அலுமினியம் - Aluminium

அலுமினியம் (Aluminium )ஒரு வேதியியல் தனிமம் ஆகும். இதனுடைய அணு எண் 13 ஆகும். இது பூமியில் அதிகம் கிடைக்கும் உலோகங்களுள் ஒன்று. இது மின்சாரத்தையும் வெப்பத்தையும் கடத்த வல்லது. பாக்ஸைட் என்ற தாதுவில் இருந்து அலுமினியம் தயாரிக்கப்படுகிறது. இதன் வேதிக்குறியீடு Al ஆகும்.
அலுமினியத்தை ஏழைகளின் உலோகம் என்றும் களிமண் தந்த வெள்ளி என்றும் வர்ணிப்பார்கள். களிமண், செங்கல் போன்றவைகள் எல்லாம் அலுமினியம் சிலிகேட் என கிட்டத்தட்ட 270 அலுமினியச் சேர்மங்கள் உள்ளன.^[6]அலுமினியக் கலவைப் பொருள் என்று தெரியாமலேயே இப்பொருட்களை எல்லாம் மக்கள் நெடுங் காலமாய் பயன்படுத்தி வந்துள்ளனர். அலுமினியத்தின் முக்கியமான கனிமம் பாக்சைட் ஆகும். இதில் இரும்பு ஆக்சைடும், டைட்டானியமும், சிலிகானும் வேற்றுப் பொருளாகக் கலந்துள்ளன. பாக்சைட்டைத் தூய்மைப் படுத்தி Al2O3 என்று குறிப்பிடப்படுகின்ற அலுமினாவைப் பெற்று மின்னாற் பகுப்பு மூலம் அலுமினியத்தைப் பெறலாம். பூமியில் தனிமங்களின் செழிப்பு எனும் வரிசையில் அலுமினியம் மூன்றாவது இடத்தில் 8.1 என்ற மதிப்புடன் உள்ளது. அலுமினியத்தின் பிற கனிமங்கள் கிப்சைட், டையாஸ்போர், பெல்ஸ்பார் (felspar) கிரையோசைட் போன்றவைகளாகும். நவரத்தினங்களில் மரகதம், செந்நிறக் கல் (Garnet), நீலக்கல், பசுமை கலந்த நீலக் கல் (Turquoise) போன்றவற்றில் அலுமினியம் ஒரு சேர்மானப் பொருளாக சேர்ந்திருக்கிறது. தங்கம், வெள்ளி போல தனித் தனிமமாக இயற்கையில் காணப்படவில்லை. பொட்டாஷ் ஆலம் என்பது பொட்டாசியம் அலுமினியம் சல்பேட்டாகும்.

பொருளடக்கம் 1 கண்டுபிடிப்பு 2 பிரித்தெடுத்தல் 3 பண்புகள் 4 பயன்கள் 4.1 மின்சாதனப் பொருட்கள் 4.2 சமையல் கலன்கள் மற்றும் பிற கருவிகள் 4.3 உலோகவியல் 4.4 கட்டடப் பொறியியல் 4.5 பிற பயன்கள் 4.6 பலானியம் 5 மேற்கோள்

கண்டுபிடிப்பு

அலுமினியத்தை பழங்காலத்தில் கிரேக்கர்களும்,ரோமானியர்களும் வயிற்றுப் போக்கை நிறுத்த உதவும் மருந்தாகவும், சாயப் பட்டறைகளில் அரிகாரமாகவும் பயன்படுத்தி வந்தனர்.^[7] இதில் உள்ள உப்பு மூலத்தை அலுமினி என அழைத்தனர். 1787 ல் லவாய்சியர் இது அதுநாள் வரை அறியப்படாத ஓர் உலோகத்தின் ஆக்சைடு என்று கூறினார். 1827 ல் ஜெர்மனி நாட்டு வேதியியலாரான பெடரிக் வோலர் (Friedrick Wohler) இதிலிருந்து தூய அலுமினியத்தைப் பிரித்தெடுத்தவர் என்ற பெருமையைப் பெற்றார்.^[8] இதற்கு இரண்டாண்டுகளுக்கு முன்பாக ஆர்ஸ்டடு (Oersted) என்பார் அலுமினியத்தைப் பிரித்தெடுத்திருந்தாலும்^[2] அது மிகவும் தூய்மை யற்றதாக இருந்தது. அதன் பின் பியரி பெர்தியர் என்பவர் பாக்சைட் தாதுவிலிருந்து அலுமினியத்தைப் பிரித்தெடுத்தார். ^[9] முதலில் ஹம்பிரி டேவி என்பார் இதற்கு அலுமினம் (Aluminuam ) என்றே பெயரிட்டார்.^[10] இது பின்னர் அலுமினியம் என்று மாற்றம் செய்யப்பட்டது."^[11][12][13]

பிரித்தெடுத்தல்

Bauxite, a major aluminium ore. The red-brown colour is due to the presence of iron minerals.

அலுமினியம் களிமண்ணிலிருந்தாலும் பொருளாதாரச் சிக்கன வலிமுறையினால் அதைப் பிரித்தெடுக்க முடியாது. எனவே அலுமினியம் செறிவுற்றுள்ள அதன் கனிமங்களிலிருந்தே அலுமினியத்தைப் பெற வேண்டியிருக்கிறது. அதன் பின்பு அலுமினியத்தைப் பிரித்தெடுக்க ஹால்- ஹெரௌல்ட் முறை, ஹோலர் முறை, பேயர் முறை ஆகியவை கண்டறியப்பட்டன. தற்காலத்தில் அலுமினியத்தைப் பிரித்தெடுக்க பேயர் வழிமுறை பரவலாகப் பயன்படுகிறது. பாக்சைட்டிலிருந்து அலுமினியத்தின் மூலமான அலுமினாவைப் பெறலாம். பின்னர் மின்னாற் பகுப்பு மூலம் அலுமினியத்தைப் பிரித்தெடுக்கலாம்.^[14][15]

பண்புகள்

Etched surface from a high purity (99.9998%) aluminium bar, size 55×37 mm

அலுமினியம் ஒரு வெண்மையான உலோகம். இதன் அடர்த்தி 2698 கிகி/கமீ. உருகு நிலை 933 K கொதி நிலை 2740 K, அணு எண் 13, அணு நிறை 26.98. வெள்ளியைப் போன்று உறுதியான அலுமினியத்தை அடித்து தகடாகவும், மெல்லிய கம்பியாக நீட்டவும் முடியும். அலுமினியம் நல்ல கடத்தியாக விளங்குவதால் வெப்பத்தையும், மின்சாரத்தையும் எளிதாகக் கடத்துகிறது. தங்கம், வெள்ளி செம்புக்கு அடுத்த படியாகச் சிறந்து விளங்குவது அலுமினியம். இதற்குக் காரணம் இதிலுள்ள கட்டற்ற எலக்ட்ரான்களே ஆகும். அலுமினியம், அதே அளவு எடை கொண்ட செம்பை விட இரண்டு மடங்கு கூடுதலாகக் கடத்தும் திறனைப் பெற்றிருக்கிறது. இவற்றுள் அலுமினியமே 904 ஜூல்/கிகி /கெ என்ற அளவில் மிக அதிகமான சுய வெப்பத்தைப் பெற்றுள்ளது. சுயவெப்பம் ஒரு பொருளின் வெப்ப ஏற்புத் திறனை மதிப்பிடுகின்றது. ஒரு கிகி நிறையுள்ள பொருளின் வெப்ப நிலையை 1 டிகிரி C உயர்த்தத் தேவையான வெப்ப ஆற்றலே அப்பொருளின் சுய வெப்பம் என்பதால் உயரளவு சுயவெப்பம் கொண்ட அலுமினியம் குறைந்த வெப்ப நிலை மாற்றத்தோடு உயரளவு வெப்பத்தைச் சேமித்து வைத்துக் கொள்கிறது.^[16] அலுமினியத்தின் வெப்ப ஏற்புத் திறன் செம்பை விட 2.35 மடங்கும், வெள்ளியை விட 3.86 மடங்கும், தங்கத்தை விட 6.85 மடங்கும் அதிகமானது.
வறண்ட மற்றும் ஈரமான காற்று வெளியில் அலுமினியம் நிலையானது. எனினும் அதன் பொலிவு, ஒரு மெல்லிய ஆக்சைடு படலத்தைத் தன் புறப்பரப்பின் மீது ஏற்படுத்திக் கொள்வதால் மங்கிப் போகிறது. இது கவசமாகச் செயல்பட்டு காற்று வெளி மற்றும் நீர்மங்களில் உள்ள வீரிய ஆக்சிஜனிலிருந்து பாதுகாப்பளிக்கிறது. அலுமினியப் பொடியைச் சூடு படுத்தி போதிய அளவு வெப்ப நிலையை உயர்த்தினால், அது ஆக்சிஜனோடு இணைந்து பிரகாசமான வெண்ணிற ஒளியை உமிழ்ந்து எரிகின்றது. அப்போது அதிக அளவு வெப்பம் வெளிப்படுகிறது. அலுமினியம், நைட்ரஜன் மற்றும் கந்தகத்துடன் நேரடியாக இணைகிறது. அலுமினியம் ஆக்சிஜன் மீது நாட்டம் கொண்டிருப்பதால் இது ஒரு வலிமையான ஆக்சிஜநீக்கி ஊக்கியாகச் (reducing agent) செயல்பட வல்லது.

பயன்கள்

மின்சாதனப் பொருட்கள்

நற்கடத்தியாக விளங்குவதால் அலுமினியம் வெப்பம் உணர் கருவிகளுக்குத் தேவையான வெப்பக் கடத்தியாகவும், மின்சாரத்தை எடுத்துச் செல்ல மின்கம்பியாகவும் பயப்படுகிறது மின்சாரத்தை நெடுந்தொலைவு எடுத்துச் செல்லும் கம்பியாக அலுமினியத்தைப் பயன்படுத்தும் போது தடித்த கம்பிகளாக்கி மின்தடையைப் போதிய அளவு தாழ்த்திக் கொள்ள மின் இழப்பு பெருமளவு குறைக்கப் படுகிறது. பிற மின்கம்பிகளை விட எடையும் குறைவு.

சமையல் கலன்கள் மற்றும் பிற கருவிகள்

அலுமினியத்தின் வெப்பங் கடத்தும் திறன் அதை சமையல் கலன்களாகப் பயன்படுத்த ஏற்றதாக இருக்கிறது. கிடைக்கும் வெப்பத்தை சுற்றுப்புறத்தில் இழந்துவிடாமல் உட்புறமாகக் கடத்தி சமைக்க வேண்டிய பொருளை விரைவில் சமைத்து விடுவதற்கு இது அனுகூலமாக இருக்கிறது. எனினும் சாதாரண உப்பால் அரிக்கப்படுகிறது.
வெப்பங் கடத்தும் திறனும், வெப்ப ஏற்புத் திறனும் அதிகமாக இருப்பதால் அலுமினியம் சூரிய ஆற்றல் சேகரிப்பான்களுக்கும், கருவிகளுக்கும் உகந்ததாக விளங்குகிறது. தூய அலுமினியம் புற ஊதாக் கதிர்களுக்கு ஒளி மின் எலெக்ட்ரான்களை உமிழ்கிறது. இதனால் அலுமினியம் புற ஊதாக் கதிர்களை ஆராயும் ஆய்கருவிகளில் பயன்தருகிறது.
காலநிலை மாற்றங்களைத் தாக்குப் பிடிப்பதால் கூரை வேயப் பயன்படும் குழவுத் தகடுகள் செய்ய முடிகிறது. அலுமினியப் பொடியை எண்ணையோடு கலந்து, நீராவிக் குழாய், எண்ணெய் மற்றும் பெட்ரோல் கிடங்கு, இயந்திரங்களின் வெப்ப ஆற்றி (radiator) போன்றவைகளில் மேற்பூச்சிடுகிறார்கள் அலுமினியப் பூச்சு இரும்பு துருப் பிடிக்காமல் பாதுகாக்கிறது.

உலோகவியல்

உலோகவியல் துறையில் அலுமினியம் ஆக்சிஜன் நீக்கியாகப் பயன்படுத்தப்பட்டு குரோமியம், மாங்கனீஸ் போன்ற உலோகங்கள் தனித்துப் பிரிக்கப்படுகின்றன. உருகிய எக்கில் அலுமினியம் வளிமங்களுடன் சேர்வதால் உட்புழை ஏதுமின்றி எஃகை வார்க்க முடிகிறது. அலுமினியம் மிகவும் இலேசான உலோகம். அதனால் அது வானவூர்திகளை வடிவமைக்க இணக்கமாய் இருக்கிறது.
தேவையான கட்டுறுதியை அலுமினியக் கலப்பு உலோகங்கள் மூலம் பெறுகின்றார்கள் .இவற்றுள் முக்கியமானது டூராலுமின்(Duralumin), நிக்கலாய் (Nickaloy) மற்றும் சிலுமின் (Silumin)ஆகும். இந்தோலியம் என்ற அலுமினியக் கலப்பு உலோகம் 'பிரஷர் குக்கர்‘ போன்ற சமையல் கலன்கள் செய்யப் பயன்படுகிறது. இக்கலப்பு உலோகங்கள் நீர் மூழ்கிக் கப்பல், செயற்கைக் கோள்களின் உடல் பாகங்கள், ஏவூர்தி மற்றும் ஏவுகணைகளின் பாகங்கள் உணர் கொம்பின் (antena) சட்டங்கள், அலைச் செலுத்திகள் (wave guides) மின் தேக்கிகள் போன்றவற்றைத் தயாரிக்கப் பயன்படுகின்றன.

கட்டடப் பொறியியல்

கட்டடப் பொறியியலில் நிலைச் சட்டங்கள், சன்னல், படச்சட்டங்கள், இடைத் தட்டிகள், கைப்பிடிகள் போன்றவற்றில் அலுமினியம் இன்றைக்குப் பயன்படுகிறது. நேர் முனைப் பூச்சேமம்(anodising) மூலம் அலுமினியத்தின் மீது ஆக்சைடு மென்படலத்தை ஏற்படுத்தி புறப்பரப்பை மெருகூட்டுவதுடன் அரிமானத்திலிருந்தும் பாதுகாக்கின்றார்கள். இதனால் ஒரு திண்மப் பரப்பை 90 சதவீதம் எதிரொளிக்கக் கூடியதாக மாற்ற முடியும். இன்றைக்கு வானளாவிய கட்டடங்களின் முகப்பை இத்தகைய எதிரொளிப்புத் தட்டிகளினால் அலங்கரிக்கின்றார்கள்.

பிற பயன்கள்

பல்வேறு சிறப்புப் பயன்களுக்கென பல்வேறு அலுமினியக் கலப்பு உலோகங்களை உற்பத்தி செய்துள்ளனர். மக்னீலியம்(Magnelium)என்ற கலப்பு உலோகம் பற்றினைப்புக்குப் பயன்தருகிறது. அலுமினியப் பொடியையும் பெரிக் ஆக்சைடையும் கலந்த கலவையை தெர்மிட்(Thermit )என்பர். இது எரியும் போது வெப்ப நிலை 3000 டிகிரி C வரை உயர்வதால், இரும்பு மிக எளிதாக உருகிவிடுகிறது. இதனால் உடைந்த பாகங்களையும், இரயில் தண்டவாளங்களையும் பற்றிணைக்க முடிகிறது. கலகக்காரர்கள் இதை ஏறிகுண்டாகப் பயன்படுத்துவர். ஏனெனில் இதனால் தோன்றும் தீயை எளிதில் கட்டுப் படுத்தமுடியாது.
அலுமினிய மென்னிழையாலான 0 .009 மில்லி மீட்டர் தடிப்புள்ள அஞ்சல் வில்லையை முதன் முதலாக ஹங்கேரி வெளியிட்டது. அதன் பிறகு பல நாடுகள் அலுமினிய அஞ்சல் வில்லைகளை வெளியிட்டன மெல்லிய அலுமினியப் பூச்சிட்ட இழைகளாலான அலுமினியத் துணியை நெய்துள்ளார்கள். இது கோடையில் வெப்பத்தின் தாக்கத்திலிருந்தும் குளிர் காலத்தில் குளிர்ச்சியிலிருந்தும் பாதுகாப்பளிக்கிறது.

பலானியம்

அலுமினியத்தின் மற்றொரு பயன்பாடு பலானியம் (Planium) என்ற வர்த்தகப் பொருளாகும். இது அலுமினியத்தால் மேற் பூச்சிடப்பட்ட நெகிழியாகும். நெகிழியை விட 10 மடங்கு அழுத்தத்தைத் தாக்குப் பிடிக்கிறது. ஆனால் அதைப் போல நெருப்பினால் பாதிக்கப்படுவதில்லை. தானியங்கு ஊர்திகள், குளிர் சாதனப் பெட்டி இவற்றில் உட்புறம் மற்றும் மேற்புறத் தளங்கள், சாலைகள் மற்றும் விளையாட்டு மைதானங்களுக்குத் தேவையான தற்காலியத் தடுப்புச் சுவர்கள், கை அலம்பும் தொட்டிகள் தயாரிப்பதற்கு பலானியம் பயன்படுகிறது.

அலுமினியம்
13Al
B ↑ Al ↓ Ga தனிம அட்டவணை மக்னீசியம் ← அலுமினியம் → சிலிக்கான்
தோற்றம்
வெள்ளி போன்ற சாம்பல் உலோகம் அலுமினியத்தின் நிறமாலைக்கோடுகள்
பொதுப் பண்புகள்
பெயர், குறியீடு, எண்	அலுமினியம், Al, 13
உச்சரிப்பு	UK /ˌæljʉˈmɪniəm/ AL-ew-MIN-ee-əm; or US /əˈluːmɪnəm/ ə-LOO-mi-nəm
தனிம வகை	குறை மாழை
நெடுங்குழு, கிடை வரிசை, குழு	13, 3, p
நியம அணு நிறை (அணுத்திணிவு)	26.9815386(13)
எதிர்மின்னி அமைப்பு	[Ne] 3s2 3p1 2, 8, 3
வரலாறு
கண்டுபிடிப்பு	H. Ørsted[1] (1825)
First isolation	F. Wöhler[2] (1827)
பெயரிட்டவர்	H. Davy (1808)
Invention of Hall–Héroult process	C. Hall & P. Héroult (1886)
இயற்பியற் பண்புகள்
நிலை	திண்மம்
அடர்த்தி (அறை வெ.நி அருகில்)	2.70 g·cm−3
திரவத்தின் அடர்த்தி உ.நி.யில்	2.375 g·cm−3
உருகுநிலை	933.47 K, 660.32 °C, 1220.58 °F
கொதிநிலை	2792 K, 2519 °C, 4566 °F
உருகலின் வெப்ப ஆற்றல்	10.71 kJ·mol−1
வளிமமாக்கலின் வெப்ப ஆற்றல்	294.0 kJ·mol−1
வெப்பக் கொண்மை	24.200 J·mol−1·K−1
ஆவி அழுத்தம்
P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k at T (K) 1482 1632 1817 2054 2364 2790
அணுப் பண்புகள்
ஒக்சியேற்ற நிலைகள்	3, 2[3], 1[4] (ஈரியல்பு ஆக்சைட்டு)
மின்னெதிர்த்தன்மை	1.61 (பாலிங் அளவையில்)
மின்மமாக்கும் ஆற்றல் (மேலும்)	1வது: 577.5 kJ·mol−1
	2வது: 1816.7 kJ·mol−1
	3வது: 2744.8 kJ·mol−1
அணு ஆரம்	143 pm
பங்கீட்டு ஆரை	121±4 pm
வான்டர் வாலின் ஆரை	184 pm
பிற பண்புகள்
படிக அமைப்பு	face-centered cubic
காந்த சீரமைவு	paramagnetic[5]
மின்கடத்துதிறன்	(20 °C) 28.2 nΩ·m
வெப்ப கடத்துத் திறன்	237 W·m−1·K−1
வெப்ப விரிவு	(25 °C) 23.1 µm·m−1·K−1
ஒலியின் வேகம் (மெல்லிய கம்பி)	(அ.வெ.) (rolled) 5,000 m·s−1
யங் தகைமை	70 GPa
நழுவு தகைமை	26 GPa
பரும தகைமை	76 GPa
பாய்சான் விகிதம்	0.35
மோவின் கெட்டிமை (Mohs hardness)	2.75
விக்கெர் கெட்டிமை	167 MPa
பிரிநெல் கெட்டிமை	245 MPa
CAS எண்	7429-90-5
மிக உறுதியான ஓரிடத்தான்கள் (சமதானிகள்)
முதன்மைக் கட்டுரை: அலுமினியம் இன் ஓரிடத்தான்
iso NA அரைவாழ்வு DM DE (MeV) DP 26Al trace 7.17×105 yr β+ 1.17 26Mg ε - 26Mg γ 1.8086 - 27Al 100% Al ஆனது 14 நொதுமிகளுடன் நிலைப்பெற்றுள்ளது