Alumiini

Alumiini (lat. aluminium) on hyvin yleinen metalli, jonka keveys ja lujuus tuovat merkittäviä säästöjä muun muassa kuljetusteollisuudessa. Alumiini kestää melko hyvin ilman ja veden vaikutusta, eikä siis ole altis korroosiolle ja siksi se on monissa sovelluksissa korvannut teräksen. Alumiinin korroosiokestävyys perustuu pintaan muodostuvaan suojaavaan oksidikerrokseen. Alumiinin pinta siis hapettuu, mutta pintaan muodostuva tiivis oksidikerros suojaa alempia kerroksia korroosiolta. Usein alumiinia seostetaan muilla metalleilla, esimerkiksi magnesiumilla. Alumiinin hyvää lämmönjohtavuutta hyödynnetään etenkin elektroniikkateollisuudessa. Myös alumiinin sähkönjohtokyky on erittäin hyvä.

Alumiinin tuottamiseen bauksiitista tarvitaan paljon sähköenergiaa, noin 16 000 kWh/tonni. Alumiinijätteestä palautuu uusiokäyttöön kolme neljäsosaa. Alumiinin tuotossa käytettään Hallin prosessia, jossa alumiinia valmistetaan elektrolysoimalla bauksiitin ja kryoliitin (Na₃AlF₆) seosta.

Alumiini sitoutuu epämetalleihin kovalenttisluonteisilla sidoksilla, mistä johtuu esimerkiksi alumiinioksidin liukoisuus sekä emäksiin että happoihin. Alumiinin tärkeitä yhdisteitä ovat muun muassa alumiinioksidi (Al₂O₃) eli alumina (mm. hionta-aine) ja alumiinisulffaatti, Al₂(SO₄)₂ (paperiteollisuus).

[muokkaa] Historia

Alumiini materiaalina löydettiin jo 160 vuotta sitten. Alumiinin tuotantoa on ollut vasta 100 vuotta.

[muokkaa] Löytäjä ja kehitys

Vuonna 1807 englantilainen kemisti Sir Humphrey Davy määritti alumiinisuolan ominaisuuksiensa perusteella ja kutsui sitä nimellä alumium, jossa "alum" on tuntematon metalli ja –ium-pääte sen suola. Davy yritti onnistumatta valmistaa alumiinia alumiinioksidin ja potaskan (puutuhkasta valmistettu kaliumhydroksidi) elektrolyysin avulla. Myöhemmät sukupolvet muuttivat nimen muotoon "aluminium", joka on paremmin ja miellyttävämmin äännettävä.

Vuonna 1825 Davyn työn jalanjäljissä tanskalainen fyysikko H.C. Oersted onnistui tuottamaan ensimmäiset alumiinihiukkaset (grammat) kuumentamalla kaliumhydroksidiamalgaamia ja alumiinioksidia.

Vuonna 1845 saksalainen Friedrich Wöhler määritti useita alumiinin ominaisuuksia, mm. sen merkillepantavan keveyden. Vuonna 1886 ranskalainen Henry Sainte-Claire Deville kehitti tuotantomenetelmän, joka mahdollisti alumiinin teollisen tuotannon pienessä mittakaavassa. Prosessia kopioitiin ympäri Euroopan ja viimeinkin alumiinia oli mahdollista tuottaa kilogrammoja, mikä oli merkittävä askel teollisen tuotannon kehittymiselle ja vei alumiinin laboratorioista tehtaisiin. Varsinaisen teollisen tuotantotavan kehittivät samanaikaisesti sekä Charles Martin Yhdysvalloissa että Paul Lous Tourraint Hèroult Ranskassa. Molemmat jalostivat alumiinioksidia kryoliitista ja alumiinia aluminioksidista sulatuselektrolyysin avulla. Prosessia kutsutaan keksijöidensä perusteella Hall-Héroult'n menetelmäksi.

Vain kaksi vuotta Hall-Héroult'n prosessin kehittämisen jälkeen vuonna 1888 itävaltalainen Karl Bayer kehitti menetelmän valmistaa alumiinioksidia bauksiitista (bauksiittisavesta). Tämä keksintö oli viimeinen este alumiinin teollisen tuotannon tieltä ja se aiheuttikin 80 prosentin pudotuksen alumiinin kilohintaan vuoteen 1890 mennessä. Alumiini oli nyt viimeinkin todellinen teollisesti tuotettava materiaali.

Kiina on alumiinin merkittävimpiä esiintymisalueita.

[muokkaa] Ominaisuuksia

Alumiinin elektronirakenne, ensimmäisellä kuorella 2 elektronia, toisella 8 ja uloimmalla 3

Atomipaino: 26,98154
Tiheys (293 K): 2,702 g/cm³
Sulamispiste: 660,37 °C
Kiehumispiste: 2467 °C
Ominaisvastus: 2,8·10⁻⁸Ω·m
Itsesyttymislämpötila 590 °C
CAS-numero 7429-90-5

Eroksena tunnettu (oikealta nimeltään The Angel of Christian Charity) Lontoon Piccadilly Circusiin vuonna 1893 pystytetty patsas oli ensimmäisiä alumiinista valmistettuja patsaita