Nhôm là gì ? ( phần 1)
Nhôm (tiếng Latinh: alumen, alum) là tên một nguyên tố hóa học trong
bảng tuần hoàn nguyên tố có ký hiệu Al và số nguyên tử bằng 13.
Nguyên tử khối bằng 27 đvC. Khối lượng riêng là 2,7 g/cm
3
. Nhiệt độ
nóng chảy là 660
o
C.
Từ "nhôm" trong tiếng Việt có nguồn gốc từ aluminium trong tiếng Pháp.
Thuộc tính


Nhôm.
Nhôm là một kim loại mềm, nhẹ với màu xám bạc ánh kim mờ, vì có một
lớp mỏng ôxi hóa tạo thành rất nhanh khi nó để trần ngoài không khí. Tỷ
trọng riêng của nhôm chỉ khoảng một phần ba sắt hay đồng; nó rất mềm
(chỉ sau vàng), dễ uốn (đứng thứ sáu) và dễ dàng gia công trên máy móc
hay đúc; nó có khả năng chống ăn mòn và bền vững do lớp ôxít bảo vệ.
Nó cũng không nhiễm từ và không cháy khi để ở ngoài không khí ở điều
kiện thông thường.

Lịch sử
Tham chiếu đầu tiên tới nhôm (mặc dù không thể chứng minh) là trong
Naturalis Historia của Gaius Plinius Secundus (tức Pliny anh):
Có một ngày một người thợ vàng ở Roma được phép cho hoàng đế
Tiberius xem một chiếc đĩa ăn làm từ một kim loại mới. Chiếc đĩa rất nhẹ
và có màu sáng như bạc. Người thợ vàng nói với hoàng đế rằng ông đã
sản xuất kim loại từ đất sét thô. Ông cũng cam đoan với hoàng đế rằng
chỉ có ông ta và chúa Trời biết cách sản xuất kim loại này từ đất sét.
Hoàng đế rất thích thú, và như một chuyên gia về tài chính ông đã quan

tâm tới nó. Tuy nhiên ông nhận ngay ra là mọi tài sản vàng, bạc của ông
sẽ mất giá trị nếu như người dân bắt đầu sản xuất kim loại màu sáng này
từ đất sét. Vì thế, thay vì cảm ơn người thợ vàng, ông đã ra lệnh chặt đầu
ông ta. Ghi chú [1] - Nguồn [2]
Những người Hy Lạp và La Mã cổ đại đã sử dụng các loại muối của kim
loại này như là thuốc cẩn màu (nhuộm) và như chất làm se vết thương, và
phèn chua vẫn được sử dụng như chất làm se. Năm 1761 Guyton de
Morveau dề xuất cách gọi gốc của phèn chua là alumine. Năm 1808,
Humphry Davy xác định được gốc kim loại của phèn chua (alum), mà
theo đó ông đặt tên cho nhôm là aluminium.
Tên tuổi của Friedrich Wöhler nói chung được gắn liền với việc phân lập
nhôm vào năm 1827. Tuy nhiên, kim loại này đã được sản xuất lần đầu
tiên trong dạng không nguyên chất hai năm trước bởi nhà vật lý và hóa
học Đan Mạch Hans Christian Ørsted.
Nhôm được chọn làm chóp cho đài kỷ niệm Washington vào thời gian khi
một aoxơ (28,35 g) có giá trị bằng hai lần ngày lương của người lao động.
Nguồn [3]
Charles Martin Hall nhận được bằng sáng chế (số 400655) năm 1886, về
quy trình điện phân để sản xuất nhôm. Henri Saint-Claire Deville (Pháp)
đã hoàn thiện phương pháp của Wöhler (năm 1846) và thể hiện nó trong
cuốn sách năm 1859 với hai cải tiến trong quy trình là thay thế kali thành
natri và hai thay vì một (chlorure)??. Phát minh của quy trình Hall-
Héroult năm 1886 đã làm cho việc sản xuất nhôm từ khoáng chất trở
thành không đắt tiền và ngày nay nó được sử dụng rộng rãi trên thế giới.
Nước Đức trở thành nhà sản xuất nhôm lớn nhất thế giới sau khi Adolf
Hitler lên nắm quyền. Tuy nhiên, năm 1942, những nhà máy thủy điện
mới như Grand Coulee Dam đã cho phép Mỹ những thứ mà nước Đức
quốc xã không thể hy vọng cạnh tranh: khả năng sản xuất đủ nhôm để có
thể sản xuất 60.000 máy bay chiến đấu trong bốn năm. [4].
Ứng dụng

Tính theo cả số lượng lẫn giá trị, việc sử dụng nhôm vượt tất cả các kim
loại khác, trừ sắt, và nó đóng vai trò quan trọng trong nền kinh tế thế giới.
Nhôm nguyên chất có sức chịu kéo thấp, nhưng tạo ra các hợp kim với
nhiều nguyên tố như đồng, kẽm, magiê, mangan và silic. Khi được gia
công cơ-nhiệt, các hợp kim nhôm này có các thuộc tính cơ học tăng lên
đáng kể.
 Các hợp kim nhôm tạo thành một thành phần quan trọng trong các
máy bay và tên lửa do tỷ lệ sức bền cao trên cùng khối lượng.
 Khi nhôm được bay hơi trong chân không, nó tạo ra lớp bao phủ
phản xạ cả ánh sáng và bức xạ nhiệt. Các lớp bao phủ này tạo
thành một lớp mỏng của ôxít nhôm bảo vệ, nó không bị hư hỏng
như các lớp bạc bao phủ vẫn hay bị. Trên thực tế, gần như toàn bộ
các loại gương hiện đại được sản xuất sử dụng lớp phản xạ bằng
nhôm trên mặt sau của thủy tinh. Các gương của kính thiên văn
cũng được phủ một lớp mỏng nhôm, nhưng là ở mặt trước để tránh
các phản xạ bên trong mặc dù điều này làm cho bề mặt nhạy cảm
hơn với các tổn thương.
 Các loại vỏ phủ nhôm đôi khi được dùng thay vỏ phủ vàng để phủ
vệ tinh nhân tạo hay khí cầu để tăng nhiệt độ cho chúng, nhờ vào
đặc tính hấp thụ bức xạ điện từ của Mặt Trời tốt, mà bức xạ hồng
ngoại vào ban đêm thấp.
 Hợp kim nhôm, nhẹ và bền, được dùng để chế tạo các chi tiết của
phương tiện vận tải (ô tô, máy bay, xe tải, toa xe tàu hỏa, tàu biển,
v.v.)
 Đóng gói (can, giấy gói, v.v)
 Xử lý nước
 Xây dựng (cửa sổ, cửa, ván, v.v; tuy nhiên nó đã đánh mất vai trò
chính dùng làm dây dẫn phần cuối cùng của các mạng điện, trực
tiếp đến người sử dụng. [5])
 Các hàng tiêu dùng có độ bền cao (trang thiết bị, đồ nấu bếp, v.v)

 Các đường dây tải điện (mặc dù độ dẫn điện của nó chỉ bằng 60%
của đồng, nó nhẹ hơn nếu tính theo khối lượng và rẻ tiền hơn [6])
 Chế tạo máy móc.
 Mặc dù tự bản thân nó là không nhiễm từ, nhôm được sử dụng
trong thép MKM và các nam châm Alnico.
 Nhôm siêu tinh khiết (SPA) chứa 99,980%-99,999% nhôm được sử
dụng trong công nghiệp điện tử và sản xuất đĩa CD.
 Nhôm dạng bột thông thường được sử dụng để tạo màu bạc trong
sơn. Các bông nhôm có thể cho thêm vào trong sơn lót, chủ yếu là
trong xử lý gỗ — khi khô đi, các bông nhôm sẽ tạo ra một lớp
kháng nước rất tốt.
 Nhôm dương cực hóa là ổn định hơn đối với sự ôxi hóa, và nó
được sử dụng trong các lĩnh vực khác nhau của xây dựng.
 Phần lớn các bộ tản nhiệt cho CPU của các máy tính hiện đại được
sản xuất từ nhôm vì nó dễ dàng trong sản xuất và độ dẫn nhiệt cao.
 Ôxít nhôm, alumina, được tìm thấy trong tự nhiên dưới dạng
corunđum, emery, ruby và saphia và được sử dụng trong sản xuất
thủy tinh. Ruby và saphia tổng hợp được sử dụng trong các ống tia
laser để sản xuất ánh sáng có khả năng giao thoa.
 Sự ôxi hóa nhôm tỏa ra nhiều nhiệt, nó sử dụng để làm nguyên liệu
rắn cho tên lửa, nhiệt nhôm và các thành phần của pháo hoa.
 Phản ứng nhiệt nhôm dùng để điều chế các kim loại có nhiệt độ
nóng chảy cao ( như crôm Cr Vonfarm W )
Sự phổ biến, điều chế


Quặng Bauxite chứa nhôm.
Mặc dù nhôm là nguyên tố phổ biến trong vỏ Trái Đất (8,1%), nó lại
hiếm trong dạng tự do và đã từng được cho là kim loại quý có giá trị hơn
vàng (Người ta nói rằng Napoleon III của Pháp có các bộ đồ ăn bằng

nhôm dự phòng cho những người khách quý nhất của ông. Những người
khách khác chỉ có bộ đồ ăn bằng vàng). Vì thế nhôm là kim loại tương
đối mới trong công nghiệp và được sản xuất với số lượng công nghiệp chỉ
khoảng trên 100 năm.
Nhôm khi mới được phát hiện là cực kỳ khó tách ra khỏi các loại đá có
chứa nó. Vì toàn bộ nhôm của Trái Đất tồn tại dưới dạng các hợp chất
nên nó là kim loại khó nhận được nhất. Lý do là nhôm bị ôxi hóa rất
nhanh và ôxít nhôm là một hợp chất cực kỳ bền vững, không giống như
gỉ sắt, nó không bị bong ra.
Sự tái chế nhôm từ các phế thải đã trở thành một trong những thành phần
quan trọng của công nghiệp luyện nhôm. Việc tái chế đơn giản là nấu
chảy kim loại, nó rẻ hơn rất nhiều so với sản xuất từ quặng. Việc tinh chế
nhôm tiêu hao nhiều điện năng; việc tái chế chỉ tiêu hao khoảng 5% năng
lượng để sản xuất ra nó trên cùng một khối lượng sản phẩm. Mặc dù cho
đến đầu thập niên 1900, việc tái chế nhôm không còn là một lĩnh vực
mới. Tuy nhiên, nó là lĩnh vực hoạt động trầm lắng cho đến tận những
năm cuối thập niên 1960 khi sự bùng nổ của việc sử dụng nhôm để làm
vỏ của các loại đồ uống, kể từ đó việc tái chế nhôm được đưa vào trong
tầm chú ý của cộng đồng. Các nguồn tái chế nhôm bao gồm ô tô cũ, cửa
và cửa sổ nhôm cũ, các thiết bị gia đình cũ, contenơ và các sản phẩm
khác.
Nhôm là một kim loại hoạt động và rất khó phân lập nó ra từ quặng, ôxít
nhôm (Al
2
O
3
). Việc khử trực tiếp, ví dụ với cacbon, là không kinh tế vì
ôxít nhôm có điểm nóng chảy cao (khoảng 2.000 °C). Vì thế, nó được
tách ra bằng cách điện phân – ôxít nhôm được hòa tan trong cryôlit nóng
chảy và sau đó bị khử bởi dòng điện thành nhôm kim loại. Theo công

nghệ này, nhiệt độ nóng chảy của hỗn hợp chỉ còn khoảng 950-980 °C.
Cryôlit nguyên thủy được tìm thấy như một khoáng chất ở Greenland,
nhưng sau đó được thay thế bằng cryôlit tổng hợp. Cryôlit là hỗn hợp của
các florua nhôm, natri và canxi (Na
3
AlF
6
). Ôxít nhôm trong dạng bột màu
trắng thu được từ quặng bôxít tinh chế, quặng này có màu đỏ vì chứa
khoảng 30-40% ôxít sắt. Nó được tinh chế theo công nghệ Bayer. Trước
khi có công nghệ này, công nghệ được sử dụng là công nghệ Deville.
Công nghệ điện phân thay thế cho công nghệ Wöhler, là công nghệ khử
clorua nhôm khan với kali.
Các điện cực trong điện phân ôxít nhôm làm từ cacbon. Khi quặng bị
nóng chảy, các ion của nó chuyển động tự do. Phản ứng tại catốt mang
điện âm là:
Al
3+
+ 3e
-
→ Al
Ở đây các ion nhôm bị biến đổi (nhận thêm điện tử). Nhôm kim loại sau
đó chìm xuống và được đưa ra khỏi lò điện phân.
Tại cực dương (anode) ôxy dạng khí được tạo thành:
2O
2-
→ O
2
+ 4e
-


Cực dương cacbon bị ôxi hóa bởi ôxy. Cực dương bị hao mòn dần và
phải được thay thế thường xuyên, do nó bị tiêu hao do phản ứng:
O
2
+ C → CO
2