المنيوم
-

الألمنيوم

الألمنيوم

استحصال الألمنيوم بالتحليل الكهربائي

خلائط الألمنيوم

خواصه الكيميائية

مركبات الألمنيوم العضوية

 

الألمنيوم aluminum أو aluminium (في كندا وأوربا) عنصر كيميائي رمزه Al وعدده الذري 13، مكانه في الجدول الدوري بالفصيلة III A (فصيلة البور أي العمود 13) وفي الدور الثالث، وبنيته الإلكترونية الوصف: الوصف: D:\المجلد 3 تقانة اخراج\259\Image431343.jpg.

الوصف: D:\المجلد 3 تقانة اخراج\259\23-2.jpg

الألمنيوم أكثر المعادن وفرة في القشرة الأرضية (8.3 %)؛ وفي القمر، ولا يُصادف حُراً في الطبيعة. يُصادف في النباتات وفي جميع الصخور تقريباً، وهو المكوِّن الرئيس في كثير من الصخور البركانية المعروفة مثل ضروب الفلدسبار والميكا. وأهم فلزات الألمنيوم – صناعياً- البوكسيت.

الألمنيوم النقي معدن أبيض - فضي، خفيف وغير سام. ويمكن تلميعه بسهولة، ناقل جيد للحرارة والكهرباء، وتقدر ناقليته الكهربائية بـ 63.5 % من ناقلية حجم مماثل من النحاس، وبأخذ الكتلة الحجمية بالحسبان فإن الناقلية الكهربائية لوزن من الألمنيوم تساوي 2.1 الناقلية الكهربائية للوزن نفسه من النحاس. وهو مقاوم للتأكل وقابل للشغل بسهولة ما يجعله معدناً مثالياً لصنع الأسلاك الكهربائية. وهو ذو مغنطيسية عكسية، ويأتي بعد الذهب في قابليته للتصفيح، وفي المرتبة السادسة بين المعادن في قابليته للسحب. يتمتع كثير من خلائطه بقوة ميكانيكية وقابلية للسحب. والألمنيوم وخلائطه يمكن شغلها بسهولة فيحصل منها على صفائح وقضبان وأنابيب ورقائق وقشور وأسلاك ومسحوق.

للألمنيوم نظير واحد الوصف: الوصف: D:\المجلد 3 تقانة اخراج\259\Image16288.jpg، وزنه الذري 26.981، طاقة تأينه الأول 577.5، والثاني 1816.7، والثالث 2744.8 كيلوجول/مول ، نصف قطر ذرته 143 بيكومتراً، درجة حرارة انصهاره 660.45 سْ، ودرجة غليانه 2520 سْ، الكتلة الحجمية عند درجة 20 سْ تساوي 2.699 غرام/سنتمتر مكعب، القساوة (بحسب مقياس موس Mohs’ scale 2.75، كمون مسرى الألمنيوم (- 1.676 فولط) وهي القيمة من أجل نصف التفاعل (المعادلة 1):

الوصف: الوصف: D:\المجلد 3 تقانة اخراج\259\Image17348.jpg

يقاوم الألمنيوم التأكل نظراً لتكون غشاء كتيم من الأكسيد يمنعه من استمرار التأكسد. وللألمنيوم في مركباته درجة أكسدة 3+؛ ما عدا بعض مركباته التي تتشكل بدرجات الحرارة العالية فيكون أحادياً أو ثنائياً.

اشتق اسمه من كلمة alum ( ملح شب الألمنيوم ) المعروف منذ القدم، فاليونانيون القدامى والرومان استعملوه قابضاً في الطب (الكلمة اللاتينية alumen تعني الملح المر).

أخفقت محاولات الكيميائي الانكليزي ديـﭭـي Humphry Davy عام 1808 في استعمال طريقة التحليل الكهربائي في الحصول على المعدن الموجود في الألومينا.

استحصل الكيميائي الدنماركي أورستد Hans Christian Orsted عام 1825 الألمنيوم بإرجاع كلوريد الألمنيوم AlCl3 بملغمة بوتاسيوم (وهي سبيكة زئبق مع بوتاسيوم)، فكان الألمنيوم المستحضر مشوباً بالزئبق. ثم حسّن الكيميائي الألماني ﭬوهلر Friedrich Wöhler عام 1827 الطريقة باستعمال معدن البوتاسيوم بدلاً من الملغمة، كما قاس كتلته الحجمية مبيناً خفته. واستحصله لأول مرة – للتجارة- الباحث الكيميائي الفرنسي دو ﭬيل Henri-Étienne Sainte-Claire Deville عام 1854 حيث استعمل معدن الصوديوم بدلاً من البوتاسيوم. واستحصله الكيميائي الألماني بُنْزن R. W. Bunsen – مستقلاً- في العام نفسه بالتحليل الكهربائي للملح المضاعف NaAlCl4 المصهور.

وفي عام 1886 اكتشف شابان هما: الكيميائي الأمريكي هول Charles Martin Hall، وعالم التعدين الفرنسي هيرو Paul-Louis-Toussaint Héroult- في الوقت نفسه تقريباً؛ ومستقلين- طريقة لاستحضار الألمنيوم أرخص من الطريقة السابقة بكثير؛ تعتمد على حل البوكسيت ( أكسيد الألمنيوم المميهالوصف: الوصف: D:\المجلد 3 تقانة اخراج\259\Image300.jpg) في الكريوليت المصهور الوصف: الوصف: D:\المجلد 3 تقانة اخراج\259\Image307.jpgالذي يستعمل لتخفيض درجة حرارة انصهار الألومين.

استحصال الألمنيوم بالتحليل الكهربائي

تتم العملية في خلية تحليل كهربائي في درجة حرارة 1000 سْ، والآلية المفصّلة لعملية التحليل الكهربائي غير معروفة بدقة.

تتجه إيونات (شوارد) الألمنيوم إلى القطب السالب (الكاثود cathode) فتتعدل شحناتها متحولة إلى ألمنيوم (المعادلة 2):

الوصف: الوصف: D:\المجلد 3 تقانة اخراج\259\Image23607.jpg

وتتجه الإيونات -2O إلى االقطب الموجب ( الأنود anode) وينطلق الأكسجين الذي يتفاعل بعد ذلك مع الكربون مطلقاً ثنائي أكسيد الكربونالوصف: الوصف: D:\المجلد 3 تقانة اخراج\259\Image324.jpg.

تتكون خلية التفاعل- كما هو مبيّن في الشكل (1) - من وعاء حديدي مغطى من الداخل بطبقة من الغرافيت الذي يقوم بدور الكاثود، أما الأنود فيتكون من عدة صفائح من الفحم.

يجب تنقية البوكسيت قبل استعماله، والهدف من ذلك التخلص من شوائب الحديد والسليكون التي يحويها هذا الفلز عادة، ويتم ذلك بطريقة باير Bayer؛ إذ يعالج الفلز بوساطة الصود الساخن فيذوب أكسيد الألمنيوم متحولاً إلى الألومينات كما يذوب الوصف: الوصف: D:\المجلد 3 تقانة اخراج\259\Image331.jpgمتحولاً إلى السليكات. أما الحديد فيترسب على شكل الوصف: الوصف: D:\المجلد 3 تقانة اخراج\259\Image339.jpg؛ لأنه غير مذبذب (غير أمفوتيري amphoteric).

الوصف: D:\المجلد 3 تقانة اخراج\259\23-1.jpg

الشكل (1): استحصال الألمنيوم بالتحليل الكهربائي

وبعد ترشيح المزيج يقرقرَ فيه الهواء ويضاف إليه بلورات من ماءات (هدروكسيد) الألمنيوم التي تقوم بدور نواة للتبلور، ما يؤدي إلى ترسب هذه المادة وبقاء إيون السليكات في المحلول.

تتكوّن ضروب البوكسيت من مزائج الفلزات التالية بنسب مختلفة: الجبسيت gibbsite (ويدعى أيضاً هدرارجيليت hydrargillite الوصف: الوصف: D:\المجلد 3 تقانة اخراج\259\Image347.jpg)، البونهميت والدياسبور الوصف: الوصف: D:\المجلد 3 تقانة اخراج\259\Image33101.jpgوالفلزات الفخارية clay مثل الكاؤولينيت الوصف: الوصف: D:\المجلد 3 تقانة اخراج\259\Image36154.jpg؛ والكوارتز الوصف: الوصف: D:\المجلد 3 تقانة اخراج\259\Image40245.jpg، والأناتاز، الروتايل، والبروكايت الوصف: الوصف: D:\المجلد 3 تقانة اخراج\259\Image41005.jpg. كما يحوي البوكسيت أيضاً كميات صغيرة من المغنيتيت الوصف: الوصف: D:\المجلد 3 تقانة اخراج\259\Image42444.jpgوالإلمنيت الوصف: الوصف: D:\المجلد 3 تقانة اخراج\259\Image43867.jpg، والكورَنْدُم الوصف: الوصف: D:\المجلد 3 تقانة اخراج\259\Image401.jpg، وتحوي ضروب البوكسيت أحياناً آثاراً من أكاسيد غير ذوابه مثل أكسيد الزركونيوم، وأكسيد الفاناديوم وأكسيد الغاليوم وأكسيد الكروم وأكسيد المنغنيز.

وتحوي أنواع البوكسيت المستعملة لاستحصال الألمنيوم 40ـ60 % من الألومينا الوصف: الوصف: D:\المجلد 3 تقانة اخراج\259\Image47367.jpg، و1ـ15 % من السليكا الكلية الوصف: الوصف: D:\المجلد 3 تقانة اخراج\259\Image49291.jpg، و7 ـ 30 % الوصف: الوصف: D:\المجلد 3 تقانة اخراج\259\Image425.jpg، و1- 15% من أكسيد التيتانيوم الوصف: الوصف: D:\المجلد 3 تقانة اخراج\259\Image52492.jpg، و12 - 30 % ماء مرتبطاً بالفلز.

أدى استعمال التحليل الكهربائي لاستحصال الألمنيوم إلى تخفيض ثمنه كثيراً، ففي عام 1852 كان سعر الكيلوغرام من الألمنيوم النقي 1200 دولار، وفي عام 2010 بلغ ثمنه 2.3 دولار.

فاض الإنتاج العالمي من البوكسيت عام 1989 عن 101 مليون طن وهو مستمر في الازدياد، ويُقدر المخزون العالمي منه بـ 22X 910 طن (غينيا 5.6، أستراليا 4.4، البرازيل 2.8، جمايكا 2.0، الهند 1.0 والولايات المتحدة 0.038 غيغا طن). وأستراليا حالياً هي المنتج الرئيس لأكسيد الألمنيوم المميه 36.6%، تليها غينيا 16.6 %، والبرازيل 8.7 %، ثم جامايكا 8.2 %، والاتحاد السوﭬييتي (سابقاً) 4.6 %، والهند 3.9 %.

يفوق إنتاج الألمنيوم إنتاج جميع المعادن غير الحديدية الأخرى، ولا يزيد عليه في الكميات المستحصلة من المعادن سوى الحديد والفولاذ.

كان الوصف: الوصف: D:\المجلد 3 تقانة اخراج\259\Image58034.jpgيُذاب سابقاً في الكريوليت المصهور (بحسب طريقة هيرو - هول)، لكن الكريوليت فلز قليل الوفرة وإنتاج المناجم في غرينلاند لا يتجاوز 30000 طن وهو لا يكفي لاحتياجات العالَم؛ لذا صنِّع الكريوليت في أوعية مغلّفة بالرصاص lead-clad vessels بتفاعل HF مع ألومينات الصوديوم (بحسب طريقة باير) (المعادلة 3):

الوصف: الوصف: D:\المجلد 3 تقانة اخراج\259\Image141858.jpg

ولا تحتاج العملية إلى زيادة من الكريوليت إذا كانت عملية التحليل الكهربائي قائمة؛ لأنه يصطنع في خلايا الإرجاع من خلال تعديل الوصف: الوصف: D:\المجلد 3 تقانة اخراج\259\Image466.jpgالتي تدخل الخلية كشائبة في الألومينا باستعمال الوصف: الوصف: D:\المجلد 3 تقانة اخراج\259\Image60575.jpg(المعادلة 4):

الوصف: الوصف: D:\المجلد 3 تقانة اخراج\259\Image481.jpg

أي إن الخلايا في أثناء إجراء العملية تحتاج إلى AlF3 وليس الكريوليت. وشروط العمل النمطية تحتاج إلى 510 أمبير، وفرق كمون 4.5 ﭬولط، وكثافة تيار 0.7 أمبير/سم2. ويحتاج إنتاج طن من معدن الألمنيوم مقدار 1.89 طن الوصف: الوصف: D:\المجلد 3 تقانة اخراج\259\Image488.jpgونحو 0.45 طن من الكربون لاستعماله أنوداً، و 0.07 طن الوصف: الوصف: D:\المجلد 3 تقانة اخراج\259\Image496.jpgونحو 15000 كيلو واط ساعي طاقة كهربائية. ويؤدي سعر الطاقة الكهربائية الدور الرئيسي في إنتاجه.

يحوّل الألمنيوم المصهور الناتج من خلايا التحليل الكهربائي- رئيسياً- إلى صُبات ingots بشكل مكعبات ضخمة أو إلى قُضبان billets (قضبان غليظة طولها بين 1 و6 أمتار ويبلغ قطرها نحو 20 سم). وتستعمل الصبات في صناعة مقاطع الألمنيوم profiles وذلك بطريقة البثق extrusion باستعمال مكابس ضخمة، في حين تستعمل الصُبات عموماً في صناعة صفائح ورقائق الألمنيوم أو في صناعة الأسلاك.

الاستعمال الرئيسي للألمنيوم في العالم الآن هو في مجال البناء، ويستعمل نحو 90 مليوناً سنوياً الآن.

المركز الرئيسي للحصول على الألمنيوم من البوكسيت النقي المستورد في العالم العربي هو دول الخليج العربي (ستة معامل) وجمهورية مصر العربية (معمل واحد في نجع حمادي شمالي الأقصر). وبلغ الإنتاج عام 2011 في هذه الدول نحو 4 مليون طن (قرابة عشر الإنتاج العالمي الذي أنتجت الصين 50 % منه). ويُتوقع أن يزداد هذا الإنتاج بشدة في الأعوام المقبلة بسبب الرخص النسبي لمصادر الطاقة في هذه الدول. وقد بدأت إحدى الشركات السعودية حديثًا باستخراج فلز البوكسيت الخام من مناجمه في المنطقة الشرقية بالسعودية؛ ومعالجته للحصول على البوكسيت النقي المناسب لاستعماله في أحواض الإرجاع.

لا يوجد في الجمهورية العربية السورية حالياً أي معامل لإنتاج الألمنيوم. وتستورد حالياً نحو 50 ألف طن من هذا المعدن على شكل قضبان وصُبّات، يستعمل معظمها في صناعة البناء (النوافذ والأبواب والأباجورات المعدنية) وكذلك الصفائح الفضية والملونة لواجهات الأبنية وغيرها.

خلائط الألمنيوم

يدخل الألمنيوم في تركيب عدد كبير من الخلائط ( السبائك) alloys:

خلائطه مع النحاس (نحو 5 % نحاس)، متانتها ممتازة، ويمكن قولبتها بسهولة، لكن مقاومتها للتأكل محدودة، وتستعمل في بناء الطائرات.

خلائطه مع المنغنيز (نحو 1.2 % منغنيز) متانتها متوسطة، ويمكن شغلها بسهولة. تستعمل في صنع أوعية الطبخ والمبادلات الحرارية وبراميل الحفظ والأثاث وإشارات الطرق السريعة والأسقف.

خلائطه مع السليكون (السليسيوم Si) (أقل من 12 % سليكون)، وهي ذات درجة انصهار منخفضة، وعامل تمدد منخفض أيضاً، تستعمل مالئاً، وفي اللحام.

خلائطه مع المغنزيوم (0.3 – 5 %)، ذات متانة جيدة وسهلة اللِحام، كما أنها مقاومة للتأكل في المياه المالحة. تستعمل لأعمال الزخرفة والديكور والبواخر والمراكب.

خلائطه مع المغنزيوم والسليكون قابلة للقولبة بسهولة، ومقاومة جيداً للتأكل. تستعمل في البناء وفي صنع وسائل النقل والجسور والسكك.

خلائطه مع الزنك (3-8 %) إضافة إلى المغنزيوم، عندما تعالج حرارياً تصبح متانتها عالية، وهي تستعمل في بنيان الطيارات والأدوات التي تتطلب نسبة قوة / وزن عالية.

خواصه الكيميائية

الألمنيوم معدن شديد الفعالية. يحترق مسحوقه مباشرة عند إلقائه فوق لهب بنزن، وهو ذو صفات معدنية، لكنه يقع في مركباته على الحدود (مثل البريليوم Be) بين الصفة الإيونية (الشاردية) والصفة المشتركة. وتعاني ذرة الألمنيوم نقصاً إلكترونياً في مركباتها ما يجعل هذه المركبات تقوم بتفاعلات ضم عديدة، مثال ذلك تفاعل كلوريد الألمنيوم مع كلوريد الصوديوم (المعادلة 5):

الوصف: الوصف: D:\المجلد 3 تقانة اخراج\259\Image77796.jpg

يتأكسد الألمنيوم في الهواء وتتشكل على سطحه طبقة رقيقة من الأكسيد تقيه استمرار التأكسد، وتنتشر كمية كبيرة من الحرارة (1667.8 كيلو جول) (المعادلة 6):

الوصف: الوصف: D:\المجلد 3 تقانة اخراج\259\Image79867.jpg

يصادف أكسيد الألمنيوم في الطبيعة متبلوراً، ويعد بعض أنواعه من الأحجار الثمينة. أكسيد الألمنيوم أبيض اللون مقاوم للحرارة ينصهر في الدرجة 2000 سْ، ولا يذوب في الماء ويتبلور بشكل معيني. وبتسخين الأكسيد الطبيعي أو الصنعي إلى درجة حرارة عالية يصبح قاسياً جدًأ ( 9 مقارنة بقساوة الماس التي تساوي 10)؛ لذا يستعمل أكسيد الألمنيوم الطبيعي (كورندم corundum ) المشوب بأكسيد الحديد لصناعة حجر الرحى. وعندما يكون على شكل مسحوق يستخدم لصنع ورق صقل المعادن، كما يستعمل في تبطين الأفران نظراً لمقاومته العالية للحرارة.

الكورندم هو المادة التي تتألف منها عدة أحجار كريمة، فالياقوت ruby هو الوصف: الوصف: D:\المجلد 3 تقانة اخراج\259\Image520.jpgمع آثار من الكروم، والياقوت الأزرق sapphire هو الوصف: الوصف: D:\المجلد 3 تقانة اخراج\259\Image531.jpgمع آثار من الكوبلت، وفلز الياقوت الأصفر topaz هو الوصف: الوصف: D:\المجلد 3 تقانة اخراج\259\Image93661.jpg. ويمكن تحضير هذه الأنواع من الأحجار الثمينة صنعياً بصهر أكسيد الألمنيوم - المضاف إليه شوائب معينة؛ مثل أكسيد الكروم- وبلورته للحصول على الياقوت. وإضافة إلى ذلك يوجد أكسيد الألمنيوم - بأشكال بلورية أخرى يحصل عليها إما بتفكك الماءات الوصف: الوصف: D:\المجلد 3 تقانة اخراج\259\Image98664.jpgفي شروط معينة؛ وإما بالتبلور البطيء لصهارة الأكسيد.

يتفاعل الألمنيوم مع حمض كلور الماء مطلقاً الهدروجين، أما مع حمض الكبريت الوصف: الوصف: D:\المجلد 3 تقانة اخراج\259\Image559.jpgوحمض الآزوت بتركيز متوسط فلا بد من التسخين وينطلق عندئذالوصف: الوصف: D:\المجلد 3 تقانة اخراج\259\Image566.jpg و الوصف: الوصف: D:\المجلد 3 تقانة اخراج\259\Image574.jpgبالترتيب، وتتكوّن الكبريتات والنترات على الترتيب. أما إذا كان التركيز عالياً فلا تأثير لهما في المعدن، ويعزى ذلك على الأغلب إلى تكون طبقة رقيقة من الأكسيد تحول دون استمرار التفاعل.

يتفاعل الألمنيوم بسهولة مع الأسس القوية وينطلق الهدروجين (المعادلة 7):

الوصف: الوصف: D:\المجلد 3 تقانة اخراج\259\Image102428.jpg

والملح المتشكل هو ألومينات الصوديوم ناتج من حمض ضعيف هو ماءات الألمنيوم H3AlO3 يستطيع التفاعل مع الأسس (المعادلة 8):

الوصف: الوصف: D:\المجلد 3 تقانة اخراج\259\Image104334.jpg

وهذا الحمض الضعيف أساس ضعيف أيضاً فهو ينحل في الحموض (المعادلة 9):

الوصف: الوصف: D:\المجلد 3 تقانة اخراج\259\Image146175.jpg

أي إن ماءات الألمنيوم (هدروكسيد الألمنيوم) مذبذبة amphoteric تتفاعل مع الأسس كما تتفاعل مع الحموض.

لا يمكن تحضير هدروكسيد الألمنيوم إلا بطريقة غير مباشرة، وذلك بدءاً من أملاح الألمنيوم وبإضافة هدروكسيد الأمونيوم الوصف: الوصف: D:\المجلد 3 تقانة اخراج\259\Image604.jpg، ويكون هدروكسيد الألمنيوم على شكل راسب هلامي ضعيف الانحلال بالماء حيث جداء انحلاله يساوي الوصف: الوصف: D:\المجلد 3 تقانة اخراج\259\Image109451.jpg، ويجفف هذا الهلام عند درجة الحرارة بين 200و500 سْ، ويستعمل الهلام المجفَّف في الصباغة، كما يستعمل حفّازاً، ويستعمل في الامتصاص.

محاليل أملاح الألمنيوم في الماء ذات حموضة ضعيفة ناتجة من حلمهة (تحلل بالماء) إيون (شاردة) الألمنيوم (المعادلتان 10، 11):

الوصف: الوصف: D:\المجلد 3 تقانة اخراج\259\Image625.jpg

الوصف: الوصف: D:\المجلد 3 تقانة اخراج\259\Image638.jpg

يتحد الألمنيوم مع الهالوجينات وخاصة منها ( الكلور والبروم واليود ) مكوِّناً أملاح الهاليدات AlX3 وتنتشر كمية كبيرة من الحرارة. ولكنه لا يتحد مع الآزوت والكربون إلا بالتسخين ( 800سْ ـ 1000سْ) بيد أنه لا يتفاعل مباشرة مع الهدروجين، كما أنه لا يتأثر بالماء.

ينفرد فلوريد الألمنيوم عن بقية هاليدات الألمنيوم ببعض الخواص. فهو لا ينحل في الماء وينصهر في درجة حرارة مرتفعة (1040سْ)، ويتصعَّد عند درجة حرارة تقارب 1260 سْ بعكس باقي هاليدات الألمنيوم الأخرى التي تنحل بسهولة في الماء وفي عدة مذيبات عضوية؛ والتي لها نقاط انصهار وغليان منخفضة نسبياً، فنقطة انصهار كلوريد الألمنيوم 190سْ، وبروميد الألمنيومالوصف: الوصف: D:\المجلد 3 تقانة اخراج\259\Image645.jpg 97.5  سْ ويوديد الألمنيوم الوصف: الوصف: D:\المجلد 3 تقانة اخراج\259\Image653.jpg183، ونقطة غليان بروميد الألمنيوم 264 سْ، ويوديد الألمنيوم 386 سْ، ويتصعد كلوريد الألمنيوم عند الدرجة 180سْ.

ومن الملاحظ أن الإيون المعقد الوصف: الوصف: D:\المجلد 3 تقانة اخراج\259\Image660.jpgيتكون حتى في المحاليل المائية بعكس الإيونات المعقدة الوصف: الوصف: D:\المجلد 3 تقانة اخراج\259\Image668.jpgالتي لا تظهر إلا في المحاليل غير المائية.

وإن الميل إلى تفاعلات الضم يكون واضحاً بصورة خاصة في كلوريد الألمنيوم الذي يعدّ حمضاً وفق تعريف لويس فهو آخذ للإلكترونات. وإن هذه الخاصية لكلوريد الألمنيوم تجعل منه حفّازاً (وسيطًا) جيداً في مجال الكيمياء العضوية (تفاعل فريدل ـ كرافت) ومجال الصناعات البتروكيميائية.

يستخدم فلوريد الألمنيوم في إنتاج الألمنيوم لتخفيض درجة حرارة الانصهار وزيادة ناقلية المحلول الكهرليتي، وفي طلي السيراميك بالمينا وفي صناعة سليكات الألمنيوم، ويستعمل أيضاً حفّازاً. أما كلوريد الألمنيوم فيستخدم مادة متوسطة intermediate في الصباغ وفي صناعة المنظفات والمواد الصيدلانية والعضوية (تفاعل فريدل ـ كرافت) وفي صناعة المطاط، ولدائن الفحوم الهدروجينية وتكرير البترول. ويستعمل بروميد الألمنيوم حفّازاً في الاصطناع العضوي (تفاعل فريدل ـ كرافت)، ويستخدم يوديد الألمنيوم أيضاً محفِّزاً في الصناعات العضوية.

يتفاعل الألمنيوم المسحوق مع الكبريت ويشكل كبريتيد الألمنيوم الوصف: الوصف: D:\المجلد 3 تقانة اخراج\259\Image675.jpgالذي يكون على شكل إبر بيضاء تنصهر في الدرجة 110 سْ.

ويتحد الألمنيوم مباشرة مع الكربون بدءاً من درجة حرارة 650 سْ، ويصبح التفاعل سريعاً عند درجة حرارة 1500 سْ ويتشكل المركبالوصف: الوصف: D:\المجلد 3 تقانة اخراج\259\Image683.jpg. والكربيد جسم صلب بلوري أصفر اللون، وهو سريع التحلمه ويعطي الميتان (المعادلة 12):

الوصف: الوصف: D:\المجلد 3 تقانة اخراج\259\Image690.jpg

أما نتريد الألمنيوم فيحضر بالتفاعل المباشر بين مسحوق الألمنيوم والآزوت عند درجة حرارة عالية (800 سْ)؛ أو بتفاعل الألمنيوم مع الكربون في جو من الآزوت وعند درجة حرارة بين 1700 و 1800 سْ.

إن نتريد الألمنيوم شديد المقاومة للحرارة وله أهمية لأن تحلله بالماء، في وسط قلوي، يؤدي إلى تحضير النشادر مباشرة (المعادلة 13):

الوصف: الوصف: D:\المجلد 3 تقانة اخراج\259\Image698.jpg

تُعدّ كبريتات الألمنيوم الوصف: الوصف: D:\المجلد 3 تقانة اخراج\259\Image707.jpgمن أهم مركبات الألمنيوم وتُحضَّر بالتفاعل المباشر بين حمض الكبريت المركز وبين البوكسيت النقي، أو الكاؤولين الوصف: الوصف: D:\المجلد 3 تقانة اخراج\259\Image718.jpgعند درجة حرارة 100 سْ. وتُفصل كبريتات الألمنيوم على شكل بلورات تحوي ثمانية عشر جزيء ماء وتكون صيغتها الوصف: الوصف: D:\المجلد 3 تقانة اخراج\259\Image732.jpg، وهي تذوب في الماء ومحلولها ذو خواص حمضية.

تستعمل الكبريتات في الصباغة ودباغة الجلود وتغرية الورق وتنقية المياه. فعندما تضاف كمية قليلة منها إلى الماء يتكون راسب من هدروكسيد الألمنيوم يجرف عند ترسبه الأوساخ العالقة بالماء، ولذلك يستعمل في تنقية مياه المدن. ومن أملاح الألمنيوم الشب البوتاسي وهو ملح مضاعف تركيبه الوصف: الوصف: D:\المجلد 3 تقانة اخراج\259\Image739.jpg، كتلته الحجمية 1.75 غرام/سنتمتر مكعب، ودرجة حرارة انصهاره 92 سْ، ودرجة حرارة غليان الملح اللامائي 200 سْ، يذوب في الماء، والمحلول المائي ذو طبيعة حمضية. يستخدم في الأصبغة مثبتاً، وفي تنقية المياه ودباغة الجلود. وهناك كثير من الأملاح المضاعفة تشبه في تركيبها الشب البوتاسي وتحوي 24 جزيء ماء بلوري. منها الشب الصودي الوصف: الوصف: D:\المجلد 3 تقانة اخراج\259\Image747.jpgوالشب الكرومي الوصف: الوصف: D:\المجلد 3 تقانة اخراج\259\Image754.jpg.

نترات الألمنيوم الوصف: الوصف: D:\المجلد 3 تقانة اخراج\259\Image146917.jpgبلورات بيضاء اللون، تُحضّر بتفاعل حمض الآزوت مع الألمنيوم وتستعمل في النسيج مثبتاً، وفي دباغة الجلود، وفي صناعة الخيوط اللماعة، ومحفِّزةً في تكرير البترول، ومانعةً للتأكل والتعرق.

الألمنيوم مرجع قوي، ويستخدم لذلك في استحصال بعض المعادن من أكاسيدها مثل أكسيد الكروم والمغنزيوم والفاناديوم والحديد، وتنتشر كمية كبيرة من الحرارة تكفي في أغلب الأحيان لصهر المعدن الناتج، فعلى سبيل المثال (المعادلة 14):

الوصف: الوصف: D:\المجلد 3 تقانة اخراج\259\Image769.jpg

وتنتشر كمية حرارة قدرها 3323 كيلوجول. وتصل درجة الحرارة في هذا التفاعل إلى 3500 سْ تقريباً فيمكن استغلالها في لحم قِطع السكك الحديدية على سبيل المثال.

مركبات الألمنيوم العضوية

يتفاعل الألمنيوم مع الأغوال (الكحولات)، فمع الغول الإتيلي وبوجود حفّاز من اليود وكلوريد الزئبق- على سبيل المثال- يتكون إيتوكسيد الألمنيوم (إتيلات الألمنيوم) الوصف: الوصف: D:\المجلد 3 تقانة اخراج\259\Image777.jpg) وهو سائل يتصلب تدريجياً، لا لون له، يذوب في المحِلات العضوية ذات درجات الغليان المرتفعة. يستخدم مرجعاً للألدهيدات والكيتونات، كما يستعمل حفّازاً في تفاعلات البلمرة.

يتفاعل الألمنيوم مع الوصف: الوصف: D:\المجلد 3 تقانة اخراج\259\Image784.jpg، ويتفاعل الوصف: الوصف: D:\المجلد 3 تقانة اخراج\259\Image792.jpgمع الوصف: الوصف: D:\المجلد 3 تقانة اخراج\259\Image801.jpg(وتتشكل مركبات الألكيل alkyls). والمشتقات العضوية جميعها سهلة التأكسد. الألكيلات المنخفضة منها تتبلمر على شكل سوائل تشتعل فجأة في الهواء. وتستخدم مركبات الألكيل في تفاعلات البلمرة (طريقة زيغلر Ziegler) وفي إنهاء بلمرة الألكنات عند سلاسل متوسطة من أجل المنظفات والسمنة.

موفق شخاشيرو

مراجع للاستزادة:

- F. A. Cotton et al., Advanced Inorganic Chemistry, Wiley- Interscience, 1999.

- D. R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics, CRC Press, 2004.

- M. E. Weeks, Discovery of the Elements, Journal of Chemical Education, Easton Pa., 1956.

 


- المجلد : المجلد الثالث مشاركة :

بحث ضمن الموسوعة

من نحن ؟

الموسوعة إحدى المنارات التي يستهدي بها الطامحون إلى تثقيف العقل، والراغبون في الخروج من ظلمات الجهل الموسوعة وسيلة لا غنى عنها لاستقصاء المعارف وتحصيلها، ولاستجلاء غوامض المصطلحات ودقائق العلوم وحقائق المسميات وموسوعتنا العربية تضع بين يديك المادة العلمية الوافية معزَّزة بالخرائط والجداول والبيانات والمعادلات والأشكال والرسوم والصور الملونة التي تم تنضيدها وإخراجها وطبعها بأحدث الوسائل والأجهزة. تصدرها: هيئة عامة ذات طابع علمي وثقافي، ترتبط بوزير الثقافة تأسست عام 1981 ومركزها دمشق 1