Nguyên tố Nhôm

Số nguyên tử: 13
Trọng lượng nguyên tử: 26,981
Màu sắc: xám bạc
Pha: rắn
Phân loại: kim loại hậu chuyển tiếp
Điểm nóng chảy: 660^oC
Điểm sôi: 2513^oC
Cấu trúc tinh thể: lập phương tâm diện

Nhôm là kim loại dồi dào nhất trong lớp vỏ Trái đất. Nó là một trong những chất hữu dụng nhất, nhẹ, bền, dễ chế tác và dễ tái chế. Ưu điểm lớn của nhôm so với các kim loại khác là khả năng chống ăn mòn cao của nó. Ở dạng tinh khiết của nó, nhôm rất hoạt tính, nên khi để trong không khí, nó sẽ tạo thành một lớp oxide trong suốt và bền. Tuy nhiên, không giống như sắt, chất sẽ hen gỉ và dần dần bị ăn mòn, nhôm oxide (alumina) mang lại một lớp vỏ bảo vệ đặc biệt cứng. Đây là lí do nhôm được sử dụng rộng rãi trong ngành hàng không, đường sắt, hàng hải, và ngành công nghiệp xây dựng, và dùng làm lon đựng thực phẩm và nồi đun nấu.

Tên gọi nhôm (aluminum) có xuất xứ từ tiếng Latin alumen, nghĩa là “phèn” (alum), một loại muối có mặt trong tự nhiên đã được sử dụng từ thời La Mã để cầm máu. Ngày nay, nó vẫn được sử dụng ở dạng bút cầm máu, dùng để hàn các vết rạch cắt. Trong nhiều năm trời, chi phí sản xuất nhôm rất đắt, nên có thời nhôm được xem là biểu tượng của sự giàu có và đặc quyền đặc lợi. Dưới triều đại của hoàng đế Napoleon III ở Pháp, vào những năm 1860, các vị quan khách triều đình được phục vụ yến tiệc trên đĩa nhôm để tôn vinh địa vị cao sang của họ, trong khi đám tôi tớ hạ đẳng thì phải ăn bằng đĩa vàng.

Ở dạng tinh khiết của nó, nhôm là một kim loại mềm và dễ dát mỏng, nhưng do bản chất hoạt tính cao của nó, người ta hiếm khi tìm thấy nhôm ở dạng nguyên chất. Đa phần nhôm được sản xuất từ quặng bauxite, và những nơi có trữ lượng bauxite lớn là ở Australia, Brazil, Trung Quốc, Ấn Độ và Nga. Quá trình biến đổi bauxite thành nhôm là phức tạp: trước tiên nhôm oxide được trích xuất ra từ quặng, sau đó người ta thu lấy nhôm từ alumina bằng cách khử điện phân. Quá trình này được gọi là Quá trình Bayer và nó đòi hỏi lượng điện năng lớn để các phản ứng xảy ra. Thật vậy, một nhà máy nhôm điển hình sản xuất khoảng 100.000 tấn nhôm mỗi năm sử dụng lượng điện năng tương đương với một đô thị nhỏ; mỗi lần bạn tái chế một lon nhôm là bạn đang tiết kiệm 95% năng lượng để sản xuất nó từ quặng mỏ.

Là vật liệu chế tạo máy bay, đóng lon thực phẩm và làm khung nhà kính trồng cây, nhôm là vật liệu xây dựng vừa bền vừa nhẹ, vừa dẫn điện vừa không bị ăn mòn.

Nhôm thường được pha hợp kim với các kim loại khác như đồng, kẽm và magnesium để gia tăng độ bền của nó. Nhôm được tìm thấy xung quanh chúng ta trong những ngôi nhà bình dân: núm cửa, khung cửa sổ, cáp điện, bếp đun nấu, và đĩa compact. Vừa bền vừa nhẹ khiến nhôm thật lí tưởng để chế tạo các bộ phận máy bay, xe cộ và tàu thuyền. Nó còn là một chất dẫn điện tốt, và cũng nhẹ hơn đồng nhiều, nên nó là một lựa chọn tốt để làm dây điện treo ngoài trời.

Máy bay chở khách loại lớn bị sét đánh trúng trung bình một lần mỗi năm – một thực tế khiến nhiều hành khách yếu bóng vía nghe mà thót tim. Tuy nhiên, sự dẫn điện của nhôm là một ưu điểm nữa trong thiết kế máy bay. Các kĩ sư có thể đảm bảo rằng dòng điện có thể chạy tự do qua thân máy bay, cho nên nếu một tia sét đánh trúng máy bay, thì dòng điện sẽ chạy theo lớp vỏ ngoài của thân máy bay và thoát ra đuôi hoặc hai đầu cánh mà không đi vào buồng lái.

Trích The Periodic Table – Paul Parsons & Gail Dixson