Nhôm - Aluminium


Nhôm

Nhôm là nguyên tố dồi dào thứ ba và là kim loại dồi dào nhất trong lớp vỏ Trái đất. Quặng chính của nhôm là boxit, chứa hỗn hợp các hydroxit của nhôm.


Sự sống và cái chết
Chưa có phát hiện được một sinh vật nào đòi hỏi nhôm để duy trì sự sống. Vào những năm 1970, nhôm được cho là nguyên nhân gây ra bệnh Alzheimer, vì được cho là đã được tìm thấy trong não của những người mắc bệnh. Tuy nhiên, trong những năm 1990, phân tích mới đã cho thấy nhôm không có mặt trong não, ngoại trừ những dấu vết không đáng kể. Có vẻ như các thử nghiệm trước đó đã nhầm lẫn sắt với nhôm. Trong khi đó, nhôm lại có nhiều lợi ích về mặt y tế: ví dụ như nhôm hydroxit có thể được dùng như một thuốc kháng axit lâu dài.
Màu sắc cổ đại
Thế giới cổ đại biết nhôm dưới dạng đá quý được tạo màu bởi dấu vết của các kim loại khác: sắt tạo ra topaz màu vàng, coban tạo ra ngọc bích màu xanh lam và crom tạo ra hồng ngọc đỏ. Tất cả những thứ này bây giờ đều dễ dàng và rẻ tiền để sản xuất một cách nhân tạo, trong đó hồng ngọc và saphia được sử dụng cho các tia laser.

Thế giới cổ đại  ngoài ra còn sử dụng nhôm dưới dạng phèn (KAl(SO4)2.12H2O), một hợp chất có sẵn trong tự nhiên và được sử dụng làm chất cố định để nhuộm.
Khai thác
Oxit nhôm tinh thể trong suốt và cứng gần như kim cương. Khoáng chất corundum  cũng chứa oxit nhôm, và thường được sử dụng trong giấy nhám.
Mặc dù nhôm oxit được biết là có chứa một kim loại, nó lại thách thức các phương pháp tách thông thường. Vào năm 1825, người đầu tiên sản xuất nhôm là Hans Christian Ørsted  của xứ Copenhagen, Đan Mạch. Ông đã tạo ra nhôm bằng cách nung nóng nhôm clorua bằng kali. Kim loại mới này rất đắt tiền, đắt đến nỗi vào những năm 1860, Hoàng đế Napoleon III của Pháp đã có một bộ dao dĩa làm từ nó chỉ để gây ấn tượng với những người đến thăm.
Hai thanh niên, mỗi người làm việc độc lập, đã thay đổi tất cả điều vào năm 1886. Một sinh viên Mỹ 21 tuổi, Charles M Hall, và một sinh viên Pháp 23 tuổi, Paul-Louis-Toussaint Héroult đã phát hiện ra rằng oxit nhôm có thể tạo nên nhôm nếu điện phân nó trong criolit nóng chảy (natri nhôm florua, Na3AlF6 ).

Tuy nhiên, phương pháp khai thác này tốn rất nhiều năng lượng. Mặc dù vậy, kim loại này được sử dụng nhiều nhất sau sắt, với sản lượng toàn cầu khoảng 40 triệu tấn mỗi năm. Một lượng tương đương đến từ việc tái chế các sản phẩm nhôm. Điều này được thực hiện bằng cách đun nóng chúng trong dòng muối nóng chảy của natri và kali clorua, giúp hấp thụ các tạp chất trong phế liệu. Dòng nhôm nóng chảy sau đó chìm xuống đáy lò và có thể được trích xuất. Nhôm tái chế chỉ cần 5% lượng năng lượng cần thiết để chiết xuất nhôm từ quặng của nó.
Các ứng dụng thường ngày
Nhôm có rất nhiều công dụng. Khả năng dẫn điện của nó làm cho nó trở thành một nguyên liệu lý tưởng cho cáp. Nó cũng có đặc tính phản xạ rất tốt và được sử dụng trong vật liệu cách nhiệt, màn phản xạ nhiệt và gương mặt trời. Bột nhôm ngoài ra còn được sử dụng để làm sơn 'bạc'.


Hợp kim của nhôm với một lượng nhỏ đồng, hoặc với magie/silic, làm cho kim loại bền hơn nhiều. Chúng được sử dụng nhiều cách khác nhau để làm những thứ như đèn đường, thân xe và lon nước uống. Nó nhẹ, bền và được bảo vệ khỏi không khí và nước bởi lớp màng oxit cứng, mỏng hình thành nhanh chóng trên bề mặt của nó.
Các hợp chất
Nhôm sunfat được sử dụng trong các hệ thống lọc nước như một tác nhân keo tụ. Nước bị đục với phù sa và hợp chất hữu cơ có thể được làm sạch bằng cách thêm dung dịch nhôm sunfat cùng với canxi hydroxit. Quy trình này làm kết tủa nhôm hydroxit, mang theo các tạp chất khi nó lắng xuống.


Một phát triển gần đây trong công nghệ nhôm là bọt nhôm. Vật liệu này được sản xuất bằng cách làm dày kim loại nóng chảy bằng sợi Silic Cacbua và sau đó thêm hydrua kim loại vào hỗn hợp. Quy trình này giải phóng ra bọt khí hydro và tạo ra bọt rắn khi hỗn hợp nguội đi. Vật liệu này được sử dụng trong các đường hầm giao thông vì nó nó thể giảm thanh và rất bền.