ما هي خصائص الألمنيوم؟ - لديها أعلى موصلية كهربائية بعد النحاس والنحاس والذهب

الألومنيوم لديه هيكل بلوري مكعب مركزي على الوجه (FCC)، مما يسمح بترتيب فعال للذرات ويوفر القوة والاستقرار. تتم ربط ذرات الألومنيوم معًا بواسطة روابط فلزية، حيث تتم تجاوز الإلكترونات الفالنسية ومشاركتها بين الذرات المجاورة. تؤدي هذه الروابط إلى القوى التماسكية التي تعطي الألومنيوم قوته. عند تعرضه للهواء، يتكون بسرعة طبقة رقيقة من أكسيد الألومنيوم (Al2O3) على سطحه. تعمل هذه الطبقة كحاجز واقٍ، مما يمنع التأكسد والتآكل المستقبلي للمعدن الأساسي. إنها تصلح نفسها تلقائيًا إذا تعرضت للتلف، مما يساهم في مقاومة الألومنيوم للتآكل.

هناك توازن بين القوة العالية والخفة في عدد قليل فقط من المواد في الطبيعة. تكون قوة بعض سبائك الألومنيوم عالية مقارنة بقوة الصلب. يمكن تشكيل الألومنيوم بواسطة طرق مختلفة لتشكيل المعادن. كما يمكن ربط الألومنيوم أيضًا بواسطة اللحام واللحام بالقصدير والتصاق والتثبيت بالريفيت. يمكن لبعض سبائك الألومنيوم استعادة حالتها الأصلية بعد إزالة القوة إذا تأثرت بالقوة أو التأثير في نطاق معين. الألومنيوم هو المعدن الأكثر توصيلًا بعد الفضة والنحاس والذهب، ولهذا السبب يُستخدم في تصنيع أدوات المطبخ ومبادلات الحرارة للماء والزيت.

1. الخواص الفيزيائية:
   - المظهر: الألومنيوم هو معدن لامع ذو لون فضي.
   - الكثافة: يتمتع بكثافة منخفضة نسبياً مقارنة بالعديد من المعادن الأخرى، مما يجعله خفيف الوزن.
   - نقطة الانصهار: للألومنيوم نقطة انصهار منخفضة نسبياً تبلغ 660.32 درجة مئوية (1220.58 درجة فهرنهايت).
   - نقطة الغليان: نقطة غليان الألومنيوم تبلغ 2519 درجة مئوية (4566 درجة فهرنهايت).
2. القوة والمتانة:
   - نسبة القوة إلى الوزن: الألومنيوم معروف بنسبته العالية للقوة إلى الوزن. إنه خفيف الوزن ولكنه يتمتع بقوة جيدة، مما يجعله مفيدًا في التطبيقات التي تتطلب تقليل الوزن.
   - اللدونة: الألومنيوم لديه لدونة عالية جداً، مما يعني أنه يمكن تشكيله بسهولة إلى أسلاك أو ورق رقيق دون أن يفقد سلامته الهيكلية.
   - مقاومة التآكل: الألومنيوم يحتوي على طبقة أكسيد طبيعية تتشكل على سطحه، مما يوفر مقاومة ممتازة للتآكل. تحمي هذه الطبقة الأكسيدية المعدن من التأكسد المستقبلي.
3. التوصيل الحراري والكهربائي:
   - التوصيل الحراري: الألومنيوم هو موصل حراري ممتاز، مما يتيح له نقل الحرارة بسرعة من منطقة إلى أخرى. تعتبر هذه الخاصية مفيدة في تبادل الحرارة وتطبيقات التبريد.
   - التوصيل الكهربائي: الألومنيوم هو أيضًا موصل جيد للكهرباء، على الرغم من أنه ليس بنفس قدرة التوصيل للنحاس. يُستخدم على نطاق واسع في أسلاك الكهرباء وخطوط نقل الطاقة.
4. قابلية الطرق والتشكيل:
   - اللدونة: الألومنيوم لديه لدونة عالية جداً، مما يعني أنه يمكن تشكيله بسهولة بواسطة الطرق أو الضغط إلى أشكال مختلفة دون أن يتكسر.
   - التشكيل: يمكن تشكيله إلى أشكال مختلفة، بما في ذلك الأوراق والأغشية والقضبان والأنابيب والأشكال الالهيكلية المعقدة، مما يجعله متعدد الاستخدامات في عمليات التصنيع.
5. إعادة التدوير:
   - الألومنيوم قابل لإعادة التدوير بشكل كبير ويمكن ذوبانه وإعادة استخدامه دون فقدان خصائصه. إعادة تدوير الألومنيوم يتطلب كمية أقل بكثير من الطاقة مقارنة بالإنتاج الأولي، مما يجعله خيارًا صديقًا للبيئة.
   - الألومنيوم هو معدن نشط نسبيًا، ولكنه يشكل طبقة أكسيدية واقية تمنع مزيدًا من التفاعل مع الأكسجين في الهواء. هذه الطبقة الأكسيدية توفر المعدن بمقاومته للتآكل.

إن الألومنيوم هو مادة معدنية مهمة تتمتع بعدة خواص مميزة، مما يجعلها مفيدة في العديد من التطبيقات المختلفة مثل الصناعة، والبناء، والعلوم والتكنولوجيا، وصناعة السيارات، والعديد من الصناعات الأخرى. سبائك الألمنيوم الصلبة ذات طبقة أكسيد على السطح غير سامة. في حجم متساوٍ، الألمنيوم، مثل النحاس، ينقل حوالي 62% من الكهرباء. وهو يمتلك أعلى قدرة توصيل كهربائية بعد النحاس والذهب. يتمتع الألمنيوم بقدرة على انعكاس الضوء حيث يمكنه أن يعكس أكثر من 80% من أشعة الضوء المرئية والأشعة الغير مرئية التي تتواجد في طول موجة مرئية على طرفي طيف الضوء. على الرغم من أن الألمنيوم يمتلك قدرة توصيل كهربائية عالية جدًا، إلا أنه لا ينتج شرارة.

في الرابطة المعدنية، الإلكترونات الخارجية للذرات لا ترتبط بشكل وثيق بذرات محددة ولكنها حرة للتحرك في جميع أنحاء المعدن. هذا التفكك يسهل نقل الحرارة السريع وتدفق الكهرباء، مما يؤدي إلى قدرة الألمنيوم العالية على التوصيل الحراري والكهربائي. هيكل الألمنيوم على شكل مكعب مركزي الوجوه يسمح بسهولة التشكيل دون تعطيل كبير للترتيب الداخلي للمعدن. رابطة المعدنية، مع إلكتروناتها المفككة، تمكن الذرات من الانزلاق فوق بعضها البعض، مما يجعل الألمنيوم سهل التشكيل والتشكيل.

الألمنيوم لديه نقطة انصهار منخفضة نسبيًا، مما يمكن من عمليات إعادة التدوير الفعالة. يشمل إعادة التدوير ذوبان بقايا الألمنيوم، وإزالة الشوائب، وإعادة تشكيلها في منتجات جديدة، مما يوفر الطاقة مقارنة بالإنتاج الأولي. يتم تخفيف استجابة الألمنيوم بواسطة طبقة أكسيد الألومنيوم الواقية. تتشكل هذه الطبقة الأكسيدية بسرعة على السطح عند تعرض الألمنيوم للأكسجين، مما يمنع التفاعل والتآكل المستقبلي.