ॲल्युमिनियम मूलद्रव्य

ॲल्यु‍मिनियम हे आवर्त सारणीच्या गट ३ मधील धातुरूप मूलद्रव्य आहे. याचा अणुक्रमांक १३ असून अणुभार २६.९८ इतका आहे. हा धातू हलका, रुपेरी व चकचकीत असतो. शुद्ध धातू मऊ असतो.

इतिहास : ॲल्युमिनियम क्लोराइडाचे सोडियमाने क्षपण करून व्हलर यांनी १८२७ साली शुद्ध ॲल्युमिनियम धातू मिळवला होता. १८२५ मध्ये ओर्स्टेड यांनी प्रथम विद्युत् विच्छेदन करून (electrolysis) ॲल्युमिनियम क्लोराइड मिळविले. त्याच्यात पारा व पोटॅशियम घालून पारदमेल (amalgam) तयार केले व त्याच्यापासून ॲल्युमिनियम धातू मिळविला.

१८८६ मध्ये अमेरिकेतील चार्ल्स मार्टिन हॉल व फ्रान्समधील पॉल ल्वी तूसँ एरू यांनी स्वतंत्रपणे प्रयोग करून वितळविलेल्या क्रायोलाइटाच्या रसात ॲल्युमिना (Al2O3) विरघळवून व तिचे विद्युत् विच्छेदन पद्धतीने क्षपण करून ॲल्युमिनियम धातू मिळविण्याच्या पद्धतीचा शोध लावला.

आढळ : ॲल्युमिनियम हा पृथ्वीच्या कवचातील धातूंपैकी सर्वांत विपुल असून तो नेहमी संयुगांच्या स्वरूपात असतो. सामान्य खडकांतील व मातीतील ॲल्युमिनियमाची बहुतेक सर्व खनिजे अशी आहेत की, त्यांच्यापासून ती किफायतशीर रीतीने वेगळी काढता येत नाहीत. बॉक्साइट हे एकच खनिज असे आहे की, ज्याच्यापासून तो किफायतशीरपणे मिळवता येतो. शिवाय क्रायोलाइटापासूनही अल्प प्रमाणात ॲल्युमिनियम मिळवला जातो.

ॲल्युमिनियम : भौतिक गुणधर्म

 

भौतिक गुणधर्म : ॲल्युमिनियम धातूचे मुख्य गुण म्हणजे तिचा हलकेपणा, वजनाच्या मानाने उच्च बल (बळकटपणा), क्षरण-प्रतिकार (गंजण्यास विरोध) व सापेक्षत: उच्च विद्युत संवाहकता आणि उष्णता संवाहकता हे होत. ॲल्युमिनियमाचा आणखी एक महत्त्वाचा गुण म्हणजे तिच्या मिश्रधातू बनवून कठिणपणा इ. गुण वाढविता येतात. ॲल्युमिनियम किंवा तिच्या मिश्रधातू यांचे ओतकाम, घडीवकाम, लाटण, डाग देणे, पिळून किंवा ओढून तार काढणे व मुद्रांमध्ये (डायमध्ये) दाबून वस्तू तयार करणे इ. कार्ये करता येतात.

उघड्या जागी असताना या धातूवर ऑक्साइडचा अतिशय पातळ व जवळजवळ अदृश्य परंतु अभेद्य असा पापुद्रा तयार होतो व त्याच्यामुळे ही धातू गंज-प्रतिरोधी होते.

 

 

रासायनिक गुणधर्म : (१) ॲल्युमिनियम हवेत तापविल्यावर ॲल्युमिना तयार होते.

4Al + 3O2→2AI2O3

(२) धातूवर थंड किंवा उष्ण पाण्याचा परिणाम होत नाही. परंतु लाल होईपर्यंत तापविल्यावर ॲल्युमिनियम ऑक्साइड तयार होते आणि हायड्रोजन वायू मुक्त होतो.

2AI + 3H2O → AI2O3 + 3H2

(३) विरल किंवा सांद्र हायड्रोक्लोरिक अम्‍लाची ॲल्युमिनियमासोबत विक्रिया होऊन ॲल्युमिनियम क्लोराइड तयार होते.

2AI + 6HCI →  2AICI3 + 3H2

(४) विरल सफ्ल्युरिक अम्‍लामुळे धातूच्या पृष्ठावर अविद्राव्य क्षारकीय (अम्‍लाशी विक्रिया होऊन लवण देणाऱ्या) सल्फेटाचा पातळ थर तयार होतो. त्यामुळे आतील धातूवर अम्‍लाची विशेषशी क्रिया होत नाही. उष्ण, सांद्र अम्‍लाची विक्रिया होऊन ॲल्युमिनियम सल्फेट व सल्फर डाय-ऑक्साइड तयार होतो.

2AI + 6H2SO4 → AI2 (SO4) + 6H2O + 3SO2

(५) ॲल्युमिनियमाची अमोनियाच्या द्रावणासोबत विक्रिया झाली असता ॲल्युमिनियम हायड्रॉक्साइड तयार होते.

[Al(OH)4](aq) + NH4+(aq)  →  Al(OH)3(s) + NH3(g) + H2O(l)

(६) ॲल्युमिनियम व दाहक क्षारांचे (alkali) विद्राव यांच्या विक्रियेने ॲल्युमिनेटे व हायड्रोजन तयार होतो.

2 AI + 2 NaOH + 2 H2O → 2 NaAIO2  + 3 H2

(७) हॅलोजने, गंधक किंवा ऑक्सिजन यांच्याबरोबर तापविल्यावर ॲल्युमिनियमाची व त्यांची संयुगे तयार होतात.

2Al(s)+3Cl2(g) →  2AlCl3(s)
2Al(s)+3Br2(g) → Al2Br6(s)
2 Al(s) + 3 I2(g) →  Al2I6(s)

(८) थर्माइट विक्रिया : ॲल्युमिनियमाचे ऑक्सिजनाशी इतके तीव्र संलग्न आहे की, Cr2O3, Fe2O3 इ. कित्येक धातूंच्या ऑक्साइडांपासून त्यांच्यातील निव्वळ धातू मिळविण्यासाठी ॲल्युमिनियमाचा उपयोग करतात.

2 Al(s) + Fe2O3(s) →  2 Fe(s) + Al2O3(s)           ΔH ° = — ८५१.४ kJ

ॲल्युमिनियमचे ‍ विविध उपयोग

उपयोग : विद्युत आणि उष्णता संवाहकता यांबाबत ॲल्युमिनियमाचे वर्तन असे दिसून येते – चांदी > तांबे > ॲल्युमिनियम.

ॲल्युमिनियम तांब्यापेक्षा हलके असल्यामुळे व त्याची किंमतही कमी असल्याने विद्युत प्रवाह वाहून नेण्यासाठी तांब्याऐवजी शुद्ध ॲल्युमिनियमाच्या तारांचा उपयोग वाढत आहे. विद्युत उपकरणांचे काही लहान-मोठे भाग बनविण्यासाठीही ॲल्युमिनियम वापरतात.

जमिनीवरील, सागरी तसेच हवाई वाहतूक यांच्या साधनांत ॲल्युमिनियमाचा फार मोठ्या प्रमाणात वापर होतो. आगगाड्यांचे प्रवासी डबे व त्यांचे आतील भाग, मालाचे डबे, विमानांच्या तसेच मोटारींच्या सांगाड्यांचे व एंजिनांचे भाग, मोठ्या जहाजांच्या वरच्या मजल्यांची बांधणी, लहान रक्ष नौका इत्यादींसाठी ॲल्युमिनियम व त्याच्या मिश्रधातू वापरल्या जातात.

खाणकामाची उपकरणे, कापड विणण्याच्या यंत्राचे भाग, इमारती व त्यांचे संरचनात्मक भाग बनविण्यासाठीही ॲल्युमिनियमच्या मिश्रधातूंचा उपयोग होतो. ॲल्युमिनियमची व तिच्या मिश्रधातूंची विद्युत संवाहकता बरीच असल्यामुळे प्रेषणमार्गाच्या (transmission line) संवाहक तारा, धारित्रांच्या (capacitor) पट्ट्या, केबलींची संरक्षक आवरणे इ. वस्तू बनविण्यासाठी त्याचा उपयोग केला जातो.

स्वयंपाकाची भांडी, अन्न साठविण्याचे साधे किंवा हवाबंद डबे, खाद्यपदार्थ गुंडाळण्यासाठी पातळ पत्रे किंवा वर्ख इ. तयार करण्यासाठीही ॲल्युमिनियमचा उपयोग होतो.

ॲल्युमिनियमवर पुष्कळ रासायनिक द्रव्यांचा परिणाम होत नाही. अशी रसायने (उदा., वाफाळ नायट्रिक अम्‍ल) ठेवण्यासाठी ॲल्युमिनिमची पात्रे वापरली जातात.

ॲल्युमिनियमाच्या पृष्ठावर निरनिराळ्या प्रकारचे रंगही देता येतात. त्यामुळे त्याची उपयुक्तता वाढली आहे. चूर्णरूप ॲल्युमिनियम व व्हार्निश यांच्यापासून तयार केलेला रंगलेप गंज-प्रतिरोधक असून त्याचा खांब, जाळ्या इ. अनेक लोखंडी वस्तूंकरिता वापर करण्यात येतो.

तांबे, जस्त इ. धातू सापेक्षत: दुर्मिळ व महाग असल्यामुळे त्यांच्याऐवजी त्यांच्यापेक्षा अधिक स्वस्त अशा ॲल्युमिनियम किंवा तिच्या मिश्रधातूंचा उपयोग जास्त केला जातो. पोलादाच्या काही विशेष मिश्रधातू बनविण्यासाठी जस्त व मॅग्नेशियम यांच्या जोडीने ॲल्युमिनियम वापरतात. स्टिअरिक अम्‍ल- लेपित ॲल्युमिनियमचे पातळ कपटे लाकूड व धातूंवर लेप देण्याच्या रंगांमध्ये वापरतात.

पहा : ॲल्युमिना, ॲल्युमिनियम धातुकाम, ॲल्युमिनियम निष्कर्षण, ॲल्युमिनियम मिश्रधातू, ॲल्युमिनियम संयुगे, थर्माइट.