Aluminium is een zilverwit, zacht, niet-magnetisch, nodulair metaal in de boorgroep. In Massa maakt aluminium ongeveer 8% uit van de aardkorst; het is het derde meest voorkomende element na zuurstof en silicium en het meest voorkomende metaal in de aardkorst, hoewel het minder gebruikelijk is in de mantel hieronder.
ongeveer 70% van de commerciële burgerluchtvaartuigen zijn vervaardigd uit aluminiumlegeringen, en zonder aluminium zou de burgerluchtvaart economisch niet levensvatbaar zijn. Aluminium wordt gewonnen uit het voornaamste erts, bauxiet. Belangrijke bauxietafzettingen worden gevonden in heel Australië, het Caribisch gebied, Afrika, China en Zuid-Amerika.
protonen en neutronen in Aluminium
Aluminium is een chemisch element met atoomnummer 13, wat betekent dat er 13 protonen in de kern zitten. Het totale aantal protonen in de kern wordt het atoomnummer van het atoom genoemd en krijgt het symbool Z. De totale elektrische lading van de kern is daarom +Ze, waarbij e (elementaire lading) gelijk is aan 1.602 x 10-19 coulombs.
het totale aantal neutronen in de kern van een atoom wordt het neutronengetal van het atoom genoemd en krijgt het symbool N. Neutronengetal plus atoomnummer is gelijk aan atoommassa: N+Z=A. Het verschil tussen het neutronengetal en het atoomnummer wordt de neutronenovermaat genoemd: D = N – Z = A – 2Z.
voor stabiele elementen is er meestal een verscheidenheid aan stabiele isotopen. Isotopen zijn nucliden die hetzelfde atoomnummer hebben en dus hetzelfde element zijn, maar verschillen in het aantal neutronen. De massa van de typische aluminiumisotopen bedraagt 27.
belangrijkste Aluminiumisotopen
van aluminiumisotopen is slechts 27Al stabiel. Dit komt overeen met aluminium met een oneven atoomnummer. Slechts 27Al (stabiele isotoop) en 26Al (radioactieve isotoop, T1/2 = 7,2×105 y) komen van nature voor, maar 27Al bestaat uit bijna volledig natuurlijk aluminium. Behalve 26Al hebben alle radio-isotopen een halveringstijd van minder dan 7 minuten, de meeste minder dan een seconde.Aluminium-27 bestaat uit 13 protonen, 14 neutronen en 13 elektronen. Het is de enige oer-aluminiumisotoop, dat wil zeggen de enige isotoop die op aarde in zijn huidige vorm heeft bestaan sinds de vorming van de planeet. Bijna al het aluminium op aarde is aanwezig als deze isotoop, waardoor het een mononuclidisch element
Aluminium-26 bestaat uit 13 protonen, 13 neutronen en 13 elektronen. Cosmogenic aluminium-26 werd voor het eerst toegepast in studies van de Maan en meteorieten. Meteorietfragmenten, na vertrek uit hun ouderlichaam, worden blootgesteld aan intense kosmische stralen bombardementen tijdens hun reis door de ruimte, waardoor aanzienlijke 26Al productie. Na het vallen op aarde, beschermt atmosferische afscherming de meteoriet fragmenten van verdere 26Al productie, en het verval kan dan worden gebruikt om de aardse leeftijd van de meteoriet te bepalen.
Stabiele Isotopen
| Isotoop | Overvloed | Neutron Aantal |
| 27Al | 100% | 14 |
Typisch Onstabiele Isotopen
| Isotoop | Half-life | Verval De modus | Product |
| 26Al | 7.17×105 y | positron verval | 26Mg |
| 28Al | 2.245(5) min | beta-verval | 28Si |
Elektronen en Elektronen Configuratie
Het aantal elektronen in een elektrisch neutraal atoom is gelijk aan het aantal protonen in de kern. Daarom is het aantal elektronen in neutraal atoom van Aluminium 13. Elk elektron wordt beïnvloed door de elektrische velden geproduceerd door de positieve nucleaire lading en de andere (Z – 1) negatieve elektronen in het atoom.
omdat het aantal elektronen en hun rangschikking verantwoordelijk zijn voor het chemische gedrag van atomen, identificeert het atoomnummer de verschillende chemische elementen. De configuratie van deze elektronen volgt uit de principes van de kwantummechanica. Het aantal elektronen in de elektronenschillen van elk element, in het bijzonder de buitenste valentieschelp, is de primaire factor in het bepalen van zijn chemische bindingsgedrag. In het periodiek systeem zijn de elementen gerangschikt in volgorde van toenemend atoomnummer Z.
elektronenconfiguratie van Aluminium is 3s2 3p1.
mogelijke oxidatietoestanden zijn -2; -1; +1; +2; +3.
een aluminiumatoom heeft 13 elektronen, gerangschikt in een elektronenconfiguratie van 3s2 3p1, met drie elektronen voorbij een stabiele edelgasconfiguratie. Aluminium kan relatief gemakkelijk zijn drie buitenste elektronen inleveren in veel chemische reacties (zie hieronder). De elektronegativiteit van aluminium is 1,61 (Pauling schaal). De overgrote meerderheid van de verbindingen, inclusief alle aluminiumhoudende mineralen en alle commercieel significante aluminiumverbindingen, hebben aluminium in de oxidatietoestand 3+. Het coördinatiegetal van dergelijke verbindingen varieert, maar over het algemeen is Al3+ zes – of vier-coördinaat. Bijna alle verbindingen van aluminium (III) zijn kleurloos.
de meest voorkomende aluminiumlegering
in het algemeen worden 6000 legeringen van aluminium uit de serie gelegeerd met magnesium en silicium. Legering 6061 is één van de wijdst gebruikte legeringen in de 6000 reeks. Het heeft goede mechanische eigenschappen, is het gemakkelijk te machinaal, is het lasbaar, en kan precipitatie zijn verhard, maar niet aan de hoge sterkten die 2000 en 7000 kunnen bereiken. Het heeft zeer goede corrosieweerstand en zeer goede lasbaarheid hoewel verminderde sterkte in de laszone. De mechanische eigenschappen van 6061 hangen sterk af van de temperament, of warmtebehandeling, van het materiaal. In vergelijking met 2024 legering, 6061 is gemakkelijker gewerkt en blijft bestand tegen corrosie, zelfs wanneer het oppervlak wordt geschuurd.
een proton is een van de subatomaire deeltjes waaruit materie bestaat. In het heelal zijn er veel protonen, die ongeveer de helft van alle zichtbare materie uitmaken. Het heeft een positieve elektrische lading (+1e) en een rustmassa gelijk aan 1,67262 × 10-27 kg (938,272 MeV/c2)— iets lichter dan die van het neutron, maar bijna 1836 keer groter dan die van het elektron. Het proton heeft een gemiddelde vierkante straal van ongeveer 0,87 × 10-15 m, of 0,87 fm, en het is een spin – ½ fermion.De protonen bestaan in de kernen van typische atomen, samen met hun neutrale tegenhangers, de neutronen. Neutronen en protonen, gewoonlijk nucleonen genoemd, zijn aan elkaar gebonden in de atoomkern, waar zij 99,9 procent van de massa van het atoom vertegenwoordigen. Onderzoek in de hoge-energetische deeltjesfysica in de 20e eeuw toonde aan dat noch het neutron, noch het proton niet de kleinste bouwsteen van materie is.
een neutron is een van de subatomaire deeltjes waaruit materie bestaat. In het heelal zijn er neutronen in overvloed, die meer dan de helft van alle zichtbare materie uitmaken. Het heeft geen elektrische lading en een rustmassa gelijk aan 1,67493 × 10-27 kg—marginaal groter dan die van het proton maar bijna 1839 keer groter dan die van het elektron. Het neutron heeft een gemiddelde vierkante straal van ongeveer 0,8×10-15 m, of 0,8 fm, en het is een spin-½ fermion.Atoomkernen bestaan uit protonen en neutronen, die elkaar aantrekken door de kernkracht, terwijl protonen elkaar afstoten door de elektrische kracht vanwege hun positieve lading. Deze twee krachten concurreren, wat leidt tot verschillende stabiliteit van kernen. Er zijn slechts bepaalde combinaties van neutronen en protonen, die stabiele kernen vormen.
neutronen stabiliseren de kern, omdat ze elkaar en protonen aantrekken, waardoor de elektrische afstoting tussen protonen wordt gecompenseerd. Als gevolg hiervan is, naarmate het aantal protonen toeneemt, een toenemende Verhouding van neutronen tot protonen nodig om een stabiele kern te vormen. Als er te veel of te weinig neutronen zijn voor een bepaald aantal protonen, is de resulterende kern niet stabiel en ondergaat deze radioactief verval. Instabiele isotopen verval door verschillende radioactieve vervalwegen, meestal alfa-verval, beta-verval, of elektronenvangst. Vele andere zeldzame soorten verval, zoals spontane kernsplijting of neutronenemissie zijn bekend. Opgemerkt moet worden dat al deze vervalwegen gepaard kunnen gaan met de daaropvolgende emissie van gammastraling. Pure alfa of beta verval zijn zeer zeldzaam.
het periodiek systeem is een tabelweergave van de chemische elementen georganiseerd op basis van hun atoomnummers, elektronenconfiguraties en chemische eigenschappen. De elektronenconfiguratie is de verdeling van elektronen van een atoom of molecuul (of een andere fysische structuur) in atomaire of moleculaire orbitalen. Kennis van de elektronenconfiguratie van verschillende atomen is nuttig bij het begrijpen van de structuur van het periodiek systeem van elementen.
elk vast, vloeibaar, gas en plasma bestaat uit neutrale of geïoniseerde atomen. De chemische eigenschappen van het atoom worden bepaald door het aantal protonen, in feite door het aantal en de rangschikking van elektronen. De configuratie van deze elektronen volgt uit de principes van de kwantummechanica. Het aantal elektronen in de elektronenschillen van elk element, in het bijzonder de buitenste valentieschelp, is de primaire factor in het bepalen van zijn chemische bindingsgedrag. In het periodiek systeem worden de elementen opgesomd in volgorde van toenemend atoomnummer Z.
het is het Pauli-uitsluitingsprincipe dat vereist dat de elektronen in een atoom verschillende energieniveaus innemen in plaats van dat ze allemaal condenseren in de grondtoestand. De volgorde van de elektronen in de grondtoestand van multi-elektron atomen, begint met de laagste energietoestand (grondtoestand) en beweegt geleidelijk van daaruit omhoog de energieschaal totdat elk van de elektronen van het atoom een unieke set van kwantumgetallen is toegewezen. Dit feit heeft belangrijke implicaties voor de opbouw van het periodiek systeem der elementen.
de eerste twee kolommen aan de linkerkant van het periodiek systeem zijn waar de S-subschillen worden bezet. Hierdoor zijn de eerste twee rijen van het periodiek systeem gelabeld met het s-blok. Op dezelfde manier is het p-blok de meest rechtse zes kolommen van het periodiek systeem, het D-blok is de middelste 10 kolommen van het periodiek systeem, terwijl het f-Blok de 14-kolomsectie is die normaal wordt afgebeeld als los van het hoofdlichaam van het periodiek systeem. Het zou deel kunnen uitmaken van het hoofdlichaam, maar dan zou het periodiek systeem vrij lang en omslachtig zijn.
voor atomen met veel elektronen kan deze notatie lang worden en daarom wordt een verkorte notatie gebruikt. De elektronenconfiguratie kan worden gevisualiseerd als de kernelektronen, gelijk aan het edelgas van de voorgaande periode, en de valentie-elektronen (b. v. 6s2 voor barium).
oxidatietoestanden
oxidatietoestanden worden gewoonlijk weergegeven door gehele getallen die positief, nul of negatief kunnen zijn. De meeste elementen hebben meer dan één mogelijke oxidatietoestand. Koolstof heeft bijvoorbeeld negen mogelijke gehele oxidatietoestanden van -4 tot +4.
de huidige IUPAC-Goudboekdefinitie van oxidatietoestand is::
“oxidatietoestand van een atoom is de lading van dit atoom na Ionische benadering van zijn heteronucleaire bindingen…”
en het begrip oxidatiegetal is bijna synoniem. Een element dat niet is gecombineerd met andere verschillende elementen heeft een oxidatietoestand van 0. Oxidatietoestand 0 treedt op voor alle elementen – het is gewoon het element in zijn elementaire vorm. Een atoom van een element in een verbinding zal een positieve oxidatietoestand hebben als er elektronen zijn verwijderd. Op dezelfde manier resulteert het toevoegen van elektronen in een negatieve oxidatietoestand. We hebben ook onderscheid gemaakt tussen de mogelijke en gemeenschappelijke oxidatietoestanden van elk element. Bijvoorbeeld, Silicium heeft negen mogelijke integer oxidatietoestanden van -4 tot +4, maar slechts -4, 0 en +4 zijn gemeenschappelijke oxidatietoestanden.
Samenvatting
| Element | Aluminium |
| het Aantal protonen | 13 |
| Aantal neutronen (typische isotopen) | 27 |
| Aantal elektronen | 13 |
| Elektronen configuratie | 3s2 3p1 |
| oxidatietoestanden | -2; -1; +1; +2; +3 |
