الألومنيوم

الألومنيوم عنصر في الجدول الدوري له الرمز Al والعدد الذري 13. وهو فلز ذو لون أبيض فضي من مجموعة البورون من العناصر الكيميائية. وهو معدن مطيلي أي قابل للسحب. وهو عنصر غير ذواب في الماء في الشروط العادية.وهو من أكثر الفلزات وفرة في القشرة الأرضية، وترتيبه الثالث من بين أكثر العناصر وفرة في الكرة الأرضية بعد الأكسجين والسيليكون. يشكل الألومنيوم 8% من وزن سطح الأرض الصلب. ويعتبر الألومنيوم من أكثر المعادن فعالية كيميائية كمعدن حر، ولذلك نجده مرتبطا بأكثر من 270 معدن مختلف. المصدر الرئيسي للألومنيوم هو معدن خام البوكسيت. يمتاز الألومنيوم بمقاومته للتآكل وبخفة وزنه حيث يدخل في صناعة الطائرات.

وللألومنيوم قدرة مميزة على مقاومة التآكل بسبب ظاهرة التخميل وبسبب كثافة المعدن المنخفضة. العناصر البنيوية المصنوعة من الألومنيوم وسبائكه ذات دور فعال في الصناعة الفضائية ومهمة جدا في مجالات أخرى مثل النقل والبناء. وطبيعته التفاعلية جعلته مفيدا كحفاز أو كمادة مضافة في الخلائط الكيميائية، باللإضافة إلى استخدامه في متفجرات نترات الأمونيوم لتعزيز قوة الانفجار.

الخواص
الألومنيوم فلز خفيف الوزن، ومتين، وذو مظهر يتراوح بين الفضي والرمادي الداكن بحسب خشونة السطح. والألومنيوم غير ممغنط، وهو غير ذواب في الكحول، مع أنه يذوب في الماء في أشكال محددة. جيد التوصيل للحرارة والكهرباء. مقاومة الخضوع للألومنيوم النقي هي 7-11 ميغا باسكال، في حين أن سبائك الألومنيوم ذات مقاومة خضوع تتراوح من 200 إلى 600 ميغاباسكال.و للألومنيوم نحو ثلث كثافة وجساءة الفولاذ. فهو مطيلي، وسهل التشغيل، والسباكة، والبثق. وهو قابل للسحب ووللطرق حيث يمكن قولبته بشكل سهل نسبياً.

تعود قدرة الألومنيوم الممتازة على مقاومة التآكل إلى الطبقة السطحية الرقيقة غير النفوذة والمتماسكة من أكسيد الألومنيوم التي تتشكل عندما يتعرض الفلز للهواء، مما يمنع استمرار عملية الأكسدة. أقوى سبائك الألومنيوم تكون أقل مقاومة للتآكل بسبب التفاعلات الجلفانية مع سبائك النحاس وهذه المقاومة للتآكل عادة ماتنخفض انخفاضا كبيرا عندما يوجد عدة محاليل ملحية، لا سيما بوجود معادن مختلفة.

تترتب ذرات الألومنيوم في بنية مكعب متمركز الوجوه (fcc).

الألومنيوم أحد المعادن القليلة التي تحافظ على انعكاسها الفضي الكامل عندما تكون بشكل مسحوق دقيق، مما يجعله مكونا هاما جدا قي الطلاءات الفضية. ومرآة الألومنيوم ذات أعلى انعكاس من أي معدن عند أطوال موجات (200-400 نانومتر) (في مجال الأشعة فوق البنفسجية) وعند 3000- 10000 نانومتر (قي مجال الأشعة تحت الحمراء)، في حين أن القصدير والفضة تتفوق عليه في مجال الضوء المرئي 400-700 نانومتر كما أن الفضة والذهب والنحاس تتفوق عليه في مجال الطول الموجي 700*3000.

الألومنيوم هو موصل جيد للحرارة والكهرباء، ووزنه أقل من النحاس. يمكن للألومنيوم أن يكون موصلا فائقا، مع درجة حرارة حرجة للتوصيل الفائق 1.2 كلفن، ومجال مغناطيسي حرج حوالي 100 غاوس.

النظائر
للألومنيوم تسعة نظائر يتراوح عددها الكتلي بين 23 و 30. يوجد في الطبيعة نظيرين فقط هما Al27 (نظير ثابت) وله وفرة طبيعية مقدارها 99.9%، وAl26 (مشع عمر النصف له 7.2 × 105 سنة). ينتج النظير Al26 من الأرغون في الغلاف الجوي بواسطة التشظي (Spallation) الذي تسببه بروتونات الأشعة الكونية. تستخدم نظائر الألومنيوم في التطبيقات العملية لتحديد تاريخ الترسبات البحرية، وعقيدات المنغنيز، والثلج الجليدي والكوارتز في القصف الصخري والنيزكي. وقد استخدمت نسبة Al26 إلى Be10 لدراسة دور نقل وترسيب وتخزين الرواسب وأوقات الدفن والتآكل على مدى 105 إلى 106 عام بالمقاييس الزمنية. وقد استخدم النظير الكوني Al26 أول ما استخدم في دراسات القمر والنيازك. فشظايا النيازك، بعد انفصالها عن الجسد الأب، كانت معرضة لقصف مكثف من الأشعة الكونية خلال سفرها عبر الفضاء، مما تسبب في توليد Al26. وبعد سقوطها على الأرض، حجب الغلاف الجوي شظايا النيزك من إنتاج المزيد من Al26، وبذلك يمكن استخدام اضمحلاله في تحديد عمر النيازك الأرضية. وقد أظهرت الأبحاث النيزكية أن Al26 كان وفيرا في وقت تكوين كوكبنا. ويعتقد معظم علماء النيازك أن الطاقة المنطلقة من اضمحلال Al26 كانت مسؤولة عن ذوبان وتمايز بعض الكويكبات بعد تشكيلهم منذ 4.55 مليار سنة.

وجوده في الطبيعة
فلز الألمنيوم هو من أكثر العناصر الفلزية توافراً في القشرة الأرضية بعد الأكسجين والسيليكون بنسبة مقدارها 8.3%. لا يواجد فلز الألومنيوم في الطبيعة بشكله النقي الحر، ويعود ذلك إلى إلفته القوية للأوكسجين، فيكون في الأكاسيد أو السيليكات. الفلسبار، وهى أكثر مجموعات الفلزات شيوعا في القشرة الأرضية، هي سيليكات الألومنيوم. يمكن لمعدن الألومنيوم الأصلي أن يوجد كحالة ثانوية في البيئات منخفضة الأكسجين، مثل داخل بعض البراكين. كما يوجد أيضا في فلزات البريل، والكرايوليت، والغارنيت، والإسبينل، والفيروز[7]. الشوائب في أكسيد الألومنيوم، مثل الكروم أو الكوبالت تعطي الأحجار الكريمة مثل الياقوت والياقوت الأزرق (سافير). أكسيد الألومنيوم النقي والمعروف باسم كوراندوم (Corundum)، هو أحد أقسى المواد المعروفة على الإطلاق.

ومع أن الألومنيوم هو عنصر شائع ومنتشر وعلى نطاق واسع، إلا أن فلزات الألومنيوم لا تعتبر مصادرا اقتصادية للمعدن. فكل معدن الألومنيوم تقريبا ينتج من معدن خام البوكسيت AlOx(OH)3-2x. يوجد البوكسيت نتيجة التجوية أديم الأرض التي تحتوي على نسبة قليلة من الحديد والسيليكا في ظروف مناخية مدارية. وتوجد كميات كبيرة من البوكسيت في أستراليا، والبرازيل، وغينيا، وجامايكا ولكن مناجم المعدن الخام الرئيسية هي في غانا، واندونيسيا، وجامايكا، وروسيا، وسورينام. ويصهر المعدن الخام أساسا في أستراليا والبرازيل وكندا والنرويج وروسيا والولايات المتحدة. ونظرا لأن عملية الصهر هي عملية كثيفة الاستخدام للطاقة، فإن المناطق التي يزيد فيها إمدادات الغاز الطبيعي (مثل دولة الإمارات العربية) أصبحت أماكن تكرير للألومنيوم.



إنتاج الألومنيوم
على الرغم من الألمنيوم هي العنصر المعدني الأكثر وفرة في قشرة الأرض (ويعتقد ان 7.5 إلى 8.1 في المئة)، فإنه من النادر في شكل حر، ويحدث في البيئات التي تفتقر إلى الأكسجين، مثل البراكين الطينية، وكان يعتبر المعدن الثمين أكثر قيمة من الذهب. نابليون الثالث، إمبراطور فرنسا، كان يزعم انه أقام مأدبه طعام حيث أعطى أكثر الضيوف شرفا أواني من الألومنيوم، في حين أن الأخرين من الضيوف أعطاهم الذهب. وقد اكتمل نصب واشنطن التذكارى، مع 100 أوقية (2.8 كلغ)من الألومنيوم باعتباره اللمسه الأخيره والتي تم وضعها في مكان في يوم 6 ديسمبر 1884، وذلك في حفل اخلاص متقن. وكانت أكبر قطعة مفرده من الألومنيوم في ذلك الوقت. وفي ذلك الوقت، الألمنيوم، كان غالى مثل الفضة. وقد تم إنتاج الألومنيوم بكميات تجارية في ما يزيد قليلا على 100 سنة.

الألومنيوم يعتبر فلز ذات طبيعه تفاعليه قوية والذي يكون روابط كيميائيه ذات طاقة عالية مع الأكسجين.بالمقارنة مع معظم المعادن الأخرى، فإنه من الصعب استخراجه من الخام، مثل البوكسايت، ويرجع ذلك إلى الطاقة اللازمة لتقليل أكسيد الألومنيوم (Al2O3).على سبيل المثال ،الاختزال المباشر مع الكربون ،باعتباره يستخدم لإنتاج الحديد، لايمكن كيميائيا، لأن الألومنيوم عامل اختزال أقوى من الكربون.أكسيد الألومنيوم له درجة انصهار نحو 2،000 °C. ولذلك، يجب أن انتزعت الكهربائي. في هذه العملية، أكسيد الألومنيوم يذوب في الكرايوليت المنصهر وبعد ذلك يختزل إلى الفلز النقى.درجة الحرارة التشغيلية للحد من الخلايا حوالي 950 إلى 980 °C. كما وجد الكرايوليت بعلم المعادن المعادن في جرينلاند، ولكن في الاستخدام الصناعي فقد استعيض الاصطناعية الجوهر. الكرايوليت هو مركب كيميائي من الألومنيوم والصوديوم والكالسيوم والفلوريد: (Na3AlF6).أكسيد الألومنيوم (مسحوق أبيض) ويتم الحصول عليه بتكرير البوكسايت في عملية باير لكارل باير.(السابق ،عملية ديفيل وكانت هي الغالبة في تكنولوجيا التكرير.)

كما ذكر سابقاً فإن مادة الألومنيوم شديد الارتباط مع الأكسجين بحيث يصعب فصلهما. بالمقارنة مع الفلزات الأخرى، فإنه من الصعب أن يتم فصله من خاماته، مثل البوكسيت، وذلك نظراً إلى الطاقة اللازمة لإرجاع أكسيد الألومنيوم Al2O3. على سبيل المثال، فإن الإرجاع المباشر بالكربون كما يتم مع الحديد غير ممكن كيميائياً، لأن الألمنيوم بحد ذاته عامل مرجع أكثر قوة من الكربون. وبما أن لأكسيد الألمنيوم نقطة انصهار عالية نسبياً حوالي 2000 °س، لذلك فإن الألمنيوم يستحصل عن طريق التحليل الكهربائي. يحل أكسيد الألومنيوم في هذه العملية في الكريوليت Na3AlF6 المذاب، من ثم يرجع إلى الفلز النقي. تكون درجة حرارة التشغيل لخلايا الإرجاع من 950 إلى 980 °س. يتواجد الكريوليت كمعدن في غرينلاند، أما أكسيد الألومنيوم فيستحصل من معالجة البوكسيت بطريقة باير.


التحليل الكهربائي
إن طريقة التحليل الكهربائي لالستحصال الألومنيوم حلت محل طريقة فولر Wöhler process، والتي كانت تتضمن إرجاع كلوريد الألومنيوم اللا مائي بالبوتاسيوم. كل من المسريين المستعملين في عملية التحليل الكهربائي مصنوعان من الكربون. عندما تصبح الخامة في الحالة المنصهرة تتحرر الشوارد (الأيونات) وتصبح حرة الحركة، وتحدث العمليات التالية على المساري:

على المهبط (الكاثود)، المسرى السالب؛ نحصل على الألومنيوم
Al3+ + 3 e− → Al
يلاحظ هنا أن الألومنيوم حدثت عليه عملية إرجاع (ربح إلكترونات)، ويتشكل الألمنيوم الحر بشكله الفلزي، ويهبط إلى القاع.

على المصعد (الأنود)، المسرى الموجب؛ يتحرر الأكسجين
- 2O2- → O2 + 4e
باستمرار تعرض مسرى الكربون للأكسجين تحدث عملية أكسدة له، حيث يتشكل ثنائي أكسيد الكربون

C + O2 → CO2

لذلك يجب استبدال قضبان الكربون على المسرى الموجب باستمرار كونها تستهلك أثناء سير العملي


إعادة التصنيع
الألومنيوم يكون قابل لاعادة التصنيع بنسبة 100% بدون أى فقد في خاماته الطبيعية.أعادة المعدن لطبيعته عن طريق أعادة التصنيع أصبح مظهر هام في صناعة الألومنيوم.

إعادة التصنيع تتضمن صهر الخردة, وهى عملية تحتاج إلى 5 في المائه فقط من الطاقة المستخدمة لإنتاج الألومنيوم من الخام.ولكن جزءا كبيرا (حوالي 15% من المواد الداخلية) تفقد كشوائب (رماد يشبه الأكسيد).

وكانت إعادة التصنيع ذات نشاط منخفض وغير بارزة حتى أواخر 1960s، عندما أثارالاستخدام المتزايد لعلب المشروبات وعى العامة

يختبر الألومنيوم في أوروبا بمعدلات عالية من اعادة التصنيع، التي تتراوح بين 42% من علب المشروبات، 85% من مواد البناء و 95% من مركبات النقل.

الألومنيوم المعاد تصنيعة يسمى ألومنيوم ثانوى, ولكنه يحافظ على نفس الخصائص الفيزيائية مثل الألومنيوم الأصلى.ويتم إنتاج الألمنيوم الثانوي على نطاق واسع من الأشكال ويستخدم في 80% من سبائك الحقن.وله استخدام هام اخر في النتوء.

الشوائب البيضاء الناتجة من إنتاج الالومنيوم الأصلى ومن عمليات اعادة التصنيع الثانوى ماتزال تحتوى على كميات مفيدة من الألومنيوم والتي يمكن استخراجها صناعيا. العملية تنتج بيلتات الالومنيوم، إلى جانب ماده شائبة بالغة التعقيد.هذه النفاية هي من الصعب السيطرة عليها.وهى تتفاعل مع الماء، وتطلق خليط من الغازات (بما في ذلك، من بين غازات أخرى، الهيدروجين، والأسيتيلين، والأمونيا) التي تشتعل تلقائيا عند تعرضها للهواء؛ التعرض للهواء الرطب ينتج عنه انطلاق كميات وفيرة من غاز الأمونيا.ورغم هذه الصعوبات، فان هذه النفايات وجد أن لها فائدة في كحشوة في الأسفلت والخراسانة.

الكيمياء
[عدل] حالة التأكسد الأولى
AlH ينتج عند تسخين الألومنيوم في جو من الهيدروجين.Al2O يصنع عن طريق تسخين الأكسيد العادي ،Al2O3، مع السيليكون في 1800 درجة مئوية في فراغ.[15]

Al2S يمكن تحضيره بتسخين Al2S3 مع رقائق الألومنيوم في 1300 درجة مئوية في فراغ. وبسرعة لايتناسب مع المواد الأولية.السيليندى يحضر بطريقة متوازية.

AlF, AlCl و AlBr توجد في حالة غازية عندما يسخن ثلاثى الهاليد مع الألومنيوم. هاليدات الألومنيوم توجد عادة في صيغة AlX3. e.g. AlF3, AlCl3, AlBr3, AlI3 الخ.

[عدل] حالة الأكسدة الثانية
الألمنيوم أحادي الأكسيد، AlO قد تم اكتشافه في الحالة الغازية بعد الانفجار، وفي امتصاص الأطياف.[16]

[عدل] حالة الأكسدة الثالثة
قواعد فاجان تظهر أن الكاتيون البسيط ثلاثى التكافؤAl3+ غير متوقع أن يوجد في الأملاح غير السائلة أو المركبات binary مثل Al2O3.الهيدروكسيد يعتبر قاعدة ضعيفة وأملاح الألومنيوم للأحماض الضعيفة, مثل الكربونات، لايمكن تحضيرها.أملاح الأحماض القوية، مثل النترات تكون مستقرة وتذوب في الماء، تشكل هيدرات مع على الأقل ستة جزيئات من الماء في التبلور.

هيدريد الألومنيوم AlH3)n) يمكن أن ينتج من ثلاثى ميثيل الألومنيوم ومزيد من الهيدروجين.وهى تحترق بفرقعة في الهواء.يمكن أن تحضر أيضا بفعل كلوريد الألومنيوم على هيدريد الليثيوم في محلول ايثيرى, ولكن لايمكن ان تعزل حرة من المحلول.هيدرات-الألومينو لمعظم العناصر موجبة الشحنة معروفة, وأكثرها فائدة هو lithium aluminium hydride ,Li[AlH4].انها تتحلل إلى هيدريد الليثيوم والألومنيوم والهيدروجين عند تعرضها للحرارة ،وتتميأ بالمياه.لها استخدامات كثيرة في الكيمياء العضوية، وخاصة كعامل مختزل.فإن هاليدات الألومينو لها هيكل متشابه.

هيدروكسيد الألومنيوم يمكن إعداده كراسب جيلاتيني بإضافة الأمونيا إلى محلول مائي من ملح الألومنيوم.ويجرى في وسط الغلاف الجوى العادى, باعتباره حمض ضعيف جدا, ويكون الألومينات مع الالكيلات.هي موجودة في مختلف أشكال بلورية.

كربيد الألومنيوم Al4C3 يمكن تحضيره بتسخين خليط من العناصر فوق 1000 °C. البلورات ذات اللون الأصفر الباهت لها شكل شبكى, وتتفاعل مع الماء أو الأحماض المخففه لكى تعطى الميثان.فإن acetylide، لو 2 (ج 2) 3، ويتم عن طريق تمرير الأسيتيلين أكثر من الألومنيوم ساخنة.

نيتريد الالومينيوم. AlN, يمكن ان يحضر من العناصر عند درجة حرارة 800 °C.فوسفيد الألمنيوم، AlP, يحضر بالمثل, والتحلل المائى يعطى فوسفين، أكسد الالومنيوم, Al2O3، يحدث في الطبيعة ككوراندوم, ويمكن أن يحضر عن طريق حرق الالومنيوم في الأكسجين أو عن طريق تسخين الهيدروكسيد, النيتريت أو الكبريت.وباعتبارها أحجار كريمة, فان صلابتها يتعداها الماس, نيتريد البورون, والكربوراندوم فقط.وهى إلى حد كبير لاتذوب في الماء.كبريتيد الالومنيوم, Al2S3، يمكن تحضيره عن طريق تمرير كبريتيد الهيدروجين على مسحوق الألومنيوم.وهو متعدد الأشكال.

يوديد الألومنيوم، AlI3, يعتبر ديمر وله تطبيقات في التخليق العضوى.فلوريد الألومنيوم, AlF3، يمكن تحضيره بمعالجة الهيدروكسيد مع HF، أو يحضر من العناصر.وهو يتألف من جزيء عملاقالذي يتبخر دون ذوبان في 1291 °C. وهو خامل جدا.وثلاثى الهاليدات الأخرى تكون ديمر, ولها تركيب يشبه الكوبرى.فلوريد الألومنيوم / مجمعات المياه : عندما فلوريد الألومنيوم، ومعا في محلول مائي، بسهولة شكل أيونات معقدة مثل نواف ه 2 أ) 5 +2، نواف 3 (ح 2 م) 3 0، نواف 6 -3. هذه، نواف 6 −3 هو أكثر استقرارا. وتفسير ذلك هو أن الفلوريد والألومنيوم، واللذان يعتبران أيونات متلاصقة, يتداخلوا مع بعضهم مباشرة ليكونوا مركب معقد هو ثمانى ألومنيوم سداسى الفلورايد.عندما يكون الألومنيوم والفلورايد مجتمعين في الماء بنسبه مولاريه 6:1، يكون AlF6−3 أكثر صيغة شائعه، حتى عند نقص التركيزات نوعا ما.

المركبات العضوية-الفلزية للصيغة التجريبية AlR3 تكون موجودة (اذا لم يكونوا جزيئات عملاقة) ويكونوا على الاقل ثنائىة الجزيئات أو ثلاثية الجزيئات.لديهم بعض الاستخدامات في التخليق العضوي، على سبيل المثال.على سبيل المثال ثلاثى ميثيل الألومنيوم.

التحليل
وجود الألومنيوم يمكن اكتشافه في التحليل النوعي باستخدام الألومنيون.

التطبيقات
الاستخدام العام
الألومنيوم هو الأكثر استخداما من المعادن غير الحديدية. العالمية لإنتاج الألمنيوم في عام 2005 كان 31.9 مليون طن. وهو تعدى أى معدن اخر إلا الحديد (837.5 مليون طن). والالومنيوم النقى أخذ في الاعتبار فقط عنما كانت مقاومة الصدأ و/أو قابيليته للشغل عليه أهم من القوة والصلابة.وهناك طبقة رقيقة من الألومنيوم يمكن أن تترسب على سطح مستوى بواسطة ترسيب البخار الفيزيائى أو (نادرا جدا) ترسيب البخار الكيميائى أو أى وسائل كيميائية أخرى لتكوين الطلاءات المرئية والمرايا.وعندما تترسب, فان فيلم الألومنيوم النقى والجديد يستخدم كعاكس (حوالى 92%) للضوء المرئى وعاكس ممتاز (فوق 98%) للأشعة تحت الحمراء المتوسطة والبعيدة.

الألمنيوم النقي له قوة شد منخفضة, ولكن عند اختلاطه بمعالجة حرارية- ميكانيكية، فان سبائك الالومنيوم تظهر تحسن كبير في الخصائص الميكانيكية, خصوصا عندما تسخن.سبائك الألومنيوممن المكونات الحيويه من الطائرات والصواريخ نتيجة لنسبة قوتهم العاليه إلى وزنهم.الألومنيوم يون سبائك ع الفور مع العديد من العناصر مثل النحاس والزنك والمغنيسيوم والمنغنيز والسيليكون (على سبيل المثال (ديورالومين).اليوم، معظم المواد المعدنية التي يشار إلى انها قريبة جدا مثل الالومنيوم, هي فعلا السبائك.على سبيل المثال، عام الألومنيوم احباط ق هي سبائك من 92 ٪ إلى 99 ٪ من الألمنيوم.

بعض من استخدامات معدن الألومنيوم العديده في :

النقل (العربات والطائرات والشاحنات، والسكك الحديدية والسيارات، والسفن البحرية، والدراجات وغيرها) كورقة، وأنابيب، والمسبوكات الخ
التعبئة والتغليف (علب، ورق فويل، وما إلى ذلك)
البناء (النوافذ، الأبواب، والتحويلات، وأسلاك البناء، وما إلى ذلك)
مجموعة كبيرة من الأدوات المنزلية، من أواني الطهي إلى مضرب البيسبول، والساعات {76}، وأجهزة الكمبيوتر المحمولة (أبل).
أعمدة إنارة الشوارع، وصارى السفن، وأقطاب المشي الخ
المستويات الخارجية من الإلكترونيات المستهلكة, وفى حالات المعدات أيضا مثل معدات التصوير.
خطوط بث الكهرباء لتوزيع الطاقة.
MKM الصلب ومغنطيسات وألنيكو.
الألومنيوم فائق النقاء (، 99.980 ٪ 99.999 ٪ Al)، وتستخدم في مجال الإلكترونيات والأقراص المدمجة.
المغاسل الحرارية للالأجهزة الإلكترونية مثل الترانزستور ووحدات المعالجة المركزية.
المادة الأصلية للمعدن لالرئيسى تغطى النحاس بطبقة رقيقة تستخدم في شدة الاضاءة العالية لضوء LED.
مسحوق الألمنيوم يستخدم في الطلاء، والصناعات النارية مثل وقود الصورايخ الصلبة والثيرميت.
[عدل] مركبات الألمنيوم
ألومنيوم كبريتيت الأمونيا ([Al(NH4)](SO4)2),أمونيا الألومنيوم تستخدم كمادة حارقة, وفى تنقية المياه, ومعالجة مياه الصرف الصحى, وفى إنتاج الورق, وفى الأضافات الغذائية وفى صباغة الجلود.
استيات الألمنيوم هو ملح يستخدم في محلول كمادة قابضة.
بورات الألومنيوم (Al2O3 B2O3) يستخدم في إنتاج الزجاج والسيراميك.
الألومنيوم بوروهيدريد (Al(BH4)3) يستخدم كمادة مضافة لوقود الطائرات النفاثه.
برونز الألومنيوم (CuAl5).
كلوريد الألومنيوم (AlCl3) يستخدم : في صناعة الدهانات، ومضاد للعرق، وتكرير البترول وفى إنتاج المطاط الصناعي.
كلوروهيدرات الالومنيوم يستخدم كمزيل للعرق وفى علاج hyperhidrosis.
الألومنيوم fluorosilicate (2) سيف 6 (3) يستخدم في إنتاج الاصطناعية الأحجار الكريمة المستندات والزجاج والخزف.
هيدروكسيد الألومنيوم ((أوهايو) 3) يستخدم : بأنه مضاد للحموضة، بوصفها لاذع، والمياه وتنقية، في صناعة الزجاج والسيراميك، وتسرب المياه في الأقمشة.
أكسيد الألومنيوم (Al2O3) الألومينا, يوجد في الطبيعة ككوراندوم (الياقوت), الحجر, ويستخدم في صناعة الزجاج.الياقوت الصناعي يستخدم في الليزر لإنتاج الضوء المكثف.يستخدم كمقاوم, وضرورى لإنتاج لمبات الصوديوم عالية الضغط.
فوسفاتات الالومنيوم (AlPO4) تستخدم في تصنيع: الزجاج والسيراميك, عجينة ومنتجات الورق, مستحضرات التدجميل, الطلاءات, والورنيشات وفى صناعة طبقة الأسمنت المستخدمة في طب الأسنان.
كبريتات الالومنيوم (2) لذلك (4) (3) يستخدم : في صناعة الورق، بوصفها محرق، في إطفاء الحريق، وتنقية المياه ومعالجة مياه الصرف الصحي، والمضافات الغذائية، ونيران، ودباغة الجلود.
أيونات الألومنيوم المائية (مثل الموجودة في كبريتات الألومنيوم المائية) تستخدم للعلاج ضد طفيليات الأسماك مثل Gyrodactylus salaris.
في العديد من اللقاحات بعض أملاح الألمنيوم تستخدم بمثابة تقوية للمناعة (تقوية الاستجابة المناعية) للسماح للبروتين في اللقاح ليحقق الفعالية الكافية كمنشط للمناعة.


سبائك الألومنيوم في التطبيقات الهيكلية


رغوة الالومينيوم

سبائك الألومنيوم مع خصائصها الكبيرة تستخدم في التراكيب الهندسية.أنظمة السبيكة تصنف برقم النظام (ANSI) أو بالاسماء التي توضح مكونات السبيكة الأصلية (DIN and ISO).

قوة ومتانة سبائك الألومنيوم تختلف اختلافا كبيرا, ليس فقط نتيجة لمكونات سبيكة محددة, ولكن أيضا نتيجة للمعالجات الحرارية وعمليات التصنيع. ونقص الخبرة في هذه الجوانب من وقت إلى وقت قادت إلى أشكال ذات تصميم غير صحيح وأعطت الألومنيوم سمعة سيئة.

وهناك حد هام في صناعة سبائك الألومنيوم هو قوة التعب.وعلى عكس الصلب, سبائك الألومنيوم ليس لها حدود معروفة في التعب, بمعنى فشل التعب يحدث في النهاية حتى تحت دورة تحميلات صغيرة.ويعنى ذلك أن المهندسين يجب أن يقيموا هذه الأعباء ويصمموا لحياة مستقرة أفضل من حياة لانهاية لها.

هناك ميزة أخرى لسبائك الألومنيوم هي حساسيتها للحرارة. ومنتجين ورش العمل التي تتضمن التسخين يكونوا معقدين لحقيقة أن الألومنيوم (على العكس من الصلب) يذوب بدون أول احمرار متوهج.تكوين العمليات حيث يستخدم شعلة التفجير لذلك هذا يتطلب بعض الخبرة, حيث لايوجد إشارات مرئية تدل عن مدى ذوبان المادة.سبائك الألومنيوم، شأنها شأن جميع السبائك الهيكلية، فهى تخضع لبعض الضغوط الداخلية بعد عمليات التسخين مثل اللحام والصب.المشكلة مع سبائك الألومنيوم في هذا الصدد هو انخفاض درجة الانصهار، مما يجعلهم أكثر عرضة للتشوهات من الضغط الناتج عند تعرضها للحرارة.يمكن السيطرة على الألومنيوم المتعرض لضغط أثناء التصنيع عن طريق معالجة هذه الاجزاء بالحرره بوضعها في فرن, ونتبعها بتبريد تدريجيا—في الصلب المضغوط.

انخفاض درجة انصهار سبائك الألومنيوم لم يمنع استخدامها في صناعة الصواريخ حتى لاستخدامها في بناء غرف الاحتراق حيث يمكن أن تصل الغازات إلى 3500 ك. فإن المرحلة العليا من محرك Agena تستخدم تصميم الألومنيوم المبرد المتجدد لبعض الأجزاء من الخرطوم, ويتضمن ذلك درجة الحرارة الحرجة في منطقة الحنجرة.

التوصيلات المنزلية
مقارنة مع النحاس فان الالومنيوم يمثل نحو 65 ٪ من توصيل الكهرباء من حيث الحجم، على الرغم من 200 ٪ من حيث الوزن.عادة ما يستخدم النحاس كمادة في التوصيلات المنزلية.في 1960s كان الألومنيوم أرخص من النحاس، ولذلك كان يستخدم للوصلات الكهربائية في الولايات المتحدة، على الرغم من العديد من التركيبات لم تكن مصممة لقبول أسلاك الألمنيوم.ولكن في بعض الحالات زيادة معامل التمدد الحراري لأسلاك الألمنيوم يجعل السلك يتمدد وينكمش ارتباطا باتصال المعدن غير المتماثل, وفى النهاية يفقد الأتصال.أيضا، الألمنيوم النقي لدي ميل إلى الزحف المستمر تحت الضغط المستمر (لدرجة كبيرة كلما ارتفعت درجة الحرارة)، ومرة أخرى يفقد الاتصال.وأخيرا، فان الصدأ الجلفانى من المعادن غير المتماثلة يزيد من مقاومة كهرباء الاتصال.




كل هذا أدى إلى الحراره المرتفعة وفقد الأتصال, وهذا بدوره أدى إلى حرائق.بعد ذلك أصبح البنائون يخشوا من استخدام الأسلاك، والعديد من الهيئات القضائيه أقصرت استخدامه في أحجام صغيرة جدا في المنشاءات الجديدة في النهاية ،فان الاثاثات الجديدة زودت باتصالات مصممة لتتجنب الفقد والحرارة العالية.الجيل الأول من الأثاثات عرفت ب"Al/Cu" ووجدت في النهاية مناسبة لسلوك التركيبات "/ كو" في نهاية المطاف وجدت مناسبة لسلوك النحاس المغطاة بالالومنيوم فقط, ولكن جيل الأثاثات الثاني والذي يتحمل تشفير "CO/ALR" عمل لأسلاك الألومنيوم غير المغطاة.ولكى يتكيف مع الأغراض الأقدم فان العاملين قضوا على مشاكل التسخين عن طريق عقص سلك الألومنيوم إلى ضفيرة قصيرة من سلك النحاس.اليوم، السبائك الجديدة، والتصميمات، والطرق تستخدم لتمديد أسلاك الألومنيوم بالإضافة إلى انهاء الالومنيوم.

ولقد اختير الألومنيوم كمادة لاسنخدامه كرأس للنصب التذكارى واشنطن عام 1884, في هذا الوقت كانت الأونصة الواحدة (30 جرام) تغطى أجرة العامل القائم على هذا المشروع, وكان الألومنيوم له نفس قيمة الفضة.

وكانت شركات كاولز تورد سبائك النحاس في كمية إلى الولايات المتحدة وبريطانيا باستخدام المصاهر مثل الفرن من كارل فيلهلم سيمنز حوالى 1886.تشارلز مارتن هال من ولاية أوهايو في الولايات المتحدة وبول هيرولت من فرنسا طوروا مستقلين عن بعضهم عملية التحليل الكهربائى هال- هيرولت والتي جعلت استخراج الحديد من معادنه أرخص وهى الآن الطريقة الأساسية المستخدمة في جميع أنحاء العالم.ان عملية هال- هيرولت لايمكن ان تنتج الالومنيوم النقى مباشرة.قاعة للعملية، في عام 1888 مع دعم مالي من ألفريد E. هنت، بدأت بيتسبرج لحد اليوم تعرف باسم شركة الكوا. عملية هيرولت استخدمت في الأنتاج عام 1889 في سويسرا في صناعة الألومنيوم، والآن الكان، والألومنيوم البريطانية، والآن مجموعة Luxfer والكوا، وفى عام 1896 في اسكتلندا.

وفى عام كان المعدن مستخدم كمواد للبناء بعيدا جدا في سيدنى, أستراليا في قبة مبنى سكرتارية الرئيس.

والعديد من القوات البحرية استخدموا مركبات الألومنيوم العالية الجودة لسفنهم, ولكن إطلاق النار عام 1975 على متن حاملة الطائرات USS Belknap قضت على مركبات الألومنيوم الفائقة الجودة, وكذلك ملاحظة لأضرار المعركة التي حدثت للسفن البريطانية أثناء حرب الفوكلاند, أدى ذلك إلى تحويل العديد من القوات البحرية إلى مركبات الصلب العالية الجودة.وكانت فئة Arleigh Burke هي الأولى مثل سفينة الولايات المتحدة, والتي جرى بناؤها بالكامل من الصلب.

في عام 2008 وصل سعر الألومنيوم إلى الذروة 1.45دولار/ للرطل في شهر يونيو وهبط إلى 0.7 دولار/ للرطل في ديسمبر.

أصل الكلمة
تاريخ التسمية
كان الاقتباس المبكر في قاموس أكسفورد النجليزى لأى كلمة تستخدم كاسم لهذا المعدن هو alumium ,والذي كان الكيميائى والمخترع البريطانى همفرى عين في 1808 لهذا المعدن والذي كان يحاول أن يعزله كهربائيا من معدن الألألومينا.وهذا الاقتباس هو من مجلته المعاملات الفلسفية "لو كنت محظوظ جدا..كى أحصل على المواد المعدنية التي أبحث عنها، لكنت أطلقت عليهم أسماء سيليكوم, ألوميوم، زركونيوم وجلوكيوم".

وفى عام 1812، استقر ديفي على الالومنيوم.وكتب في مجلة الفلسفة الكيميائية: "حتى الآن لم يتم الحصول على الألومنيوم في حالة حرة تماما ".ولكن في نفس العام, كان هناك مساهم مجهول في Quarterly Review جريدة تحريرية بريطانية, اعترض على هذه التسمية (aluminum) واقترح اسم (aluminium), "لذلك علينا أن نستبيح كتابة الكلمة باعتبارها أفضل من ال aluminum, والتي لها صوت أقل كلاسيكية "

ان حروف نهاية الكلمة ium لها ميزة أنها تتفق مع سلسلة العناصر التي اكتشفت حديثا في هذا الوقت مثل : البوتاسيوم والصوديوم والمغنيسيوم والكالسيوم، والاسترانشيوم (والتي قام ديفى بعزلهم جميعا.ومع ذلك، فان هجاء الحروف um للعناصر لم يكن معروف في هذا الوقت, على سبيل المثال البلاتين، والمعروف لدى الأوروبيين منذ القرن السادس عشر، والموليبدينوم، واكتشف في 1778، والتانتال، الذي اكتشف في 1802.

وعلى الجانب الاخر فان حروف نهاية الكلمة um, مميزة وذلك بانها ثابتة أكثر مع الهجاء العالمى للألومينا للأكسيد, مثل اللانثانا فهى الأكسيد للانثانيوم, ومغنيزا, سيريا, ثوريا فهى الأكسيدات للمنجنيز والسيريوم والثوريوم على التوالى.

وأستخدم هذا الهجاء المنتهى ب -ium, خلال القرن ال 19 بواسطة معظم الكيميائيين في الولايات المتحدة، ولكن الاستخدام الشائع أقل وضوحا.والهجاء المنتهى ب um يستخدم في قاموس وبسترز في عام 1828, كما في عام 1892 عندما نشر شارلز مارتن هال نشرة اعلانية لطريقته الكهربية الجديدة لإنتاج المعدن، وبالرغم من استخدامه المستمر للنهاية ium في كل براءات الاختراع التي حفظها بين عامى 1886 و 1903.وبالتالى كان من المقترح أن الهجاء يعكس سهولة أكثر لنطق الكلمة مع مقاطع اقل, أو ان هذا الهجاء بطريقة سريعة كان خطأ.فان هيمنة هال لإنتاج المعدن اكدت ان الهجاء aluminum أصبح هو الاساس في أمريكا الشمالية, قاموس وبسترز الكامل لعام 1913, لذلك، استمر استخدم نسخة النهاية ium.

في عام 1926 ،قررت جمعية الكيميائيين الأمريكية رسميا استخدام كلمة قررت استخدام aluminum في منشوراتها, القواميس الأمريكية بالمثل بوصف هجاءaluminium 1 كبديل بريطانى للكلمة.

[عدل] هجاء الوقت الحاضر
معظم البلدان تتهجى الألومنيوم بإضافة حرف i قبل um.في الولايات المتحدة، فان هجاء aluminium غير معروف على توسع, وهجاء aluminum هو الشائع.وتعرض في قاموس اكسفورد الكندى aluminum، في حين انها تكتب aluminium في قاموس ماكارى الاسترالى.

فإن الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية (IUPAC) اعتمدت الاسم aluminium بانه ااسم الدولي الاساسى لهذا المعدن في عام 1990, ولكن بعد مرور ثلاث سنوات اعترفت بالتسمية aluminum كبديل مقبول.ومن ثم يشتمل الجدول الدوري على التسميتين.فان نظام ال IUPAC يفضل رسميا استخدام aluminium في منشوراته الداخلية, على الرغم من أن معظم منشورات ال IUPAC تستخدم الهجاء aluminum.[25]

المخاوف الصحية
على الرغم من وفرته في الطبيعية، فان الألمنيوم، لا يوجد له وظيفة معروفة في الخلايا الحية كما أن له بعض الاثار السمية عند وجوده بتركيزات مرتفعة وتعزى سميته إلى ترسبه في العظام والجهاز العصبى المركزى، والذي يزيد خصوصا في المرضى الذين يعانون من نقص في وظائف الكلى.ولان الالومنيوم ينافس الكالسيوم في الامتصاص, فان زيادة الكميات من الالومنيوم الغذائى يمكحن ان يساهم في تقليل معادن الهيكل العظمى (osteopenia) والتي تلاحظ في الرضع مبكرى الولادة والاطفال الذين لديهم تاخر في النمو.في الجرعات العالية جدا ،فان الالومنيوم يمكن أن يسبب السمية العصبية، وهو متعلق بتغيير وظيفة حاجز الدماء بالمخ.نسبة صغيرة من الناس لديها حساسية من الالومنيوم واكزيما الاحتكاك، واضطرابات الهضم, والقئ أو أي اعراض أخرى عند ملامستهم أو حقنهم باى منتج يحتوى على الالومنيوم, مثل مزيلات الروائح أو مضادات الحموضة.ولهؤلاء الذين لايوجد لديهم حساسية، فان الالومنيوم يكون غير سام مثل المعادن الثقيلة، ولكن هناك دلائل ببعض السمية إذا استهلك بكميات مفرطة.وعلى الرغم من أن استخدام الالومنيوم قيى تجهيزات المطابخ لم يثبت انه يؤدى إلى انه سام عموما, فان الكميات المفرطة من استهلاك مضادات الحموضة التي تحتوى على الالومنيوم والاستخدام المفرط أيضا لمزيلات العرق التي تحتوى على الالومنيوم تزود بشكل ملحوظ من مستويات التعرض.وقد أظهرت الدراسات أن استهلاك الأطعمة الحامضية أو السوائل المحتوية على الألومنيوم تزود بشكل ملحوظ امتصاص الالومنيوم وأوضح مالتوا انها تزود ترسب الالومنيوم في الاعصاب والنسيج العظمى. وعلاوة على ذلك، يزيد الألومنيوم من التعبير عن الجين المسئول عن هرمون الاستروجين في خلايا الثدى السرطانية في النسان التي تزرع في المعمل.هذه التأثيرات التي تشبه الاستروجين تقود إلى تصنفيها كاستروجين معدنى metalloestrogen.

ولما له من آثار سمية محتملة ،فان استخدام الألومنيوم في بعض مضادات العرق، والأصباغ (مثل بحيرة الألومنيوم)، والإضافات الغذائية يكون مثير للجدل.على الرغم من وجود أدلة كافية على أن التعرض الطبيعي للألمنيوم يمثل خطرا صحيا على البالغين، فان هناك دراسات عديدة اشارت إلى المخاطر المتعلقة بزيادة نسبة التعرض إلى المعدن.الألمنيوم في الطعام يمكن أن يمكن ان امتصاصه أكثر من الألومنيوم من المياه. بعض الباحثين عبروا عن قلقهم بأن الألمنيوم الموجود في مضادات العرق يمكن ان يزيد من خطورة حدوث سرطان الثدى ,وهو في مجال للجدل أيضا انه له علاقة بمرض الزهايمر.

ووفقا لجمعية مرض الزهايمر، فان الرأى الطبى والعلمى الغالب أن هذه الدراسات لم تقوم باقناعهم بوجود علاقة سببية ظاهرة بين الالومنيوم ومرض الزهايمر. ومع ذلك، فإن بعض الدراسات استشهدت بأن التعرض للاألومنيوم يعتبر عامل من عوامل الخطورة المسببة مرض الزهايمر, كما وجد ان بعض من الصفائح الدماغية يزيد فيها نسبة المعدن.البحث في هذا المجال لم يكن حاسم؛ تراكمات الألومنيوم قد يكون نتيجة للمرض وليس المسبب.وعلى أي حال، إذا كان هناك أي سمية الألومنيوم، فانها يجدب ان تكون عبر آلية محددة للغاية, حيث أن نصيب الإنسان من التعرض لهذا العنصر في وجوده الطبيعى في الطين في التربة والغبار تكون كبيرة جدا تفوق مدى الحياة.وبالاجماع العلمى فانهم لم يثبتوا حتى الآن هل يمكن ان يؤثر التعرض للالومنيوم مباشرة على زيادة الخطورة من الاصابة بمرض الزهايمر.

التأثير على النبات
الألمنيوم هي من بين العوامل الرئيسية التي تقلل من نمو النبات في الترب الحمضية.على الرغم من أنه مضر للنبات عامة في الترب ذات الوسط المتعادل, فان تركيز ايونات الالومنيووم الموجبة في الترب الحامضية يزيد ويعمل خلل في نمو الجذر والوظيفة.

معظم أنواع التربة الحمضية مشبعة بالألمنيوم بدلا من أيونات الهيدروجين.ان حمضية التربة تكون نتيجة للتحلل المائى لمركبات الألومنيوم.وهذا المبدأ (تصحيح نسبة الجير) لتحديد درجة تشبع القاعدة في التربة أصبحت هي اساس الطرق المستخدمة في معامل اختبار التربة لتحديد (متطلبات الجير) اللازم للترب. تطبيق الجير على التربة يقلل من سمية الألومنيوم على النباتات. ملاحظة هذا الرابط يحمل ببطء.

تكيف القمح لكى يسمح بتحمل الالومنيوم يرجع إلى ان الالومنيوم يحث على إطلاق مركبات عضوية والتي تتحد بدورها مع كاتيونات الالومنيوم الضارة.ويعتقد ان الذرة الرفيعة لها نفس الية التحمل.أول الجينات التي وجدت لتحمل الألومنيوم كانت وجدت في القمح.وقد تبين أن تحمل الذرة الرفيعة للألومنيوم محكوم بجين فردى، مثل في القمح. وليس هذا هو الحال في جميع النباتات.