هل الألومنيوم معدن؟
نراه في العلب والنوافذ والطائرات - ولكن هل الألومنيوم معدن مثل الحديد أو النحاس؟
نعم، الألومنيوم معدن - وتحديدًا معدن أبيض فضي خفيف الوزن من مجموعة البورون مع توصيلية ممتازة ومقاومة ممتازة للتآكل.
إنه أحد أكثر المعادن وفرة واستخدامًا على الأرض.
ما الذي يعرّف المعدن وهل الألومنيوم معدن؟
قبل تصنيف أي عنصر على أنه فلز، علينا أن نعرف ما الذي يجعل شيئًا ما "فلزًا".
يُعرَّف المعدن من خلال قدرته على توصيل الكهرباء، ومظهره اللامع، وقابليته للطرق والسحب، وتكوين أيونات موجبة. ويستوفي الألومنيوم جميع هذه المعايير.
الخواص المعدنية الرئيسية
| الممتلكات | الوصف | الألومنيوم به |
|---|---|---|
| الموصلية الكهربائية | تسمح بتدفق التيار الكهربائي | نعم |
| اللمعان | سطح عاكس ولامع | نعم |
| المرونة | يمكن دقها في صفائح | نعم |
| الليونة | يمكن سحبها إلى أسلاك | نعم |
| تكوين الأيونات | تُكوِّن أيونات موجبة (كاتيونات) | نعم |
يُظهِر الألومنيوم أيضًا ترابطًا فلزيًّا، وهو ما يعني أن ذراته تشترك في "بحر" من الإلكترونات، وهو أمر نموذجي للفلزات.
تصنيف الجدول الدوري
الألومنيوم في المجموعة 13بجانب البورون والغاليوم. ويقع بوضوح بين الفلزات.
يعتبر الألومنيوم معدنًا بناءً على خواصه الفيزيائية والكيميائية.صحيح
فهي موصلة للكهرباء وقابلة للطرق وتشكل أيونات موجبة - وجميعها سمات أساسية للفلزات.
الألومنيوم غير معدني لأنه لا يتفاعل مثل الحديد.خطأ
الألومنيوم معدن، على الرغم من أنه أقل كثافة وأقل تفاعلاً مع الماء من الحديد.
كيف تكون توصيلية الألومنيوم مقارنة بالمعادن الأخرى؟
تُعد الموصلية الكهربائية والحرارية من الأسباب الرئيسية لاستخدام المعادن في الهندسة، والألومنيوم يؤدي أداءً جيدًا.
يعتبر الألومنيوم موصل ممتاز للكهرباء والحرارة، ويأتي في المرتبة الثانية بعد النحاس والفضة بين المعادن الشائعة.
الموصلية الكهربائية
تبلغ موصلية الألومنيوم حوالي 61% من النحاس. ومع ذلك، فإن أخف بكثيرمما يجعلها أفضل للتطبيقات الحساسة للوزن مثل:
- خطوط الكهرباء
- السيارات الكهربائية
- أسلاك الطائرات
| معدن | الموصلية (IACS%) | الكثافة (جم/سم3) | ميزة الوزن |
|---|---|---|---|
| الفضة | 105 | 10.49 | ثقيل |
| النحاس | 100 | 8.96 | ثقيل |
| ألومنيوم | 61 | 2.70 | خفيف |
| الفولاذ | 10-15 | 7.87 | معتدل |
التوصيل الحراري
كما ينقل الألومنيوم الحرارة بشكل جيد. ولهذا السبب يستخدم في:
- المشتتات الحرارية
- المشعاعات
- أواني الطهي
الألومنيوم أكثر توصيلًا من النحاس والفضة.خطأ
الألومنيوم عالي التوصيل، ولكنه أقل توصيلًا من النحاس والفضة.
يُفضل استخدام الألومنيوم في خطوط الطاقة بسبب وزنه الخفيف وتوصيله الجيد.صحيح
فهو يوازن بين التوصيلية اللائقة والكثافة الأقل بكثير من النحاس.
لماذا يعد الألومنيوم متعدد الاستخدامات في الصناعة؟
الألومنيوم في كل مكان - من علب الصودا إلى ناطحات السحاب. لماذا؟
كما أن كثافة الألومنيوم المنخفضة ومقاومته للتآكل وقابليته للتشكيل وإعادة التدوير تجعله متعدد الاستخدامات للغاية في العديد من الصناعات.
خفيف الوزن وقوي
الألومنيوم ثلث وزن الفولاذلكنها قوية بما يكفي للبناء والنقل. ولهذا السبب تستخدم في:
- الطائرات
- القطارات
- إطارات السيارات
مقاوم للتآكل
تمنع طبقة الأكسيد الطبيعية الصدأ والتدهور. ولهذا السبب تم اختياره من أجل:
- إطارات النوافذ
- الأجزاء البحرية
- اللافتات الخارجية
سهل التشكيل
يمكنك ذلك:
- بثقها في أشكال معقدة
- لفها في رقائق رقيقة
- صبها في قالب الصب
قابلة لإعادة التدوير
الألومنيوم 100% قابلة لإعادة التدوير دون فقدان الجودة. استخدامات الألومنيوم المعاد تدويره 95% 95% طاقة أقل من الإنتاج الأولي.
| الصناعة | استخدام الألومنيوم | الميزة الرئيسية |
|---|---|---|
| الطيران والفضاء | الإطارات، وجسم الطائرة، والألواح | قوة خفيفة الوزن |
| الإنشاءات | النوافذ والواجهات والسقالات | مقاومة التآكل |
| السيارات | المحركات، والعجلات، والألواح | كفاءة استهلاك الوقود |
| الإلكترونيات | الأغلفة والمشتتات الحرارية | التوصيل الحراري |
| التعبئة والتغليف | العلب والرقائق المعدنية واللفائف | خفيف الوزن وآمن للطعام |
يشيع استخدام الألومنيوم في الطائرات نظراً لانخفاض كثافته وقوته.صحيح
يقلل وزنه الخفيف من استهلاك الوقود مع الحفاظ على السلامة الهيكلية.
لا يمكن إعادة تدوير الألومنيوم بمجرد تأكسده.خطأ
حتى الألومنيوم المؤكسد يمكن صهره وإعادة استخدامه.
كيف تم تصنيف الألومنيوم تاريخياً؟
تاريخ الألومنيوم المبكر غريب. فقد كان في يوم من الأيام أكثر قيمة من الذهب.
تاريخيًا، كان من الصعب استخراج الألومنيوم وكان يُعتبر معدنًا ثمينًا قبل أن تجعله العمليات الصناعية متاحًا على نطاق واسع.
الاكتشاف المبكر
تم عزل الألومنيوم لأول مرة في عام 1825 على يد هانز كريستيان رستد. ومع ذلك، فقد استغرق الأمر حتى أواخر القرن التاسع عشر حتى يمكن إنتاجه بطرق عملية بتكلفة معقولة.
أدوات مائدة نابليون من الألومنيوم
يُقال إن نابليون كان يخصص أدوات المائدة المصنوعة من الألومنيوم لضيوفه الأكثر إكراماً - أما الآخرون فكانوا يحصلون على الذهب أو الفضة. هكذا كانت نادرة.
عملية هال-هيرولت
في عام 1886، اكتشف تشارلز هول (الولايات المتحدة الأمريكية) وبول هيرولت (فرنسا) التحليل الكهربائي للألومينا في الكريوليت المنصهر - مما يجعل الإنتاج الضخم ممكنًا.
وقد غيّر ذلك كل شيء. بحلول عام 1900، أصبح الألومنيوم شائعاً في التصنيع.
من الرفاهية إلى المنفعة
تحوّل الألومنيوم من كونه من فضول المختبرات النادرة إلى العمود الفقري للصناعة الحديثة في غضون 50 عامًا فقط.
| السنة | الحدث | التأثير |
|---|---|---|
| 1825 | تم عزلها لأول مرة بواسطة ? | الفضول العلمي |
| 1850s | لا يزال أغلى من الذهب | المجوهرات والكماليات فقط |
| 1886 | تطوير عملية هال-هيرولت | إمكانية الإنتاج الضخم |
| 1900 | بدء الاستخدام الصناعي على نطاق واسع | الإنشاءات والنقل |
كان الألومنيوم في يوم من الأيام أكثر قيمة من الذهب.صحيح
قبل أساليب الإنتاج الضخم، كان الألومنيوم نادرًا للغاية وباهظ الثمن.
ساعدت عملية Hall-Héroult في إتاحة الألومنيوم على نطاق واسع.صحيح
خفضت هذه الطريقة تكاليف الإنتاج، مما أتاح استخدام الألومنيوم على نطاق صناعي.
الخاتمة
الألومنيوم معدن خفيف الوزن تمامًا، وموصّل، ومقاوم للتآكل، وضروري صناعيًا. كما أن خصائصه الفريدة وتاريخه العريق يجعلانه أحد أكثر المواد قيمة في العالم الحديث.
