Aluminium

Aluminium
Tecken Al Atomnr. 13 Grupp 13 Period 3 Block p
Allmänt
Ämnesklass	övriga metaller
Densitet	2700 kg/m3 (273 K)
Hårdhet	2,75
Utseende	silverfärgad
Atomens egenskaper
Atommassa	26,981538 u
Atomradie (beräknad)	125 (118) pm
Kovalent radie	118 pm
Elektronkonfiguration	[ Ne ]3s23p1
e– per skal	2,8,3
Oxidationstillstånd (O)	3, (amfoterisk)
Kristallstruktur	kubisk tätpackning (ccp)
Ämnets fysiska egenskaper
Aggregationstillstånd	fast
Magnetiska egenskaper	paramagnetisk
Smältpunkt	933,47 K (660,33 °C)
Kokpunkt	2792 K (2519 °C)
Molvolym	10,00 ·10-6 m3/mol
Ångbildningsvärme	293,4 kJ/mol
Smältvärme	10,79 kJ/mol
Ångtryck	2,42 Pa
Ljudhastighet	5100 m/s vid 293,15 K
Diverse
Elektronegativitet	1,61 (Paulingskalan)
Värmekapacitet	900 J/(kg·K)
Elektrisk ledningsförmåga	37,7·106 S/m (Ω−1·m−1)
Värmeledningsförmåga	237 W/(m·K)
1a jonisationspotential	577,5 kJ/mol
2a jonisationspotential	1816,7 kJ/mol
3e jonisationspotential	2744,8 kJ/mol
4e jonisationspotential	11577 kJ/mol
5e jonisationspotential	14842 kJ/mol
6e jonisationspotential	18379 kJ/mol
7e jonisationspotential	23326 kJ/mol
8e jonisationspotential	27465 kJ/mol
9e jonisationspotential	31853 kJ/mol
10e jonisationspotential	38473 kJ/mol
Stabilaste isotoper
Isotop F % Halv.tid Typ Energi (MeV) Prod. 26Al syntetisk 7,17·105 år ε 4,004 MeV 26Mg 27Al 100% 27Al, stabil isotop med 14 neutroner
SI-enheter & STP används om ej annat angivits.

Aluminium är ett grundämne med atomnummer 13. Aluminium är en lättmetall. Det är den vanligaste metallen i jordskorpan och det tredje vanligaste grundämnet i jordskorpan, efter syre och kisel.

Framställning av aluminium

Aluminium framställs av bauxit, som innehåller mellan 50 och 60 % aluminiumoxid. Först tas ren aluminiumoxid fram genom en kemisk process. Aluminiumoxiden löses upp och elektrolyseras vid hög värme, så kallad smältelektrolys, i en speciell ugn. Ren, smält aluminium samlas på elektrolysugnens botten, varifrån den tappas. Denna process är oerhört energikrävande.

När man framställer aluminium av aluminiumskrot (till exempel av ölburkar) behövs endast 5 % av den energi som går åt för tillverkning av aluminium ur bauxit.

Bauxit bryts i Ghana, Indonesien, Jamaica, Ryssland och Surinam. Smältverk finns i Australien, Brasilien, Kanada, Norge, Sverige (Kubal i Sundsvall), Ryssland, Kina, Island och USA.

Fysikaliska egenskaper

Aluminium är en mjuk lättmetall som är silvrig till grå i färgen. Den är en mycket god ledare för både värme och elektricitet men är inte ferromagnetisk. Rent aluminium har en sträckgräns på 7-11 MPa medan legeringar har en sträckgräns på 200-600 MPa. Densiteten och elasticitetsmodulen är en tredjedel av ståls. Det är duktilt och kan med fördel berbetas genom skärande bearbetning, gjutning och strängpressning. Aluminiumatomerna är ordnade i ett ytcentrerat kubiskt gitter (FCC). Rent aluminium har en elektrisk ledningsförmåga på 37,7·10⁶ S/m (Ω⁻¹·m⁻¹), det vill säga cirka 60 % av ren koppars ledningsförmåga.

Korrosion

Aluminium räknas ofta som en icke korroderande metall men felaktigen så. Aluminium korroderar men bildar mellan pH 4 och 9 en cirka 10 nm tjock passiv oxidfilm som skyddar materialet. Utanför detta intervall korroderar aluminium fort. Legeringar uppvisar olika korrosionsmotstånd. Om legeringen innehåller koppar minskar korrosionsmotståndet. Mangan i legeringen höjer korrosionsmotståndet i sura miljöer medan magnesium höjer korrosionsmotståndet i måttligt alkaliska miljöer. Aluminium klarar av att vara i svavelsyra, nitrat och ättiksyra tack vare att det antingen bildas en passiv oxidfilm eller acetater som isolerar aluminiumet från oxidationsmedlet.

Vid kontakt med andra metaller kan korrosion uppstå, om miljön är fuktig eller om den skyddande oxidytan nöts bort på grund av friktion. Detta gäller till exempel vid kontakt med koppar och järn.

Användningsområden

Aluminiumbåt

• Burkar för dryckesvaror
• Flygplanskroppar
• Fälgar
• Färgämne i livsmedel, E 173
• Förångare (kylelement)
• Båtar
• Motorer
• Fasad- och takplåt
• Alla sorters konstruktioner och möbler
• Matfolie (aluminiumfolie)
• Används vid pyrotekniska produkter såsom blixtljuspulver
• Bränsle i booster-raketer till rymdfärjor
• Maskiner
• Ytskikt på tablettkartor/medicin

Historia

1808 undersökte Humphry Davy bergarten alun och kom fram till att den innehöll en okänd metall som han inte lyckades renframställa. 1825 blandade Hans Christian Ørsted kaliumamalgam med vattenfri aluminiumklorid och fick fram en metall. Två år senare gjorde Friedrich Wöhler om experimentet och kom fram till att det var metalliskt kalium. Han prövade att byta ut kaliumamalgamet mot rent kalium och fick då fram rent aluminium.^{[källa behövs]}

Eftersom metallen var så svår att renframställa var den dyrare än guld. Napoleon III lär ha haft aluminiumtallrikar till speciellt fina gäster. Priset sjönk efter 1859 när man lyckades ersätta det dyra kaliumet med billigare natrium. ^{[källa behövs]}

1884 var världens största aluminiumstycke Washingtonmonumentets 2,85 kg tunga spets som kostade lika mycket som 100 dagars lön för en arbetare. Innan detta monument hunnit invigas hade priset kollapsat – 1886 uppfann Charles Martin Hall i USA och Paul Héroult i Frankrike oberoende av varandra den nuvarande metoden för aluminiumframställning, den så kallade Hall–Héroult-processen.^{[källa behövs]}

Källor

• Mattson, Nyborg, Nylund och Olefjord: Materialteknik - Korrosion (1998), Institutionen för metalliska konstruktionsmaterial, Chalmers tekniska högskola, Göteborg

Se även

• Periodiska systemet
• Aluminiumsulfid

Externa länkar

• Wikimedia Commons har media som rör Aluminium
  Bilder & media