Elementler - Alüminyum

Kimyasal bir elemandır. Sembolü Al, değerliliği 3, atom ağırlığı 26.97 ve atom numarası 13 tür.
Gümüş gibi beyaz renkte ve hafif bir elemandır. Demire göre 8 defa hafiftir. 1800 derecede kaynar. Dış yüzeyi, hava ile temasta olduğu için hafif bir oksit tabakası ile kaplıdır. Yüzeyinin, mavimtrak beyaz bir renk almasını sağlayan bir tabaka sayesinde havaya karşı dayanıklılığı fazladır. Nitrik asitten başka bütün anorganik bazlar etki yapar:organik asitlerin hemen hiç etkisi yoktur.Isı ve elektriği iyi iletir.
Alüminyum yer kabuğunun yapısında % 8 oranında oksit ve silikat bileşikleri halinde bulunur. Miktar bakımından oksijen ve silisyumdan sonra üçüncü gelir.
Alüminyum boksitten elde edilir. Boksit, kırılıp parçalandıktan sonra küreli değirmenlerde öğütülür, kireç taşı ve soda ile karıştırılarak akkor haline getirilir. Bu kütle dışarıya çıkarılarak soğutulur ve ince toz halinde öğütülür. Bundan sonra sıcak su ile muamele edilir. Bu sırada sodyum aluminat suda erir. Eriyik kırmızı çamur adı verilen kalıntıdan süzüldükten sonra karıştırıcıya gönderilir. Süzülme sonunda elde edilen alüminyum hidroksit, kalsinasyon fırınında saf, beyaz alüminyum oksit haline getirilir. Ergimiş olan alüminyum oksit’in yüksek fırınlarda elektrolizi ile alüminyum elde edilmiş olur.
İlk defa 1827 de Friedrich Wöhler tarafından alüminyum klorürün potasyum ile muamelesinden gri bir toz halinde elde edilen, teknikte çok kullanılan bir eleman olmuştur. Fakat saf halde fazla dayanıklı olmadığı için, teknikte kendisi kadar hafif alaşımları kullanılmaktadır, îlk defa alaşımları 1890 da zeplin yapılmasında, 1916 da uçakların yapılmasında kullanılmıştır. Bugün alüminyum alaşımları, uçak, otomobil, vagon ve ulaştırma tekniğinin en fazla kullanılan bir elemanıdır.

ALÜMİNYUM yerkabuğunun yaklaşık yüzde 8'ini oluşturduğu için doğada en bol bulunan metaldir. Gerek bu özelliği, gerek çeşitli işlemlerden geçirilerek çok değişik biçimlerde kullanılabilmesi nedeniyle sanayide geniş bir kullanım alanı vardır. Kimyasal simgesi Al olan alüminyumun atom numarası 13, atom ağırlığı 26,9815'tir.

Alüminyum saf haldeyken gümüş beyazlı-ğındadır ve demir ya da bakırın yaklaşık üçte biri ağırlığında çok hafif bir metaldir. Buna karşılık bazı alüminyum alaşımları yapı çeli­ğinden daha dayanıklıdır. Bütün metal işleme yöntemleri alüminyuma kolayca uygulanabi­lir. Havanın etkisiyle paslanmayan ve aşınma­yan alüminyum ışığı ve ısıyı iyi yansıtır; ayrıca iyi bir ısı ve elektrik iletkenidir. Zehirli olma­dığı için mutfak kaplarının yapımına elverişli­dir. Vurulduğunda kıvılcım çıkarmaz; bu yüz­den yanıcı ya da patlayıcı maddelerin yalıtıl­masında kullanılabilir. Mıknatıslanma özelliği taşımadığı için de elektrik donanımlarının ya­pımına çok uygundur.

Alüminyum doğada hiçbir zaman serbest ya da yalın halde bulunmaz; mutlaka başka elementlerle birleşmiş haldedir. En bol bu­lunduğu kay açlar, yerkabuğunun hemen he­men yansım oluşturan feldispatlardır. Aynca safir, yakut, lal gibi değerli taşların yapısında da alüminyum bulunur. Gene de doğadaki en zengin alüminyum kaynağı boksit denen bir cevherdir. Sanayide kullanılan alüminyumun neredeyse tamamı bu cevherden elde edilir. En çok Jamaika, SSCB, Guyana ve Fransa'da bulunan boksit yüzde 50-60 oranında alümin­yum oksit (alümina) içerir. Boksitin bileşi­mindeki öbür maddeleri ayırarak cevheri arıtmanın ilk adımı alüminyum oksiti sodyum hidroksit içinde çözmektir. Böylece cevher, oksijen dışındaki bütün katışkılardan temizle­nir ve ardından elektroliz yöntemiyle oksijen­den ayrılan alüminyum katışıksız halde elde edilir.


Alüminyumu ilk kez 1825'te Danimarkalı fizikçi Hans Christian Örsted yalın halde elde etmeyi başardı. Ama bu elementi oksitinden (alüminadan) ayırarak elde etmenin yolunu 1886'da ABD'li kimyacı Charles M. Hail buldu. Bundan birkaç hafta sonra Fransız kimyacı Paul L. Heroult da Hall'den habersiz olarak aynı işlemi gerçekleştirdi. Her ikisi de erimiş kriyolitin (alüminyumun sodyum ve flüorla oluşturduğu bir bileşik) az miktarda alüminyum oksit içerdiğini fark etmişlerdi. Kriyoliti karbondan bir potaya koyup içinden elektrik akımı geçirdiklerinde, potanın dibin­de alüminyum damlacıkları oluştu. Bu Hall-Heroult yöntemi, birkaç küçük değişiklik dışında bugün de alüminyum üretimi için bütün dünyada kullanılır.

Alüminyum, eritme potalarından alındık­tan sonra genellikle 4 metrelik külçeler halin­de dökülür. Daha sonra istenen ürünün niteli­ğine bağlı olarak çeşitli yöntemlerle işlenir. Ayrıca bakır ve magnezyum gibi metallerle karıştırılarak alaşım haline getirilebilir. Oto­mobil gövdesi üreten fabrikalar alüminyumu külçe halinde değil erimiş halde alırlar.

Türkiye'de alüminyum sanayisinin kurul­ması için çalışmalara 1960'ta başlandı. 1974'te üretime geçen Etibank Seydişehir Alümin­yum Tesisi'nin ana bölümleri boksit işletmesi, alüminyum fabrikası, alümina fabrikası, dö­kümhane ve haddehanedir. Boksit işletmesi yılda yedi ay üretim yaparak ortalama 530 bin ton boksit cevheri işler. Alüminyum fabrikası ise yılda 120 bin ton alümina işleyerek 60 bin ton alüminyum üretebilecek kapasitededir. Konya'da kurulan Alüminyum Tüp Fabrika-sı'nın da yılda 36 milyon tüp üretmesi öngö­rülmüştür. Ayrıca, gene Konya'nın Akşehir ilçesinde alüminyum tel üreten bir fabrika vardır.

Alüminyumu biçimlendirme yöntemlerinin başlıcaları dökme, sıkıştırarak kalıptan geçir­me, dövme, çekme, tornada işleme ve hadde­lemedir. Dökümhanelerde saf alüminyum külçeler yerine hurda metal de kullanılabilir.

Başlıca alüminyum döküm yöntemleri kum döküm, sürekli döküm, basınçlı döküm ve savurma dökümdür. Kum döküm yöntemin­de, üretilecek nesne ıslak kum ve kil karışımı­na gömülerek bu nesnenin bir kalıbı çıkarılır; daha sonra nesne kumdan alınır ve bıraktığı kalıp boşluğuna erimiş alüminyum dökülür. Metal sertleştiğinde kalıp kırılır ve döküm parçası ortaya çıkarılır. Sürekli döküm yönte­minde, dökülecek nesnenin biçimi verilmiş demir ya da çelik kalıplar kullanılır. Bu yöntemle tek bir kalıp kullanarak aynı parça­dan yaklaşık 150.000 tane üretilebilir. Basınç­lı dökümde, erimiş alüminyum hidrolik basınç altında çelik kalıplara dökülür. Savurma dö­kümde ise erimiş metalin kalıbın en ince köşelerine kadar dağılabilmesi için merkez­kaç kuvvetten yararlanılır.

Alüminyumun sıkıştırılarak kalıptan geçi­rilmesi, diş macununun sıkılan bir tüpten çıkışına benzer. Alüminyum çubuk ya da külçeler istenen uzunlukta kesilir; yumuşat­mak için 443°C'ye kadar ısıtılır ve sıkıştırıla­rak kalıp deliğinden çıkarılır. Benzer bir yöntemde ise, kutu biçimindeki bir kalıbın dibine yerleştirilen alüminyum levhalara güç­lü bir şahmerdanla vurulur. Metal, bu çarp­manın etkisiyle, kalıp ve şahmerdan çekici arasında kalan boşlukta yükselerek biçimle­nir. Aerosol kapları, metal bira kutuları ve el fenerlerinin metal kılıfları bu yöntemle üre­tilir.

Dövme işleminde alüminyum önce fırında ısıtılır, sonra bir kalıp üzerinde dövülür ya da preslenir. Çekme yönteminde, ince bir alümin­yum çubuğun ucu kalıp deliğinden geçirile­rek çekilir. Çubuk, kalıbın içinden geçerken onun biçimini alır. Alüminyum tel, çubuk ya da borular böyle elde edilir. Ayrıca alümin­yum, tıpkı tahta gibi tornada işlenebilir ya da dev haddelerden geçirilerek kâğıt inceliğinde levhalara dönüştürülebilir. Mutfakta kullan­dığımız alüminyum yapraklar (folyolar) bu haddeleme yöntemiyle elde edilir.

Alüminyumun neredeyse sayısız kullanım ala­nı vardır ve her yıl bunlara yenileri eklenir. Öğütülmüş alüminyumun yağ ile karıştırılma-sıyla hazırlanan boyalar, sürülen yüzeyde sağ­lam ve koruyucu bir katman oluşturur. Çeliğe katılan alüminyum gaz kabarcıklarından kay­naklanan gözenekleri yok eder. Alüminyum yapraklara sarılan yiyecekler tadını ve koku­sunu çok uzun süre korur. Tıraş kremi, diş macunu gibi ürünler alüminyum tüpler içinde satılır. Alüminyum demir oksit ile birlikte ısı­tıldığında alüminyum oksit oluşur ve demir serbest kalır. Bu tepkime bir kez başlatıldı­ğında sürüp gider ve demiri eritmeye yetecek kadar ısı açığa çıkar. Kaynak yapımında ya­rarlanılan bu yönteme termit işlemi denir.

Çağdaş yapıların çoğunda kapılar, pencere çerçeveleri ve buna benzer yapı öğeleri alümin­yum alaşımlarından yapılmıştır. Alüminyum hafif olduğu için çatıların, büyük taşıt araçla­rının gövdelerinin ve demiryolu tankerlerinin (sarnıçlı vagonlar) yapımına elverişli bir me­taldir. Büro eşyası, banyo donanımı ve çama­şır makinelerinin bütünü ya da bazı parçaları alüminyumdan yapılır. Bir alüminyum alaşımı olan düralüminden daha çok uçak yapımında yararlanılır. Gene bir alüminyum alaşımı olan alüminyum tuncu ise altın renginde olduğu için takı yapımında altın yerine kullanılır.

Alüminyum, periyodik cetvelde simgesi Al ve atom numarası 13 olan gümüş renkli bir metaldir. Atom ağırlığı 26.89 olan, +3 değerlikli bir element olan alüminyumun 20oC’taki yoğunluğu 2,7gr/cm³, ergime noktası 659,8°C, kaynama noktası 2450°C, ısınma ısısı 0.224Cal/gr(1000C’ta), erime ısısı 400Cal/gr, 20oC’taki elektriksel iletkenliği bakırın %65’i, ısıl iletkenliği 0,5, ışık yansıtılabilirliği %90 olup, bu özellikler alaşım elementleri katılarak büyük ölçüde değiştirilebilmektedir.

Dünyada, silisyum ve oksijenden sonra en çok bulunan üçüncü(3.) metaldir. Buna rağmen ancak 19. yüzyılda kullanılmaya başlamıştır. İlk olarak 1886 yılında Amerika’da kullanılmıştır.

Aluminyum %8 oranıyla mineralleri halinde tabiatta en çok bulunan metal olarak bilinmektedir. Element olarak bolluk sırasında ise oksijen ve silisyumdan sonra gelmektedir. Alumina doğada oksit, sülfat, florür ve silikat halinde çok değişik hallerde bulunabilirse de, kullanılan yegane alumina cevheri, boksit adı verilen , hidratlaşmış bir aluminadır.

Alüminyum, doğada boksit cevheri halinde bulunur ve bu boksit cevherinden alümina elde edilir. Daha sonrasında alümina’dan elektroliz yöntemi ile alüminyum elde edilir. kaynak