Αργίλιο

Το αργίλιο ή αλουμίνιο (Aluminium) είναι το χημικό στοιχείο με σύμβολο Al και ατομικό αριθμό 13. Είναι ένα αργυρόλευκο μέταλλο στοιχείο που ανήκει στην ομάδα III_A (13) του περιοδικού συστήματος μαζί με το βόριο. Είναι το πιο άφθονο μέταλλο στο φλοιό της Γης και συνολικά το τρίτο (3^ο) πιο άφθονο χημικό στοιχείο συνολικά στον πλανήτη μας, μετά το οξυγόνο και το πυρίτιο. Κατά βάρος αποτελεί περίπου το 8% του στερεού φλοιού. Ωστόσο είναι πολύ δραστικό χημικά ώστε να βρίσκεται στη φύση ως ελεύθερο μέταλλο. Αντίθετα, βρίσκεται ενωμένο σε πάνω από 270 διαφορετικά ορυκτά^[1]. Η κύρια πηγή για τη βιομηχανική παραγωγή του μετάλλου είναι ο βωξίτης.
Το μεταλλικό αλουμίνιο έχει (φαινομενικά) μεγάλη ικανότητα στο να αντιστέκεται στη διάβρωση. Αυτό στην ουσία συμβαίνει γιατί με την έκθεση του μετάλλου στην ατμόσφαιρα σχηματίζει στιγμιαία ένα λεπτό επιφανειακό, μη ορατό, στρώμα οξειδίου του, που εμποδίζει τη βαθύτερη διάβρωσή του (φαινόμενο της παθητικοποίησης). Επίσης, εξαιτίας της σχετικά χαμηλής του πυκνότητας και της μεγάλης του ικανότητας να δημιουργεί μεγάλη ποικιλία κραμάτων, έγινε στρατηγικό μέταλλο για την αεροδιαστημική (και όχι μόνο) βιομηχανία. Είναι, επίσης, εξαιρετικά χρήσιμο στη χημική βιομηχανία, τόσο αυτούσιο ως καταλύτης, όσο και με τη μορφή διαφόρων ενώσεών του.

Ιστορία

 

Αλουμινένια δεκάρα του 1966.

Το άγαλμα του Αντέρωτα ως Αγγέλου της Χριστιανικής Χάρης (που συχνά συγχέεται με τον αρχαίο θεό και γιο της Αφροδίτης Έρωτα) στην Piccadilly Circus στο Λονδίνο, κατασκευάσθηκε το 1893 κσι ήταν ένα από τα πρώτα αγάλματα που κατασκευάσθηκαν από αλουμίνιο.

Οι αρχαίοι Έλληνες και Ρωμαίοι γνώριζαν τη στυπτηρία (διπλό θειικό άλας αργιλίου και καλίου) και την χρησιμοποιούσαν. Επίσης, χρησιμοποιούσαν αργιλοπυριτικές ενώσεις στην κεραμική. Το 1761 ο Γκιτόν ντε Μορβό (Guyton de Morveau) πρότεινε το όνομα «αλουμίνα» για το οξείδιο του αργιλίου (Al₂O₃). Το αργίλιο ανακαλύφθηκε, ως στοιχείο, το 1808 από τον Σερ Χάμφρεϊ Ντέιβι, ο οποίος και του έδωσε το όνομα, αρχικά «αλούμιο» και αργότερα «αλουμίνιο», αφού το στοιχείο προερχόταν από το οξείδιό του, την αλουμίνα. Το 1825 ο Δανός επιστήμονας Χανς Κρίστιαν Έρστεντ (Hans Christian Ørsted) απομόνωσε πρώτη φορά το αργίλιο, όταν κατεργάστηκε άνυδρο χλωριούχο αργίλιο με αμάλγαμα καλίου^[2]. Το 1827 περιγράφηκε αναλυτικά από τον Βέλερ (Woehler) μία μέθοδος παρασκευής του αργιλίου σε σκόνη από άνυδρο χλωριούχο αργίλιο και κάλιο^[2].
O Βέλερ γενικά πιστώνεται την απομόνωση του αργιλίου, αλλά επίσης και ο Έρστεντ πρέπει επίσης ν' αναφερθεί ως αυτός που το ανακάλυψε^[3]. Επίπλέον ο Pierre Berthier ανακάλυψς ότι περιέχεται αλουμίνιο στο βωξίτη και κατόρθωσε επιτυχημένα την εξόρυξη του μετάλλου από το ορυκτό^[4]. To 1854 ο Ανρί Σεν-Κλερ Ντεβίλ (Henri St-Claire Deville), βασισμένος στις εργασίες του Βέλερ επινοεί την πρώτη εμπορική μέθοδο παραγωγής του. Αρχικά, το κόστος του αργιλίου ήταν υψηλότερο από αυτό του χρυσού και του λευκόχρυσου. Γι' αυτό το λόγο σε γεύματα του Ναπολέοντος Γ' της Γαλλίας, οι πιο σημαντικοί καλεσμένοι έτρωγαν σε πιάτα από αργίλιο^[5]!
Το 1886 ήρθε η μεγάλη επανάσταση στην παραγωγή αλουμινίου, οπότε εφευρέθηκε η μέθοδος Hall-Heroult. Σε αυτή τη μέθοδο, τήγμα μίγματος κρυολίθου (φθοριούχο άλας του νατρίου και του αργιλίου: Na₃AlF₆) αργιλίου και οξειδίου το αργιλίου (αλουμίνα: Al₂O₃) ηλεκτρολύεται με συνεχές ρεύμα. Το τηγμένο αργίλιο συγκεντρώνεται στο βυθό του ηλεκτρολυτικού λουτρού. Όλο το αλουμίνιο που παράγεται στον κόσμο παράγεται με αυτή τη μέθοδο.
Το 1889 ο Bayer επινόησε μία μέθοδο καθαρισμού του βωξίτη προς παρασκευή αλουμίνας, με τη χρήση καυστικού νατρίου. Έτσι, άνοιξε ο δρόμος για την παραγωγή μεγάλων ποσοτήτων αλουμινίου. Το 1900 η παγκόσμια παραγωγή αλουμινίου ήταν 8000 τόνοι. Έκτοτε αυξήθηκε με πολύ μεγάλους ρυθμούς, για να φτάσει το 1999 τα 24 εκατομμύρια τόνους.
 

Αργίλιο
Μαγνήσιο ← Αργίλιο → Πυρίτιο Βόριο ↑ Al ↓ Γάλλιο Περιοδικός Πίνακας
Ράβδος αλουμινίου
Ταυτότητα του στοιχείου
Όνομα, σύμβολο	Αργίλιο (Al)
Ατομικός αριθμός (Ζ)	13
Κατηγορία	Μέταλλα
ομάδα, περίοδος, τομέας	13 ,3, p
Σχετική ατομική μάζα (Ar)	26,9815386
Ηλεκτρονική διαμόρφωση	1s2 2s2 2p6 3s2 3p1
Ατομικές ιδιότητες
Ατομική ακτίνα	125 pm
Ηλεκτραρνητικότητα	1,61 (κλίμακα Pauling)
Κυριότεροι αριθμοί οξείδωσης	+3
Ενέργειες ιονισμού	577,5 kJ/mole (Al(g) → Al+(g) + e-) 1.816,7 kJ/mole (Al+(g) → Al2+(g) + e-) 2.744,8 kJ/mole (Al2+(g) → Al3+(g) + e-)
Φυσικά χαρακτηριστικά
Σημείο τήξης	660,32 °C (1.593,48K)
Σημείο βρασμού	2.519 °C (2.792,16 K)
Τριπλό σημείο	2.700 kg/m3 (20 °C, 1 atm)
Μαγνητική συμπεριφορά	παραμαγνητικό
Σκληρότητα Mohs	2.75
Σκληρότητα Vickers	167 MPa
Σκληρότητα Brinell	245 MPa
Μέτρο ελαστικότητας (Young's modulus)	70 GPa
Επικινδυνότητα
Κίνδυνοι κατά NFPA 704	1 0 0
Η κατάσταση αναφοράς είναι η πρότυπη κατάσταση (25°C, 1 Atm) εκτός αν σημειώνεται διαφορετικά