Aluminium

Daripada Wikipedia, ensiklopedia bebas.
Lompat ke: pandu arah, cari
13 magnesiumaluminiumsilikon
B

Al

Ga
Al-TableImage.png
Umum
Nama, Simbol, Nombor aluminium, Al, 13
Siri kimia logam lemah
Kumpulan, Kala, Blok 13, 3, p
Rupa keperakan
Al,13.jpg
Jisim atom 26.9815386(8) g/mol
Konfigurasi elektron [Ne] 3s2 3p1
Bilangan elektron per petala 2, 8, 3
Sifat fizikal
Keadaan pepejal
Ketumpatan (sekitar suhu bilik) 2.70 g/cm³
Ketumpatan cecair pada takat lebur 2.375 g/cm³
Takat lebur 933.47 K
(660.32 °C, 1220.58 °F)
Takat didih 2792 K

(2519 °C, 4566 °F)

Haba pelakuran 10.71 kJ/mol
Haba pengewapan 294.0 kJ/mol
Muatan haba (25 °C) 24.200 J/(mol·K)
Tekanan wap
P/Pa 1 10 100 1 k 10 k 100 k
pada T/K 1482 1632 1817 2054 2364 2790
Sifat atom
Struktur hablur kubus berpusat muka
Keadaan pengoksidaan 3
(oksida amfoterik)
Keelektronegatifan 1.61 (skala Pauling)
Tenaga pengionan pertama: 577.5 kJ/mol
kedua: 1816.7 kJ/mol
ketiga: 2744.8 kJ/mol
Jejari atom 125 pm
Jejari atom (kiraan) 118 pm
Jejari kovalen 118 pm
Lain-lain
Sifat kemagnetan paramagnet
Rintangan elektrik (20 °C) 26.50 nΩ·m
Kekonduksian terma (300 K) 237 W/(m·K)
Pengembangan terma (25 °C) 23.1 µm/(m·K)
Kelajuan bunyi (rod halus) (suhu bilik) (diguling) 5000 m/s
Modulus Young 70 GPa
Modulus ricih 26 GPa
Modulus pukal 76 GPa
Nisbah Poisson 0.35
Skala kekerasan Mohs 2.75
Kekerasan Vickers 167 MPa
Kekerasan Brinell 245 MPa
Nombor CAS 7429-90-5
Isotop
iso NA separuh hayat DM DE (MeV) DP
26Al syn 7.17×105thn β+ 1.17 26Mg
ε - 26Mg
γ 1.8086 -
27Al 100% Al stabil dengan 14 neutron
Rujukan


Aluminium adalah unsur kimia dalam jadual berkala yang mempunyai simbol Al dan nombor atom 13. Ia merupakan ahli kumpulan dalam unsur kimia yang bernama logam lemah dan mempunyai ciri keperakan dan mulur. Aluminium dijumpai terutamanya dalam bijih bauksit dan adalah terkenal kerana daya tahan pengoksidaannya (oleh sebab fenomena pempasifan) dan oleh sebab keringanannya. Aluminium digunakan dalam banyak industri untuk menghasilkan bermacam-macam keluaran kilang dan adalah sangat penting dalam ekonomi dunia. Komponen berstruktur yang diperbuat daripada aluminium dan aloi-aloinya adalah penting dalam industri aeroangkasa dan juga dalam kenderaan serta bangunan, di mana keringanan, ketahanan, dan kekuatan adalah diperlukan.

Sifat[sunting | sunting sumber]

Sekeping logam aluminium dengan panjang 15 cm

Aluminium adalah merupakan logam yang lembut dan ringan, dengan rupa keperakan pudar, oleh kerana kehadiran lapisan pengoksidaan yang nipis yang terbentuk apabila didedahkan kepada udara. Aluminium adalah tak bertoksik (dalam bentuk logam), tak bermagnet, dan tidak menghasilkan cucuh. Aluminium tulen mempunyai kekuatan tegangan sebanyak 49 megapascal (MPa) dan 700 MPa sekiranya dibentuk menjadi aloi. Aluminium mempunyai ketumpatan satu pertiga daripada ketumpatan keluli atau tembaga; adalah boleh tempa, mulur, dan mudah dimesin dan ditempa; dan mempunyai daya tahan kakisan serta ketahanan yang sangat baik oleh sebab lapisan pelindung oksidanya. Kemasan cermin aluminium mempunyai kepantulan yang tertinggi antara semua logam dalam rantau 200-400 nm (Ultaungu), dan 3000-10000 nm (Inframerah jauh), sementara dalam julat penglihatan iaitu 400-700 nm ia diatasi sedikit oleh perak, dan dalam julat 700-3000 (Inframerah dekat) diatasi oleh perak, emas dan tembaga. Ia merupakan logam kedua paling mudah tertempa (selepas emas) dan keenam paling mulur.

Kegunaan[sunting | sunting sumber]

Sama ada dikira dari segi kuantiti atau nilai, penggunaan aluminium mengatasi kesemua logam kecuali besi, dan ia amatlah penting dalam hampir semua bahagian dalam ekonomi dunia.

Aluminium tulen mempunyai kekuatan tegangan yang rendah, tetapi sedia untuk membentuk aloi bersama dengan banyak unsur seperti tembaga, zink, magnesium, mangan dan silikon (contohnya, duralumin). Pada masa kini, hampir semua bahan yang dianggap aluminium adalah sebenarnya sejenis aloi aluminium. Aluminium tulen hanya ditemui apabila daya tahan kakisan adalah lebih penting daripada kekuatan atau kekerasan. Sedemikian juga, istilah "aloi" dalam penggunaan umum masa kini biasanya membawa maksud aloi aluminium.

Apabila digabung secara proses termomekanikal, aloi aluminium menunjukkan peningkatan memberangsangkan dari segi sifat mekanikal. Aloi aluminium membentuk komponen penting dalam pesawat udara dan roket oleh sebab nisbah kekuatan kepada beratnya.

Apabila aluminium mengewap dalam vakum (hampagas) ia membentuk sejenis salutan yang memantul kedua-dua cahaya tampak dan inframerah. Salutan ini membentuk satu lapisan pelindung yang nipis iaitu aluminium oksida yang tidak merosot seperti apa yang terjadi pada salutan perak. Lebih terperinci, hampir semua cermin masa kini diperbuat daripada salutan pemantul nipis aluminium yang diletakkan di belakang permukaan sekeping kaca apung. Cermin teleskop juga disaluti satu lapisan nipis aluminium, tetapi disalut pada bahagian hadapan untuk mengelakkan pantulan dalaman, sungguhpun tindakan sedemikian akan menyebabkan permukaan lebih mudah terdedah kepada kerosakan.


Sebahagian daripada kegunaan-kegunaan aluminium dalam:

  • Pengangkutan (kenderaan, kapal terbang, jentera, kenderaan landasan, kapal laut, dsb.)
  • Pembungkusan (tin aluminum, kerajang aluminium, dsb.)
  • Rawatan air
  • Pembinaan (tingkap, pintu, sisian, dawai binaan, dsb.
  • Barangan pengguna tahan lama (perkakas, peralatan dapur, dsb.)
  • Talian penghantaran elektrik (berat pengalir aluminium adalah setengah daripada berat tembaga dengan kekonduksian yang sama dan lebih murah [1])
  • Jentera
  • besi waja MKM dan magnet Alnico, sungguhpun aluminium secara sendirinya adalah tidak bermagnet
  • Aluminium ketulenan unggul (SPA, 99.980% to 99.999% Al), digunakan dalam elektronik dan cakera padat.
  • Serbuk aluminium, agen pemperakan yang biasa digunakan dalam cat. Serpihan aluminium juga dimasukkan dalam cat alas, terutamanya kayu cat penyebu — semasa pengeringan, serpihan akan bertindan lalu membentuk lapisan kalis air.
  • Aluminium beranod adalah lebih stabil kepada pengoksidaan lanjut, dan digunakan dalam pelbagai bidang pembinaan.
  • Kebanyakan penenggelam haba komputer moden dalam unit pemprosesan pusat adalah diperbuat daripada aluminium kerana ia mudah diperbuat dan mempunyai kekonduksian haba yang baik. Penenggelam haba tembaga adalah lebih kecil tetapi adalah lebih mahal dan sukar untuk dikilangkan.

Aluminium oksida, alumina, dijumpai secara semulajadi dalam korundum (delima dan nilam), emeri, dan digunakan dalam pembuatan kaca. Delima dan nilam sintetik digunakan dalam laser untuk penghasilan cahaya koheren.

Aluminium teroksida dengan sangat bertenaga dan ini menyebabkannya digunakan dalam bahan api pepejal roket, termit, dan lain-lain komposisi piroteknik.

Aluminium juga adalah sejenis superkonduktor, dengan suhu genting superkonduktor 1.2 kelvin.

Kegunaan kejuruteraan[sunting | sunting sumber]

Aloi aluminium mempunyai bermacam-macam sifat dan adalah digunakan dalam struktur kejuruteraan. Sistem aloi dikelaskan menggunakan sistem nombor (ANSI) atau menggunakan nama untuk menunjukkan juzuk pengaloian utama (DIN dan ISO). Memilih aloi yang sesuai untuk aplikasi yang diberikan melibatkan pertimbangan antara lainnya, kekuatan, kemuluran, kebolehbentukan, kebolehkimpalan dan rintangan kakisan.

Penggunaan aluminium yang kurang sesuai boleh mengakibatkan masalah, terutamanya berbanding dengan besi atau keluli, yang pada luarnya tampak lebih baik dari segi sifat, yang dianggap oleh pereka gerak hati, mekanik dan juruteknik. Pengurangan sebanyak dua pertiga berat bagi sebuah alat aluminium berbanding dengan alat besi dan keluli dengan saiz yang sama nampak agak menarik, akan tetapi ia haruslah mengambil kira pengurangan dua pertiga dari segi kekukuhan alat tersebut. Oleh itu, walaupun penggantian terus alat daripada besi atau keluli dengan pendua daripada aluminium mungkin masih dapat membekalkan kekuatan yang boleh diterima untuk menahan bebanan puncak, namun kebolehlenturan yang juga meningkat akan menyebabkan tiga kali lebih pemesongan pada alat tersebut.

Sekiranya kegagalan bukan menjadi masalah tetapi kelenturan berlebihan tidak dikehendaki kerana keperluan dalam kejituan kedudukan atau kecekapan dalam penghantaran kuasa, penggantian ringkas tiub atau saluran keluli menggunakan saluran aluminium sama saiz akan mengakibatkan darjah kelenturan yang tidak dikehendaki; sebagai contoh, kelenturan yang meningkat oleh bebanan kendalian yang diakibatkan oleh penggantian kerangka tiub keluli pada basikal dengan tiub aluminium berdimensi sama akan menyebabkan salah jajaran pada rangkaian kuasa dan juga penyerapan daya pengendalian. Jika ketegaran ditingkatkan melalui penebalan dinding tiub, ini akan meningkatkan berat pada kadar terus, dan ini akan menghilangkan kelebihan dalam keringanan alat apabila ketegaran dipulihkan semula.

Aluminium paling baik digunakan dengan mereka semula alat supaya sifat-sifat disesuaikan dengan penggunaan; sebagai contoh membuat basikal menggunakan tiub aluminium dengan diameter (ukur lilit) berukuran lebih besar, bukan dengan menebalkan dindingnya. Dengan cara ini, ketegaran boleh dipulihkan atau juga diperbaiki tanpa meningkatkan berat. Had proses ini ialah peningkatan dalam kerentanan kegagalan secara lengkok, di mana sisihan daya dari mana-mana arah selain daripada arah menerusi paksi tiub menyebabkan perlipatan dinding tiub.

Model terbaru kereta Corvette, antara lainnya, adalah contoh baik dalam perekaan semula alat untuk memanfaatkan kelebihan sifat aluminium. Anggota casis dan alat-alat ampaian buatan aluminium dalam kereta mempunyai dimensi keseluruhan yang besar untuk mencapai ketegaran tetapi diringankan dengan mengurangkan keluasan keratan rentas dan mengeluarkan logam-logam yang tidak diperlukan; dan hasilnya, ia bukan sahaja sama atau lebih tahan lama dan tegar daripada alat buatan keluli, malahan ia memiliki ciri-ciri bergaya yang disukai ramai. Sedemikian juga, kerangka basikal aluminium boleh direka secara optimum untuk membekalkan ketegaran apabila diperlukan, tetapi juga mempunyai kelenturan dari segi menyerap kejutan akibat hentakan pada jalan dan tidak menyampainya pada penunggang.

Kekuatan dan ketahanan aluminium berubah-ubah, bukan sahaja kerana komponen aloi-aloi tertentu, tetapi juga kerana proses pembuatan yang tertentu; dan disebabkan ini, ia dari semasa ke semasa telah memperolehi reputasi yang buruk. Misalnya, kekerapan tinggi kegagalan dalam kebanyakan kerangka basikal aluminium pada tahun 1970-an telah memburukkan reputasinya; tetapi jika direnung kembali, penggunaan komponen aluminium yang meluas dalam industri aeroangkasa dan kereta berprestasi tinggi, di mana tegasan tinggi ditempuhi dengan kadar kegagalan yang amat rendah, membuktikan bahawa komponen basikal buatan aluminium yang didirikan secara sempurna adalah sepatutnya amat baik.

Demikian juga, penggunaan aluminium dalam kereta, khususnya bahagian enjin yang perlu menahan keadaan yang lampau, telah menjadi semakin maju dengan masa. Seorang jurutera Audi mengulas mengenai enjin V12, yang menghasilkan lebih daripada 500 kuasa kuda (370 kW) dalam perlumbaan kereta Auto Union pada tahun 1930-an yang baru-baru ini dibina kembali oleh kilang Audi, bahawa aloi aluminium yang digunakan untuk membina enjin tersebut pada hari ini hanya digunakan untuk perabot halaman rumah dan alat-alat sedemikian. Malah kepala silinder dan kotak engkol Corvair, yang dibina seawal tahun 1960-an, telah memperoleh reputasi kegagalan dan penanggalan ulir pada lubang, malah sebesar lubang palam pencucuh, yang pada masa kini tidak lagi dikesani pada kepala silinder buatan aluminium.

Selalunya, kepekaan aluminium terhadap haba juga harus diambil kira. Malahan tatacara bengkel melibatkan pemanasan yang secara relatifnya agak rutin pun adalah disulitkan dengan kenyataan bahawa aluminium akan melebur tanpa bertukar menjadi merah terlebih dahulu, berbeza daripada keluli. Oleh itu, pengendalian pembentukan di mana penunu hembus digunakan akan memerlukan kepakaran kerana tidak terdapatnya tanda-tanda yang boleh dilihat yang akan memberi petunjuk bahawa bahan akan melebur. Aluminium juga akan mengumpul tegasan dan keterikan dalaman dalam keadaan lampau panas; walaupun tidaklah terus-menerus menjadi nyata, kecenderungan logam untuk merayap pada tegasan yang berkekalan mengakibatkan herotan pada tempoh berpanjangan. Contohnya peledingan atau peretakan yang biasa dilihat pada kepala silinder kereta buatan aluminium setelah enjin terlebih panas, kadang-kala setelah bertahun-tahun kemudian, ataupun kecenderungan kerangka aluminium basikal yang dikimpal untuk terpiuh keluar daripada jajaran oleh sebab tegasan yang terkumpul semasa proses kimpalan. Oleh sebab itu, kebanyakan penggunaan aluminium dalam industri aeroangkasa akan mengelakkan haba secara seluruhnya, iaitu dengan menggabungkan anggota menggunakan pelekat; ini juga digunakan dalam kebanyakan kerangka basikal aluminium pada tahun 1970-an, dengan akibat buruk apabila tiub aluminium terkakis sedikit, lalu melonggarkan ikatan pelekat, menjurus kepada kegagalan kerangka. Tegasan akibat pemanasan berlebihan aluminium boleh dipulihkan dengan mengolah haba pada anggota-anggota, dalam ketuhar dan perlahan-lahan menyejukannya, kesannya ialah penyepuhlindapan tegasan tersebut; tetapi boleh juga mengakibatkan sebahagian anggota menjadi terherot akibat tegasan-tegasan ini, dan oleh itu pengolahan haba kerangka basikal terkimpal, akan menyebabkan kebanyakkan bahagian tersalah jajar. Jika salah jajaran menjadi terlalu teruk, ia bolehlah dibentuk semula mengikut jajaran setelah disejukkan tanpa apa-apa kesan buruk.

Pendawaian rumah[sunting | sunting sumber]

Oleh kerana kekonduksian tinggi dan harga rendah berbanding dengan tembaga, aluminium diperkenalkan dalam pendawaian elektrik perumahan secara besar-besaran di Amerika Syarikat pada tahun 1960-an. Malangnya, kebanyakan lekapan pendawaian pada masa itu bukannya direka untuk wayar aluminium. Lebih khusus lagi:

  • Pekali pengembangan terma aluminium yang lebih besar, menyebabkan dawai untuk mengembang dan mengecut relatif dengan penyambung skru logam yang tidak sama, lama-kelamaan melonggarkan penyambungan tersebut.
  • Aluminium tulen mempunyai kecenderungan untuk "merayap" pada tekanan yang dikekalkan mantap (meningkat pada kadar lebih tinggi apabila suhu meningkat), dan menghasilkan darjah kelonggaran pada penyambung yang awalnya ketat.
  • Karatan galvani daripada logam yang berlainan meningkatkan rintangan elektrik pada penyambung.

Secara keseluruhan, sifat-sifat ini menyebabkan penyambungan antara pelekap elektrik dan dawai aluminium menjadi terlampau panas dan boleh mengakibatkan kebakaran. Natijahnya, dawai perumahan aluminium tidak mendapat sambutan ramai, dan dalam kebanyakan bidang kuasa undang-undang ia tidak dibenarkan dalam saiz yang kecil untuk pembinaan baru. Akan tetapi, dawai aluminium boleh digunakan dengan selamatnya dengan pelekap yang direka khas untuk mengelakkan pelonggaran dan pemanasan lampau. Pelekap lama jenis ini ditandai "Al/Cu", manakala yang lebih baru mempunyai tanda "CO/ALR". Jika tidak bertanda, maka pendawaian aluminium bolehlah ditamatkan dengan mencerutnya menjadi pengalir liut pendek dawai tembaga, yang boleh diperlakukan seperti lain-lain dawai tembaga. Kerinting yang dihasilkan sewajarnya, memerlukan tekanan tinggi yang dihasilkan oleh alat tukang yang sesuai, adalah cukup ketat bukan sahaja untuk menyingkirkan pengembangan terma aluminium, tetapi juga untuk mengekang oksigen atmosfera dan seterusnya mengelakkan kakisan antara logam-logan berlainan. Aloi baru yang digunakan untuk dawai binaan aluminium pada masa kini, adalah bersama dengan penamat-penamat aluminium. Penyambungan yang dihasilkan dengan bahan-bahan keluaran industri piawai ini adalah selamat dan boleh percaya sama seperti penyambung tembaga.

Sejarah[sunting | sunting sumber]

Tamadun Yunani kuno dan Rom kuno menggunakan garam logam ini sebagai pencelup mordan dan astringen untuk pengubatan cedera, dan alum digunakan sebagai stiptik. Joseph Needham mecadangkan daripada penggalian pada tahun 1974 bahawa Tamadun Cina kuno telah menggunakan aluminium (lihat "nota" di bawah). Pada tahun 1761, Guyton de Morveau memberi cadangan untuk memanggil bes alum sebagai 'alumine'. Pada tahun 1808, Humphry Davy mengenalpasti kewujudan bes logam alum, di mana dia namakan sebagai (lihat bahagian Ejaan).

Secara amnya, Friedrich Wöhler merupakan orang yang diberi penghargaan kerana mengasingkan aluminium (Latin alumen, alum) pada tahun 1827 dengan mencampurkan aluminium klorida kontang dengan kalium. Akan tetapi, logam ini telah dihasilkan julung kali dua tahun sebelumnya daripada bentuk tak tulen oleh ahli fizik dan kimia Denmark Hans Christian Ørsted. Oleh itu, almanak dan laman kimia biasanya menyenaraikan Øersted sebagai penemu aluminium.[2] Seterusnya P. Berthier adalah orang pertama yang telah menjumpai alunimium dalam bijih bauksit dan berjaya menyarinya. Orang Perancis Henri Saint-Claire Deville memperbaiki cara Wöhler's pada tahun 1846 dan menerangkan cara pembaharuannya dalam bukunya pada tahun 1859, terutamanya pembaharuan dari segi penggunaan natrium sebagai ganti kepada kalium yang lebih mahal.

Orang Amerika Charles Martin Hall daripada Oberlin, OH telah memohon paten (400655) pada tahun 1886 untuk satu proses elektrolisis menyari aluminium menggunakan teknik yang serupa dengan teknik yang dihasilkan secara berasingan oleh orang Peranics Paul Héroult di Eropah. Penciptaan Proses Hall-Héroult pada tahun 1886 membolehkan penyarian aluminium daripada mineral menjadi lebih murah, dan merupakan cara utama yang digunakan secara umum di seluruh dunia pada masa kini. Setelah memperolehi kebenaran untuk patennya pada tahun 1889, Hall, dengan bantuan kewangan Alfred E. Hunt dari Pittsburgh, PA, memulakan Syarikat Pittsburgh Reduction Company, dan dinamakan semula sebagai Aluminum Company of America pada tahun 1907, yang kemudiannya disingkatkan kepada Alcoa.

Patung yang dinamakan Eros di Piccadilly Circus London, direka pada tahun 1893 dan merupakan patung pertama daripada tuangan aluminium.

Aluminium dipilih sebagai bahan untuk mercu Washington Monument, di kala satu auns aluminium berharga dua kali ganda upah seharian buruh biasa dalam projek tersebut. [3]

Jerman menjadi pengeluar dunia utama aluminium sejurus selepas Adolf Hitler memperoleh kuasa. Akan tetapi, menjelang 1942, projek baru kuasa hidroelektrik seperti Grand Coulee Dam telah memberikan Amerika Syarikat sesuatu yang Nazi Jerman tidak akan dapat bersaing, iaitu kemampuan untuk menghasilkan aluminium secukupnya untuk menghasilkan enam puluh ribu kapal perang dalam jangka masa empat tahun. [4]

Kewujudan semulajadi[sunting | sunting sumber]

Walaupun aluminium adalah merupakan unsur logam yang paling berlimpah dalam kerak Bumi (dipercayai antara 7.5% ke 8.1%), ia amat jarang dijumpai dalam bentuk asli dan pernah pada satu ketika dianggap sebagai logam berharga yang lebih bernilai daripada emas. Napoleon III Perancis mempunyai satu set piring aluminium yang disimpan khas untuk tetamu-tetamu penting. Yang lainnya hanya disajikan menggunakan piring emas. Aluminium hanyalah dihasilkan dalam jumlah komersil sejak 100 tahun yang lalu.

Aluminium, apabila pertama kali ditemui, adalah amat sukar untuk diasingkan daripada bijihnya. Aluminium merupakan logam yang paling sukar untuk ditulenkan, sungguhpun ia merupakan salah satu unsur yang paling biasa di Bumi. Sebab utama ialah aluminium teroksida dengan sangat cepat dan oksidanya merupakan sebatian yang sangat stabil, sehinggakan, berbeza daripada karat pada besi, ia tidak akan mengelupas. Inilah juga merupakan sebab mengapa ia digunakan dalam pelbagai jenis aplikasi.

Pemerolehan semula logam ini daripada sekerap (melalui kitar semula) telah menjadi komponen utama dalam industri aluminium. Kitar semula melibatkan hanya peleburan logam, iaitu adalah lebih murah daripada penghasilan daripada bijihnya. Penulenan aluminium memerlukan bekalan elektrik yang amat banyak; manakala kitar semula hanyalah memerlukan 5% daripada tenaga untuk menghasilkannya. Kitar semula aluminium bukanlah baru, tetapi merupakan amalan biasa semenjak awal kurun 1900-an. Akan tetapi, ia merupakan kegiatan yang tidak menonjol sehingga lewat 1960-an apabila tin minuman aluminium menjadi semakin terkenal dan akhirnya memberi kesedaran kepada orang ramai tentang pengitaran semula. Sumber lain aluminium kitar semula termasuklah alat kereta, pintu dan tingkap, perkakas, bekas, dan keluaran-keluaran lain.

Aluminium adalah logam reaktif dan amat sukar disari daripada bijihnya, aluminium oksida (Al2O3). Penurunan secara langsung, contohnya dengan karbon secara ekonominya tidaklah berdaya maju kerana aluminium oksida mempunyai takat lebur sekitar 2000 °C. Oleh itu, ia disarikan secara elektrolisis — aluminium oksida dilarutkan dalam kriolit lebur dan seterusnya diturunkan kepada logam tulen. Melalui proses ini suhu pengendalian sebenar sel penurun hanyalah sekitar 950 kepada 980 °C. Kriolit asalnya merupakan mineral yang dijumpai di Greenland, tetapi pada masa kini telah digantikan dengan kriolit sintetik (tiruan). Kriolit adalah sejenis campuran aluminium, natrium, dan kalsium fluorida: (Na3AlF6). Aluminium oksida (serbuk putih) diperolehi daripada penapisan bauksit, yang berwarna merah kerana mengandungi 30 hingga 40% besi oksida. Ini dilakukan dengan menggunakan proses Bayer. Sebelum itu, proses Deville merupakan teknologi penapisan yang paling utama.

Proses elektrolisis menggantikan proses Wöhler, yang melibatkan penurunan aluminium klorida kontang dengan kalium. Kedua-dua elektrod yang digunakan dalam elektrolisis aluminium oksida adalah karbon. Apabila sahaja bijih mencapai keadaan lebur, ion-ionnya akan bergerak bebas. Tindak balas pada katod negatif adalah

Al3+ + 3 e- → Al

Di sini ion aluminium diturunkan (penambahan elektron). Logam aluminium tenggelam ke dasar dan disalur keluar.

Pada elektrod positif (anod) gas oksigen dihasilkan:

2 O2- → O2 + 4 e-

Anod karbon kemudiannya dioksidakan oleh oksigen. Anod-anod dalam proses penurunan haruslah selalu diganti, kerana ia akan 'dimakan' dalam proses:

O2 + C → CO2

Berlainan dengan anod, katod tidak akan 'dimakan' semasa pengendalian, kerana oksigen tidak terhasil di katod. Katod karbon dilindungi oleh aluminium cecair dalam sel. Katod masih juga akan terhakis, terutamanya kerana proses elektrokimia. Selepas 5 ke 10 tahun, bergantung kepada penggunaan arus dalam elektrolisis, sel harus dibina semula sepenuhnya, kerana katod-katod akan terhakis semua.

Elektrolisis aluminium dengan proses Hall-Héroult menggunakan banyak tenaga, akan tetapi proses pilihan selalunya adalah kurang berdaya maju sama ada secara ekonomi atau secara ekologi. Purata penggunaan tenaga sedunia adalah kira-kira 15±0.5 kilowatt-jam per kilogram aluminium yang dihasilkan (52 to 56 MJ/kg). Relau lebur tercanggih mencapai hampir 12.8 kW·h/kg (46.1 MJ/kg). Arus talian penurun untuk teknologi lebih lama biasanya adalah 100 to 200 kA. Relau lebur terkini dikendalikan pada kira-kira 350 kA. Juga pernah diilaporkan terdapatnya percubaan bagi sel 500 kA.

Kuasa elektrik merupakan lebih kurang 20 hingga 40% kos penghasilan aluminium, bergantung kepada kedudukan relau lebur. Relau lebur biasanya terletak di tempat-tempat di mana terdapatnya banyak kuasa elekrik yang murah, seperti Afrika Selatan, South Island New Zealand, Australia, China, Timur Tengah, Russia, Iceland dan Quebec di Canada.

Pada tahun 2004, China merupakan pengeluar aluminium dunia yang terbesar. Suriname bergantung kepada pengeksportan aluminium untuk 70% daripada pendapatan eksportnya. http://www.cia.gov/cia/publications/factbook/geos/ns.html#Econ]

Isotop[sunting | sunting sumber]

Aluminium mempunyai sembilan isotop, yang mana nombor jisimnya adalah antara 23 ke 30. Hanya 27Al (isotop stabil) dan 26Al (isotop radioaktif, t1/2 = 7.2 × 105 thn) wujud secara semulajadi, walau bagaimanapun 27Al mempnyai kelimpahan semulajadi 100%. 26Al dihasilkan daripada argon dalam atmosfera melalui perkecaian yang disebabkan oleh proton sinar kosmik. Isotop aluminium mempunyai penggunaan amali dalam pentarikhan endapan laut, nodul mangan, ais glasier, kuartza dalam pendedahan batuan, dan meteorit. Nisbah 26Al kepada 10Be telah digunakan dalam kajian peranan pengangkutan, pemendapan, simpanan endapan, tempoh timbusan, dan hakisan pada skala masa 105 hingga 106 tahun.

Penggunaan amali 26Al kosmogenik pertama adalah dalam kajian Bulan dan meteorit. Cebisan meteorit, selepas pelepasan daripada jasad induk, adalah didedahkan kepada pembedilan sinar kosmik beramatan semasa perjalanannya merentasi ruang angkasa, menyebabkan penghasilan 26Al yang banyak. Setelah jatuh ke Bumi, pemerisaian atmosfera melindung cebisan meteorit daripada penghasilan lanjut 26Al, dan reputannya boleh digunakan untuk menentukan usia daratan meteorit. Kajian meteorit juga telah menunjukkan bahawa 26Al adalah secara relatifnya agak berlimpah ketika pembentukan sistem planet kita. Kemungkinan juga, tenaga yang dibebaskan oleh reputan 26Al adalah berperanan dalam peleburan semula dan pembezaan sesetengah asteroid selepas pembentukannya 4.6 bilion tahun yang lalu.

Gugusan[sunting | sunting sumber]

Jurnal Science pada 14 Januari 2005 melaporkan tentang penghasilan gugusan 13 atom aluminium (Al13) dan ia didapati berkelakuan seperti atom iodin; dan juga atom aluminium 14 (Al14) berkelakuan seperti atom Alkali Bumi. Pengkaji juga telah mengikat 12 atom iodin kepada gugusan Al13 untuk menghasilkan kelas baru poliiodida. Penemuan ini dilaporkan akan menimbulkan kemungkinan untuk penyifatan terbaru dalam jadual berkala: superatom. Kumpulan penyelidik ini diketuai oleh Shiv N. Khanna (Virginia Commonwealth University) dan A. Welford Castleman Jr (Penn State University). [5]

Langkah pengawasan[sunting | sunting sumber]

Aluminium adalah merupakan salah satu daripada unsur yang paling berlimpah yang nampaknya tidak mempunyai fungsi berguna untuk sel-sel hidupan, akan tetapi beberapa peratus orang adalah alah terhadapmya — mereka mengalami dermatitis sentuhan daripada apa-apa bentuk aluminium: radang yang gatal akibat penggunaan stiptik atau barangan antipeluh, gangguan pencernaan dan ketidakmampuan untuk menyerap nutrien daripada makanan yang dimasak pada periuk aluminium, dan muntah serta lain-lain gejala keracunan akibat pengunyahan produk seperti Rolaids, Amphojel, dan Maalox (antasid). Dalam sebilangan manusia pula, aluminium tidaklah setoksik logam-logam berat, tetapi terdapatnya bukti sedikit ketoksikan sekiranya dimakan pada jumlah yang banyak, walaupun secara amnya belum lagi terdapat bukti yang menunjukkan bahawa penggunaan perkakas-perkakas dapur aluminium membawa kepada keracunan aluminium. Penggunaan berlebihan antasid yang mengandungi sebatian aluminium dan penggunaan secara berlebihan bahan antipeluh yang mengandungi aluminium adalah lebih berkemungkinan menjadi penyebab keracunan pada manusia. Ia pernah dicadangkan bahawa aluminium mempunyai hubung kait dengan penyakit Alzheimer, walaupun baru-baru ini kajian tersebut telah disangkal; iaitu pengumpulan aluminium adalah mungkin merupakan akibat kerosakan daripada penyakit Alzheimer, bukanlah penyebabnya. Dalam apa-apa kejadian sekalipun, jika terdapatnya ketoksikan aluminium, ia semestinya adalah melalui mekanisme yang sangat tertentu, kerana jumlah pendedahan manusia kepada unsur ini dalam bentuk tanah liat semulajadi dalam tanah dan habuk amatlah banyak sepanjang jangka hayat manusia.

Langkah pengawasan haruslah dijalankan untuk mengelakkan aluminium daripada terkena sesetengah bahan kimia yang boleh menyebabkannya untuk terhakis dengan cepat. Contohnya, hanya sedikit kandungan raksa yang disapu pada permukaan sekeping aluminium boleh memecahkan lapisan aluminium oksida yang pada kebiasaannya hadir. Dalam masa beberapa jam sahaja, alang binaan berat boleh dilemahkan dengan ketara sekali. Oleh sebab inilah, termometer raksa tidak dibenarkan dibawa masuk oleh kebanyakan syarikat penerbangan, kerana aluminium merupakan komponen binaan yang biasa dalam sesebuat pesawat terbang.

Ejaan[sunting | sunting sumber]

Sejarah penamaan/Etimologi[sunting | sunting sumber]

Pada tahun 1808, Humphry Davy asalnya mencadangkan nama alumium ketika percubaannya untuk mengasingkan unsur baru secara elektrolisis daripada mineral alumina. Pada tahun 1812 dia mengantikan nama tersebut kepada aluminum untuk memadankan dengan asal-usul nama Latin. pada tahun yang sama, penyumbang tak bernama untuk Quarterly Review membangkang penamaan aluminum, dan mencadangkan nama aluminium.

Aluminium, for so we shall take the liberty of writing the word, in preference to aluminum, which has a less classical sound. (Q. Review VIII. 72, 1812)

Ini mempunyai kelebihan dalam pematuhan kes duluan yang ditetapkan oleh penemuan unsur-unsur baru pada zaman tersebut iaitu penggunaan imbuhan akhir -ium: kalium, natrium, magnesium, kalsium, dan strontium (kesemuanya telah diasingkan sendirinya oleh Davy). Akan tetapi, ejaan -um ialah untuk unsur yang sudah pun diketahui pada zaman tersebut: platinum, yang telah diketahui oleh orang Eropah semenjak kurun ke-16, molibdenum, yang ditemui pada tahun 1778, dan tantalum, yang ditemui pada tahun 1802, semuanya mempunyai ejaan yang diakhiri dengan -um.

Ejaan masa kini[sunting | sunting sumber]

Dalam bahagian dunia penutur Inggeris, ejaan (dan sebutan yang berkait) aluminium and aluminum kedua-duanya digunakan secara umum dalam konteks sains dan bukan sains. Di Amerika Syarikat, ejaan aluminium tidak diketahui ramai, dan ejaan aluminum adalah paling utama. Selain Amerika Syarikat, penggunaan ejaan aluminium lebih menonjol, dan ejaan aluminum jarang digunakan. Di Kanada, kedua-dua ejaan adalah biasa digunakan, kerana pengaruh berganda pada bahasanya oleh kedudukan berdekatan dengan Amerika Syarikat dan sejarah penjajahan British dan juga bilangan besar penutur Bahasa Perancis asli.

Selain Bahasa Inggeris, ejaan "ium" adalah lebih meluas: perkataan aluminium dalam Bahasa Perancis dan Bahasa Jerman, dan bentuk serupa digunakan dalam banyak bahasa-bahasa lain. Akibatnya, ia merupakan ejaan yang paling biasa digunakan dalam peringkat antarabangsa.

International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) menerima aluminium sebagai nama antarabangsa piawai untuk unsur ini pada tahun 1990, akan tetapi tiga tahun kemudian ia mengiktiraf aluminum sebagai kelainan ejaan yang diterima pakai. Oleh itu jadual berkala IUPAC menyenaraikan kedua-dua ejaan, tetapi meletakkan aluminium pertama [6]. IUPAC secara rasminya lebih memilih menggunakan aluminium untuk penerbitan dalaman, walaupun beberapa penerbitan IUPAC menggunakan ejaan aluminum.[7]

Kimia[sunting | sunting sumber]

Keadaan pengoksidaan 1[sunting | sunting sumber]

  • AlH dihasilkan apabila aluminium dipanaskan pada suhu 1500 °C dalam persekitaran berhidrogen.
  • Al2O dihasilkan dengan memanaskan oksida biasanya, Al2O3, dengan silikon pada suhu 1800 °C dalam vakum.
  • Al2S boleh dihasilkan dengan memanaskan Al2S3 dengan rautan aluminium pada suhu 1300 °C dalam vakum. Ia dengan segeranya berkadar tak seimbang pada bahan pemula. Selenida juga dihasilkan dengan tertib yang serupa.
  • AlF, AlCl dan AlBr wujud dalam fasa bergas apabila trihalida dipanaskan dengan aluminium.

Keadaan pengoksidaan 2[sunting | sunting sumber]

  • Aluminium suboksida, AlO boleh ditunjukkan hadir apabila serbuk aluminium terbakar dalam oksigen.

Keadaan pengoksidaan 3[sunting | sunting sumber]

  • Peraturan Fajans menunjukkan bahawa kation trivalen ringkas Al3+ tidak dijangkakan hadir pada garam kontang atau sebatian dedua seperti Al2O3. Hidroksidanya adalah bes lemah dan garam aluminium dengan bes lemah, seperti karbonat, tidak dapat disediakan. Garam asid kuat, seperti nitrat, adalah stabil dan larut dalam air, membentuk hidrat dengan sekurang-kurangnya enam molekul air penghabluran.
  • Aluminium hidrida, (AlH3)n, boleh dihasilkan daripada trimetilaluminium dan hidrogen berlebihan. Ia terbakar dengan letupan dalam udara. Ia juga boleh disediakan melalui tindak balas aluminium klorida dalam litium hidrida dalam larutan eter, tetapi tidak dapat diasingkan luar daripada pelarut.
  • Aluminium karbida, Al4C3 dihasilkan dengan memanaskan campuran unsur pada suhu lebih 1000 °C. Hablur kuning pucat mempunyai struktur kekisi kompleks, dan bertindak balas dengan air atau asid cair untuk menghasilkan metana. Asetilida, Al2(C2)3, dihasilkan dengan melalukan asetilena pada aluminium hangat.
  • Aluminium nitrida, AlN, boleh dihasilkan daripada unsur-unsurnya pada suhu 800 °C. Ia dihidrolisiskan oleh air untuk membentuk ammonia dan aluminium hidroksida.
  • Aluminium fosfida, AlP, juga dihasilkan dengan cara serupa, dan menghidrolisis membentuk fosfin.
  • Aluminium oksida, Al2O3, wujud secara semulajadi dalam korundum, dan boleh dihasilkan dengan membkar aluminium dalam oksigen atau memanaskannya dengan hidroksida, nitrat, atau sulfat. Sebagai batu permata, kekerasannya hanya diatasi oleh berlian, boron nitrida dan karborundum. Ia hampir-hampir tidak terlarut dalam air.
  • Aluminium hidroksida boleh dihasilkan sebagai mendakan bergelatin dengan menambahkan ammonia kepada larutan berair garam aluminium. Ia adalah amfoterik, dan kedua-duanya merupakan asid sangat lemah, dan membentuk aluminat bersama alkali. Ia wujud dalam pelbagai bentuk hablur.
  • Aluminium sulfida, Al2S3, boleh disediakan dengan melalukan hidrogen sulfida pada serbuk aluminium. Ia bersifat polimorf
  • Aluminium fluorida, AlF3, dihasilkan dengan merawat hidroksida dengan HF, atau boleh dihasilkan daripada unsur-unsurnya. Ia merangkumi molekul gergasi yang memejalwap tanpa melebur pada suhu 1291 °C. Ia amatlah lengai. Lain-lain trihalida adalah bersifat dimer, dengan struktur seperti jambatan.
  • Sebatian organologam dengan formula empirik AlR3 wujud dan, jika bukan juga merupakan molekul gergasi, sekurang-kurangnya merupakan dimer atau trimer. Ia mempunyai kegunaan dalam sintesis organik, contohnya trimetilaluminium.
  • Aluminohidrida adalah unsur paling elektropositif yang diketahui, dan yang paling berguna adalah litium aluminium hidrida, Li[AlH4]. Ia mengurai menjadi litium hidrida, aluminium dan hidrogen apabila dipanaskan, dan terhidrolisis dengan air. Ia mempunyai banyak kegunaan dalam bidang kimia organik, terutamanya sebagai agen penurun. Aluminohidrida juga mempunyai struktur serupa.

Aluminium dalam budaya popular[sunting | sunting sumber]

Lihat juga[sunting | sunting sumber]

Rujukan[sunting | sunting sumber]

Pautan luar[sunting | sunting sumber]

Paten

  • US400664Process of reducing aluminum from its floride salts by electrolysis – C. M. Hall