتغير كتلة وحدة الحجم من الألومنيوم وفقًا لشدة الألمنيوم وتعتبر من خصائصه الفيزيائية.
- تعتمد كتلة الحجم على ظروف الحرارة والضغط.
- تظهر الكثافة المطلقة للألومنيوم كثافته عند درجة حرارة وضغط محددين.
- تشير الكثافة النوعية إلى كتلته الحجمية مقارنةً بكثافة الماء عند درجة حرارة 98 س.
- يُعتبر فصل الألمنيوم عن الأكسجين أمرًا تحديًا، مما يتطلب طرقًا متعددة مثل التحليل الكهربائي واستخدام أساليب الاختزال.
بدائل الألومنيوم
- توجد تسع بدائل للألمنيوم، ويتراوح عددها الكتلي بين 23 و30.
- كما يتواجد نظير ثابت للألومنيوم بنسبة عالية في الطبيعة.
- يتم إنتاج هذا النظير من الأرغون في الغلاف الجوي.
- تستخدم بدائل الألومنيوم في التطبيقات العملية لتحديد مواعيد الترسبات البحرية والجليدية.
- دولة الإمارات العربية المتحدة تعدّ من أكثر الدول تكريرًا للألومنيوم، حيث تمتلك مصادر غاز طبيعي تسهل عملية الصهر.
التحليل الكهربائي للألومنيوم
- يمثل التحليل الكهربائي طريقة حديثة لاستخراج الألومنيوم بدلاً من طريقة فلور التي كانت مستخدمة سابقًا.
- خلال انصهار الألومنيوم، تتحرر الأيونات بحيث يتجه الألومنيوم نحو القطب السالب والأكسجين نحو القطب الموجب.
- يمكن إنتاج ثاني أكسيد الكربون عن طريق تعرض الكربون للأكسجين مما يؤدي إلى أكسدته.
توزيع الألومنيوم
- لا يتواجد الألومنيوم بمفرده في الطبيعة، بل يكون مرتبطًا بعدة عناصر أخرى.
- يتواجد في القشرة الأرضية والصخور ويعتبر من العناصر المكونة الرئيسية لهما.
مكونات الألومنيوم
- يستخدم الفلسبار والجرافيت والبوكسيت والكريوليت كمكونات أساسية للألومنيوم.
- يتوفر الألومنيوم بشكل أساسي في البوكسيت على هيئة الأمينية.
لا تنسَ قراءة:
تطبيقات الألومنيوم في الحياة
- يستخدم الألومنيوم في الكابلات الكهربائية كبديل للنحاس، نظرًا لتكلفته المنخفضة.
- يدخل في صناعة واجهات المحلات التجارية وبعض المنشآت المعمارية.
- يستخدم أيضًا في تصنيع هياكل السيارات والشاحنات، حيث يوفر الحماية ضد التآكل.
- تستخدم تطبيقات الويب والتغليف بفضل صعوبة تحطيمه.
- يتميز بالقدرة على مقاومة التآكل، مما يجعله مفضلًا في الصناعات البتروكيماوية.
- أيضًا يستخدم في صناعة عربات القطارات.
- تُستخدم سبائك الألومنيوم في بناء السفن والقوارب، حيث تحميها من تآكل الماء المالحة.
- تدخل مادة الألومنيوم في العديد من المتفجرات لأنها تزيد من سرعة الاشتعال.
أضرار الألومنيوم
- يعتبر الألومنيوم من المواد السامة إذا تراكم في العظام والجهاز الهضمي، مما يزيد خطره خاصةً للأشخاص الذين يعانون من مشاكل في الكلى.
- يمكن أن يؤدي إلى انخفاض مستوى الكالسيوم في الجسم، حيث يتفاعل بشكل عكسي مع وجوده.
- يؤثر سلبًا على وظائف حاجز الدم في الدماغ، ويكون له تأثير خاص على الأطفال الرضع.
- يسبب حساسية جلدية واضطرابات هضمية مثل القيء.
- يرتبط بزيادة مخاطر مرض الزهايمر من خلال زيادة مستويات المعادن في الصفائح الدموية.
- يؤثر على نمو النباتات حيث يتسبب في اختلال نمو الجذور وأداء وظائفها نظرًا لوجوده في بيئة حمضية.
كثافة الألومنيوم بالكيلو جرام
- تبلغ كثافة الألومنيوم حوالي 2700 كيلو جرام لكل متر مكعب، ما يعادل 2.7 جرام لكل سنتيمتر مكعب.
- كل متر مكعب من الألومنيوم يحتوي على 2700 كيلو جرام ككتلة ثابتة.
- فوق كثافة الماء، فإن الألومنيوم يغرق عند وضعه فيه.
- تعتبر كثافة الألومنيوم، بما في ذلك سبائكه، أقل من كثافة الفولاذ.