بحث عن الألمنيوم
يطلق مصطلح المادة على أي خليطٍ كيميائيّ يشكّل جسمًا ماديًا ملموسًا، حيث يمكن لهذه المواد المختلفة أن تكون نقيّةً أو غير نقيةٍ أو حيةً أو غير حيةٍ، كما يمكن تصنيف المواد بجميع أشكالها من خلال خواصها الكيميائيّة أو الفيزيائيّة أو الميكانيكيّة أو بالرّجوع إلى أصلها الجيولوجي أو البيولوجي أو وظيفتها وحالاتها الثلاث: الصلبة والسائلة والغازية، ويسمّى العلم الذي يبحث في دراسة طبيعة المواد وتطبيقاتها بعلم المواد، وتتم معالجة المواد الخام من خلال عدّة طرقٍ والتي تعمل على تغيير خصائص المّادة سواءً بالتّنقية أو التّشكيل أو إضافة موادٍ جديدةٍ ولعلَّ أهمَّ هذه العمليّات الصّهر والجلفنة والتّوليف للمعادن كالحديد والصّاج والألمنيوم بشكل خاص، وفي هذا المقال بحث عن الألمنيوم.[١]
بحث عن الألمنيوم
من أجل عمل بحث عن الالمنيوم يجدر أولًا تعريف الألمنيوم والذي يمكن تعريفه على أنّه أحد العناصر الكيميائيّةِ خفيفةِ الوّزن ذات اللّون الأبيض الفضيّ والذي يقع ضمن المجموعة رقم 13 من الجّدول الدّوري الكيميائي أو ما تسمّى بمجموعة البورون، حيث يعتبر الألمنيوم أحد أكثر العناصر المعدنيّة انتشارًا واستخدامًا على سطح الكرة الأرضيّة بسبب نشاطه الكيميائي الكبير، ويتواجد الألمنيوم في الطّبيعة من خلال مركّباته في الصّخور المختلفة والنّباتات والحيوانات كما يتركّز الألمنيوم في القشرة الخارجيّة للأرض والتي تشكّل ما نسبته 8% من وزنها الكلي.[٢]
يعود الفضل في اكتشاف الالمنيوم للكيميائي الدنماركي هانز كريستيان أورستد الذي استطاع استخراج هذا العنصر العظيم عام 1825م من مركب الشّب والذي يحتوي على الكبريت والألمنيوم والبوتاسيوم، وعلى مدى العقود السابقة كانت قيمة الألمنيوم أعلى من الذهب؛ فلقد تم ااستخدامه من قبل رئيس الجمهورية الفرنسية نابليون الثالث لخدمة ضيوفه كأدوات للمائدة ووسيلة لتقديم الطعام والشراب كونه من المعادن النادرة للغاية في وقتها، إلى أن استطاع المهندس الفرنسي بول هيرولت والكيميائي تشارلز هول من إنتاج الألمنيوم من خلال إذابة أكسيد الألومنيوم في الكريوليت تحت تأثير التيار الكهربائي.[٣]
ومن خلال البحث عن الألمنيوم ودراسة هذا المعدن النّفيس تبيّن للعلماء أنّ لعنصر الألمنيوم مجموعةً من النّظائر الكيميائيّةِ؛ أي أنّ عنصر الألمنيوم هو عنصرٌ غير مستقرٍ بشكلٍ عام ومعظم هذه النّظائر تنتقل من شكلٍ إلى آخر في غمضة عين باستثناء Al-26 نظير الألمنيوم المشعّ الأطول عمرًا يبلغ 730 ألف عامٍ، والذي يتواجد في مناطق تشكّلِ النّجوم في المجرّة وتم استخدامه لتحديد انفجارات النّجوم باستخدام بصمات Al-26 والتي بيّنت أنّ الإنفجارات تحدث كلَّ 50 عامًا تقريبًا في مجرّة درب التبّانة كما ينتج عنها تولّد 7 نجومٍ جديدةٍ كل عام.[٣]
ويتشكّل الألمنيوم بالصّخور البركانية في الفلسبار والفلسبوثويد والمايكا كطين؛ ومن خلال عمليّات التّجوية يتكوّن البوكسيت الذي هو مزيج يحمل أكاسيد الألمنيوم المائي مشكّلًا خام الألمنيوم الرئيسي، كما يتم استخراج أكسيد الألمنيوم البلّوري من بعض الصّخور البركانية والذي يوجد في الأحجار الكريمة كالياقوت والتوباز والعقيق مما يعكس الأهمية والقيمة التجارية لمعدن الألمنيوم.[٤]
مع تواصل الدّراسات والبحث عن الألمنيوم استطاع العلماء تحديد نقطة الإنصهار والتي تمثّل درجة الحرارة التي من خلالها تذوب المادة أو تتجمد بمعنى آخر فإنّ نقطة الانصهار هي نفسها نقطة التجمد حيث تنتقل المادة من الحالة الصّلبة إلى الحالة السّائلة بنفس درجة الحرارة التي تنتقل فيها المادة من الحالة السّائلة إلى الحالة الصّلبة ضمن الظروف المعيارية أي في وجود ضغط جوي واحد وثابت، أمّا بالنسبة للذوبان فإن عملية تسخين المادة صلبة يعطي الجزيئات طاقةً كافيةً للتّغلب على القوى الجزيئيّة التي تجمع الجزيئات معًا فتبدأ هذه الجزيئات في الذوبان.[٤]
تبرز استخدامات الالمنيوم من خلال إضافته بكميّاتٍ قليلةٍ إلى معادن أخرى لتحسين خصائصها كما هو الحال في البرونز وسبائك المغنيسيوم حيث تضاف كميّات من المعادن والسيليكون إلى الألمنيوم، كما يستخدم في الطائرات ومواد البناء والأجهزة المنزليّة والموصلات الكهربائيّة وأجهزة المعالجة الكيميائيّة، يمكن سحب الألمنيوم أيضًا واستخدامه في الأسلاك وعمل الرّقائق كونه مقاوم للتآكل بدرجةٍ عاليةٍ بسبب تشكيله لغشاء من الأكسيد على سطحه يعمل على مقاومة العوامل الجوّية.[٢]
وإضافةً إلى ما سبق تدخل بعض مركّبات الألمنيوم في التّطبيقات الصناعية المهمة كالألومينا التي تتتواجد في الطبيعة مثل أكسيد الألمنيوم، والتي يتم تحضيرها تجاريًا بكميات كبيرة جدَا لاستخدامها في إنتاج الألمنيوم وصناعة العوازل الحراريّة والصوتيّة ومقابس الاحتراق ومنتجاتٍ أخرى عديدةٍ، عند التّسخين تقوم مادة الألومينا بتطوير بنيةٍ مساميّةٍ خاصّةٍ تعمل على إمتصاص بخار الماء الموجود حيث يستخدم مثل هذا النوع من أكسيد الألمنيوم والمعروف تجاريًا باسم الألومينا النّشطة في تجفيف الغازات وبعض السوائل فهو بمثابة مادةٍ حاملةٍ للعوامل المحفّزة ذات التفاعلات الكيميائيّة المختلفة، كلُّ هذه الاستخدامات وغيرها ساهمت في زيادة البحث عن الألمنيوم في شتّى بقاع الأرض.[٢]
أمّا بالنسبة لخصائص الألمنيوم بشكلٍ عامٍ ومن خلال البحث عن الألمنيوم تبيّن أن هذا المعدن العظيم موصل ممتاز للحرارة والكهرباء حيث تشكّل الموصليّة الحراريّة لمعدن الألمنيوم نصف الموصليّة الحراريّة للنّحاس وثلثيّ الموصليّة الكهربائيّة بالنّسبة للنّحاس، كما أنّه من الممكن أن يتعرض الألمنيوم بأشكاله المختلفة للهجوم بواسطة الأحماض المخفّفة حيث يذوب الألمنيوم بسرعةٍ داخل حمض الهيدروكلوريك المركّز، حتّى الألمنيوم النّقي من الممكن تأثّره من قبل القلويات مثل هيدروكسيد الصّوديوم والبوتاسيوم منتجًا الهيدروجين وأيون الألومنيوم نتيجةً لتقارب الخصائص مع عنصر الأكسجين.[٢]
