Алюминий настолько прочно вошел в нашу жизнь, что представить без него хотя бы день сложно. А ведь человек его использует недавно – первый чистый металл получен в 1825 году. В природе Al без примесей встречается только в жерлах вулканов, да и то микроскопические количества. Зато в виде солей и оксидов есть везде, особенно в земной коре. Является вторым по распространению металлом после железа и третьим элементом, после углерода и кислорода.
На каждом этапе открытия и изучения алюминия было много интересного и увлекательного.
Изотопное разнообразие
Существует много изотопов Al, но только 2 природного происхождения, 1 из них радиоактивный. Остальные получены лабораторно.
Распространенность в живой природе
Взрослый организм человека содержит до 140 мг металла, при ежедневной потребности в 2,45 мг. А в яблоках его до 150 мг/кг, в морской воде – 0,01 мг/дм³.
На Земле Al почти 8% (это компонент 270 минералов), также он есть на Луне и Марсе.
Драгоценный металл
Когда алюминий только начали добывать, себестоимость получения из глинозема была так высока, что цена за грамм была выше цены золота и серебра. Поэтому, в XIX веке из него делали столовую посуду для царей и ювелирные украшения. 100 лет назад 1 кг алюминия стоил 1000 рублей.
В гробнице фараона найдено алюминиевое украшение (85% Al), произведенное в III веке до н. э., что вызывает недоумение, так как технология производства была неизвестна.
Множество драгоценных и полудрагоценных камней имеют в своем составе этот элемент: сапфиры, изумруды, рубины.
Один из самых дорогих подарков, которые получал Менделеев, были аналитические весы, сделанные из золота и алюминия.
Сначала дорого, потом эффективно
Самым дорогим этапом является первая выработка алюминия из руды. Повторные переработки стоят всего 20% первоначальных трат. Существует множество компаний, заинтересованных во вторичной переработке. А перерабатывать его можно бесконечно.
В данный момент по выработке и производству лидирует Австралия, но больше всего используется в Китае. Его используют даже для производства термоодеял. Отходы и побочные продукты от выпуска Al идут для изготовления бетона, асфальта.
Память навеки
Ценность алюминия была обусловлена сложностью и дороговизной получения из минералов. За то, что американский ученый нашел промышленно эффективный способ, Чарльзу Холлу сделали памятник из идеально чистого металла.
Находка для промышленников
Благодаря оксидной пленке на поверхности чистого алюминия, он практически не подвержен коррозии. Заржаветь Al может, если будет контактировать со ртутью (она растворит защитный слой).
Каждый килограмм Al в корпусе транспорта экономит расход топлива, позволяет увеличивать скорость машины – 1 кг дает экономию больше 10 л на 2000 км.
С каждым годом корпуса все большего количества транспорта делают из алюминиевых сплавов: оболочки Range Rover и Jaguar, Tesla, современных самолетов на 81% состоят из Al, много его в салонах скоростных трамваев «Витязь-М». Футляры современных гаджетов (планшетов, смартфонов, ноутбуков) полностью или частично изготавливают из этого легкого и прочного материала.
Невероятные свойства сплавов
Все недостатки этого металла (мягкость, относительно невысокая температура плавления) легко устраняются, если добавить к нему немного других компонентов:
- Литий – сплав получается прочным, но легким.
- Титан и никель – придают материалу «криогенное упрочнение». При низких температурах прочность и пластичность сплава повышается.
- Скандий – материал становится устойчивым к космическим воздействиям.
- Магний – сплав получается гибкий, прочный на разрыв, а температура плавления возрастает в 2 раза.
- Бор – слоеный материал с алюминиевой фольгой обладает невероятной прочностью и легкостью, подходит для авиакосмических целей.
Благодаря анодированию можно сделать толще защитную пленку, что защитит данный металл и его сплавы еще лучше.
Универсальная упаковка
Треть всех производимых напитков фасуют в алюминиевые банки, еще значительную часть – в многослойную упаковку (пакеты, пирамидки, ТетраПак) с алюминиевой прослойкой.
В космос вместе
Выделяемое тепло при сгорании Al в О2 и F настолько мощное, что алюминиевый порошок добавляют к топливу ракет. За один полет расходуется почти 40 т присадки.
Победитель среди недорогих проводников
Алюминий и медь чаще других металлов используют для изготовления жил в проводах. Хотя проводимость Cu в 3 раза выше, для высоковольтных линий лучше подходит Al. Чтобы добиться результата, как у красного металла, приходится делать провод из белого в 1,5 раза толще. Но даже при таком сечении алюминиевые провода легче медных в 2 раза, а значит, можно ставить электрические столбы реже, что делает прокладку линии быстрой и недорогой.
Вред для экологии
Данный металл полностью соответствует критериям экологического материала: он нетоксичный, не вредит живым организмам, практичный и универсальный.
Токсичность этого металла минимальна, поэтому его используют в пищевой промышленности, но отходы в любом случае вредят природе. 1 алюминиевая банка полностью разрушается в сырой почве за 80-100 лет.
Просто алюминий или удивительные факты о белом металле
Не хватит целой энциклопедии, чтобы описать, как интересен этот элемент, как много он дал человечеству:
- Алюминий мягче, пористее, чем сталь в 3 раза.
- Он хорошо горит, красочно, что используется не только в топливе, но и для производства фейерверков, бенгальских огней.
- Алюминиевая ткань завоевывает рынок – она подходит для постоянного применения, так как поддерживает температурный баланс кожи в холодное и жаркое время года. Ее используют для одежды, легких, тонких одеял и покрывал (вес одного менее 100 г).
- Al применяют при производстве елочных игрушек (металлизация заготовок).
- Из него делают плафоны светильников, зеркала, рамы картин.
- Использование алюминия в пищевой промышленности позволяет увеличить срок годности продуктов, защитить от бактерий, окисления, уменьшить стоимость транспортировки, улучшить внешний вид (на фольгу хорошо наносится краска, делается теснение).
- Если поместить макароны с томатным соусом на стальной поддон, плотно прикрыть фольгой, то может возникнуть ток, прожигающий темные пятна ней.
- Этот серебристый металл отражает более 90% видимого и ИК света.
