הפיתוי של האלומיניום

דניאל רבינוביץ ‘מתווה את ההיסטוריה, התכונות והשימושים של האלומיניום – אחת המתכות המגוונות,
הפורחות והזולות ביותר כיום, ובכל זאת היא נחשבה לאלמנט נדיר ויקר רק לפני 150 שנה.

קשה להאמין שאלומיניום היה פעם יקר יותר מזהב וכי באמצע המאה התשע עשרה,
נפוליאון השלישי השתמש בכלי כסף עשויים מתכת קלה כשבאמת רצה להרשים את אורחיו בארוחות ערב מפוארות.
אף על פי שרכיב 13 הוא המתכת השופעת ביותר בקרום כדור הארץ (8%) ונמצא בלמעלה מ- 270 מינרלים שונים,
הזיקה הגבוהה שלו לחמצן והיציבות הכימית של תחמוצותיו והסיליקאטים מונעים את בידודו בצורה טהורה עבור הרבה זמן.
את הדגימה הטהורה הראשונה של האלומיניום הושג בשנת 1827 על ידי הכימאי הגרמני פרידריך ווהלר,
שהחל גם ללמוד את תכונותיו הפיזיקליות והכימיות המרתקות.

הכימאי הצרפתי אנרי סיינט-קלייר דוויל (1818-1881) פיתח שיטה להכנת כמויות גדולות יותר של אלומיניום בשנת 1854,
ופרסם עד מהרה את הספר המקיף הראשון המתאר את ייצורו, תכונותיו ויישומיו העולים.

התכונות האטרקטיביות של המתכת המחודשת התבררו במהירות, כולל צפיפות נמוכה, חוזק מתיחה וגמישות גבוהה,
מוליכות תרמית וחשמלית טובה ועמידות מדהימה בפני קורוזיה. ז’ול ורן כתב ברהיטות ברוח מן האדמה לירח (1865)
כי “מתכת יקרה זו היא בעלת לובן הכסף, הבלתי ניתנת להפרדה של זהב, עקשנות הברזל, היתכנות הנחושת,
קלילות הזכוכית. זה מעובד בקלות, הוא מופץ בצורה רחבה מאוד, מהווה את הבסיס למרבית הסלעים,
קל פי שלושה מברזל ונראה שהוא נוצר במטרה מפורשת לספק לנו את החומר למצע שלנו. ”
המחיר אולם האלומיניום עדיין היה דומה לזה של הכסף, מה שהקשה על פיתוח יישומים בקנה מידה גדול
והניע את החיפוש אחר תהליך הכנה אלטרנטיבי וחסכוני יותר.

כוכב אלומיניום

רק בשנת 1886 צ’ארלס מ. הול בארה”ב ופאול ל. Héroult בצרפת, כמעט בו זמנית ובאופן עצמאי לחלוטין,
המציאו תהליכי ייצור אלומיניום שהסתמכו על אלקטרוליזה של אלומינה (Al2O3)
מומסים בקריוליט מותך (Na3AlF6). תהליך יעיל למיצוי וטיהור אלומינה מבוקסיט,
עפרת האלומיניום החשובה ביותר, פותח תוך מספר שנים על ידי הכימאי האוסטרי קרל יוזף באייר,
בנו של מייסד חברת הכימיקלים והפרמצבטיקה הגרמנית המפורסמת, וה- ‘ התהליך של הול – Héroult הפך להיות בר-קיימא מבחינה כלכלית.
בראשית שנות השישים הפך אלמנט 13 למתכת הלא-ברזליות הנפוצה ביותר בעולם, אפילו יותר מאשר נחושת.

יישומי האלומיניום וסגסוגותיו נעים בין ענף הבנייה לתעשייה לייצור קווי חשמל, חומרי אריזה,
כלי בישול ושלל מוצרים ביתיים אחרים. מאפיין חשוב נוסף של המתכת הרווחת הזו,
שהיא בעלת השלכות כלכליות וסביבתיות משמעותיות, הוא הקלות שבה ניתן למחזר אותה.
התאוששות האלומיניום המשני דורשת רק כ -5% מהאנרגיה הדרושה לייצור מתכת חדשה מבוקסיט,
תוך שהיא גם מביאה לירידה בשימוש בשטח ההטמנה ולפחתת הפליטה של ​​גזי חממה.

בניגוד להיסטוריה הקצרה יחסית של המתכת הטהורה, תרכובות אלומיניום היו ידועות זה מכבר:
אלום, סולפט מיובש של אשלגן ואלומיניום, KAl (SO4) 2 · 12H2O, שימש כאמצע ומעורר צביעה ביוון העתיקה ורומא.
אלומיניום כלוריד, AlCl3, חומצה לואיס נפוצה, מיושם בהרחבה בתגובות של acylation ו- Alkylation של Friedel-Crafts,
ו כלורידרהיד אלומיניום, Al2Cl (OH) 5, הוא החומר הפעיל בתכשירים נוגדי-זיעה רבים. כמויות גדולות של מתיללומינוקסאן,
שם גנרי המשמש לתיאור תערובת המינים המוגדרים לא-מוגדרים המתקבלים על ידי הידרוליזה חלקית של טרימתיל-לומיניום,
משמשים בפולימרציה זיגלר-נטה של ​​אולפינים.

הזמינות של מגוון הולך וגובר של מתחמי תיאום אלומיניום הביאה גם להתפתחויות רבות לאחרונה בכימיה של מתכת זו,
לעיתים קרובות עם יישומים פוטנציאליים לקטליזה וסינתזה אורגנית.
תחומי מחקר פעילים אחרים נעים בין הכנת תרכובות אלומיניום (I) יוצאי דופן, כולל מינים אורגנו-מטאליים 3 ואשכולות מתכתיים 4,
ועד סינתזה של נגזרות בסיס של שיף המפרקות ביעילות חומרים עצביים אורגנופוספטים וחומרי הדברה.

האלמנט שכונה בעבר “מטאל הקסם” על ידי נשיונל ג’יאוגרפיק ממשיך להיות מקור השראה עבור מדענים, מהנדסים ואפילו אמנים ומעצבים 6.
הבה נזכור את הכימיה העשירה שלה, את ההיסטוריה המרתקת ואת היישומים המגוונים שלה בפעם הבאה שאנחנו עוטפים כריך בנייר אלומיניום או שותים משקה מוגז מפחית!