Aluminium är en silvervit, mjuk, omagnetisk, duktil metall i borgruppen. I massa utgör aluminium cirka 8% av jordskorpan; det är det tredje vanligaste elementet efter syre och kisel och den vanligaste metallen i skorpan, även om det är mindre vanligt i manteln nedan.
cirka 70% av kommersiella civila flygplan flygplan är tillverkade av aluminiumlegeringar, och utan aluminium civil luftfart skulle inte vara ekonomiskt lönsamt. Aluminium extraheras från huvudmalmen, bauxit. Betydande bauxitfyndigheter finns i hela Australien, Karibien, Afrika, Kina och Sydamerika.
protoner och neutroner i Aluminium
Aluminium är ett kemiskt element med atomnummer 13 vilket betyder att det finns 13 protoner i dess kärna. Totalt antal protoner i kärnan kallas atomens atomnummer och ges symbolen Z. kärnans totala elektriska laddning är därför +Ze, där e (elementär laddning) är lika med 1 602 x 10-19 coulombs.
det totala antalet neutroner i en atoms kärna kallas atomens neutronnummer och ges symbolen N. neutronnummer plus atomnummer är lika med atommassantal: N+Z=A. Skillnaden mellan neutronnumret och atomnumret är känt som neutronöverskottet: D = N – Z = a – 2z.
för stabila element finns det vanligtvis en mängd stabila isotoper. Isotoper är nuklider som har samma atomnummer och är därför samma element, men skiljer sig åt i antalet neutroner. Massantal av typiska isotoper av Aluminium är 27.
Huvudisotoper av Aluminium
av aluminiumisotoper är endast 27al stabil. Detta överensstämmer med att aluminium har ett udda atomnummer. Endast 27al (stabil isotop) och 26Al (radioaktiv isotop, t1/2 = 7,2 kcal 105 y) förekommer naturligt, men 27al omfattar nästan allt naturligt aluminium. Annat än 26Al har alla radioisotoper halveringstider under 7 minuter, de flesta under en sekund.
Aluminium-27 består av 13 protoner, 14 neutroner och 13 elektroner. Det är den enda primordiala aluminiumisotopen, dvs den enda som har funnits på jorden i sin nuvarande form sedan bildandet av planeten. Nästan allt aluminium på jorden är närvarande som denna isotop, vilket gör det till ett mononuklidiskt element
Aluminium-26 består av 13 protoner, 13 neutroner och 13 elektroner. Kosmogent aluminium – 26 användes först i studier av månen och meteoriterna. Meteoritfragment, efter avgång från sina moderkroppar, utsätts för intensiv kosmisk strålbombardemang under sin resa genom rymden, vilket orsakar betydande 26Al produktion. Efter att ha fallit till jorden skyddar atmosfärisk avskärmning meteoritfragmenten från ytterligare 26Al produktion, och dess förfall kan sedan användas för att bestämma meteoritens markbundna ålder.
stabila isotoper
| isotop | överflöd | neutronnummer |
| 27Al | 100% | 14 |
typiska instabila isotoper
| isotop | halveringstid | förfall Läge | produkt |
| 26Al | 7.17 205 oc | positronförfall | 26Mg |
| 28Al | 2.245(5) min | betaförfall | 28Si |
elektroner och elektronkonfiguration
antalet elektroner i en elektriskt neutral atom är detsamma som antalet protoner i kärnan. Därför är antalet elektroner i neutral atom av Aluminium 13. Varje elektron påverkas av de elektriska fälten som produceras av den positiva kärnladdningen och de andra (Z – 1) negativa elektronerna i atomen.
eftersom antalet elektroner och deras arrangemang är ansvariga för atomernas kemiska beteende identifierar atomnumret de olika kemiska elementen. Konfigurationen av dessa elektroner följer av kvantmekanikens principer. Antalet elektroner i varje Elements elektronskal, särskilt det yttersta valensskalet, är den primära faktorn för att bestämma dess kemiska bindningsbeteende. I det periodiska systemet listas elementen i ordning efter ökande atomnummer Z.
elektronkonfiguration av Aluminium är 3S2 3P1.
möjliga oxidationstillstånd är -2; -1; +1; +2; +3.
en aluminiumatom har 13 elektroner, ordnade i en elektronkonfiguration av 3s2 3P1, med tre elektroner bortom en stabil ädelgaskonfiguration. Aluminium kan relativt enkelt överlämna sina tre yttersta elektroner i många kemiska reaktioner (se nedan). Elektronegativiteten hos aluminium är 1,61 (Pauling skala). De allra flesta föreningar, inklusive alla aluminiumhaltiga mineraler och alla kommersiellt signifikanta aluminiumföreningar, har aluminium i oxidationstillståndet 3+. Samordningsantalet för sådana föreningar varierar, men i allmänhet är Al3 + antingen sex-eller fyra-koordinat. Nästan alla föreningar av aluminium (III) är färglösa.
vanligaste aluminiumlegering
i allmänhet legeras 6000-serien aluminiumlegeringar med magnesium och kisel. Alloy 6061 är en av de mest använda legeringarna i 6000-serien. Den har goda mekaniska egenskaper, det är lätt att bearbeta, det är svetsbart och kan härdas utfällning, men inte till de höga styrkor som 2000 och 7000 kan nå. Den har mycket god korrosionsbeständighet och mycket god svetsbarhet men minskad styrka i svetszonen. De mekaniska egenskaperna hos 6061 beror mycket på materialets temperament eller värmebehandling. I jämförelse med 2024-legeringen är 6061 lättare bearbetad och förblir korrosionsbeständig även när ytan slipas.
en proton är en av de subatomära partiklarna som utgör Materia. I universum är protoner rikliga och utgör ungefär hälften av all synlig materia. Den har en positiv elektrisk laddning (+1e) och en vilmassa som är lika med 1.67262 10-27 kg (938.272 MeV/c2)— marginellt lättare än neutronens men nästan 1836 gånger större än elektronens. Protonen har en genomsnittlig kvadratradie på ca 0,87 10-15 m, eller 0,87 FM, och det är en spin-fermion.
protonerna finns i kärnorna i typiska atomer, tillsammans med deras neutrala motsvarigheter, neutronerna. Neutroner och protoner, vanligen kallade nukleoner, är bundna ihop i atomkärnan, där de står för 99,9 procent av atomens massa. Forskning inom högenergipartikelfysik i 20-talet avslöjade att varken neutronen eller protonen inte är den minsta byggstenen i materia.
en neutron är en av de subatomära partiklarna som utgör Materia. I universum är neutroner rikliga och utgör mer än hälften av all synlig materia. Den har ingen elektrisk laddning och en vilomassa som är lika med 1,67493 10-27 kg—marginellt större än protonens men nästan 1839 gånger större än elektronens. Neutronen har en genomsnittlig kvadratradie på Ca 0,8 10-15 m, eller 0,8 FM, och det är en spinn-fermion av en person.
atomkärnor består av protoner och neutroner, som lockar varandra genom kärnkraften, medan protoner stöter bort varandra via den elektriska kraften på grund av deras positiva laddning. Dessa två krafter konkurrerar, vilket leder till olika stabilitet av kärnor. Det finns bara vissa kombinationer av neutroner och protoner, som bildar stabila kärnor.
neutroner stabiliserar kärnan, eftersom de lockar varandra och protoner , vilket hjälper till att kompensera den elektriska repulsionen mellan protoner. Som ett resultat, när antalet protoner ökar, behövs ett ökande förhållande neutroner till protoner för att bilda en stabil kärna. Om det finns för många eller för få neutroner för ett givet antal protoner är den resulterande kärnan inte stabil och den genomgår radioaktivt sönderfall. Instabila isotoper sönderfaller genom olika radioaktiva sönderfallsvägar, oftast alfaförfall, betaförfall, eller elektroninfångning. Många andra sällsynta typer av förfall, såsom spontan fission eller neutronemission är kända. Det bör noteras att alla dessa sönderfallsvägar kan åtföljas av efterföljande utsläpp av gammastrålning. Rena alfa-eller beta-sönderfall är mycket sällsynta.
det periodiska systemet är en Tabellvisning av de kemiska elementen organiserade på grundval av deras atomnummer, elektronkonfigurationer och kemiska egenskaper. Elektronkonfigurationen är fördelningen av elektroner av en atom eller molekyl (eller annan fysisk struktur) i atom-eller molekylära orbitaler. Kunskap om elektronkonfigurationen för olika atomer är användbar för att förstå strukturen i det periodiska elementets tabell.
varje fast, flytande, gas och plasma består av neutrala eller joniserade atomer. Atomens kemiska egenskaper bestäms av antalet protoner, i själva verket av antal och arrangemang av elektroner. Konfigurationen av dessa elektroner följer av kvantmekanikens principer. Antalet elektroner i varje Elements elektronskal, särskilt det yttersta valensskalet, är den primära faktorn för att bestämma dess kemiska bindningsbeteende. I det periodiska systemet listas elementen i ordning efter ökande atomnummer Z.
det är Pauli-uteslutningsprincipen som kräver att elektronerna i en atom upptar olika energinivåer istället för att de alla kondenserar i marktillståndet. Ordningen av elektronerna i marktillståndet för multielektronatomer börjar med det lägsta energitillståndet (marktillståndet) och rör sig gradvis därifrån upp i energiskalan tills var och en av atomens elektroner har tilldelats en unik uppsättning kvantnummer. Detta faktum har viktiga konsekvenser för uppbyggnaden av det periodiska systemet med element.
de två första kolumnerna på vänster sida av det periodiska systemet är där s-delskalorna är upptagna. På grund av detta är de två första raderna i det periodiska bordet märkta s-blocket. På samma sätt är p-Blocket de högst sex kolumnerna i det periodiska systemet, D-blocket är de mellersta 10 kolumnerna i det periodiska systemet, medan f-blocket är den 14-kolumnsektion som normalt avbildas som fristående från huvuddelen av det periodiska systemet. Det kan vara en del av huvuddelen, men då skulle det periodiska systemet vara ganska långt och besvärligt.
för atomer med många elektroner kan denna notation bli lång och så används en förkortad notation. Elektronkonfigurationen kan visualiseras som kärnelektroner, motsvarande ädelgasen från föregående period, och valenselektroner (t.ex. 6S2 för barium).
oxidationstillstånd
oxidationstillstånd representeras vanligtvis av heltal som kan vara positiva, noll eller negativa. De flesta element har mer än ett möjligt oxidationstillstånd. Till exempel har KOL nio möjliga heltalsoxidationstillstånd från -4 till +4.
den nuvarande IUPAC-guldbokdefinitionen för oxidationstillstånd är:
”oxidationstillstånd för en atom är laddningen av denna atom efter jonisk approximation av dess heteronukleära bindningar…”
och termen oxidationsnummer är nästan synonymt. Ett element som inte kombineras med några andra olika element har ett oxidationstillstånd av 0. Oxidationstillstånd 0 förekommer för alla element-det är helt enkelt elementet i sin elementära form. En atom av ett element i en förening kommer att ha ett positivt oxidationstillstånd om det har tagit bort elektroner. På samma sätt resulterar tillsats av elektroner i ett negativt oxidationstillstånd. Vi har också skilja mellan de möjliga och vanliga oxidationstillstånden för varje element. Till exempel har kisel nio möjliga heltalsoxidationstillstånd från -4 till +4, men endast -4, 0 och +4 är vanliga oxidationstillstånd.
sammanfattning
| Element | Aluminium |
| antal protoner | 13 |
| antal neutroner (typiska isotoper) | 27 |
| antal elektroner | 13 |
| elektronkonfiguration | 3s2 3p1 |
| oxidationstillstånd | -2; -1; +1; +2; +3 |
