aluminium

I form av foliar blir aluminium nytta som emballasjemateriale, for eksempel i tubar, boksar, kapslar, lokk og innpakningsmateriale.

Frå aluminiumsplater kan ein lage svært mange ulike bruksgjenstandar, hushalds- og kjøkkenutstyr, kar og behaldarar til bruk i næringsmiddelfabrikkar, meieri, bryggjeri og så vidare.

Aluminium nyttast òg som tråd til elektriske leidningar og kablar. Den elektriske leidningsevna til aluminium er nesten to tredelar av koparens. Dette, saman med tettleiken på berre 2,7 g/cm³ og den låge prisen, gjer at aluminium (ofte med ein stålkjerne) blir brukt i elektriske kraftleidningar der tyngda speler ei vesentleg rolle i tillegg til leidningsevna.

Aluminiumpulveret si brennbarheit blir nytta ved aluminotermisk framstilling av metall og ved sveising etter termittmetoden. Termitt er ei blanding av aluminiumpulver og jernoksid. Ved påtenning reagerer aluminium med jernoksidet under danning av jern, og samtidig blir det utvikla så sterk varme at jernet smeltar.

Aluminotermisk framstilling av metall som krom, mangan, vanadium med fleire byggjer på same prinsipp. Brannbomber inneheld òg termitt i blanding med andre brennbare stoff. Aluminium blir dessutan nytta i fyrverkeri-industrien og i aluminiumsmåling.

Aluminium er tillate som fargestoff i kakepynt, men er langt på veg erstatta av sølv. Aluminium har E-nummer E173.

Aluminium ser ikkje ut til å ha nokon biologisk funksjon. Sidan aluminium er svært vanleg i jord, vil dei fleste plantar absorbere metallet, og mennesket får typisk i seg rundt fem milligram kvar dag. Det er likevel berre ein liten del av dette som blir absorbert av kroppen.

I fordøyingssystemet hindrar aluminium opptak av fluorid, fosfat, kalsium og jern. I blodet kan aluminium føre til alvorlege nevrologiske symptom.

EU-reglar set ein grenseverdi på 200 mikrogram per liter for aluminium i vatn. Bruk av aluminiumkokekar og liknande er rekna som heilt ufarleg i denne samanhengen.

I sur jord finst aluminiumion som hemmar vekst av røter, øydelegg rotsystemet og avgrensar planteproduksjonen, spesielt i tropiske strøk. I jord med organisk materiale kan organiske sambindingar binde til seg aluminium og dimed redusere konsentrasjonen av fritt aluminium. Dette kan forandre tilgjengelegheita eller giftverknaden av metallet.

Aluminiumion kan danne kompleks med organiske syrer som til dømes eplesyre (malat) og sitronsyre, og aluminium kan fellast ut i reaksjon med uorganiske og organiske fosforsambindingar. Nokre kultivarar av landbruksvekstar lagar protein som skilst ut frå rotspissane og aukar aluminiumtoleransen.

Miljøkonsekvensane av den norske aluminiumsindustrien har i hovudsak kome frå utslepp av fluor. Det har påverka gran og furu samt skjelett og tenner til husdyr. Industrien har i dag reinseanlegg som fjernar det meste av fluorutsleppa. Tillaten utsleppsmengd blir sett og kontrollert av Klima- og forureiningsdirektoratet (Klif).

Sur nedbør fører til at aluminium i berggrunnen blir oppløyst og endar opp i vassdrag der han er giftig for fisken. Aluminium dannar eit tjukt slimlag over gjellene til fisken og hindrar dimed oksygenopptaket, og resultatet er at fisken døyr.

Dei første vesle korna av metallisk aluminium vart framstilt først i 1825 av dansken Hans Christian Ørsted. Han varma aluminiumklorid opp med kaliumamalgam, og aluminiumamalgamet som då vart danna, vart spalta ved destillasjon i kvikksølv og aluminium.

Produktet vart ikkje særleg reint, og tyske Friedrich Wöhler utvikla metoden vidare nokre år seinare. Han klarte å framstille reint metallisk aluminium ved å nytte den same metoden, men i staden for kalium nytta han natriummetall.

Neste steg i utviklinga av framstilling av aluminium kom frå den franske kjemikaren Henri Sainte-Claire-Deville. Ved å redusere natriumaluminiumklorid med natrium framstilte han i 1854 den første kompakte blokka av aluminium, og i 1855 vart denne aluminiumen vist som ein av dei store sensasjonane på verdsutstillinga i Paris. Då var det nye metallet meir verd enn gull.

Napoleon 3. fekk eit middagsservise laga av aluminium i gåve. Dette edle serviset brukte han berre til å servere dei mest fornemme gjestane sine, medan resten av gjestane måtte ta til takke med å få maten servert på «vanlege» gulltallerkenar.

Fram til 1890 var berre 200 tonn aluminium framstilt etter Devilles metode. Større kvanta vart først tilgjengeleg etter 1886 då Hall–Héroult-prosessen vart utvikla av dei to kjemikarane, amerikanaren Charles Martin Hall og franskmannen Paul Louis Héroult uavhengig av kvarandre. Dei oppdaga at aluminium kunne framstillast ved elektrolyse av ei blanding av smelta aluminiumoksidet og mineralet kryolitt.

• Les meir om Hall–Héroult-prosessen.

Noreg utvikla seg i løpet av 80 år til å bli blant dei største aluminiumsprodusentane i verda. Produksjonen er basert på dei store vasskraftressursane som finst i Noreg. Det første aluminiumsverket blei etablert i Stongfjorden i Sunnfjord i 1906. I 1963 bestemte Norsk Hydro seg for å gå inn i norsk aluminiumsindustri.

Humphry Davy ga grunnstoffet med atomnummer 13 namnet aluminum. Namnet kjem frå alun. På latin heiter det alumen. Ein trur at alumen stammar frå det greske ordet alydimos, 'bitter'. Alun er nemleg eit bittert stoff som lenge blei brukt til å stoppe blødingar.

IUPAC endra namnet til aluminium, slik at grunnstoffet, eit metall, fekk namn som endar på -ium på same måte som andre grunnstoff som er metall i si stabile form.

I 1925 vedtok det amerikanske kjemiske selskapet (ACS) å gå tilbake til det opphavlege namnet, aluminum. Dette namnet blir framleis brukt i USA, medan resten av verda følgjer IUPAC og kallar grunnstoffet aluminium.

Det fyrste trinnet i prosessen er å reinse bauxitten, det vil seie å fjerne jernoksidet og silikata. For å få til dette gjer ein bruk av aluminiumhydroksidets amfotære eigenskapar. Bauxitten blir behandla med natriumhydroksid, og dimed blir aluminium løyst som aluminationer. Jernoksidet held fram med å vere uløyst, og silikata vert felt ut som natriumaluminiumsilikat, for eksempel albitt, NaAlSi₃O₈.

Jernoksidet og silikatet blir filtrert frå som eit raudt slam og ein blir sitjande igjen med ei løysing av alumination. Så blir pH-verdien justert i løysinga ved tilsetning av CO₂, og små mengder aluminiumhydroksid blir tilsett som kimdannarar. Dette gjer at aluminiumhydroksid blir felt ut. Aluminiumoksid blir så framstilt ved oppvarming av dette hydroksidet. Heile denne prosessen blir kalla for bayerprosessen.

• Les meir om bayerprosessen.

Så å seie heile dagens verdsproduksjon av aluminium blir framstilt ved Hall–Héroult-prosessen. Aluminium blir her framstilt frå aluminiumoksid ved ein kombinasjon av elektrolyse og reduksjon med karbon.

Elektrolysen går føre seg ved cirka 1000 °C. Det blir brukt likestraum med relativt låg spenning, men svært høg straum. I elektrolysecella blir aluminiumoksid løyst i ei blanding av fluorid som består av kryolitt (Na₃AlF₆), kalsiumfluorid (CaF₂) og natriumfluorid (NaF). Anoden er laga av karbonstampemasse (koksbek), medan katoden består av eit jernkar fora med karbon.

Aluminium blir danna som smelte, og søkk ned i katodekaret, og blir fjerna ved jamne mellomrom ved at det blir soge ut av cella med eit røyr. Ved grafittanoden reagerer oksygen og dannar karbonmonoksid. Anoden blir såleis brukt opp og må skiftast ut med jamne mellomrom. Det blir òg utvikla fluor- og karbonsamband som har vore eit stort forureiningsproblem i nærområda rundt aluminiumsverka. For å redusere dette blir prosessen i størst mogleg grad utført i lukka system, samtidig som at fluor, i den grad det er mogleg, blir resirkulert og ført attende til elektrolysebadet.

For å framstille eitt tonn ferdig metall trengst to tonn aluminiumoksid. I elektrolysen blir det òg forbrukt omtrent eit halvt tonn av karbon som anoden består av. Den norske ingeniøren Carl Wilhelm Søderberg (1876–1955) utvikla i 1917 ein metode som kunne erstatte karbonet som vart forbrukt i anoden, utan å stanse straumen; søderbergelektroden. Her blir anoden kontinuerleg fornya medan elektrolyseprosessen går. Metoden vart snart teken i bruk i aluminiumsindustrien verda over.

Framstilling av aluminium ved elektrolyse av aluminiumoksid er svært energikrevjande. Teknologiske forbetringar har redusert energiforbruket frå 40 kWh per kilogram produsert aluminium i byrjinga av 1900-talet til omkring 12–14 kWh i dei mest effektive anlegga i våre dagar. Det er ein effektiviseringsgevinst med omsyn til energiforbruket på nær 70 prosent på om lag 100 år.

I dei kjemiske sambanda sine opptrer aluminium som det treverdige kationet Al³⁺. Sidan aluminium ikkje har d- eller f-elektron, er Al³⁺-ionet i vatn fargelaust. Dette gjeld òg for aluminiumsambindingar, viss det ikkje inngår andre kation eller anion som gir opphav til farge. Mange aluminiumsambindingar, som alun, inneheld krystallvatn og dannar store, velutvikla krystallar ved inndamping.