ถอดเสียง:
เคมีในองค์ประกอบ: อะลูมิเนียม
(โปรโมชั่น)
คุณกำลังฟัง Chemistry ในองค์ประกอบที่นำเสนอโดยคุณโลกเคมีนิตยสารของ Royal Society of Chemistry
(สิ้นสุดโปรโมชั่น)
คริส สมิธ
สัปดาห์นี้สาเหตุทางเคมีของแรงเสียดทานทางภาษาข้ามมหาสมุทรแอตแลนติก มันเป็น um หรือ ium ในตอนท้าย? ปรากฎว่าพวกเราชาวอังกฤษอาจมีไข่อยู่บนหน้าของเราเช่นเดียวกับสิ่งที่เราเรียกว่าอลูมิเนียม
คิระ เจ. ไวส์แมน
'ฉันรู้สึกเหมือนติดอยู่ในกล่องดีบุกที่ความสูง 39,000 ฟุต' เป็นเรื่องปกติของผู้ที่กลัวการบิน แต่บางทีพวกเขาอาจรู้สึกสบายใจเมื่อรู้ว่ากล่องทำจากอะลูมิเนียมจริงๆ ซึ่งมีน้ำหนักมากกว่า 66,000 กก. หากพวกเขานั่งในเครื่องบินจัมโบ้เจ็ต ในขณะที่การคร่ำครวญถึงการอยู่ใน 'กล่องอลูมิเนียม' ไม่ได้มีวงแหวนที่เหมือนกัน มีเหตุผลดีๆ หลายประการที่ควรชื่นชมการเลือกใช้วัสดุนี้ อะลูมิเนียมบริสุทธิ์มีความอ่อนนุ่ม อย่างไรก็ตาม การผสมมันด้วยธาตุต่างๆ เช่น ทองแดง แมกนีเซียม และสังกะสี ช่วยเพิ่มความแข็งแกร่งได้อย่างมากในขณะที่ปล่อยให้มันมีน้ำหนักเบา ซึ่งเห็นได้ชัดว่าเป็นทรัพย์สินเมื่อต่อสู้กับแรงโน้มถ่วง โลหะผสมที่เกิดขึ้น บางครั้งสามารถอ่อนตัวได้มากกว่าอะลูมิเนียม สามารถนำไปขึ้นรูปเป็นรูปทรงต่างๆ ได้ รวมถึงส่วนโค้งแอโรไดนามิกของปีกเครื่องบิน หรือลำตัวเครื่องบิน และในขณะที่เหล็กเกิดสนิมเมื่อสัมผัสกับองค์ประกอบต่างๆ อลูมิเนียมจะสร้างชั้นออกไซด์ที่บางในระดับจุลภาค ปกป้องพื้นผิวจากการกัดกร่อนเพิ่มเติม ด้วย CV ที่แข็งแกร่งนี้ จึงไม่น่าแปลกใจที่จะพบอะลูมิเนียมในยานพาหนะอื่นๆ มากมาย รวมถึงเรือ รถยนต์ รถบรรทุก รถไฟ และจักรยาน
เป็นเรื่องน่ายินดีสำหรับอุตสาหกรรมการขนส่ง ธรรมชาติได้ให้พรแก่เราด้วยอะลูมิเนียมปริมาณมหาศาล โลหะที่มีมากที่สุดในเปลือกโลกมีอยู่ทุกหนทุกแห่งอย่างแท้จริง ถึงกระนั้น อะลูมิเนียมก็ยังไม่ถูกค้นพบจนกระทั่งปี 1808 เนื่องจากมันรวมตัวกับออกซิเจนและซิลิกอนเป็นแร่ธาตุต่างๆ หลายร้อยชนิด ซึ่งไม่เคยปรากฏตามธรรมชาติในรูปของโลหะเลย เซอร์ ฮัมฟรีย์ เดวี นักเคมีชาวคอร์นิชผู้ค้นพบโลหะ เรียกโลหะชนิดนี้ว่า 'อะลูมิเนียม' ตามชื่อสารประกอบที่มาจากสารส้ม อย่างไรก็ตาม ไม่นานหลังจากนั้น สหภาพเคมีบริสุทธิ์และเคมีประยุกต์ระหว่างประเทศ (หรือ IUPAC) ได้ก้าวเข้ามา โดยกำหนดมาตรฐานของคำต่อท้ายให้เป็น 'เอียม' แบบเดิม สมาคมเคมีอเมริกันได้รื้อฟื้นการสะกดคำดั้งเดิมอีกครั้งในปี 2468 และเป็นเรื่องน่าขันที่คนอเมริกันไม่ใช่ชาวอังกฤษที่ออกเสียงชื่อธาตุตามที่เดวีตั้งใจไว้
ในปี 1825 เกียรติยศของการแยกอะลูมิเนียมเป็นครั้งแรกตกเป็นของนักวิทยาศาสตร์ชาวเดนมาร์ก Hans Christian Øersted มีรายงานว่าเขาพูดถึงรางวัลของเขาว่า 'มันเป็นก้อนโลหะที่มีสีและเงาคล้ายดีบุก' - ไม่ใช่คำอธิบายที่ประจบประแจงมากเกินไป แต่อาจเป็นคำอธิบายสำหรับความสับสนในปัจจุบันของผู้โดยสารสายการบิน ความยากในการฉีกอะลูมิเนียมออกจากออกไซด์ - สำหรับ กระบวนการแรกเริ่มทั้งหมดให้ปริมาณที่ดีที่สุดเพียงกิโลกรัมเท่านั้น - ทำให้มั่นใจได้ถึงสถานะชั่วคราวในฐานะโลหะมีค่าซึ่งมีค่ามากกว่าทองคำ อันที่จริง แท่งอลูมิเนียมถือเป็นความภาคภูมิใจของสถานที่เคียงข้างมงกุฎเพชรที่งานนิทรรศการปารีสปี 1855 ในขณะที่นโปเลียนได้รับการกล่าวขานถึง ได้สงวนภาชนะอลูมิเนียมสำหรับแขกผู้มีเกียรติที่สุดของเขาเท่านั้น
จนกระทั่งในปี พ.ศ. 2429 Charles Martin Hall นักวิทยาศาสตร์สมัครเล่นวัย 22 ปีที่มีความอดทนไม่ธรรมดา ได้พัฒนาวิธีการทางเศรษฐกิจวิธีแรกในการสกัดอะลูมิเนียม เขาละลายอะลูมิเนียมออกไซด์ในอ่างโซเดียมเฮกซาฟลูออโรอะลูมิเนตที่หลอมละลาย (หรือที่เรียกกันทั่วไปว่า 'ไครโอไลต์') จากนั้นจึงแยกอะลูมิเนียมและออกซิเจนออกจากกันโดยใช้กระแสไฟฟ้าที่แรง ที่น่าสังเกตคือ Paul Louis Toussaint Héroult ชาวฝรั่งเศสวัย 22 ปีอีกคน ค้นพบเทคนิคอิเล็กโทรไลต์แบบเดียวกันในเวลาไล่เลี่ยกันพอดี กระตุ้นให้เกิดการแย่งชิงสิทธิบัตรข้ามมหาสมุทรแอตแลนติก มรดกตกทอดของพวกเขาที่ประดิษฐานอยู่ในกระบวนการ Hall-Héroult ยังคงเป็นวิธีการหลักในการผลิตอะลูมิเนียมในเชิงพาณิชย์ ซึ่งปัจจุบันมีการผลิตอะลูมิเนียมเป็นล้านตันทุกปีจากแร่บอกไซต์ที่มีมากที่สุดของอะลูมิเนียม
ไม่เพียงแต่อุตสาหกรรมการขนส่งเท่านั้นที่ได้รับประโยชน์จากอะลูมิเนียม ในช่วงต้นทศวรรษ 1900 อะลูมิเนียมได้เข้ามาแทนที่ทองแดงในสายไฟฟ้าแล้ว มีความยืดหยุ่น น้ำหนักเบา และต้นทุนต่ำมากกว่าการชดเชยการนำไฟฟ้าที่แย่ลง อลูมิเนียมอัลลอยด์เป็นวัตถุที่นิยมใช้ในงานก่อสร้าง โดยนำมาใช้ในการหุ้มอาคาร หน้าต่าง รางน้ำ กรอบประตู และหลังคา แต่ก็มีแนวโน้มที่จะปรากฏขึ้นภายในบ้านได้พอๆ กัน เช่น ในเครื่องใช้ หม้อและกระทะ ช้อนส้อม เสาอากาศโทรทัศน์ และเฟอร์นิเจอร์ อลูมิเนียมเป็นวัสดุบรรจุภัณฑ์ความเป็นเลิศมีความยืดหยุ่นและทนทาน น้ำซึมผ่านไม่ได้ และทนต่อการโจมตีของสารเคมี พูดสั้นๆ ว่าเหมาะสำหรับปกป้องยาช่วยชีวิตหรือลูกอมแท่งโปรดของคุณ แต่บางทีสิ่งที่เป็นที่รู้จักมากที่สุดของอะลูมิเนียมก็คือกระป๋องเครื่องดื่มอะลูมิเนียม ซึ่งมีการผลิตเป็นจำนวนหลายแสนล้านต่อปี พื้นผิวที่มันวาวตามธรรมชาติของกระป๋องแต่ละกระป๋องทำให้เป็นฉากหลังที่น่าสนใจสำหรับชื่อผลิตภัณฑ์ และในขณะที่ผนังบางของกระป๋องสามารถรับแรงกดได้มากถึง 90 ปอนด์ต่อตารางนิ้ว (เป็นสามเท่าของยางรถยนต์ทั่วไป) เนื้อหาสามารถเข้าถึงได้ง่ายด้วย ดึงแท็บง่ายๆ และแม้ว่าการกลั่นอะลูมิเนียมจะกินพลังงานไฟฟ้าทั่วโลกเป็นจำนวนมาก แต่กระป๋องอะลูมิเนียมก็สามารถนำมารีไซเคิลอย่างประหยัดและทำซ้ำๆ ได้ แต่ละครั้งช่วยประหยัดพลังงานได้เกือบ 95% ที่ต้องใช้ในการหลอมโลหะตั้งแต่แรก
อย่างไรก็ตาม มีด้านมืดกว่าสำหรับโลหะแวววาวนี้ แม้จะมีความอุดมสมบูรณ์ในธรรมชาติ แต่อะลูมิเนียมก็ยังไม่เป็นที่รู้จักว่ามีประโยชน์ใดๆ สำหรับเซลล์ของสิ่งมีชีวิต แต่ในรูปแบบที่ละลายน้ำได้ +3 อะลูมิเนียมเป็นพิษต่อพืช การปล่อยอัล3+จากแร่ธาตุของมันจะถูกเร่งขึ้นในดินที่เป็นกรดซึ่งประกอบด้วยพื้นที่เพาะปลูกเกือบครึ่งหนึ่งบนโลก ทำให้อะลูมิเนียมเป็นตัวการสำคัญในการลดผลผลิตพืช มนุษย์ไม่ต้องการอะลูมิเนียม แต่มันยังเข้าสู่ร่างกายของเราทุกวัน อยู่ในอากาศที่เราหายใจ น้ำที่เราดื่ม และอาหารที่เรากิน แม้ว่าโดยปกติแล้วจะมีอะลูมิเนียมในปริมาณเล็กน้อยในอาหาร แต่เรามีหน้าที่รับผิดชอบต่อแหล่งที่มาหลักของอะลูมิเนียมในอาหาร ซึ่งได้แก่ วัตถุเจือปนอาหาร เช่น หัวเชื้อ สารอิมัลซิไฟเออร์ และสารแต่งสี การกลืนยาลดกรดที่จำหน่ายหน้าเคาน์เตอร์สามารถเพิ่มระดับการบริโภคได้หลายพันเท่า และพวกเราหลายคนใช้ผลิตภัณฑ์ระงับกลิ่นกายที่มีอะลูมิเนียมโดยตรงกับผิวของเราทุกวัน สิ่งที่น่ากังวลเกี่ยวกับเรื่องนี้คือการศึกษาหลายชิ้นเกี่ยวข้องกับอลูมิเนียมว่าเป็นปัจจัยเสี่ยงของทั้งมะเร็งเต้านมและโรคอัลไซเมอร์ ในขณะที่ผู้เชี่ยวชาญส่วนใหญ่ยังคงไม่มั่นใจในหลักฐานดังกล่าว อะลูมิเนียมที่ความเข้มข้นสูงนั้นเป็นพิษต่อระบบประสาทที่พิสูจน์แล้ว ซึ่งส่งผลต่อกระดูกและสมองเป็นหลัก ดังนั้น จนกว่าการวิจัยจะเสร็จสิ้น คณะลูกขุนจะยังคงอยู่ บางทีนั่นอาจเป็นสิ่งที่รบกวนจิตใจของคุณในเที่ยวบินระยะไกลครั้งต่อไปของคุณ
คริส สมิธ
Kira Weissman นักวิจัยจาก Saarland University ในเมือง Saarbruken ประเทศเยอรมนี กับเรื่องราวของอลูมิเนียมและทำไมฉันถึงไม่พูดมันในแบบที่ Humphrey David ตั้งใจไว้ สัปดาห์หน้าจะพูดถึงเสียงขององค์ประกอบว่าอย่างไรกับอันนี้
ไบรอัน เคล็กก์
มีองค์ประกอบไม่กี่รายการที่มีคำเลียนเสียงธรรมชาติและท่าทาง พูดออกซิเจนหรือไอโอดีนและเสียงของคำก็ไม่มีเงื่อนงำเกี่ยวกับธรรมชาติของธาตุ แต่สังกะสีนั้นต่างออกไป - สังกะสี สังกะสี สังกะสี คุณแทบจะได้ยินเสียงเหรียญตกลงไปในอ่างอาบน้ำแบบเก่า ต้องเป็นโลหะแข็งเท่านั้น ในการใช้งาน สังกะสีมักถูกซ่อนไว้ เกือบจะเป็นความลับ มันหยุดการเกิดสนิมของเหล็ก บรรเทาอาการผิวไหม้จากแสงแดด ขจัดรังแค รวมกับทองแดงเพื่อสร้างโลหะผสมสีทองที่คุ้นเคยและทำให้เรามีชีวิตอยู่ แต่เราแทบไม่สังเกตเห็นมัน
คริส สมิธ
และคุณสามารถติดตามเสียงสังกะสีกับ Brian Clegg ได้ในรายการ Chemistry ในสัปดาห์หน้า ฉันชื่อคริส สมิธ ขอบคุณที่รับฟังและลาก่อน
(โปรโมชั่น)
เคมีในองค์ประกอบนั้นนำเสนอโดย Royal Society of Chemistry และผลิตโดยthenakedscientists.com. มีข้อมูลเพิ่มเติมและตอนอื่นๆ ของวิชาเคมีในเว็บไซต์ของเราที่Chemistryworld.org/elements.
(สิ้นสุดโปรโมชั่น)