Ál

Úr Wikipediu, frjálsa alfræðiritinu
Stökkva á: flakk, leita
  Bór  
Magnesín Ál Kísill
  Gallín  
Aluminium bar surface etched.jpg
Efnatákn Al[1]
Sætistala 13[1]
Efnaflokkur Tregur málmur
Eðlismassi 2700,0[1] kg/
Harka 2,75
Atómmassi 26,981538 g/mól
Bræðslumark 933,47[1] K
Suðumark 2792,0 K
Efnisástand
(við staðalaðstæður)
Fast efni (meðseglandi)
Lotukerfið
Staðsetning áls í lotukerfinu

Ál[1] (sjaldan alúminíum)[1] er frumefni með efnatáknið Al úr bórhópi lotukerfisins með sætistöluna 13.[1] Ál er silfurlitaður og sveigjanlegur tregur málmur. Það leysist almennt ekki í vatni. Það myndar 8% massa jarðskorpunnar og er þar með algengasti málmurinn og þriðja algengasta frumefni hennar á eftir súrefni og kísli. Ál er svo hvarfgjarnt að það kemur ekki fyrir hreint í náttúrunni en finnst í meira en 270 mismunandi efnasamböndum. Ál er jafnan unnið úr súráli með álbræðslu.

Efnið er þekkt fyrir léttleika og viðnám sitt gegn tæringu (vegna fyrirbæris er nefnist hlutleysing). Ál og álblöndur eru aðalsmíðaefni flugvéla og íhluta í margvísleg önnur flutningatæki og byggingar þar sem not eru fyrir léttleika, varanleika og styrk. Ál er einnig mikið notað í drykkjardósir. Vegna hvarfgirni þess er það gagnlegt sem hvati eða bætiefni í ýmsar efnablöndur og er þannig til dæmis notað í ammoníumnítrat-sprengiefni til að auka sprengikraft.

Einkenni[breyta]

Ál er mjúkur, endingargóður, léttur, mótanlegur málmur með útlit allt frá því að vera silfurgljáandi til þess að vera matt grátt, eftir sléttleika yfirborðsins. Ál er óeitrað, óseglandi og óneistandi. Það er óleysanlegt í vínanda en getur leyst í vatni við sérstakar aðstæður. Brotstyrkur hreins áls er 7-11 MPa en vissra álblandna 200-600 MPa.[2] Ál hefur um það bil þriðjung eðlismassa og stífni stáls. Það er teygjanlegt og það má vélvinna, steypa og útpressa auðveldlega.

Tæringarþol getur verið afbragðsgott vegna þunns yfirborðslags áloxíðs sem myndast þegar málmurinn kemst í snertingu við andrúmsloft en lag þetta kemur í veg fyrir frekari oxun. Sterkustu álblöndurnar eru minnst tæringarþolnar vegna galvanískra efnahvarfa við eir.[2] Tæringarþol áls minnkar einnig oft mikið komist það í snertingu við ýmsar saltlausnir en einkum þó við aðra málma.

Álfrumeindir raðast í framhliðar-miðjaða tenings- (FMT) kristalsgrind. Ál hefur háa stöflunar-galla-orku upp á um það bil 200 mJ/m².[3]

Ál er einn fárra málma sem heldur silfurkenndum gljáa einnig þegar það er á formi fíns dufts og er það því mikilvægur þáttur í silfurmálningu. Fægður álspegill hefur mest endurvarp allra málma á 200-400 nm (útfjólubláa) sviðinu og 3000-10000 nm (út-innrauða) sviðinu en á 400-700 nm sýnilega sviðinu lýtur það naumlega í lægra haldi fyrir tini og silfri og á 700-3000 nm sviðinu (nær-innrauða sviðinu) fyrir silfri, gulli og eiri.

Ál er góður varma- og rafleiðari, miðað við þyngd tvöfalt betri rafleiðari en eir. Ál getur virkað sem ofurleiðari; markofurleiðarahitastig þess er 1,2 K og marksegulsvið um það bil 10 mT.[4]

Samsætur[breyta]

Aðalgrein: Samsætur áls

Ál hefur níu samsætur með massatölur frá 23 til 30. Aðeins 27Al (stöðug samsæta) og 26Al (geislavirk samsæta, t1/2 = 7.2 × 105 ár) koma fyrir í náttúrunni. Hinsvegar er 27Al 99.9+ % þeirra samsætna sem koma fyrir í náttúrunni. 26Al verður til við splundrun argons í lofthjúpnum fyrir tilverknað geimgeisla-róteinda. Hagnýt not hafa fundist fyrir álsamsætur við aldursgreiningu sets í úthöfunum, manganhnökra, jöklaíss, kvars í berginnskotum og loftsteinum. Hlutfall 26Al og 10Be hefur verið notað til að rannsaka hlutverk flutnings, setmyndunar, setmyndunartíma og veðrunar á tímakvarðanum 105 til 106 ár.[5] Geimættað 26Al var fyrst notað við rannsóknir á tunglinu og loftsteinum. Eftir að brot losna frá loftsteinum verða þau fyrir áköfu geimgeislunarálagi á ferð sinni um geiminn og þannig verður til verulegt magn 26Al. Þegar loftsteinabrotin falla til jarðar hættir þessi framleiðsla og má því nýta hrörnun þess til að ákvarða jarðneskan aldur brotsins. Rannsóknir á loftsteinum hafa enn fremur leitt í ljós að 26Al var tiltölulega algengt þegar sólkerfið varð til. Flestir loftsteinafræðingar telja að orkan sem losnaði við hrörnun 26Al hafi valdið því að sum smástirni bráðnuðu og sundurgreindust eftir að þau urðu til fyrir 4,55 milljörðum ára.[6]

Birtingarform í náttúrunni[breyta]

Báxítsteinn

Í jarðskorpunni er ál algengasta efnið (8,13% miðað við massa) og þriðja algengasta frumefnið á eftir súrefni og kísli. Vegna þess hve gjarnan það myndar efnasambönd með súrefni kemur það þó nær aldrei fyrir hreint, heldur í oxíðum eða sílíkötum. Feldspör, algengasti hópur steinefna í jarðskorpunni, eru álsílíköt. Hreinan álmálm má finna sem minniháttar þátt á stöðum þar sem súrefni hefur lágan hlutgufuþrýsting, svo sem innan í ákveðnum eldfjöllum.[7]

Enda þótt ál sé afar algengt og útbreitt frumefni er málmurinn ekki unninn úr algengustu álsteindunum. Nær allur álmálmur er framleiddur úr málmgrýtinu báxíti. Báxít kemur fyrir sem veðrunarafurð berggrunns úr kísli með litlu járninnihaldi í hitabeltisloftslagi. Eru báxítnámur af þessum sökum flestallar á breiðu belti í kringum miðbaug.

Framleiðsla og vinnsla[breyta]

Almennt[breyta]

Vegna þess hversu ál kemur sjaldan fyrir hreint var það áður fyrr álitið vera eðalmálmur verðmætara en gull. Árið 1884 var ál dýrara en silfur, gull eða platína. Ál hefur verið fjöldaframleitt í rétt rúmlega 100 ár.

Ál er mjög hvarfgjarn málmur sem myndar háorku-efnatengi við súrefni. Í samanburði við aðra málma er erfitt að vinna það úr málmgrýtinu, svo sem báxíti, vegna orkunnar sem þarf til að draga það út úr súráli, öðru nafni áloxíði (Al2O3). Til dæmis er bein afoxun með kolefni, eins og gert er við framleiðslu járns, ekki möguleg því ál er sterkara afoxunarefni en kolefni. Álið þarf því að vinna með rafgreiningu, sú vinna á sér oftast stað í álveri. Í því ferli er súrálið leyst upp í bráðnu krýolíti. Álið dregst að öðru skautinu þannig að eftir stendur hreinn málmurinn. Rekstrarhiti kerjanna er 950-980 °C, sem er mun lægra en bræðslumark áloxíðs sem er 2.000 °C. Krýolít finnst sem bergtegund á Grænlandi en til iðnaðarnota hefur því verið skipt út fyrir tilbúið efni. Krýolít er efnasamband áls, natríns og kalkflúoríða: Na3AlF6. Áloxíðið (hvítt duft) er fengið með því að hreinsa súrál í Bayer-ferlinu eftir Karl Bayer. (Áður fyrr var Deville-ferlið ríkjandi hreinsunaraðferð).

Rafgreiningin kom í stað Wöhler-ferlisins sem fólst í afoxun vatnsfirrts álklóríðs með kalíni. Bæði rafskautin sem notuð eru í rafgreiningu áloxíðs eru kolefni. Þegar málmgrýtið er bráðið geta jónir þess ferðast frjálst. Hvarfið við bakskautið er

Al3+ + 3 e → Al

Áljónin afoxast hér (rafeindum er bætt við). Álmálmurinn sekkur þá til botns og er fjarlægður.

Við forskautið myndast súrefni:

2 O2− → O2 + 4 e

Kolefnisforskautið oxast og þannig losnar koltvísýringur.

O2 + C → CO2

Forskautunum í afoxunarkeri þarf að skipta út reglulega því þau eyðast í ferlinu.

Bakskautin oxast hinsvegar ekki því fljótandi álið í kerinu heldur súrefni frá þeim. Bakskaut eyðast engu að síður, aðallega vegna rafefnafræðilegra ferla. Eftir 5-10 ár, eftir strauminum sem notaður er í rafgreiningunni, þarf að endursmíða kerið vegna bakskautsslits.

Þróun álframleiðslu heimsins

Álframleiðsla með rafgreiningu með Hall-Héroult-ferlinu er mjög orkufrek, en allir aðrir ferlar hafa reynst dýrari eða verri fyrir umhverfið. Meðalorka á massaeiningu í álframleiðslu í heiminum er 15±0,5 kílóvattstundir á kg framleidds áls (52-56 MJ/kg). Nýjustu bræðslur ná um það bil 12,8 kWh/kg (46,1 MJ/kg). (Þetta má bera saman við hvarfvarmann, 31 MJ/kg, og Gibbsorku hvarfsins, 29 MJ/kg. Afoxunarlínustraumar fyrir eldri tæknir eru 100-200 kA, allranýjustu álverum[8] vinna við um það bil 350 kA. Fréttst hefur af tilraunum með 500 kA ker.

Endurvinnslutákn áls

Endurheimt málmsins með endurvinnslu er orðinn mikilvægur hluti áliðnaðarins. Í endurvinnslu er brotamálmurinn bræddur en til þess þarf aðeins 5% orkunnar sem þarf til að vinna ál úr álgrýti. Umtalsverður hluti, allt að 2-15% ílagsins, tapast hinsvegar sem sori (öskukennt oxíð).[9] Lítið bar á endurvinnslu þar til seint á 7. áratugnum, þegar vaxandi notkun drykkjardósa vakti almenning til vitundar um hana. Er nú svo komið að á Norðurlöndum, þar sem endurvinnsla álumbúða er mest í heiminum, skila sér um það bil 85% þeirra. Í Bandaríkjunum er endurvinnsla hinsvegar mun skemmra á veg komin eða tæp 60% og mætti loka nokkrum álverum ef hlutfallið væri þar hið sama og á Norðurlöndum.

Raforka er 20-40% kostnaðarins við álframleiðslu, eftir staðsetningu álvera. Þeim er helst komið fyrir þar sem gnótt er ódýrrar raforku, svo sem (í röð eftir framleiðslumagni): Alþýðulýðveldinu Kína, Rússlandi, Bandaríkjunum, Quebec og Bresku Kólumbíu í Kanada, Ástralíu, Brasilíu, Noregi, Indlandi, Flóaríkjunum, Suður-Afríku og á Íslandi.

Árið 2005 var Alþýðulýðveldið Kína efst með tæpan fimmtung heimsframleiðslunnar. Sama ár taldist álframleiðsla Íslendinga 721.000 tonn eða 2,2% heimsframleiðslunnar.

Síðastliðin 50 ár hafa Ástralir gerst meiriháttar framleiðendur súrálgrýtis og áls.[10] Ástralir framleiddu 62 milljónir tonna báxíts árið 2005. Áströlsku námurnar líða fyrir tiltekin úrvinnsluvandamál, sumar þeirra hafa hátt kísilinnihald, en í staðinn hafa þær þann kost að vera grunnar og auðunnar.[11]

Álvinnsla á Íslandi[breyta]

Álver Fjarðaráls á Reyðarfirði meðan það var í byggingu.

Á Íslandi hófst álvinnsla árið 1969 með gangsetningu álvers Íslenska álfélagsins, ISAL. Framleiðslan fyrsta árið var 33.000 tonn. Eigandi félagsins var svissneska álfyrirtækið Alusuisse sem árið 2000 var keypt af kanadíska álfyrirtækinu Alcan, sem nú heitir Rio Tinto Alcan. Hinn 11. júní árið 1998 var gangsett álver Norðuráls á Grundartanga í Hvalfirði. Eigandi þess er bandaríska álfyrirtækið Century Aluminium. Í júní 2007 var svo gangsett álver Alcoa Fjarðaáls á Reyðarfirði. Það er í eigu bandaríska álrisans Alcoa. Fyrsti ársfjórðungur 2008 var fyrsti ársfjórðungur þar sem ál fór fram úr sjávarafurðum í verðmæti vöruútflutnings, með 37,7% heildar.[12] Þá er því spáð að álútflutningur verði rúmlega 30% heildarútflutningstekna Íslands fyrir árið 2008 sem er 70% aukning frá fyrra ári þegar hann var 17,8%. Árið 2009, þegar Fjarðaál verður komið í fulla framleiðslugetu, er því spáð að hlutfallið fari vel yfir 30%.[13] Þar með hefur Ísland langmesta álframleiðslu allra landa sem hlutfall útflutningstekna.

Efnafræði[breyta]

Oxunarástand eitt[breyta]

  • AlH verður til þegar ál er hitað í lofti sem inniheldur vetni.
  • Al2O verður til með hitun venjulega oxíðsins, Al2O3, með kísli við 1800 °C í lofttæmi.
  • Al2S má búa til með því að hita Al2S3 með álsvarfi við 1300 °C í lofttæmi. Það afhlutfallast hratt yfir í upphafsefnin. Seleníðið er búið til á hliðstæðan hátt.
  • AlF, AlCl og AlBr eru til á gasfasa þegar þríhalíðið er hitað með áli.

Álhalíð eru yfirleitt á forminu AlX3, það er AlF3, AlCl3, AlBr3, AlI3 og svo framvegis

Oxunarástand tvö[breyta]

Oxunarástand þrjú[breyta]

  • Samkvæmt reglum Fajans kemur einfalda þrígilda katjónin Al3+ ekki fyrir í vatnsfirrtum söltum eða tvígildum efnasamböndum svo sem Al2O3. Hýdroxíðið er veikur basi og ekki er hægt að útbúa álsölt veikra sýra svo sem karbonats. Sölt sterkra sýra svo sem nítrats eru stöðug og vatnsleysanleg og mynda hýdröt með að minnsta kosti sex sameindum kristalsvatns.
  • Álkarbíð, Al4C3, myndast við hitun ílagsefnanna upp fyrir 1000 °C. Fölgulir kristallarnir hafa flókna grindarbyggingu. Hvarfist þeir við vatn eða veikar sýrur myndast metan. Asetylíð, Al2(C2)3, myndast þegar asetýleni er hellt yfir hitað ál.
  • Álfosfíð, AlP, myndast á hliðstæðan hátt, og myndar með vatnshverfingu fosfín.
  • Áloxíð, Al2O3, kemur fyrir í náttúrunni sem kórúndúm. Það myndast við brennslu áls í súrefni eða með því að hita hýdroxíðið, nítratið eða súlfíðið. Sem gimsteinn hefur það hörku sem aðeins demantur, bórnítríð og karbórúndum taka fram. Það er nærri óleysanlegt í vatni.
  • Álhýdroxíð má mynda sem hlaupkennt útfall með því að bæta ammoníaki við vatnsleyst álsalt. Það er mjög veik sýra og tvísúrhneigt og myndar álefnasambönd með alkalísöltum. Það finnst í ýmsum kristalsmyndum.
  • Álflúoríð, AlF3, er myndað með því að meðhöndla hýdroxíðið með HF, eða úr upprunaefnunum. Það er gert úr risastórri sameind sem gufar upp án þess að bráðna við 1291 °C. Það er mjög óvirkt. Hinir þríhalíðarnir eru tvennur með brúarkennda byggingu.
  • Álflúoríð/vatnsflókar: Þegar ál og flúrsalt eru saman í vatnslausn mynda þau greiðlega flóknar jónir svo sem AlF(H2O)5+2, AlF3(H2O)30 og AlF6-3. Af þeim er AlF6-3 stöðugust. Það stafar af því að ál og flúrsalt, sem eru bæði mjög þéttar jónir, passa akkúrat saman til að mynda átthyrnda álhexaflúoríðflókann. Þegar ál og flúrsalt eru saman í vatni í mólhlutföllunum 1:6 verður AlF6-3 algengasta myndin, einnig í tiltölulega lágum styrk.
  • Lífræn-málmkennd efnasambönd með reynsluformúluna AlR3 eru til, ýmist á formi risasameinda, tvenna eða þrenna. Viss not eru fyrir þau í lífrænum efnasmíðum, til dæmis þrímetýlál.

Klasar[breyta]

Í tímaritinu Science 14. janúar 2005 var greint frá því tekist hefði að fá klasa 13 álfrumeinda (Al13) til að hegða sér eins og joðfrumeind og að 14 álfrumeindir (Al14) hefðu hegðað sér eins og alkalímálmur. Vísindamennirnir bundu einnig 12 joðfrumeindir við Al13-klasa og bjuggu þannig til nýjan flokk fjöljoðíðs. Sagt er að þessi uppgötvun gefi kost á nýrri aðferð við flokkun lotukerfisins: ofurfrumeindir.[14]

Notkunarsvið[breyta]

Almenn not[breyta]

Áldós
Austin A40 frá 1951 með skel úr áli.

Ál er mest notaði málmurinn að frátöldu járni og málmblöndum byggðum á því.[15] Heimsframleiðslan árið 2008 var 35 milljónir tonna, meiri en nokkurs annars málms nema járns (1000 milljónir tonna). Tiltölulega hreint ál er aðeins notað þar sem tæringarþol og/eða vinnanleiki skiptir meira máli en styrkur eða harka. Setja má þunnt lag af áli á flatt yfirborð með eðlisfræðilegri gufuhélun eða (miklu sjaldnar) efnafræðilegri gufuhélun eða öðrum efnafræðilegum aðferðum til að búa til ljóshúðun og spegla. Þegar húð úr hreinu áli er búin til með þessum hætti endurvarpar hún sýnilegu ljósi vel (um það bil 92%) og mið- og út-innrauðu afar vel (allt að 98%).

Hreint ál hefur lágan togstyrk, en bæta má aflfræðilega eiginleika þess mikið með varma-vélrænni vinnslu, einkum eldherðingu.

Ómissandi íhlutir í flugvélar og eldflaugar gerðir úr álblöndum vegna hás styrks-massa-hlutfalls þeirra. Ál myndar greiðlega blöndur með mörgum frumefnum svo sem eiri, sinki, magnesíni, mangani og kísli (til dæmis dúrál). Nú til dags eru nær öll efni sem eru kölluð ál í daglegu tali í rauninni blöndur. Til dæmis er hinn algengi álpappír blanda úr 92-99% áli.

Nokkur hinna mörgu nota fyrir ál eru í:

Efnasambönd áls[breyta]

Álblöndur notaðar í byggingarhluti[breyta]

Álfrauð
Aðalgrein: Álblöndur

Álblöndur með breiðu úrvali eiginleika eru notaðar í verkfræðilegum byggingum. Blöndurnar eru flokkaðar með talnakerfi (ANSI) eða með heitum sem gefa til kynna helstu innihaldsefni blöndunnar (DIN og ISO).

Styrkur og ending álblandna eru mjög mismikil, ekki aðeins vegna íblöndunarefnanna heldur vegna hitameðhöndlunar og framleiðsluferla. Þekkingarskortur á réttum aðferðum hefur stundum valdið hönnunargöllum í byggingum og í kjölfarið vantrausti á ágæti áls sem byggingarefni.

Ein veruleg takmörkun álblandna sem byggingarefni er þreytu-styrkur þeirra. Ólíkt stáli hafa álblöndur ekkert vel skilgreint þreytumark sem þýðir að þreytubrot á sér stað á endanum jafnvel vegna mjög lítils lotubundins álags. Þetta þýðir að verkfræðingar verða að meta álagsmynstur mannvirkisins og hanna út frá ákveðnum líftíma en ekki óendanlegum.

Annar mikilvægur eiginleiki álblandna er viðkvæmni þeirra fyrir hita. Það flækir verkstæðisvinnuferli sem fela í sér hitun að ólíkt stáli bráðnar ál án þess að verða fyrst rauðglóandi. Þetta veldur því að notkun gasbrennara til að móta ál útheimtir nokkra sérkunnáttu því ekki er hægt að sjá hversu nærri efnið er því að bráðna. Í álblöndum þróast einnig innri spennur vegna hitunaraðgerða eins og suðu og steypu. Vandinn við álblöndur í þessu tilliti er lágt bræðslumark þeirra, sem veldur því að hlutir úr þeim aflagast frekar fyrir áhrif spenna vegna hitameðhöndlunar. Ná má fram stýrðri spennuminnkun meðan á framleiðslu stendur með því að hitameðhöndla hlutina í ofni og kæla þá síðan smám saman – í reynd glóða spennurnar.

Lágt bræðslumark álblandna hefur ekki útilokað notkun þeirra í eldflaugaiðnaðinum, ekki einu sinni við smíði brennsluhólfa þar sem lofttegundir ná 3500 K hita. Í Agena efristigs-eldflaugina var notað ál með afturvirkri kælingu í vissa íhluti stútsins, þar með talið koksvæðið þar sem hitaálagið er mest.

Álrafleiðslur[breyta]

Aðalgrein: Álvír

Samanborið við eir hefur ál 65% rafleiðninnar miðað við rúmmál en 200% miðað við massa. Eir er hefðbundið efni í rafleiðslur í húsum. Á sjöunda áratugnum var ál umtalsvert ódýrara en eir og var því tekið að nota það í húsarafleiðslur í Bandaríkjunum, enda þótt festibúnaður hafi oft ekki verið gerður fyrir álvír. Í sumum tilvikum olli hærri varmaþenslustuðull álsins misþenslu milli hans og festinganna sem voru úr öðrum málmi sem olli því á endanum að vírinn losnaði. Einnig hefur hreint ál tilhneigingu til að skríða undir stöðugum þrýstingi (því meira sem hitinn er hærri) sem veldur einnig losi festinga. Síðast en ekki síst hækkaði rafviðnám festingarinnar vegna galvanískrar tæringar.

Allt olli þetta ofhitnun og losi á festingum og það aftur eldsvoðum. Byggingamenn tóku að forðast álvíra og í mörgum sveitarfélögum var notkun þeirra bönnuð í nýbyggingum í mjög smáum stærðum. Þar kom að nýjar festingar komu fram sem hannaðar voru til að losna hvorki né ofhitna. Þær voru merktar „Al/Cu“ í fyrstu en nú „CO/ALR“. Nýjar málmblöndur, hannanir og aðferðir eru nú notaðar fyrir álvíra með álúttökum.

Ál hefur alloft verið notað í vöf rafhreyfla af ofangreindum ástæðum. Eir hefur þó haldið stöðu sinni á þessu notkunarsviði vegna þess að í rafhreyflum er mikilvægt að hámarka rafleiðni per rúmmál.

Álblöndur eru oft notaðar í háspennulínur.[17]

Saga[breyta]

Forn-Grikkir og Rómverjar notuðu álsölt sem litfesti við fatalitun og sem herpir þegar bundið var um sár; álún er enn þá notað sem herpiefni (til að stöðva blæðingar). Árið 1761 lagði Guyton de Morveau til að grunngerð álúns yrði kölluð alumine. Árið 1808 greindi Humphry Davy fyrstur manna málmkennt grunnefni álúns sem hann nefndi fyrst alumium og síðar aluminum.

Friedrich Wöhler er almennt eignaður heiðurinn af því að hafa fyrstur manna einangrað ál (á latínu alumen, álún) árið 1827 með því að blanda vatnsfirrtu álklóríði saman við kalín. Danski eðlis- og efnafræðingurinn Hans Christian Ørsted hafði þó fyrstur búið málminn til tveimur árum áður (í óhreinni mynd) og má því einnig telja hann hafa uppgötvað hann.[18] Enn fremur uppgötvaði Pierre Berthier ál í súrálgrýti og vann það úr því.[19] Frakkinn Henri Etienne Sainte-Claire Deville endurbætti aðferð Wöhlers árið 1846 og lýsti endurbótum sínum í bók sem kom út árið 1859, en helsta bótin var notkun natríns í stað hins umtalsvert dýrara kalíns.

Áður en Hall-Héroult-ferlið var þróað var einstaklega erfitt að vinna ál úr hinum ýmsu málmgrýtum. Fyrir vikið var hreint ál verðmætara en gull. Álstangir voru sýndar við hlið frönsku krúnudjásnanna á Heimssýningunni 1855 og Napóleón III var sagður hafa látið mestu heiðursgesti sína snæða af áldiskum, meðan aðrir máttu gera sér silfurborðbúnað að góðu.

Ál var valið í tind Washington-minnismerkisins árið 1884 þegar 30 grömm kostuðu dagslaun verkamanns við verkið;[20] ál var álíka verðmætt og silfur.

Cowles-fyrirtækin magnframleiddu ál í Bandaríkjunum og Englandi með aðstoð bræðsluofna á borð við bræðsluofn Carls Wilhelms Siemens árið 1886.[21] Charles Martin Hall í Ohio í Bandaríkjunum og Paul Héroult í Frakklandi þróuðu hvor í sínu lagi Hall-Héroult-rafgreiningarferlið sem gerði vinnslu áls úr málmgrýti ódýrari og er nú ríkjandi vinnsluaðferð um allan heim. Með Hall-Héroult-ferlinu er ekki hægt að fá fram ofurhreint ál beint. Árið 1888 var Pittsburgh Reduction Company stofnað, nú þekkt sem Alcoa, með ferli Halls[22] og fjárstuðningi Alfred E. Hunt. Árið 1889 var ferli Héroults notað í Sviss við framleiðslu hjá Aluminium Industrie, nú Alcan, og árið 1896 í Skotlandi hjá British Aluminium, nú Luxfer Group og Alcoa.[23]

Þegar kom fram á árið 1895 var farið að nota málminn sem byggingarefni svo sem í hvolfþak Aðalritarabyggingarinnar í Sydney í Ástralíu.

Í sjóherjum margra landa er ál notað í yfirbyggingu skipanna. Þó hefur eldsvoði árið 1975 í USS Belknap sem eyðilagði ályfirbyggingu þess að innan, sem og tjón í orrustum á breskum skipum í Falklandseyjastríðinu valdið því að margir sjóherir hafa skipt yfir í skip sem alfarið eru gerð úr stáli. Önnur nýleg þróun í gerð herskipa er að smíða þau úr koltrefjum.

Verð á áli hefur fallið mikið í kjölfar hnattrænnar bankakreppu síðla árs 2008.[24]

Ál í náttúrunni og lífverum[breyta]

Ál er eitt fárra frumefna sem koma fyrir í ríkum mæli í náttúrunni sem virðast ekki hafa neitt hlutverk í lífverum.

Ál á formi hinna ýmsu salta (fosfata og sílíkata) er innihaldsefni ýmissa plantna og ávaxta sem taka umrædd sölt upp úr jarðveginum með vatni. Á það einkum við sé jarðvegurinn súr.

Ál í matvælum[breyta]

Í flestum matvælum má finna ál sem snefilefni.[25][26] Að meðaltali innbyrðum við 25 mg áls á dag með matnum á formi hinna ýmsu salta. Sé hann matreiddur með mataráhöldum úr áli (súr matvæli leysa ál) og geymdur í álpappír, getur þessi tala tvö- til þrefaldast. Ál er einnig sett í matvæli sem málmur á örsmæðarformi og í meiri mæli sem álsílíköt (seólít). Álsílíkat er þannig innihaldsefni matarlitar (E173), bökunarvara, lyftidufts, smurosts og niðurlagðs súrs grænmetis. Þá er það notað gegn kekkjamyndun í kaffihvítti, matarsalti og grænmeti. Áhrifa-litarefni sem innihalda ál eru notuð sem naglalakk, í hjúp sætra bökunarvara og í kökuskreytingar.

Álsambönd finnast í vörum til líkamshirðu (sólarolíu, svitalyktareyði og tannkremi), lyfjum sem lækka sýrustig magans (Antacida), niðurgangslyfjum (Kaolín, Attapulgite, Bolus) og mörgum blóðfitulækkandi lyfjum (álklórfíbrat). Einnig finnst það í úrgangi sem fellur til við framleiðslu áls, pappírs, glers, postulíns og vefnaðarvöru.

Áhrif áls á mannslíkamann[breyta]

Álsambönd geta valdið skorti á blóðrauða (blóðleysi) því þau setjast á sömu geymsluprótein og járn. Það getur haft áhrif á efnaskipti í beinum, flýtt fyrir gigt, valdið truflunum á taugakerfi svo sem minnis- og málörðugleikum, sleni og árásargirni. Það leiðir með tímanum í öllu falli af sér lifrar- og nýrnaskaða (en við því eru til ráð). Ál truflar efnaskipti kalsíns, króms, járns, flúors, eirs, magnesíns, fosfats, kísils, sinks og fjörefnanna B6 og D.

Samkvæmt nýjustu rannsóknum þýsku áhættumatsstofnunarinnar er engin fylgni milli upptöku áls úr mat og Alzheimer-sjúkdómsins, ólíkt því sem ýmsar fyrri rannsóknir höfðu gefið til kynna.

Fáein prósent íbúafjöldans bregðast við áli með sterkum ofnæmisviðbrögðum. Við notkun svitalyktareyða fá þau útbrot, við neyslu matar sem eldaður var í álpottum eða -pönnum fá þau meltingartruflanir og eiga erfitt með að taka upp næringarefnin; við neyslu lyfja með álinnihaldi kasta þau upp og/eða sýna önnur eitrunareinkenni.

Tilvísanir[breyta]

  1. 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 Efnafræði
  2. 2,0 2,1 I.J. Polmear, Light Alloys: From Traditional Alloys to Nanocrystals 4. útg. (Butterworth-Heinemann, 2005).
  3. G. E. Dieter, Mechanical Metallurgy, McGraw-Hill, 1988.
  4. John F. Cochran og D. E. Mapother, „Superconducting Transition in Aluminum“, Physical Review 111 (1) (1958): 132–142.
  5. Cosmogenic Isotopes and Aluminum.
  6. Robert T. Dodd, Thunderstones and Shooting Stars: The Meaning of Meteorites (Cambridge, MA: Harvard University Press, 1986): 89-90.
  7. „Aluminum Mineral Data“, skoðað þann 9. júlí 2008.
  8. AME Mineral Economics, Aluminium Smelters (Skoðað 17. apríl 2008).
  9. Benefits of Recycling
  10. The Australian Industry (Skoðað 11. ágúst 2007).
  11. Australian Bauxite (Skoðað 11. ágúst 2007).
  12. Útvarpsþátturinn Spegillinn 18. ágúst 2008 (Skoðað 2. september 2008).
  13. „Útflutningstekjur vegna áls yfir 30%“ Mbl.is 10. september 2008 (Skoðað 10. september 2008).
  14. Clusters of Aluminum Atoms Found to Have Properties of Other Elements Reveal a New Form of Chemistry, 13. janúar 2005. Eberly College of Science
  15. Encyclopædia Britannica
  16. Aluminum in Watchmaking
  17. Þorsteinn Sigfússon, Dögun vetnisaldar. Róteindin tamin (Reykjavík: Hið íslenska bókmenntafélag, 2008): 161.
  18. Yinon Bentor, Periodic Table: Aluminum(Skoðað 11. ágúst 2007).
  19. Pierre Berthier (Skoðað 11. ágúst 2007).
  20. George J. Binczewski (1995). „The Point of a Monument: A History of the Aluminum Cap of the Washington Monument“. JOM 47 (11): 20–25. 
  21. „Cowles' Aluminium Alloys“, The Manufacturer and Builder 18 (1) (1886) (Skoðað 27. október 2007); McMillan, Walter George, A Treatise on Electro-Metallurgy (London, Philadelphia: Charles Griffin and Company, J.B. Lippincott Company, 1891): 302-305; og Sackett, William Edgar, John James Scannell og Mary Eleanor Watson, New Jersey's First Citizens (New Jersey: J.J. Scannell, 1917/1918): 103-105 (Skoðað 25. október 2007)
  22. Charles Martin Hall, „Process of Reducing Aluminium from its Fluoride Salts by Electrolysis“, einkaleyfi nr. 400664 (2. apríl 1889).
  23. Donald Holmes Wallace, Market Control in the Aluminum Industry (Cambridge, MA: Harvard University Press, 1937) (Skoðað 27. október 2007).
  24. Aluminum prices
  25. Aluminium in Lebensmitteln: lebensmittel.org
  26. Vísindavefurinn:Er ál að finna í einhverjum matvælum?

Tengt efni[breyta]

Einkennismerki Wikiorðabókar
Wikiorðabókin er með skilgreiningu á orðinu
Wikimedia Commons er með margmiðlunarefni sem tengist