ალუმინი

ცოდნა სინათლეა - Knowledge is light - Знание свет -  

                             ალუმინი

ზოგადი თვისებები

სტანდ. ატომური

წონა Ar°(Al) 26.9815384±0.0000003

26.982±0.001 (დამრგვალებული)ატომის თვისებები

სახელი, სიმბოლო, ნომერი Aluminum / Aluminum (Al), 13

ჯგუფი, პერიოდი, ბლოკი 13 (მოძველებული 3), 3,

p- ელემენტი

ატომური მასა

(მოლური მასა) 26,9815386(8)[1] ა. ე.მ (გ/მოლი)

ელექტრონული კონფიგურაცია [Ne] 3s23p1

1s22s22p63s23p1

ელექტრონები გარსებში 2, 8, 3

ატომური რადიუსი 143 pm

ქიმიური თვისებები

კოვალენტური რადიუსი 121±4 pm

ვან დერ ვაალის რადიუსი 184 pm

იონის რადიუსი 51 (+3e) pm

ელექტრონეგატიურობა 1.61 (პოლინგის მასშტაბი)

ელექტროდის პოტენციალი −1,66 ვ

ჟანგვის მდგომარეობები 0, +3

იონიზაციის ენერგია

1: 577.5 (5.984) კჯ/მოლი (eV)

მე-2: 1816.7 (18.828) კჯ/მოლი (eV)

მარტივი ნივთიერების თერმოდინამიკური თვისებები

თერმოდინამიკური ფაზა მყარი

სიმკვრივე (ნორმალურ პირობებში) 2,6989 გ/სმ³

დნობის წერტილი 660 °C, 933.5 K

დუღილის წერტილი 2518,82 °C, 2792 კ

მოლ. შერწყმის სითბო 10,75 კჯ/მოლი

მოლ. აორთქლების სითბო 284,1 კჯ/მოლ

მოლური სითბოს სიმძლავრე 24.35[2] 24.2[3] J/(K mol)

მოლური მოცულობა 10.0 სმ³/მოლ

მარტივი ნივთიერების კრისტალური გისოსი

გისოსების სტრუქტურა კუბური სახეზე ორიენტირებული

გისოსების პარამეტრები 4.050 Å

დებაის ტემპერატურა 394 კ

სხვა მახასიათებლები

თბოგამტარობა (300 K) 237 W/(m K)

ხმის სიჩქარე 5200 მ/წმ

CAS No 7429-90-5

ალუმინი

13Al

26.982

3s2 3p1

ალუმინი (ქიმიური სიმბოლო - Al, ლათინური Aluminum) არის მე -13 ჯგუფის ქიმიური ელემენტი (მოძველებული კლასიფიკაციის მიხედვით - მესამე ჯგუფის მთავარი ქვეჯგუფი, IIIA) დ.ი. მენდელეევის ქიმიური ელემენტების პერიოდული ცხრილის მესამე პერიოდის. ატომური ნომრით 13.

მარტივი ნივთიერება, ალუმინი არის მოვერცხლისფრო-თეთრი ფერის მსუბუქი პარამაგნიტური ლითონი, ადვილად ფორმირება, ჩამოსხმა და მანქანა. ალუმინს აქვს მაღალი თერმული და ელექტრული გამტარობა და წინააღმდეგობა კოროზიის მიმართ, ძლიერი ოქსიდის ფილმების სწრაფი წარმოქმნის გამო, რომელიც იცავს ზედაპირს შემდგომი ურთიერთქმედებისგან.

მიეკუთვნება მსუბუქი ლითონების ჯგუფს. ყველაზე გავრცელებული ლითონი და მესამე ყველაზე უხვი ელემენტია დედამიწის ქერქში (ჟანგბადის და სილიციუმის შემდეგ).

ისტორია

პირველად ალუმინი მიღებულ იქნა ჰანს ქრისტიან ერსტედის მიერ 1825 წ. ალუმინის ქლორიდზე კალიუმის ამალგამის ზემოქმედებით ვერცხლისწყლის შემდგომი მოცილებით.

მიღება

ალუმინის მიღების თანამედროვე მეთოდი შემუშავებულ იქნა დამოუკიდებლად ერთმანეთისგან ამერიკელი ჩარლზ მარტინ ჰოლლისა და ფრანგი პოლ ლუი ტუსენ ერუს მიერ 1886 წ. რომელიც შემდეგში მდგომარეობს: ალუმინის ოქსიდი Al₂O₃ იხსნება კრიოლიტის ნადნობში Na₃AlF₆ და მათი შემდგომი ელექტროლიზით კოქსის ან გრაფიტის ელექტროდების გამოყენებით. მიღების ეს მეთოდი საჭიროებს ელექტროენერგიის დიდ ხარჯს, და ამიტომეც მასზე მოთხოვნა მხოლოდ XX ს. გაიზარდა.

1 ტ. (შავი) ალუმინისათვის საჭიროა 1,920 ტ. ალუმინის ოქსიდი, 0,065 ტ კრიოლიტი, 0,035 ტ ალუმინის ფტორიდი, 0,600 ტ. ანოდური მასა და 17 ათასი კვტ·საათი მუდმივი დენის ელექტროენერგია.^[3]

ფიზიკური თვისებები

ალუმინის მიკროსტრუქტურა ზოდის ზედაპირზე, 99,9998 % სიწმინდის ალუმინი, სექტორის ზომა 55 × 37 მმ.

მოვერცხლისფრო-მოთეთრო ფერის, მსუბუქი, ლითონი, სიმკვრივე — 2,7 გ/სმ³, ტექნიკური ალუმინის დნობის ტემპერატურა — 658 °C, მაღალი სიწმინდის ალუმინისათვის — 660 °C, დნობის კუთრი სითბო — 390 კჯ/კგ, დუღილის ტემპერატურა — 2500 °C, აორთქლების კუთრი სითბო — 10,53 მჯ/კგ, ჩამოსხმული ალუმინის დროებითი წინაღობა — 10-12 კგ/მმ², დეფორმირებულის — 18-25 კგ/მმ², შენადნობების — 38-42 კგ/მმ².

ბრინელის მეთოდის მიხედვით სიმაგრე — 24-32 კგს/მმ², მაღალი პლასტიკურობა: ტექნიკურისათვის — 35 %, სუფთისათვის — 50 %, ბრტყელდება თხელ ფურცლად კილიტადაც კი. იუნგას მოდული - 70 გპა.

ალუმინს ახასიათებს მაღალი ელექტროგამტარობა (0,0265 მკომ·მ) და მაღალი თბოგამტარობა (1,24×10⁻³ ვტ/(მ·К)), სპილენძის ელექტროგამტარობის 65 %, აქვს მაღალი სინათლის არეკვლის თვისება. სუსტი პარამაგნეტიკი. სიგრძივი გაფართოების ტემპერატურული კოეფიციენტი 24,58×10⁻⁶ К⁻¹ (20-200 °C).

ალუმინი ქმნის შენადნობს თითქმის ყველა ლითონთან. ყველაზე ცნობილი შენადნობებია მაგნიუმთან და სპილენძთან (დურალუმინი) და სილიციუმთან (სილუმინი).

ალუმინი ბუნებაში

ბუნებრივი ალუმინი შედგება პრაქტიკულად მთლიანად, მხოლოდ ერთი სტაბილური იზოტოპისაგან ²⁷Al, რადიოაქტიული იზოტოპის ²⁶Al-ის ნაშთებით (ნახევრადდაშლის პერიოდით 720 ათასი წელი), რომელიც წარმოიქმნება ატმოსფეროში კოსმოსური სხივების პროტონების მიერ არგონის ბირთვების ბომბარდირების დროს.

ბუნებაში გავრცელების მიხედვით უჭირავს პირველი ადგილი ლითონებს შორის და მე-3 ადგილი ელემენტებს შორის, სხვადასხვა მკვლევარების მიხედვით ალუმინის შემცველობა დედამიწის ქერქში შეადგენს მისი მასის 7,45 დან 8,14 %-მდე.^[4]

ბუნებაში ალუმინი თავისი ქიმიური აქტივობის გამო თითქმის არ გვხვდება თვითნაბადი სახით (თუმცა არსებობს გამონაკლისიც). ზოგიერთი მათგანი:

• ბოქსიტები — Al₂O₃ · H₂O (SiO₂, Fe₂O₃, CaCO₃ მინარევებით)
• ნეფელინი — KNa₃[AlSiO₄]₄
• ალუნიტი — (Na,K)₂SO₄·Al₂(SO₄)₃·4Al(OH)₃
• თიხამიწა (глинозём) (კაოლინების ქვიშის SiO₂, კირქვების CaCO₃, მაგნეზიტების MgCO₃ ნარევი)
• კორუნდი (საფირონი, ლალი, наждак) — Al₂O₃
• მინდვრის შპატი (ფელდშპატი) — (K,Na)₂O·Al₂O₃·6SiO₂, Ca[Al₂Si₂O₈]
• კაოლინიტი — Al₂O₃·2SiO₂ · 2H₂O
• ბერილი (ზურმუხტი, აკვამარინი) — 3ВеО · Al₂О₃ · 6SiO₂
• ქრიზობერილი (ალექსანდრიტი) — BeAl₂O₄.

მაგრამ, ზოგ სპეციფიკურ შემთხვევაში აღმდგენ გარემოს პირობებში შესაძლებელია თვითნაბადი ალუმინის წარმოქმნა.

ბუნებრივი წყლები ალუმინს შეიცავს მცირეტოქსიკური ქიმიური შენაერთების სახით, მაგალითად, ალუმინის ფტორიდი. კათიონის ან ანიონის ტიპი დამოკიდებულია, უპირველეს ყოვლისა, წყლის გარემოს მჟავიანობაზე. ალუმინის კონცენტრაცია წყლის ზედაპირზე მერყეობს 0,001 დან 10 მგ/ლ-მდე, ზღვის წყალში 0,01 მგ/ლ-მდე.

ქიმიური თვისებები

                           ალუმინის ჰიდროქსიდი

ნორმალურ პირობებში ალუმინი დაფარულია ოქსიდის მტკიცე თხელი ფენით და ამიტომაც ის არ რეაგირებს კლასიკურ დამჟანგავებთან: H₂O (t°);O₂, HNO₃-თან (გახურების გარეშე). ამის გამო ალუმინი პრაქტიკულად არ განიცდის კოროზიას და ფართოდ გამოიყენება თანამედროვე ინდუსტრიაში. მაგრამ ოქსიდის აპკის დარღვევის ან დაშლის შემთხვევაში (მაგალითად, ამონიუმის მარილების ხსნარებთან NH₄⁺, ცხელ ტუტეებთან კონტაქტის დროს ან ამალგამაციის შედეგად), ალუმინი გამოდის როგორც აქტიური ლითონ - აღმდგენელი.

ადვილად რეაგირებს მარტივ ნივთიერებებთან:

• ჟანგბადთან:

  4Al + 3O₂ = 2Al₂O₃

• ჰალოგენებთან:

  2Al + 3Br₂ = 2AlBr₃

• სხვა არალითონებთან გაცხელების თანხლებით :
  • გოგირდთან, ალუმინის სულფიდის წარმოქმნით:

    2Al + 3S = Al₂S₃

  • აზოტთან, ალუმინის ნიტრიდის წარმოქმნით:

    2Al + N₂ = 2AlN

  • ნახშირბადთან, ალუმინის კარბიდის წარმოქმნით:

    4Al + 3С = Al₄С₃

ალუმინის სულფიდი და კარბიდი მთლიანად ჰიდროლიზდება:

Al₂S₃ + 6H₂O = 2Al(OH)₃ + 3H₂S­

Al₄C₃ + 12H₂O = 4Al(OH)₃+ 3CH₄­

რთულ ნივთიერებებთან:

• წყალთან (დამცავი ოქსიდის აპკის მოცილების შემდეგ, მაგალითად, ამალგამირება ან ცხელი ტუტეების ხსნარებთან):

  2Al + 6H₂O = 2Al(OH)₃ + 3H_2­

• ტუტეებთან (ტეტრაჰიდროქსოალუმინატების და სხვა ალუმინატების წარმოქმნით):

  2Al + 2NaOH + 6H₂O = 2Na[Al(OH)₄] + 3H_2­

  2(NaOH•H₂O) + 2Al = 2NaAlO₂ + 3H₂

• ადვილად იხსნება მარილმჟავაში და გაზავებულ გოგირდმჟავაში:

  2Al + 6HCl = 2AlCl₃ + 3H_2­

  2Al + 3H₂SO₄(გაზავ.) = Al₂(SO₄)₃ + 3H₂

• გახურებისას იხსნება მჟავეებში — დამჟანგავებში, რომლებიც წარმოქმნიან ალუმინის ხსნად მარილებს:

  2Al + 6H₂SO₄(კონც.) = Al₂(SO₄)₃ + 3SO₂ + 6H₂O

  Al + 6HNO₃(კონც.) = Al(NO₃)₃ + 3NO_2­ + 3H₂O

• აღადგენს ლითონებს მათი ოქსიდებიდან (ალუმინოთერმია):

  8Al + 3Fe₃O₄ = 4Al₂O₃ + 9Fe

  2Al + Cr₂O₃ = Al₂O₃ + 2Cr

წარმოება

                          ალუმინის წარმოება

ერთი ლამაზი მაგრამ, არარეალური ლეგენდა «Historia naturalis»-დან მოგვითხრობს, რომ ერთხელ რომის იმპერატორ ტიბერიუსთან (42 წ. ჩ.წ.ა. — 37 წ. ახ.წ.ა.) მივიდა იუველირი ლითონის შეუვალი სასადილო თეფშით, რომელიც დამზადებული იყო თითქოს თიხამიწისაგან, — Al₂O₃. თეფში იყო ძალიან ნათელი და ბრჭყვიალა, როგორც ვერცხლი. ყველა ნიშნებით ეს თეფში უნდა ყოფილიყო ალუმინის. ამ დროს ოქრომჭედელი ამტკიცებდა, რომ მხოლოდ მან და ღმერთებმა იციან, თუ როგორ მიიღონ ეს ლითონი თიხიდან. ტიბერიუსი, იმის შიშით რომ თიხისგან იოლად მისაღები ლითონი ოქროსა და ვერცხლს გააუფასურებდა, ბრძანა, ყოველ შემთხვევაში, მოეჭრათ თავი ამ ადამიანისთვის. აშკარაა, ეს ლეგენდა მეტად საეჭვოა, რადგანაც თვითნაბადი ალუმინი ბუნებაში არ გვხვდება თავისი აქტიური ბუნების გამო და რომის იმპერიის დროს, შეუძლებელი იქნებოდა ისეთი ტექნიკური საშუალებების არსებობა რითაც შეძლებდნენ თიხამიწიდან ალუმინის მიღებას.

მხოლოდ 2000 წლის შემდეგ — 1825 წ., დანიელმა ფიზიკოსმა ჰანს ქრისტიან ერსტედმა მიიღო რამდენიმე მილიგრამი ალუმინი, ხოლო 1827 წ. ფრიდრიხ ვიოლერმა შეძლო ალუმინის ნაწილაკების გამოყოფა, რომლების ჰაერზე უცებვე იფარებოდა ალუმინის ოქსიდის თხელი აპკით.

XIX ს-ის ბოლომდე ალუმინს სამრეწველო მასშტაბებით არ აწარმოებდნენ.

მხოლოდ 1854 წ. ენრი ეტიენ სენტ-კლერ დევილიმ გამოიგონა ალუმინის სამრეწველო წარმოების პირველი ხერხი, ნატრიუმისა და ალუმინის ორმაგი ქლორიდიდან NaCl·AlCl₃ ლითონური ნატრიუმის მიერ ალუმინის გამოძევების საფუძველზე. 1855 წ. მიღებულ იქნა პირველი ალუმინის ზოდი რომლის მასა იყო 6—8 კგ. 36 წლის განმავლობაში, 1855-დან 1890 წ-მდე, სანამ გამოიყენებოდა სენტ-კლერ დევილის მეთოდი მიღებულ იქნა სულ 200 ტ. ლითონური ალუმინი. 1856 წ. მანვე მიიღო ალუმინი ნატრიუმ-ალუმინის ქლორიდის შენადნობის ელექტროლიზის შედეგად.

1885 წ., გერმანიის ქალაქ გმელინგემში რუსი მეცნიერის ნიკოლოზ ბეკოტოვის ტექნოლოგიის საფუძველზე აგებულ იქნა ალუმინის წარმოების ქარხანა. ბეკეტოვის ტექნოლოგია ბევრად არ განსხვავდებობა დევილის მეთოდისაგან, მაგრამ იყო შედარებით უფრო იოლი და დაფუძნებული იყო კრიოლიტისა (Na₃AlF₆) და მაგნიუმის ურთიერთქმედებაზე. 5 წლის განმავლობაში ამ ქარხანაში მიღებულ იქნა 58 ტ. ალუმინი — ალუმინის მსოფლიო მარაგის მეოთხედი რომელიც მიღებულ იქნა ქიმიური მეთოდით 1854-დან 1890-მდე პერიოდში.

მეთოდი, რომელიც თითქმის ერთდროულად გამოგონილ იქნა ჩარლზ მარტინ ჰოლის მიერ აშშ-ში და პოლ ლუი ტუსენ ერუს მიერ საფრანგეთში 1886 წ. ეფუძნებოდა თიხამიწიდან (ალუმინის ოქსიდი) ელექტროლიზით ალუმინის მიღებას, რომელიც გახსნილი იყო გადნობილ კრეოლიტში, რომელმაც საფუძველი ჩაუყარა ალუმინის წარმოების თანამედროვე მეთოდს. ამის შემდეგ ელექტრიტექნიკის განვითარებისა და დახვეწის შედეგად, ალუმინის წარმოებაც თანდათან იხვეწებოდა.

პირველი ალუმინის ქარხანა სსრკ-ში აშენებულ იქნა ქალაქ 1932 წ. ვოლხოვოში.

მეორე მსოფლიო ომმა მნიშვნელოვნად მისცა ალუმინის წარმოებას სტიმული. 1939 წ. ალუმინის მსოფლიო წარმოებამ სსრკ-ს ჩაუთვლელად, შეადგინა 620 ათასი ტ, ხოლო უკვე 1943 წ. გაიზარდა 1,9 მლნ ტ-მდე.

1956 წ. მსოფლიოში წარმოებდა 3,4 მლნ. ტ. პირველადი ალუმინი, 1965 წ. — 5,4 მლნ ტ, 1980 წ. — 16,1 მლნ ტ, 1990 წ. — 18 მლნ ტ.

2007 წ. მსოფლიოში წარმოებულ იქნა 38 მლნ ტ. პირველადი ალუმინი, ხოლო 2008 წ. — 39,7 მლნ. ტ. წარმოების ლიდერები არიან:

1.  ჩინეთი (2007 წ. აწარმოა 12,60 მლნ ტ, ხოლო 2008 — 13,50 მლნ ტ),
2.  რუსეთი (3,96/4,20),
3.  კანადა (3,09/3,10),
4.  აშშ (2,55/2,64),
5.  ავსტრალია (1,96/1,96),
6.  ბრაზილია (1,66/1,66),
7.  ინდოეთი (1,22/1,30),
8.  ნორვეგია (1,30/1,10),
9.  არაბთა გაერთიანებული საამიროები (0,89/0,92),
10.  ბაჰრეინი (0,87/0,87),
11.  სამხრეთ აფრიკის რესპუბლიკა (0,90/0,85),
12.  ისლანდია (0,40/0,79),
13.  გერმანია (0,55/0,59),
14.  ვენესუელა (0,61/0,55),
15.  მოზამბიკი (0,56/0,55),
16.  ტაჯიკეთი (0,42/0,42).

ბოქსიტების მსოფლიო მარაგი პრაქტიკულად უსაზღვროა, ანუ ის მოთხოვნის დინამიკაზე შეუდარებლად დიდია. არსებულ სიმძლავრეებს შეუძლიათ აწარმოონ 44,3 მლნ. ტ. პირველადი ალუმინი წელიწადში. საჭიროა გავითვალიცწინოთ რომ, მომავალში შესაძლებელია ალუმინის გამოყენების ორიენტაცია გადატანილ იქნას კომპოზიციურ მასალებზე.

გამოყენება

ალუმინის ნაჭერი და ამერიკული მონეტა.

ალუმინი ფართოდ გამოიყენება როგორც კონსტრუქციული მასალა. ალუმინის ძირითადი ღირსებებია - სიმსუბუქე, დამყოლობა ტვიფვრისადმი, კოროზიისადმი მდგრადობა (ჰაერზე ალუმინი წამიერად იფარება დამცველი მტკიცე Al₂O₃ -ის აპკით, რომელიც ეწინააღმდეგება მის შემდგომ ჟანგვას), მაღალი თბოგამტარობა, მისი შენაერთების არატოქსიკურობა. კერძოდ კი, ამ თვისებებმა ალუმინი მეტად პოპულარული გახადა სამზარეულო ჭურჭელის წარმოებაში, ალუმინის კილიტის (ფოლგის) წარმოებაში კვების მრეწველობაში და დაფასოებაში.

ალუმინის ძირითად ნაკლს როგორც კონსტრუქციული მასალა წარმოადგენს — მცირე სიმტკიცე, ამიტომაც მას შეადნობენ სპილენძის და მაგნიუმის მცირე რაოდენობასთან (შენადნობს ეწოდება დურალუმინი).

ალუმინის ელექტროგამტარობა შეადგენს 1,7-ჯერ ნაკლებს ვიდრე სპილენძის, ამასთან ალუმინი 2-ჯერ იაფია, ვიდრე სპილენძი. ამიტომაც ის ფართოდ გამოიყენება ელექტროტექნიკაში მავთულების წარმოებისათვის, მათი ეკრანირებისათვის და მიკროელექტრონიკაში ჩიპების წარმოებისას გამტარებად. ალუმინის დაბალ ელექტროგამტარობას (37 1/ომი) სპილენძთან შედარებით (63 1/ომი) აკომპენსირებენ გამტარების - მავთულის განივი კვეთის დიამეტრის გაზრდით. ალუმინის ნაკლს როგორც ელექტროტექნიკური მასალა წარმოადგენს მტკიცე ოქსიდის აპკის არსებობა მის ზედაპირზე, რომელიც ართულებს რჩილვას.

• თვისებათა კომპლექსის დამსახურებით ალუმინი ფართოდ გამოიყენება თბოდანადგარებში.
• ალუმინი და მისი შენადნობები ინარჩუნებენ სიმტკიცეს ძალიან დაბალი ტემპერატურების დროსაც.
• მაღალი არეკვლის კოეფიციენტი სიიაფესთან და დეპონირების (ზედაპირის თხელი ფენით დაფარვა) სიიოლესთან კომბინაციაში ალუმინი წარმოადგენს იდეალურ მასალას სარკეების წარმოებისათვის.
• საშენი მასალების წარმოებაში როგორც აირწარმომქმნელი აგენტი.
• ალიტირებით ფოლადსა და სხვა შენადნობებს ანიჭებენ კოროზიამდგრადობას და გამობრძმედილობას, მაგალითად შიგა წვის ძრავებში - სარქველები, ტურბინებში - ნიჩბები (მხრები), ნავთობის პლათფორმაზე, თბოგამცვლელ ტექნიკაში, ასევე ცვლის თუთირებას.
• ალუმინის სულფიდი გამოიყენება გოგირდწყალბადის წარმოებისათვის.
• მიმდინარეობს კვლევა ალუმინის ქაფის შემუშავებაზე, როგორც განსაკუთრებულად მტკიცე და მსუბუქი მასალა.

როგორც აღმდგენელი

• როგორც ტერმიტების კომპონენტი, ნარევები ალუმოთერმიისათვის.
• ალუმინს გამოიყენებენ იშვიათი ლითონების აღსადგენად თავიანთი ოქსიდებიდან ან ჰალოგენიდებიდან.

შენადნობები ალუმინის საფუძველზე

სუფთა ალუმინს როგორც კონსტრუქციულ მასალას თითქმის არ გამოიყენებენ, იხმარება მხოლოდ მისი შენადნობები.

                              ალუმინის ნაგლინი

• ალუმინო-მაგნიუმიანი Al – Mg (სერია 5ххх). Al – Mg სისტემის შენადნობები ხასიათდებიან დამაკმაყოფილებელი სიმტკიცის, კარგი პლასტიკურობის, ძალიან კარგი შედუღების და კოროზიისადმი მდგრადობის შეხამებით. ამის გარდა, ეს შენადნობები გამოირჩევიან მაღალი ვიბრომდგრადობით.

ამ სისტემის შენადნობებში, მაგნიუმის შემადგენლობა განისაზღვრება 6 %-ით, იქმნება შეერთების ევტექტიკური სისტემა Al3Mg2-სა და მყარ ნარევს შორის ალუმინის საფუძველზე. მრეწველობაში ფართოდ გამოიყენება შენადნობები სადაც Mg-ის შემცველობა მერყეობს 1-დან 5 %-მდე.

Mg-ის შემცველობის ზრდასთან ერთად იზრდება შენადნობის სიმტკიცეც. მაგნიუმის ყოველი პროცენტი ზრდის სიმტკიცის ზღვარს 30 მპა-ით, ხოლო დენადობის ზღვარს - 20 მპა-ით. ამასთან ფარდობითი დაგრძელება მცირდება უმნშვნელოდ და 30-35 %-ის ფარგლებშია.

შენადნობები რომლებიც მაგნიუმს შეიცავენ 3 %-მდე (მასის მიხედვით) სტრუქტურულად სტაბილურია ოთახის და შედარებით მაღალი ტემპერატურის დროს. მაგნიუმის კონცენტრაციის ზრდასთან ერთად შენადნობის სტრუქტურა არასტაბილური ხდება. ამას გარდა, მაგნიუმის შემადგენლობის ზრდა 6 %-ზე მაღლა იწვევს შენადნობის კოროზიისადმი მდგრადობის გაუარესებას.

Al - Mg სისტემის შენადნობების სიმტკიცის მაჩვენებლების გასაუმჯობესებლად ხდება ლეგირება ქრომით, მანგანუმით, ტიტანით, სილიციუმით, ან ვანადიუმით. ამ სისტემის შენადნობებში სპილენძისა და რკინის მოხვედრას არიდებენ, რადგანაც ისინი ამცირებენ კოროზიისადმი მდგრადობას და შედუღაბებას.

• ალუმინო-მანგანუმიანი Al – Mn (სერია 3ххх). ამ სისტემის შენადნობები ფლობენ კარგ სიმტკიცეს, პლასტიკურობას და ტექნოლოგიურობას, მაღალ კოროზიულ მდგრადობას და კარგ შედუღაბებას.

Al - Mn სისტემის შენადნობების ძირითადი მინარევებია რკინა და სილიციუმი. ორივე ეს ელემენტი ამცირებს მანგანუმის გახსნას ალუმინში. მწვრილმარცვლოვანი სტრუქტურის მისაღებად ამ სისტემის შენადნობებს უწევენ ტიტანით ლეგირებას. საკმარისი რაოდენობის მანგანუმის არსებობა უზრუნველყოფს სტრუქტურის სტაბილურობას ოთახისა და უფრო მაღალი ტემპერატურის პირობებში.

• ალუმინო-სპილენძიანი Al–Cu (Al–Cu–Mg) (სერია 2ххх). ამ სისტემის შენადნობების მექანიკური თვისებები თერმოგამტკიცებულ მდგომარეობაში აღწევს, ზოგჯერ კი აჭარბებს აღემატება კიდეც, დაბალნახშირბადიანი ფოლადების მექანიკურ თვისებებს. ეს შენადნობები მაღალტექნოლოგიურნი არიან. მაგრამ მათ აქვთ არსებითი ნაკლოვანებებიც - კოროზიისადმი დაბალი წინააღმდეგობა, რაც საჭიროებს დამცველი ფენის აუცილებელ გამოყენებას.

ლეგირებისათვის გამოიყენება მანგანუმი, სილიციუმი, რკინა და მაგნიუმი. ამასთან ყველაზე ძლიერ გავლენას თვისებებზე ახდენს უკანასკნელი: მაგნიუმით ლეგირება (პასტით დაფარვა) შესამჩნევად ადიდებს სიმტკიცის და დენადობის ზღვარს. სილიციუმის დამატება შენადნობში ზრდის მის ხელოვნურ დაბერებას. რკინითა და ნიკელით ლეგირება ამაღლებს მეორე სერიის შენადნობების სიმხურვალე მდგრადობას.

• Al–Zn–Mg (Al–Zn–Mg–Cu) სისტემის შენადნობები (სერია 7ххх). ამ სისტემის შენადნობები ფასობენ თავისი მაღალი სიმტკიცით და კარგი ტექნოლოგიურობით. სისტემის წარმომადგენელი – შენადნობი 7075 წარმოადგენს ყველაზე მტიცეს ალუმინიან შენადნობებს შორის. ასეთი მაღალი სიმტკიცის ეფექტი მიიღება თუთიის (70 %) და მაგნიუმის (17,4 %) მაღალი ხსნადობით მაღალი ტემპერატურების დროს, რომელიც მკვეთრად მცირდება გაცივებისას.

მაგრამ მნიშვნელოვან ნაკლს წარმოადგენს კოროზიისადმი მკვეთრად დაბალი მდგრადობა ძაბვის ქვეშ ყოფნისას. კოროზიისადმი მდგრადობის გაზრდა ძაბვის ქვეშ შესაძლებელია სპილენძით ლეგირებით (პასტით დაფარვა).

აღსანიშნავია 60-იან წლებში აღმოჩენილი კანონზომიერება: შენადნობებში ლითიუმის შემცველობა ანელებს ბუნებრივ და აჩქარებს ხელოვნურ დაბერებას. ამას გარდა, ლითიუმის არსებობა ამცირებს შენადნობის კუთრ წონას და მნიშვნელოვნად ზრდის დრეკადობის მოდულს. ამ აღმოჩენის საფუძველზე შემუშაბულ იქნა ახალი სისტემის შენადნობები Al–Mg–Li, Al–Cu–Li и Al–Mg–Cu–Li.

• ალუმინო-სილიციუმიანი შენადნობებს (სილუმინი) ყველაზე უფრო უხდება და გამოიყენება ჩამოსხმა. ყველაზე ხშირად ასხამენ მექანიზმების კორპუსებს.
• კომპლექსური შენადნობები ალუმინის საფუძველზე: ავიალი.
• ალუმინი გადაფის ზეგამტარ მდგომარეობაში 1,2 კელვინი ტემპერატურის დროს.

ალუმინი როგორც დანამატი სხვა შენადნობებში

ალუმინი წარმოადგენს მნიშვნელოვან კომპონენტს ბევრი შენადნობისათვის. მაგალითად, ალუმინიან ბრინჯაოში ძირითად კომპონენტებს წარმოადგენენ - სპილენძი და ალუმინი. მაგნიუმიან შენადნობებში დანამატად ყველაზე ხშირად გამოიყენება ალუმინი. სპირალებისა და ხვიების დასამზადებლად (სხვა შენადნობებთან ერთად) ელექტროგამახურებელ დანადგარებში გამოიყენებენ ფექრალს (Fe, Cr, Al).

საიუველირო ნაკეთობები

როდესაც ალუმინი ძალიან ძვირი ღირდა, მისგან ამზადებდნენ სხვადასხვა საიუველირო ნაკეთობებს. მაგალითად ნაპოლეონ III შეუკვეთა ალუმინის ფოლაქები, ხოლო მენდელეევს 1889 წ. აჩუქეს სასწორი რომლის თეფშები ოქროსა და ალუმინის იყო. მოდა მასზე უცებვე გავიდა, როდესაც აღმოჩენილ იქნა მიღების ახალი ტექნოლოგიები, რითაც მისი თვითღირებულება საკმაოდ დაეცა. ახლა ალუმინი ზოდჯერ გამოიყენება ბიჟუტერიის წარმოებისას.

მინის წარმოება

მინის წარმოებაში გამოიყენება ალუმინის ფტორიდი, ფოსფატი და ოქსიდი.

კვების მრეწველობა

ალუმინი რეგისტრირებულია როგორც კვების დანამატი Е173.

ალუმინი და მისი შენაერთები სარაკეტო ტექნიკაში

ალუმინი და მისი შენაერთები გამოიყენებიან როგორც მაღალეფექტური სარაკეტო საწვავი ორკომპონენტიან სარაკეტო საწვავებში და როგორც საწვავი კომპონენტი მყარ სარაკეტო საწვავებში. ალუმინის შემდეგი შენაერთები წარმოადგენენ უდიდეს პრაქტიკულ მნიშვნელობას როგორც სარაკეტო საწვავი:

• ალუმინის ფხვნილი როგორც საწვავი მყარ სარაკეტო საწვავებში. გამოიყენება ასევე ფხვნილის სახით და სუსპენზიის სახით ნახშიწყალბადებში.
• ალუმინის ჰიდრიდი.
• ალუმინის ბორანატი.
• ტრიმეთილალუმინი.
• ტრიეთილალუმინი.
• ტრიპროპილლუმინი.

საწვავთა თეორიული მაჩვენებლები, ალუმინის ჰიდრიდისა და სხვადასხვა დამჟანგავების მიერ წარმოქმნილთათვის

დამჟანგავი	კუთრი წევა (Р1, წმ)	წვის ტემპერატურა °С	საწვავის სიმკვრივე, გ/სმ³	სიჩქარის მონამატი, ΔVид, 25, მ/წმ	საწვავის წონითი შემადგ. %
ფთორი	348,4	5009	1,504	5328	25
ტეტრაფტორჰიდრაზინი	327,4	4758	1,193	4434	19
ClF3	287,7	4402	1,764	4762	20
ClF5	303,7	4604	1,691	4922	20
პერქლორილფტორიდი	293,7	3788	1,589	4617	47
ჟანგბადის ფტორიდი	326,5	4067	1,511	5004	38,5
ჟანგბადი	310,8	4028	1,312	4428	56
წყალბადის ზეჟანგი	318,4	3561	1,466	4806	52
N2O4	300,5	3906	1,467	4537	47
აზოტმჟავა	301,3	3720	1,496	4595	49

ადამიანის კანის მიერ ალუმინის შთანთქმის სქემა.

ტოქსიკურობა

ალუმინი გამოირჩევა უმნიშვნელო ტოქსიკური მოქმედებით, მაგრამ ბევრი ალუმინის ხსნადი არაორგანული შენაერთები წყალში ინარჩუნებენ ხსნადობას დიდი დროის განმავლობაში და შეუძლიათ ნეგატიური ზემოქმედება ადამიანზე და სხვა თბილსისხლიან ცხოველებზე სასმელი წყლის მეშვეობით. ყველაზე საწამლავია ალუმინის ქლორიდები, ნიტრატები, აცეტატები, სულფატები და სხვა. ადამიანზე ტოქსიკურ მოქმედებას იწვევს (ორგანიზმში მოხვედრის შემთხვევაში) ალუმინის შენაერთების შემდრგი დოზები (მგ/კგ სხეულის წონასთან):

• ალუმინის აცეტატი — 0,2-0,4;
• ალუმინის ჰიდროქსიდი — 3,7-7,3;
• ალუმინის შაბი — 2,9.

უპირველეს ყოვლისა მოქმედებენ ნერვიულ სისტემაზე (გროვდებიან ნერვულ ქსოვილებში, რაც იწვევს ცნს-ის ფუნქციის მძიმე დარღვევებს). მიუხედავად ამისა ალუმინის ნეიროტოქსიკური თვისებების შესწავლა დაიწყეს 1960 წლებში, რადგანაც ლითონის დაგროვებას ორგანიზმში ეწინააღმდეგება მისი გამოყვანის მექანიზმები. ჩვეულებრივ პირობებში შარდთან ერთად დღეღამის განმავლობაში გამოიყოფა 15 მგ-მდე ელემენტი. შესაბამისად, ნეგატიურ ეფექტს იწვევს ადამიანებში რომელთაც თირკმლების ფუნქციის დარღვევა შეიმჩნევა.

სამეურნეო-სასმელ წყალში ალუმინის ნორმატიული შემცველობა შეადგენს 0,2 მგ/ლ. ამასთან შემცველობა შეიძლება გაზრდილ იქნას 0,5 მგ/ლ-მდე მთავარი სახელმწ. სანიტარული ექიმის მიერ.

ზოგიერთი ბიოლოგიური კვლევების შედეგად ორგანიზმში ალუმინის მოხვედრა მიჩნეულ იქნა ალცგეიმერის დაავადების გამომწვევ ფაქტორად., მაგრამ ეს კვლევა გვიან გაკრიტიკებულ იქნა და მათ შორის კავშირი უარყოფილი იქნა.

იხ. ვიდეო - ალუმინი

ექსპოზიციის მარშრუტები

საკვები არის ალუმინის მთავარი წყარო. სასმელი წყალი შეიცავს უფრო მეტ ალუმინს, ვიდრე მყარ საკვებს; თუმცა, ალუმინი საკვებში შეიძლება უფრო მეტად შეიწოვოს, ვიდრე ალუმინი წყლისგან. ადამიანის ორალური ალუმინის ზემოქმედების ძირითადი წყაროებია საკვები (კვების დანამატებში, საკვების და სასმელების შეფუთვაში და სამზარეულოს ჭურჭელში მისი გამოყენების გამო), სასმელი წყალი (მუნიციპალური წყლის სამკურნალოდ გამოყენების გამო) და ალუმინის შემცველი მედიკამენტები (განსაკუთრებით ანტაციდები). /წყლულის საწინააღმდეგო და ბუფერული ასპირინის ფორმულირებები). ევროპელებში დიეტური ექსპოზიცია საშუალოდ 0,2–1,5 მგ/კგ/კვირაშია, მაგრამ შეიძლება იყოს 2,3 მგ/კგ/კვირაში. ალუმინის უფრო მაღალი ექსპოზიციის დონე ძირითადად შემოიფარგლება მაღაროელებით, ალუმინის მწარმოებელი მუშებით და დიალიზის მქონე პაციენტებით.

ანტაციდების, ანტიპერსპირანტების, ვაქცინების და კოსმეტიკური საშუალებების მოხმარება უზრუნველყოფს ზემოქმედების შესაძლო გზებს. მჟავე საკვების ან ალუმინის შემცველი სითხეების მოხმარება აძლიერებს ალუმინის აბსორბციას,  და ნაჩვენებია, რომ მალტოლი ზრდის ალუმინის დაგროვებას ნერვულ და ძვლოვან ქსოვილებში.

მკურნალობა

დიდი რაოდენობით ალუმინის უეცარი მიღების საეჭვო შემთხვევაში, ერთადერთი მკურნალობაა დეფეროქსამინ მეზილატი, რომელიც შეიძლება მიეცეს ორგანიზმიდან ალუმინის ქელაციის გზით გამოდევნას. თუმცა, ეს სიფრთხილით უნდა იქნას გამოყენებული, რადგან ეს ამცირებს არა მხოლოდ ალუმინის კორპუსის დონეს, არამედ სხვა ლითონებს, როგორიცაა სპილენძი ან რკინა.

„ბოქსიტის ნარჩენების“ შესანახი ნაგებობა სტადში, გერმანია. ალუმინის ინდუსტრია ყოველწლიურად გამოიმუშავებს დაახლოებით 70 მილიონ ტონა ამ ნარჩენს.

ალუმინის მაღალი დონე გვხვდება სამთო უბნებთან ახლოს; მცირე რაოდენობით ალუმინი გამოიყოფა გარემოში ნახშირზე მომუშავე ელექტროსადგურებში ან ინსინერატორებში. ჰაერში ალუმინი გამოირეცხება წვიმის შედეგად ან ჩვეულებრივ წყდება, მაგრამ ალუმინის მცირე ნაწილაკები ჰაერში დიდხანს რჩება.

მჟავე ნალექი არის მთავარი ბუნებრივი ფაქტორი ბუნებრივი წყაროებიდან ალუმინის მობილიზებისთვის და ალუმინის გარემოზე ზემოქმედების მთავარი მიზეზი; თუმცა, მარილისა და მტკნარ წყალში ალუმინის არსებობის მთავარი ფაქტორია სამრეწველო პროცესები, რომლებიც ასევე ათავისუფლებენ. ალუმინი ჰაერში.

წყალში ალუმინი მოქმედებს როგორც ტოქსიკური აგენტი ღრძილების სუნთქვის ცხოველებზე, როგორიცაა თევზები, როდესაც წყალი მჟავეა, რომელშიც ალუმინი შეიძლება დალექოს ღრძილებზე,  რაც იწვევს პლაზმისა და ჰემოლიმფის იონების დაკარგვას, რაც იწვევს ოსმორეგულაციის უკმარისობას. ალუმინის ორგანული კომპლექსები ადვილად შეიწოვება და ხელს უშლის მეტაბოლიზმს ძუძუმწოვრებსა და ფრინველებში, მიუხედავად იმისა, რომ ეს იშვიათად ხდება პრაქტიკაში.

ალუმინი არის პირველადი ფაქტორებს შორის, რომლებიც ამცირებენ მცენარეთა ზრდას მჟავე ნიადაგებზე. მიუხედავად იმისა, რომ ზოგადად უვნებელია მცენარის ზრდისთვის pH-ნეიტრალურ ნიადაგებში, მჟავე ნიადაგებში ტოქსიკური Al3+ კათიონების კონცენტრაცია იზრდება და არღვევს ფესვების ზრდას და ფუნქციას ხორბალმა შეიმუშავა ტოლერანტობა ალუმინის მიმართ, ათავისუფლებს ორგანულ ნაერთებს, რომლებიც აკავშირებენ მავნე ალუმინის კათიონებს. ითვლება, რომ სორგოს აქვს იგივე ტოლერანტობის მექანიზმი.

ალუმინის წარმოებას აქვს საკუთარი გამოწვევები გარემოსთვის წარმოების პროცესის თითოეულ საფეხურზე. მთავარი გამოწვევა არის სათბურის გაზების ემისია. ეს აირები წარმოიქმნება დნობის ქარხნების ელექტრომოხმარებისა და გადამუშავების ქვეპროდუქტებისგან. ამ გაზებიდან ყველაზე ძლიერია დნობის პროცესის პერფტორნახშირბადები. გამოთავისუფლებული გოგირდის დიოქსიდი არის მჟავა წვიმის ერთ-ერთი ძირითადი წინამორბედი.

მეტალის ალუმინის ბიოდეგრადაცია ძალზე იშვიათია; ალუმინის კოროზიული ორგანიზმების უმეტესობა პირდაპირ არ ესხმის თავს ან მოიხმარს ალუმინს, არამედ წარმოქმნის კოროზიულ ნარჩენებს. სოკო Geotrichum candidum-ს შეუძლია მოიხმაროს ალუმინი კომპაქტურ დისკებში. ბაქტერია Pseudomonas aeruginosa და სოკო Cladosporium resinae ჩვეულებრივ აღმოჩენილია თვითმფრინავების საწვავის ავზებში, რომლებიც იყენებენ ნავთის საწვავს (არა გაზს) და ლაბორატორიულ კულტურებს შეუძლიათ ალუმინის დეგრადაცია.

იხ. ვიდეო - Aluminium - The Material That Changed The World