Aluminium er et sølvhvidt, blødt, ikke-magnetisk, duktilt metal i borgruppen. 8% af jordskorpen; det er det tredje mest rigelige element efter ilt og silicium og det mest rigelige metal i skorpen, selvom det er mindre almindeligt i kappen nedenfor.
omkring 70% af kommercielle civile fly flyskrog er fremstillet af aluminiumlegeringer, og uden aluminium civil luftfart ville ikke være økonomisk levedygtig. Aluminium udvindes af den primære malm. Betydelige bauksitaflejringer findes i hele Australien, Caribien, Afrika, Kina og Sydamerika.
protoner og neutroner i Aluminium
Aluminium er et kemisk element med atomnummer 13, hvilket betyder, at der er 13 protoner i dens kerne. Det samlede antal protoner i kernen kaldes atomets atomnummer og får symbolet S. Den samlede elektriske ladning af kernen er derfor + E, hvor e (elementær ladning) svarer til 1.602 gange 10-19 coulombs.
det samlede antal neutroner i kernen i et atom kaldes atomets neutronnummer og får symbolet N. neutronnummer plus atomnummer er lig med atommassetal: N+å=A. forskellen mellem neutronnummeret og atomnummeret er kendt som neutronoverskuddet: D = N – å = a – 2s.
for stabile elementer er der normalt en række stabile isotoper. Isotoper er nuklider, der har det samme atomnummer og derfor er det samme element, men adskiller sig i antallet af neutroner. Masseantallet af typiske isotoper af Aluminium er 27.
Hovedisotoper af Aluminium
af aluminiumisotoper er kun 27al stabil. Dette er i overensstemmelse med aluminium med et ulige atomnummer. Kun 27al (stabil isotop) og 26al (radioaktiv isotop, t1/2 = 7,2 liter 105 y) forekommer naturligt, men 27Al omfatter næsten alt naturligt aluminium. Bortset fra 26Al har alle radioisotoper halveringstider under 7 minutter, mest under et sekund.
Aluminium-27 består af 13 protoner, 14 neutroner og 13 elektroner. Det er den eneste primordiale aluminiumisotop, dvs.den eneste, der har eksisteret på jorden i sin nuværende form siden dannelsen af planeten. Næsten alt aluminium på jorden er til stede som denne isotop, hvilket gør det til et mononuklidelement
Aluminium-26 består af 13 protoner, 13 neutroner og 13 elektroner. Cosmogenic aluminium – 26 blev først anvendt i undersøgelser af Månen og meteoritter. Meteoritfragmenter udsættes efter afgang fra deres forældrekroppe for intens kosmisk strålebombardement under deres rejse gennem rummet, hvilket forårsager betydelig 26al produktion. Efter at være faldet til jorden, atmosfærisk afskærmning beskytter meteoritfragmenterne mod yderligere 26al produktion, og dets henfald kan derefter bruges til at bestemme meteoritens jordbaserede alder.
stabile isotoper
| isotop | overflod | neutronnummer |
| 27Al | 100% | 14 |
typiske ustabile isotoper
| isotop | halveringstid | henfald Tilstand | produkt |
| 26Al | 7,17 kr 105 y | positron henfald | 26Mg |
| 28Al | 2.245(5) min | beta henfald | 28Si |
elektroner og elektronkonfiguration
antallet af elektroner i et elektrisk neutralt atom er det samme som antallet af protoner i kernen. Derfor er antallet af elektroner i neutralt atom af Aluminium 13. Hver elektron påvirkes af de elektriske felter, der produceres af den positive nukleare ladning og de andre (å – 1) negative elektroner i atomet.
da antallet af elektroner og deres arrangement er ansvarlige for atomernes kemiske opførsel, identificerer atomnummeret de forskellige kemiske elementer. Konfigurationen af disse elektroner følger af kvantemekanikens principper. Antallet af elektroner i hvert element elektronskaller, især den yderste valensskal, er den primære faktor til bestemmelse af dets kemiske bindingsadfærd. I det periodiske system er elementerne opført i rækkefølge efter stigende atomnummer å
elektronkonfiguration af Aluminium er 3s2 3P1.
mulige iltningstilstande er -2; -1; +1; +2; +3.
et aluminiumatom har 13 elektroner, arrangeret i en elektronkonfiguration på 3s2 3P1, med tre elektroner ud over en stabil ædelgaskonfiguration. Aluminium kan relativt let overgive sine tre yderste elektroner i mange kemiske reaktioner (se nedenfor). Elektronegativiteten af aluminium er 1,61 (Pauling skala). Langt de fleste forbindelser, herunder alle aluminiumholdige mineraler og alle kommercielt signifikante aluminiumforbindelser, har aluminium i iltningstilstand 3+. Koordinationsnummeret for sådanne forbindelser varierer, men generelt er Al3+ enten seks-eller fire-koordinat. Næsten alle aluminiumforbindelser (III) er farveløse.
mest almindelige aluminiumslegering
generelt er 6000 serie aluminiumlegeringer legeret med magnesium og silicium. Alloy 6061 er en af de mest anvendte legeringer i 6000-serien. Det har gode mekaniske egenskaber, det er let at bearbejde, det er svejsbart og kan udfældes hærdet, men ikke til de høje styrker, som 2000 og 7000 kan nå. Det har meget god korrosionsbestandighed og meget god svejsbarhed, selvom reduceret styrke i svejseområdet. De mekaniske egenskaber ved 6061 afhænger i høj grad af materialets temperament eller varmebehandling. I sammenligning med 2024 legering er 6061 lettere bearbejdet og forbliver korrosionsbestandig, selv når overfladen slibes.
en proton er en af de subatomære partikler, der udgør stof. I universet er protoner rigelige og udgør omkring halvdelen af alt synligt stof. Den har en positiv elektrisk ladning (+1e) og en hvilemasse svarende til 1,67262 til 10-27 kg (938,272 MeV/c2)— marginalt lettere end neutronens, men næsten 1836 gange større end elektronens. Protonen har en gennemsnitlig kvadratradius på omkring 0,87 liter 10-15 m, eller 0,87 fm, og det er en spin – liter fermion.
protonerne findes i kernerne i typiske atomer sammen med deres neutrale modstykker, neutronerne. Neutroner og protoner, almindeligvis kaldet nukleoner, er bundet sammen i atomkernen, hvor de tegner sig for 99,9 procent af atomets masse. Forskning i højenergipartikelfysik i det 20.århundrede afslørede, at hverken neutronen eller protonen ikke er den mindste byggesten af stof.
en neutron er en af de subatomære partikler, der udgør stof. I universet er neutroner rigelige og udgør mere end halvdelen af alt synligt stof. Den har ingen elektrisk ladning og en hvilemasse svarende til 1,67493 liter 10-27 kg—marginalt større end protonens, men næsten 1839 gange større end elektronens. Neutronen har en gennemsnitlig kvadratradius på ca.0,8 liter 10-15 m eller 0,8 fm, og det er en spin-liter fermion.
atomkerner består af protoner og neutroner, som tiltrækker hinanden gennem atomkraften, mens protoner frastøder hinanden via den elektriske kraft på grund af deres positive ladning. Disse to kræfter konkurrerer, hvilket fører til forskellige stabilitet af kerner. Der er kun visse kombinationer af neutroner og protoner, som danner stabile kerner.
neutroner stabiliserer kernen, fordi de tiltrækker hinanden og protoner , hvilket hjælper med at udligne den elektriske afstødning mellem protoner. Som et resultat, når antallet af protoner stiger, er der behov for et stigende forhold mellem neutroner og protoner for at danne en stabil kerne. Hvis der er for mange eller for få neutroner til et givet antal protoner, er den resulterende kerne ikke stabil, og den gennemgår radioaktivt henfald. Ustabile isotoper henfalder gennem forskellige radioaktive henfaldsveje, oftest alfa henfald, beta henfald, eller elektronfangst. Mange andre sjældne typer henfald, såsom spontan fission eller neutronemission, er kendt. Det skal bemærkes, at alle disse henfaldsveje kan ledsages af den efterfølgende emission af gammastråling. Rene alfa-eller beta-henfald er meget sjældne.
det periodiske system er en tabelvisning af de kemiske elementer organiseret på basis af deres atomnumre, elektronkonfigurationer og kemiske egenskaber. Elektronkonfigurationen er fordelingen af elektroner af et atom eller molekyle (eller anden fysisk struktur) i atom-eller molekylære orbitaler. Kendskab til elektronkonfigurationen af forskellige atomer er nyttig til forståelse af strukturen i det periodiske system af elementer.
hvert fast stof, Væske, gas og plasma består af neutrale eller ioniserede atomer. Atomets kemiske egenskaber bestemmes af antallet af protoner, faktisk efter antal og arrangement af elektroner. Konfigurationen af disse elektroner følger af kvantemekanikens principper. Antallet af elektroner i hvert element elektronskaller, især den yderste valensskal, er den primære faktor til bestemmelse af dets kemiske bindingsadfærd.
det er Pauli-udelukkelsesprincippet, der kræver, at elektronerne i et atom optager forskellige energiniveauer i stedet for at de alle kondenserer i jordtilstanden. Ordren af elektronerne i jordtilstanden for multielektronatomer starter med den laveste energitilstand (jordtilstand) og bevæger sig gradvist derfra op på energiskalaen, indtil hvert af atomets elektroner er blevet tildelt et unikt sæt kvantetal. Denne kendsgerning har vigtige konsekvenser for opbygningen af det periodiske system af elementer.
de to første kolonner på venstre side af det periodiske system er, hvor S-underskallerne optages. På grund af dette er de to første rækker i det periodiske system mærket S-blokken. Tilsvarende er p-blokken de højst seks kolonner i det periodiske system, d-blokken er de midterste 10 kolonner i det periodiske system, mens f-blokken er den 14-søjlesektion, der normalt er afbildet som løsrevet fra hoveddelen af det periodiske system. Det kunne være en del af hovedkroppen, men så ville det periodiske bord være ret langt og besværligt.
for atomer med mange elektroner kan denne notation blive langvarig, og derfor bruges en forkortet notation. Elektronkonfigurationen kan visualiseres som kerneelektronerne svarende til ædelgassen i den foregående periode og valenselektronerne (f.eks. 6S2 for barium).
Iltningstilstande
Iltningstilstande repræsenteres typisk af heltal, som kan være positive, nul eller negative. De fleste elementer har mere end en mulig iltningstilstand. For eksempel har kulstof ni mulige heltalstilstande fra -4 til + 4.
den nuværende IUPAC Guld bog definition af iltning tilstand er:
“Iltningstilstand for et atom er ladningen af dette atom efter ionisk tilnærmelse af dets heteronukleære bindinger…”
og udtrykket iltningstal er næsten synonymt. Et element, der ikke er kombineret med andre forskellige elementer, har en iltningstilstand på 0. Iltningstilstand 0 forekommer for alle elementer-det er simpelthen elementet i dets elementære form. Et atom af et element i en forbindelse vil have en positiv iltningstilstand, hvis det har fået elektroner fjernet. Tilsvarende resulterer tilsætning af elektroner i en negativ iltningstilstand. Vi har også skelne mellem de mulige og fælles iltningstilstande af hvert element. For eksempel har silicium ni mulige heltal iltningstilstande fra -4 til + 4, men kun -4, 0 og +4 er almindelige iltningstilstande.
oversigt
| Element | Aluminium |
| antal protoner | 13 |
| antal neutroner (typiske isotoper) | 27 |
| antal elektroner | 13 |
| elektronkonfiguration | 3s2 3p1 |
| Iltningstilstande | -2; -1; +1; +2; +3 |
