Как пишется алюминий химия

Aluminium, 13Al

Aluminium-4.jpg
Aluminium
Pronunciation
  • aluminium:
    (AL-(y)uu-MIN-ee-əm)
  • aluminum: [1]
    (ə-LOO-mə-nəm)
Alternative name aluminum (U.S., Canada)
Appearance silvery gray metallic
Standard atomic weight Ar°(Al)
  • 26.9815384±0.0000003
  • 26.982±0.001 (abridged)[2]
Aluminium in the periodic table
Hydrogen Helium
Lithium Beryllium Boron Carbon Nitrogen Oxygen Fluorine Neon
Sodium Magnesium Aluminium Silicon Phosphorus Sulfur Chlorine Argon
Potassium Calcium Scandium Titanium Vanadium Chromium Manganese Iron Cobalt Nickel Copper Zinc Gallium Germanium Arsenic Selenium Bromine Krypton
Rubidium Strontium Yttrium Zirconium Niobium Molybdenum Technetium Ruthenium Rhodium Palladium Silver Cadmium Indium Tin Antimony Tellurium Iodine Xenon
Caesium Barium Lanthanum Cerium Praseodymium Neodymium Promethium Samarium Europium Gadolinium Terbium Dysprosium Holmium Erbium Thulium Ytterbium Lutetium Hafnium Tantalum Tungsten Rhenium Osmium Iridium Platinum Gold Mercury (element) Thallium Lead Bismuth Polonium Astatine Radon
Francium Radium Actinium Thorium Protactinium Uranium Neptunium Plutonium Americium Curium Berkelium Californium Einsteinium Fermium Mendelevium Nobelium Lawrencium Rutherfordium Dubnium Seaborgium Bohrium Hassium Meitnerium Darmstadtium Roentgenium Copernicium Nihonium Flerovium Moscovium Livermorium Tennessine Oganesson
B

Al

Ga
magnesium ← aluminium → silicon
Atomic number (Z) 13
Group group 13 (boron group)
Period period 3
Block   p-block
Electron configuration [Ne] 3s2 3p1
Electrons per shell 2, 8, 3
Physical properties
Phase at STP solid
Melting point 933.47 K ​(660.32 °C, ​1220.58 °F)
Boiling point 2743 K ​(2470 °C, ​4478 °F)
Density (near r.t.) 2.70 g/cm3
when liquid (at m.p.) 2.375 g/cm3
Heat of fusion 10.71 kJ/mol
Heat of vaporization 284 kJ/mol
Molar heat capacity 24.20 J/(mol·K)
Vapor pressure

P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k
at T (K) 1482 1632 1817 2054 2364 2790
Atomic properties
Oxidation states −2, −1, 0,[3] +1,[4] +2,[5] +3 (an amphoteric oxide)
Electronegativity Pauling scale: 1.61
Ionization energies
  • 1st: 577.5 kJ/mol
  • 2nd: 1816.7 kJ/mol
  • 3rd: 2744.8 kJ/mol
  • (more)
Atomic radius empirical: 143 pm
Covalent radius 121±4 pm
Van der Waals radius 184 pm

Color lines in a spectral range

Spectral lines of aluminium

Other properties
Natural occurrence primordial
Crystal structure ​face-centered cubic (fcc)

Face-centered cubic crystal structure for aluminium

Speed of sound thin rod (rolled) 5000 m/s (at r.t.)
Thermal expansion 23.1 µm/(m⋅K) (at 25 °C)
Thermal conductivity 237 W/(m⋅K)
Electrical resistivity 26.5 nΩ⋅m (at 20 °C)
Magnetic ordering paramagnetic[6]
Molar magnetic susceptibility +16.5×10−6 cm3/mol
Young’s modulus 70 GPa
Shear modulus 26 GPa
Bulk modulus 76 GPa
Poisson ratio 0.35
Mohs hardness 2.75
Vickers hardness 160–350 MPa
Brinell hardness 160–550 MPa
CAS Number 7429-90-5
History
Naming from alumine, obsolete name for alumina
Prediction Antoine Lavoisier (1782)
Discovery Hans Christian Ørsted (1824)
Named by Humphry Davy (1812[a])
Main isotopes of aluminium

  • v
  • e

Iso­tope Decay
abun­dance half-life (t1/2) mode pro­duct
26Al trace 7.17×105 y β+ (85%) 26Mg
ε (15%) 26Mg
γ
27Al 100% stable
 Category: Aluminium

  • view
  • talk
  • edit

| references

Aluminium (aluminum in American and Canadian English) is a chemical element with the symbol Al and atomic number 13. Aluminium has a density lower than those of other common metals, at approximately one third that of steel. It has a great affinity towards oxygen, and forms a protective layer of oxide on the surface when exposed to air. Aluminium visually resembles silver, both in its color and in its great ability to reflect light. It is soft, non-magnetic and ductile. It has one stable isotope, 27Al; this isotope is very common, making aluminium the twelfth most common element in the Universe. The radioactivity of 26Al is used in radiodating.

Chemically, aluminium is a post-transition metal in the boron group; as is common for the group, aluminium forms compounds primarily in the +3 oxidation state. The aluminium cation Al3+ is small and highly charged; as such, it is polarizing, and bonds aluminium forms tend towards covalency. The strong affinity towards oxygen leads to aluminium’s common association with oxygen in nature in the form of oxides; for this reason, aluminium is found on Earth primarily in rocks in the crust, where it is the third most abundant element after oxygen and silicon, rather than in the mantle, and virtually never as the free metal.

The discovery of aluminium was announced in 1825 by Danish physicist Hans Christian Ørsted. The first industrial production of aluminium was initiated by French chemist Henri Étienne Sainte-Claire Deville in 1856. Aluminium became much more available to the public with the Hall–Héroult process developed independently by French engineer Paul Héroult and American engineer Charles Martin Hall in 1886, and the mass production of aluminium led to its extensive use in industry and everyday life. In World Wars I and II, aluminium was a crucial strategic resource for aviation. In 1954, aluminium became the most produced non-ferrous metal, surpassing copper. In the 21st century, most aluminium was consumed in transportation, engineering, construction, and packaging in the United States, Western Europe, and Japan.

Despite its prevalence in the environment, no living organism is known to use aluminium salts metabolically, but aluminium is well tolerated by plants and animals. Because of the abundance of these salts, the potential for a biological role for them is of interest, and studies continue.

Physical characteristics

Isotopes

Of aluminium isotopes, only 27
Al
is stable. This situation is common for elements with an odd atomic number.[b] It is the only primordial aluminium isotope, i.e. the only one that has existed on Earth in its current form since the formation of the planet. Nearly all aluminium on Earth is present as this isotope, which makes it a mononuclidic element and means that its standard atomic weight is virtually the same as that of the isotope. This makes aluminium very useful in nuclear magnetic resonance (NMR), as its single stable isotope has a high NMR sensitivity.[8] The standard atomic weight of aluminium is low in comparison with many other metals.[c]

All other isotopes of aluminium are radioactive. The most stable of these is 26Al: while it was present along with stable 27Al in the interstellar medium from which the Solar System formed, having been produced by stellar nucleosynthesis as well, its half-life is only 717,000 years and therefore a detectable amount has not survived since the formation of the planet.[10] However, minute traces of 26Al are produced from argon in the atmosphere by spallation caused by cosmic ray protons. The ratio of 26Al to 10Be has been used for radiodating of geological processes over 105 to 106 year time scales, in particular transport, deposition, sediment storage, burial times, and erosion.[11] Most meteorite scientists believe that the energy released by the decay of 26Al was responsible for the melting and differentiation of some asteroids after their formation 4.55 billion years ago.[12]

The remaining isotopes of aluminium, with mass numbers ranging from 22 to 43, all have half-lives well under an hour. Three metastable states are known, all with half-lives under a minute.[7]

Electron shell

An aluminium atom has 13 electrons, arranged in an electron configuration of [Ne] 3s2 3p1,[13] with three electrons beyond a stable noble gas configuration. Accordingly, the combined first three ionization energies of aluminium are far lower than the fourth ionization energy alone.[14] Such an electron configuration is shared with the other well-characterized members of its group, boron, gallium, indium, and thallium; it is also expected for nihonium. Aluminium can relatively easily surrender its three outermost electrons in many chemical reactions (see below). The electronegativity of aluminium is 1.61 (Pauling scale).[15]

M. Tunes & S. Pogatscher, Montanuniversität Leoben 2019 No copyrights =)

High-resolution STEM-HAADF micrograph of Al atoms viewed along the [001] zone axis.

A free aluminium atom has a radius of 143 pm.[16] With the three outermost electrons removed, the radius shrinks to 39 pm for a 4-coordinated atom or 53.5 pm for a 6-coordinated atom.[16] At standard temperature and pressure, aluminium atoms (when not affected by atoms of other elements) form a face-centered cubic crystal system bound by metallic bonding provided by atoms’ outermost electrons; hence aluminium (at these conditions) is a metal.[17] This crystal system is shared by many other metals, such as lead and copper; the size of a unit cell of aluminium is comparable to that of those other metals.[17] The system, however, is not shared by the other members of its group; boron has ionization energies too high to allow metallization, thallium has a hexagonal close-packed structure, and gallium and indium have unusual structures that are not close-packed like those of aluminium and thallium. The few electrons that are available for metallic bonding in aluminium metal are a probable cause for it being soft with a low melting point and low electrical resistivity.[18]

Bulk

Aluminium metal has an appearance ranging from silvery white to dull gray, depending on the surface roughness.[d] Aluminium mirrors are the most reflective of all metal mirrors for the near ultraviolet and far infrared light, and one of the most reflective in the visible spectrum, nearly on par with silver, and the two therefore look similar. Aluminium is also good at reflecting solar radiation, although prolonged exposure to sunlight in air adds wear to the surface of the metal; this may be prevented if aluminium is anodized, which adds a protective layer of oxide on the surface.

The density of aluminium is 2.70 g/cm3, about 1/3 that of steel, much lower than other commonly encountered metals, making aluminium parts easily identifiable through their lightness.[21] Aluminium’s low density compared to most other metals arises from the fact that its nuclei are much lighter, while difference in the unit cell size does not compensate for this difference. The only lighter metals are the metals of groups 1 and 2, which apart from beryllium and magnesium are too reactive for structural use (and beryllium is very toxic).[22] Aluminium is not as strong or stiff as steel, but the low density makes up for this in the aerospace industry and for many other applications where light weight and relatively high strength are crucial.[23]

Pure aluminium is quite soft and lacking in strength. In most applications various aluminium alloys are used instead because of their higher strength and hardness.[24] The yield strength of pure aluminium is 7–11 MPa, while aluminium alloys have yield strengths ranging from 200 MPa to 600 MPa.[25] Aluminium is ductile, with a percent elongation of 50-70%,[26] and malleable allowing it to be easily drawn and extruded.[27] It is also easily machined and cast.[27]

Aluminium is an excellent thermal and electrical conductor, having around 60% the conductivity of copper, both thermal and electrical, while having only 30% of copper’s density.[28] Aluminium is capable of superconductivity, with a superconducting critical temperature of 1.2 kelvin and a critical magnetic field of about 100 gauss (10 milliteslas).[29] It is paramagnetic and thus essentially unaffected by static magnetic fields.[30] The high electrical conductivity, however, means that it is strongly affected by alternating magnetic fields through the induction of eddy currents.[31]

Chemistry

Aluminium combines characteristics of pre- and post-transition metals. Since it has few available electrons for metallic bonding, like its heavier group 13 congeners, it has the characteristic physical properties of a post-transition metal, with longer-than-expected interatomic distances.[18] Furthermore, as Al3+ is a small and highly charged cation, it is strongly polarizing and bonding in aluminium compounds tends towards covalency;[32] this behavior is similar to that of beryllium (Be2+), and the two display an example of a diagonal relationship.[33]

The underlying core under aluminium’s valence shell is that of the preceding noble gas, whereas those of its heavier congeners gallium, indium, thallium, and nihonium also include a filled d-subshell and in some cases a filled f-subshell. Hence, the inner electrons of aluminium shield the valence electrons almost completely, unlike those of aluminium’s heavier congeners. As such, aluminium is the most electropositive metal in its group, and its hydroxide is in fact more basic than that of gallium.[32][e] Aluminium also bears minor similarities to the metalloid boron in the same group: AlX3 compounds are valence isoelectronic to BX3 compounds (they have the same valence electronic structure), and both behave as Lewis acids and readily form adducts.[34] Additionally, one of the main motifs of boron chemistry is regular icosahedral structures, and aluminium forms an important part of many icosahedral quasicrystal alloys, including the Al–Zn–Mg class.[35]

Aluminium has a high chemical affinity to oxygen, which renders it suitable for use as a reducing agent in the thermite reaction. A fine powder of aluminium metal reacts explosively on contact with liquid oxygen; under normal conditions, however, aluminium forms a thin oxide layer (~5 nm at room temperature)[36] that protects the metal from further corrosion by oxygen, water, or dilute acid, a process termed passivation.[32][37] Because of its general resistance to corrosion, aluminium is one of the few metals that retains silvery reflectance in finely powdered form, making it an important component of silver-colored paints.[38] Aluminium is not attacked by oxidizing acids because of its passivation. This allows aluminium to be used to store reagents such as nitric acid, concentrated sulfuric acid, and some organic acids.[39]

In hot concentrated hydrochloric acid, aluminium reacts with water with evolution of hydrogen, and in aqueous sodium hydroxide or potassium hydroxide at room temperature to form aluminates—protective passivation under these conditions is negligible.[40] Aqua regia also dissolves aluminium.[39] Aluminium is corroded by dissolved chlorides, such as common sodium chloride, which is why household plumbing is never made from aluminium.[40] The oxide layer on aluminium is also destroyed by contact with mercury due to amalgamation or with salts of some electropositive metals.[32] As such, the strongest aluminium alloys are less corrosion-resistant due to galvanic reactions with alloyed copper,[25] and aluminium’s corrosion resistance is greatly reduced by aqueous salts, particularly in the presence of dissimilar metals.[18]

Aluminium reacts with most nonmetals upon heating, forming compounds such as aluminium nitride (AlN), aluminium sulfide (Al2S3), and the aluminium halides (AlX3). It also forms a wide range of intermetallic compounds involving metals from every group on the periodic table.[32]

Inorganic compounds

The vast majority of compounds, including all aluminium-containing minerals and all commercially significant aluminium compounds, feature aluminium in the oxidation state 3+. The coordination number of such compounds varies, but generally Al3+ is either six- or four-coordinate. Almost all compounds of aluminium(III) are colorless.[32]

Aluminium hydrolysis as a function of pH. Coordinated water molecules are omitted. (Data from Baes and Mesmer)[41]

In aqueous solution, Al3+ exists as the hexaaqua cation [Al(H2O)6]3+, which has an approximate Ka of 10−5.[8] Such solutions are acidic as this cation can act as a proton donor and progressively hydrolyze until a precipitate of aluminium hydroxide, Al(OH)3, forms. This is useful for clarification of water, as the precipitate nucleates on suspended particles in the water, hence removing them. Increasing the pH even further leads to the hydroxide dissolving again as aluminate, [Al(H2O)2(OH)4], is formed.

Aluminium hydroxide forms both salts and aluminates and dissolves in acid and alkali, as well as on fusion with acidic and basic oxides.[32] This behavior of Al(OH)3 is termed amphoterism and is characteristic of weakly basic cations that form insoluble hydroxides and whose hydrated species can also donate their protons. One effect of this is that aluminium salts with weak acids are hydrolyzed in water to the aquated hydroxide and the corresponding nonmetal hydride: for example, aluminium sulfide yields hydrogen sulfide. However, some salts like aluminium carbonate exist in aqueous solution but are unstable as such; and only incomplete hydrolysis takes place for salts with strong acids, such as the halides, nitrate, and sulfate. For similar reasons, anhydrous aluminium salts cannot be made by heating their «hydrates»: hydrated aluminium chloride is in fact not AlCl3·6H2O but [Al(H2O)6]Cl3, and the Al–O bonds are so strong that heating is not sufficient to break them and form Al–Cl bonds instead:[32]

2[Al(H2O)6]Cl3 heat  Al2O3 + 6 HCl + 9 H2O

All four trihalides are well known. Unlike the structures of the three heavier trihalides, aluminium fluoride (AlF3) features six-coordinate aluminium, which explains its involatility and insolubility as well as high heat of formation. Each aluminium atom is surrounded by six fluorine atoms in a distorted octahedral arrangement, with each fluorine atom being shared between the corners of two octahedra. Such {AlF6} units also exist in complex fluorides such as cryolite, Na3AlF6.[f] AlF3 melts at 1,290 °C (2,354 °F) and is made by reaction of aluminium oxide with hydrogen fluoride gas at 700 °C (1,300 °F).[42]

With heavier halides, the coordination numbers are lower. The other trihalides are dimeric or polymeric with tetrahedral four-coordinate aluminium centers.[g] Aluminium trichloride (AlCl3) has a layered polymeric structure below its melting point of 192.4 °C (378 °F) but transforms on melting to Al2Cl6 dimers. At higher temperatures those increasingly dissociate into trigonal planar AlCl3 monomers similar to the structure of BCl3. Aluminium tribromide and aluminium triiodide form Al2X6 dimers in all three phases and hence do not show such significant changes of properties upon phase change.[42] These materials are prepared by treating aluminium metal with the halogen. The aluminium trihalides form many addition compounds or complexes; their Lewis acidic nature makes them useful as catalysts for the Friedel–Crafts reactions. Aluminium trichloride has major industrial uses involving this reaction, such as in the manufacture of anthraquinones and styrene; it is also often used as the precursor for many other aluminium compounds and as a reagent for converting nonmetal fluorides into the corresponding chlorides (a transhalogenation reaction).[42]

Aluminium forms one stable oxide with the chemical formula Al2O3, commonly called alumina.[43] It can be found in nature in the mineral corundum, α-alumina;[44] there is also a γ-alumina phase.[8] Its crystalline form, corundum, is very hard (Mohs hardness 9), has a high melting point of 2,045 °C (3,713 °F), has very low volatility, is chemically inert, and a good electrical insulator, it is often used in abrasives (such as toothpaste), as a refractory material, and in ceramics, as well as being the starting material for the electrolytic production of aluminium metal. Sapphire and ruby are impure corundum contaminated with trace amounts of other metals.[8] The two main oxide-hydroxides, AlO(OH), are boehmite and diaspore. There are three main trihydroxides: bayerite, gibbsite, and nordstrandite, which differ in their crystalline structure (polymorphs). Many other intermediate and related structures are also known.[8] Most are produced from ores by a variety of wet processes using acid and base. Heating the hydroxides leads to formation of corundum. These materials are of central importance to the production of aluminium and are themselves extremely useful. Some mixed oxide phases are also very useful, such as spinel (MgAl2O4), Na-β-alumina (NaAl11O17), and tricalcium aluminate (Ca3Al2O6, an important mineral phase in Portland cement).[8]

The only stable chalcogenides under normal conditions are aluminium sulfide (Al2S3), selenide (Al2Se3), and telluride (Al2Te3). All three are prepared by direct reaction of their elements at about 1,000 °C (1,800 °F) and quickly hydrolyze completely in water to yield aluminium hydroxide and the respective hydrogen chalcogenide. As aluminium is a small atom relative to these chalcogens, these have four-coordinate tetrahedral aluminium with various polymorphs having structures related to wurtzite, with two-thirds of the possible metal sites occupied either in an orderly (α) or random (β) fashion; the sulfide also has a γ form related to γ-alumina, and an unusual high-temperature hexagonal form where half the aluminium atoms have tetrahedral four-coordination and the other half have trigonal bipyramidal five-coordination. [45]

Four pnictides – aluminium nitride (AlN), aluminium phosphide (AlP), aluminium arsenide (AlAs), and aluminium antimonide (AlSb) – are known. They are all III-V semiconductors isoelectronic to silicon and germanium, all of which but AlN have the zinc blende structure. All four can be made by high-temperature (and possibly high-pressure) direct reaction of their component elements.[45]

Aluminium alloys well with most other metals (with the exception of most alkali metals and group 13 metals) and over 150 intermetallics with other metals are known. Preparation involves heating fixed metals together in certain proportion, followed by gradual cooling and annealing. Bonding in them is predominantly metallic and the crystal structure primarily depends on efficiency of packing.[46]

There are few compounds with lower oxidation states. A few aluminium(I) compounds exist: AlF, AlCl, AlBr, and AlI exist in the gaseous phase when the respective trihalide is heated with aluminium, and at cryogenic temperatures.[42] A stable derivative of aluminium monoiodide is the cyclic adduct formed with triethylamine, Al4I4(NEt3)4. Al2O and Al2S also exist but are very unstable.[47] Very simple aluminium(II) compounds are invoked or observed in the reactions of Al metal with oxidants. For example, aluminium monoxide, AlO, has been detected in the gas phase after explosion[48] and in stellar absorption spectra.[49] More thoroughly investigated are compounds of the formula R4Al2 which contain an Al–Al bond and where R is a large organic ligand.[50]

Organoaluminium compounds and related hydrides

A variety of compounds of empirical formula AlR3 and AlR1.5Cl1.5 exist.[51] The aluminium trialkyls and triaryls are reactive, volatile, and colorless liquids or low-melting solids. They catch fire spontaneously in air and react with water, thus necessitating precautions when handling them. They often form dimers, unlike their boron analogues, but this tendency diminishes for branched-chain alkyls (e.g. Pri, Bui, Me3CCH2); for example, triisobutylaluminium exists as an equilibrium mixture of the monomer and dimer.[52][53] These dimers, such as trimethylaluminium (Al2Me6), usually feature tetrahedral Al centers formed by dimerization with some alkyl group bridging between both aluminium atoms. They are hard acids and react readily with ligands, forming adducts. In industry, they are mostly used in alkene insertion reactions, as discovered by Karl Ziegler, most importantly in «growth reactions» that form long-chain unbranched primary alkenes and alcohols, and in the low-pressure polymerization of ethene and propene. There are also some heterocyclic and cluster organoaluminium compounds involving Al–N bonds.[52]

The industrially most important aluminium hydride is lithium aluminium hydride (LiAlH4), which is used in as a reducing agent in organic chemistry. It can be produced from lithium hydride and aluminium trichloride.[54] The simplest hydride, aluminium hydride or alane, is not as important. It is a polymer with the formula (AlH3)n, in contrast to the corresponding boron hydride that is a dimer with the formula (BH3)2.[54]

Natural occurrence

Space

Aluminium’s per-particle abundance in the Solar System is 3.15 ppm (parts per million).[55][h] It is the twelfth most abundant of all elements and third most abundant among the elements that have odd atomic numbers, after hydrogen and nitrogen.[55] The only stable isotope of aluminium, 27Al, is the eighteenth most abundant nucleus in the Universe. It is created almost entirely after fusion of carbon in massive stars that will later become Type II supernovas: this fusion creates 26Mg, which, upon capturing free protons and neutrons becomes aluminium. Some smaller quantities of 27Al are created in hydrogen burning shells of evolved stars, where 26Mg can capture free protons.[56] Essentially all aluminium now in existence is 27Al. 26Al was present in the early Solar System with abundance of 0.005% relative to 27Al but its half-life of 728,000 years is too short for any original nuclei to survive; 26Al is therefore extinct.[56] Unlike for 27Al, hydrogen burning is the primary source of 26Al, with the nuclide emerging after a nucleus of 25Mg catches a free proton. However, the trace quantities of 26Al that do exist are the most common gamma ray emitter in the interstellar gas;[56] if the original 26Al were still present, gamma ray maps of the Milky Way would be brighter.[56]

Earth

Bauxite, a major aluminium ore. The red-brown color is due to the presence of iron oxide minerals.

Overall, the Earth is about 1.59% aluminium by mass (seventh in abundance by mass).[57] Aluminium occurs in greater proportion in the Earth’s crust than in the Universe at large, because aluminium easily forms the oxide and becomes bound into rocks and stays in the Earth’s crust, while less reactive metals sink to the core.[56] In the Earth’s crust, aluminium is the most abundant metallic element (8.23% by mass[26]) and the third most abundant of all elements (after oxygen and silicon).[58] A large number of silicates in the Earth’s crust contain aluminium.[59] In contrast, the Earth’s mantle is only 2.38% aluminium by mass.[60] Aluminium also occurs in seawater at a concentration of 2 μg/kg.[26]

Because of its strong affinity for oxygen, aluminium is almost never found in the elemental state; instead it is found in oxides or silicates. Feldspars, the most common group of minerals in the Earth’s crust, are aluminosilicates. Aluminium also occurs in the minerals beryl, cryolite, garnet, spinel, and turquoise.[61] Impurities in Al2O3, such as chromium and iron, yield the gemstones ruby and sapphire, respectively.[62] Native aluminium metal is extremely rare and can only be found as a minor phase in low oxygen fugacity environments, such as the interiors of certain volcanoes.[63] Native aluminium has been reported in cold seeps in the northeastern continental slope of the South China Sea. It is possible that these deposits resulted from bacterial reduction of tetrahydroxoaluminate Al(OH)4.[64]

Although aluminium is a common and widespread element, not all aluminium minerals are economically viable sources of the metal. Almost all metallic aluminium is produced from the ore bauxite (AlOx(OH)3–2x). Bauxite occurs as a weathering product of low iron and silica bedrock in tropical climatic conditions.[65] In 2017, most bauxite was mined in Australia, China, Guinea, and India.[66]

History

Friedrich Wöhler, the chemist who first thoroughly described metallic elemental aluminium

The history of aluminium has been shaped by usage of alum. The first written record of alum, made by Greek historian Herodotus, dates back to the 5th century BCE.[67] The ancients are known to have used alum as a dyeing mordant and for city defense.[67] After the Crusades, alum, an indispensable good in the European fabric industry,[68] was a subject of international commerce;[69] it was imported to Europe from the eastern Mediterranean until the mid-15th century.[70]

The nature of alum remained unknown. Around 1530, Swiss physician Paracelsus suggested alum was a salt of an earth of alum.[71] In 1595, German doctor and chemist Andreas Libavius experimentally confirmed this.[72] In 1722, German chemist Friedrich Hoffmann announced his belief that the base of alum was a distinct earth.[73] In 1754, German chemist Andreas Sigismund Marggraf synthesized alumina by boiling clay in sulfuric acid and subsequently adding potash.[73]

Attempts to produce aluminium metal date back to 1760.[74] The first successful attempt, however, was completed in 1824 by Danish physicist and chemist Hans Christian Ørsted. He reacted anhydrous aluminium chloride with potassium amalgam, yielding a lump of metal looking similar to tin.[75][76][77] He presented his results and demonstrated a sample of the new metal in 1825.[78][79] In 1827, German chemist Friedrich Wöhler repeated Ørsted’s experiments but did not identify any aluminium.[80] (The reason for this inconsistency was only discovered in 1921.)[81] He conducted a similar experiment in the same year by mixing anhydrous aluminium chloride with potassium and produced a powder of aluminium.[77] In 1845, he was able to produce small pieces of the metal and described some physical properties of this metal.[81] For many years thereafter, Wöhler was credited as the discoverer of aluminium.[82]

As Wöhler’s method could not yield great quantities of aluminium, the metal remained rare; its cost exceeded that of gold.[80] The first industrial production of aluminium was established in 1856 by French chemist Henri Etienne Sainte-Claire Deville and companions.[83] Deville had discovered that aluminium trichloride could be reduced by sodium, which was more convenient and less expensive than potassium, which Wöhler had used.[84] Even then, aluminium was still not of great purity and produced aluminium differed in properties by sample.[85] Because of its electricity-conducting capacity, aluminium was used as the cap of the Washington Monument, completed in 1885. The tallest building in the world at the time, the non-corroding metal cap was intended to serve as a lightning rod peak.

The first industrial large-scale production method was independently developed in 1886 by French engineer Paul Héroult and American engineer Charles Martin Hall; it is now known as the Hall–Héroult process.[86] The Hall–Héroult process converts alumina into metal. Austrian chemist Carl Joseph Bayer discovered a way of purifying bauxite to yield alumina, now known as the Bayer process, in 1889.[87] Modern production of the aluminium metal is based on the Bayer and Hall–Héroult processes.[88]

Prices of aluminium dropped and aluminium became widely used in jewelry, everyday items, eyeglass frames, optical instruments, tableware, and foil in the 1890s and early 20th century. Aluminium’s ability to form hard yet light alloys with other metals provided the metal with many uses at the time.[89] During World War I, major governments demanded large shipments of aluminium for light strong airframes;[90] during World War II, demand by major governments for aviation was even higher.[91][92][93]

By the mid-20th century, aluminium had become a part of everyday life and an essential component of housewares.[94] In 1954, production of aluminium surpassed that of copper,[i] historically second in production only to iron,[97] making it the most produced non-ferrous metal. During the mid-20th century, aluminium emerged as a civil engineering material, with building applications in both basic construction and interior finish work,[98] and increasingly being used in military engineering, for both airplanes and land armor vehicle engines.[99] Earth’s first artificial satellite, launched in 1957, consisted of two separate aluminium semi-spheres joined and all subsequent space vehicles have used aluminium to some extent.[88] The aluminium can was invented in 1956 and employed as a storage for drinks in 1958.[100]

World production of aluminium since 1900

Throughout the 20th century, the production of aluminium rose rapidly: while the world production of aluminium in 1900 was 6,800 metric tons, the annual production first exceeded 100,000 metric tons in 1916; 1,000,000 tons in 1941; 10,000,000 tons in 1971.[95] In the 1970s, the increased demand for aluminium made it an exchange commodity; it entered the London Metal Exchange, the oldest industrial metal exchange in the world, in 1978.[88] The output continued to grow: the annual production of aluminium exceeded 50,000,000 metric tons in 2013.[95]

The real price for aluminium declined from $14,000 per metric ton in 1900 to $2,340 in 1948 (in 1998 United States dollars).[95] Extraction and processing costs were lowered over technological progress and the scale of the economies. However, the need to exploit lower-grade poorer quality deposits and the use of fast increasing input costs (above all, energy) increased the net cost of aluminium;[101] the real price began to grow in the 1970s with the rise of energy cost.[102] Production moved from the industrialized countries to countries where production was cheaper.[103] Production costs in the late 20th century changed because of advances in technology, lower energy prices, exchange rates of the United States dollar, and alumina prices.[104] The BRIC countries’ combined share in primary production and primary consumption grew substantially in the first decade of the 21st century.[105] China is accumulating an especially large share of the world’s production thanks to an abundance of resources, cheap energy, and governmental stimuli;[106] it also increased its consumption share from 2% in 1972 to 40% in 2010.[107] In the United States, Western Europe, and Japan, most aluminium was consumed in transportation, engineering, construction, and packaging.[108] In 2021, prices for industrial metals such as aluminium have soared to near-record levels as energy shortages in China drive up costs for electricity.[109]

Etymology

The names aluminium and aluminum are derived from the word alumine, an obsolete term for alumina,[j] a naturally occurring oxide of aluminium.[111] Alumine was borrowed from French, which in turn derived it from alumen, the classical Latin name for alum, the mineral from which it was collected.[112] The Latin word alumen stems from the Proto-Indo-European root *alu- meaning «bitter» or «beer».[113]

1897 American advertisement featuring the aluminum spelling

Origins

British chemist Humphry Davy, who performed a number of experiments aimed to isolate the metal, is credited as the person who named the element. The first name proposed for the metal to be isolated from alum was alumium, which Davy suggested in an 1808 article on his electrochemical research, published in Philosophical Transactions of the Royal Society.[114] It appeared that the name was created from the English word alum and the Latin suffix -ium; but it was customary then to give elements names originating in Latin, so that this name was not adopted universally. This name was criticized by contemporary chemists from France, Germany, and Sweden, who insisted the metal should be named for the oxide, alumina, from which it would be isolated.[115] The English name alum does not come directly from Latin, whereas alumine/alumina obviously comes from the Latin word alumen (upon declension, alumen changes to alumin-).

One example was Essai sur la Nomenclature chimique (July 1811), written in French by a Swedish chemist, Jöns Jacob Berzelius, in which the name aluminium is given to the element that would be synthesized from alum.[116][k] (Another article in the same journal issue also gives the name aluminium to the metal whose oxide is the basis of sapphire.)[118] A January 1811 summary of one of Davy’s lectures at the Royal Society mentioned the name aluminium as a possibility.[119] The next year, Davy published a chemistry textbook in which he used the spelling aluminum.[120] Both spellings have coexisted since. Their usage is regional: aluminum dominates in the United States and Canada; aluminium, in the rest of the English-speaking world.[121]

Spelling

In 1812, a British scientist, Thomas Young,[122] wrote an anonymous review of Davy’s book, in which he proposed the name aluminium instead of aluminum, which he thought had a «less classical sound».[123] This name did catch on: although the -um spelling was occasionally used in Britain, the American scientific language used -ium from the start.[124] Most scientists throughout the world used -ium in the 19th century;[121] and it was entrenched in many other European languages, such as French, German, and Dutch.[l] In 1828, an American lexicographer, Noah Webster, entered only the aluminum spelling in his American Dictionary of the English Language.[125] In the 1830s, the -um spelling gained usage in the United States; by the 1860s, it had become the more common spelling there outside science.[124] In 1892, Hall used the -um spelling in his advertising handbill for his new electrolytic method of producing the metal, despite his constant use of the -ium spelling in all the patents he filed between 1886 and 1903: it is unknown whether this spelling was introduced by mistake or intentionally; but Hall preferred aluminum since its introduction because it resembled platinum, the name of a prestigious metal.[126] By 1890, both spellings had been common in the United States, the -ium spelling being slightly more common; by 1895, the situation had reversed; by 1900, aluminum had become twice as common as aluminium; in the next decade, the -um spelling dominated American usage. In 1925, the American Chemical Society adopted this spelling.[121]

The International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) adopted aluminium as the standard international name for the element in 1990.[127] In 1993, they recognized aluminum as an acceptable variant;[127] the most recent 2005 edition of the IUPAC nomenclature of inorganic chemistry also acknowledges this spelling.[128] IUPAC official publications use the -ium spelling as primary, and they list both where it is appropriate.[m]

Production and refinement

The production of aluminium starts with the extraction of bauxite rock from the ground. The bauxite is processed and transformed using the Bayer process into alumina, which is then processed using the Hall–Héroult process, resulting in the final aluminium metal.

Aluminium production is highly energy-consuming, and so the producers tend to locate smelters in places where electric power is both plentiful and inexpensive.[130] As of 2019, the world’s largest smelters of aluminium are located in China, India, Russia, Canada, and the United Arab Emirates,[131] while China is by far the top producer of aluminium with a world share of fifty-five percent.

According to the International Resource Panel’s Metal Stocks in Society report, the global per capita stock of aluminium in use in society (i.e. in cars, buildings, electronics, etc.) is 80 kg (180 lb). Much of this is in more-developed countries (350–500 kg (770–1,100 lb) per capita) rather than less-developed countries (35 kg (77 lb) per capita).[132]

Bayer process

Bauxite is converted to alumina by the Bayer process. Bauxite is blended for uniform composition and then is ground. The resulting slurry is mixed with a hot solution of sodium hydroxide; the mixture is then treated in a digester vessel at a pressure well above atmospheric, dissolving the aluminium hydroxide in bauxite while converting impurities into relatively insoluble compounds:[133]

Al(OH)3 + Na+ + OH → Na+ + [Al(OH)4]

After this reaction, the slurry is at a temperature above its atmospheric boiling point. It is cooled by removing steam as pressure is reduced. The bauxite residue is separated from the solution and discarded. The solution, free of solids, is seeded with small crystals of aluminium hydroxide; this causes decomposition of the [Al(OH)4] ions to aluminium hydroxide. After about half of aluminium has precipitated, the mixture is sent to classifiers. Small crystals of aluminium hydroxide are collected to serve as seeding agents; coarse particles are converted to alumina by heating; the excess solution is removed by evaporation, (if needed) purified, and recycled.[133]

Hall–Héroult process

The conversion of alumina to aluminium metal is achieved by the Hall–Héroult process. In this energy-intensive process, a solution of alumina in a molten (950 and 980 °C (1,740 and 1,800 °F)) mixture of cryolite (Na3AlF6) with calcium fluoride is electrolyzed to produce metallic aluminium. The liquid aluminium metal sinks to the bottom of the solution and is tapped off, and usually cast into large blocks called aluminium billets for further processing.[39]

Anodes of the electrolysis cell are made of carbon—the most resistant material against fluoride corrosion—and either bake at the process or are prebaked. The former, also called Söderberg anodes, are less power-efficient and fumes released during baking are costly to collect, which is why they are being replaced by prebaked anodes even though they save the power, energy, and labor to prebake the cathodes. Carbon for anodes should be preferably pure so that neither aluminium nor the electrolyte is contaminated with ash. Despite carbon’s resistivity against corrosion, it is still consumed at a rate of 0.4–0.5 kg per each kilogram of produced aluminium. Cathodes are made of anthracite; high purity for them is not required because impurities leach only very slowly. The cathode is consumed at a rate of 0.02–0.04 kg per each kilogram of produced aluminium. A cell is usually terminated after 2–6 years following a failure of the cathode.[39]

The Hall–Heroult process produces aluminium with a purity of above 99%. Further purification can be done by the Hoopes process. This process involves the electrolysis of molten aluminium with a sodium, barium, and aluminium fluoride electrolyte. The resulting aluminium has a purity of 99.99%.[39][134]

Electric power represents about 20 to 40% of the cost of producing aluminium, depending on the location of the smelter. Aluminium production consumes roughly 5% of electricity generated in the United States.[127] Because of this, alternatives to the Hall–Héroult process have been researched, but none has turned out to be economically feasible.[39]

Recycling

Common bins for recyclable waste along with a bin for unrecyclable waste. The bin with a yellow top is labeled «aluminum». Rhodes, Greece.

Recovery of the metal through recycling has become an important task of the aluminium industry. Recycling was a low-profile activity until the late 1960s, when the growing use of aluminium beverage cans brought it to public awareness.[135] Recycling involves melting the scrap, a process that requires only 5% of the energy used to produce aluminium from ore, though a significant part (up to 15% of the input material) is lost as dross (ash-like oxide).[136] An aluminium stack melter produces significantly less dross, with values reported below 1%.[137]

White dross from primary aluminium production and from secondary recycling operations still contains useful quantities of aluminium that can be extracted industrially. The process produces aluminium billets, together with a highly complex waste material. This waste is difficult to manage. It reacts with water, releasing a mixture of gases (including, among others, hydrogen, acetylene, and ammonia), which spontaneously ignites on contact with air;[138] contact with damp air results in the release of copious quantities of ammonia gas. Despite these difficulties, the waste is used as a filler in asphalt and concrete.[139]

Applications

Metal

The global production of aluminium in 2016 was 58.8 million metric tons. It exceeded that of any other metal except iron (1,231 million metric tons).[140][141]

Aluminium is almost always alloyed, which markedly improves its mechanical properties, especially when tempered. For example, the common aluminium foils and beverage cans are alloys of 92% to 99% aluminium.[142] The main alloying agents are copper, zinc, magnesium, manganese, and silicon (e.g., duralumin) with the levels of other metals in a few percent by weight.[143] Aluminium, both wrought and cast, has been alloyed with: manganese, silicon, magnesium, copper and zinc among others.[144] For example, the Kynal family of alloys was developed by the British chemical manufacturer Imperial Chemical Industries.

The major uses for aluminium metal are in:[145]

  • Transportation (automobiles, aircraft, trucks, railway cars, marine vessels, bicycles, spacecraft, etc.). Aluminium is used because of its low density;
  • Packaging (cans, foil, frame, etc.). Aluminium is used because it is non-toxic (see below), non-adsorptive, and splinter-proof;
  • Building and construction (windows, doors, siding, building wire, sheathing, roofing, etc.). Since steel is cheaper, aluminium is used when lightness, corrosion resistance, or engineering features are important;
  • Electricity-related uses (conductor alloys, motors, and generators, transformers, capacitors, etc.). Aluminium is used because it is relatively cheap, highly conductive, has adequate mechanical strength and low density, and resists corrosion;
  • A wide range of household items, from cooking utensils to furniture. Low density, good appearance, ease of fabrication, and durability are the key factors of aluminium usage;
  • Machinery and equipment (processing equipment, pipes, tools). Aluminium is used because of its corrosion resistance, non-pyrophoricity, and mechanical strength.
  • Portable computer cases. Currently rarely used without alloying,[146] but aluminium can be recycled and clean aluminium has residual market value: for example, the used beverage can (UBC) material was used to encase the electronic components of MacBook Air laptop, Pixel 5 smartphone or Summit Lite smartwatch.[147][148][149]

Compounds

The great majority (about 90%) of aluminium oxide is converted to metallic aluminium.[133] Being a very hard material (Mohs hardness 9),[150] alumina is widely used as an abrasive;[151] being extraordinarily chemically inert, it is useful in highly reactive environments such as high pressure sodium lamps.[152] Aluminium oxide is commonly used as a catalyst for industrial processes;[133] e.g. the Claus process to convert hydrogen sulfide to sulfur in refineries and to alkylate amines.[153][154] Many industrial catalysts are supported by alumina, meaning that the expensive catalyst material is dispersed over a surface of the inert alumina.[155] Another principal use is as a drying agent or absorbent.[133][156]

Laser deposition of alumina on a substrate

Several sulfates of aluminium have industrial and commercial application. Aluminium sulfate (in its hydrate form) is produced on the annual scale of several millions of metric tons.[157] About two-thirds is consumed in water treatment.[157] The next major application is in the manufacture of paper.[157] It is also used as a mordant in dyeing, in pickling seeds, deodorizing of mineral oils, in leather tanning, and in production of other aluminium compounds.[157] Two kinds of alum, ammonium alum and potassium alum, were formerly used as mordants and in leather tanning, but their use has significantly declined following availability of high-purity aluminium sulfate.[157] Anhydrous aluminium chloride is used as a catalyst in chemical and petrochemical industries, the dyeing industry, and in synthesis of various inorganic and organic compounds.[157] Aluminium hydroxychlorides are used in purifying water, in the paper industry, and as antiperspirants.[157] Sodium aluminate is used in treating water and as an accelerator of solidification of cement.[157]

Many aluminium compounds have niche applications, for example:

  • Aluminium acetate in solution is used as an astringent.[158]
  • Aluminium phosphate is used in the manufacture of glass, ceramic, pulp and paper products, cosmetics, paints, varnishes, and in dental cement.[159]
  • Aluminium hydroxide is used as an antacid, and mordant; it is used also in water purification, the manufacture of glass and ceramics, and in the waterproofing of fabrics.[160][161]
  • Lithium aluminium hydride is a powerful reducing agent used in organic chemistry.[162][163]
  • Organoaluminiums are used as Lewis acids and co-catalysts.[164]
  • Methylaluminoxane is a co-catalyst for Ziegler–Natta olefin polymerization to produce vinyl polymers such as polyethene.[165]
  • Aqueous aluminium ions (such as aqueous aluminium sulfate) are used to treat against fish parasites such as Gyrodactylus salaris.[166]
  • In many vaccines, certain aluminium salts serve as an immune adjuvant (immune response booster) to allow the protein in the vaccine to achieve sufficient potency as an immune stimulant.[167]

Aluminized substrates

Aluminizing is the process of coating a structure or material with a thin layer of aluminium. It is done to impart specific traits that the underlying substrate lacks, such as a certain chemical or physical property. Aluminized materials include:

  • Aluminized steel, for corrosion resistance and other properties
  • Aluminized screen, for display devices
  • Aluminized cloth, to reflect heat
  • Aluminized mylar, to reflect heat

Biology

Schematic of aluminium absorption by human skin.[168]

Despite its widespread occurrence in the Earth’s crust, aluminium has no known function in biology.[39] At pH 6–9 (relevant for most natural waters), aluminium precipitates out of water as the hydroxide and is hence not available; most elements behaving this way have no biological role or are toxic.[169] Aluminium sulfate has an LD50 of 6207 mg/kg (oral, mouse), which corresponds to 435 grams for an 70 kg (150 lb) person.[39]

Toxicity

Aluminium is classified as a non-carcinogen by the United States Department of Health and Human Services.[170][n] A review published in 1988 said that there was little evidence that normal exposure to aluminium presents a risk to healthy adult,[173] and a 2014 multi-element toxicology review was unable to find deleterious effects of aluminium consumed in amounts not greater than 40 mg/day per kg of body mass.[170] Most aluminium consumed will leave the body in feces; most of the small part of it that enters the bloodstream, will be excreted via urine;[174] nevertheless some aluminium does pass the blood-brain barrier and is lodged preferentially in the brains of Alzheimer’s patients.[175][176] Evidence published in 1989 indicates that, for Alzheimer’s patients, aluminium may act by electrostatically crosslinking proteins, thus down-regulating genes in the superior temporal gyrus.[177]

Effects

Aluminium, although rarely, can cause vitamin D-resistant osteomalacia, erythropoietin-resistant microcytic anemia, and central nervous system alterations. People with kidney insufficiency are especially at a risk.[170] Chronic ingestion of hydrated aluminium silicates (for excess gastric acidity control) may result in aluminium binding to intestinal contents and increased elimination of other metals, such as iron or zinc; sufficiently high doses (>50 g/day) can cause anemia.[170]

There are five major aluminium forms absorbed by human body: the free solvated trivalent cation (Al3+(aq)); low-molecular-weight, neutral, soluble complexes (LMW-Al0(aq)); high-molecular-weight, neutral, soluble complexes (HMW-Al0(aq)); low-molecular-weight, charged, soluble complexes (LMW-Al(L)n+/−(aq)); nano and micro-particulates (Al(L)n(s)). They are transported across cell membranes or cell epi-/endothelia through five major routes: (1) paracellular; (2) transcellular; (3) active transport; (4) channels; (5) adsorptive or receptor-mediated endocytosis.[168]

During the 1988 Camelford water pollution incident people in Camelford had their drinking water contaminated with aluminium sulfate for several weeks. A final report into the incident in 2013 concluded it was unlikely that this had caused long-term health problems.[178]

Aluminium has been suspected of being a possible cause of Alzheimer’s disease,[179] but research into this for over 40 years has found, as of 2018, no good evidence of causal effect.[180][181]

Aluminium increases estrogen-related gene expression in human breast cancer cells cultured in the laboratory.[182] In very high doses, aluminium is associated with altered function of the blood–brain barrier.[183] A small percentage of people have contact allergies to aluminium and experience itchy red rashes, headache, muscle pain, joint pain, poor memory, insomnia, depression, asthma, irritable bowel syndrome, or other symptoms upon contact with products containing aluminium.[185]

Exposure to powdered aluminium or aluminium welding fumes can cause pulmonary fibrosis.[186] Fine aluminium powder can ignite or explode, posing another workplace hazard.[187][188]

Exposure routes

Food is the main source of aluminium. Drinking water contains more aluminium than solid food;[170] however, aluminium in food may be absorbed more than aluminium from water.[189] Major sources of human oral exposure to aluminium include food (due to its use in food additives, food and beverage packaging, and cooking utensils), drinking water (due to its use in municipal water treatment), and aluminium-containing medications (particularly antacid/antiulcer and buffered aspirin formulations).[190] Dietary exposure in Europeans averages to 0.2–1.5 mg/kg/week but can be as high as 2.3 mg/kg/week.[170] Higher exposure levels of aluminium are mostly limited to miners, aluminium production workers, and dialysis patients.[191]

Consumption of antacids, antiperspirants, vaccines, and cosmetics provide possible routes of exposure.[192] Consumption of acidic foods or liquids with aluminium enhances aluminium absorption,[193] and maltol has been shown to increase the accumulation of aluminium in nerve and bone tissues.[194]

Treatment

In case of suspected sudden intake of a large amount of aluminium, the only treatment is deferoxamine mesylate which may be given to help eliminate aluminium from the body by chelation.[195][196] However, this should be applied with caution as this reduces not only aluminium body levels, but also those of other metals such as copper or iron.[195]

Environmental effects

«Bauxite tailings» storage facility in Stade, Germany. The aluminium industry generates about 70 million tons of this waste annually.

High levels of aluminium occur near mining sites; small amounts of aluminium are released to the environment at the coal-fired power plants or incinerators.[197] Aluminium in the air is washed out by the rain or normally settles down but small particles of aluminium remain in the air for a long time.[197]

Acidic precipitation is the main natural factor to mobilize aluminium from natural sources[170] and the main reason for the environmental effects of aluminium;[198] however, the main factor of presence of aluminium in salt and freshwater are the industrial processes that also release aluminium into air.[170]

In water, aluminium acts as a toxiс agent on gill-breathing animals such as fish when the water is acidic, in which aluminium may precipitate on gills,[199] which causes loss of plasma- and hemolymph ions leading to osmoregulatory failure.[198] Organic complexes of aluminium may be easily absorbed and interfere with metabolism in mammals and birds, even though this rarely happens in practice.[198]

Aluminium is primary among the factors that reduce plant growth on acidic soils. Although it is generally harmless to plant growth in pH-neutral soils, in acid soils the concentration of toxic Al3+ cations increases and disturbs root growth and function.[200][201][202][203] Wheat has developed a tolerance to aluminium, releasing organic compounds that bind to harmful aluminium cations. Sorghum is believed to have the same tolerance mechanism.[204]

Aluminium production possesses its own challenges to the environment on each step of the production process. The major challenge is the greenhouse gas emissions.[191] These gases result from electrical consumption of the smelters and the byproducts of processing. The most potent of these gases are perfluorocarbons from the smelting process.[191] Released sulfur dioxide is one of the primary precursors of acid rain.[191]

Biodegradation of metallic aluminium is extremely rare; most aluminium-corroding organisms do not directly attack or consume the aluminium, but instead produce corrosive wastes.[205][206] The fungus Geotrichum candidum can consume the aluminium in compact discs.[207][208][209] The bacterium Pseudomonas aeruginosa and the fungus Cladosporium resinae are commonly detected in aircraft fuel tanks that use kerosene-based fuels (not avgas), and laboratory cultures can degrade aluminium.[210]

See also

  • Aluminium granules
  • Aluminium joining
  • Aluminium–air battery
  • Panel edge staining
  • Quantum clock

Notes

  1. ^ Davy’s 1812 written usage of the word aluminum was predated by other authors’ usage of aluminium. However, Davy is often mentioned as the person who named the element; he was the first to coin a name for aluminium: he used alumium in 1808. Other authors did not accept that name, choosing aluminium instead. See below for more details.
  2. ^ No elements with odd atomic numbers have more than two stable isotopes; even-numbered elements have multiple stable isotopes, with tin (element 50) having the highest number of stable isotopes of all elements, ten. The single exception is beryllium which is even-numbered but has only one stable isotope.[7] See Even and odd atomic nuclei for more details.
  3. ^ Most other metals have greater standard atomic weights: for instance, that of iron is 55.8; copper 63.5; lead 207.2.[9] which has consequences for the element’s properties (see below)
  4. ^ The two sides of aluminium foil differ in their luster: one is shiny and the other is dull. The difference is due to the small mechanical damage on the surface of dull side arising from the technological process of aluminium foil manufacturing.[19] Both sides reflect similar amounts of visible light, but the shiny side reflects a far greater share of visible light specularly whereas the dull side almost exclusively diffuses light. Both sides of aluminium foil serve as good reflectors (approximately 86%) of visible light and an excellent reflector (as much as 97%) of medium and far infrared radiation.[20]
  5. ^ In fact, aluminium’s electropositive behavior, high affinity for oxygen, and highly negative standard electrode potential are all better aligned with those of scandium, yttrium, lanthanum, and actinium, which like aluminium have three valence electrons outside a noble gas core; this series shows continuous trends whereas those of group 13 is broken by the first added d-subshell in gallium and the resulting d-block contraction and the first added f-subshell in thallium and the resulting lanthanide contraction.[32]
  6. ^ These should not be considered as [AlF6]3− complex anions as the Al–F bonds are not significantly different in type from the other M–F bonds.[42]
  7. ^ Such differences in coordination between the fluorides and heavier halides are not unusual, occurring in SnIV and BiIII, for example; even bigger differences occur between CO2 and SiO2.[42]
  8. ^ Abundances in the source are listed relative to silicon rather than in per-particle notation. The sum of all elements per 106 parts of silicon is 2.6682×1010 parts; aluminium comprises 8.410×104 parts.
  9. ^ Compare annual statistics of aluminium[95] and copper[96] production by USGS.
  10. ^ The spelling alumine comes from French, whereas the spelling alumina comes from Latin.[110]
  11. ^ Davy discovered several other elements, including those he named sodium and potassium, after the English words soda and potash. Berzelius referred to them as to natrium and kalium. Berzelius’s suggestion was expanded in 1814[117] with his proposed system of one or two-letter chemical symbols, which are used up to the present day; sodium and potassium have the symbols Na and K, respectively, after their Latin names.
  12. ^ Some European languages, like Spanish or Italian, use a different suffix from the Latin -um/-ium to form a name of a metal, some, like Polish or Czech, have a different base for the name of the element, and some, like Russian or Greek, don’t use the Latin script altogether.
  13. ^ For instance, see the November–December 2013 issue of Chemistry International: in a table of (some) elements, the element is listed as «aluminium (aluminum)».[129]
  14. ^ While aluminium per se is not carcinogenic, Söderberg aluminium production is, as is noted by the International Agency for Research on Cancer,[171] likely due to exposure to polycyclic aromatic hydrocarbons.[172]

References

  1. ^ «aluminum». Oxford English Dictionary (Online ed.). Oxford University Press. (Subscription or participating institution membership required.)
  2. ^ «Standard Atomic Weights: Aluminium». CIAAW. 2017.
  3. ^ Unstable carbonyl of Al(0) has been detected in reaction of Al2(CH3)6 with carbon monoxide; see Sanchez, Ramiro; Arrington, Caleb; Arrington Jr., C. A. (1 December 1989). «Reaction of trimethylaluminum with carbon monoxide in low-temperature matrixes». American Chemical Society. 111 (25): 9110-9111. doi:10.1021/ja00207a023.
  4. ^ Dohmeier, C.; Loos, D.; Schnöckel, H. (1996). «Aluminum(I) and Gallium(I) Compounds: Syntheses, Structures, and Reactions». Angewandte Chemie International Edition. 35 (2): 129–149. doi:10.1002/anie.199601291.
  5. ^ D. C. Tyte (1964). «Red (B2Π–A2σ) Band System of Aluminium Monoxide». Nature. 202 (4930): 383. Bibcode:1964Natur.202..383T. doi:10.1038/202383a0. S2CID 4163250.
  6. ^
    Lide, D. R. (2000). «Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds» (PDF). CRC Handbook of Chemistry and Physics (81st ed.). CRC Press. ISBN 0849304814.
  7. ^ a b IAEA – Nuclear Data Section (2017). «Livechart – Table of Nuclides – Nuclear structure and decay data». www-nds.iaea.org. International Atomic Energy Agency. Archived from the original on 23 March 2019. Retrieved 31 March 2017.
  8. ^ a b c d e f Greenwood & Earnshaw 1997, pp. 242–252.
  9. ^ Meija, Juris; et al. (2016). «Atomic weights of the elements 2013 (IUPAC Technical Report)». Pure and Applied Chemistry. 88 (3): 265–91. doi:10.1515/pac-2015-0305.
  10. ^ «Aluminium». The Commission on Isotopic Abundances and Atomic Weights. Archived from the original on 23 September 2020. Retrieved 20 October 2020.
  11. ^ Dickin, A.P. (2005). «In situ Cosmogenic Isotopes». Radiogenic Isotope Geology. Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-53017-0. Archived from the original on 6 December 2008. Retrieved 16 July 2008.
  12. ^ Dodd, R.T. (1986). Thunderstones and Shooting Stars. Harvard University Press. pp. 89–90. ISBN 978-0-674-89137-1.
  13. ^ Dean 1999, p. 4.2.
  14. ^ Dean 1999, p. 4.6.
  15. ^ Dean 1999, p. 4.29.
  16. ^ a b Dean 1999, p. 4.30.
  17. ^ a b Enghag, Per (2008). Encyclopedia of the Elements: Technical Data – History – Processing – Applications. John Wiley & Sons. pp. 139, 819, 949. ISBN 978-3-527-61234-5. Archived from the original on 25 December 2019. Retrieved 7 December 2017.
  18. ^ a b c Greenwood and Earnshaw, pp. 222–4
  19. ^ «Heavy Duty Foil». Reynolds Kitchens. Archived from the original on 23 September 2020. Retrieved 20 September 2020.
  20. ^ Pozzobon, V.; Levasseur, W.; Do, Kh.-V.; et al. (2020). «Household aluminum foil matte and bright side reflectivity measurements: Application to a photobioreactor light concentrator design». Biotechnology Reports. 25: e00399. doi:10.1016/j.btre.2019.e00399. PMC 6906702. PMID 31867227.
  21. ^ Lide 2004, p. 4-3.
  22. ^ Puchta, Ralph (2011). «A brighter beryllium». Nature Chemistry. 3 (5): 416. Bibcode:2011NatCh…3..416P. doi:10.1038/nchem.1033. PMID 21505503.
  23. ^ Davis 1999, pp. 1–3.
  24. ^ Davis 1999, p. 2.
  25. ^ a b Polmear, I.J. (1995). Light Alloys: Metallurgy of the Light Metals (3 ed.). Butterworth-Heinemann. ISBN 978-0-340-63207-9.
  26. ^ a b c Cardarelli, François (2008). Materials handbook : a concise desktop reference (2nd ed.). London: Springer. pp. 158–163. ISBN 978-1-84628-669-8. OCLC 261324602.
  27. ^ a b Davis 1999, p. 4.
  28. ^ Davis 1999, pp. 2–3.
  29. ^
    Cochran, J.F.; Mapother, D.E. (1958). «Superconducting Transition in Aluminum». Physical Review. 111 (1): 132–142. Bibcode:1958PhRv..111..132C. doi:10.1103/PhysRev.111.132.
  30. ^ Schmitz 2006, p. 6.
  31. ^ Schmitz 2006, p. 161.
  32. ^ a b c d e f g h i Greenwood & Earnshaw 1997, pp. 224–227.
  33. ^ Greenwood & Earnshaw 1997, pp. 112–113.
  34. ^ King 1995, p. 241.
  35. ^ King 1995, pp. 235–236.
  36. ^ Hatch, John E. (1984). Aluminum : properties and physical metallurgy. Metals Park, Ohio: American Society for Metals, Aluminum Association. p. 242. ISBN 978-1-61503-169-6. OCLC 759213422.
  37. ^ Vargel, Christian (2004) [French edition published 1999]. Corrosion of Aluminium. Elsevier. ISBN 978-0-08-044495-6. Archived from the original on 21 May 2016.
  38. ^ Macleod, H.A. (2001). Thin-film optical filters. CRC Press. p. 158159. ISBN 978-0-7503-0688-1.
  39. ^ a b c d e f g h Frank, W.B. (2009). «Aluminum». Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry. Wiley-VCH. doi:10.1002/14356007.a01_459.pub2. ISBN 978-3-527-30673-2.
  40. ^ a b Beal, Roy E. (1999). Engine Coolant Testing : Fourth Volume. ASTM International. p. 90. ISBN 978-0-8031-2610-7. Archived from the original on 24 April 2016.
  41. ^ *Baes, C. F.; Mesmer, R. E. (1986) [1976]. The Hydrolysis of Cations. Robert E. Krieger. ISBN 978-0-89874-892-5.
  42. ^ a b c d e f Greenwood & Earnshaw 1997, pp. 233–237.
  43. ^ Eastaugh, Nicholas; Walsh, Valentine; Chaplin, Tracey; Siddall, Ruth (2008). Pigment Compendium. Routledge. ISBN 978-1-136-37393-0. Archived from the original on 15 April 2021. Retrieved 1 October 2020.
  44. ^ Roscoe, Henry Enfield; Schorlemmer, Carl (1913). A treatise on chemistry. Macmillan. Archived from the original on 15 April 2021. Retrieved 1 October 2020.
  45. ^ a b Greenwood & Earnshaw 1997, pp. 252–257.
  46. ^ Downs, A. J. (1993). Chemistry of Aluminium, Gallium, Indium and Thallium. Springer Science & Business Media. p. 218. ISBN 978-0-7514-0103-5. Archived from the original on 15 April 2021. Retrieved 1 October 2020.
  47. ^ Dohmeier, C.; Loos, D.; Schnöckel, H. (1996). «Aluminum(I) and Gallium(I) Compounds: Syntheses, Structures, and Reactions». Angewandte Chemie International Edition. 35 (2): 129–149. doi:10.1002/anie.199601291.
  48. ^ Tyte, D.C. (1964). «Red (B2Π–A2σ) Band System of Aluminium Monoxide». Nature. 202 (4930): 383–384. Bibcode:1964Natur.202..383T. doi:10.1038/202383a0. S2CID 4163250.
  49. ^ Merrill, P.W.; Deutsch, A.J.; Keenan, P.C. (1962). «Absorption Spectra of M-Type Mira Variables». The Astrophysical Journal. 136: 21. Bibcode:1962ApJ…136…21M. doi:10.1086/147348.
  50. ^ Uhl, W. (2004). «Organoelement Compounds Possessing Al–Al, Ga–Ga, In–In, and Tl–Tl Single Bonds». Organoelement Compounds Possessing Al–Al, Ga–Ga, In–In, and Tl–Tl Single Bonds. Advances in Organometallic Chemistry. Vol. 51. pp. 53–108. doi:10.1016/S0065-3055(03)51002-4. ISBN 978-0-12-031151-4.
  51. ^ Elschenbroich, C. (2006). Organometallics. Wiley-VCH. ISBN 978-3-527-29390-2.
  52. ^ a b Greenwood & Earnshaw 1997, pp. 257–67.
  53. ^ Smith, Martin B. (1970). «The monomer-dimer equilibria of liquid aluminum alkyls». Journal of Organometallic Chemistry. 22 (2): 273–281. doi:10.1016/S0022-328X(00)86043-X.
  54. ^ a b Greenwood & Earnshaw 1997, pp. 227–232.
  55. ^ a b Lodders, K. (2003). «Solar System abundances and condensation temperatures of the elements» (PDF). The Astrophysical Journal. 591 (2): 1220–1247. Bibcode:2003ApJ…591.1220L. doi:10.1086/375492. ISSN 0004-637X. S2CID 42498829. Archived (PDF) from the original on 12 April 2019. Retrieved 15 June 2018.
  56. ^ a b c d e Clayton, D. (2003). Handbook of Isotopes in the Cosmos : Hydrogen to Gallium. Leiden: Cambridge University Press. pp. 129–137. ISBN 978-0-511-67305-4. OCLC 609856530. Archived from the original on 11 June 2021. Retrieved 13 September 2020.
  57. ^ William F McDonough The composition of the Earth. quake.mit.edu, archived by the Internet Archive Wayback Machine.
  58. ^ Greenwood and Earnshaw, pp. 217–9
  59. ^ Wade, K.; Banister, A.J. (2016). The Chemistry of Aluminium, Gallium, Indium and Thallium: Comprehensive Inorganic Chemistry. Elsevier. p. 1049. ISBN 978-1-4831-5322-3. Archived from the original on 30 November 2019. Retrieved 17 June 2018.
  60. ^ Palme, H.; O’Neill, Hugh St. C. (2005). «Cosmochemical Estimates of Mantle Composition» (PDF). In Carlson, Richard W. (ed.). The Mantle and Core. Elseiver. p. 14. Archived (PDF) from the original on 3 April 2021. Retrieved 11 June 2021.
  61. ^ Downs, A.J. (1993). Chemistry of Aluminium, Gallium, Indium and Thallium. Springer Science & Business Media. ISBN 978-0-7514-0103-5. Archived from the original on 25 July 2020. Retrieved 14 June 2017.
  62. ^ Kotz, John C.; Treichel, Paul M.; Townsend, John (2012). Chemistry and Chemical Reactivity. Cengage Learning. p. 300. ISBN 978-1-133-42007-1. Archived from the original on 22 December 2019. Retrieved 17 June 2018.
  63. ^ Barthelmy, D. «Aluminum Mineral Data». Mineralogy Database. Archived from the original on 4 July 2008. Retrieved 9 July 2008.
  64. ^ Chen, Z.; Huang, Chi-Yue; Zhao, Meixun; Yan, Wen; Chien, Chih-Wei; Chen, Muhong; Yang, Huaping; Machiyama, Hideaki; Lin, Saulwood (2011). «Characteristics and possible origin of native aluminum in cold seep sediments from the northeastern South China Sea». Journal of Asian Earth Sciences. 40 (1): 363–370. Bibcode:2011JAESc..40..363C. doi:10.1016/j.jseaes.2010.06.006.
  65. ^ Guilbert, J.F.; Park, C.F. (1986). The Geology of Ore Deposits. W.H. Freeman. pp. 774–795. ISBN 978-0-7167-1456-9.
  66. ^ United States Geological Survey (2018). «Bauxite and alumina» (PDF). Mineral Commodities Summaries. Archived (PDF) from the original on 11 March 2018. Retrieved 17 June 2018.
  67. ^ a b Drozdov 2007, p. 12.
  68. ^ Clapham, John Harold; Power, Eileen Edna (1941). The Cambridge Economic History of Europe: From the Decline of the Roman Empire. CUP Archive. p. 207. ISBN 978-0-521-08710-0.
  69. ^ Drozdov 2007, p. 16.
  70. ^ Setton, Kenneth M. (1976). The papacy and the Levant: 1204-1571. 1 The thirteenth and fourteenth centuries. American Philosophical Society. ISBN 978-0-87169-127-9. OCLC 165383496.
  71. ^ Drozdov 2007, p. 25.
  72. ^ Weeks, Mary Elvira (1968). Discovery of the elements. Vol. 1 (7 ed.). Journal of chemical education. p. 187. ISBN 9780608300177.
  73. ^ a b Richards 1896, p. 2.
  74. ^ Richards 1896, p. 3.
  75. ^ Örsted, H. C. (1825). Oversigt over det Kongelige Danske Videnskabernes Selskabs Forhanlingar og dets Medlemmerz Arbeider, fra 31 Mai 1824 til 31 Mai 1825 [Overview of the Royal Danish Science Society’s Proceedings and the Work of its Members, from 31 May 1824 to 31 May 1825] (in Danish). pp. 15–16. Archived from the original on 16 March 2020. Retrieved 27 February 2020.
  76. ^ Royal Danish Academy of Sciences and Letters (1827). Det Kongelige Danske Videnskabernes Selskabs philosophiske og historiske afhandlinger [The philosophical and historical dissertations of the Royal Danish Science Society] (in Danish). Popp. pp. xxv–xxvi. Archived from the original on 24 March 2017. Retrieved 11 March 2016.
  77. ^ a b Wöhler, Friedrich (1827). «Ueber das Aluminium». Annalen der Physik und Chemie. 2. 11 (9): 146–161. Bibcode:1828AnP….87..146W. doi:10.1002/andp.18270870912. S2CID 122170259. Archived from the original on 11 June 2021. Retrieved 11 March 2016.
  78. ^ Drozdov 2007, p. 36.
  79. ^ Fontani, Marco; Costa, Mariagrazia; Orna, Mary Virginia (2014). The Lost Elements: The Periodic Table’s Shadow Side. Oxford University Press. p. 30. ISBN 978-0-19-938334-4.
  80. ^ a b Venetski, S. (1969). «‘Silver’ from clay». Metallurgist. 13 (7): 451–453. doi:10.1007/BF00741130. S2CID 137541986.
  81. ^ a b Drozdov 2007, p. 38.
  82. ^ Holmes, Harry N. (1936). «Fifty Years of Industrial Aluminum». The Scientific Monthly. 42 (3): 236–239. Bibcode:1936SciMo..42..236H. JSTOR 15938.
  83. ^ Drozdov 2007, p. 39.
  84. ^ Sainte-Claire Deville, H.E. (1859). De l’aluminium, ses propriétés, sa fabrication. Paris: Mallet-Bachelier. Archived from the original on 30 April 2016.
  85. ^ Drozdov 2007, p. 46.
  86. ^ Drozdov 2007, pp. 55–61.
  87. ^ Drozdov 2007, p. 74.
  88. ^ a b c «Aluminium history». All about aluminium. Archived from the original on 7 November 2017. Retrieved 7 November 2017.
  89. ^ Drozdov 2007, pp. 64–69.
  90. ^ Ingulstad, Mats (2012). «‘We Want Aluminum, No Excuses’: Business-Government Relations in the American Aluminum Industry, 1917–1957″. In Ingulstad, Mats; Frøland, Hans Otto (eds.). From Warfare to Welfare: Business-Government Relations in the Aluminium Industry. Tapir Academic Press. pp. 33–68. ISBN 978-82-321-0049-1. Archived from the original on 25 July 2020. Retrieved 7 May 2020.
  91. ^ Seldes, George (1943). Facts and Fascism (5 ed.). In Fact, Inc. p. 261.
  92. ^ Thorsheim, Peter (2015). Waste into Weapons. Cambridge University Press. pp. 66–69. ISBN 978-1-107-09935-7. Archived from the original on 6 April 2020. Retrieved 7 January 2021.
  93. ^ Weeks, Albert Loren (2004). Russia’s Life-saver: Lend-lease Aid to the U.S.S.R. in World War II. Lexington Books. p. 135. ISBN 978-0-7391-0736-2. Archived from the original on 6 April 2020. Retrieved 7 January 2021.
  94. ^ Drozdov 2007, pp. 69–70.
  95. ^ a b c d «Aluminum». Historical Statistics for Mineral Commodities in the United States (Report). United States Geological Survey. 2017. Archived from the original on 8 March 2018. Retrieved 9 November 2017.
  96. ^ «Copper. Supply-Demand Statistics». Historical Statistics for Mineral Commodities in the United States (Report). United States Geological Survey. 2017. Archived from the original on 8 March 2018. Retrieved 4 June 2019.
  97. ^ Gregersen, Erik. «Copper». Encyclopedia Britannica. Archived from the original on 22 June 2019. Retrieved 4 June 2019.
  98. ^ Drozdov 2007, pp. 165–166.
  99. ^ Drozdov 2007, p. 85.
  100. ^ Drozdov 2007, p. 135.
  101. ^ Nappi 2013, p. 9.
  102. ^ Nappi 2013, pp. 9–10.
  103. ^ Nappi 2013, p. 10.
  104. ^ Nappi 2013, pp. 14–15.
  105. ^ Nappi 2013, p. 17.
  106. ^ Nappi 2013, p. 20.
  107. ^ Nappi 2013, p. 22.
  108. ^ Nappi 2013, p. 23.
  109. ^ «Aluminum prices hit 13-year high amid power shortage in China». Nikkei Asia. 22 September 2021.
  110. ^ Black, J. (1806). Lectures on the elements of chemistry: delivered in the University of Edinburgh. Vol. 2. Graves, B. p. 291.

    The French chemists have given a new name to this pure earth; alumine in French, and alumina in Latin. I confess I do not like this alumina.

  111. ^ «aluminium, n.» Oxford English Dictionary, third edition. Oxford University Press. December 2011. Archived from the original on 11 June 2021. Retrieved 30 December 2020.

    Origin: Formed within English, by derivation. Etymons: aluminen., -ium suffix, aluminum n.

  112. ^ «alumine, n.» Oxford English Dictionary, third edition. Oxford University Press. December 2011. Archived from the original on 11 June 2021. Retrieved 30 December 2020.

    Etymology: < French alumine (L. B. Guyton de Morveau 1782, Observ. sur la Physique 19 378) < classical Latin alūmin-, alūmen alum n.1, after French -ine -ine suffix4.

  113. ^ Pokorny, Julius (1959). «alu- (-d-, -t-)». Indogermanisches etymologisches Wörterbuch [Indo-European etymological dictionary] (in German). A. Francke Verlag. pp. 33–34. Archived from the original on 23 November 2017. Retrieved 13 November 2017.
  114. ^ Davy, Humphry (1808). «Electro Chemical Researches, on the Decomposition of the Earths; with Observations on the Metals obtained from the alkaline Earths, and on the Amalgam procured from Ammonia». Philosophical Transactions of the Royal Society. 98: 353. Bibcode:1808RSPT…98..333D. doi:10.1098/rstl.1808.0023. Archived from the original on 15 April 2021. Retrieved 10 December 2009.
  115. ^ Richards 1896, pp. 3–4.
  116. ^ Berzelius, J. J. (1811). «Essai sur la nomenclature chimique». Journal de Physique. 73: 253–286. Archived from the original on 15 April 2021. Retrieved 27 December 2020..
  117. ^ Berzelius, J. (1814). Thomson, Th. (ed.). «Essay on the Cause of Chemical Proportions, and on some Circumstances relating to them: together with a short and easy Method of expressing them». Annals of Philosophy. Baldwin, R. III: 51–62. Archived from the original on 15 July 2014. Retrieved 13 December 2014.
  118. ^ Delaméntherie, J.-C. (1811). «Leçonse de minéralogie. Données au collége de France». Journal de Physique. 73: 469–470. Archived from the original on 15 April 2021. Retrieved 27 December 2020..
  119. ^ «Philosophical Transactions of the Royal Society of London. For the Year 1810. — Part I». The Critical Review: Or, Annals of Literature. The Third. XXII: 9. January 1811. hdl:2027/chi.36013662.

    Potassium, acting upon alumine and glucine, produces pyrophoric substances of a dark grey colour, which burnt, throwing off brilliant sparks, and leaving behind alkali and earth, and which, when thrown into water, decomposed it with great violence. The result of this experiment is not wholly decisive as to the existence of what might be called aluminium and glucinium

  120. ^ Davy, Humphry (1812). «Of metals; their primary compositions with other uncompounded bodies, and with each other». Elements of Chemical Philosophy: Part 1. Vol. 1. Bradford and Inskeep. p. 201. Archived from the original on 14 March 2020. Retrieved 4 March 2020.
  121. ^ a b c «aluminium, n.» Oxford English Dictionary, third edition. Oxford University Press. December 2011. Archived from the original on 11 June 2021. Retrieved 30 December 2020.

    aluminium n. coexisted with its synonym aluminum n. throughout the 19th cent. From the beginning of the 20th cent., aluminum gradually became the predominant form in North America; it was adopted as the official name of the metal in the United States by the American Chemical Society in 1925. Elsewhere, aluminum was gradually superseded by aluminium, which was accepted as international standard by IUPAC in 1990.

  122. ^ Cutmore, Jonathan (February 2005). «Quarterly Review Archive». Romantic Circles. University of Maryland. Archived from the original on 1 March 2017. Retrieved 28 February 2017.
  123. ^ Young, Thomas (1812). Elements of Chemical Philosophy By Sir Humphry Davy. Quarterly Review. Vol. VIII. p. 72. ISBN 978-0-217-88947-6. 210. Archived from the original on 25 July 2020. Retrieved 10 December 2009.
  124. ^ a b Quinion, Michael (2005). Port Out, Starboard Home: The Fascinating Stories We Tell About the words We Use. Penguin Books Limited. pp. 23–24. ISBN 978-0-14-190904-2.
  125. ^ Webster, Noah (1828). «aluminum». American Dictionary of the English Language. Archived from the original on 13 November 2017. Retrieved 13 November 2017.
  126. ^ Kean, S. (2018). «Elements as money». The Disappearing Spoon: And Other True Tales of Rivalry, Adventure, and the History of the World from the Periodic Table of the Elements (Young Readers ed.). Little, Brown Books for Young Readers. ISBN 978-0-316-38825-2. Archived from the original on 15 April 2021. Retrieved 14 January 2021.
  127. ^ a b c Emsley, John (2011). Nature’s Building Blocks: An A–Z Guide to the Elements. OUP Oxford. pp. 24–30. ISBN 978-0-19-960563-7. Archived from the original on 22 December 2019. Retrieved 16 November 2017.
  128. ^ Connelly, Neil G.; Damhus, Ture, eds. (2005). Nomenclature of inorganic chemistry. IUPAC Recommendations 2005 (PDF). RSC Publishing. p. 249. ISBN 978-0-85404-438-2. Archived from the original (PDF) on 22 December 2014.
  129. ^ «Standard Atomic Weights Revised» (PDF). Chemistry International. 35 (6): 17–18. ISSN 0193-6484. Archived from the original (PDF) on 11 February 2014.
  130. ^ Brown, T.J. (2009). World Mineral Production 2003–2007. British Geological Survey. Archived from the original on 13 July 2019. Retrieved 1 December 2014.
  131. ^ «USGS Minerals Information: Mineral Commodity Summaries» (PDF). minerals.usgs.gov. doi:10.3133/70194932. Archived (PDF) from the original on 22 January 2021. Retrieved 17 December 2020.
  132. ^ Graedel, T.E.; et al. (2010). Metal stocks in Society – Scientific Synthesis (PDF) (Report). International Resource Panel. p. 17. ISBN 978-92-807-3082-1. Archived (PDF) from the original on 26 April 2018. Retrieved 18 April 2017.
  133. ^ a b c d e Hudson, L. Keith; Misra, Chanakya; Perrotta, Anthony J.; et al. (2005). «Aluminum Oxide». Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry. Wiley-VCH.
  134. ^ Totten, G.E.; Mackenzie, D.S. (2003). Handbook of Aluminum. Marcel Dekker. p. 40. ISBN 978-0-8247-4843-2. Archived from the original on 15 June 2016.
  135. ^ Schlesinger, Mark (2006). Aluminum Recycling. CRC Press. p. 248. ISBN 978-0-8493-9662-5. Archived from the original on 15 February 2017. Retrieved 25 June 2018.
  136. ^ «Benefits of Recycling». Ohio Department of Natural Resources. Archived from the original on 24 June 2003.
  137. ^ «Theoretical/Best Practice Energy Use in Metalcasting Operations» (PDF). Archived from the original (PDF) on 31 October 2013. Retrieved 28 October 2013.
  138. ^ «Why are dross & saltcake a concern?». www.experts123.com. Archived from the original on 14 November 2012.
  139. ^ Dunster, A.M.; et al. (2005). «Added value of using new industrial waste streams as secondary aggregates in both concrete and asphalt» (PDF). Waste & Resources Action Programme. Archived from the original on 2 April 2010.
  140. ^ Brown, T.J.; Idoine, N.E.; Raycraft, E.R.; et al. (2018). World Mineral Production: 2012–2016. British Geological Survey. ISBN 978-0-85272-882-6. Archived from the original on 16 May 2020. Retrieved 10 July 2018.
  141. ^ «Aluminum». Encyclopædia Britannica. Archived from the original on 12 March 2012. Retrieved 6 March 2012.
  142. ^ Millberg, L.S. «Aluminum Foil». How Products are Made. Archived from the original on 13 July 2007. Retrieved 11 August 2007.
  143. ^ Lyle, J.P.; Granger, D.A.; Sanders, R.E. (2005). «Aluminum Alloys». Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry. Wiley-VCH. doi:10.1002/14356007.a01_481. ISBN 978-3-527-30673-2.
  144. ^ Ross, R.B. (2013). Metallic Materials Specification Handbook. Springer Science & Business Media. ISBN 9781461534822. Archived from the original on 11 June 2021. Retrieved 3 June 2021.
  145. ^ Davis 1999, pp. 17–24.
  146. ^ May 2016, Avram Piltch 27 (27 May 2016). «Gadget Materials Guide: Aluminum vs Carbon Fiber, Plastic and Glass». Tom’s Guide. Retrieved 1 July 2021.
  147. ^ «Apple Patents reveal how the Aluminum Unibody MacBook Enclosure is made from Recycled Pop and Beer Cans & more». Patenly Apple. March 2021. Archived from the original on 24 May 2021. Retrieved 24 May 2021.
  148. ^ «Google Pixel 5 Review — A flagship chip isn’t needed for a flagship phone». xda-developers. 14 October 2020. Retrieved 1 July 2021.
  149. ^ «Fitness-focused Montblanc Summit Lite features recycled aluminum case». dlmag. 26 April 2021. Retrieved 1 July 2021.
  150. ^ Lumley, Roger (2010). Fundamentals of Aluminium Metallurgy: Production, Processing and Applications. Elsevier Science. p. 42. ISBN 978-0-85709-025-6. Archived from the original on 22 December 2019. Retrieved 13 July 2018.
  151. ^ Mortensen, Andreas (2006). Concise Encyclopedia of Composite Materials. Elsevier. p. 281. ISBN 978-0-08-052462-7. Archived from the original on 20 December 2019. Retrieved 13 July 2018.
  152. ^ The Ceramic Society of Japan (2012). Advanced Ceramic Technologies & Products. Springer Science & Business Media. p. 541. ISBN 978-4-431-54108-0. Archived from the original on 29 November 2019. Retrieved 13 July 2018.
  153. ^ Slesser, Malcolm (1988). Dictionary of Energy. Palgrave Macmillan UK. p. 138. ISBN 978-1-349-19476-6. Archived from the original on 11 June 2021. Retrieved 13 July 2018.
  154. ^ Supp, Emil (2013). How to Produce Methanol from Coal. Springer Science & Business Media. pp. 164–165. ISBN 978-3-662-00895-9. Archived from the original on 26 December 2019. Retrieved 13 July 2018.
  155. ^ Ertl, Gerhard; Knözinger, Helmut; Weitkamp, Jens (2008). Preparation of Solid Catalysts. John Wiley & Sons. p. 80. ISBN 978-3-527-62068-5. Archived from the original on 24 December 2019. Retrieved 13 July 2018.
  156. ^ Armarego, W.L.F.; Chai, Christina (2009). Purification of Laboratory Chemicals. Butterworth-Heinemann. pp. 73, 109, 116, 155. ISBN 978-0-08-087824-9. Archived from the original on 22 December 2019. Retrieved 13 July 2018.
  157. ^ a b c d e f g h Helmboldt, O. (2007). «Aluminum Compounds, Inorganic». Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry. Wiley-VCH. pp. 1–17. doi:10.1002/14356007.a01_527.pub2. ISBN 978-3-527-30673-2.
  158. ^ World Health Organization (2009). Stuart MC, Kouimtzi M, Hill SR (eds.). WHO Model Formulary 2008. World Health Organization. hdl:10665/44053. ISBN 9789241547659.
  159. ^ Occupational Skin Disease. Grune & Stratton. 1983. ISBN 978-0-8089-1494-5. Archived from the original on 15 April 2021. Retrieved 14 June 2017.
  160. ^ Galbraith, A; Bullock, S; Manias, E; Hunt, B; Richards, A (1999). Fundamentals of pharmacology: a text for nurses and health professionals. Harlow: Pearson. p. 482.
  161. ^ Papich, Mark G. (2007). «Aluminum Hydroxide and Aluminum Carbonate». Saunders Handbook of Veterinary Drugs (2nd ed.). St. Louis, Mo: Saunders/Elsevier. pp. 15–16. ISBN 978-1-4160-2888-8.
  162. ^ Brown, Weldon G. (15 March 2011), John Wiley & Sons, Inc. (ed.), «Reductions by Lithium Aluminum Hydride», Organic Reactions, Hoboken, NJ, USA: John Wiley & Sons, Inc., pp. 469–510, doi:10.1002/0471264180.or006.10, ISBN 978-0-471-26418-7, archived from the original on 11 June 2021, retrieved 22 May 2021
  163. ^ Gerrans, G.C.; Hartmann-Petersen, P. (2007). «Lithium Aluminium Hydride». SASOL Encyclopaedia of Science and Technology. New Africa Books. p. 143. ISBN 978-1-86928-384-1. Archived from the original on 23 August 2017. Retrieved 6 September 2017.
  164. ^ M. Witt; H.W. Roesky (2000). «Organoaluminum chemistry at the forefront of research and development» (PDF). Curr. Sci. 78 (4): 410. Archived from the original (PDF) on 6 October 2014.
  165. ^ A. Andresen; H.G. Cordes; J. Herwig; W. Kaminsky; A. Merck; R. Mottweiler; J. Pein; H. Sinn; H.J. Vollmer (1976). «Halogen-free Soluble Ziegler-Catalysts for the Polymerization of Ethylene». Angew. Chem. Int. Ed. 15 (10): 630–632. doi:10.1002/anie.197606301.
  166. ^ Aas, Øystein; Klemetsen, Anders; Einum, Sigurd; et al. (2011). Atlantic Salmon Ecology. John Wiley & Sons. p. 240. ISBN 978-1-4443-4819-4. Archived from the original on 21 December 2019. Retrieved 14 July 2018.
  167. ^ Singh, Manmohan (2007). Vaccine Adjuvants and Delivery Systems. John Wiley & Sons. pp. 81–109. ISBN 978-0-470-13492-4. Archived from the original on 20 December 2019. Retrieved 14 July 2018.
  168. ^ a b Exley, C. (2013). «Human exposure to aluminium». Environmental Science: Processes & Impacts. 15 (10): 1807–1816. doi:10.1039/C3EM00374D. PMID 23982047.
  169. ^ «Environmental Applications. Part I. Common Forms of the Elements in Water». Western Oregon University. Western Oregon University. Archived from the original on 11 December 2018. Retrieved 30 September 2019.
  170. ^ a b c d e f g h Dolara, Piero (21 July 2014). «Occurrence, exposure, effects, recommended intake and possible dietary use of selected trace compounds (aluminium, bismuth, cobalt, gold, lithium, nickel, silver)». International Journal of Food Sciences and Nutrition. 65 (8): 911–924. doi:10.3109/09637486.2014.937801. ISSN 1465-3478. PMID 25045935. S2CID 43779869.
  171. ^ Polynuclear aromatic compounds. part 3, Industrial exposures in aluminium production, coal gasification, coke production, and iron and steel founding. International Agency for Research on Cancer. 1984. pp. 51–59. ISBN 92-832-1534-6. OCLC 11527472. Archived from the original on 11 June 2021. Retrieved 7 January 2021.
  172. ^ Wesdock, J. C.; Arnold, I. M. F. (2014). «Occupational and Environmental Health in the Aluminum Industry». Journal of Occupational and Environmental Medicine. 56 (5 Suppl): S5–S11. doi:10.1097/JOM.0000000000000071. ISSN 1076-2752. PMC 4131940. PMID 24806726.
  173. ^ Physiology of Aluminum in Man. Aluminum and Health. CRC Press. 1988. p. 90. ISBN 0-8247-8026-4. Archived from the original on 19 May 2016.
  174. ^ «ATSDR – Public Health Statement: Aluminum». www.atsdr.cdc.gov. Archived from the original on 12 December 2016. Retrieved 18 July 2018.
  175. ^ Xu, N.; Majidi, V.; Markesbery, W. R.; Ehmann, W. D. (1992). «Brain aluminum in Alzheimer’s disease using an improved GFAAS method». Neurotoxicology. 13 (4): 735–743. PMID 1302300.
  176. ^ Yumoto, Sakae; Kakimi, Shigeo; Ohsaki, Akihiro; Ishikawa, Akira (2009). «Demonstration of aluminum in amyloid fibers in the cores of senile plaques in the brains of patients with Alzheimer’s disease». Journal of Inorganic Biochemistry. 103 (11): 1579–1584. doi:10.1016/j.jinorgbio.2009.07.023. PMID 19744735.
  177. ^ Crapper Mclachlan, D.R.; Lukiw, W.J.; Kruck, T.P.A. (1989). «New Evidence for an Active Role of Aluminum in Alzheimer’s Disease». Canadian Journal of Neurological Sciences. 16 (4 Suppl): 490–497. doi:10.1017/S0317167100029826. PMID 2680008.
  178. ^ «Lowermoor Water Pollution incident «unlikely» to have caused long term health effects» (PDF). Committee on Toxicity of Chemicals in Food, Consumer Products and the Environment. 18 April 2013. Archived (PDF) from the original on 21 December 2019. Retrieved 21 December 2019.
  179. ^ Tomljenovic, Lucija (21 March 2011). «Aluminum and Alzheimer’s Disease: After a Century of Controversy, Is there a Plausible Link?». Journal of Alzheimer’s Disease. 23 (4): 567–598. doi:10.3233/JAD-2010-101494. PMID 21157018. Archived from the original on 11 June 2021. Retrieved 11 June 2021.
  180. ^ «Aluminum and dementia: Is there a link?». Alzheimer Society Canada. 24 August 2018. Archived from the original on 21 December 2019. Retrieved 21 December 2019.
  181. ^ Santibáñez, Miguel; Bolumar, Francisco; García, Ana M (2007). «Occupational risk factors in Alzheimer’s disease: a review assessing the quality of published epidemiological studies». Occupational and Environmental Medicine. 64 (11): 723–732. doi:10.1136/oem.2006.028209. ISSN 1351-0711. PMC 2078415. PMID 17525096.
  182. ^ Darbre, P.D. (2006). «Metalloestrogens: an emerging class of inorganic xenoestrogens with potential to add to the oestrogenic burden of the human breast». Journal of Applied Toxicology. 26 (3): 191–197. doi:10.1002/jat.1135. PMID 16489580. S2CID 26291680.
  183. ^ Banks, W.A.; Kastin, A.J. (1989). «Aluminum-induced neurotoxicity: alterations in membrane function at the blood–brain barrier». Neurosci Biobehav Rev. 13 (1): 47–53. doi:10.1016/S0149-7634(89)80051-X. PMID 2671833. S2CID 46507895.
  184. ^ «Aluminum Allergy Symptoms and Diagnosis». Allergy-symptoms.org. 20 September 2016. Archived from the original on 23 July 2018. Retrieved 23 July 2018.
  185. ^ al-Masalkhi, A.; Walton, S.P. (1994). «Pulmonary fibrosis and occupational exposure to aluminum». The Journal of the Kentucky Medical Association. 92 (2): 59–61. ISSN 0023-0294. PMID 8163901.
  186. ^ «CDC – NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards – Aluminum». www.cdc.gov. Archived from the original on 30 May 2015. Retrieved 11 June 2015.
  187. ^ «CDC – NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards – Aluminum (pyro powders and welding fumes, as Al)». www.cdc.gov. Archived from the original on 30 May 2015. Retrieved 11 June 2015.
  188. ^ Yokel R.A.; Hicks C.L.; Florence R.L. (2008). «Aluminum bioavailability from basic sodium aluminum phosphate, an approved food additive emulsifying agent, incorporated in cheese». Food and Chemical Toxicology. 46 (6): 2261–2266. doi:10.1016/j.fct.2008.03.004. PMC 2449821. PMID 18436363.
  189. ^ United States Department of Health and Human Services (1999). Toxicological profile for aluminum (PDF) (Report). Archived (PDF) from the original on 9 May 2020. Retrieved 3 August 2018.
  190. ^ a b c d «Aluminum». The Environmental Literacy Council. Archived from the original on 27 October 2020. Retrieved 29 July 2018.
  191. ^ Chen, Jennifer K.; Thyssen, Jacob P. (2018). Metal Allergy: From Dermatitis to Implant and Device Failure. Springer. p. 333. ISBN 978-3-319-58503-1. Archived from the original on 26 December 2019. Retrieved 23 July 2018.
  192. ^ Slanina, P.; French, W.; Ekström, L.G.; Lööf, L.; Slorach, S.; Cedergren, A. (1986). «Dietary citric acid enhances absorption of aluminum in antacids». Clinical Chemistry. 32 (3): 539–541. doi:10.1093/clinchem/32.3.539. PMID 3948402.
  193. ^ Van Ginkel, M.F.; Van Der Voet, G.B.; D’haese, P.C.; De Broe, M.E.; De Wolff, F.A. (1993). «Effect of citric acid and maltol on the accumulation of aluminum in rat brain and bone». The Journal of Laboratory and Clinical Medicine. 121 (3): 453–460. PMID 8445293.
  194. ^ a b «ARL: Aluminum Toxicity». www.arltma.com. Archived from the original on 31 August 2019. Retrieved 24 July 2018.
  195. ^ Aluminum Toxicity Archived 3 February 2014 at the Wayback Machine from NYU Langone Medical Center. Last reviewed November 2012 by Igor Puzanov, MD
  196. ^ a b «ATSDR – Public Health Statement: Aluminum». www.atsdr.cdc.gov. Archived from the original on 12 December 2016. Retrieved 28 July 2018.
  197. ^ a b c Rosseland, B.O.; Eldhuset, T.D.; Staurnes, M. (1990). «Environmental effects of aluminium». Environmental Geochemistry and Health. 12 (1–2): 17–27. doi:10.1007/BF01734045. ISSN 0269-4042. PMID 24202562. S2CID 23714684.
  198. ^ Baker, Joan P.; Schofield, Carl L. (1982). «Aluminum toxicity to fish in acidic waters». Water, Air, and Soil Pollution. 18 (1–3): 289–309. Bibcode:1982WASP…18..289B. doi:10.1007/BF02419419. ISSN 0049-6979. S2CID 98363768. Archived from the original on 11 June 2021. Retrieved 27 December 2020.
  199. ^ Belmonte Pereira, Luciane; Aimed Tabaldi, Luciane; Fabbrin Gonçalves, Jamile; Jucoski, Gladis Oliveira; Pauletto, Mareni Maria; Nardin Weis, Simone; Texeira Nicoloso, Fernando; Brother, Denise; Batista Teixeira Rocha, João; Chitolina Schetinger, Maria Rosa Chitolina (2006). «Effect of aluminum on δ-aminolevulinic acid dehydratase (ALA-D) and the development of cucumber (Cucumis sativus)». Environmental and Experimental Botany. 57 (1–2): 106–115. doi:10.1016/j.envexpbot.2005.05.004.
  200. ^ Andersson, Maud (1988). «Toxicity and tolerance of aluminium in vascular plants». Water, Air, & Soil Pollution. 39 (3–4): 439–462. Bibcode:1988WASP…39..439A. doi:10.1007/BF00279487. S2CID 82896081. Archived from the original on 28 February 2020. Retrieved 28 February 2020.
  201. ^ Horst, Walter J. (1995). «The role of the apoplast in aluminium toxicity and resistance of higher plants: A review». Zeitschrift für Pflanzenernährung und Bodenkunde. 158 (5): 419–428. doi:10.1002/jpln.19951580503.
  202. ^ Ma, Jian Feng; Ryan, P.R.; Delhaize, E. (2001). «Aluminium tolerance in plants and the complexing role of organic acids». Trends in Plant Science. 6 (6): 273–278. doi:10.1016/S1360-1385(01)01961-6. PMID 11378470.
  203. ^ Magalhaes, J.V.; Garvin, D.F.; Wang, Y.; Sorrells, M.E.; Klein, P.E.; Schaffert, R.E.; Li, L.; Kochian, L.V. (2004). «Comparative Mapping of a Major Aluminum Tolerance Gene in Sorghum and Other Species in the Poaceae». Genetics. 167 (4): 1905–1914. doi:10.1534/genetics.103.023580. PMC 1471010. PMID 15342528.
  204. ^ «Fuel System Contamination & Starvation». Duncan Aviation. 2011. Archived from the original on 25 February 2015.
  205. ^ Romero, Elvira; Ferreira, Patricia; Martínez, Ángel T.; Jesús Martínez, María (April 2009). «New oxidase from Bjerkandera arthroconidial anamorph that oxidizes both phenolic and nonphenolic benzyl alcohols». Biochimica et Biophysica Acta (BBA) — Proteins and Proteomics. Proteins and Proteomics 1794 (4): 689–697. doi:10.1016/j.bbapap.2008.11.013. PMID 19110079. A Geotrichum-type arthroconidial fungus was isolated by the authors from a deteriorated compact disc found in Belize (Central America)….In the present paper, we report the purification and characterization of an H2O2-generating extracellular oxidase produced by this fungus, which shares catalytic properties with both P. eryngii AAO and P. simplicissimum VAO. See also the abstract of Romero et al. 2007.
  206. ^ Bosch, Xavier (27 June 2001). «Fungus eats CD». Nature: news010628–11. doi:10.1038/news010628-11. Archived from the original on 31 December 2010.
  207. ^ Garcia-Guinea, Javier; Cárdenes, Victor; Martínez, Angel T.; Jesús Martínez, Maria (2001). «Fungal bioturbation paths in a compact disk». Short Communication. Naturwissenschaften. 88 (8): 351–354. Bibcode:2001NW…..88..351G. doi:10.1007/s001140100249. PMID 11572018. S2CID 7599290.
  208. ^ Romero, Elvira; Speranza, Mariela; García-Guinea, Javier; Martínez, Ángel T.; Jesús Martínez, María (8 August 2007). Prior, Bernard (ed.). «An anamorph of the white-rot fungus Bjerkandera adusta capable of colonizing and degrading compact disc components». FEMS Microbiol Lett. Blackwell Publishing Ltd. 275 (1): 122–129. doi:10.1111/j.1574-6968.2007.00876.x. PMID 17854471.
  209. ^ Sheridan, J.E.; Nelson, Jan; Tan, Y.L. «Studies on the «Kerosene Fungus» Cladosporium resinae (Lindau) De Vries: Part I. The Problem of Microbial Contamination of Aviation Fuels». Tuatara. 19 (1): 29. Archived from the original on 13 December 2013.

Bibliography

  • Davis, J. R. (1999). Corrosion of Aluminum and Aluminum Alloys. ASM International. ISBN 978-1-61503-238-9.
  • Dean, J. A. (1999). Lange’s handbook of chemistry (15 ed.). McGraw-Hill. ISBN 978-0-07-016384-3. OCLC 40213725.
  • Drozdov, A. (2007). Aluminium: The Thirteenth Element. RUSAL Library. ISBN 978-5-91523-002-5.
  • Greenwood, N. N.; Earnshaw, A. (1997). Chemistry of the Elements (2nd ed.). Butterworth-Heinemann. ISBN 978-0-08-037941-8.
  • King, R. B. (1995). Inorganic Chemistry of Main Group Elements. Wiley-VCH. ISBN 978-0-471-18602-1.
  • Lide, D. R., ed. (2004). Handbook of Chemistry and Physics (84 ed.). CRC Press. ISBN 978-0-8493-0566-5.
  • Nappi, C. (2013). The global aluminium industry 40 years from 1972 (PDF) (Report). International Aluminium Institute. Archived (PDF) from the original on 9 October 2022.
  • Richards, J. W. (1896). Aluminium: Its history, occurrence, properties, metallurgy and applications, including its alloys (3 ed.). Henry Carey Baird & Co.
  • Schmitz, C. (2006). Handbook of Aluminium Recycling. Vulkan-Verlag GmbH. ISBN 978-3-8027-2936-2.

Further reading

  • Mimi Sheller, Aluminum Dream: The Making of Light Modernity. Cambridge, Mass.: Massachusetts Institute of Technology Press, 2014.

External links

  • Aluminium at The Periodic Table of Videos (University of Nottingham)
  • Toxic Substances Portal – Aluminum – from the Agency for Toxic Substances and Disease Registry, United States Department of Health and Human Services
  • CDC – NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards – Aluminum
  • World production of primary aluminium, by country
  • Price history of aluminum, according to the IMF
  • History of Aluminium – from the website of the International Aluminium Institute
  • Emedicine – Aluminium
  • The short film Aluminum is available for free download at the Internet Archive.
Aluminium, 13Al

Aluminium-4.jpg
Aluminium
Pronunciation
  • aluminium:
    (AL-(y)uu-MIN-ee-əm)
  • aluminum: [1]
    (ə-LOO-mə-nəm)
Alternative name aluminum (U.S., Canada)
Appearance silvery gray metallic
Standard atomic weight Ar°(Al)
  • 26.9815384±0.0000003
  • 26.982±0.001 (abridged)[2]
Aluminium in the periodic table
Hydrogen Helium
Lithium Beryllium Boron Carbon Nitrogen Oxygen Fluorine Neon
Sodium Magnesium Aluminium Silicon Phosphorus Sulfur Chlorine Argon
Potassium Calcium Scandium Titanium Vanadium Chromium Manganese Iron Cobalt Nickel Copper Zinc Gallium Germanium Arsenic Selenium Bromine Krypton
Rubidium Strontium Yttrium Zirconium Niobium Molybdenum Technetium Ruthenium Rhodium Palladium Silver Cadmium Indium Tin Antimony Tellurium Iodine Xenon
Caesium Barium Lanthanum Cerium Praseodymium Neodymium Promethium Samarium Europium Gadolinium Terbium Dysprosium Holmium Erbium Thulium Ytterbium Lutetium Hafnium Tantalum Tungsten Rhenium Osmium Iridium Platinum Gold Mercury (element) Thallium Lead Bismuth Polonium Astatine Radon
Francium Radium Actinium Thorium Protactinium Uranium Neptunium Plutonium Americium Curium Berkelium Californium Einsteinium Fermium Mendelevium Nobelium Lawrencium Rutherfordium Dubnium Seaborgium Bohrium Hassium Meitnerium Darmstadtium Roentgenium Copernicium Nihonium Flerovium Moscovium Livermorium Tennessine Oganesson
B

Al

Ga
magnesium ← aluminium → silicon
Atomic number (Z) 13
Group group 13 (boron group)
Period period 3
Block   p-block
Electron configuration [Ne] 3s2 3p1
Electrons per shell 2, 8, 3
Physical properties
Phase at STP solid
Melting point 933.47 K ​(660.32 °C, ​1220.58 °F)
Boiling point 2743 K ​(2470 °C, ​4478 °F)
Density (near r.t.) 2.70 g/cm3
when liquid (at m.p.) 2.375 g/cm3
Heat of fusion 10.71 kJ/mol
Heat of vaporization 284 kJ/mol
Molar heat capacity 24.20 J/(mol·K)
Vapor pressure

P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k
at T (K) 1482 1632 1817 2054 2364 2790
Atomic properties
Oxidation states −2, −1, 0,[3] +1,[4] +2,[5] +3 (an amphoteric oxide)
Electronegativity Pauling scale: 1.61
Ionization energies
  • 1st: 577.5 kJ/mol
  • 2nd: 1816.7 kJ/mol
  • 3rd: 2744.8 kJ/mol
  • (more)
Atomic radius empirical: 143 pm
Covalent radius 121±4 pm
Van der Waals radius 184 pm

Color lines in a spectral range

Spectral lines of aluminium

Other properties
Natural occurrence primordial
Crystal structure ​face-centered cubic (fcc)

Face-centered cubic crystal structure for aluminium

Speed of sound thin rod (rolled) 5000 m/s (at r.t.)
Thermal expansion 23.1 µm/(m⋅K) (at 25 °C)
Thermal conductivity 237 W/(m⋅K)
Electrical resistivity 26.5 nΩ⋅m (at 20 °C)
Magnetic ordering paramagnetic[6]
Molar magnetic susceptibility +16.5×10−6 cm3/mol
Young’s modulus 70 GPa
Shear modulus 26 GPa
Bulk modulus 76 GPa
Poisson ratio 0.35
Mohs hardness 2.75
Vickers hardness 160–350 MPa
Brinell hardness 160–550 MPa
CAS Number 7429-90-5
History
Naming from alumine, obsolete name for alumina
Prediction Antoine Lavoisier (1782)
Discovery Hans Christian Ørsted (1824)
Named by Humphry Davy (1812[a])
Main isotopes of aluminium

  • v
  • e

Iso­tope Decay
abun­dance half-life (t1/2) mode pro­duct
26Al trace 7.17×105 y β+ (85%) 26Mg
ε (15%) 26Mg
γ
27Al 100% stable
 Category: Aluminium

  • view
  • talk
  • edit

| references

Aluminium (aluminum in American and Canadian English) is a chemical element with the symbol Al and atomic number 13. Aluminium has a density lower than those of other common metals, at approximately one third that of steel. It has a great affinity towards oxygen, and forms a protective layer of oxide on the surface when exposed to air. Aluminium visually resembles silver, both in its color and in its great ability to reflect light. It is soft, non-magnetic and ductile. It has one stable isotope, 27Al; this isotope is very common, making aluminium the twelfth most common element in the Universe. The radioactivity of 26Al is used in radiodating.

Chemically, aluminium is a post-transition metal in the boron group; as is common for the group, aluminium forms compounds primarily in the +3 oxidation state. The aluminium cation Al3+ is small and highly charged; as such, it is polarizing, and bonds aluminium forms tend towards covalency. The strong affinity towards oxygen leads to aluminium’s common association with oxygen in nature in the form of oxides; for this reason, aluminium is found on Earth primarily in rocks in the crust, where it is the third most abundant element after oxygen and silicon, rather than in the mantle, and virtually never as the free metal.

The discovery of aluminium was announced in 1825 by Danish physicist Hans Christian Ørsted. The first industrial production of aluminium was initiated by French chemist Henri Étienne Sainte-Claire Deville in 1856. Aluminium became much more available to the public with the Hall–Héroult process developed independently by French engineer Paul Héroult and American engineer Charles Martin Hall in 1886, and the mass production of aluminium led to its extensive use in industry and everyday life. In World Wars I and II, aluminium was a crucial strategic resource for aviation. In 1954, aluminium became the most produced non-ferrous metal, surpassing copper. In the 21st century, most aluminium was consumed in transportation, engineering, construction, and packaging in the United States, Western Europe, and Japan.

Despite its prevalence in the environment, no living organism is known to use aluminium salts metabolically, but aluminium is well tolerated by plants and animals. Because of the abundance of these salts, the potential for a biological role for them is of interest, and studies continue.

Physical characteristics

Isotopes

Of aluminium isotopes, only 27
Al
is stable. This situation is common for elements with an odd atomic number.[b] It is the only primordial aluminium isotope, i.e. the only one that has existed on Earth in its current form since the formation of the planet. Nearly all aluminium on Earth is present as this isotope, which makes it a mononuclidic element and means that its standard atomic weight is virtually the same as that of the isotope. This makes aluminium very useful in nuclear magnetic resonance (NMR), as its single stable isotope has a high NMR sensitivity.[8] The standard atomic weight of aluminium is low in comparison with many other metals.[c]

All other isotopes of aluminium are radioactive. The most stable of these is 26Al: while it was present along with stable 27Al in the interstellar medium from which the Solar System formed, having been produced by stellar nucleosynthesis as well, its half-life is only 717,000 years and therefore a detectable amount has not survived since the formation of the planet.[10] However, minute traces of 26Al are produced from argon in the atmosphere by spallation caused by cosmic ray protons. The ratio of 26Al to 10Be has been used for radiodating of geological processes over 105 to 106 year time scales, in particular transport, deposition, sediment storage, burial times, and erosion.[11] Most meteorite scientists believe that the energy released by the decay of 26Al was responsible for the melting and differentiation of some asteroids after their formation 4.55 billion years ago.[12]

The remaining isotopes of aluminium, with mass numbers ranging from 22 to 43, all have half-lives well under an hour. Three metastable states are known, all with half-lives under a minute.[7]

Electron shell

An aluminium atom has 13 electrons, arranged in an electron configuration of [Ne] 3s2 3p1,[13] with three electrons beyond a stable noble gas configuration. Accordingly, the combined first three ionization energies of aluminium are far lower than the fourth ionization energy alone.[14] Such an electron configuration is shared with the other well-characterized members of its group, boron, gallium, indium, and thallium; it is also expected for nihonium. Aluminium can relatively easily surrender its three outermost electrons in many chemical reactions (see below). The electronegativity of aluminium is 1.61 (Pauling scale).[15]

M. Tunes & S. Pogatscher, Montanuniversität Leoben 2019 No copyrights =)

High-resolution STEM-HAADF micrograph of Al atoms viewed along the [001] zone axis.

A free aluminium atom has a radius of 143 pm.[16] With the three outermost electrons removed, the radius shrinks to 39 pm for a 4-coordinated atom or 53.5 pm for a 6-coordinated atom.[16] At standard temperature and pressure, aluminium atoms (when not affected by atoms of other elements) form a face-centered cubic crystal system bound by metallic bonding provided by atoms’ outermost electrons; hence aluminium (at these conditions) is a metal.[17] This crystal system is shared by many other metals, such as lead and copper; the size of a unit cell of aluminium is comparable to that of those other metals.[17] The system, however, is not shared by the other members of its group; boron has ionization energies too high to allow metallization, thallium has a hexagonal close-packed structure, and gallium and indium have unusual structures that are not close-packed like those of aluminium and thallium. The few electrons that are available for metallic bonding in aluminium metal are a probable cause for it being soft with a low melting point and low electrical resistivity.[18]

Bulk

Aluminium metal has an appearance ranging from silvery white to dull gray, depending on the surface roughness.[d] Aluminium mirrors are the most reflective of all metal mirrors for the near ultraviolet and far infrared light, and one of the most reflective in the visible spectrum, nearly on par with silver, and the two therefore look similar. Aluminium is also good at reflecting solar radiation, although prolonged exposure to sunlight in air adds wear to the surface of the metal; this may be prevented if aluminium is anodized, which adds a protective layer of oxide on the surface.

The density of aluminium is 2.70 g/cm3, about 1/3 that of steel, much lower than other commonly encountered metals, making aluminium parts easily identifiable through their lightness.[21] Aluminium’s low density compared to most other metals arises from the fact that its nuclei are much lighter, while difference in the unit cell size does not compensate for this difference. The only lighter metals are the metals of groups 1 and 2, which apart from beryllium and magnesium are too reactive for structural use (and beryllium is very toxic).[22] Aluminium is not as strong or stiff as steel, but the low density makes up for this in the aerospace industry and for many other applications where light weight and relatively high strength are crucial.[23]

Pure aluminium is quite soft and lacking in strength. In most applications various aluminium alloys are used instead because of their higher strength and hardness.[24] The yield strength of pure aluminium is 7–11 MPa, while aluminium alloys have yield strengths ranging from 200 MPa to 600 MPa.[25] Aluminium is ductile, with a percent elongation of 50-70%,[26] and malleable allowing it to be easily drawn and extruded.[27] It is also easily machined and cast.[27]

Aluminium is an excellent thermal and electrical conductor, having around 60% the conductivity of copper, both thermal and electrical, while having only 30% of copper’s density.[28] Aluminium is capable of superconductivity, with a superconducting critical temperature of 1.2 kelvin and a critical magnetic field of about 100 gauss (10 milliteslas).[29] It is paramagnetic and thus essentially unaffected by static magnetic fields.[30] The high electrical conductivity, however, means that it is strongly affected by alternating magnetic fields through the induction of eddy currents.[31]

Chemistry

Aluminium combines characteristics of pre- and post-transition metals. Since it has few available electrons for metallic bonding, like its heavier group 13 congeners, it has the characteristic physical properties of a post-transition metal, with longer-than-expected interatomic distances.[18] Furthermore, as Al3+ is a small and highly charged cation, it is strongly polarizing and bonding in aluminium compounds tends towards covalency;[32] this behavior is similar to that of beryllium (Be2+), and the two display an example of a diagonal relationship.[33]

The underlying core under aluminium’s valence shell is that of the preceding noble gas, whereas those of its heavier congeners gallium, indium, thallium, and nihonium also include a filled d-subshell and in some cases a filled f-subshell. Hence, the inner electrons of aluminium shield the valence electrons almost completely, unlike those of aluminium’s heavier congeners. As such, aluminium is the most electropositive metal in its group, and its hydroxide is in fact more basic than that of gallium.[32][e] Aluminium also bears minor similarities to the metalloid boron in the same group: AlX3 compounds are valence isoelectronic to BX3 compounds (they have the same valence electronic structure), and both behave as Lewis acids and readily form adducts.[34] Additionally, one of the main motifs of boron chemistry is regular icosahedral structures, and aluminium forms an important part of many icosahedral quasicrystal alloys, including the Al–Zn–Mg class.[35]

Aluminium has a high chemical affinity to oxygen, which renders it suitable for use as a reducing agent in the thermite reaction. A fine powder of aluminium metal reacts explosively on contact with liquid oxygen; under normal conditions, however, aluminium forms a thin oxide layer (~5 nm at room temperature)[36] that protects the metal from further corrosion by oxygen, water, or dilute acid, a process termed passivation.[32][37] Because of its general resistance to corrosion, aluminium is one of the few metals that retains silvery reflectance in finely powdered form, making it an important component of silver-colored paints.[38] Aluminium is not attacked by oxidizing acids because of its passivation. This allows aluminium to be used to store reagents such as nitric acid, concentrated sulfuric acid, and some organic acids.[39]

In hot concentrated hydrochloric acid, aluminium reacts with water with evolution of hydrogen, and in aqueous sodium hydroxide or potassium hydroxide at room temperature to form aluminates—protective passivation under these conditions is negligible.[40] Aqua regia also dissolves aluminium.[39] Aluminium is corroded by dissolved chlorides, such as common sodium chloride, which is why household plumbing is never made from aluminium.[40] The oxide layer on aluminium is also destroyed by contact with mercury due to amalgamation or with salts of some electropositive metals.[32] As such, the strongest aluminium alloys are less corrosion-resistant due to galvanic reactions with alloyed copper,[25] and aluminium’s corrosion resistance is greatly reduced by aqueous salts, particularly in the presence of dissimilar metals.[18]

Aluminium reacts with most nonmetals upon heating, forming compounds such as aluminium nitride (AlN), aluminium sulfide (Al2S3), and the aluminium halides (AlX3). It also forms a wide range of intermetallic compounds involving metals from every group on the periodic table.[32]

Inorganic compounds

The vast majority of compounds, including all aluminium-containing minerals and all commercially significant aluminium compounds, feature aluminium in the oxidation state 3+. The coordination number of such compounds varies, but generally Al3+ is either six- or four-coordinate. Almost all compounds of aluminium(III) are colorless.[32]

Aluminium hydrolysis as a function of pH. Coordinated water molecules are omitted. (Data from Baes and Mesmer)[41]

In aqueous solution, Al3+ exists as the hexaaqua cation [Al(H2O)6]3+, which has an approximate Ka of 10−5.[8] Such solutions are acidic as this cation can act as a proton donor and progressively hydrolyze until a precipitate of aluminium hydroxide, Al(OH)3, forms. This is useful for clarification of water, as the precipitate nucleates on suspended particles in the water, hence removing them. Increasing the pH even further leads to the hydroxide dissolving again as aluminate, [Al(H2O)2(OH)4], is formed.

Aluminium hydroxide forms both salts and aluminates and dissolves in acid and alkali, as well as on fusion with acidic and basic oxides.[32] This behavior of Al(OH)3 is termed amphoterism and is characteristic of weakly basic cations that form insoluble hydroxides and whose hydrated species can also donate their protons. One effect of this is that aluminium salts with weak acids are hydrolyzed in water to the aquated hydroxide and the corresponding nonmetal hydride: for example, aluminium sulfide yields hydrogen sulfide. However, some salts like aluminium carbonate exist in aqueous solution but are unstable as such; and only incomplete hydrolysis takes place for salts with strong acids, such as the halides, nitrate, and sulfate. For similar reasons, anhydrous aluminium salts cannot be made by heating their «hydrates»: hydrated aluminium chloride is in fact not AlCl3·6H2O but [Al(H2O)6]Cl3, and the Al–O bonds are so strong that heating is not sufficient to break them and form Al–Cl bonds instead:[32]

2[Al(H2O)6]Cl3 heat  Al2O3 + 6 HCl + 9 H2O

All four trihalides are well known. Unlike the structures of the three heavier trihalides, aluminium fluoride (AlF3) features six-coordinate aluminium, which explains its involatility and insolubility as well as high heat of formation. Each aluminium atom is surrounded by six fluorine atoms in a distorted octahedral arrangement, with each fluorine atom being shared between the corners of two octahedra. Such {AlF6} units also exist in complex fluorides such as cryolite, Na3AlF6.[f] AlF3 melts at 1,290 °C (2,354 °F) and is made by reaction of aluminium oxide with hydrogen fluoride gas at 700 °C (1,300 °F).[42]

With heavier halides, the coordination numbers are lower. The other trihalides are dimeric or polymeric with tetrahedral four-coordinate aluminium centers.[g] Aluminium trichloride (AlCl3) has a layered polymeric structure below its melting point of 192.4 °C (378 °F) but transforms on melting to Al2Cl6 dimers. At higher temperatures those increasingly dissociate into trigonal planar AlCl3 monomers similar to the structure of BCl3. Aluminium tribromide and aluminium triiodide form Al2X6 dimers in all three phases and hence do not show such significant changes of properties upon phase change.[42] These materials are prepared by treating aluminium metal with the halogen. The aluminium trihalides form many addition compounds or complexes; their Lewis acidic nature makes them useful as catalysts for the Friedel–Crafts reactions. Aluminium trichloride has major industrial uses involving this reaction, such as in the manufacture of anthraquinones and styrene; it is also often used as the precursor for many other aluminium compounds and as a reagent for converting nonmetal fluorides into the corresponding chlorides (a transhalogenation reaction).[42]

Aluminium forms one stable oxide with the chemical formula Al2O3, commonly called alumina.[43] It can be found in nature in the mineral corundum, α-alumina;[44] there is also a γ-alumina phase.[8] Its crystalline form, corundum, is very hard (Mohs hardness 9), has a high melting point of 2,045 °C (3,713 °F), has very low volatility, is chemically inert, and a good electrical insulator, it is often used in abrasives (such as toothpaste), as a refractory material, and in ceramics, as well as being the starting material for the electrolytic production of aluminium metal. Sapphire and ruby are impure corundum contaminated with trace amounts of other metals.[8] The two main oxide-hydroxides, AlO(OH), are boehmite and diaspore. There are three main trihydroxides: bayerite, gibbsite, and nordstrandite, which differ in their crystalline structure (polymorphs). Many other intermediate and related structures are also known.[8] Most are produced from ores by a variety of wet processes using acid and base. Heating the hydroxides leads to formation of corundum. These materials are of central importance to the production of aluminium and are themselves extremely useful. Some mixed oxide phases are also very useful, such as spinel (MgAl2O4), Na-β-alumina (NaAl11O17), and tricalcium aluminate (Ca3Al2O6, an important mineral phase in Portland cement).[8]

The only stable chalcogenides under normal conditions are aluminium sulfide (Al2S3), selenide (Al2Se3), and telluride (Al2Te3). All three are prepared by direct reaction of their elements at about 1,000 °C (1,800 °F) and quickly hydrolyze completely in water to yield aluminium hydroxide and the respective hydrogen chalcogenide. As aluminium is a small atom relative to these chalcogens, these have four-coordinate tetrahedral aluminium with various polymorphs having structures related to wurtzite, with two-thirds of the possible metal sites occupied either in an orderly (α) or random (β) fashion; the sulfide also has a γ form related to γ-alumina, and an unusual high-temperature hexagonal form where half the aluminium atoms have tetrahedral four-coordination and the other half have trigonal bipyramidal five-coordination. [45]

Four pnictides – aluminium nitride (AlN), aluminium phosphide (AlP), aluminium arsenide (AlAs), and aluminium antimonide (AlSb) – are known. They are all III-V semiconductors isoelectronic to silicon and germanium, all of which but AlN have the zinc blende structure. All four can be made by high-temperature (and possibly high-pressure) direct reaction of their component elements.[45]

Aluminium alloys well with most other metals (with the exception of most alkali metals and group 13 metals) and over 150 intermetallics with other metals are known. Preparation involves heating fixed metals together in certain proportion, followed by gradual cooling and annealing. Bonding in them is predominantly metallic and the crystal structure primarily depends on efficiency of packing.[46]

There are few compounds with lower oxidation states. A few aluminium(I) compounds exist: AlF, AlCl, AlBr, and AlI exist in the gaseous phase when the respective trihalide is heated with aluminium, and at cryogenic temperatures.[42] A stable derivative of aluminium monoiodide is the cyclic adduct formed with triethylamine, Al4I4(NEt3)4. Al2O and Al2S also exist but are very unstable.[47] Very simple aluminium(II) compounds are invoked or observed in the reactions of Al metal with oxidants. For example, aluminium monoxide, AlO, has been detected in the gas phase after explosion[48] and in stellar absorption spectra.[49] More thoroughly investigated are compounds of the formula R4Al2 which contain an Al–Al bond and where R is a large organic ligand.[50]

Organoaluminium compounds and related hydrides

A variety of compounds of empirical formula AlR3 and AlR1.5Cl1.5 exist.[51] The aluminium trialkyls and triaryls are reactive, volatile, and colorless liquids or low-melting solids. They catch fire spontaneously in air and react with water, thus necessitating precautions when handling them. They often form dimers, unlike their boron analogues, but this tendency diminishes for branched-chain alkyls (e.g. Pri, Bui, Me3CCH2); for example, triisobutylaluminium exists as an equilibrium mixture of the monomer and dimer.[52][53] These dimers, such as trimethylaluminium (Al2Me6), usually feature tetrahedral Al centers formed by dimerization with some alkyl group bridging between both aluminium atoms. They are hard acids and react readily with ligands, forming adducts. In industry, they are mostly used in alkene insertion reactions, as discovered by Karl Ziegler, most importantly in «growth reactions» that form long-chain unbranched primary alkenes and alcohols, and in the low-pressure polymerization of ethene and propene. There are also some heterocyclic and cluster organoaluminium compounds involving Al–N bonds.[52]

The industrially most important aluminium hydride is lithium aluminium hydride (LiAlH4), which is used in as a reducing agent in organic chemistry. It can be produced from lithium hydride and aluminium trichloride.[54] The simplest hydride, aluminium hydride or alane, is not as important. It is a polymer with the formula (AlH3)n, in contrast to the corresponding boron hydride that is a dimer with the formula (BH3)2.[54]

Natural occurrence

Space

Aluminium’s per-particle abundance in the Solar System is 3.15 ppm (parts per million).[55][h] It is the twelfth most abundant of all elements and third most abundant among the elements that have odd atomic numbers, after hydrogen and nitrogen.[55] The only stable isotope of aluminium, 27Al, is the eighteenth most abundant nucleus in the Universe. It is created almost entirely after fusion of carbon in massive stars that will later become Type II supernovas: this fusion creates 26Mg, which, upon capturing free protons and neutrons becomes aluminium. Some smaller quantities of 27Al are created in hydrogen burning shells of evolved stars, where 26Mg can capture free protons.[56] Essentially all aluminium now in existence is 27Al. 26Al was present in the early Solar System with abundance of 0.005% relative to 27Al but its half-life of 728,000 years is too short for any original nuclei to survive; 26Al is therefore extinct.[56] Unlike for 27Al, hydrogen burning is the primary source of 26Al, with the nuclide emerging after a nucleus of 25Mg catches a free proton. However, the trace quantities of 26Al that do exist are the most common gamma ray emitter in the interstellar gas;[56] if the original 26Al were still present, gamma ray maps of the Milky Way would be brighter.[56]

Earth

Bauxite, a major aluminium ore. The red-brown color is due to the presence of iron oxide minerals.

Overall, the Earth is about 1.59% aluminium by mass (seventh in abundance by mass).[57] Aluminium occurs in greater proportion in the Earth’s crust than in the Universe at large, because aluminium easily forms the oxide and becomes bound into rocks and stays in the Earth’s crust, while less reactive metals sink to the core.[56] In the Earth’s crust, aluminium is the most abundant metallic element (8.23% by mass[26]) and the third most abundant of all elements (after oxygen and silicon).[58] A large number of silicates in the Earth’s crust contain aluminium.[59] In contrast, the Earth’s mantle is only 2.38% aluminium by mass.[60] Aluminium also occurs in seawater at a concentration of 2 μg/kg.[26]

Because of its strong affinity for oxygen, aluminium is almost never found in the elemental state; instead it is found in oxides or silicates. Feldspars, the most common group of minerals in the Earth’s crust, are aluminosilicates. Aluminium also occurs in the minerals beryl, cryolite, garnet, spinel, and turquoise.[61] Impurities in Al2O3, such as chromium and iron, yield the gemstones ruby and sapphire, respectively.[62] Native aluminium metal is extremely rare and can only be found as a minor phase in low oxygen fugacity environments, such as the interiors of certain volcanoes.[63] Native aluminium has been reported in cold seeps in the northeastern continental slope of the South China Sea. It is possible that these deposits resulted from bacterial reduction of tetrahydroxoaluminate Al(OH)4.[64]

Although aluminium is a common and widespread element, not all aluminium minerals are economically viable sources of the metal. Almost all metallic aluminium is produced from the ore bauxite (AlOx(OH)3–2x). Bauxite occurs as a weathering product of low iron and silica bedrock in tropical climatic conditions.[65] In 2017, most bauxite was mined in Australia, China, Guinea, and India.[66]

History

Friedrich Wöhler, the chemist who first thoroughly described metallic elemental aluminium

The history of aluminium has been shaped by usage of alum. The first written record of alum, made by Greek historian Herodotus, dates back to the 5th century BCE.[67] The ancients are known to have used alum as a dyeing mordant and for city defense.[67] After the Crusades, alum, an indispensable good in the European fabric industry,[68] was a subject of international commerce;[69] it was imported to Europe from the eastern Mediterranean until the mid-15th century.[70]

The nature of alum remained unknown. Around 1530, Swiss physician Paracelsus suggested alum was a salt of an earth of alum.[71] In 1595, German doctor and chemist Andreas Libavius experimentally confirmed this.[72] In 1722, German chemist Friedrich Hoffmann announced his belief that the base of alum was a distinct earth.[73] In 1754, German chemist Andreas Sigismund Marggraf synthesized alumina by boiling clay in sulfuric acid and subsequently adding potash.[73]

Attempts to produce aluminium metal date back to 1760.[74] The first successful attempt, however, was completed in 1824 by Danish physicist and chemist Hans Christian Ørsted. He reacted anhydrous aluminium chloride with potassium amalgam, yielding a lump of metal looking similar to tin.[75][76][77] He presented his results and demonstrated a sample of the new metal in 1825.[78][79] In 1827, German chemist Friedrich Wöhler repeated Ørsted’s experiments but did not identify any aluminium.[80] (The reason for this inconsistency was only discovered in 1921.)[81] He conducted a similar experiment in the same year by mixing anhydrous aluminium chloride with potassium and produced a powder of aluminium.[77] In 1845, he was able to produce small pieces of the metal and described some physical properties of this metal.[81] For many years thereafter, Wöhler was credited as the discoverer of aluminium.[82]

As Wöhler’s method could not yield great quantities of aluminium, the metal remained rare; its cost exceeded that of gold.[80] The first industrial production of aluminium was established in 1856 by French chemist Henri Etienne Sainte-Claire Deville and companions.[83] Deville had discovered that aluminium trichloride could be reduced by sodium, which was more convenient and less expensive than potassium, which Wöhler had used.[84] Even then, aluminium was still not of great purity and produced aluminium differed in properties by sample.[85] Because of its electricity-conducting capacity, aluminium was used as the cap of the Washington Monument, completed in 1885. The tallest building in the world at the time, the non-corroding metal cap was intended to serve as a lightning rod peak.

The first industrial large-scale production method was independently developed in 1886 by French engineer Paul Héroult and American engineer Charles Martin Hall; it is now known as the Hall–Héroult process.[86] The Hall–Héroult process converts alumina into metal. Austrian chemist Carl Joseph Bayer discovered a way of purifying bauxite to yield alumina, now known as the Bayer process, in 1889.[87] Modern production of the aluminium metal is based on the Bayer and Hall–Héroult processes.[88]

Prices of aluminium dropped and aluminium became widely used in jewelry, everyday items, eyeglass frames, optical instruments, tableware, and foil in the 1890s and early 20th century. Aluminium’s ability to form hard yet light alloys with other metals provided the metal with many uses at the time.[89] During World War I, major governments demanded large shipments of aluminium for light strong airframes;[90] during World War II, demand by major governments for aviation was even higher.[91][92][93]

By the mid-20th century, aluminium had become a part of everyday life and an essential component of housewares.[94] In 1954, production of aluminium surpassed that of copper,[i] historically second in production only to iron,[97] making it the most produced non-ferrous metal. During the mid-20th century, aluminium emerged as a civil engineering material, with building applications in both basic construction and interior finish work,[98] and increasingly being used in military engineering, for both airplanes and land armor vehicle engines.[99] Earth’s first artificial satellite, launched in 1957, consisted of two separate aluminium semi-spheres joined and all subsequent space vehicles have used aluminium to some extent.[88] The aluminium can was invented in 1956 and employed as a storage for drinks in 1958.[100]

World production of aluminium since 1900

Throughout the 20th century, the production of aluminium rose rapidly: while the world production of aluminium in 1900 was 6,800 metric tons, the annual production first exceeded 100,000 metric tons in 1916; 1,000,000 tons in 1941; 10,000,000 tons in 1971.[95] In the 1970s, the increased demand for aluminium made it an exchange commodity; it entered the London Metal Exchange, the oldest industrial metal exchange in the world, in 1978.[88] The output continued to grow: the annual production of aluminium exceeded 50,000,000 metric tons in 2013.[95]

The real price for aluminium declined from $14,000 per metric ton in 1900 to $2,340 in 1948 (in 1998 United States dollars).[95] Extraction and processing costs were lowered over technological progress and the scale of the economies. However, the need to exploit lower-grade poorer quality deposits and the use of fast increasing input costs (above all, energy) increased the net cost of aluminium;[101] the real price began to grow in the 1970s with the rise of energy cost.[102] Production moved from the industrialized countries to countries where production was cheaper.[103] Production costs in the late 20th century changed because of advances in technology, lower energy prices, exchange rates of the United States dollar, and alumina prices.[104] The BRIC countries’ combined share in primary production and primary consumption grew substantially in the first decade of the 21st century.[105] China is accumulating an especially large share of the world’s production thanks to an abundance of resources, cheap energy, and governmental stimuli;[106] it also increased its consumption share from 2% in 1972 to 40% in 2010.[107] In the United States, Western Europe, and Japan, most aluminium was consumed in transportation, engineering, construction, and packaging.[108] In 2021, prices for industrial metals such as aluminium have soared to near-record levels as energy shortages in China drive up costs for electricity.[109]

Etymology

The names aluminium and aluminum are derived from the word alumine, an obsolete term for alumina,[j] a naturally occurring oxide of aluminium.[111] Alumine was borrowed from French, which in turn derived it from alumen, the classical Latin name for alum, the mineral from which it was collected.[112] The Latin word alumen stems from the Proto-Indo-European root *alu- meaning «bitter» or «beer».[113]

1897 American advertisement featuring the aluminum spelling

Origins

British chemist Humphry Davy, who performed a number of experiments aimed to isolate the metal, is credited as the person who named the element. The first name proposed for the metal to be isolated from alum was alumium, which Davy suggested in an 1808 article on his electrochemical research, published in Philosophical Transactions of the Royal Society.[114] It appeared that the name was created from the English word alum and the Latin suffix -ium; but it was customary then to give elements names originating in Latin, so that this name was not adopted universally. This name was criticized by contemporary chemists from France, Germany, and Sweden, who insisted the metal should be named for the oxide, alumina, from which it would be isolated.[115] The English name alum does not come directly from Latin, whereas alumine/alumina obviously comes from the Latin word alumen (upon declension, alumen changes to alumin-).

One example was Essai sur la Nomenclature chimique (July 1811), written in French by a Swedish chemist, Jöns Jacob Berzelius, in which the name aluminium is given to the element that would be synthesized from alum.[116][k] (Another article in the same journal issue also gives the name aluminium to the metal whose oxide is the basis of sapphire.)[118] A January 1811 summary of one of Davy’s lectures at the Royal Society mentioned the name aluminium as a possibility.[119] The next year, Davy published a chemistry textbook in which he used the spelling aluminum.[120] Both spellings have coexisted since. Their usage is regional: aluminum dominates in the United States and Canada; aluminium, in the rest of the English-speaking world.[121]

Spelling

In 1812, a British scientist, Thomas Young,[122] wrote an anonymous review of Davy’s book, in which he proposed the name aluminium instead of aluminum, which he thought had a «less classical sound».[123] This name did catch on: although the -um spelling was occasionally used in Britain, the American scientific language used -ium from the start.[124] Most scientists throughout the world used -ium in the 19th century;[121] and it was entrenched in many other European languages, such as French, German, and Dutch.[l] In 1828, an American lexicographer, Noah Webster, entered only the aluminum spelling in his American Dictionary of the English Language.[125] In the 1830s, the -um spelling gained usage in the United States; by the 1860s, it had become the more common spelling there outside science.[124] In 1892, Hall used the -um spelling in his advertising handbill for his new electrolytic method of producing the metal, despite his constant use of the -ium spelling in all the patents he filed between 1886 and 1903: it is unknown whether this spelling was introduced by mistake or intentionally; but Hall preferred aluminum since its introduction because it resembled platinum, the name of a prestigious metal.[126] By 1890, both spellings had been common in the United States, the -ium spelling being slightly more common; by 1895, the situation had reversed; by 1900, aluminum had become twice as common as aluminium; in the next decade, the -um spelling dominated American usage. In 1925, the American Chemical Society adopted this spelling.[121]

The International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) adopted aluminium as the standard international name for the element in 1990.[127] In 1993, they recognized aluminum as an acceptable variant;[127] the most recent 2005 edition of the IUPAC nomenclature of inorganic chemistry also acknowledges this spelling.[128] IUPAC official publications use the -ium spelling as primary, and they list both where it is appropriate.[m]

Production and refinement

The production of aluminium starts with the extraction of bauxite rock from the ground. The bauxite is processed and transformed using the Bayer process into alumina, which is then processed using the Hall–Héroult process, resulting in the final aluminium metal.

Aluminium production is highly energy-consuming, and so the producers tend to locate smelters in places where electric power is both plentiful and inexpensive.[130] As of 2019, the world’s largest smelters of aluminium are located in China, India, Russia, Canada, and the United Arab Emirates,[131] while China is by far the top producer of aluminium with a world share of fifty-five percent.

According to the International Resource Panel’s Metal Stocks in Society report, the global per capita stock of aluminium in use in society (i.e. in cars, buildings, electronics, etc.) is 80 kg (180 lb). Much of this is in more-developed countries (350–500 kg (770–1,100 lb) per capita) rather than less-developed countries (35 kg (77 lb) per capita).[132]

Bayer process

Bauxite is converted to alumina by the Bayer process. Bauxite is blended for uniform composition and then is ground. The resulting slurry is mixed with a hot solution of sodium hydroxide; the mixture is then treated in a digester vessel at a pressure well above atmospheric, dissolving the aluminium hydroxide in bauxite while converting impurities into relatively insoluble compounds:[133]

Al(OH)3 + Na+ + OH → Na+ + [Al(OH)4]

After this reaction, the slurry is at a temperature above its atmospheric boiling point. It is cooled by removing steam as pressure is reduced. The bauxite residue is separated from the solution and discarded. The solution, free of solids, is seeded with small crystals of aluminium hydroxide; this causes decomposition of the [Al(OH)4] ions to aluminium hydroxide. After about half of aluminium has precipitated, the mixture is sent to classifiers. Small crystals of aluminium hydroxide are collected to serve as seeding agents; coarse particles are converted to alumina by heating; the excess solution is removed by evaporation, (if needed) purified, and recycled.[133]

Hall–Héroult process

The conversion of alumina to aluminium metal is achieved by the Hall–Héroult process. In this energy-intensive process, a solution of alumina in a molten (950 and 980 °C (1,740 and 1,800 °F)) mixture of cryolite (Na3AlF6) with calcium fluoride is electrolyzed to produce metallic aluminium. The liquid aluminium metal sinks to the bottom of the solution and is tapped off, and usually cast into large blocks called aluminium billets for further processing.[39]

Anodes of the electrolysis cell are made of carbon—the most resistant material against fluoride corrosion—and either bake at the process or are prebaked. The former, also called Söderberg anodes, are less power-efficient and fumes released during baking are costly to collect, which is why they are being replaced by prebaked anodes even though they save the power, energy, and labor to prebake the cathodes. Carbon for anodes should be preferably pure so that neither aluminium nor the electrolyte is contaminated with ash. Despite carbon’s resistivity against corrosion, it is still consumed at a rate of 0.4–0.5 kg per each kilogram of produced aluminium. Cathodes are made of anthracite; high purity for them is not required because impurities leach only very slowly. The cathode is consumed at a rate of 0.02–0.04 kg per each kilogram of produced aluminium. A cell is usually terminated after 2–6 years following a failure of the cathode.[39]

The Hall–Heroult process produces aluminium with a purity of above 99%. Further purification can be done by the Hoopes process. This process involves the electrolysis of molten aluminium with a sodium, barium, and aluminium fluoride electrolyte. The resulting aluminium has a purity of 99.99%.[39][134]

Electric power represents about 20 to 40% of the cost of producing aluminium, depending on the location of the smelter. Aluminium production consumes roughly 5% of electricity generated in the United States.[127] Because of this, alternatives to the Hall–Héroult process have been researched, but none has turned out to be economically feasible.[39]

Recycling

Common bins for recyclable waste along with a bin for unrecyclable waste. The bin with a yellow top is labeled «aluminum». Rhodes, Greece.

Recovery of the metal through recycling has become an important task of the aluminium industry. Recycling was a low-profile activity until the late 1960s, when the growing use of aluminium beverage cans brought it to public awareness.[135] Recycling involves melting the scrap, a process that requires only 5% of the energy used to produce aluminium from ore, though a significant part (up to 15% of the input material) is lost as dross (ash-like oxide).[136] An aluminium stack melter produces significantly less dross, with values reported below 1%.[137]

White dross from primary aluminium production and from secondary recycling operations still contains useful quantities of aluminium that can be extracted industrially. The process produces aluminium billets, together with a highly complex waste material. This waste is difficult to manage. It reacts with water, releasing a mixture of gases (including, among others, hydrogen, acetylene, and ammonia), which spontaneously ignites on contact with air;[138] contact with damp air results in the release of copious quantities of ammonia gas. Despite these difficulties, the waste is used as a filler in asphalt and concrete.[139]

Applications

Metal

The global production of aluminium in 2016 was 58.8 million metric tons. It exceeded that of any other metal except iron (1,231 million metric tons).[140][141]

Aluminium is almost always alloyed, which markedly improves its mechanical properties, especially when tempered. For example, the common aluminium foils and beverage cans are alloys of 92% to 99% aluminium.[142] The main alloying agents are copper, zinc, magnesium, manganese, and silicon (e.g., duralumin) with the levels of other metals in a few percent by weight.[143] Aluminium, both wrought and cast, has been alloyed with: manganese, silicon, magnesium, copper and zinc among others.[144] For example, the Kynal family of alloys was developed by the British chemical manufacturer Imperial Chemical Industries.

The major uses for aluminium metal are in:[145]

  • Transportation (automobiles, aircraft, trucks, railway cars, marine vessels, bicycles, spacecraft, etc.). Aluminium is used because of its low density;
  • Packaging (cans, foil, frame, etc.). Aluminium is used because it is non-toxic (see below), non-adsorptive, and splinter-proof;
  • Building and construction (windows, doors, siding, building wire, sheathing, roofing, etc.). Since steel is cheaper, aluminium is used when lightness, corrosion resistance, or engineering features are important;
  • Electricity-related uses (conductor alloys, motors, and generators, transformers, capacitors, etc.). Aluminium is used because it is relatively cheap, highly conductive, has adequate mechanical strength and low density, and resists corrosion;
  • A wide range of household items, from cooking utensils to furniture. Low density, good appearance, ease of fabrication, and durability are the key factors of aluminium usage;
  • Machinery and equipment (processing equipment, pipes, tools). Aluminium is used because of its corrosion resistance, non-pyrophoricity, and mechanical strength.
  • Portable computer cases. Currently rarely used without alloying,[146] but aluminium can be recycled and clean aluminium has residual market value: for example, the used beverage can (UBC) material was used to encase the electronic components of MacBook Air laptop, Pixel 5 smartphone or Summit Lite smartwatch.[147][148][149]

Compounds

The great majority (about 90%) of aluminium oxide is converted to metallic aluminium.[133] Being a very hard material (Mohs hardness 9),[150] alumina is widely used as an abrasive;[151] being extraordinarily chemically inert, it is useful in highly reactive environments such as high pressure sodium lamps.[152] Aluminium oxide is commonly used as a catalyst for industrial processes;[133] e.g. the Claus process to convert hydrogen sulfide to sulfur in refineries and to alkylate amines.[153][154] Many industrial catalysts are supported by alumina, meaning that the expensive catalyst material is dispersed over a surface of the inert alumina.[155] Another principal use is as a drying agent or absorbent.[133][156]

Laser deposition of alumina on a substrate

Several sulfates of aluminium have industrial and commercial application. Aluminium sulfate (in its hydrate form) is produced on the annual scale of several millions of metric tons.[157] About two-thirds is consumed in water treatment.[157] The next major application is in the manufacture of paper.[157] It is also used as a mordant in dyeing, in pickling seeds, deodorizing of mineral oils, in leather tanning, and in production of other aluminium compounds.[157] Two kinds of alum, ammonium alum and potassium alum, were formerly used as mordants and in leather tanning, but their use has significantly declined following availability of high-purity aluminium sulfate.[157] Anhydrous aluminium chloride is used as a catalyst in chemical and petrochemical industries, the dyeing industry, and in synthesis of various inorganic and organic compounds.[157] Aluminium hydroxychlorides are used in purifying water, in the paper industry, and as antiperspirants.[157] Sodium aluminate is used in treating water and as an accelerator of solidification of cement.[157]

Many aluminium compounds have niche applications, for example:

  • Aluminium acetate in solution is used as an astringent.[158]
  • Aluminium phosphate is used in the manufacture of glass, ceramic, pulp and paper products, cosmetics, paints, varnishes, and in dental cement.[159]
  • Aluminium hydroxide is used as an antacid, and mordant; it is used also in water purification, the manufacture of glass and ceramics, and in the waterproofing of fabrics.[160][161]
  • Lithium aluminium hydride is a powerful reducing agent used in organic chemistry.[162][163]
  • Organoaluminiums are used as Lewis acids and co-catalysts.[164]
  • Methylaluminoxane is a co-catalyst for Ziegler–Natta olefin polymerization to produce vinyl polymers such as polyethene.[165]
  • Aqueous aluminium ions (such as aqueous aluminium sulfate) are used to treat against fish parasites such as Gyrodactylus salaris.[166]
  • In many vaccines, certain aluminium salts serve as an immune adjuvant (immune response booster) to allow the protein in the vaccine to achieve sufficient potency as an immune stimulant.[167]

Aluminized substrates

Aluminizing is the process of coating a structure or material with a thin layer of aluminium. It is done to impart specific traits that the underlying substrate lacks, such as a certain chemical or physical property. Aluminized materials include:

  • Aluminized steel, for corrosion resistance and other properties
  • Aluminized screen, for display devices
  • Aluminized cloth, to reflect heat
  • Aluminized mylar, to reflect heat

Biology

Schematic of aluminium absorption by human skin.[168]

Despite its widespread occurrence in the Earth’s crust, aluminium has no known function in biology.[39] At pH 6–9 (relevant for most natural waters), aluminium precipitates out of water as the hydroxide and is hence not available; most elements behaving this way have no biological role or are toxic.[169] Aluminium sulfate has an LD50 of 6207 mg/kg (oral, mouse), which corresponds to 435 grams for an 70 kg (150 lb) person.[39]

Toxicity

Aluminium is classified as a non-carcinogen by the United States Department of Health and Human Services.[170][n] A review published in 1988 said that there was little evidence that normal exposure to aluminium presents a risk to healthy adult,[173] and a 2014 multi-element toxicology review was unable to find deleterious effects of aluminium consumed in amounts not greater than 40 mg/day per kg of body mass.[170] Most aluminium consumed will leave the body in feces; most of the small part of it that enters the bloodstream, will be excreted via urine;[174] nevertheless some aluminium does pass the blood-brain barrier and is lodged preferentially in the brains of Alzheimer’s patients.[175][176] Evidence published in 1989 indicates that, for Alzheimer’s patients, aluminium may act by electrostatically crosslinking proteins, thus down-regulating genes in the superior temporal gyrus.[177]

Effects

Aluminium, although rarely, can cause vitamin D-resistant osteomalacia, erythropoietin-resistant microcytic anemia, and central nervous system alterations. People with kidney insufficiency are especially at a risk.[170] Chronic ingestion of hydrated aluminium silicates (for excess gastric acidity control) may result in aluminium binding to intestinal contents and increased elimination of other metals, such as iron or zinc; sufficiently high doses (>50 g/day) can cause anemia.[170]

There are five major aluminium forms absorbed by human body: the free solvated trivalent cation (Al3+(aq)); low-molecular-weight, neutral, soluble complexes (LMW-Al0(aq)); high-molecular-weight, neutral, soluble complexes (HMW-Al0(aq)); low-molecular-weight, charged, soluble complexes (LMW-Al(L)n+/−(aq)); nano and micro-particulates (Al(L)n(s)). They are transported across cell membranes or cell epi-/endothelia through five major routes: (1) paracellular; (2) transcellular; (3) active transport; (4) channels; (5) adsorptive or receptor-mediated endocytosis.[168]

During the 1988 Camelford water pollution incident people in Camelford had their drinking water contaminated with aluminium sulfate for several weeks. A final report into the incident in 2013 concluded it was unlikely that this had caused long-term health problems.[178]

Aluminium has been suspected of being a possible cause of Alzheimer’s disease,[179] but research into this for over 40 years has found, as of 2018, no good evidence of causal effect.[180][181]

Aluminium increases estrogen-related gene expression in human breast cancer cells cultured in the laboratory.[182] In very high doses, aluminium is associated with altered function of the blood–brain barrier.[183] A small percentage of people have contact allergies to aluminium and experience itchy red rashes, headache, muscle pain, joint pain, poor memory, insomnia, depression, asthma, irritable bowel syndrome, or other symptoms upon contact with products containing aluminium.[185]

Exposure to powdered aluminium or aluminium welding fumes can cause pulmonary fibrosis.[186] Fine aluminium powder can ignite or explode, posing another workplace hazard.[187][188]

Exposure routes

Food is the main source of aluminium. Drinking water contains more aluminium than solid food;[170] however, aluminium in food may be absorbed more than aluminium from water.[189] Major sources of human oral exposure to aluminium include food (due to its use in food additives, food and beverage packaging, and cooking utensils), drinking water (due to its use in municipal water treatment), and aluminium-containing medications (particularly antacid/antiulcer and buffered aspirin formulations).[190] Dietary exposure in Europeans averages to 0.2–1.5 mg/kg/week but can be as high as 2.3 mg/kg/week.[170] Higher exposure levels of aluminium are mostly limited to miners, aluminium production workers, and dialysis patients.[191]

Consumption of antacids, antiperspirants, vaccines, and cosmetics provide possible routes of exposure.[192] Consumption of acidic foods or liquids with aluminium enhances aluminium absorption,[193] and maltol has been shown to increase the accumulation of aluminium in nerve and bone tissues.[194]

Treatment

In case of suspected sudden intake of a large amount of aluminium, the only treatment is deferoxamine mesylate which may be given to help eliminate aluminium from the body by chelation.[195][196] However, this should be applied with caution as this reduces not only aluminium body levels, but also those of other metals such as copper or iron.[195]

Environmental effects

«Bauxite tailings» storage facility in Stade, Germany. The aluminium industry generates about 70 million tons of this waste annually.

High levels of aluminium occur near mining sites; small amounts of aluminium are released to the environment at the coal-fired power plants or incinerators.[197] Aluminium in the air is washed out by the rain or normally settles down but small particles of aluminium remain in the air for a long time.[197]

Acidic precipitation is the main natural factor to mobilize aluminium from natural sources[170] and the main reason for the environmental effects of aluminium;[198] however, the main factor of presence of aluminium in salt and freshwater are the industrial processes that also release aluminium into air.[170]

In water, aluminium acts as a toxiс agent on gill-breathing animals such as fish when the water is acidic, in which aluminium may precipitate on gills,[199] which causes loss of plasma- and hemolymph ions leading to osmoregulatory failure.[198] Organic complexes of aluminium may be easily absorbed and interfere with metabolism in mammals and birds, even though this rarely happens in practice.[198]

Aluminium is primary among the factors that reduce plant growth on acidic soils. Although it is generally harmless to plant growth in pH-neutral soils, in acid soils the concentration of toxic Al3+ cations increases and disturbs root growth and function.[200][201][202][203] Wheat has developed a tolerance to aluminium, releasing organic compounds that bind to harmful aluminium cations. Sorghum is believed to have the same tolerance mechanism.[204]

Aluminium production possesses its own challenges to the environment on each step of the production process. The major challenge is the greenhouse gas emissions.[191] These gases result from electrical consumption of the smelters and the byproducts of processing. The most potent of these gases are perfluorocarbons from the smelting process.[191] Released sulfur dioxide is one of the primary precursors of acid rain.[191]

Biodegradation of metallic aluminium is extremely rare; most aluminium-corroding organisms do not directly attack or consume the aluminium, but instead produce corrosive wastes.[205][206] The fungus Geotrichum candidum can consume the aluminium in compact discs.[207][208][209] The bacterium Pseudomonas aeruginosa and the fungus Cladosporium resinae are commonly detected in aircraft fuel tanks that use kerosene-based fuels (not avgas), and laboratory cultures can degrade aluminium.[210]

See also

  • Aluminium granules
  • Aluminium joining
  • Aluminium–air battery
  • Panel edge staining
  • Quantum clock

Notes

  1. ^ Davy’s 1812 written usage of the word aluminum was predated by other authors’ usage of aluminium. However, Davy is often mentioned as the person who named the element; he was the first to coin a name for aluminium: he used alumium in 1808. Other authors did not accept that name, choosing aluminium instead. See below for more details.
  2. ^ No elements with odd atomic numbers have more than two stable isotopes; even-numbered elements have multiple stable isotopes, with tin (element 50) having the highest number of stable isotopes of all elements, ten. The single exception is beryllium which is even-numbered but has only one stable isotope.[7] See Even and odd atomic nuclei for more details.
  3. ^ Most other metals have greater standard atomic weights: for instance, that of iron is 55.8; copper 63.5; lead 207.2.[9] which has consequences for the element’s properties (see below)
  4. ^ The two sides of aluminium foil differ in their luster: one is shiny and the other is dull. The difference is due to the small mechanical damage on the surface of dull side arising from the technological process of aluminium foil manufacturing.[19] Both sides reflect similar amounts of visible light, but the shiny side reflects a far greater share of visible light specularly whereas the dull side almost exclusively diffuses light. Both sides of aluminium foil serve as good reflectors (approximately 86%) of visible light and an excellent reflector (as much as 97%) of medium and far infrared radiation.[20]
  5. ^ In fact, aluminium’s electropositive behavior, high affinity for oxygen, and highly negative standard electrode potential are all better aligned with those of scandium, yttrium, lanthanum, and actinium, which like aluminium have three valence electrons outside a noble gas core; this series shows continuous trends whereas those of group 13 is broken by the first added d-subshell in gallium and the resulting d-block contraction and the first added f-subshell in thallium and the resulting lanthanide contraction.[32]
  6. ^ These should not be considered as [AlF6]3− complex anions as the Al–F bonds are not significantly different in type from the other M–F bonds.[42]
  7. ^ Such differences in coordination between the fluorides and heavier halides are not unusual, occurring in SnIV and BiIII, for example; even bigger differences occur between CO2 and SiO2.[42]
  8. ^ Abundances in the source are listed relative to silicon rather than in per-particle notation. The sum of all elements per 106 parts of silicon is 2.6682×1010 parts; aluminium comprises 8.410×104 parts.
  9. ^ Compare annual statistics of aluminium[95] and copper[96] production by USGS.
  10. ^ The spelling alumine comes from French, whereas the spelling alumina comes from Latin.[110]
  11. ^ Davy discovered several other elements, including those he named sodium and potassium, after the English words soda and potash. Berzelius referred to them as to natrium and kalium. Berzelius’s suggestion was expanded in 1814[117] with his proposed system of one or two-letter chemical symbols, which are used up to the present day; sodium and potassium have the symbols Na and K, respectively, after their Latin names.
  12. ^ Some European languages, like Spanish or Italian, use a different suffix from the Latin -um/-ium to form a name of a metal, some, like Polish or Czech, have a different base for the name of the element, and some, like Russian or Greek, don’t use the Latin script altogether.
  13. ^ For instance, see the November–December 2013 issue of Chemistry International: in a table of (some) elements, the element is listed as «aluminium (aluminum)».[129]
  14. ^ While aluminium per se is not carcinogenic, Söderberg aluminium production is, as is noted by the International Agency for Research on Cancer,[171] likely due to exposure to polycyclic aromatic hydrocarbons.[172]

References

  1. ^ «aluminum». Oxford English Dictionary (Online ed.). Oxford University Press. (Subscription or participating institution membership required.)
  2. ^ «Standard Atomic Weights: Aluminium». CIAAW. 2017.
  3. ^ Unstable carbonyl of Al(0) has been detected in reaction of Al2(CH3)6 with carbon monoxide; see Sanchez, Ramiro; Arrington, Caleb; Arrington Jr., C. A. (1 December 1989). «Reaction of trimethylaluminum with carbon monoxide in low-temperature matrixes». American Chemical Society. 111 (25): 9110-9111. doi:10.1021/ja00207a023.
  4. ^ Dohmeier, C.; Loos, D.; Schnöckel, H. (1996). «Aluminum(I) and Gallium(I) Compounds: Syntheses, Structures, and Reactions». Angewandte Chemie International Edition. 35 (2): 129–149. doi:10.1002/anie.199601291.
  5. ^ D. C. Tyte (1964). «Red (B2Π–A2σ) Band System of Aluminium Monoxide». Nature. 202 (4930): 383. Bibcode:1964Natur.202..383T. doi:10.1038/202383a0. S2CID 4163250.
  6. ^
    Lide, D. R. (2000). «Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds» (PDF). CRC Handbook of Chemistry and Physics (81st ed.). CRC Press. ISBN 0849304814.
  7. ^ a b IAEA – Nuclear Data Section (2017). «Livechart – Table of Nuclides – Nuclear structure and decay data». www-nds.iaea.org. International Atomic Energy Agency. Archived from the original on 23 March 2019. Retrieved 31 March 2017.
  8. ^ a b c d e f Greenwood & Earnshaw 1997, pp. 242–252.
  9. ^ Meija, Juris; et al. (2016). «Atomic weights of the elements 2013 (IUPAC Technical Report)». Pure and Applied Chemistry. 88 (3): 265–91. doi:10.1515/pac-2015-0305.
  10. ^ «Aluminium». The Commission on Isotopic Abundances and Atomic Weights. Archived from the original on 23 September 2020. Retrieved 20 October 2020.
  11. ^ Dickin, A.P. (2005). «In situ Cosmogenic Isotopes». Radiogenic Isotope Geology. Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-53017-0. Archived from the original on 6 December 2008. Retrieved 16 July 2008.
  12. ^ Dodd, R.T. (1986). Thunderstones and Shooting Stars. Harvard University Press. pp. 89–90. ISBN 978-0-674-89137-1.
  13. ^ Dean 1999, p. 4.2.
  14. ^ Dean 1999, p. 4.6.
  15. ^ Dean 1999, p. 4.29.
  16. ^ a b Dean 1999, p. 4.30.
  17. ^ a b Enghag, Per (2008). Encyclopedia of the Elements: Technical Data – History – Processing – Applications. John Wiley & Sons. pp. 139, 819, 949. ISBN 978-3-527-61234-5. Archived from the original on 25 December 2019. Retrieved 7 December 2017.
  18. ^ a b c Greenwood and Earnshaw, pp. 222–4
  19. ^ «Heavy Duty Foil». Reynolds Kitchens. Archived from the original on 23 September 2020. Retrieved 20 September 2020.
  20. ^ Pozzobon, V.; Levasseur, W.; Do, Kh.-V.; et al. (2020). «Household aluminum foil matte and bright side reflectivity measurements: Application to a photobioreactor light concentrator design». Biotechnology Reports. 25: e00399. doi:10.1016/j.btre.2019.e00399. PMC 6906702. PMID 31867227.
  21. ^ Lide 2004, p. 4-3.
  22. ^ Puchta, Ralph (2011). «A brighter beryllium». Nature Chemistry. 3 (5): 416. Bibcode:2011NatCh…3..416P. doi:10.1038/nchem.1033. PMID 21505503.
  23. ^ Davis 1999, pp. 1–3.
  24. ^ Davis 1999, p. 2.
  25. ^ a b Polmear, I.J. (1995). Light Alloys: Metallurgy of the Light Metals (3 ed.). Butterworth-Heinemann. ISBN 978-0-340-63207-9.
  26. ^ a b c Cardarelli, François (2008). Materials handbook : a concise desktop reference (2nd ed.). London: Springer. pp. 158–163. ISBN 978-1-84628-669-8. OCLC 261324602.
  27. ^ a b Davis 1999, p. 4.
  28. ^ Davis 1999, pp. 2–3.
  29. ^
    Cochran, J.F.; Mapother, D.E. (1958). «Superconducting Transition in Aluminum». Physical Review. 111 (1): 132–142. Bibcode:1958PhRv..111..132C. doi:10.1103/PhysRev.111.132.
  30. ^ Schmitz 2006, p. 6.
  31. ^ Schmitz 2006, p. 161.
  32. ^ a b c d e f g h i Greenwood & Earnshaw 1997, pp. 224–227.
  33. ^ Greenwood & Earnshaw 1997, pp. 112–113.
  34. ^ King 1995, p. 241.
  35. ^ King 1995, pp. 235–236.
  36. ^ Hatch, John E. (1984). Aluminum : properties and physical metallurgy. Metals Park, Ohio: American Society for Metals, Aluminum Association. p. 242. ISBN 978-1-61503-169-6. OCLC 759213422.
  37. ^ Vargel, Christian (2004) [French edition published 1999]. Corrosion of Aluminium. Elsevier. ISBN 978-0-08-044495-6. Archived from the original on 21 May 2016.
  38. ^ Macleod, H.A. (2001). Thin-film optical filters. CRC Press. p. 158159. ISBN 978-0-7503-0688-1.
  39. ^ a b c d e f g h Frank, W.B. (2009). «Aluminum». Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry. Wiley-VCH. doi:10.1002/14356007.a01_459.pub2. ISBN 978-3-527-30673-2.
  40. ^ a b Beal, Roy E. (1999). Engine Coolant Testing : Fourth Volume. ASTM International. p. 90. ISBN 978-0-8031-2610-7. Archived from the original on 24 April 2016.
  41. ^ *Baes, C. F.; Mesmer, R. E. (1986) [1976]. The Hydrolysis of Cations. Robert E. Krieger. ISBN 978-0-89874-892-5.
  42. ^ a b c d e f Greenwood & Earnshaw 1997, pp. 233–237.
  43. ^ Eastaugh, Nicholas; Walsh, Valentine; Chaplin, Tracey; Siddall, Ruth (2008). Pigment Compendium. Routledge. ISBN 978-1-136-37393-0. Archived from the original on 15 April 2021. Retrieved 1 October 2020.
  44. ^ Roscoe, Henry Enfield; Schorlemmer, Carl (1913). A treatise on chemistry. Macmillan. Archived from the original on 15 April 2021. Retrieved 1 October 2020.
  45. ^ a b Greenwood & Earnshaw 1997, pp. 252–257.
  46. ^ Downs, A. J. (1993). Chemistry of Aluminium, Gallium, Indium and Thallium. Springer Science & Business Media. p. 218. ISBN 978-0-7514-0103-5. Archived from the original on 15 April 2021. Retrieved 1 October 2020.
  47. ^ Dohmeier, C.; Loos, D.; Schnöckel, H. (1996). «Aluminum(I) and Gallium(I) Compounds: Syntheses, Structures, and Reactions». Angewandte Chemie International Edition. 35 (2): 129–149. doi:10.1002/anie.199601291.
  48. ^ Tyte, D.C. (1964). «Red (B2Π–A2σ) Band System of Aluminium Monoxide». Nature. 202 (4930): 383–384. Bibcode:1964Natur.202..383T. doi:10.1038/202383a0. S2CID 4163250.
  49. ^ Merrill, P.W.; Deutsch, A.J.; Keenan, P.C. (1962). «Absorption Spectra of M-Type Mira Variables». The Astrophysical Journal. 136: 21. Bibcode:1962ApJ…136…21M. doi:10.1086/147348.
  50. ^ Uhl, W. (2004). «Organoelement Compounds Possessing Al–Al, Ga–Ga, In–In, and Tl–Tl Single Bonds». Organoelement Compounds Possessing Al–Al, Ga–Ga, In–In, and Tl–Tl Single Bonds. Advances in Organometallic Chemistry. Vol. 51. pp. 53–108. doi:10.1016/S0065-3055(03)51002-4. ISBN 978-0-12-031151-4.
  51. ^ Elschenbroich, C. (2006). Organometallics. Wiley-VCH. ISBN 978-3-527-29390-2.
  52. ^ a b Greenwood & Earnshaw 1997, pp. 257–67.
  53. ^ Smith, Martin B. (1970). «The monomer-dimer equilibria of liquid aluminum alkyls». Journal of Organometallic Chemistry. 22 (2): 273–281. doi:10.1016/S0022-328X(00)86043-X.
  54. ^ a b Greenwood & Earnshaw 1997, pp. 227–232.
  55. ^ a b Lodders, K. (2003). «Solar System abundances and condensation temperatures of the elements» (PDF). The Astrophysical Journal. 591 (2): 1220–1247. Bibcode:2003ApJ…591.1220L. doi:10.1086/375492. ISSN 0004-637X. S2CID 42498829. Archived (PDF) from the original on 12 April 2019. Retrieved 15 June 2018.
  56. ^ a b c d e Clayton, D. (2003). Handbook of Isotopes in the Cosmos : Hydrogen to Gallium. Leiden: Cambridge University Press. pp. 129–137. ISBN 978-0-511-67305-4. OCLC 609856530. Archived from the original on 11 June 2021. Retrieved 13 September 2020.
  57. ^ William F McDonough The composition of the Earth. quake.mit.edu, archived by the Internet Archive Wayback Machine.
  58. ^ Greenwood and Earnshaw, pp. 217–9
  59. ^ Wade, K.; Banister, A.J. (2016). The Chemistry of Aluminium, Gallium, Indium and Thallium: Comprehensive Inorganic Chemistry. Elsevier. p. 1049. ISBN 978-1-4831-5322-3. Archived from the original on 30 November 2019. Retrieved 17 June 2018.
  60. ^ Palme, H.; O’Neill, Hugh St. C. (2005). «Cosmochemical Estimates of Mantle Composition» (PDF). In Carlson, Richard W. (ed.). The Mantle and Core. Elseiver. p. 14. Archived (PDF) from the original on 3 April 2021. Retrieved 11 June 2021.
  61. ^ Downs, A.J. (1993). Chemistry of Aluminium, Gallium, Indium and Thallium. Springer Science & Business Media. ISBN 978-0-7514-0103-5. Archived from the original on 25 July 2020. Retrieved 14 June 2017.
  62. ^ Kotz, John C.; Treichel, Paul M.; Townsend, John (2012). Chemistry and Chemical Reactivity. Cengage Learning. p. 300. ISBN 978-1-133-42007-1. Archived from the original on 22 December 2019. Retrieved 17 June 2018.
  63. ^ Barthelmy, D. «Aluminum Mineral Data». Mineralogy Database. Archived from the original on 4 July 2008. Retrieved 9 July 2008.
  64. ^ Chen, Z.; Huang, Chi-Yue; Zhao, Meixun; Yan, Wen; Chien, Chih-Wei; Chen, Muhong; Yang, Huaping; Machiyama, Hideaki; Lin, Saulwood (2011). «Characteristics and possible origin of native aluminum in cold seep sediments from the northeastern South China Sea». Journal of Asian Earth Sciences. 40 (1): 363–370. Bibcode:2011JAESc..40..363C. doi:10.1016/j.jseaes.2010.06.006.
  65. ^ Guilbert, J.F.; Park, C.F. (1986). The Geology of Ore Deposits. W.H. Freeman. pp. 774–795. ISBN 978-0-7167-1456-9.
  66. ^ United States Geological Survey (2018). «Bauxite and alumina» (PDF). Mineral Commodities Summaries. Archived (PDF) from the original on 11 March 2018. Retrieved 17 June 2018.
  67. ^ a b Drozdov 2007, p. 12.
  68. ^ Clapham, John Harold; Power, Eileen Edna (1941). The Cambridge Economic History of Europe: From the Decline of the Roman Empire. CUP Archive. p. 207. ISBN 978-0-521-08710-0.
  69. ^ Drozdov 2007, p. 16.
  70. ^ Setton, Kenneth M. (1976). The papacy and the Levant: 1204-1571. 1 The thirteenth and fourteenth centuries. American Philosophical Society. ISBN 978-0-87169-127-9. OCLC 165383496.
  71. ^ Drozdov 2007, p. 25.
  72. ^ Weeks, Mary Elvira (1968). Discovery of the elements. Vol. 1 (7 ed.). Journal of chemical education. p. 187. ISBN 9780608300177.
  73. ^ a b Richards 1896, p. 2.
  74. ^ Richards 1896, p. 3.
  75. ^ Örsted, H. C. (1825). Oversigt over det Kongelige Danske Videnskabernes Selskabs Forhanlingar og dets Medlemmerz Arbeider, fra 31 Mai 1824 til 31 Mai 1825 [Overview of the Royal Danish Science Society’s Proceedings and the Work of its Members, from 31 May 1824 to 31 May 1825] (in Danish). pp. 15–16. Archived from the original on 16 March 2020. Retrieved 27 February 2020.
  76. ^ Royal Danish Academy of Sciences and Letters (1827). Det Kongelige Danske Videnskabernes Selskabs philosophiske og historiske afhandlinger [The philosophical and historical dissertations of the Royal Danish Science Society] (in Danish). Popp. pp. xxv–xxvi. Archived from the original on 24 March 2017. Retrieved 11 March 2016.
  77. ^ a b Wöhler, Friedrich (1827). «Ueber das Aluminium». Annalen der Physik und Chemie. 2. 11 (9): 146–161. Bibcode:1828AnP….87..146W. doi:10.1002/andp.18270870912. S2CID 122170259. Archived from the original on 11 June 2021. Retrieved 11 March 2016.
  78. ^ Drozdov 2007, p. 36.
  79. ^ Fontani, Marco; Costa, Mariagrazia; Orna, Mary Virginia (2014). The Lost Elements: The Periodic Table’s Shadow Side. Oxford University Press. p. 30. ISBN 978-0-19-938334-4.
  80. ^ a b Venetski, S. (1969). «‘Silver’ from clay». Metallurgist. 13 (7): 451–453. doi:10.1007/BF00741130. S2CID 137541986.
  81. ^ a b Drozdov 2007, p. 38.
  82. ^ Holmes, Harry N. (1936). «Fifty Years of Industrial Aluminum». The Scientific Monthly. 42 (3): 236–239. Bibcode:1936SciMo..42..236H. JSTOR 15938.
  83. ^ Drozdov 2007, p. 39.
  84. ^ Sainte-Claire Deville, H.E. (1859). De l’aluminium, ses propriétés, sa fabrication. Paris: Mallet-Bachelier. Archived from the original on 30 April 2016.
  85. ^ Drozdov 2007, p. 46.
  86. ^ Drozdov 2007, pp. 55–61.
  87. ^ Drozdov 2007, p. 74.
  88. ^ a b c «Aluminium history». All about aluminium. Archived from the original on 7 November 2017. Retrieved 7 November 2017.
  89. ^ Drozdov 2007, pp. 64–69.
  90. ^ Ingulstad, Mats (2012). «‘We Want Aluminum, No Excuses’: Business-Government Relations in the American Aluminum Industry, 1917–1957″. In Ingulstad, Mats; Frøland, Hans Otto (eds.). From Warfare to Welfare: Business-Government Relations in the Aluminium Industry. Tapir Academic Press. pp. 33–68. ISBN 978-82-321-0049-1. Archived from the original on 25 July 2020. Retrieved 7 May 2020.
  91. ^ Seldes, George (1943). Facts and Fascism (5 ed.). In Fact, Inc. p. 261.
  92. ^ Thorsheim, Peter (2015). Waste into Weapons. Cambridge University Press. pp. 66–69. ISBN 978-1-107-09935-7. Archived from the original on 6 April 2020. Retrieved 7 January 2021.
  93. ^ Weeks, Albert Loren (2004). Russia’s Life-saver: Lend-lease Aid to the U.S.S.R. in World War II. Lexington Books. p. 135. ISBN 978-0-7391-0736-2. Archived from the original on 6 April 2020. Retrieved 7 January 2021.
  94. ^ Drozdov 2007, pp. 69–70.
  95. ^ a b c d «Aluminum». Historical Statistics for Mineral Commodities in the United States (Report). United States Geological Survey. 2017. Archived from the original on 8 March 2018. Retrieved 9 November 2017.
  96. ^ «Copper. Supply-Demand Statistics». Historical Statistics for Mineral Commodities in the United States (Report). United States Geological Survey. 2017. Archived from the original on 8 March 2018. Retrieved 4 June 2019.
  97. ^ Gregersen, Erik. «Copper». Encyclopedia Britannica. Archived from the original on 22 June 2019. Retrieved 4 June 2019.
  98. ^ Drozdov 2007, pp. 165–166.
  99. ^ Drozdov 2007, p. 85.
  100. ^ Drozdov 2007, p. 135.
  101. ^ Nappi 2013, p. 9.
  102. ^ Nappi 2013, pp. 9–10.
  103. ^ Nappi 2013, p. 10.
  104. ^ Nappi 2013, pp. 14–15.
  105. ^ Nappi 2013, p. 17.
  106. ^ Nappi 2013, p. 20.
  107. ^ Nappi 2013, p. 22.
  108. ^ Nappi 2013, p. 23.
  109. ^ «Aluminum prices hit 13-year high amid power shortage in China». Nikkei Asia. 22 September 2021.
  110. ^ Black, J. (1806). Lectures on the elements of chemistry: delivered in the University of Edinburgh. Vol. 2. Graves, B. p. 291.

    The French chemists have given a new name to this pure earth; alumine in French, and alumina in Latin. I confess I do not like this alumina.

  111. ^ «aluminium, n.» Oxford English Dictionary, third edition. Oxford University Press. December 2011. Archived from the original on 11 June 2021. Retrieved 30 December 2020.

    Origin: Formed within English, by derivation. Etymons: aluminen., -ium suffix, aluminum n.

  112. ^ «alumine, n.» Oxford English Dictionary, third edition. Oxford University Press. December 2011. Archived from the original on 11 June 2021. Retrieved 30 December 2020.

    Etymology: < French alumine (L. B. Guyton de Morveau 1782, Observ. sur la Physique 19 378) < classical Latin alūmin-, alūmen alum n.1, after French -ine -ine suffix4.

  113. ^ Pokorny, Julius (1959). «alu- (-d-, -t-)». Indogermanisches etymologisches Wörterbuch [Indo-European etymological dictionary] (in German). A. Francke Verlag. pp. 33–34. Archived from the original on 23 November 2017. Retrieved 13 November 2017.
  114. ^ Davy, Humphry (1808). «Electro Chemical Researches, on the Decomposition of the Earths; with Observations on the Metals obtained from the alkaline Earths, and on the Amalgam procured from Ammonia». Philosophical Transactions of the Royal Society. 98: 353. Bibcode:1808RSPT…98..333D. doi:10.1098/rstl.1808.0023. Archived from the original on 15 April 2021. Retrieved 10 December 2009.
  115. ^ Richards 1896, pp. 3–4.
  116. ^ Berzelius, J. J. (1811). «Essai sur la nomenclature chimique». Journal de Physique. 73: 253–286. Archived from the original on 15 April 2021. Retrieved 27 December 2020..
  117. ^ Berzelius, J. (1814). Thomson, Th. (ed.). «Essay on the Cause of Chemical Proportions, and on some Circumstances relating to them: together with a short and easy Method of expressing them». Annals of Philosophy. Baldwin, R. III: 51–62. Archived from the original on 15 July 2014. Retrieved 13 December 2014.
  118. ^ Delaméntherie, J.-C. (1811). «Leçonse de minéralogie. Données au collége de France». Journal de Physique. 73: 469–470. Archived from the original on 15 April 2021. Retrieved 27 December 2020..
  119. ^ «Philosophical Transactions of the Royal Society of London. For the Year 1810. — Part I». The Critical Review: Or, Annals of Literature. The Third. XXII: 9. January 1811. hdl:2027/chi.36013662.

    Potassium, acting upon alumine and glucine, produces pyrophoric substances of a dark grey colour, which burnt, throwing off brilliant sparks, and leaving behind alkali and earth, and which, when thrown into water, decomposed it with great violence. The result of this experiment is not wholly decisive as to the existence of what might be called aluminium and glucinium

  120. ^ Davy, Humphry (1812). «Of metals; their primary compositions with other uncompounded bodies, and with each other». Elements of Chemical Philosophy: Part 1. Vol. 1. Bradford and Inskeep. p. 201. Archived from the original on 14 March 2020. Retrieved 4 March 2020.
  121. ^ a b c «aluminium, n.» Oxford English Dictionary, third edition. Oxford University Press. December 2011. Archived from the original on 11 June 2021. Retrieved 30 December 2020.

    aluminium n. coexisted with its synonym aluminum n. throughout the 19th cent. From the beginning of the 20th cent., aluminum gradually became the predominant form in North America; it was adopted as the official name of the metal in the United States by the American Chemical Society in 1925. Elsewhere, aluminum was gradually superseded by aluminium, which was accepted as international standard by IUPAC in 1990.

  122. ^ Cutmore, Jonathan (February 2005). «Quarterly Review Archive». Romantic Circles. University of Maryland. Archived from the original on 1 March 2017. Retrieved 28 February 2017.
  123. ^ Young, Thomas (1812). Elements of Chemical Philosophy By Sir Humphry Davy. Quarterly Review. Vol. VIII. p. 72. ISBN 978-0-217-88947-6. 210. Archived from the original on 25 July 2020. Retrieved 10 December 2009.
  124. ^ a b Quinion, Michael (2005). Port Out, Starboard Home: The Fascinating Stories We Tell About the words We Use. Penguin Books Limited. pp. 23–24. ISBN 978-0-14-190904-2.
  125. ^ Webster, Noah (1828). «aluminum». American Dictionary of the English Language. Archived from the original on 13 November 2017. Retrieved 13 November 2017.
  126. ^ Kean, S. (2018). «Elements as money». The Disappearing Spoon: And Other True Tales of Rivalry, Adventure, and the History of the World from the Periodic Table of the Elements (Young Readers ed.). Little, Brown Books for Young Readers. ISBN 978-0-316-38825-2. Archived from the original on 15 April 2021. Retrieved 14 January 2021.
  127. ^ a b c Emsley, John (2011). Nature’s Building Blocks: An A–Z Guide to the Elements. OUP Oxford. pp. 24–30. ISBN 978-0-19-960563-7. Archived from the original on 22 December 2019. Retrieved 16 November 2017.
  128. ^ Connelly, Neil G.; Damhus, Ture, eds. (2005). Nomenclature of inorganic chemistry. IUPAC Recommendations 2005 (PDF). RSC Publishing. p. 249. ISBN 978-0-85404-438-2. Archived from the original (PDF) on 22 December 2014.
  129. ^ «Standard Atomic Weights Revised» (PDF). Chemistry International. 35 (6): 17–18. ISSN 0193-6484. Archived from the original (PDF) on 11 February 2014.
  130. ^ Brown, T.J. (2009). World Mineral Production 2003–2007. British Geological Survey. Archived from the original on 13 July 2019. Retrieved 1 December 2014.
  131. ^ «USGS Minerals Information: Mineral Commodity Summaries» (PDF). minerals.usgs.gov. doi:10.3133/70194932. Archived (PDF) from the original on 22 January 2021. Retrieved 17 December 2020.
  132. ^ Graedel, T.E.; et al. (2010). Metal stocks in Society – Scientific Synthesis (PDF) (Report). International Resource Panel. p. 17. ISBN 978-92-807-3082-1. Archived (PDF) from the original on 26 April 2018. Retrieved 18 April 2017.
  133. ^ a b c d e Hudson, L. Keith; Misra, Chanakya; Perrotta, Anthony J.; et al. (2005). «Aluminum Oxide». Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry. Wiley-VCH.
  134. ^ Totten, G.E.; Mackenzie, D.S. (2003). Handbook of Aluminum. Marcel Dekker. p. 40. ISBN 978-0-8247-4843-2. Archived from the original on 15 June 2016.
  135. ^ Schlesinger, Mark (2006). Aluminum Recycling. CRC Press. p. 248. ISBN 978-0-8493-9662-5. Archived from the original on 15 February 2017. Retrieved 25 June 2018.
  136. ^ «Benefits of Recycling». Ohio Department of Natural Resources. Archived from the original on 24 June 2003.
  137. ^ «Theoretical/Best Practice Energy Use in Metalcasting Operations» (PDF). Archived from the original (PDF) on 31 October 2013. Retrieved 28 October 2013.
  138. ^ «Why are dross & saltcake a concern?». www.experts123.com. Archived from the original on 14 November 2012.
  139. ^ Dunster, A.M.; et al. (2005). «Added value of using new industrial waste streams as secondary aggregates in both concrete and asphalt» (PDF). Waste & Resources Action Programme. Archived from the original on 2 April 2010.
  140. ^ Brown, T.J.; Idoine, N.E.; Raycraft, E.R.; et al. (2018). World Mineral Production: 2012–2016. British Geological Survey. ISBN 978-0-85272-882-6. Archived from the original on 16 May 2020. Retrieved 10 July 2018.
  141. ^ «Aluminum». Encyclopædia Britannica. Archived from the original on 12 March 2012. Retrieved 6 March 2012.
  142. ^ Millberg, L.S. «Aluminum Foil». How Products are Made. Archived from the original on 13 July 2007. Retrieved 11 August 2007.
  143. ^ Lyle, J.P.; Granger, D.A.; Sanders, R.E. (2005). «Aluminum Alloys». Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry. Wiley-VCH. doi:10.1002/14356007.a01_481. ISBN 978-3-527-30673-2.
  144. ^ Ross, R.B. (2013). Metallic Materials Specification Handbook. Springer Science & Business Media. ISBN 9781461534822. Archived from the original on 11 June 2021. Retrieved 3 June 2021.
  145. ^ Davis 1999, pp. 17–24.
  146. ^ May 2016, Avram Piltch 27 (27 May 2016). «Gadget Materials Guide: Aluminum vs Carbon Fiber, Plastic and Glass». Tom’s Guide. Retrieved 1 July 2021.
  147. ^ «Apple Patents reveal how the Aluminum Unibody MacBook Enclosure is made from Recycled Pop and Beer Cans & more». Patenly Apple. March 2021. Archived from the original on 24 May 2021. Retrieved 24 May 2021.
  148. ^ «Google Pixel 5 Review — A flagship chip isn’t needed for a flagship phone». xda-developers. 14 October 2020. Retrieved 1 July 2021.
  149. ^ «Fitness-focused Montblanc Summit Lite features recycled aluminum case». dlmag. 26 April 2021. Retrieved 1 July 2021.
  150. ^ Lumley, Roger (2010). Fundamentals of Aluminium Metallurgy: Production, Processing and Applications. Elsevier Science. p. 42. ISBN 978-0-85709-025-6. Archived from the original on 22 December 2019. Retrieved 13 July 2018.
  151. ^ Mortensen, Andreas (2006). Concise Encyclopedia of Composite Materials. Elsevier. p. 281. ISBN 978-0-08-052462-7. Archived from the original on 20 December 2019. Retrieved 13 July 2018.
  152. ^ The Ceramic Society of Japan (2012). Advanced Ceramic Technologies & Products. Springer Science & Business Media. p. 541. ISBN 978-4-431-54108-0. Archived from the original on 29 November 2019. Retrieved 13 July 2018.
  153. ^ Slesser, Malcolm (1988). Dictionary of Energy. Palgrave Macmillan UK. p. 138. ISBN 978-1-349-19476-6. Archived from the original on 11 June 2021. Retrieved 13 July 2018.
  154. ^ Supp, Emil (2013). How to Produce Methanol from Coal. Springer Science & Business Media. pp. 164–165. ISBN 978-3-662-00895-9. Archived from the original on 26 December 2019. Retrieved 13 July 2018.
  155. ^ Ertl, Gerhard; Knözinger, Helmut; Weitkamp, Jens (2008). Preparation of Solid Catalysts. John Wiley & Sons. p. 80. ISBN 978-3-527-62068-5. Archived from the original on 24 December 2019. Retrieved 13 July 2018.
  156. ^ Armarego, W.L.F.; Chai, Christina (2009). Purification of Laboratory Chemicals. Butterworth-Heinemann. pp. 73, 109, 116, 155. ISBN 978-0-08-087824-9. Archived from the original on 22 December 2019. Retrieved 13 July 2018.
  157. ^ a b c d e f g h Helmboldt, O. (2007). «Aluminum Compounds, Inorganic». Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry. Wiley-VCH. pp. 1–17. doi:10.1002/14356007.a01_527.pub2. ISBN 978-3-527-30673-2.
  158. ^ World Health Organization (2009). Stuart MC, Kouimtzi M, Hill SR (eds.). WHO Model Formulary 2008. World Health Organization. hdl:10665/44053. ISBN 9789241547659.
  159. ^ Occupational Skin Disease. Grune & Stratton. 1983. ISBN 978-0-8089-1494-5. Archived from the original on 15 April 2021. Retrieved 14 June 2017.
  160. ^ Galbraith, A; Bullock, S; Manias, E; Hunt, B; Richards, A (1999). Fundamentals of pharmacology: a text for nurses and health professionals. Harlow: Pearson. p. 482.
  161. ^ Papich, Mark G. (2007). «Aluminum Hydroxide and Aluminum Carbonate». Saunders Handbook of Veterinary Drugs (2nd ed.). St. Louis, Mo: Saunders/Elsevier. pp. 15–16. ISBN 978-1-4160-2888-8.
  162. ^ Brown, Weldon G. (15 March 2011), John Wiley & Sons, Inc. (ed.), «Reductions by Lithium Aluminum Hydride», Organic Reactions, Hoboken, NJ, USA: John Wiley & Sons, Inc., pp. 469–510, doi:10.1002/0471264180.or006.10, ISBN 978-0-471-26418-7, archived from the original on 11 June 2021, retrieved 22 May 2021
  163. ^ Gerrans, G.C.; Hartmann-Petersen, P. (2007). «Lithium Aluminium Hydride». SASOL Encyclopaedia of Science and Technology. New Africa Books. p. 143. ISBN 978-1-86928-384-1. Archived from the original on 23 August 2017. Retrieved 6 September 2017.
  164. ^ M. Witt; H.W. Roesky (2000). «Organoaluminum chemistry at the forefront of research and development» (PDF). Curr. Sci. 78 (4): 410. Archived from the original (PDF) on 6 October 2014.
  165. ^ A. Andresen; H.G. Cordes; J. Herwig; W. Kaminsky; A. Merck; R. Mottweiler; J. Pein; H. Sinn; H.J. Vollmer (1976). «Halogen-free Soluble Ziegler-Catalysts for the Polymerization of Ethylene». Angew. Chem. Int. Ed. 15 (10): 630–632. doi:10.1002/anie.197606301.
  166. ^ Aas, Øystein; Klemetsen, Anders; Einum, Sigurd; et al. (2011). Atlantic Salmon Ecology. John Wiley & Sons. p. 240. ISBN 978-1-4443-4819-4. Archived from the original on 21 December 2019. Retrieved 14 July 2018.
  167. ^ Singh, Manmohan (2007). Vaccine Adjuvants and Delivery Systems. John Wiley & Sons. pp. 81–109. ISBN 978-0-470-13492-4. Archived from the original on 20 December 2019. Retrieved 14 July 2018.
  168. ^ a b Exley, C. (2013). «Human exposure to aluminium». Environmental Science: Processes & Impacts. 15 (10): 1807–1816. doi:10.1039/C3EM00374D. PMID 23982047.
  169. ^ «Environmental Applications. Part I. Common Forms of the Elements in Water». Western Oregon University. Western Oregon University. Archived from the original on 11 December 2018. Retrieved 30 September 2019.
  170. ^ a b c d e f g h Dolara, Piero (21 July 2014). «Occurrence, exposure, effects, recommended intake and possible dietary use of selected trace compounds (aluminium, bismuth, cobalt, gold, lithium, nickel, silver)». International Journal of Food Sciences and Nutrition. 65 (8): 911–924. doi:10.3109/09637486.2014.937801. ISSN 1465-3478. PMID 25045935. S2CID 43779869.
  171. ^ Polynuclear aromatic compounds. part 3, Industrial exposures in aluminium production, coal gasification, coke production, and iron and steel founding. International Agency for Research on Cancer. 1984. pp. 51–59. ISBN 92-832-1534-6. OCLC 11527472. Archived from the original on 11 June 2021. Retrieved 7 January 2021.
  172. ^ Wesdock, J. C.; Arnold, I. M. F. (2014). «Occupational and Environmental Health in the Aluminum Industry». Journal of Occupational and Environmental Medicine. 56 (5 Suppl): S5–S11. doi:10.1097/JOM.0000000000000071. ISSN 1076-2752. PMC 4131940. PMID 24806726.
  173. ^ Physiology of Aluminum in Man. Aluminum and Health. CRC Press. 1988. p. 90. ISBN 0-8247-8026-4. Archived from the original on 19 May 2016.
  174. ^ «ATSDR – Public Health Statement: Aluminum». www.atsdr.cdc.gov. Archived from the original on 12 December 2016. Retrieved 18 July 2018.
  175. ^ Xu, N.; Majidi, V.; Markesbery, W. R.; Ehmann, W. D. (1992). «Brain aluminum in Alzheimer’s disease using an improved GFAAS method». Neurotoxicology. 13 (4): 735–743. PMID 1302300.
  176. ^ Yumoto, Sakae; Kakimi, Shigeo; Ohsaki, Akihiro; Ishikawa, Akira (2009). «Demonstration of aluminum in amyloid fibers in the cores of senile plaques in the brains of patients with Alzheimer’s disease». Journal of Inorganic Biochemistry. 103 (11): 1579–1584. doi:10.1016/j.jinorgbio.2009.07.023. PMID 19744735.
  177. ^ Crapper Mclachlan, D.R.; Lukiw, W.J.; Kruck, T.P.A. (1989). «New Evidence for an Active Role of Aluminum in Alzheimer’s Disease». Canadian Journal of Neurological Sciences. 16 (4 Suppl): 490–497. doi:10.1017/S0317167100029826. PMID 2680008.
  178. ^ «Lowermoor Water Pollution incident «unlikely» to have caused long term health effects» (PDF). Committee on Toxicity of Chemicals in Food, Consumer Products and the Environment. 18 April 2013. Archived (PDF) from the original on 21 December 2019. Retrieved 21 December 2019.
  179. ^ Tomljenovic, Lucija (21 March 2011). «Aluminum and Alzheimer’s Disease: After a Century of Controversy, Is there a Plausible Link?». Journal of Alzheimer’s Disease. 23 (4): 567–598. doi:10.3233/JAD-2010-101494. PMID 21157018. Archived from the original on 11 June 2021. Retrieved 11 June 2021.
  180. ^ «Aluminum and dementia: Is there a link?». Alzheimer Society Canada. 24 August 2018. Archived from the original on 21 December 2019. Retrieved 21 December 2019.
  181. ^ Santibáñez, Miguel; Bolumar, Francisco; García, Ana M (2007). «Occupational risk factors in Alzheimer’s disease: a review assessing the quality of published epidemiological studies». Occupational and Environmental Medicine. 64 (11): 723–732. doi:10.1136/oem.2006.028209. ISSN 1351-0711. PMC 2078415. PMID 17525096.
  182. ^ Darbre, P.D. (2006). «Metalloestrogens: an emerging class of inorganic xenoestrogens with potential to add to the oestrogenic burden of the human breast». Journal of Applied Toxicology. 26 (3): 191–197. doi:10.1002/jat.1135. PMID 16489580. S2CID 26291680.
  183. ^ Banks, W.A.; Kastin, A.J. (1989). «Aluminum-induced neurotoxicity: alterations in membrane function at the blood–brain barrier». Neurosci Biobehav Rev. 13 (1): 47–53. doi:10.1016/S0149-7634(89)80051-X. PMID 2671833. S2CID 46507895.
  184. ^ «Aluminum Allergy Symptoms and Diagnosis». Allergy-symptoms.org. 20 September 2016. Archived from the original on 23 July 2018. Retrieved 23 July 2018.
  185. ^ al-Masalkhi, A.; Walton, S.P. (1994). «Pulmonary fibrosis and occupational exposure to aluminum». The Journal of the Kentucky Medical Association. 92 (2): 59–61. ISSN 0023-0294. PMID 8163901.
  186. ^ «CDC – NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards – Aluminum». www.cdc.gov. Archived from the original on 30 May 2015. Retrieved 11 June 2015.
  187. ^ «CDC – NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards – Aluminum (pyro powders and welding fumes, as Al)». www.cdc.gov. Archived from the original on 30 May 2015. Retrieved 11 June 2015.
  188. ^ Yokel R.A.; Hicks C.L.; Florence R.L. (2008). «Aluminum bioavailability from basic sodium aluminum phosphate, an approved food additive emulsifying agent, incorporated in cheese». Food and Chemical Toxicology. 46 (6): 2261–2266. doi:10.1016/j.fct.2008.03.004. PMC 2449821. PMID 18436363.
  189. ^ United States Department of Health and Human Services (1999). Toxicological profile for aluminum (PDF) (Report). Archived (PDF) from the original on 9 May 2020. Retrieved 3 August 2018.
  190. ^ a b c d «Aluminum». The Environmental Literacy Council. Archived from the original on 27 October 2020. Retrieved 29 July 2018.
  191. ^ Chen, Jennifer K.; Thyssen, Jacob P. (2018). Metal Allergy: From Dermatitis to Implant and Device Failure. Springer. p. 333. ISBN 978-3-319-58503-1. Archived from the original on 26 December 2019. Retrieved 23 July 2018.
  192. ^ Slanina, P.; French, W.; Ekström, L.G.; Lööf, L.; Slorach, S.; Cedergren, A. (1986). «Dietary citric acid enhances absorption of aluminum in antacids». Clinical Chemistry. 32 (3): 539–541. doi:10.1093/clinchem/32.3.539. PMID 3948402.
  193. ^ Van Ginkel, M.F.; Van Der Voet, G.B.; D’haese, P.C.; De Broe, M.E.; De Wolff, F.A. (1993). «Effect of citric acid and maltol on the accumulation of aluminum in rat brain and bone». The Journal of Laboratory and Clinical Medicine. 121 (3): 453–460. PMID 8445293.
  194. ^ a b «ARL: Aluminum Toxicity». www.arltma.com. Archived from the original on 31 August 2019. Retrieved 24 July 2018.
  195. ^ Aluminum Toxicity Archived 3 February 2014 at the Wayback Machine from NYU Langone Medical Center. Last reviewed November 2012 by Igor Puzanov, MD
  196. ^ a b «ATSDR – Public Health Statement: Aluminum». www.atsdr.cdc.gov. Archived from the original on 12 December 2016. Retrieved 28 July 2018.
  197. ^ a b c Rosseland, B.O.; Eldhuset, T.D.; Staurnes, M. (1990). «Environmental effects of aluminium». Environmental Geochemistry and Health. 12 (1–2): 17–27. doi:10.1007/BF01734045. ISSN 0269-4042. PMID 24202562. S2CID 23714684.
  198. ^ Baker, Joan P.; Schofield, Carl L. (1982). «Aluminum toxicity to fish in acidic waters». Water, Air, and Soil Pollution. 18 (1–3): 289–309. Bibcode:1982WASP…18..289B. doi:10.1007/BF02419419. ISSN 0049-6979. S2CID 98363768. Archived from the original on 11 June 2021. Retrieved 27 December 2020.
  199. ^ Belmonte Pereira, Luciane; Aimed Tabaldi, Luciane; Fabbrin Gonçalves, Jamile; Jucoski, Gladis Oliveira; Pauletto, Mareni Maria; Nardin Weis, Simone; Texeira Nicoloso, Fernando; Brother, Denise; Batista Teixeira Rocha, João; Chitolina Schetinger, Maria Rosa Chitolina (2006). «Effect of aluminum on δ-aminolevulinic acid dehydratase (ALA-D) and the development of cucumber (Cucumis sativus)». Environmental and Experimental Botany. 57 (1–2): 106–115. doi:10.1016/j.envexpbot.2005.05.004.
  200. ^ Andersson, Maud (1988). «Toxicity and tolerance of aluminium in vascular plants». Water, Air, & Soil Pollution. 39 (3–4): 439–462. Bibcode:1988WASP…39..439A. doi:10.1007/BF00279487. S2CID 82896081. Archived from the original on 28 February 2020. Retrieved 28 February 2020.
  201. ^ Horst, Walter J. (1995). «The role of the apoplast in aluminium toxicity and resistance of higher plants: A review». Zeitschrift für Pflanzenernährung und Bodenkunde. 158 (5): 419–428. doi:10.1002/jpln.19951580503.
  202. ^ Ma, Jian Feng; Ryan, P.R.; Delhaize, E. (2001). «Aluminium tolerance in plants and the complexing role of organic acids». Trends in Plant Science. 6 (6): 273–278. doi:10.1016/S1360-1385(01)01961-6. PMID 11378470.
  203. ^ Magalhaes, J.V.; Garvin, D.F.; Wang, Y.; Sorrells, M.E.; Klein, P.E.; Schaffert, R.E.; Li, L.; Kochian, L.V. (2004). «Comparative Mapping of a Major Aluminum Tolerance Gene in Sorghum and Other Species in the Poaceae». Genetics. 167 (4): 1905–1914. doi:10.1534/genetics.103.023580. PMC 1471010. PMID 15342528.
  204. ^ «Fuel System Contamination & Starvation». Duncan Aviation. 2011. Archived from the original on 25 February 2015.
  205. ^ Romero, Elvira; Ferreira, Patricia; Martínez, Ángel T.; Jesús Martínez, María (April 2009). «New oxidase from Bjerkandera arthroconidial anamorph that oxidizes both phenolic and nonphenolic benzyl alcohols». Biochimica et Biophysica Acta (BBA) — Proteins and Proteomics. Proteins and Proteomics 1794 (4): 689–697. doi:10.1016/j.bbapap.2008.11.013. PMID 19110079. A Geotrichum-type arthroconidial fungus was isolated by the authors from a deteriorated compact disc found in Belize (Central America)….In the present paper, we report the purification and characterization of an H2O2-generating extracellular oxidase produced by this fungus, which shares catalytic properties with both P. eryngii AAO and P. simplicissimum VAO. See also the abstract of Romero et al. 2007.
  206. ^ Bosch, Xavier (27 June 2001). «Fungus eats CD». Nature: news010628–11. doi:10.1038/news010628-11. Archived from the original on 31 December 2010.
  207. ^ Garcia-Guinea, Javier; Cárdenes, Victor; Martínez, Angel T.; Jesús Martínez, Maria (2001). «Fungal bioturbation paths in a compact disk». Short Communication. Naturwissenschaften. 88 (8): 351–354. Bibcode:2001NW…..88..351G. doi:10.1007/s001140100249. PMID 11572018. S2CID 7599290.
  208. ^ Romero, Elvira; Speranza, Mariela; García-Guinea, Javier; Martínez, Ángel T.; Jesús Martínez, María (8 August 2007). Prior, Bernard (ed.). «An anamorph of the white-rot fungus Bjerkandera adusta capable of colonizing and degrading compact disc components». FEMS Microbiol Lett. Blackwell Publishing Ltd. 275 (1): 122–129. doi:10.1111/j.1574-6968.2007.00876.x. PMID 17854471.
  209. ^ Sheridan, J.E.; Nelson, Jan; Tan, Y.L. «Studies on the «Kerosene Fungus» Cladosporium resinae (Lindau) De Vries: Part I. The Problem of Microbial Contamination of Aviation Fuels». Tuatara. 19 (1): 29. Archived from the original on 13 December 2013.

Bibliography

  • Davis, J. R. (1999). Corrosion of Aluminum and Aluminum Alloys. ASM International. ISBN 978-1-61503-238-9.
  • Dean, J. A. (1999). Lange’s handbook of chemistry (15 ed.). McGraw-Hill. ISBN 978-0-07-016384-3. OCLC 40213725.
  • Drozdov, A. (2007). Aluminium: The Thirteenth Element. RUSAL Library. ISBN 978-5-91523-002-5.
  • Greenwood, N. N.; Earnshaw, A. (1997). Chemistry of the Elements (2nd ed.). Butterworth-Heinemann. ISBN 978-0-08-037941-8.
  • King, R. B. (1995). Inorganic Chemistry of Main Group Elements. Wiley-VCH. ISBN 978-0-471-18602-1.
  • Lide, D. R., ed. (2004). Handbook of Chemistry and Physics (84 ed.). CRC Press. ISBN 978-0-8493-0566-5.
  • Nappi, C. (2013). The global aluminium industry 40 years from 1972 (PDF) (Report). International Aluminium Institute. Archived (PDF) from the original on 9 October 2022.
  • Richards, J. W. (1896). Aluminium: Its history, occurrence, properties, metallurgy and applications, including its alloys (3 ed.). Henry Carey Baird & Co.
  • Schmitz, C. (2006). Handbook of Aluminium Recycling. Vulkan-Verlag GmbH. ISBN 978-3-8027-2936-2.

Further reading

  • Mimi Sheller, Aluminum Dream: The Making of Light Modernity. Cambridge, Mass.: Massachusetts Institute of Technology Press, 2014.

External links

  • Aluminium at The Periodic Table of Videos (University of Nottingham)
  • Toxic Substances Portal – Aluminum – from the Agency for Toxic Substances and Disease Registry, United States Department of Health and Human Services
  • CDC – NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards – Aluminum
  • World production of primary aluminium, by country
  • Price history of aluminum, according to the IMF
  • History of Aluminium – from the website of the International Aluminium Institute
  • Emedicine – Aluminium
  • The short film Aluminum is available for free download at the Internet Archive.

1. Положение алюминия в периодической системе химических элементов
2. Электронное строение алюминия 
3. Физические свойства
4. Нахождение в природе
5. Способы получения
6. Качественные реакции
7. Химические свойства
7.1. Взаимодействие с простыми веществами
7.1.1. Взаимодействие с галогенами
7.1.2. Взаимодействие с серой 
7.1.3. Взаимодействие с фосфором
7.1.4. Взаимодействие с азотом
7.1.5. Взаимодействие с углеродом
7.1.6. Горение
7.2. Взаимодействие со сложными веществами
7.2.1. Взаимодействие с водой
7.2.2. Взаимодействие с минеральными кислотами
7.2.3. Взаимодействие с серной кислотой
7.2.4. Взаимодействие с азотной кислотой
7.2.5. Взаимодействие с щелочами
7.2.6. Взаимодействие с окислителями

Оксид алюминия 
 1. Способы получения
 2. Химические свойства
2.1. Взаимодействие с основными оксидами
2.2. Взаимодействие с основаниями
2.3. Взаимодействие с водой
2.4. Взаимодействие с кислотными оксидами
2.5. Взаимодействие с кислотами
2.6. Взаимодействие с восстановителями
2.7. Вытеснение более летучих оксидов из солей

Гидроксид алюминия 
 1. Способы получения
 2. Химические свойства
2.1. Взаимодействие с кислотами
2.2. Взаимодействие с кислотными оксидами
2.3. Взаимодействие с щелочами 
2.4. Разложение при нагревании

Соли алюминия 

Бинарные соединения алюминия

Алюминий

Положение в периодической системе химических элементов

Алюминий расположен в главной подгруппе III группы  (или в 13 группе в современной форме ПСХЭ) и в третьем периоде периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева.

Электронное строение алюминия и свойства 

Электронная конфигурация  алюминия в основном состоянии:

+13Al 1s22s22p63s23p1     1s    2s   2p    3s   3p 

Электронная конфигурация  алюминия в возбужденном состоянии:

+13Al* 1s22s22p63s13p2   1s    2s   2p    3s   3p

Алюминий проявляет парамагнитные свойства. Алюминий на воздухе быстро образует прочные оксидные плёнки, защищающие поверхность от дальнейшего взаимодействия, поэтому устойчив к коррозии.

Физические свойства 

Алюминий – лёгкий металл серебристо-белого цвета, легко поддающийся формовке, литью, механической обработке. Обладает высокой тепло- и электропроводностью.

Температура плавления 660оС, температура кипения 1450оС, плотность алюминия 2,7 г/см3.

Алюминий — один из наиболее ценных цветных металлов для вторичной переработки. На протяжении последних лет, цена на лом алюминия в пунктах приема непреклонно растет. По ссылке можно узнать о том, как сдать лом алюминия.

Нахождение в природе

Алюминий — самый распространенный металл в природе, и 3-й по распространенности среди всех элементов (после кислорода и кремния). Содержание в земной коре  — около 8%.

В природе алюминий встречается в виде соединений:

Бокситы Al2O3 · H2O (с примесями SiO2, Fe2O3, CaCO3— гидрат оксида алюминия.

Корунд Al2O3. Красный корунд называют рубином, синий корунд называют сапфиром.

Способы получения 

Алюминий образует прочную химическую связь с кислородом. Поэтому традиционные способы получения алюминия восстановлением из оксида протекают требуют больших затрат энергии. Для промышленного получения алюминия используют процесс Холла-Эру. Для понижения температуры плавления оксид алюминия растворяют в расплавленном криолите (при температуре 960-970оС) Na3AlF6, а затем подвергают электролизу с углеродными электродами. При растворении в расплаве криолита оксид алюминия распадается на ионы:

Al2O3 → Al3+ + AlO33-

На катоде происходит восстановление ионов алюминия:

Катод:  Al3+ +3e → Al0

На аноде происходит окисление алюминат-ионов:

Анод: 4AlO33- — 12e → 2Al2O3 + 3O2

Суммарное уравнение электролиза расплава оксида алюминия:

2Al2O3 → 4Al + 3O2

Лабораторный способ получения алюминия заключается в восстановлении алюминия из безводного хлорида алюминия металлическим калием:

AlCl3 + 3K → Al + 3KCl

Качественные реакции

Качественная реакция на ионы алюминия — взаимодействие избытка солей алюминия с щелочами. При этом образуется белый аморфный осадок гидроксида алюминия.

Например, хлорид алюминия взаимодействует с гидроксидом натрия:

AlCl3 + 3NaOH → Al(OH)3 + 3NaCl

При дальнейшем добавлении щелочи амфотерный гидроксид алюминия растворяется с образованием тетрагидроксоалюмината:

Al(OH)3 + NaOH = Na[Al(OH)4]

Обратите внимание,  если мы поместим соль алюминия в избыток раствора щелочи, то белый осадок гидроксида алюминия не образуется, т.к. в избытке щелочи соединения алюминия сразу переходят в комплекс:

AlCl3 + 4NaOH = Na[Al(OH)4] + 3NaCl

Соли алюминия можно обнаружить с помощью водного раствора аммиака. При взаимодействии растворимых солей алюминия с водным раствором аммиака также выпадает полупрозрачный студенистый осадок гидроксида алюминия.

AlCl3 + 3NH3·H2O = Al(OH)3 ↓ + 3NH4Cl

Al3+ + 3NH3·H2O = Al(OH)3 ↓ + 3NH4+

Видеоопыт взаимодействия раствора хлорида алюминия с раствором аммиака можно посмотреть здесь.

Химические свойства

1. Алюминий – сильный восстановитель. Поэтому он реагирует со многими неметаллами.

1.1. Алюминий реагируют с галогенами с образованием галогенидов:

2Al  +  3I2  → 2AlI3

1.2. Алюминий реагирует с серой с образованием сульфидов:

2Al  +  3S  → Al2S3

1.3. Алюминий реагируют с фосфором . При этом образуются бинарные соединения — фосфиды:

Al + P → AlP

1.4. С азотом алюминий реагирует при нагревании до 1000оС с образованием нитрида:

2Al + N2 → 2AlN

1.5. Алюминий реагирует с углеродом с образованием карбида алюминия:

4Al + 3C → Al4C3

1.6. Алюминий взаимодействует с кислородом с образованием оксида:

4Al + 3O2 → 2Al2O3

Видеоопыт взаимодействия алюминия с кислородом воздуха (горение алюминия на воздухе) можно посмотреть здесь.

2. Алюминий взаимодействует со сложными веществами:

2.1. Реагирует ли алюминий с водой? Ответ на этот вопрос вы без труда найдете, если покопаетесь немного в своей памяти.  Наверняка хотя бы раз в жизни вы встречались с алюминиевыми кастрюлями или алюминиевыми столовыми приборами. Такой вопрос я любил задавать студентам на экзаменах. Что самое удивительное, ответы я получал разные — у кого-то алюминий таки реагировал с водой. И очень, очень многие сдавались после вопроса: «Может быть, алюминий реагирует с водой при нагревании?» При нагревании алюминий реагировал с водой уже у половины респондентов))

Тем не менее, несложно понять, что алюминий все-таки с водой в обычных условиях (да и при нагревании) не взаимодействует. И мы уже упоминали, почему: из-за образования оксидной пленки. А вот если алюминий очистить от оксидной пленки (например, амальгамировать), то он будет взаимодействовать с водой очень активно с образованием гидроксида алюминия и водорода:

2Al0 + 6H2+O → 2Al+3(OH)3 + 3H20

Амальгаму алюминия можно получить, выдержав кусочки алюминия в растворе хлорида ртути (II):

3HgCl2 + 2Al → 2AlCl3 + 3Hg

Видеоопыт  взаимодействия амальгамы алюминия с водой можно посмотреть здесь.

2.2. Алюминий взаимодействуют с минеральными кислотами (с соляной, фосфорной и разбавленной серной кислотой). При этом образуются соль и водород.

Например, алюминий бурно реагирует с соляной кислотой:

2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2

2.3. При обычных условиях алюминий не реагирует с концентрированной серной кислотой из-за пассивации – образования плотной оксидной пленки. При нагревании реакция идет, образуются оксид серы (IV), сульфат алюминия и вода:

2Al + 6H2SO4(конц.) → Al2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O

2.4. Алюминий не реагирует с концентрированной азотной кислотой также из-за пассивации.

С разбавленной азотной кислотой алюминий реагирует с образованием молекулярного азота:

10Al + 36HNO3 (разб) → 3N2 + 10Al(NO3)3 + 18H2O

При взаимодействии алюминия в виде порошка с очень разбавленной азотной кислотой может образоваться нитрат аммония:

8Al + 30HNO3(оч.разб.) →  8Al(NO3)3 + 3NH4NO3 + 9H2O

2.5. Алюминий – амфотерный металл, поэтому он взаимодействует с щелочами. При взаимодействии алюминия с раствором щелочи образуется тетрагидроксоалюминат и водород:

2Al + 2NaOH + 6H2O → 2Na[Al(OH)4] + 3H2

Видеоопыт взаимодействия алюминия со щелочью и водой можно посмотреть здесь.

Алюминий реагирует с расплавом щелочи с образованием алюмината и водорода:

2Al + 6NaOH → 2Na3AlO3 + 3H2

Эту же реакцию можно записать в другом виде (в ЕГЭ рекомендую записывать реакцию именно в таком виде):

2Al + 6NaOH → 2NaAlO2 + 3H2↑ + 2Na2O

2.6. Алюминий восстанавливает менее активные металлы из оксидов. Процесс восстановления металлов из оксидов называется алюмотермия.

Например, алюминий вытесняет медь из оксида меди (II). Реакция очень экзотермическая:

2Al + 3CuO → 3Cu + Al2O3

Еще пример: алюминий восстанавливает железо из железной окалины, оксида железа (II, III):

8Al  +  3Fe3O4 →  4Al2O3  +  9Fe

Восстановительные свойства алюминия также проявляются при взаимодействии его с сильными окислителями: пероксидом натрия, нитратами и нитритами в щелочной среде, перманганатами, соединениями хрома (VI):

2Al  +  3Na2O2  → 2NaAlO2   +  2Na2O

8Al  +  3KNO3 +  5KOH  +  18H2O →  8K[Al(OH)4]     +  3NH3

10Al   +  6KMnO4  +  24H2SO4  → 5Al2(SO4)3  +  6MnSO4  +  3K2SO4  +  24H2O

2Al  +  NaNO2 +  NaOH  +  5H2O →  2Na[Al(OH)4]  +  NH3

Al   +  3KMnO4  +  4KOH →  3K2MnO4  +  K[Al(OH)4]  

4Al  +  K2Cr2O7 → 2Cr   +  2KAlO2   +   Al2O3

Оксид алюминия

Способы получения

Оксид алюминия можно получить различными методами:

1. Горением алюминия на воздухе: 

4Al + 3O2 → 2Al2O3

2. Разложением гидроксида алюминия при нагревании:

2Al(OH)3 → Al2O3 + 3H2O

 3. Оксид алюминия можно получить разложением нитрата алюминия:

4Al(NO3)→ 2Al2O3 + 12NO2 + 3O2

Химические свойства

Оксид алюминия — типичный амфотерный оксид. Взаимодействует с кислотными и основными оксидами, кислотами, щелочами.

1. При взаимодействии оксида алюминия с основными оксидами образуются соли-алюминаты.

Например, оксид алюминия взаимодействует с оксидом натрия:

Na2O  +  Al2O3  → 2NaAlO2

2. Оксид алюминия взаимодействует с растворимыми основаниями (щелочами). При этом в расплаве образуются солиалюминаты, а в растворе – комплексные соли. При этом оксид алюминия проявляет кислотные свойства.

Например, оксид алюминия взаимодействует с гидроксидом натрия в расплаве с образованием алюмината натрия и воды:

2NaOH  +  Al2O3  → 2NaAlO+  H2O

Оксид алюминия растворяется в избытке щелочи с образованием тетрагидроксоалюмината:

Al2O3  +  2NaOH +  3H2O →  2Na[Al(OH)4]

3. Оксид алюминия  не взаимодействует с водой.

4. Оксид алюминия взаимодействует с кислотными оксидами (сильных кислот). При этом образуются соли алюминия. При этом оксид алюминия проявляет основные свойства.

Например, оксид алюминия взаимодействует с оксидом серы (VI) с образованием сульфата алюминия: 

Al2O3 + 3SO3 → Al2(SO4)3

5. Оксид алюминия взаимодействует с растворимыми кислотами с образованием средних и кислых солей.

Например, оксид алюминия реагирует с серной кислотой:

Al2O3  +  3H2SO4  → Al2(SO4)3  +  3H2O

6. Оксид алюминия проявляет слабые окислительные свойства.

Например, оксид алюминия реагирует с гидридом кальция с образованием алюминия, водорода и оксида кальция:

Al2O3  +  3CaH2 → 3CaO  +  2Al  +  3H2

Электрический ток восстанавливает алюминий из оксида (производство алюминия):

2Al2O3  → 4Al + 3O2

7. Оксид алюминия — твердый, нелетучий. А следовательно, он вытесняет более летучие оксиды (как правило, углекислый газ) из солей при сплавлении.

Например, из карбоната натрия:

Al2O3  +  Na2CO3 → 2NaAlO+  CO2

Гидроксид алюминия

Способы получения

1. Гидроксид алюминия можно получить действием раствора аммиака на соли алюминия.

Например, хлорид алюминия реагирует с водным раствором аммиака с образованием гидроксида алюминия и хлорида аммония:

AlCl3 + 3NH3 + 3H2O = Al(OH)3 + 3NH4Cl

2. Пропусканием углекислого газа, сернистого газа или сероводорода через раствор тетрагидроксоалюмината натрия:

Na[Al(OH)4] + СО2 = Al(OH)3 + NaНCO3 

Чтобы понять, как протекает эта реакция, можно использовать несложный прием: мысленно разбить сложное вещество Na[Al(OH)4] на составные части: NaOH и Al(OH)3. Далее мы определяем, как реагирует углекислый газ с каждым из этих веществ, и записываем продукты их взаимодействия. Т.к. Al(OH)3 не реагирует с СО2, то мы записываем справа Al(OH)3  без изменения.

3. Гидроксид алюминия можно получить действием недостатка щелочи на избыток соли алюминия.

Например, хлорид алюминия реагирует с недостатком гидроксида калия с образованием гидроксида алюминия и хлорида калия:

AlCl3 + 3KOH(недост.) = Al(OH)3↓+ 3KCl

4. Также гидроксид алюминия образуется при взаимодействии растворимых солей алюминия с растворимыми карбонатами, сульфитами и сульфидами. Сульфиды, карбонаты и сульфиты алюминия необратимо гидролизуются в водном растворе.

Например: бромид алюминия реагирует с карбонатом натрия. При этом выпадает осадок гидроксида алюминия, выделяется углекислый газ и образуется бромид натрия:

2AlBr3  +  3Na2CO3  + 3H2O  =  2Al(OH)3↓  +  3CO2↑ +  6NaBr

Хлорид алюминия реагирует с сульфидом натрия с образованием гидроксида алюминия, сероводорода и хлорида натрия:

2AlCl3  +  3Na2S  +  6H2O  =  2Al(OH)3  +  3H2S↑  +  6NaCl

Химические свойства

1. Гидроксид алюминия реагирует с растворимыми кислотами. При этом образуются средние или кислые соли, в зависимости от соотношения реагентов и типа соли.

Например, гидроксид алюминия взаимодействует с азотной кислотой с образованием нитрата алюминия:

Al(OH)3 + 3HNO3 → Al(NO3)3 + 3H2O

Al(OH)3  +  3HCl →  AlCl3  +  3H2O

2Al(OH)3  +  3H2SO4  → Al2(SO4)3  +  6H2O

Al(OH)3  +  3HBr →  AlBr3  +  3H2O

2. Гидроксид алюминия взаимодействует с кислотными оксидами сильных кислот.

Например, гидроксид алюминия взаимодействует с оксидом серы (VI) с образованием сульфата алюминия:

2Al(OH)3 + 3SO3 → Al2(SO4)3 + 3H2O

3. Гидроксид алюминия взаимодействует с растворимыми основаниями (щелочами). При этом в расплаве образуются солиалюминаты, а в растворе – комплексные соли. При этом гидроксид алюминия проявляет кислотные свойства.

Например, гидроксид алюминия взаимодействует с гидроксидом калия в расплаве с образованием алюмината калия и воды:

KOH  +  Al(OH)3  →  KAlO+ 2H2O

Гидроксид алюминия растворяется в избытке щелочи с образованием тетрагидроксоалюмината:

Al(OH)3 + KOH  →  K[Al(OH)4]

4. Гидроксид алюминия разлагается при нагревании:

2Al(OH)3 → Al2O3 + 3H2O

Видеоопыт взаимодействия гидроксида алюминия с соляной кислотой и щелочами (амфотерные свойства гидроксида алюминия) можно посмотреть здесь.

Соли алюминия 

Нитрат и сульфат алюминия

Нитрат алюминия при нагревании разлагается на оксид алюминия, оксид азота (IV)  и кислород:

4Al(NO3)3 → 2Al2O3  +  12NO2  +   3O2

Сульфат алюминия при сильном нагревании разлагается аналогично — на оксид алюминия, сернистый газ и кислород:

2Al2(SO4)3 → 2Al2O3   +  6SO2  +  3O2

Комплексные соли алюминия

Для описания свойств комплексных солей алюминия — гидроксоалюминатов, удобно использоваться следующий прием: мысленно разбейте тетрагидроксоалюминат на две отдельные молекулы — гидроксид алюминия и гидроксид щелочного металла.

Например, тетрагидроксоалюминат натрия  разбиваем на гидроксид алюминия и гидроксид натрия:

Na[Al(OH)4] разбиваем на NaOH и Al(OH)3

Свойства всего комплекса можно определять, как свойства этих отдельных соединений.

Таким образом, гидроксокомплексы алюминия реагируют с кислотными оксидами.

Например, гидроксокомплекс разрушается под действием избытка  углекислого газа. При этом с СО2 реагирует NaOH с образованием кислой соли (при избытке СО2), а амфотерный гидроксид алюминия не реагирует с углекислым газом, следовательно, просто выпадает в осадок:

Na[Al(OH)4]  +  CO2  → Al(OH)3↓  +  NaHCO3

Аналогично тетрагидроксоалюминат калия реагирует с углекислым газом:

K[Al(OH)4]  +  CO2  → Al(OH)3  +  KHCO3

По такому же принципу тетрагидроксоалюминаты реагирует с сернистым газом SO2:

      Na[Al(OH)4]  +  SO2  → Al(OH)3↓  +  NaHSO3

   K[Al(OH)4]  +  SO2  → Al(OH)3  +  KHSO3 

А вот под действием избытка сильной кислоты осадок не выпадает, т.к. амфотерный гидроксид алюминия реагирует с сильными кислотами.

Например, с соляной кислотой:

  Na[Al(OH)4]   +  4HCl(избыток)  → NaCl  +  AlCl3  +  4H2O

Правда, под действием небольшого количества (недостатка) сильной кислоты осадок все-таки выпадет, для растворения гидроксида алюминия кислоты не будет хватать:

Na[Al(OH)4]   +  НCl(недостаток)   → Al(OH)3↓  +  NaCl  +  H2O

Аналогично с недостатком азотной кислоты выпадает гидроксид алюминия:

Na[Al(OH)4]  +  HNO3(недостаток)  → Al(OH)3↓  +  NaNO3  +  H2O

Комплекс разрушается при взаимодействии с хлорной водой (водным раствором хлора) Cl2:

2Na[Al(OH)4]  +  Cl2   → 2Al(OH)3↓  +  NaCl  +  NaClO +  H2O

При этом хлор диспропорционирует.

Также комплекс может прореагировать с избытком хлорида алюминия. При этом выпадает осадок гидроксида алюминия:

AlCl3  +  3Na[Al(OH)4]   → 4Al(OH)3↓  +  3NaCl

Если выпарить воду из раствора комплексной соли и нагреть образующееся вещество, то останется обычная соль-алюминат:

Na[Al(OH)4]  →  NaAlO2   +  2H2O↑

K[Al(OH)4]  →  KAlO2   +  2H2O

Гидролиз солей алюминия

Растворимые соли алюминия  и сильных кислот гидролизуются по катиону. Гидролиз протекает ступенчато и обратимо, т.е. чуть-чуть:

I ступень: Al3+ + H2O = AlOH2+ + H+

II ступень: AlOH2+ + H2O = Al(OH)2+ + H+

III ступень: Al(OH)2+ + H2O = Al(OH)+ H+

Однако  сульфиды, сульфиты, карбонаты алюминия и их кислые соли гидролизуются необратимо, полностью, т.е. в водном растворе не существуют, а разлагаются водой:

Al2(SO4)3  +  6NaHSO3  → 2Al(OH)3  +  6SO2  +  3Na2SO4

2AlBr3  +  3Na2CO3  + 3H2O →  2Al(OH)3↓  +  CO2↑ +  6NaBr

2Al(NO3)3  +  3Na2CO3  +  3H2O →  2Al(OH)3↓  +  6NaNO3  +  3CO2

2AlCl3  +  3Na2CO3  +  3H2O → 2Al(OH)3↓  +  6NaCl  +  3CO2

Al2(SO4)3  +  3K2CO3  +  3H2O →  2Al(OH)3↓  +  3CO2↑  +  3K2SO4

2AlCl3  +  3Na2S  +  6H2O →  2Al(OH)3  +  3H2S↑  +  6NaCl

Более подробно про гидролиз можно прочитать в соответствующей статье.

Алюминаты

Соли, в которых алюминий является кислотным остатком (алюминаты) — образуются из оксида алюминия при сплавлении с щелочами и основными оксидами:

Al2O3 + Na2O → 2NaAlO2

Для понимания свойств алюминатов их также очень удобно разбить на два отдельных вещества.

Например, алюминат натрия мы разделим мысленно на два вещества: оксид алюминия и оксид натрия.

NaAlO2 разбиваем на Na2O и Al2O3

Тогда нам станет очевидно, что алюминаты реагируют с кислотами с образованием солей алюминия:

KAlO2  +  4HCl → KCl  +  AlCl3  +  2H2O

NaAlO2  +  4HCl →  AlCl3  +  NaCl  +  2H2O

NaAlO2  +  4HNO3  → Al(NO3)3  +  NaNO3  +  2H2O

2NaAlO2  +  4H2SO4  → Al2(SO4)3   +  Na2SO4  +  4H2O

Под действием избытка воды алюминаты переходят в комплексные соли:

KAlO2  + 2H2O   =  K[Al(OH)4]

NaAlO2  +  2H2O  =  Na[Al(OH)4]

Бинарные соединения

Сульфид алюминия под действием  азотной кислоты окисляется до сульфата:

Al2 S3  +  8HNO3  →  Al2(SO4)3  +  8NO2  +  4H2O

либо до серной кислоты (под действием горячей концентрированной кислоты):

Al2 S3  +  30HNO3(конц. гор.)  →  2Al(NO3)3  +  24NO2  +  3H2SO4   +  12H2O

Сульфид алюминия разлагается водой:

Al2S3  + 6H2O →  2Al(OH)3↓    +  3H2S↑

Карбид алюминия также разлагается водой при нагревании на гидроксид алюминия и метан:

Al4C3  +  12H2O → 4Al(OH)3  +  3CH4

Нитрид алюминия разлагается под действием минеральных кислот на соли алюминия и аммония:

AlN  +  4HCl →  AlCl3  +  NH4Cl

Также нитрид алюминия разлагается под действием воды:

AlN  +  3H2O →  Al(OH)3↓  +  NH3 

13 МагнийАлюминийКремний
B

Al

Ga

Периодическая система элементов

13Al

Cubic-face-centered.svg

Electron shell 013 Aluminium.svg

Внешний вид простого вещества

Алюминий
Мягкий, лёгкий металл серебристо-белого цвета.

Свойства атома
Имя, символ, номер

Алюминий / Aluminium (Al), 13

Группа, период, блок

13, 3,

Атомная масса
(молярная масса)

26,981539 а. е. м. (г/моль)

Электронная конфигурация

[Ne] 3s2 3p1

Электроны по оболочкам

2, 8, 3

Радиус атома

143 пм

Химические свойства
Ковалентный радиус

118 пм

Радиус Ван-дер-Ваальса

140 пм

Радиус иона

51 (+3e) пм

Электроотрицательность

1,61 (шкала Полинга)

Электродный потенциал

-1,66 в

Степени окисления

3

Энергия ионизации

1-я: 577,2 (5,98) кДж/моль (эВ)
2-я: 577,2 (5,98) кДж/моль (эВ)

Термодинамические свойства простого вещества
Термодинамическая фаза

Твёрдое

Плотность (при н. у.)

2,6989 г/см³

Температура плавления

660 °C, 933,5 K

Температура кипения

2518,82 °C, 2792 K

Теплота плавления

10,75 кДж/моль

Теплота испарения

284,1 кДж/моль

Молярная теплоёмкость

24,35[1] Дж/(K·моль)

Молярный объём

10,0 см³/моль

Кристаллическая решётка простого вещества
Структура решётки

кубическая гранецентрированая

Параметры решётки

4,050 Å

Температура Дебая

394 K

Прочие характеристики
Теплопроводность

(300 K) 237 Вт/(м·К)

Скорость звука

5200 м/с

Кодовый символ указывающий что алюминий может быть вторично переработан

Алюми́ний — элемент главной подгруппы третьей группы третьего периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 13. Обозначается символом Al (лат. Aluminium). Относится к группе лёгких металлов. Наиболее распространённый металл и третий по распространённости химический элемент в земной коре (после кислорода и кремния).

Простое вещество алюминий (CAS-номер: 7429-90-5) — лёгкий, парамагнитный металл серебристо-белого цвета, легко поддающийся формовке, литью, механической обработке. Алюминий обладает высокой тепло- и электропроводностью, стойкостью к коррозии за счёт быстрого образования прочных оксидных плёнок, защищающих поверхность от дальнейшего взаимодействия.

Содержание

  • 1 История
  • 2 Получение
    • 2.1 В лабораторных условиях
  • 3 Физические свойства
  • 4 Нахождение в природе
  • 5 Химические свойства
  • 6 Производство
  • 7 Применение
    • 7.1 В качестве восстановителя
    • 7.2 Сплавы на основе алюминия
    • 7.3 Алюминий как добавка в другие сплавы
    • 7.4 Ювелирные изделия
    • 7.5 Стекловарение
    • 7.6 Пищевая промышленность
    • 7.7 Алюминий и его соединения в ракетной технике
  • 8 Алюминий в мировой культуре
    • 8.1 В произведениях эпохи знакомства человечества с алюминием
  • 9 Токсичность
  • 10 См. также
  • 11 Примечания
  • 12 Ссылки

История

Впервые алюминий был получен датским физиком Гансом Эрстедом в 1825 году действием амальгамы калия на хлорид алюминия с последующей отгонкой ртути. Название элемента образовано от лат. aluminis — квасцы.

Получение

Современный метод получения был разработан независимо американцем Чарльзом Холлом и французом Полем Эру в 1886 году. Он заключается в растворении оксида алюминия Al2O3 в расплаве криолита Na3AlF6 с последующим электролизом с использованием расходуемых коксовых или графитовых электродов. Такой метод получения требует больших затрат электроэнергии, и поэтому оказался востребован только в XX веке.

Для производства 1000 кг чернового алюминия требуется 1920 кг глинозёма, 65 кг криолита, 35 кг фторида алюминия, 600 кг анодной массы и 17 тыс. кВт·ч электроэнергии постоянного тока.[2]

В лабораторных условиях

Лабораторный способ получения алюминия предложил Фридрих Вёлер в 1827 году. AlCl3+3K → 3KCl + Al (реакция протекает при нагревании)

Физические свойства

Микроструктура алюминия на протравленной поверхности слитка, чистотой 99,9998 %, размер видимого сектора около 55×37 мм

  • Металл серебристо-белого цвета, лёгкий
  • плотность — 2,7 г/см³
  • температура плавления у технического алюминия — 658 °C, у алюминия высокой чистоты — 660 °C
  • удельная теплота плавления — 390 кДж/кг
  • температура кипения — 2500 °C
  • удельная теплота испарения — 10,53 МДж/кг
  • временное сопротивление литого алюминия — 10-12 кг/мм², деформируемого — 18-25 кг/мм², сплавов — 38-42 кг/мм²
  • Твёрдость по Бринеллю — 24…32 кгс/мм²
  • высокая пластичность: у технического — 35 %, у чистого — 50 %, прокатывается в тонкий лист и даже фольгу
  • Модуль Юнга — 70 ГПа
  • Алюминий обладает высокой электропроводностью (37·106 См/м) и теплопроводностью (203,5 Вт/(м·К)), 65 % от электропроводности меди, обладает высокой светоотражательной способностью.
  • Слабый парамагнетик.
  • Температурный коэффициент линейного расширения 24,58·10−6 К−1 (20…200 °C).
  • Температурный коэффициент электрического сопротивления 2,7·10−8K−1.

Алюминий образует сплавы почти со всеми металлами. Наиболее известны сплавы с медью и магнием (дюралюминий) и кремнием (силумин).

Нахождение в природе

Природный алюминий состоит практически полностью из единственного стабильного изотопа 27Al со следами 26Al, радиоактивного изотопа с периодом полураспада 720 тыс. лет, образующегося в атмосфере при бомбардировке ядер аргона протонами космических лучей.

По распространённости в земной коре Земли занимает 1-е среди металлов и 3-е место среди элементов, уступая только кислороду и кремнию. Процент содержания алюминия в земной коре по данным различных исследователей составляет от 7,45 до 8,14 % от массы земной коры[3].

В природе алюминий в связи с высокой химической активностью встречается почти исключительно в виде соединений. Некоторые из них:

  • Бокситы — Al2O3 · H2O (с примесями SiO2, Fe2O3, CaCO3)
  • Нефелины — KNa3[AlSiO4]4
  • Алуниты — (Na,K)2SO4·Al2(SO4)3·4Al(OH)3
  • Глинозёмы (смеси каолинов с песком SiO2, известняком CaCO3, магнезитом MgCO3)
  • Корунд (сапфир, рубин, наждак) — Al2O3
  • Полевые шпаты — (K,Na)2O·Al2O3·6SiO2, Ca[Al2Si2O8]
  • Каолинит — Al2O3·2SiO2 · 2H2O
  • Берилл (изумруд, аквамарин) — 3ВеО · Al2О3 · 6SiO2
  • Хризоберилл (александрит) — BeAl2O4.

Тем не менее, в некоторых специфических восстановительных условиях возможно образование самородного алюминия[4].

В природных водах алюминий содержится в виде малотоксичных химических соединений, например, фторида алюминия. Вид катиона или аниона зависит, в первую очередь, от кислотности водной среды. Концентрации алюминия в поверхностных водных объектах России колеблются от 0,001 до 10 мг/л, в морской воде 0,01 мг/л[5].

Химические свойства

Гидроксид алюминия

При нормальных условиях алюминий покрыт тонкой и прочной оксидной плёнкой и потому не реагирует с классическими окислителями: с H2O (t°);O2, HNO3 (без нагревания). Благодаря этому алюминий практически не подвержен коррозии и потому широко востребован современной индустрией. Однако при разрушении оксидной плёнки (например, при контакте с растворами солей аммония NH4+, горячими щелочами или в результате амальгамирования), алюминий выступает как активный металл-восстановитель.

Легко реагирует с простыми веществами:

  • с кислородом, образуя оксид алюминия(если Al находится в виде пыли или амальгамы):
    4Al + 3O2 = 2Al2O3
  • с галогенами (кроме фтора)[6], образуя хлорид, бромид или иодид алюминия:
    2Al + 3Hal2 = 2AlHal3 (Hal = Cl, Br, I)
  • с другими неметаллами реагирует при нагревании:
    • с фтором, образуя фторид алюминия:
      2Al + 3F2 = 2AlF3
    • с серой, образуя сульфид алюминия:
      2Al + 3S = Al2S3
    • с азотом, образуя нитрид алюминия:
      2Al + N2 = 2AlN
    • с углеродом, образуя карбид алюминия:
      4Al + 3С = Al4С3

Сульфид и карбид алюминия полностью гидролизуются:

Al2S3 + 6H2O = 2Al(OH)3 + 3H2
Al4C3 + 12H2O = 4Al(OH)3+ 3CH4­

Со сложными веществами:

  • с водой (после удаления защитной оксидной пленки, например, амальгамированием или растворами горячей щёлочи):
    2Al + 6H2O = 2Al(OH)3 + 3H
  • со щелочами (с образованием тетрагидроксоалюминатов и других алюминатов):
    2Al + 2NaOH + 6H2O = 2Na[Al(OH)4] + 3H
    2(NaOH•H2O) + 2Al = 2NaAlO2 + 3H2
  • Легко растворяется в соляной и разбавленной серной кислотах:
    2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H
    2Al + 3H2SO4(разб) = Al2(SO4)3 + 3H2
  • При нагревании растворяется в кислотах — окислителях, образующих растворимые соли алюминия:
    8Al + 15H2SO4(конц) = 4Al2(SO4)3 + 3H2S + 12H2O
    Al + 6HNO3(конц) = Al(NO3)3 + 3NO + 3H2O
  • восстанавливает металлы из их оксидов (алюминотермия):
    8Al + 3Fe3O4 = 4Al2O3 + 9Fe
    2Al + Cr2O3 = Al2O3 + 2Cr

Производство

производство алюминия

Легенда из «Historia naturalis» гласит, что однажды к римскому императору Тиберию (42 год до н. э. — 37 год н. э.) пришёл ювелир с металлической, небьющейся обеденной тарелкой, изготовленной якобы из глинозёма — Al2O3. Тарелка была очень светлой и блестела, как серебро. По всем признакам она должна быть алюминиевой. При этом ювелир утверждал, что только он и боги знают, как получить этот металл из глины. Тиберий, опасаясь, что металл из легкодоступной глины может обесценить золото и серебро, приказал на всякий случай отрубить ювелиру голову. Данная легенда сомнительна, так как самородный алюминий в природе не встречается в силу своей высокой активности и во времена Римской империи не могло быть технических средств, которые позволили бы извлечь алюминий из глинозёма.

Лишь почти через 2000 лет после Тиберия, в 1825 году, датский физик Ганс Христиан Эрстед получил несколько миллиграммов металлического алюминия, а в 1827 году Фридрих Вёлер смог выделить крупинки алюминия, которые, однако, на воздухе немедленно покрывались тончайшей пленкой оксида алюминия.

До конца XIX века алюминий в промышленных масштабах не производился.

Только в 1854 году Анри Сент-Клер Девиль (его исследования финансировал Наполеон III, рассчитывая, что алюминий пригодится его армии[7][8]) изобрёл первый способ промышленного производства алюминия, основанный на вытеснении алюминия металлическим натрием из двойного хлорида натрия и алюминия NaCl·AlCl3. В 1855 году был получен первый слиток металла массой 6—8 кг. За 36 лет применения, с 1855 по 1890 год, способом Сент-Клер Девиля было получено 200 тонн металлического алюминия. В 1856 году он же получил алюминий электролизом расплава хлорида натрия-алюминия.

В 1885 году был построен завод по производству алюминия в немецком городе Гмелингеме, работающий по технологии, предложенной Николаем Бекетовым. Технология Бекетова мало чем отличалась от способа Девиля, но была проще и заключалась во взаимодействии между криолитом (Na3AlF6) и магнием. За пять лет на этом заводе было получено около 58 т алюминия — более четверти всего мирового производства металла химическим путем в период с 1854 по 1890 год.

Метод, изобретённый почти одновременно Чарльзом Холлом в США и Полем Эру во Франции (1886 год) и основанный на получении алюминия электролизом глинозема, растворённого в расплавленном криолите, положил начало современному способу производства алюминия. С тех пор, в связи с улучшением электротехники, производство алюминия совершенствовалось. Заметный вклад в развитие производства глинозема внесли русские учёные К. И. Байер, Д. А. Пеняков, А. Н. Кузнецов, Е. И. Жуковский, А. А. Яковкин и др.

Первый алюминиевый завод в России был построен в 1932 году в Волхове. Металлургическая промышленность СССР в 1939 году производила 47,7 тыс.тонн алюминия, ещё 2,2 тыс.тонн импортировалось.

Вторая мировая война значительно стимулировала производство алюминия. Так, в 1939 году общемировое его производство, без учёта СССР, составляло 620 тыс. т, но уже к 1943 году выросло до 1,9 млн т.

К 1956 году в мире производилось 3,4 млн т первичного алюминия, в 1965 году — 5,4 млн т, в 1980 году — 16,1 млн т, в 1990 году — 18 млн т.

В 2007 году в мире было произведено 38 млн т первичного алюминия, а в 2008 — 39,7 млн т. Лидерами производства являлись:

  1. Flag of the People's Republic of China.svg КНР (в 2007 году произвёл 12,60 млн т, а в 2008 — 13,50 млн т)
  2. Flag of Russia.svg Россия (3,96/4,20)
  3. Flag of Canada.svg Канада (3,09/3,10)
  4. Flag of the United States.svg США (2,55/2,64)
  5. Flag of Australia.svg Австралия (1,96/1,96)
  6. Flag of Brazil.svg Бразилия (1,66/1,66)
  7. Flag of India.svg Индия (1,22/1,30)
  8. Flag of Norway.svg Норвегия (1,30/1,10)
  9. Flag of the United Arab Emirates.svg ОАЭ (0,89/0,92)
  10. Flag of Bahrain.svg Бахрейн (0,87/0,87)
  11. Flag of South Africa.svg ЮАР (0,90/0,85)
  12. Flag of Iceland.svg Исландия (0,40/0,79)
  13. Flag of Germany.svg Германия (0,55/0,59)
  14. Flag of Venezuela (state).svg Венесуэла (0,61/0,55)
  15. Flag of Mozambique.svg Мозамбик (0,56/0,55)
  16. Flag of Tajikistan.svg Таджикистан (0,42/0,42)[9]

В России монополистом по производству алюминия является компания «Российский алюминий», на которую приходится около 13 % мирового рынка алюминия и 16 % глинозёма.[10]

Мировые запасы бокситов практически безграничны, то есть несоизмеримы с динамикой спроса. Существующие мощности могут производить до 44,3 млн т первичного алюминия в год. Следует также учитывать, что в будущем некоторые из применений алюминия могут быть переориентированы на использование, например, композитных материалов.

Применение

Кусок алюминия

Широко применяется как конструкционный материал. Основные достоинства алюминия в этом качестве — лёгкость, податливость штамповке, коррозионная стойкость (на воздухе алюминий мгновенно покрывается прочной плёнкой Al2O3, которая препятствует его дальнейшему окислению), высокая теплопроводность, неядовитость его соединений. В частности, эти свойства сделали алюминий чрезвычайно популярным при производстве кухонной посуды, алюминиевой фольги в пищевой промышленности и для упаковки.

Основной недостаток алюминия как конструкционного материала — малая прочность, поэтому для упрочнения его обычно сплавляют с небольшим количеством меди и магния (сплав называется дюралюминий).

Электропроводность алюминия всего в 1,7 раза меньше, чем у меди, при этом алюминий приблизительно в 4 раза дешевле[11] за килограмм, но, за счёт в 3,3 раза меньшей плотности, для получения равного сопротивления его нужно приблизительно в 2 раза меньше по весу. Поэтому он широко применяется в электротехнике для изготовления проводов, их экранирования и даже в микроэлектронике при изготовлении проводников в чипах. Меньшую электропроводность алюминия (37 1/ом) по сравнению с медью (63 1/ом) компенсируют увеличением сечения алюминиевых проводников. Недостатком алюминия как электротехнического материала является наличие прочной оксидной плёнки, затрудняющей пайку.

  • Благодаря комплексу свойств широко распространён в тепловом оборудовании.
  • Алюминий и его сплавы сохраняют прочность при сверхнизких температурах. Благодаря этому он широко используется в криогенной технике. Присутствие даже малейших следов меди охрупчивает алюминий при криогенных температурах.
  • Высокий коэффициент отражения в сочетании с дешевизной и лёгкостью напыления делает алюминий идеальным материалом для изготовления зеркал.
  • В производстве строительных материалов как газообразующий агент.
  • Алитированием придают коррозионную и окалиностойкость стальным и другим сплавам, например клапанам поршневых ДВС, лопаткам турбин, нефтяным платформам, теплообменной аппаратуре, а также заменяют цинкование.
  • Сульфид алюминия используется для производства сероводорода.
  • Идут исследования по разработке пенистого алюминия как особо прочного и лёгкого материала.

В качестве восстановителя

  • Как компонент термита, смесей для алюмотермии
  • В пиротехнике.
  • Алюминий применяют для восстановления редких металлов из их оксидов или галогенидов.
  • Ограничено применяется как протектор при анодной защите.

Сплавы на основе алюминия

В качестве конструкционного материала обычно используют не чистый алюминий, а разные сплавы на его основе. Нумерация серий сплавов в данной статье приведена для США (стандарт маркировки компании Alcoa)

Алюминиевый прокат

  • Алюминиево-магниевые Al-Mg (серия 5ххх). Сплавы системы Al-Mg характеризуются сочетанием удовлетворительной прочности, хорошей пластичности, очень хорошей свариваемости и коррозионной стойкости. Кроме того, эти сплавы отличаются высокой вибростойкостью.

В сплавах этой системы, содержащих до 6 % Mg, образуется эвтектическая система соединения Al3Mg2 c твердым раствором на основе алюминия. Наиболее широкое распространение в промышленности получили сплавы с содержанием магния от 1 до 5 %.

Рост содержания Mg в сплаве существенно увеличивает его прочность. Каждый процент магния повышает предел прочности сплава на 30 МПа, а предел текучести — на 20 МПа. При этом относительное удлинение уменьшается незначительно и находится в пределах 30…35 %.

Сплавы с содержанием магния до 3 % (по массе) структурно стабильны при комнатной и повышенной температуре даже в значительно нагартованном состоянии. С ростом концентрации магния в нагартованном состоянии структура сплава становится нестабильной. Кроме того, увеличение содержания магния свыше 6 % приводит к ухудшению коррозионной стойкости сплава.

Для улучшения прочностных характеристик сплавы системы Al-Mg легируют хромом, марганцем, титаном, кремнием или ванадием. Попадания в сплавы этой системы меди и железа стараются избегать, поскольку они снижают их коррозионную стойкость и свариваемость.

  • Алюминиево-марганцевые Al-Mn (серия 3ххх). Сплавы этой системы обладают хорошей прочностью, пластичностью и технологичностью, высокой коррозионной стойкостью и хорошей свариваемостью.

Основными примесями в сплавах системы Al-Mn являются железо и кремний. Оба этих элемента уменьшают растворимость марганца в алюминии. Для получения мелкозернистой структуры сплавы этой системы легируют титаном.

Присутствие достаточного количества марганца обеспечивает стабильность структуры нагартованного металла при комнатной и повышенной температурах.

  • Алюминиево-медные Al-Cu (Al-Cu-Mg) (серия 2ххх). Механические свойства сплавов этой системы в термоупрочненном состоянии достигают, а иногда и превышают, механические свойства низкоуглеродистых сталей. Эти сплавы высокотехнологичны. Однако у них есть и существенный недостаток — низкое сопротивление коррозии, что приводит к необходимости использовать защитные покрытия.

В качестве легирующих добавок могут встречаться марганец, кремний, железо и магний. Причем наиболее сильное влияние на свойства сплава оказывает последний: легирование магнием заметно повышает предел прочности и текучести. Добавка кремния в сплав повышает его способность к искусственному старению. Легирование железом и никелем повышает жаропрочность сплавов второй серии.

Нагартовка этих сплавов после закалки ускоряет искусственное старение, а также повышает прочность и сопротивление коррозии под напряжением.

  • Сплавы системы Al-Zn-Mg (Al-Zn-Mg-Cu) (серия 7ххх). Сплавы этой системы ценятся за очень высокую прочность и хорошую технологичность. Представитель системы — сплав 7075 является самым прочным из всех алюминиевых сплавов. Эффект столь высокого упрочнения достигается благодаря высокой растворимости цинка (70 %) и магния (17,4 %) при повышенных температурах, резко уменьшающейся при охлаждении.

Однако существенным недостатком этих сплавов является крайне низкая коррозионная стойкость под напряжением. Повысить сопротивление коррозии сплавов под напряжением можно легированием медью.

Нельзя не отметить открытой в 60-е годы закономерности: присутствие лития в сплавах замедляет естественное и ускоряет искусственное старение. Помимо этого, присутствие лития уменьшает удельный вес сплава и существенно повышает его модуль упругости. В результате этого открытия были разработаны новые системы сплавов Al-Mg-Li, Al-Cu-Li и Al-Mg-Cu-Li.

  • Алюминиево-кремниевые сплавы (силумины) лучше всего подходят для литья. Из них часто отливают корпуса разных механизмов.
  • Комплексные сплавы на основе алюминия: авиаль.
  • Алюминий переходит в сверхпроводящее состояние при температуре 1,2 кельвина.

Алюминий как добавка в другие сплавы

Алюминий является важным компонентом многих сплавов. Например, в алюминиевых бронзах основные компоненты — медь и алюминий. В магниевых сплавах в качестве добавки чаще всего используется алюминий. Для изготовления спиралей в электронагревательных приборах используют (наряду с другими сплавами) фехраль (Fe, Cr, Al).

Ювелирные изделия

Когда алюминий был очень дорог, из него делали разнообразные ювелирные изделия. Так, Наполеон III заказал алюминиевые пуговицы, а Менделееву в 1889 г. были подарены весы с чашами из золота и алюминия. Мода на них сразу прошла, когда появились новые технологии его получения, во много раз снизившие себестоимость. Сейчас алюминий иногда используют в производстве бижутерии.

В Японии алюминий используется в производстве традиционных украшений, заменяя серебро.

Стекловарение

В стекловарении используются фторид, фосфат и оксид алюминия.

Пищевая промышленность

Алюминий зарегистрирован в качестве пищевой добавки Е173.

Алюминий и его соединения в ракетной технике

Алюминий и его соединения используются в качестве высокоэффективного ракетного горючего в двухкомпонентных ракетных топливах и в качестве горючего компонента в твёрдых ракетных топливах. Следующие соединения алюминия представляют наибольший практический интерес как ракетное горючее:

  • Порошковый алюминий как горючее в твердых ракетных топливах. Применяется также в виде порошка и суспензий в углеводородах.
  • Гидрид алюминия.
  • Боранат алюминия.
  • Триметилалюминий.
  • Триэтилалюминий.
  • Трипропилалюминий.

Триэтилалюминий (обычно, совместно с триэтилбором) используется также для химического зажигания (то есть, как пусковое горючее) в ракетных двигателях, так как самовоспламеняется в газообразном кислороде.

Окислитель Удельная тяга
(Р1, сек)
Температура
сгорания, °С
Плотность
топлива, г/см³
Прирост скорости,
ΔVид, 25, м/с
Весовое содерж.
горючего, %
Фтор 348,4 5009 1,504 5328 25
Тетрафторгидразин 327,4 4758 1,193 4434 19
ClF3 287,7 4402 1,764 4762 20
ClF5 303,7 4604 1,691 4922 20
Перхлорилфторид 293,7 3788 1,589 4617 47
Фторид кислорода 326,5 4067 1,511 5004 38,5
Кислород 310,8 4028 1,312 4428 56
Перекись водорода 318,4 3561 1,466 4806 52
N2O4 300,5 3906 1,467 4537 47
Азотная кислота 301,3 3720 1,496 4595 49

[источник не указан 657 дней]

Алюминий в мировой культуре

Поэт Андрей Вознесенский написал в 1959 году стихотворение «Осень»[12], в котором использовал алюминий в качестве художественного образа:

…А за окошком в юном инее
лежат поля из алюминия…

Виктор Цой написал песню «Алюминиевые огурцы» с припевом:

Я сажаю алюминиевые огурцы
На брезентовом поле

У ленинградской рок-группы «Народное ополчение» в альбоме «Брежнев жив» 1989 года есть песня «Алюминиевый дом».

Важную роль алюминий играет в историко-мистической трилогии Андрея Валентинова и Олди «Алюмен».

В произведениях эпохи знакомства человечества с алюминием

  • В повести Н. Г. Чернышевского «Что делать?» (1862—1863) один из главных героев повести в своём письме другому пишет, что ему довелось увидеть слиток металла, «который называется алюминиум», и что, учитывая свойства алюминия, он уверен, что за алюминием большое будущее (во времена Н. Г. Чернышевского алюминий ещё только начинали открывать).
  • В повести Герберта Уэллса «Война миров» (1897 год) марсиане, покинув один из своих лагерей, оставили (бросили) в нём несколько листов алюминия.

Токсичность

Question book-4.svg

В этом разделе не хватает ссылок на источники информации.

Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена.
Вы можете отредактировать эту статью, добавив ссылки на авторитетные источники.
Эта отметка установлена 12 мая 2011.

Отличается незначительным токсическим действием, но многие растворимые в воде неорганические соединения алюминия сохраняются в растворённом состоянии длительное время и могут оказывать вредное воздействие на человека и теплокровных животных через питьевую воду. Наиболее ядовиты хлориды, нитраты, ацетаты, сульфаты и др. Для человека токсическое действие при попадании внутрь оказывают следующие дозы соединений алюминия (мг/кг массы тела):

  • ацетат алюминия — 0,2-0,4;
  • гидроксид алюминия — 3,7-7,3;
  • алюминиевые квасцы — 2,9.

В первую очередь действует на нервную систему (накапливается в нервной ткани, приводя к тяжёлым расстройствам функции ЦНС). Однако свойство нейротоксичности алюминия стали изучать с середины 1960-х годов, так как накоплению металла в организме человека препятствует механизм его выведения. В обычных условиях с мочой может выделяться до 15 мг элемента в сутки. Соответственно, наибольший негативный эффект наблюдается у людей с нарушенной выделительной функцией почек.

Норматив содержания алюминия в воде хозяйственно-питьевого использования составляет 0,2 мг/л. При этом данная ПДК может быть увеличена до 0,5 мг/л главным государственным санитарным врачом по соответствующей территории для конкретной системы водоснабжения.

По некоторым биологическим исследованиям поступление алюминия в организм человека было сочтено фактором в развитии болезни Альцгеймера[13][14], но эти исследования были позже раскритикованы и вывод о связи одного с другим опровергался[15][16][17].

См. также

  • Анодирование
  • Оксидирование
  • Алюминий. Тринадцатый элемент
  • Международный институт алюминия

Примечания

  1. Химическая энциклопедия. В 5-ти т / Редкол.: Кнунянц И. Л. (гл. ред.). — М.: Советская энциклопедия, 1988. — Т. 1. — С. 116. — 623 с. — 100 000 экз.
  2. Краткая химическая энциклопедия. Т. 1 (А—Е). — М.: Советская энциклопедия. 1961
  3. Н. В. Короновский, А. Ф. Якушова. Основы геологии
  4. Олейников Б. В. и др. Алюминий — новый минерал класса самородных элементов //Записки ВМО. — 1984, ч. CXIII, вып. 2, с. 210—215. [1]
  5. J.P. Riley and Skirrow G. Chemical Oceanography V. 1, 1965
  6. Лидин Р. А., Молочко В. А., Андреева Л. Л. Реакции неорганических веществ: справочник / Под ред. Р. А. Лидина. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Дрофа, 2007. — С. 16. — 637 с. — ISBN 978-5-358-01303-2
  7. Энциклопедия: драгоценности, ювелирные изделия, ювелирные камни. Драгоценные металлы. Драгоценный алюминий
  8. «Серебро» из глины
  9. MINERAL COMMODITY SUMMARIES 2009
  10. Производство первичного алюминия в мире и в России
  11. Kitco — Base Metals — Industrial metals — Copper, Aluminum, Nickel, Zinc, Lead — Charts, Prices, Graphs, Quotes, Cu, Ni, Zn, Al, Pb
  12. А. Вознесенский. Осень
  13. Shcherbatykh I, Carpenter DO (May 2007). The role of metals in the etiology of Alzheimer’s disease // J. Alzheimers Dis. 11 (2): 191—205.
  14. Rondeau V, Commenges D, Jacqmin-Gadda H, Dartigues JF (July 2000). Relation between aluminum concentrations in drinking water and Alzheimer’s disease: an 8-year follow-up study // Am. J. Epidemiol. 152 (1): 59-66
  15. Rondeau V (2002). A review of epidemiologic studies on aluminum and silica in relation to Alzheimer’s disease and associated disorders // Rev Environ Health 17 (2): 107-21.
  16. Martyn CN, Coggon DN, Inskip H, Lacey RF, Young WF (May 1997). Aluminum concentrations in drinking water and risk of Alzheimer’s disease // Epidemiology 8 (3): 281-6.
  17. Graves AB, Rosner D, Echeverria D, Mortimer JA, Larson EB (September 1998). Occupational exposures to solvents and aluminium and estimated risk of Alzheimer’s disease // Occup Environ Med 55 (9): 627-33.

Ссылки

commons: Алюминий на Викискладе?
  • Алюминий // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона: В 86 томах (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.
  • Алюминий на Webelements
  • Алюминий в Популярной библиотеке химических элементов
  • Алюминий в месторождениях
  • История, производство и способы использования алюминия
  • Алексеев А. И., Валов М. Ю., Юзвяк З. Критерии качества водных систем: Учебное пособие. — СПб: ХИМИЗДАТ, 2002. ISBN 5-93808-043-6
  • ГН 2.1.5.1315-03 Предельно-допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования.
Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
1 H   He
2 Li Be   B C N O F Ne
3 Na Mg   Al Si P S Cl Ar
4 K Ca   Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
5 Rb Sr   Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
6 Cs Ba La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
7 Fr Ra Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Uut Fl Uup Lv Uus Uuo
Щелочные металлы  Щёлочноземельные металлы  Лантаноиды Актиноиды Переходные металлы Другие металлы Металлоиды Другие неметаллы Галогены Инертные газы
 Просмотр этого шаблона Электрохимический ряд активности металлов

Eu, Sm, Li, Cs, Rb, K, Ra, Ba, Sr, Ca, Na, Ac, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Gd, Tb, Mg, Y, Dy, Am, Ho, Er, Tm, Lu, Sc, Pu, Th, Np, U, Hf, Be, Al, Ti, Zr, Yb, Mn, V, Nb, Pa, Cr, Zn, Ga, Fe, Cd, In, Tl, Co, Ni, Te, Mo, Sn, Pb, H2, W, Sb, Bi, Ge, Re, Cu, Tc, Te, Rh, Po, Hg, Ag, Pd, Os, Ir, Pt, Au

Элементы расположены в порядке возрастания стандартного электродного потенциала.

 Просмотр этого шаблона Монетные металлы
Металлы Алюминий (Al) | Железо (Fe) | Золото (Au) | Медь (Cu) | Никель (Ni) | Олово (Sn) | Палладий (Pd) | Платина (Pt) | Серебро (Ag) | Свинец (Pb) | Хром (Cr) | Цинк (Zn)
Сплавы Акмонитал | Алюминиевая бронза (CuAl) | Биллон (CuAg) | Бронза (CuSn) | Колыванская медь (CuAuAg) | Латунь (CuZn) | Медно-никелевый сплав (CuNi) | Мельхиор (CuNiFeMn) | Нейзильбер, нойзильбер (CuZnNi) | Нержавеющая сталь (FeCrNi) | Никелевая бронза (CuSnNi) | Никелево-железный сплав (NiFe) | Никелево-цинковый сплав (NiZn) | Потин | Северное золото (CuAlZnSn) | Сталь (Fe) | Стерлинг (AgCu) | Томпак (CuZn) | Хромированная сталь (FeCr) | Чугун (Fe) | Электр, электрон, электрум (AuAg)
Группы монет Биметаллические монеты | Бронзовые монеты | Медные монеты | Железные монеты | Золотые монеты | Палладиевые монеты | Платиновые монеты | Серебряные монеты | Сибирская монета
Группы металлов Монетная группа (подгруппа меди) | Благородные металлы | Платиновая группа
См. также Безмонетный период | Бумажные деньги | Денежная бумага | Кожаные рубли | Марки-деньги | Монетное дело | Нотгельд | Символы благородных металлов
Алюминий(Al)
Атомный номер 13
Внешний вид мягкий, лёгкий,
серебристо-белый металл,
быстро окисляющийся
Свойства атома
Атомная масса
(молярная масса)
26,.981539 а. е. м. (г/моль)
Радиус атома 143 пм
Энергия ионизации
(первый электрон)
577,2(5,98) кДж/моль (эВ)
Электронная конфигурация [Ne] 3s2 3p1
Химические свойства
Ковалентный радиус 118 пм
Радиус иона 51 (+3e) пм
Электроотрицательность
(по Полингу)
1,61
Электродный потенциал -1,66 в
Степени окисления 3
Термодинамические свойства
Плотность 2,6989 г/см³
Удельная теплоёмкость 0,900 Дж/(K·моль)
Теплопроводность 237 Вт/(м·K)
Температура плавления 933,5 K
Теплота плавления 10,75 кДж/моль
Температура кипения 2740 K
Теплота испарения 284,1 кДж/моль
Молярный объём 10,0 см³/моль
Кристаллическая решётка
Структура решётки кубическая гранецентрированая
Период решётки 4,050 Å
Отношение c/a n/a
Температура Дебая 394,00 K

Алюми́ний (лат. Аluminium) — химический символ Al, III группа периодической системы Менделеева, атомный номер 13, атомная масса 26,9815, мягкий, лёгкий, серебристо-белый металл, быстро окисляющийся, удельная плотность 2,7 г/ см³, температура плавления 660 °C. По распространённости в земной коре алюминий занимает 3-е место после кислорода и кремния среди всех атомов и 1-е место — среди металлов.

История

Впервые получен в чистом виде электролизом, в 1825 году.

История алюминия.
В 1807 году английский химик Гэмфри Дэви открыл вещество под названием «alum» («квасцы»), которое представляло собой соль неизвестного металла, этот металл был назван им «алюмиум». Позднее, это название было преобразовано в «aluminium» («алюминий»). Дэйви безуспешно пытался выделить этот металл с помощью электролиза (вещество практически не растворялось в воде).
В 1825 году датскому физику Эрстеду удалось выделить алюминий, как отдельный элемент.
Немецкий учёный Фридрих Вёлер в 1845 году провёл обширные исследования по изучению свойств этого металла, одно из которых была его необычайная лёгкость. Также он использовал новый способ получения алюминия.
AlCl3 + 3K = 3KCl + Al

В 1886 году Поль Эру во Франции и Чарльз Холл из Огайо одновременно изобрели способ получения алюминия с помощью электролитического метода. Оба этих учёных родились в 1863 году и умерли в 1914 году в возрасте 51 года. Согласно этому методу расплаву подвергался не сам Al2O3, а его раствор в расплавленном криолите Na3AlF6. Данный процесс проводится в электрических печах при температуре 960°C.
Способ, изобретённый двумя этими выдающимися учёными, используется и до сих пор.

Получение

Впервые алюминий был получен Гансом Эрстедом в 1825 году действием амальгамы калия на хлорид алюминия с последующей отгонкой ртути. Современный метод получения был разработан независимо американцем Чарльзом Холлом и французом Полем Эру. Он заключается в растворении оксида алюминия Al2O3 в расплаве криолита Na3AlF6 с последующим электролизом с использованием графитовых электродов. Такой метод получения требует больших затрат электроэнергии, и поэтому оказался востребован только в ХХ веке.

Физические свойства

Серебристо-белый металл, плотность 2,7 г/см3, пластичный, высокая тепло- и электропроводность. Температура плавления 660 °C.

Нахождение в природе

  • Бокситы – Al2O3 • H2O (с примесями SiO2, Fe2O3, CaCO3)
  • Нефелины – KNa3[AlSiO4]4
  • Алуниты – KAl(SO4)2 • 2Al(OH)3
  • Глинозёмы (смеси каолинов с песком SiO2, известняком CaCO3, магнезитом MgCO3)

В природе алюминий встречается только в соединениях (минералах ).

        Вот некоторые из них:
Боксит Al2O3 • H2O (с примесями SiO2, Fe2O3, CaCO3) 

Нефелин — (Na, K)2O × Al2O3 × 2SiO2

Корунд - Al2O3
Полевой шпат(ортоклаз) - K2O × Al2O3 × 6SiO2  
Каолинит – Al2O3 × 2SiO2  × 2 H2O

Алунит – ( Na, K )2 SO4 × Al2( SO4 )3 × 4Al( OH )3

Химические свойства

При нормальных условиях алюминий покрыт тонкой и прочной оксидной пленкой и потому не реагирует с простыми веществами: с H2O (t°); O2, HNO3 (без нагревания)).
Al – активный металл-восстановитель.

Легко реагирует с простыми веществами:

1) с кислородом:

4Al + 3O2 = 2Al2O3

2) с галогенами:

2Al + 3Br2 = 2Al3Br3

3) с другими неметаллами реагирует при нагревании:

с серой, образуя сульфид алюминия:

2Al + 3S = Al2S3

с азотом, образуя нитрид алюминия:

2Al + N2 = 2AlN

с углеродом, образуя карбид алюминия:

4Al + 3С = Al4С3

Сульфид и карбид алюминия полностью гидролизуются:

Al2S3 + 6H2O = 2Al(OH)3 + 3H2

Al4C3 + 12H2O = 4Al(OH)3+ 3CH4­

Со сложными веществами:

4) с водой (после удаления защитной оксидной пленки, например, амальгамированием):

2Al + 6H2O = 2Al(OH)3 + 3H

5) со щелочами (с оброзованием тетрагидроксоалюминатов и других алюминатов):

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

6) Легко растворяется в соляной и разбавленной серной киcлотах:

2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H

2Al + 3H2SO4(разб) = Al2(SO4)3 + 3H2

При нагревании растворяется в кислотах – окислителях, образующих растворимые соли алюминия:

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

Al + 6HNO3(конц) = Al(NO3)3 + 3NO + 3H2O

7) восстанавливает металлы из их оксидов (алюминотермия):

8Al + 3Fe3O4 = 4Al2O3 + 9Fe
2Al + Cr2O3 = Al2O3 + 2Cr

Применение

Файл:Aluminum Metal.jpg

Кусок алюминия и американская монетка.

Широко применяется как конструкционный материал. Основные достоинства алюминия в этом качестве — лёгкость, податливость штамповке, коррозионная стойкость (на воздухе алюминий мгновенно покрывается прочной плёнкой Al2O3, которая препятствует его дальнейшему окислению), высокая теплопроводность, неядовитость его соединений. В частности, эти свойства сделали алюминий чрезвычайно популярным при производстве кухонной посуды, алюминиевая фольга в пищевой промышленности и для упаковки.

Основной недостаток алюминия как конструкционного материала — малая прочность, поэтому его обычно сплавляют с небольшим количеством меди и магния (сплав называется дюралюминий).

Электропроводность алюминия сравнима с медью, при этом алюминий дешевле. Поэтому он широко применяется в электротехнике для изготовления проводов, их экранирования и даже в микроэлектронике при изготовлении проводников в чипах. Правда, у алюминия как электротехнического материала есть неприятное свойство — из-за прочной оксидной плёнки его тяжело паять.

  • Благодаря комплексу свойств широко распространён в тепловом оборудовании.
  • В производстве строительных материалов как газообразующий агент.
  • Алитированием придают коррозионную и окалиностойкость стальным и другим сплавам, например клапанам поршневых ДВС, лопаткам турбин, теплообменной аппаратуре, а также заменяют цинкование.
  • Сульфид алюминия используется для производства сероводорода.
  • Идут исследования по разработке пенистого алюминия как особо прочного и лёгкого материала.

В качестве восстановителя

  • Как компонент термита, смесей для алюмотермии
  • Алюминий применяют для восстановления редких металлов из их оксидов или галогенидов.

Сплавы на основе алюминия

В качестве конструкционного материала обычно используют не чистый алюминий, а разные сплавы на его основе.

  • Алюминиево-магниевые сплавы обладают высокой коррозионной стойкостью и хорошо свариваются; из них делают, например, корпуса быстроходных судов.
  • Алюминиево-марганцевые сплавы во многом аналогичны алюминиево-магниевым.
  • Алюминиево-медные сплавы (в частности, дюралюминий) можно подвергать термообработке, что намного повышает их прочность. К сожалению, термообработанные материалы нельзя сваривать, поэтому детали самолётов до сих пор соединяют заклёпками.
  • Алюминиево-кремниевые сплавы (силумины) лучше всего подходят для литья. Из них часто отливают корпуса разных механизмов.
  • Комплексные сплавы на основе алюминия: авиаль.
  • Алюминий переходит в сверхпроводящее состояние при температуре 1,2 Кельвина.

Алюминий как добавка в другие сплавы

Алюминий является важным компонентом многих сплавов. Например, в алюминиевых бронзах основные компоненты — медь и алюминий. В магниевых сплавах в качестве добавки чаще всего используется алюминий. Для изготовления спиралей в электронагревательных приборов используют (наряду с другими сплавами) фехраль (Fe, Cr, Al).

Ювелирные изделия

Когда алюминий был очень дорог, из него делали разнообразные ювелирные изделия. Мода на них сразу прошла, когда появились новые технологии его получения, во много раз снизившие себестоимость. Сейчас алюминий иногда используют в производстве бижутерии.

Стекловарение

В стекловарении используются фторид, фосфат и оксид алюминия.

Алюминий и его соединения в ракетной технике

Алюминий и его соединения используются в качестве высокоэффективного ракетного горючего в двухкомпонентных ракетных топливах и в качестве горючего компонента в твердых ракетных топливах. Следующие соединения алюминия представляют наибольший практический интерес как ракетное горючее:

  • Алюминий: горючее в ракетных топливах. Применяется в виде порошка и суспензий в углеводородах и др.
  • Гидрид алюминия.
  • Боранат алюминия.
  • Триметилалюминий.
  • Триэтилалюминий.
  • Трипропилалюминий.

Теоретические характеристики топлив, образованных гидридом алюминия с различными окислителями.

Окислитель Удельная тяга(Р1,сек) Температура сгорания °С Плотность топлива г/см3 Прирост скорости, ΔVид,25, м/сек Весовое содерж.горючего %
Фтор 348,4 сек 5009°С 1,504 5328 м/сек 25%
Тетрафторгидразин 327,4 сек 4758°С 1,193 4434 м/сек 19%
ClF3 287,7 сек 4402°С 1,764 4762 м/сек 20%
ClF5 303,7 сек 4604°С 1,691 4922 м/сек 20%
Перхлорилфторид 293,7 сек 3788°С 1,589 4617 м/сек 47%
Окись фтора 326,5 сек 4067°С 1,511 5004 м/сек 38,5%
Кислород 310,8 сек 4028°С 1,312 4428 м/сек 56%
Перекись водорода 318,4 сек 3561°С 1,466 4806 м/сек 52%
N2O4 300,5 сек 3906°С 1,467 4537 м/сек 47%
Азотная кислота 301,3 сек 3720°С 1,496 4595 м/сек 49%

См. также

  • Оксид алюминия
  • Гидроксид алюминия
  • Категория:Соединения алюминия

Ссылки

  • Алюминий на Webelements
  • Алюминий в Популярной библиотеке химических элементов
  • Алю-Ckaut
  • «Алюминий» — статья в Физической энциклопедии
Периодическая система элементов

H He
Li Be B C N O F Ne
Na Mg Al Si P S Cl Ar
K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
Cs Ba * Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
Fr Ra ** Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Uub Uut Uuq Uup Uuh Uus Uuo
* La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
** Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr

af:Aluminium
ar:ألمنيوم
ast:Aluminiu
bg:Алуминий
bn:অ্যালুমিনিয়াম
bs:Aluminijum
ca:Alumini
co:Alluminiu
cs:Hliník
cy:Alwminiwm
da:Aluminium
de:Aluminium
el:Αργίλιο
en:Aluminium
eo:Aluminio
es:Aluminio
et:Alumiinium
eu:Aluminio
fa:آلومینیوم
fi:Alumiini
fr:Aluminium
gd:Almain
gl:Aluminio (elemento)
he:אלומיניום
hr:Aluminij
hu:Alumínium
hy:Ալյումին
id:Aluminium
io:Aluminio
is:Ál
it:Alluminio
ja:アルミニウム
jbo:jinmrmalume
ko:알루미늄
ksh:Allu
ku:Bafûn
la:Aluminium
lb:Aluminium
lt:Aliuminis
lv:Alumīnijs
mk:Алуминиум
ml:അലൂമിനിയം
ms:Aluminium
nl:Aluminium
nn:Aluminium
no:Aluminium
nov:Aluminie
pl:Glin
pt:Alumínio
ro:Aluminiu
sh:Aluminijum
simple:Aluminium
sk:Hliník
sl:Aluminij
sr:Алуминијум
sv:Aluminium
sw:Alumini
ta:அலுமினியம்
tg:Алюминий
th:อะลูมิเนียม
tr:Alüminyum
ug:Alyumin
uk:Алюміній
uz:Alyuminiy
vi:Nhôm
zh:铝
zh-yue:鋁

Химический элемент с атомным номером 13

Химический элемент с атомным номером 13

Алюминий, 13Al

Алюминий-4.jpg
Алюминий
Произношение
  • алюминий: (Об этом звуке слушай ). ()
  • алюминий: (Об этом звуке слушай ). ()
Альтернативное название алюминий (США, Канада)
Внешний вид серебристо-серый металлик
Стандартный атомный вес A r, std (Al) 26.9815384 (3)
Алюминий в периодической таблице
Водород Гелий
Литий Бериллий Бор Углерод Азот Кислород Фтор Неон
Натрий Магний Алюминий Кремний Фосфор Сера Хлор Аргон
Калий Кальций Скандий Титан Ванадий Хром Марганец Железо Кобальт Никель Медь Цинк Галлий Германий Мышь як Селен Бром Криптон
Рубидий Стронций Иттрий Цирконий Ниобий Молибден Технеций Рутений Родий Палладий Серебро Кадмий Инд Олово Сурьма Теллур Йод Ксенон
Цезий Барий Лантан Церий Празеодим Неодим Прометий Самарий Европий Гадолиний Тербий Диспрозий Гольмий Эрбий Тулий Иттербий Лютеций Гафний Тантал 1118>Вольфрам Рений Осмий Иридий Платина Золото Ртуть (элемент) Таллий Свинец Висмут Полоний Астатин Радон
Франций Радий Актиний Торий Протактиний Уран Нептуний Плутоний Америций Кюрий Берклий Калифорний Эйнштейний Фермий Менделевий Нобелий Лоуренсий Резерфордий Дубний Си боргий Борий Калий Мейтнерий Дармштадций Рентгений Коперниций Нионий Флеровий Московий Ливерморий Теннессин Оганессон
B. ↑. Al. ↓. Ga
магний ← алюминий → кремний
Атомный номер (Z) 13
Группа группа 13 (группа бора)
Период период 3
Блок p-блок
Категория элемента Постпереходный металл, иногда считающийся металлоидом
Электронная конфигурация [Ne ] 3s 3p
Электронов на оболочку 2, 8, 3
Физические свойства
Фаза при STP твердое тело
Точка плавления 933,47 K (660,32 ° C, 1220,58 ° F)
Температура кипения 2743 K (2470 ° C, 4478 ° F)
Плотность (около rt ) 2,70 г / см
в жидком состоянии (при т.пл. ) 2,375 г / см
Теплота плавления 10,71 кДж / моль
Теплота испарения 284 кДж / моль
Молярная теплоемкость 24,20 Дж / ( моль · К)
Давление пара

P(Па) 1 10 100 1 к 10 к 100 к
при T (K) 1482 1632 1817 2054 2364 2790
Атомные свойства
Состояния окисления −2, −1, +1, +2, +3 (an амфотерный оксид)
Электроотрицательность Шкала Полинга: 1,61
Энергии ионизации
  • 1-я: 577,5 кДж / моль
  • 2-я: 1816,7 кДж / моль
  • 3-й: 2744,8 кДж / моль
  • (подробнее )
Атомный радиус эмпирический: 143 pm
Ковалентный радиус 121 ± 4 пм
Ван-дер-Ваальсовский радиус 184 пм
Цветные линии в спектральном диапазоне Спектральные линии алюминия
Другие свойства
Естественное происхождение Основное
Кристаллическая структура ​>Гранецентрированная кубическая (fcc) Гранецентрированная кубическая кристаллическая структура алюминия
Скорость звука тонкий стержень (прокат) 5000 м / с (при rt )
Тепловое расширение 23,1 мкм / (м · К) (при 25 ° C))
Теплопроводность 237 Вт / (м · К)
Удельное электрическое сопротивление 26,5 нОм · м (при 20 ° C)
Магнитное упорядочение парамагнитный
Магнитная восприимчивость + 16,5 · 10 см / моль
Модуль Юнга 70 ГПа
Модуль сдвига 26 ГПа
Объемный модуль 76 ГПа
Коэффициент Пуассона 0,35
Твердость по Моосу 2,75
Твердость по Виккерсу 160–350 МПа
Твердость по Бринеллю 160–550 МПа
Номер CAS 7429-90-5
История
Название после оксида алюминия (оксид алюминия ), названный в честь минерала квасцы
Прогноз Антуан Лавуазье (1782)
Дискавери Ганс Кристиан Эрстед (1824)
Имя Хамфри Дэви (1808, 1812)
Основные изотопы алюминия
Изотоп Изобилие П ериод полураспада (t1/2) Режим распада Продукт
Al след 7,17 × 10 y β Mg
ε Mg
γ
Al 100% стабильный
Категория Категория: алюминий.

  • вид
  • разговор

| ссылки

Алюминий (алюминий в американском и канадском английский ) — это химический элемент с символом Alи атомный номер 13. Это серебристо-белый, мягкий, немагнитный и пластичный металл из группы бора. По массе алюминий является самым распространенным металлом в земной коре и третьим по распространенности элемента (после кислорода и кремния ). Содержание алюминия уменьшается по сравнению с другими элементами на больших глубинах мантии Земли и за ее пределами. Основная руда алюминия — боксит. Металлический алюминий обладает высокой реакционной способностью, поэтому нативные образцы редко и ограничиваются экстремальными восстанавливающими средами. Вместо этого он встречается в более чем 270 различных минералах..

Алюминий отличается низкой плотностью и его способностью противостоять коррозии за счет явления пассивации.. Алюминий и его сплавы имеют жизненно важное значение для аэрокосмической отрасли и важны для транспорта и строительных направлений, таких как фасады зданий и оконные рамы. оксиды и сульфаты являются наиболее полезными соединениями алюминия.

Несмотря на широкое распространение в окружающей среде, ни один живой организм не использует соли алюминия метаболически, но алюминий хорошо переносится растениями и животными. Постоянный интерес, исследования продолжаются.

Содержание

  • 1 Физические характеристики
    • 1.1 Изотопы
    • 1.2 Электронная оболочка
    • 1.3 Объем
  • 2 Химия
    • 2.1 Неорганические соединения
    • 2.2 Алюмоорганические соединения и родственные гидриды
  • 3 Естественное явление
    • 3.1 В космосе
    • 3.2 На Земле
  • 4 История
  • 5 Этимология
    • 5.1 Чеканка
    • 5.2 Орфография
  • 6 Производство и обработка
    • 6.1 Процесс Байера
    • 6.2 Процесс Холла — Эру
    • 6.3 Переработка
  • 7 Области применения
    • 7.1 Металл
    • 7.2 Соединения
  • 8 Биология
    • 8.1 Токсичность
    • 8.2 Эффекты
    • 8.3 Пути воздействия
    • 8.4 Обработка
  • 9 Воздействие на окружающую среду
  • 10 См. Также
  • 11 Примечания
  • 12 Ссылки
  • 13 Библиография
  • 14 литература
  • 15ние ссылки

Физические характеристики

Изотопы

Из изотопов алюминия только. Al. является стабильным. Это согласуется с тем, что алюминий имеет нечетный атомный номер. Это единственный первоначальный изотоп алюминия, то есть единственный изотоп, который существовал на Земле в его нынешнем виде с момента образования планеты. Практически весь алюминий на Земле присутствует в виде этого изотопа, что делает его мононуклидным элементом и означает, что его стандартный атомный вес такой же, как у изотопа. Стандартный атомный вес низкого по сравнению со многими другими металлами, имеет последствия для элемента (см. ниже). Это делает алюминий очень полезный в ядерном магнитном резонансе (ЯМР), его единственная стабильная изотопная высокая чувствительность ЯМР.

Все другие изотопы алюминия радиоактивны. Самым стабильным из является Al : хотя он присутствовал вместе со стабильным Al в межзвездной среде, из которой образовалась Солнечная система, он также был произведен звездным нуклеосинтезом, его период полураспада составляет всего 717 000 лет, и поэтому обнаруживаемое не сохранилось с момента образования планеты. Однако мельчайшие следы Al образуются из аргона в атмосфере в результате расщепления, вызванного протонами космических лучей. Отношение Al к Be использовалось для радиодирования геологических процессов в масштабе времени от 10 до 10 лет, в частности переноса, осаждения, отложений хранения, захоронения. раз и эрозия. Большинство ученых-метеоритов считают, что энергия, выделяемая при распаде Al, ответственна за плавление и дифференциацию некоторых астероидов после их образования 4,55 миллиарда лет назад.

Остальные изотопы алюминия с массовыми числами в диапазоне от 22 до 43 имеют период полураспада значительно меньше часа. Известно три метастабильных состояний, все с периодом полураспада менее минуты.

Электронная оболочка

Атом алюминия имеет 13 электронов, размещенная в электронной конфигурации из [Ne ] 3s 3p, с тремя электронами за пределами стабильной конфигурации благородного газа. Соответственно, объединенные первые три энергии ионизации алюминия намного ниже, чем энергия одной четвертой ионизации. Такая электронная конфигурация для других хорошо охарактеризованных членов этой группы, бор, галлий, индий и таллий ; это также ожидается для нихония. Алюминий может относительно легко отдавать три своих внешних электрона во многих химических реакциях (см. ниже). Электроотрицательность алюминия составляет 1,61 (шкала Полинга).

М. Tunes S. Pogatscher, Montanuniversität Leoben 2019 Без авторских прав =) Микрофотография STEM — HAADF высокого разрешения Al вдоль оси зоны [001]

Свободный атом алюминия имеет радиус, равный 143 пм. После удаления трех крайних электронов радиус сжимается до 39 пм для 4-координированного атома или 53,5 пм для 6-координированного атома. При стандартной температуре и давлении атомы алюминия (когда на них не атомы других элементов) образуют гранецентрированную кубическую кристаллическую систему, связанную металлической связью, необходимой крайними электроны элементами; следовательно, алюминий (в этих условиях) — это металл. Эта кристаллическая система характерна для многих других металлов, таких как свинец и медь ; размер элементарной ячейки алюминия сопоставим с размером этих других металлов. Однако его не разделяют другие члены его группы; бор имеет ионизацию, слишком большая металлизация, таллий имеет гексагональной плотноупакованной гексагональной плотноупакованной конструкции, галлий и индий имеют необычные структуры, которые не имеют плотноупакованными, как у алюминия и таллия. Для возможности металлической связи доступно небольшое количество электронов, металлический алюминий, мягкий с низкой температурой плавления и низкое удельным сопротивлением, что характерно для постпереходных металлов.

в массе

Металлический алюминий имеет внешний вид от серебристо-белого до тускло-серого, в зависимости от шероховатости поверхности. Свежая алюминиевая пленка хорошим отражателем (приблизительно 92%) видимого света и отличным отражателем (до 98%) среднего и дальнего инфракрасного излучение.

Плотность алюминия составляет 2,70 г / см, что составляет около 1/3 плотности стали, что намного ниже, чем у других обычно встречающихся металлов, что делает алюминиевые детали легко узнаваемыми по их легкости. Низкая плотность алюминия по сравнению с большинством других металлов помогает с тем, что его ядро ​​намного легче, а разница в размере элементарной ячейки не компенсирует эту разницу. Единственными более легкими металлами являются металлы групп 1 и 2, которые, за исключением бериллия и магния, слишком реакционноспособны для использования в конструкции ( и бериллий очень токсичен). Алюминий не такой прочный и жесткий, как сталь, но низкая плотность компенсирует это в аэрокосмической отрасли и во многих других областях, где малый вес и относительно высокая прочность имеют решающее значение.

Pure алюминий довольно мягкий и непрочный. В большинстве случаев вместо них используются различные алюминиевые сплавы из-за их высокой прочности и твердости. предел текучести чистого алюминия составляет 7–11 МПа, в то время как алюминиевые сплавы имеют пределы текучести в диапазоне от 200 МПа до 600 МПа. Алюминий пластичный с относительным удлинением 50-70% и ковкий, что позволяет легко вытягивать и экструдировать. Он также легко подвергается механической обработке, а низкая температура плавления 660 ° C позволяет легко отливать.

Алюминий является отличным термическим и электрическим проводником, имеющий около 60% теплопроводности меди, как термической, так и электрической, и имея при этом только 30% плотности меди. Алюминий способен к сверхпроводимости, с критической температурой сверхпроводимости 1,2 кельвином и критическим магнитным полем около 100 гаусс (10 миллитес ). Он парамагнитен и поэтому практически не подвержен влиянию статических полей. Однако высокая электропроводность означает, что на него сильно влияют переменные магнитные поля из-за индукции вихревых токов.

Химия

Алюминий сочетает в себе характеристики металлов и после перехода. Он имеет характерные физические свойства постпереходного металла с более поздними, чем ожидалось, межатомными расстояниями, ему мало доступных электронов для металлических связей, как у его более тяжелых родственников группы 13. Кроме того, поскольку Al представляет собой небольшой и сильно заряженный катион, он является сильным поляризующим, и связывание в соединениях алюминия имеет тенденцию к ковалентности ; это поведение аналогично поведению бериллия (Be), и оба они отображают пример диагонального соотношения .

Базовое ядро ​​под валентной оболочкой алюминия является ядром предыдущего благородного газа, тогда как те из его более тяжелых конгенеров галлий и индий, таллий и нихоний также включают заполненную d-подоболочку в некоторых случаях заполненную f-подоболочка. Следовательно, внутренние электроны алюминия почти полностью экранируют валентные электроны, в отличие от электронов тяжелых родственников алюминия. Таким образом, алюминий является наиболее электроположительным металлом в своей группе, а его гидроксид на самом деле более щелочной, чем у галлия. Алюминий также имеет небольшое сходство с металлоидным бором в той же группе: соединения AlX 3 являются валентными изоэлектронными соединениями BX 3 (они имеют одинаковую валентную электронную структуру), и оба ведут себя как кислоты Льюиса и легко образуют аддукты. Кроме того, одним из основных мотивов химии является структура является регулярной медицинской структурой, а алюминий важной части многих икосаэдрических квазикристаллических сплавов, включая класс Al — Zn — Mg.

Алюминий имеет высокое химическое сродство к кислороду, что делает его пригодным для использования в качестве восстанавливающего агента в реакции термит. Мелкодисперсный порошок жидкого алюминия взрывоопасен при контакте с ким кислородом ; Однако при нормальных условиях алюминий образует тонкий оксидный слой (~ 5 нм при комнатной температуре), который защищает металл от коррозии кислородом, водой или разбавленной кислотой, процесс, называемый пассивацией. Из-за его общей устойчивости к коррозии алюминий является одним из немногих металлов, который делает его важным компонентом формы красок серебристого цвета. Алюминий не подвергается воздействию окисляющих кислот из-за его пассивации. Это позволяет использовать алюминий для хранения реагентов, таких как азотная кислота, концентрированная серная кислота и некоторые органические кислоты.

В горячей концентрированной соляной кислоте, алюминий реагирует с водой с выделением водорода, а в водном гидроксид натрия или гидроксиде калия при комнатной температуре с образование алюминатов — защитная пассивация в этих условиях. Царская водка также растворяет алюминий. Алюминий такой подвержен коррозии растворенными хлоридами, как обычный хлорид натрия, поэтомуняя сантехника никогда не изготавливается из алюминия. Оксидный слой на алюминии также разрушается при контакте с ртутью из-за амальгамирования или солями некоторых электроположительных металлов. Таким образом, самые прочные алюминиевые сплавы менее устойчивы к коррозии из-за гальванических используют с легированной медью, а коррозионная стойкость алюминия значительно снижена водными солями, особенно в присутствии разнородных металлов..

Алюминий реагирует с большинством неметаллов при нагревании, образуя соединения, такие как нитрид алюминия (AlN), сульфид алюминия (Al 2S3) и галогениды алюминия. (AlX 3). Он образует широкий спектр интерметаллических соединений, включая металлы из каждой группы периодической таблицы.

Неорганические соединения

Подавляющее большинство соединений, включая все алюминийсодержащие минералы и все коммерчески значимые соединения алюминия содержат алюминий в степени окисления 3+. Координационное число таких соединений варьируется, но обычно Al является шести- или четырехкоординатным. Почти все соединения алюминия (III) бесцветны.

Гидролиз алюминия как функция pH. Скоординированные молекулы воды не показаны. (Данные Baes and Mesmer)

В водном растворе Al существует в виде гексааквакатиона [Al (H 2O)6], имеющего приблизительное значение pKa, равное 10. Такие растворы являются кислыми, поскольку этот катион может действовать как донора протонов и постепенно гидролизуют до тех пор, пока не образуется осадок гидроксида алюминия, Al (OH) 3. Это полезно для осветление воды, поскольку осадок образует зародыши на взвешенных частицах в воде, следовательно, их удаляет. Еще большее повышение pH приводит к растворению гидроксида снова в виде алюмината, [ Образуется Al (H 2O)2(OH) 4 ].

Гидроксид алюминия образует как соли, так и алюминаты и растворяется в кислоте и щелочи, а также при плавлении с кислотными и основными оксидов. Такое поведение Al (OH) 3 называется амфотеризм и характерно для слабоосновных катионов, которые образуют нерастворимые гидроксиды и чьи гидратированные част ицы также могут отдавать свои протоны. это тот алюминий са Его со слабыми кислотами гидролизуют в воде до водного гидроксида и соответствующего неметаллического гидрида: например, сульфид алюминия дает сероводород. Однако некоторые соли, такие как карбонат алюминия, существуют в водном растворе, но как таковые нестабильны;и только неполный гидролиз имеет место для солей с сильными кислотами, таких как галогениды, нитрат и сульфат. По аналогичным причинам безводные соли алюминия нельзя получить путем нагревания их «гидратов»: гидратированный хлорид алюминия на самом деле не является AlCl 3 · 6H 2 O, а [Al (H 2O)6] Cl 3, и связи Al — O настолько сильны, что нагревания недостаточно для их разрыва и образования вместо этих связей Al — Cl:

2 [Al (H 2O)6] Cl 3 тепло → Al 2O3+ 6 HCl + 9 H 2O

Все четыре тригалогенида хорошо известны. В отличие от структур трех более тяжелых тригалогенидов, фторид алюминия (AlF 3). Каждый атом алюминия окружен шестью атомами фтора в искаженной октаэдрическом расположении, где используется шесть координат алюминия, объясняющая его нелегкость и нерастворимость. Такие звенья {AlF 6 } также существуют в сложных фторидах, таких как криолит, Na 3 AlF 6. AlF 3 плавится при 1290 ° C (2354 ° F) и образует реакции по реакции оксида алюминия с газообразным фтористым водородом при 700 ° C (1292 ° F).

У более тяжелых галогенидов координационные числа ниже. Другие тригалогениды представляют собой димерными или полимерными с тетраэдрическими четырехкоординатными центрами алюминия. Трихлорид алюминия (AlCl 3) имеет слоистую полимерную структуру ниже его плавления 192,4 ° C (378 ° F), но при плавлении превращается в точки плавления Al 2Cl6. При более высоких температурах они все больше диссоциируют на тригональные плоские мономеры AlCl 3, аналогичные структуры BCl 3. трибромида алюминия и трииодида алюминия, образуют димеры Al 2X6во всех трех фазах и, следовательно, не демонстрирует столь значительных свойств при фазовом переходе. Эти материалы получают обработкой металлического алюминия галогеном. Тригалогениды алюминия образуют множество аддитивных соединений или комплексов; их кислая природа Льюиса делает их полезными в качестве катализаторов для силы Фриделя — Крафтса. Трихлорид алюминия широко используется в промышленности, включая эту реакцию, например, при производстве антрахинонов и стирола ; он также часто используется в качестве реагента для преобразования фторидов неметаллов в соответствующие хлориды (реакция трансгалогенирования ).

Алюминий образует один стабильный оксид химической формулы Al2O3, обычно называемый глинозем. В природе встречается в минерале корунд, α-оксид алюминия; есть также фаза γ-оксида алюминия. твердость по Моосу 9), имеет высокую температуру плавления 2045 ° С (3713 ° F), очень низкую летучесть, химически инертен и является хорошим электроизолятором, часто используется в абразивных материалах (такие как зубная паста), в качестве огнеупорного материала, так и в керамика, а также является исходным материалом для электролитического производства металлического алюминия. Sapphire и рубин — это нечистый корунд, загрязненный следовыми количествами других ме таллов. Двумя вызывающий оксидно-гидроксидами, AlO (OH), являются бемит и диаспор. Существует три основных тригидроксида: байерит, гиббсит и, которые различаются по его кристаллической структуре (полиморфы ). Также известны многие другие промежуточные и родственные структуры. Большинство из них производится из руд с помощью различных мокрых процессов с использованием кислоты и основания. Нагрев гидроксидов приводит к образованию корунда. Эти материалы имеют решающее значение для производства алюминия и сами по себе полезны. Некоторые смешанные оксидные фазы также очень полезны, такие как шпинель (MgAl 2O4), Na-β-оксид алюминия (NaAl 11O17) и трикальцийалюминат (Ca 3Al2O6, важная минеральная фаза в портландцементе ).

Единственными стабильными халькогенидами при нормальных условиях являются сульфид алюминия (Al 2S3), селенид (Al 2Se3) и (Al 2Te3). Все три получают реакцией их элементов при температуре около 1000 ° C (1832 ° F) и быстро полностью гидролизуются в воде с получением гидроксида алюминия и соответствующий халькогенид водорода. алюминий представляет собой небольшой атом по отношению к этому халькогенам, они имеют четырехкоординатный тетраэдрический алюминий с различными полиморфами, связанными структурами, связанными с вюрцитом, с двумя третьими частями металла занят либо упорядоченным (α), либо случайным (β) образом; сульфид также имеет γ-форму, связанную с γ-оксидом алюминия, и необычную высокотемпературная гексагональная формула, где половина алюминия имеет тетраэдрическую форму, а другая половина имеет тригональную бипирамидную пятикоординированность.

Четыре пниктида — нитрид алюминия (AlN), фосфид алюминия (AlP), арсенид алюминия (AlAs) и антимонид алюминия (AlSb) — известные. Все они являются полупроводниками III-V изоэлектронными кремнию и германию, все из, кроме AlN, имеют цинковой обманки. Все могут быть получены путем прямых реакций их элементов при высокой температуре (и, возможно, при высоком давлении).

Алюминиевые сплавы хорошо сочетаются с большинством других металлов (за безопасность щелочных металлов и металлы 13 группы) и более 150 интерметаллидов с другими металлами. Подготовка включает совместное нагревание неподвижных металлов в размерах с последующим охлаждением и отжигом. Связь в них преимущественно металлическая, и кристаллическая структура в первую очередь зависит от эффективности упаковки.

Есть несколько соединений с более низкими степенями окисления. Существует несколько соединений алюминия (I) : AlF, AlCl, AlBr и Al существуют в газовой фазе, когда соответствующий тригалогенид нагревается с алюминием, и при криогенных температурах. Стабильным производным монойодида алюминия является циклический аддукт, образованный с триэтиламином, Al 4I4(NEt 3)4. Al 2 O и Al 2 Простые соединения алюминия (II) задействуются или наблюдаются в реакциях металлического Al с окислителями. Например, монооксид алюминия, AlO, обнаружен в газовой фазе после взрыва и в. более тщательно исследованы соединения формулы R 4Al2, которые содержат связь Al — Al и где R представляет собой большой органический лиганд.

Алюминиево-органо-соединения и родственные гидриды

Структура триметилалюминия, соединения, содержащиеего пятикоординированный углерод.

Разнообразные соединения эмпирической формулы AlR 3 и AlR 1,5 Cl 1,5 существуют. триарилы алюминия представляют собой реактивные, летучие и бесцветные жидкости или легкоплавкие твердые вещес тва. Они самопроизвольно воспламеняются в воздухе и вступают в реакцию с водой, поэтому они необходимы при обращении с водой. Они часто образуют димеры, в отличие от своих борных аналогов, но эта тенденция уменьшается для алкилов с разветвленной цепью (например, Pr, Bu, Me 3 CCH 2); например, триизобутилалюминий существует как равновесная смесь мономера и димера. Эти димеры, такие как триметилалюминий (Al 2Me6), обычно содержат образованные димеризацией с некоторой алкильной группой образующий мостик между обоими атомами алюминия. Это твердые кислоты, которые легко реагируют с лигандами, образуя аддукты. В промышленности они в основном используются в реакциях внедрения алкенов, как обнаружил Карл Циглер, наиболее важные в «реакциях роста», которые образуют неразветвленные первичные алкены и спирты с длинной цепью, а также в полимеризации при низком давлении этен и пропен. Существует также несколько гетероциклических и кластерных соединений Al — N.

Наиболее важных в промышленности гидридом алюминия алюмогидрид лития (LiAlH 4), который используется в качестве восстановителя в органической химии. Его можно получить из гидрида лития и трихлорида алюминия. Самый простой гидрид, гидрид алюминия или алан, не так важен. Это полимер с формулой (AlH 3)n, в отличие от соответствующей гидрида бора, который представляет собой димер с формулой (BH 3)2.

Естественное происхождение

В простран

Алюминий — содержание частиц в Солнечной системе составляет 3,15 ppm (частей на миллион). Это двенадцатое место по распространенности среди всех элементов и третье место по распространенности элементов с нечетными атомными номерами, после водорода и азота. Единственный стабильный изотоп алюминия, Al, является восемнадцатым по численности ядром во Вселенной. Он почти полностью создается в результате слияния углерода в массивных звездах, которые позже становятся сверхновыми типами II : в результате этого образования образуется Mg, который после захвата Некоторые меньшие количества Al образуются в водороде, сжигающем оболочках эволюционирующих звезд, где Mg может захватывать свободные протоны. ь алюминий, существующий в настоящее время представляет собой Al. Al присутствовал в ранней Солнечной системе с учетом 0,005% относительной системы до Al, но его период полураспада 728 000 лет слишком мал для того, чтобы какое-либо исходное ядро ​​могло выжить; Следовательно, Ал вымер. В отличие от Al, при этом ядро ​​Mg захватывает свободный протон. следовые количества Al, которые действительно существуют, являются наиболее распространенным излучателем гамма-излучения в межзвездном газе ; если бы исходный Al все еще присутствовал, карты гамма-лучей Млечного Пути были бы ярче.

На Земле

боксит, основная алюминиевая руда. Красно-коричневый цвет обусловлен присутствием минералов оксида железа.

В целом Земля содержит около 1,59% алюминия по массе (седьмое место по содержанию по массе). Алюминий в большей степени присутствует в земной коре, чем во Вселенной в целом, потому что алюминий легко образует оксид, связывается с горными породами и остается в земной коре, в то время как менее химически активные металлы опускаются в ядро. В земной коре алюминий является самым распространенным металлическим элементом (8,23% по массе) и третьим по распространенности из всех элементов (после кислорода и кремния). Большое количество силикатов в земной коре содержат алюминий. Напротив, мантия Земли состоит всего на 2,38% алюминия по массе. Алюминий также присутствует в морской воде в концентрации 2 мкг / кг.

Из-за его сильного сродства к кислороду алюминий почти никогда не встречается в элементарном состоянии; вместо этого он находится в оксидах или силикатах. Полевые шпаты, наиболее распространенная группа минералов в земной коре, представляет собой алюмосиликаты. Алюминий также встречается в минералах берил, криолит, гранат, шпинель и бирюза. Примеси в Al 2O3, такие как хром и железо, дают драгоценные камни рубин и сапфир, соответственно. Самородный металлический алюминий может быть обнаружен только в качестве незначительной фазы в средах с низкой летучестью кислорода , таких как недра некоторых вулканов. Самородный алюминий обнаружен в холодных выходах на северо-восточном континентальном склоне Южно-Китайского моря. Возможно, что эти отложения возникли в результате бактери восстановления >оксидроксоалюмината Al (OH) 4.

Хотя алюминий является обычным и широко распространенным материалом, не все минералы являются экономически жизнеспособными источниками металлов. Почти весь металлический алюминий производится из или боксита (AlO x (OH) 3–2x). Бокситы возникают как продукт выветривания коренной породы с низким содержанием железа и кремнезема в тропических климатических условиях. В 2017 году большая часть бокситов была добыта в Австралии, Китае, Гвинее и Индии.

История

Фридрих Велер, химик, который первым подробно описал металлический элементарный алюминий

История алюминия имеет сформированы с использованием квасцов. Первое письменное упоминание о квасцах, сделанное греческим историком Геродотом, относится к V веку до нашей эры. Известно, что древние использовали квасцы в качестве красителя протравы и для защиты города. После крестовых походов квасцы, незаменимый товар в европейской тканевой промышленности, стали предметом международной торговли; он был завезен в Европу из восточного Средиземноморья до середины 15 века.

Природа квасцов оставалась неизвестной. Около 1530 г. швейцарский врач Парацельс предположил, что квасцы были солью квасцовой земли. В 1595 году немецкий врач и химик Андреас Либавиус экспериментально подтвердил это. В 1722 году немецкий химик Фридрих Хоффманн объявил, что верит в то, что основание квасцов представляет собой отдельную землю. В 1754 году немецкий химик Андреас Сигизмунд Маргграф синтезировал глинозем путем кипячения глины в серной кислоте и последующего добавления поташа.

. Попытки получить металлический алюминий относятся к 1760 году. Однако первая успешная попытка была завершен в 1824 году датским физиком и химиком Гансом Кристианом Орстедом. Он прореагировал безводный хлорид алюминия с амальгамой калия , получив кусок металла, похожий на олово. Он представил свои результаты и продемонстрировал образец нового металла в 1825 году. В 1827 году немецкий химик Фридрих Вёлер повторил Эрстед, но не идентифицировал алюминия. (Причина этого несоответствия была обнаружена только в 1921 году.) Он провел аналогичный эксперимент в том же году, смешав безводный хлорид алюминия с калием, и получил порошок алюминия. В 1845 году он смогить небольшие кусочки металла и описал некоторые физические свойства этого металла. В течение многих лет после этого Велер считался первооткрывателем алюминия.

Статуя Антероса на площади Пикадилли в Лондоне была построена в 1893 году и является одной из первых статуй. отлита из алюминия.

Гороскоп метод Велера не позволял получить большое количество алюминия, металл оставался редким; его стоимость превышала стоимость золота. Первое промышленное производство алюминия было основано в 1856 году французским химиком Анри Этьеном Сент-Клер Девиль и его товарищами. Девиль обнаружил, что трихлорид алюминия можно восстановить с помощью натрия, который был менее дорогим, чем калий, который использовал Велер. Даже тогда алюминий все еще был невысокой чистоты, и производимый алюминий отличался по свойствам в зависимости от образца.

Первый промышленный метод крупномасштабного производства разработан независимо в 1886 году французским инженером Полем Эру и Американский инженер Чарльз Мартин Холл ; теперь он известен как процесс Холла — Эру. Процесс Холла-Эру превращает глинозем в металл. Австрийский химик Карл Йозеф Байер в 1889 году открыл способ очистки бокситов с получением глинозема, теперь известный как Байера. Современное производство металлического алюминия основано на методике Байера и Холла. –Héroult процессов.

Цены на алюминий упали, и алюминий стал широко известен в ювелирных изделиях, предметах повседневного обихода, оправе для очков, оптических инструментов, посуде и фольге в 1890-х и начале 20-го века. Способность алюминия образовывать твердые, легкие сплавы с другими металлами обеспечила этот металлу множество применений в то время. Во время Первой мировой войны основное правительство требовали больших партий алюминия для легких прочных планеров.

К середине 20 века алюминий стал повседневной жизни и важным компонентом домашней утвари.. В середине 20-го века алюминий стал металлический для гражданского строительства, который нашел применение в основной конструкции, так и во внутренней отделке. Они используются в военной технике как для самолетов, так и для двигателей наземных бронетранспортеров. Первый искусственный спутник Земли, запущенный в 1957 г., состоял из двух отдельных алюминиевых полусфер, соединенных вместе, и все последующие космические аппараты в какой-то степени использовался алюминий. алюминиевая банка была изобретена в 1956 году и использовалась в хранилище для напитков в 1958 году.

Мировое производство алюминия с 1900 года

На протяжении 20 века производство алюминия быстро росло: в то время как в мире производство алюминия в 1900 году состав 6800 метрических тонн, годовое производство впервые превысило 100000 метрических тонн в 1916 году; 1 000 000 тонн в 1941 г.; 10 000 000 тонн в 1971 году. В 1970-е годыший спрос на алюминий сделал его биржевым товаром; он поступил на Лондонскую биржу металлов, старейшую промышленную биржу металлов в мире, в 1978 году. Объем производства продолжал расти: годовое производство алюминия превысило 50 000 000 метрических тонн в 2013 году.

реальная цена алюминия снизилась с 14 000 долларов за метрическую тонну в 1900 году до 2340 долларов в 1948 году (в долларах США 1998 года). Затраты на добычу и переработку были снижены из-за технического прогресса и масштабов экономии. Однако необходимость разработки месторождений с более низким качеством использования и быстро растущих производственных затрат (прежде всего, энергии) увеличили чистую стоимость алюминия; реальная цена начала роста в 1970-х годах с ростом стоимости энергии. Производство перемещалось из промышленно развитых стран в страны, где производство было дешевле. Себестоимость производства в конце 20 века изменилась из-за технологических достижений, более низких цен на энергоносители, обменных курсов доллара США и цен на глиноземе. Совокупная доля стран БРИК в первичном и первичном потреблении в первом десятилетии 21 века. Китай аккумулирует большую часть мирового производства благодаря изобилию ресурсов, дешевой правительственной стимулам; он также увеличил свою долю потребления с 2% в 1972 году до 40% в 2010 году. В Соединенных Штатах Америки и Японии большая часть алюминия потреблялась при транспортировке, машиностроении, строительстве и упаковке.

Этимология

Алюминий назван в честь глинозема, встречающегося в природе оксида алюминия, а название глинозема происходит от квасцов, минерала, из которого он был получен. Слово «квасцы» происходит от латинского слова alumen, что означает «горькая соль». Слово alumen происходит от протоиндоевропейского корня * alu, что означает «горький» или «пиво».

Американская реклама 1897 года с написанием алюминия

Чеканка

Британский химик Хамфри Дэви, который провел ряд экспериментов, направленное выделение металла, считается человеком, назвавшим элементом. Первое название, предложенное для металла, выделяемого из квасцов, было алюм, Дэви в 1808 году в статье о его электрохимических исследованиях, опубликованной в Философские труды Королевского общества. Это предложение подверглось критике со стороны современных химиков из Франции, Германии и Швеции, чтобы металл был назван в честь оксида алюминия, из которого он будет изолирован. В январе 1811 г. в кратком изложении одной из лекций Дэви в Королевском обществе было предложено название «алюминий» — это самое раннее известное опубликованное письмо, в котором использовалось любое из современных написаний. Однако в следующем году Дэви опубликовал учебник химии, в котором остановился на написании алюминия. С тех пор оба написания сосуществовали; однако их использование разделено по регионам: алюминий используется в других местах.

Орфография

Правописание Дэви «алюминий» согласуется с латинскими названиями металлов., которые заканчиваются на -um, например aurum (золото), argentum (серебро), ferrum (железо), обозначение вновь открытых элементов путем замены путем суффикса -a или -ite в названии оксида на -um: лантан был назван в честь его оксида лантана, магния для магнезии, тантала для танталита, молибдена для молибденита (также известный как молибден), церий для церия и торий для тория соответственно. Написание -ium не соответствует этому образцу, поэтому оксид алюминия называется оксидом алюминия, а не оксидом алюминия. Однако другие недавно открытые элементы того времени имели имена с суффиксом -ium, такие как калий, натрий, кальций и стронций.

В 1812 году британский ученый Томас Янг написал анонимный обзор. книги, в которой он использует название «алюминий», который, по его мнению, имеет «менее классический звук». Это название прижилось: если в Британии иногда использовалось написание -um, то в американском научном языке с самого начала использовалось -ium. Большинство ученых использовали -ium во всем мире в 19 веке; оно по-прежнему остается стандартом для многих других, основанных на латыни, где имя имеет то же происхождение. В 1828 году американский лексикограф Ноа Вебстер использовал исключительно алюминиевое написание в своем Американском языке английского языка. В 1830-х годах орфография -ум начала получать распространение в наших Штатах; к 1860-м годам это написание стало распространенным вне науки. В 1892 году Холл использовал написание -um в своем рекламном листе для своего нового электролитического метода производства металла, несмотря на то, что он постоянно использовал написание -ium для всех патентах, которые он подал в период с 1886 по 1903 год. Впечатление было предположено, что это был опечатка, а не преднамеренная. К 1890 году оба написания были распространены в США в целом, а вариант -ium был немного более распространен; к 1895 году ситуация изменилась; к 1900 году алюминий стал вдвое более распространенным, чем алюминий; в течение следующего десятилетия в американском употреблении преобладала орфография -um. В 1925 году Американское химическое общество приняло это написание.

Международный союз чистой и прикладной химии (IUPAC) принял алюминий в качестве стандартного международного названия элемента. в 1990 году. В 1993 году они признали алюминия приемлемым; последнее издание 2005 г. номенклатуры неорганической химии ИЮПАК также подтверждает это написание. В публикациях ИЮПАК в качестве основного используется написание -ium, но при необходимости перечисляются оба варианта.

Производство и обработка

Ведущие мировые производители первичного алюминия, 2016 г.

Страна Объем производства. (тыс.. тонн)
Китай 31,873
Россия 3,561
Канада 3,208
Индия 2,896
Объединенные Арабские Эмираты 2,471
Австралия 1635
Норвегия 1247
Бахрейн 971
Саудовская Аравия 869
США 818
Бразилия 793
Южная Африка 701
Исландия 700
Всего в мире 58,800

Производство алюминия требует Большие затраты энергии, поэтому производители, как правило, размещают плавильные заводы в местах, где электроэнергия в изобилии и недорогая. По состоянию на 2012 год лучшие в мире алюминиевые заводы расположены в Китае, России, Бахрейне, Арабских Эмиратах и ​​Южной Африке.

В 2016 году Китай был ведущим индикатором алюминия с мировая доля в пятьдесят пять процентов; Следующими по величине стран-производителями были Россия, Канада, Индия и Объединенные Арабские Эмираты.

Согласно докладу International Resource Panel «Запасы металлов в обществе», глобальный на душу населения запас алюминия, используемого в обществе (например, в автомобилях, зданиях, электронике и т.д.), составляет 80 кг (180 фунтов). Большая часть этого приходится на более развитые страны (350–500 кг (770–1100 фунтов) на душу населения), а не на менее развитые страны (35 кг (77 фунтов) на душу населения).

Процесс Байера

Боксит превращается в оксид алюминия по технологии Байера. Боксит смешивают до однородного состава, а затем измельчают. Полученную суспензию смешивают с горячим раствором гидроксида натрия ; смесь обрабатывается в варочном котле при давлении, значительно превышающем атмосферное, при этом гидроксид алюминия растворяется в боксите, а примеси превращаются в относительно нерастворимые соединения:

Al (OH) 3 + Na + OH → Na + [Al (OH) 4]

После этой реакции суспензия имеет температуру выше температуры кипения при атмосферном давлении. Он охдается за счет удаления пара при понижении давления. Остаток боксита отделяют от раствора и выбрасывают. В раствор, свободные от твердых частиц, засевают мелкие кристаллы гидроксида алюминия; это вызывает разложение [Al (OH) 4 ] до гидроксида алюминия. После осаждения примерно половины алюминия смесь отправляют в классификаторы. Маленькие кристаллы гидроксида алюминия собираются в качестве затравки; крупные частицы превращаются в оксид алюминия при нагревании; избыток удаляет выпариванием, (при необходимости) очищают и рециркулируют.

процесс Холла-Эру

Превращение оксида алюминия в металлический алюминий достигается с помощью процесса Холла-Эру. В этом энергоемком процессе раствор оксида алюминия в расплавленной (950 и 980 ° C (1740 и 1800 ° F)) смеси криолита (Na 3 AlF 6) с фторидом кальция подвергается электролизу с получением металлического алюминия. Жидкий металлический алюминий опускается на дно раствор, отводится и обычно отливается в большие блоки, называемые алюминиевыми заготовками для дальнейшей обработки.

Экструзия алюминиевых заготовок

Аноды Электролизная ячейка изготовлена ​​из углерода — наиболее устойчивого к фторидной коррозии материала — и либо спекается в процессе, либо сначала спекается. Первые, также называемые анодами Содерберга, малоэффективные, выделяющийся во время обжига дым, требует больших затрат для сбора, поэтому их заменяют предварительным обжигом анодами, хотя они экономят энергию и труд для предварительного обжига катодов. Углерод для анодов предпочтительно должен быть чистым, чтобы ни алюминий, ни электролит не загрязнялись золой. Несмотря на сопротивляемость углерода коррозии, его расход составляет 0,4–0,5 кг на каждый килограмм произведенного алюминия. Катоды изготовлены из антрацита ; высокая чистота для них не требуется, поскольку примеси выщелачиваются очень медленно. Расход катода составляет 0,02–0,04 кг на каждый килограмм произведенного алюминия. Ячейка обычно прекращает работу через 2–6 лет после выхода из строя катода.

Процесс Холла-Эру производит алюминий с чистотой выше 99%. Дальнейшая очистка может быть проведена с помощью процесса Хупса. Этот процесс включает электролиз расплавленного алюминия с электролитом из фторидов натрия, бария и алюминия. Полученный алюминий имеет чистоту 99,99%.

Электроэнергия составляет от 20 до 40% стоимости производства алюминия, в зависимости от местоположения плавильного завода. Производство алюминия потребляет примерно 5% электроэнергии, производимой в США. Из-за этого были изучены альтернативы процедуры Холла — Эру, но ни одна из них не оказалась экономически целесообразной.

Обычные бункеры для вторичных отходов вместе с бункерами для не вторичных отходов. Контейнер с желтой крышкой помечен как «алюминий». Родос, Греция.

Вторичная переработка

Восстановление металла посредством вторичной переработки стало полезным стандартом алюминиевой промышленности. Вторичная переработка была малозаметной деятельностью до конца 1960-х годов, когда растущее использование алюминиевых банок для напитков к ней внимание общественности. Переработка включает плавление лома, процесс, который требует только 5% энергии, используемой для производства алюминия из руды, хотя значительная часть (до 15% исходного материала) теряется в виде окалины (зола- как оксид). Плавильная печь с алюминиевым стеком производит значительно меньше окалины, со значениями ниже 1%.

Белый окалин от производства первичного алюминия и от операций вторичной переработки все еще содержит полезные количества алюминия, который может быть извлечен промышленным способом. В результате производятся алюминиевые заготовки вместе с очень сложными отходами. С этими отходами трудно справиться. Он реагирует с водой с выделением смеси газов (включая, среди прочего, водород, ацетилен и аммиак ), которая самовоспламеняется при контакте с воздухом; контакт с влажным воздухом приводит к выделению большого количества газообразного аммиака. Несмотря на эти трудности, отходы используются в качестве наполнителя в асфальте и бетоне.

Приложениях

с алюминиевым корпусом Austin A40 Sports (ок. 1951)

Металл

Мировое производство алюминия в 2016 году составило 58,8 миллиона метрических тонн. Он превосходит любой другой металл, кроме железа (1231 миллион метрических тонн).

Алюминий почти всегда легирован, что улучшает его механические свойства, особенно при закалке. Например, обычная алюминиевая фольга и банки для напитков представляют собой сплавы с содержанием алюминия от 92% до 99%. Основными легирующими агентами являются медь, цинк, магний, марганец и кремний <790.>(например, дюралюминий ) с содержанием других металлов в несколько процентов по массе.

Алюминиевая банка

Основные области применения металлического алюминия:

  • Транспортировка (автомобили, самолеты, грузовики, железнодорожные вагоны, морские суда, велосипеды, космические корабли и т. Д.). Алюминий используется из-за его низкой плотности;
  • упаковка (банки, фольга, рамка и т. Д.). Алюминий используется, потому что он нетоксичен, не адсорбирующий и сплинтер -устойчивый;
  • Строительство (окна, двери, сайдинг, строительная проволока, обшивка, кровля и т. Д.). Сталь дешевле, алюминий используется, когда важна легкость, коррозионная стойкость или технические характеристики;
  • Использование, связанное с электричеством (сплавы проводов, двигатели и генераторы, трансформаторы, конденсаторы и т. Д.). Алюминий используется, потому что он относительно дешев, обладает высокой проводимостью, имеет достаточную механическую прочность и низкую плотность, а также устойчивую к коррозии;
  • широкий спектр предметов домашнего обихода, от кухонной утвари до мебель. Низкая плотность, хороший внешний вид, простота изготовления и долговечность ключевыми факторами использования алюминия.
  • Машины и оборудование (технологическое оборудование, трубы, инструменты). Алюминий используется из-за его коррозионной стойкости, непирофорности и механической прочности.

Соединения

Подавляющее большинство (около 90%) оксида алюминия превращается в металлический алюминий. Будучи очень твердым материалом (твердость по Моосу 9), оксид алюминия широко используется в качестве абразива; был введен химически инертным, он может сообщить в высокореактивных средах, таких как натриевые лампы высокого давления. Оксид алюминия обычно используется в качестве катализатора промышленных процессов; например процесс Клауса для превращения сероводорода в серу на нефтеперерабатывающих заводов и в алкилат аминов. Многие промышленные катализаторы являются нанесенными на оксидом алюминия, что означает, что дорогой материал катализатора диспергирован по поверхности инертного оксида алюминия. Другое основное использование — в качестве осушителя или абсорбента.

Лазерное нанесение оксида алюминия на подложку

Некоторые сульфаты алюминия имеют промышленное и коммерческое применение. Сульфат алюминия (в форме гидрата) производится ежегодно в несколько миллионов метрических тонн. Около двух третей расходуется на очистку воды . Следующее важное применение — производство бумаги. Он также используется в качестве протравы при крашении, протравливании семян, дезодорировании минеральных масел, дублении кожи и производстве других соединений алюминия. Два вида квасцов, квасцы аммония и квасцы калия, ранее использовались в качестве протравы и при дублении кожи, но их использование значительно сократилось из-за доступности сульфата алюминия высокой чистоты. Безводный хлорид алюминия используется в качестве катализатора в химической и нефтехимической промышленности, в красильной промышленности, а также в синтезе различных неорганических и органических соединений. Гидроксихлориды алюминия используются для очистки воды, в бумажной промышленности и в качестве антиперспирантов. Алюминат натрия используется для очистки воды и в качестве ускорителя затвердевания цемента.

Многие соединения алюминия имеют нишевое применение, например:

  • ацетат алюминия в растворе используется в качестве вяжущего.
  • фосфат алюминия используется в производстве стекла, керамики, целлюлоза и бумажные изделия, косметика, краски, лаки, а в стоматологическом цементе.
  • гидроксид алюминия используется в качестве антацида и протрава; он также используется в очистке воды, производстве стекла и керамики, а также в гидроизоляции тканей тканей.
  • Литий-алюмогидрид является мощным восстановителем. используются в органической химии.
  • Алюминийорганические используются в качестве кислот Льюиса и сокатализаторов.
  • Метилалюмоксан является сокатализатором для Циглера – Натта полимеризация олефина для получения виниловых полимеров, таких как полиэтилен.
  • . Водные ионы алюминия (такие как водный сульфат алюминия) используются для лечения от паразитов рыб, таких как Gyrodactylus salaris.
  • Во многих вакцинах определенные соли алюминия служат в качестве иммунного адъюванта (усилителя иммунного ответа), позволяющего белку входить в вакцину. для достижения достаточной эффективности в качестве иммуностимулятора.

Биология

Схема поглощения алюминия кожей человека.

Несмотря на его широкое распространение в земной коре, алюминий не имеет известной функции в биологии. При pH 6–9 (актуально для большинства природных вод) алюминий осаждается из воды в виде гидроксида и, следовательно, недоступен; большинство элементов, ведущих себя таким образом, не имеют биологической роли или токсичны. Соли алюминия в высшей степени нетоксичны, сульфат алюминия имеет LD50 6207 мг / кг (перорально, мышь), что соответствует 435 г для человека весом 70 кг (150 фунтов).

Токсичность

Для большинства людей алюминий не так токсичен, как тяжелые металлы. Алюминий классифицируется Министерством здравоохранения и социальных служб США как неканцероген. Существует мало доказательств того, что нормальное воздействие алюминия представляет риск для здорового взрослого человека, и есть доказательства отсутствия токсичности, если он потребляется в количествах не более 40 мг / день на кг массы тела. Большая часть потребляемого алюминия покидает организм с калом; большая часть его небольшой части, которая попадает в кровоток, выводится с мочой.

Эффекты

Алюминий, хотя и редко, может вызывать резистентную к витамину D остеомаляцию, эритропоэтин -резистентная микроцитарная анемия и изменения центральной нервной системы. Особому риску подвержены люди с почечной недостаточностью. Хроническое употребление гидратированных силикатов алюминия (для контроля избыточной кислотности желудочного сока) может привести к связыванию алюминия с содержимым кишечника и усилению выведения других металлов, таких как железо или цинк ; достаточно высокие дозы (>50 г / день) могут вызвать анемию.

Существует пять основных форм алюминия, поглощаемых человеческим организмом: свободный сольватированный трехвалентный катион (Al (водн.)); низкомолекулярные нейтральные растворимые комплексы (LMW-Al (водн.)); высокомолекулярные нейтральные растворимые комплексы (HMW-Al (водн.)); низкомолекулярные заряженные растворимые комплексы (LMW-Al (L) n(водн.)); нано- и микрочастицы (Al (L) n (s)). Они транспортируются через клеточные мембраны или клеточные эпи- / эндотелии пятью основными путями: (1) параклеточным ; (2) трансцеллюлярный ; (3) активный транспорт ; (4) каналы; (5) адсорбционный или рецептор-опосредованный эндоцитоз.

Во время инцидента с загрязнением воды в Камелфорде в 1988 г. люди в Камелфорде загрязнили питьевую воду сульфатом алюминия на несколько недель. В окончательном отчете об инциденте в 2013 году сделан вывод о маловероятности того, что это вызвало долгосрочные проблемы со здоровьем.

Алюминий подозревался в качестве возможной причины болезни Альцгеймера, но исследования это более 40 лет не обнаружило убедительных доказательств причинного эффекта.

Алюминий увеличивает эстроген -зависимую экспрессию гена в груди человека раковые клетки, культивируемые в лаборатории. В очень высоких дозах алюминий связан с изменением функции гематоэнцефалического барьера. Небольшой процент людей имеет контактную аллергию на алюминий и испытывает зудящую красную сыпь, головную боль, боль в мышцах, суставах, плохую память, бессонницу, депрессию, астму, синдром раздраженного кишечника или другие симптомы при контакте с продуктами содержащий алюминий.

Воздействие порошкового алюминия или сварочного дыма может вызвать фиброз легких. Мелкодисперсный алюминиевый порошок может воспламениться или взорваться, создав дополнительную опасность на рабочем месте.

Пути воздействия

Продукты питания являются основным источником алюминия. Питьевая вода содержит больше алюминия, чем твердая пища; однако алюминий, содержащийся в продуктах питания, может абсорбироваться больше, чем алюминий из воды. Основными источниками орального воздействияалюминия на человека являются продукты питания (из-за его использования в пищевых добавках, упаковке продуктов питания и напитков и кухонной утвари), питьевая вода (из-за его использования при очистке воды в городских условиях) и содержащие алюминий лекарства (в частности, антацидные препараты). / противоязвенные и забуференные препараты аспирина). Диетическое воздействие у европейцев составляет в среднем 0,2–1,5 мг / кг в неделю, но может достигать 2,3 мг / кг в неделю. Более высокие уровни воздействия алюминия в основном ограничены горняками, рабочими алюминиевого производства и диализными пациентами.

Потребление антацидов, антиперспирантов, вакцин, и косметика предоставляют возможные пути воздействия. Употребление кислой пищи или жидкостей с алюминием увеличивает абсорбцию алюминия, а мальтол, как было показано, увеличивает накопление алюминия в нервных и костных тканях.

Лечение

В случае необходимости при подозрении на внезапное поступление большого количества алюминия единственное лечение — мезилат дефероксамина, который может быть назначен для выведения алюминия из организма с помощью хелатирования. Тем не менее, это следует применять с осторожностью, поскольку это снижает не только уровни содержания алюминия в кузове, но и уровни других металлов, таких как медь или железо.

Воздействие на окружающую среду

«Хвосты бокситов «хранилище в Штаде, Германия. В алюминиевой промышленности ежегодно образуется около 70 миллионов тонн этих отходов.

Высокие уровни алюминия наблюдаются вблизи мест добычи; небольшое количество алюминия выбрасывается в окружающую среду на угольных электростанциях или печи для сжигания. Алюминий, находящийся в воздухе, вымывается дождем или обычно осаждается, но мелкие частицы алюминия остаются в воздухе в течение длительного времени.

Кислотные осадки является основным естественным фактором мобилизации алюминия из природных источников и основной причиной воздействия алюминия на окружающую среду; однако основным фактором присутствия алюминия в соленой и пресной воде являются промышленные процессы, которые также выделяют алюминий в воздух.

В воде алюминий действует как токсичный агент на жаберных дышащих животных, таких как рыба, вызывая потер ю ионов плазмы — и гемолимфы, что приводит к осморегуляторным неудача. Органические комплексы алюминия могут легко абсорбироваться и мешать метаболизму млекопитающих и птиц, хотя на практике это случается редко.

Алюминий является основным фактором, снижающим рост растений на кислых почвах. Хотя это обычно безвредно для роста растений в почвах с нейтральным pH, в кислых почвах концентрация токсичных катионов Al увеличивается и нарушает рост и функцию корней. Пшеница развилась устойчивость к алюминию, выделяющая органические соединения, которые связываются с вредными катионами алюминия . Сорго, как полагают, имеет тот же механизм допусков.

Производство алюминия сталкивается с собственными проблемами окружающей среды на каждом этапе производственного процесса. Основная проблема — выбросы парниковых газов. Эти газы возникают в результате потребления электроэнергии плавильными заводами и побочных продуктов переработки. Наиболее сильнодействующими из этих газов являются перфторуглероды, образующиеся в процессе плавки. Выделившийся диоксид серы является одним из основных предшественников кислотного дождя.

В испанском научном отчете от 2001 года утверждалось, что гриб Geotrichum Candidum потребляет алюминий в компакте. диски. Все другие отчеты ссылаются на этот отчет, и нет никаких подтверждающих оригинальных исследований. Более подробно зарегистрировано, что бактерия Pseudomonas aeruginosa и гриб Cladosporium resinae обычно обнаруживаются в топливных баках самолетов, в которых используется топливо на основе керосина (не avgas ), а лабораторные культуры могут разлагать алюминий. Однако эти формы жизни не атакуют и не потребляют алюминий напрямую; скорее, металл подвергается коррозии из-за микробных отходов.

См. также

  • Алюминиевые гранулы
  • Соединение алюминия
  • Алюминий-воздушный аккумулятор
  • Окрашивание краев панели
  • Квантовые часы

Примечания

Ссылки

Библиография

  • Davis, JR (1999). Коррозия алюминия и алюминиевых сплавов. ASM International. ISBN 978-1-61503-238-9.
  • Дин, Дж. А. (1999). Справочник Ланге по химии (15 изд.). Макгроу-Хилл. ISBN 978-0-07-016384-3. OCLC 40213725.
  • Дроздов, А. (2007). Алюминий: тринадцатый элемент. РУСАЛ Библиотека. ISBN 978-5-91523-002-5.
  • Гринвуд, штат Нью-Йорк ; Эрншоу, А. (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн. ISBN 978-0-08-037941-8.
  • Кинг, Р. Б. (1995). Неорганическая химия элементов основных групп. Wiley-VCH. ISBN 978-0-471-18602-1.
  • Лид, Д. Р., изд. (2004). Справочник по химии и физике (84-е изд.). CRC Нажмите. ISBN 978-0-8493-0566-5.
  • Наппи, К. (2013). Мировая алюминиевая промышленность 40 лет с 1972 г. (PDF) (Отчет). Международный институт алюминия. Проверено 10 ноября 2017 г.
  • Richards, J. W. (1896). Алюминий: его история, возникновение, свойства, металлургия и области применения, включая его сплавы (3-е изд.). Генри Кэри Бэрд и компания

Дополнительная литература

  • Мими Шеллер, Алюминиевая мечта: создание света современности. Кембридж, Массачусетс: Massachusetts Institute of Technology Press, 2014.

Внешние ссылки

На Викискладе есть медиафайлы, связанные с Алюминий.
  • Алюминий в Периодическая таблица видео (Университет Ноттингема)
  • Портал токсичных веществ — Алюминий — от Агентство регистрации токсичных веществ и заболеваний, Министерство здравоохранения и социальных служб США
  • CDC — Карманный справочник NIOSH по химическим опасностям — алюминий
  • Мировое производство первичного алюминия по странам
  • История цен на алюминий по данным МВФ
  • История алюминия — с сайта Международного института алюминия
  • Медицина — алюминий
  • Короткометражный фильм Алюминий (1941) доступно для бесплатной загрузки в Интернет-архиве

Алюминий как атом и химический элемент

Алюминий находится в (IIIA) группе Периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева.

Строение электронной оболочки атома алюминия —

1s22s22p63s23p1

.

На внешнем электронном уровне атом содержит (3) электрона.

Поэтому в своих соединениях алюминий всегда проявляет только одну степень окисления, равную (+3).

Обрати внимание!

По распространённости в земной коре алюминий находится на третьем месте после кислорода и кремния, а среди металлов — на первом.

В земной коре алюминий встречается только в составе соединений.

Основные природные минералы алюминия:

  • боксит, состав которого можно примерно выразить формулой Al2O3⋅xH2O⋅SiO2⋅2H2O,
  • нефелин (Na,K)O⋅Al2O3⋅xH2O⋅2H2O2,
  • каолинит Al2O3⋅xH2O⋅SiO2⋅2H2O.

Каолинит — образец многочисленных алюмосиликатов, включающих преимущественно атомы кремния и кислорода, которые очень широко распространены в природе.

В свободном состоянии алюминий — светлый блестящий металл, лёгкий, относительно мягкий, легкоплавкий, имеет высокую тепло- и электропроводность.

Алюминий является химически активным металлом, однако при обычных условиях он устойчив на воздухе и сохраняет свой металлический блеск длительное время. Это объясняется тем, что поверхность алюминия покрыта тонкой, невидимой глазу, прозрачной, но плотной плёнкой оксида алюминия, которая препятствует взаимодействию алюминия с компонентами атмосферы (парами воды и кислородом).

Свойства алюминия обусловили его широкое применение и необходимость получения алюминия в свободном виде.

В лабораторных условиях небольшое количество алюминия можно получить путём восстановления хлорида алюминия калием при высокой температуре:

Так был впервые получен алюминий.

В промышленных условиях алюминий получают из бокситов. При нагревании бокситов образуется оксид алюминия. Восстановить алюминий из оксида с помощью традиционных восстановителей практически невозможно, поэтому его получают методом электролиза.

При этом на катоде восстанавливается алюминий, а на аноде — окисляется кислород.

Суммарная реакция электролиза выражается уравнением:

Алюминий является самым распространенным металлом в земной коре. Свойства алюминия позволяют активно применять в составе
металлоконструкций: он легкий, мягкий, поддается штамповке, обладает высокой антикоррозийной устойчивостью.

Для алюминия характерна высокая химическая активность, отличается также высокой электро- и теплопроводностью.

При переходе атома алюминия в возбужденное состояние 2 электрона s-подуровня распариваются, и один электрон переходит на p-подуровень.

Алюминий получают путем электролиза расплава Al2O3 в криолите (Na3[AlF6]). Галлий, индий и
таллий получают схожим образом — методом электролиза их оксидов и солей.

  • Реакции с неметаллами
  • При комнатной температуре реагирует с галогенами (кроме фтора) и кислородом, покрываясь при этом оксидной пленкой.

    Al + O2 → Al2O3 (снаружи Al покрыт оксидной пленкой — Al2O3)

    Al + Br2 → AlBr3 (бромид алюминия)

    При нагревании алюминий вступает в реакции с фтором, серой, азотом и углеродом.

    Al + F2 → (t) AlF3 (фторид алюминия)

    Al + S → (t) Al2S3 (сульфид алюминия)

    Al + N2 → (t) AlN (нитрид алюминия)

    Al + C → (t) Al4C3 (карбид алюминия)

    Карбид алюминия

  • Реакции с кислотами и щелочами
  • Алюминий проявляет амфотерные свойства (греч. ἀμφότεροι — двойственный), вступает в реакции как с кислотами, так и с основаниями.

    Al + HCl → AlCl3 + H2

    Al + H2SO4(разб.) → Al2(SO4)3 + H2

    Al + H2SO4(конц.) → (t) Al2(SO4)3 + SO2↑ + H2O

    Al + HNO3(разб.) → (t) Al(NO3)3 + N2O + H2O

    Al + NaOH + H2O → Na[Al(OH)4] + H2↑ (тетрагидроксоалюминат натрия; поскольку алюминий дан в чистом виде — выделяется водород)

    При прокаливании комплексные соли не образуются, так вода испаряется — вместо них образуются (в рамках ЕГЭ) средние соли — алюминаты (академически — сложные окиселы):

    Na[Al(OH)4] → (t) NaAlO2 + H2O

  • Реакция с водой
  • При комнатной температуре не идет из-за образования оксидной пленки — Al2O3 — на воздухе. Если разрушить оксидную пленку
    нагреванием раствора щелочи или амальгамированием (покрытием металла слоем ртути) — реакция идет.

    Al + H2O → (t) Al(OH)3 + H2

    Реакция алюминия с водой

  • Алюминотермия
  • Алюминотермия (лат. Aluminium + греч. therme — тепло) — способ получения металлов и неметаллов, заключающийся в восстановлении их оксидов
    алюминием. Температуры при этом процессе могут достигать 2400°C.

    С помощью алюминотермии получают Fe, Cr, Mn, Ca, Ti, V, W.

    Fe2O3 + Al → (t) Al2O3 + Fe

    Cr2O3 + Al → (t) Al2O3 + Cr

    MnO2 + Al → (t) Al2O3 + Mn

    Алюминотермия

    Оксид алюминия

    Оксид алюминия получают в ходе взаимодействия с кислородом — на воздухе алюминий покрывается оксидной пленкой. При нагревании гидроксид
    алюминия, как нерастворимое основание, легко разлагается на оксид и воду.

    Al + O2 → Al2O3

    Al(OH)3 → (t) Al2O3 + H2O↑

    Проявляет амфотерные свойства: реагирует и с кислотами, и с основаниями.

    Al2O3 + H2SO4 → Al2(SO4)3 + H2O

    Al2O3 + NaOH + H2O → Na[Al(OH)4] (тетрагидроксоалюминат натрия)

    Al2O3 + NaOH → (t) NaAlO2 + H2O (алюминат натрия)

    Al2O3 + Na2O → (t) NaAlO2

    Комплексные соли

    Гидроксид алюминия

    Гидроксид алюминия получают в ходе реакций обмена между растворимыми солями алюминия и щелочами. В результате гидролиза солей алюминия
    часто выпадает белый осадок — гидроксид алюминия.

    AlBr3 + LiOH → Al(OH)3↓ + LiBr

    Al(NO3)3 + K2CO3 → KNO3 + Al(OH)3↓ + CO2 (двойной гидролиз:
    Al(NO3)3 гидролизуется по катиону, K2CO3 — по аниону)

    Al2S3 + H2O → Al(OH)3↓ + H2S↑

    Проявляет амфотерные свойства. Реагирует и с кислотами, и с основаниями. Вследствие нерастворимости гидроксид алюминия не реагирует с солями.

    Al(OH)3 + H2SO4 → Al2(SO4)3 + H2O

    Al(OH)3 + LiOH → Li[Al(OH)4] (при избытке щелочи будет верным написание — Li3[Al(OH)6] —
    гексагидроксоалюминат лития)

    Алюминий

    © Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2022

    Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение
    (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов
    без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования,
    обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

  • Как пишется алюминиевый или алюминиевый
  • Как пишется алюминиевый в русском языке
  • Как пишется альхьамдулиллах1 на арабском языке
  • Как пишется альхамдулиллях на английском
  • Как пишется альфа ромео