HEMIJA
Pripremio: Ivan Radovanović
Priča o metalima: aluminijum
SJAJ IZ DUBINA
Aluminijum je najzastupljeniji metal na Zemlji. U odnosu na druge elemente, po količini, nalazi se na trećem mestu, odmah iza kiseonika (47%) i silicijuma (28%). Zbog svoje reaktivnosti, ne postoji kao “samorodni” (slobodan) metal, već je tesno povezan sa drugim elementima pa se većina njegove mase na planeti nalazi se u aluminosilikatima. Ovo ne važi sa Zemljin satelit Mesec. Mesec nema atmosferu a u uzorcima njegovog tla nađena su zrnca čistog aluminijuma.
 |
Rubin |
Mnogi minerali koji sadrže aluminijum spadaju u drago ili poludrago kamenje… Korund (Al2O3)je veoma tvrd, bezbojan i prozračan a primese drugih metalnih oksida čine ga različito obojenim. Crveni varijetet je rubin, obojen primesom hroma. Plavi safir je obojen primesama gvožđa i titana. Orijentalni topaz je žut, a orijentalni ametist ljubičast. Orijentalni smaragd je zelen. Pored ovih varijeteta korunda, tu su i drugi minerali koji sadrže aluminijum: akvamarin (Be3Al2Si6O18) - svetloplav do zelen, andaluzit (Al2SiO5) - od bezbojnog preko svetlocrvenog do braon i zelenog, smaragd (Bc3Al2Si4O18) - od zelenog, tirkizno plavog i plavo zelenog, topaz boje meda, ultramarin (Na4Al3Si3S2O13)- od berlinsko do nebesko plavog. Nalazi se i u mineralima koji imaju industrijsku primenu, kao što su: boksit (Al2O3), liskun (K2H4Al6Si6O24), alumosilikat zeolit...
 |
Tirkiz |
Escajg malog nećaka
U Francuskoj je, u prvoj polovini 19. veka, vladao car Napoleon III, “mali nećak velikog strica”, kako su ga zvali. Da bi zasenio okolinu, priredio je banket na kojem su članovi carske porodice i najuvaženiji gosti jeli priborom od aluminijuma. Ostali su morali da se zadovolje zlatnim priborom. Kasnije, taj isti car je potrošio silno zlato da bi svojoj ličnoj gardi napravio oklope od aluminijuma. |
Čvrsta sjedinjenost aluminjuma u stenama i mineralima uslovila je njegovo relativno kasno pojavljivanje u svojstvu čistog metala. Pre nepunih dvesta godina. 1827, nemački hemičar Veler, na osnovu radova svog preteče Ersteda, objavio je metodu dobijanja novog metala, posle niza bezuspešnih pokušaja najpoznatijih hemičara toga doba (Bercelijus, Dejvi). Osobine novog metala bile su iznenađujuće, čime je interes za njegovu proizvodnju naglo narastao. Način dobijanja bio je veoma složen. Dobijan je dejstvom metalnog aluminijuma na bezvodni aluminijum hlorid. Tom prilikom izdvajali su se otrovni gasovi pa su prve količine dobijenog aluminijuma bile daleko skuplje od zlata!
Osobine
Aluminijum je srebrnasto sjajan i lagan metal, oko tri puta teži od vode i otprilike isto toliko lakši od gvožđa ili bakra. Elektroprovodljivost mu je vrlo visoka. Po toj osobine nalazi se odmah iza srebra i bakra. Izuzetno je istegljiv i može da se izvuče u žicu dužine preko 1000 m, težine samo 27 gr. Jedini nedostatak mu je mala čvrstoća. Taj nedostatak je rešen dodavanjem drugih metala, čime su dobijene legure izvanrednih osobina. Mada je vrlo reaktivan, veoma je otporan na koroziju – na vazduhu se odmah prekrije opnom oksida debljine 0,0001 mm, koja ga štiti od dalje oksidacije. Deblje i čvršće opne mogu da se dobiju elektrohemijskim postupkom anodne oksidacije, što se naziva “eloksiranje”. Čist aluminijum reflektuje 90% svetlosti koja padne na njega, i to ne samo vidljivog već i ultraljubičastog i infracrvenog dela spektra.
Upotreba
 |
Smaragd |
Aluminijum i njegove legure koriste se u raznim granama industrije. Uz vazduhoplovstvo, tu je proizvodnja automobila i kamiona, vagona i brodova, izrada raketa, satelita i svemirskih stanica… Lagane metalne konstrukcije u građevinarstvu danas se ne mogu zamisliti bez aluminijuma. Prehrambena industrija je takođe važan korisnik ovog metala jer je poznato da on ne uništava vitamine u namirnicama. Ogledala najvećih teleskopa prekrivena su tankim slojem aluminjuma, a proizvedena je i specijalna tkanina prekrivena aluminijumom, koja zimi greje a leti hladi, u zavisnosti od toga kako je okrenuta. Penoaluminijum je materijal dobijen specijalnim postupkom - veoma je čvrst i pet puta lakši od vode!
Osim primene aluminijuma i njegovih legura u industriji, veoma se koriste i njegova jedinjenja. Alumunijum sulfat je neophodan u procesu prečišćavanja pijaće vode i u proizvodnji papira. Stipsa (alumen) po kojoj je aluminijum i dobio ime poznata je od davnina… Po Herodotu, grčkom istoričaru iz 5. veka pre nove ere, drevni narodi su pri bojenju tkanina, da bi učvrstili boju, upotrebljavali kamen koji su zvali “alumen”, tj. vezujući.
 |
Lazurit |
Sintetički aluminijum oksid – korund, zbog svoje velike tvrdoće, upotrebljava se za brušenje, sečenje i poliranje. Posude od aluminijum oksida upotrebljavaju se za topljenje metala pošto im je tačka topljenja veoma visoka (preko 2000 stepeni). Alumosilikati, poznati pod nazivom zeoliti, imaju veliku ulogu u izmeni jona pa se upotrebljavaju u industriji deterdženata, mineralnih đubriva, prečišćavanju gasova, vode i organskih jedinjenja. Liskun je sjajan, srebrnkast i providan mineral, slojevite strukture koja može da se lista u veoma tanke slojeve. Pošto je izvanredan elektro i toplotni izolator, primenjuje se u elektrotehnici, a od njega se prave i prozori za peći.
Soli aluminijuma sa višim masnim kiselinama, “aluminijumski sapuni” upotrebljavaju se u industriji maziva, u prozvodnji plastičnih masa i vojnoj industriji.
Alumijium je obeležio 20. vek. Odleteo je i u svemir. Sa američke kosmičke letelice “pionir 2” poslata je pozlaćena aluminijumska ploča na dalek put. Na ovoj Zemljinoj vizit-karti ugravirana je simbolična slika koja bi trebalo da predstavnicima drugih civilizacija priča o našoj planeti.
Posle bakarnog, bronzanog i gvozdenog doba, očigledno je da se nalazimo u aluminijumskom dobu.
Elektroliza pre pre nove ere?
I pored ogromnog interesovanja za novi metal, na njegovu komercijalnu proizvodnju dugo se čekalo. Godine 1886. razrađen je elektrolitički metod dobijanja aluminijuma (ni danas, više od jednog veka kasnije, dobijanje aluminijuma ne može se zamisliti bez elektrolize).
Aluminijum se dobija elektrolizom rastvora boksita u istopljenom kriolitu. Proces se izvodi u specijalnoj električnoj peći u kojoj temperatura dostiže hiljadu stepeni. Za dobijanje jedne tone aluminijuma potroši se oko 20.000 kilovat-časova električne energije. Zbog toga ostaje zagonetna činjenica da su, u grobnici kineskog vojskovođe Džou Džuna, koji je umro krajem 3. veka n.e. pronađeni ornamenti napravljeni od legure koja sadrži 85% aluminijuma!
Neverovatna je i priča koju je zabeležio Plinije Stariji, pre gotovo dve hiljade godina… Rimskom imperatoru Tiberiju neki majstor doneo je na poklon čašu izrađenu od blistavog i neobično lakog metala. Majstor je objasnio da je taj metal dobio iz gline. Tiberije se uplašio da će novi metal smanjiti cene zlatu i srebru pa je naredio da se majstor ubije a njegova radionica razruši. Da li su stari majstori znali za neki drugi način dobijanja aluminijuma, bez upotrebe električne energije koja tada, koliko se zna, nije postojala, ostaje tajna. Zanimljiva je i rečenica koju je u svojoj knjizi “Rat svetova” napisao poznati pisac naučne fantastike H.Dž. Vels :”Od zalaska sunca do pojave zvezda, ova spretna mašina je direktno iz gline pravila više od stotinu aluminijumskih traka”. |
Ivan Radovanović
istraživač na IHTM,
Centar za hemiju |
