az alumínium ezüstfehér, puha, nem mágneses, gömbgrafitos fém a bórcsoportban. Tömegét tekintve az alumínium a földkéreg körülbelül 8% – át teszi ki; ez a harmadik leggyakoribb elem az oxigén és a szilícium után, és a leggyakoribb fém a kéregben, bár kevésbé gyakori az alábbi köpenyben.
a kereskedelmi célú polgári repülőgépek repülőgépeinek mintegy 70% – a alumíniumötvözetekből készül, és alumínium nélkül a polgári repülés gazdaságilag nem lenne életképes. Az alumíniumot a fő ércből, a bauxitból nyerik ki. Jelentős bauxit lelőhelyek találhatók Ausztráliában, a Karib-térségben, Afrikában, Kínában és Dél-Amerikában.
protonok és neutronok alumíniumban
az alumínium egy kémiai elem, amelynek atomszáma 13, ami azt jelenti, hogy atommagjában 13 proton található. A magban lévő protonok teljes számát az atom atomszámának nevezzük, és a szimbólumot kapjuk Z. a mag teljes elektromos töltése tehát +Ze, ahol e (elemi töltés) egyenlő 1602 x 10-19 coulombs.
az atommagban lévő neutronok teljes számát az atom neutronszámának nevezzük, és az n szimbólumot kapjuk. a neutronszám plusz az atomszám megegyezik az atomtömeg számával: N+Z=A. a neutronszám és az atomszám közötti különbséget neutronfeleslegnek nevezzük: D = N – Z = A – 2Z.
stabil elemek esetében általában sokféle stabil izotóp létezik. Az izotópok olyan nuklidok, amelyek azonos atomszámmal rendelkeznek, ezért ugyanaz az elem, de különböznek a neutronok számában. Az alumínium tipikus izotópjainak tömegszáma 27.
az alumínium fő izotópjai
az alumínium izotópok közül csak a 27al stabil. Ez összhangban van azzal, hogy az alumínium páratlan atomszámmal rendelkezik. Csak a 27al (stabil izotóp) és a 26al (radioaktív izotóp, t1/2 = 7,2 605 y) fordul elő a természetben, azonban a 27al szinte az összes természetes alumíniumot tartalmazza. A 26al kivételével az összes radioizotóp felezési ideje 7 perc alatt van, a legtöbb másodperc alatt.
az alumínium-27 13 protonból, 14 neutronból és 13 elektronból áll. Ez az egyetlen ősi alumínium izotóp, azaz az egyetlen, amely a bolygó kialakulása óta jelenlegi formájában létezik a Földön. A Földön szinte az összes Alumínium jelen van, mint ez az izotóp, ami a mononuklid elem
az alumínium-26 13 protonból, 13 neutronból és 13 elektronból áll. A kozmogén alumínium-26-ot először a hold és a meteoritok tanulmányozásában alkalmazták. A meteorit töredékek, miután elhagyták szülő testüket, intenzív kozmikus sugárbombázásnak vannak kitéve az űrben való utazásuk során, jelentős 26al termelést okozva. A földre esés után, a légköri árnyékolás megvédi a meteorittöredékeket a további 26Al termeléstől, bomlása pedig felhasználható a meteorit földi korának meghatározására.
stabil izotópok
| izotóp | bőség | neutronszám |
| 27Al | 100% | 14 |
tipikus instabil izotópok
| izotóp | felezési idő | bomlás Mód | termék |
| 26Al | 7,17 605 év | pozitron bomlás | 26 mg |
| 28Al | 2.245(5) min | béta bomlás | 28si |
elektronok és elektronkonfiguráció
egy elektromosan semleges atomban az elektronok száma megegyezik az atommagban lévő protonok számával. Ezért az elektronok száma az alumínium semleges atomjában 13. Mindegyik elektront befolyásolják a pozitív nukleáris töltés által termelt elektromos mezők, a másik (Z – 1) negatív elektronok az atomban.
mivel az elektronok száma és elrendezése felelős az atomok kémiai viselkedéséért, az atomszám azonosítja a különböző kémiai elemeket. Ezen elektronok konfigurációja a kvantummechanika elveiből következik. Az elektronok száma az egyes elemek elektronhéjaiban, különösen a legkülső vegyértékhéj, az elsődleges tényező annak kémiai kötési viselkedésének meghatározásában. A periódusos rendszerben az elemek növekvő rendszám szerint vannak felsorolva Z.
az alumínium elektronkonfigurációja 3S2 3P1.
lehetséges oxidációs állapotok -2; -1; +1; +2; +3.
egy alumínium atomnak 13 elektronja van, amelyek elektronkonfigurációban vannak elrendezve 3S2 3p1, három elektron meghaladja a stabil nemesgáz konfigurációt. Az alumínium számos kémiai reakcióban viszonylag könnyen átadhatja három legkülső elektronját (lásd alább). Az alumínium elektronegativitása 1,61 (Pauling-skála). A vegyületek túlnyomó többsége, beleértve az összes alumíniumtartalmú ásványi anyagot és az összes kereskedelmi szempontból jelentős alumíniumvegyületet, alumínium oxidációs állapotban van 3+. Az ilyen vegyületek koordinációs száma változó, de általában Al3+ hat vagy négy koordináta. Az alumínium(III) szinte minden vegyülete színtelen.
a leggyakoribb alumíniumötvözet
általában a 6000-es sorozatú alumíniumötvözetek magnéziummal és szilíciummal vannak ötvözve. A 6061 Ötvözet A 6000-es sorozat egyik legszélesebb körben használt ötvözete. Jó mechanikai tulajdonságokkal rendelkezik, könnyen megmunkálható, hegeszthető, csapadékkeményíthető, de nem olyan nagy szilárdságú, mint a 2000 és a 7000. Nagyon jó korrózióállósággal és nagyon jó hegeszthetőséggel rendelkezik, bár a hegesztési zónában csökkent a szilárdság. A 6061 mechanikai tulajdonságai nagymértékben függenek az anyag temperamentumától vagy hőkezelésétől. A 2024-es ötvözethez képest a 6061 könnyebben megmunkálható, és ellenáll a korróziónak még akkor is, ha a felület kopik.
a proton az anyagot alkotó szubatomi részecskék egyike. Az univerzumban a protonok bőségesek, az összes látható anyag körülbelül felét teszik ki. Pozitív elektromos töltése (+1e) van, nyugalmi tömege pedig 1,67262 60-27 kg (938,272 MeV/c2)— kissé könnyebb, mint a neutroné, de közel 1836-szor nagyobb, mint az elektroné. A proton átlagos négyzetsugara kb. 0,87 MHz 10-15 m, Vagyis 0,87 fm, és ez egy spin – ons fermion.
a protonok a tipikus atomok magjaiban léteznek, semleges társaikkal, a neutronokkal együtt. A neutronokat és protonokat, amelyeket általában nukleonoknak neveznek, az atommagban kötik össze, ahol az atom tömegének 99,9% – át teszik ki. A nagy energiájú részecskefizika 20. századi kutatása során kiderült, hogy sem a neutron, sem a proton nem az anyag legkisebb építőköve.
a neutron az anyagot alkotó szubatomi részecskék egyike. Az univerzumban a neutronok bőségesek, az összes látható anyag több mint felét teszik ki. Nincs elektromos töltése, nyugalmi tömege pedig 1,67493 kb, 10-27 kg—valamivel nagyobb, mint a protoné, de közel 1839-szer nagyobb, mint az elektroné. A neutron átlagos négyzetsugara kb. 0,8 db 10-15 m, Vagyis 0,8 fm, és ez egy spin-6db fermion.
az atommagok protonokból és neutronokból állnak, amelyek a nukleáris erő révén vonzzák egymást, míg a protonok pozitív töltésük miatt elektromos erővel taszítják egymást. Ez a két erő versenyez, ami a magok különböző stabilitásához vezet. A neutronoknak és protonoknak csak bizonyos kombinációi vannak, amelyek stabil magokat képeznek.
a neutronok stabilizálják az atommagot, mert vonzzák egymást és a protonokat , ami segít ellensúlyozni a protonok közötti elektromos taszítást. Ennek eredményeként a protonok számának növekedésével a neutronok protonokhoz viszonyított növekvő aránya szükséges a stabil mag kialakításához. Ha túl sok vagy túl kevés neutron van egy adott számú protonhoz, akkor a keletkező mag nem stabil, és radioaktív bomláson megy keresztül. Az instabil izotópok különféle radioaktív bomlási utakon bomlanak le, leggyakrabban alfa-bomlás, béta-bomlás, vagy elektron befogása. Sok más ritka típusú bomlás, például spontán hasadás vagy neutronkibocsátás ismert. Meg kell jegyezni, hogy mindezeket a bomlási útvonalakat a gamma-sugárzás későbbi kibocsátása kísérheti. A tiszta alfa vagy béta bomlás Nagyon ritka.
a periódusos rendszer a kémiai elemek táblázatos megjelenítése atomszámuk, elektronkonfigurációik és kémiai tulajdonságaik alapján. Az elektronkonfiguráció egy atom vagy molekula (vagy más fizikai szerkezet) elektronjainak eloszlása atomi vagy molekuláris pályákon. A különböző atomok elektronkonfigurációjának ismerete hasznos a periódusos rendszer szerkezetének megértésében.
minden szilárd, folyékony, gáz és plazma semleges vagy ionizált atomokból áll. Az atom kémiai tulajdonságait a protonok száma határozza meg, valójában az elektronok száma és elrendezése. Ezen elektronok konfigurációja a kvantummechanika elveiből következik. Az elektronok száma az egyes elemek elektronhéjaiban, különösen a legkülső vegyértékhéj, az elsődleges tényező annak kémiai kötési viselkedésének meghatározásában. A periódusos rendszerben az elemek növekvő rendszám szerint vannak felsorolva Z.
A Pauli kizárási elv megköveteli, hogy az atomban lévő elektronok különböző energiaszinteket foglaljanak el, ahelyett, hogy mind az alapállapotban kondenzálódnának. Az elektronok sorrendje a multielektron atomok alapállapotában a legalacsonyabb energiaállapottal kezdődik (alapállapot), és onnan fokozatosan felfelé halad az energia skálán, amíg az atom minden elektronjához egyedi kvantumszám-készletet rendelnek. Ez a tény kulcsfontosságú következményekkel jár az elemek periódusos rendszerének felépítésére.
a periódusos rendszer bal oldalán az első két oszlop az, ahol az S részhéjak vannak elfoglalva. Emiatt a periódusos rendszer első két sorát s blokk jelöli. Hasonlóképpen, a p blokk a periódusos rendszer jobb oldali hat oszlopa, a d blokk a periódusos rendszer középső 10 oszlopa, míg az f blokk az a 14 oszlopos szakasz, amelyet általában a periódusos rendszer fő testétől elválasztva ábrázolnak. Lehet, hogy a fő test része, de akkor a periódusos rendszer meglehetősen hosszú és nehézkes lenne.
sok elektronnal rendelkező atomok esetében ez a jelölés hosszadalmas lehet, ezért rövidített jelölést használnak. Az elektronkonfiguráció úgy jeleníthető meg, mint a magelektronok, amelyek egyenértékűek az előző periódus nemesgázával, valamint a vegyértékelektronok (pl. 6s2 bárium esetén).
oxidációs állapotok
az oxidációs állapotokat általában egész számok képviselik, amelyek lehetnek pozitívak, nullák vagy negatívak. A legtöbb elemnek egynél több lehetséges oxidációs állapota van. Például a szénnek kilenc lehetséges egész oxidációs állapota van -4 – től +4-ig.
a jelenlegi IUPAC arany könyv meghatározása oxidációs állapot:
“egy atom oxidációs állapota ennek az atomnak a töltése a heteronukleáris kötéseinek Ionos közelítése után…”
és az oxidációs szám kifejezés szinte szinonimája. Egy elem, amely nem kombinálható más különböző elemekkel, oxidációs állapota 0. A 0 oxidációs állapot minden elemnél előfordul-ez egyszerűen az elem elemi formájában. A vegyület egyik elemének atomja pozitív oxidációs állapotban lesz, ha elektronokat távolítottak el. Hasonlóképpen, az elektronok hozzáadása negatív oxidációs állapotot eredményez. Megkülönböztetünk minden elem lehetséges és közös oxidációs állapotát. Például a szilíciumnak kilenc lehetséges egész oxidációs állapota van -4-től +4-ig, de csak -4, 0 és +4 általános oxidációs állapotok.
összefoglaló
| elem | alumínium |
| protonok száma | 13 |
| neutronok száma (tipikus izotópok) | 27 |
| elektronok száma | 13 |
| elektron konfiguráció | 3s2 3p1 |
| oxidációs állapotok | -2; -1; +1; +2; +3 |
