يعد الألومنيوم أحد العناصر الطبيعية الأكثر استخدامًا في حياتنا اليومية ويعتبر أيضًا أحد أكثر المعادن وفرة على وجه الأرض. إذا كنت تريد معرفة من اكتشف الألمنيوم ومعرفة تفاصيل أكثر عن الألمنيوم بشكل عام، تابع معنا قراءة سطور هذا المقال. سنتحدث فيه عن معدن الألمنيوم بشكل شامل وبسيط وسنجيب أيضًا على بعض الأسئلة الشائعة حوله.
من اكتشف الألمنيوم؟
ساهم العديد من علماء الجيولوجيا والفيزيائيين والكيميائيين في اكتشاف واستخدام الألومنيوم. لكن بشكل عام يعتبر العالم الدنماركي هانز كريستيان أورستد أول من اكتشف هذا العنصر المميز عام 1777.
ما هو الألومنيوم؟
الألومنيوم عنصر كيميائي فلزي ويرمز له في الكيمياء بالرمز Al. ومن أبرز سمات هذا العنصر هو رقمه الذري 13. كما أنه أحد عناصر الدورة الثالثة ويحتل المرتبة الثانية في الجدول الدوري للعناصر الكيميائية في المجموعة 13. كما أن الألومنيوم عنصر معدني ذو لون أبيض فضي. وبالإضافة إلى ذلك، فإن كثافة هذا العنصر منخفضة مقارنة بالمعادن الأخرى، كما أنه يتمتع بقابلية تشكيل ومطيلية عالية.
ما مدى انتشار الألمنيوم في التربة؟
كما قلنا لك من قبل، الألومنيوم هو المعدن الأكثر وفرة على سطح القشرة الأرضية. يشكل حوالي 8% من سطح الأرض الطبيعي. ومن الجدير بالذكر هنا أن الألومنيوم له نظير واحد مستقر فقط وهو الألومنيوم 27 (Al-27).
كيف يبدو الألمنيوم في الطبيعة؟
غالبًا ما يتفاعل الألومنيوم بشكل كبير مع الأكسجين، حيث يعتبر أحد العناصر الطبيعية الأخرى التي يتفاعل معها الألومنيوم بشكل متكرر. تفاعل سطح معدن الألمنيوم مع الأكسجين يخلق طبقة أكسيد تغير لون المعدن وخصائصه. بالإضافة إلى ذلك فإن معدن الألمنيوم الطبيعي يشكل مركباته مع عناصر أخرى من خلال عملية الأكسدة (3 إلكترونات). وفي حالات أخرى تكون هذه الأكسدة ثنائية فقط (إلكترونان فقط).
تاريخ الألمنيوم
سبق أن أخبرناكم في قسم الإجابة على سؤال “من اكتشف الألمنيوم” أن اكتشاف هذا العنصر تم في عام 1777. لكن في الواقع، لم يتم تسجيل هذا الاكتشاف في ذلك الوقت، بل رسميًا في عام 1777 عام 1825. أما عن العمليات المستخدمة لإنتاج هذا المعدن، فهو يستخدم في مجالات مختلفة. بدأ الإنتاج عام 1856 على يد العالم هنري إتيان سانت كلير ديفيل. ومن الجدير بالذكر أيضًا أن عملية Hall-Hero المشتركة، التي تم الانتهاء منها في عام 1886، ساعدت في تقليل تكلفة إنتاج هذا المعدن بشكل كبير.
ما هي أبرز خصائص الألومنيوم؟
يتميز الألومنيوم بالعديد من الخصائص الفيزيائية والكيميائية المختلفة. ومن أبرز هذه الميزات ما يلي:
- رمز هذا العنصر الكيميائي هو Al
- وعدده الذري هو 13
- ويتفاعل هذا العنصر مع العناصر الطبيعية الأخرى من خلال عملية الأكسدة التي يمكن أن تكون ثلاثية أو مضاعفة
- عنصر معدني
- ويتم توزيعه بكميات كبيرة على سطح الأرض
- لون السلعة أبيض في حالتها الطبيعية ويميل إلى اللون الفضي الفاتح
- هذا المعدن لديه كثافة منخفضة نسبيا
- كما أنها تتميز بقدرة عالية على التحمل والقدرة على التنبؤ
- يتمتع هذا المعدن بمقاومة عالية جدًا للتآكل
- وزن هذا المعدن خفيف مقارنة بالمعادن المعروفة الأخرى
- سطح هذا المعدن أملس
المركبات الرئيسية التي تحتوي على الألومنيوم
يتفاعل الألمنيوم مع العديد من العناصر الطبيعية الأخرى ومن أهم المركبات التي يشكلها الألمنيوم في الطبيعة نذكر ما يلي:
- K (AlSi3O8) وهو ما يسمى فيسبار
- Al2O3.4Si2.H2O، المعروف أيضًا باسم الطين
- Al2O3.nH2O، أكاسيد الألومنيوم المائية
- KAl2(OH)2(ALSi3O10)، ويعرف هذا المركب باسم الميكا
- Na(AlSi2O6)H2O، ويسمى أيضًا الزيوليت
كيفية الحصول على معدن الألمنيوم
يتم إنتاج الألومنيوم باستخدام عدة طرق مختلفة. وأشهرها هي الطريقة التي تتم بالخطوات التالية:
- يتم أولاً تنظيف البوكسيت من الشوائب، ثم يتم صهره وتحليله كهربائيًا
- يتم بعد ذلك تنظيف البوكسيت من السيليكا وأكاسيد مختلفة مثل Fe وTi
- ثم يتم إذابة محلول هيدروكسيد الصوديوم الساخن تحت الضغط
- ونتيجة لهذه العملية، يذوب Al2O3 وSiO2
- ثم يترسب أكسيد الحديد وأكاسيد المعادن الأخرى، والتي يتم فصلها من خلال عملية الترشيح
- يترسب هيدروكسيد الألومنيوم من المرشح عن طريق تمرير غاز ثاني أكسيد الكربون (ثاني أكسيد الكربون) من خلاله.
- يحدث هذا من خلال علاقة كيميائية معينة
- ومن الممكن أيضًا الحصول على نسبة كيميائية مختلفة عن النسبة السابقة عن طريق تبريد وتحريك الراشح
- وذلك بإضافة بعض بلورات Al(OH)3 (هيدروكسيد الألومنيوم III)
- يتم أخيرًا فصل الهيدروكسيد المترسب عن الراشح وغسله جيدًا
- ثم يتم تسخينه إلى درجة حرارة 1200 درجة مئوية
- عملية التسخين هذه تنتج أكسيد الألومنيوم
- ثم يتم وضع هذا الأكسيد في وعاء التحليل الكهربائي ويذوب في الكريوليت المنصهر الذي يحتوي على كمية صغيرة من فلوريد الكربون
- وأخيرًا، يتم تسليم الألومنيوم إلى الكاثود في وعاء التحليل ويبقى في حالة منصهرة
- يتم جمع الألمنيوم عن طريق التجميع من قاع وعاء التحليل
المزايا والاستخدامات الممكنة للألمنيوم
نظرًا لخصائصه الفيزيائية والكيميائية المتنوعة، يحظى الألومنيوم بشعبية كبيرة في العديد من المجالات. ومن أبرز هذه المجالات ما يلي:
1- صناعة هياكل الطائرات
يستخدم الألومنيوم على نطاق واسع في تصنيع أنواع مختلفة من هياكل الطائرات. وذلك لأنه يتميز عن العناصر المعدنية الأخرى بكثافته المنخفضة، أي أن وزنه في نفس الحجم أقل من وزن المعادن البديلة له. وبالإضافة إلى ذلك، فإن الألومنيوم أيضًا مقاوم جدًا للتآكل، مما يجعله مناسبًا للاستخدام في هياكل الطائرات. بالإضافة إلى ذلك، يتمتع الألومنيوم بقابلية تشكيل عالية وليونة وهو غير مكلف مقارنة بالمعادن البديلة الأخرى. ولهذا السبب، فهو يعتبر الخيار الأفضل للاستخدام في هياكل الطائرات.
2- صناعة هياكل وآلات السيارات
كما ذكرنا لكم في الفقرات السابقة، يتمتع الألمنيوم بالعديد من الخصائص الرائعة التي تجعله أحد أهم المعادن الطبيعية على كوكب الأرض. ومن أبرز ما يميز هذا المعدن أن تكاليف إنتاجه منخفضة نسبيا، خاصة عند مقارنة سعره بأسعار المعادن البديلة الأخرى مثل الحديد أو التيتانيوم. لهذا السبب، يستخدم الألومنيوم على نطاق واسع في صناعة هياكل السيارات وهياكل الآليات المختلفة.
3- صناعة الأنابيب
ولا يقتصر استخدام الألمنيوم على بناء آليات النقل فحسب، بل يمكن استخدامه أيضًا في صناعة الأنابيب. نظرًا لأن سطحه أملس، فيمكن استخدامه في صنع الأنابيب لنقل السوائل المختلفة. بالإضافة إلى ذلك، يتم استخدام الألومنيوم بدلاً من المعادن الأخرى لأنه يتميز بسعر أرخص بكثير.
وبهذا نصل إلى نهاية مقال اليوم. وأجبنا على سؤال “من اكتشف الألمنيوم؟”، وتحدثنا أيضاً عن تعريف الألمنيوم بشكل عام. بالإضافة إلى ذلك فقد شرحنا لكم الخصائص الرئيسية لمعدن الألمنيوم واستخلاصه واستخداماته الرئيسية في الحياة اليومية. ولا تنسوا زيارة موقعنا بانتظام لتتمكنوا من قراءة المزيد من المقالات التي تتحدث عن أهم وأبرز الاكتشافات والاختراعات العملية.
إقرأ أيضاً من موقعنا: