化学無機物質理科

「アルミニウム 」の特徴と製法について元研究員がわかりやすく解説

「アルミニウム」って身の回りの多くの製品に使われていますね。

元素全体の約80%もある金属元素の中で、なぜアルミニウムがこんなにも使われているのか?それはアルミニウムの特徴を学べばわかってくるんです。

今回は「アルミニウム」の特徴と製法について、大学で化学的視点からアルミニウムについて勉強したライターwingと一緒に解説していきます。

ライター/wing

元製薬会社研究員。小さい頃から化学が好きで、実験を仕事にしたいと大学で化学を専攻した。卒業後は化学分析・研究開発を生業にしてきた。化学のおもしろさを沢山の人に伝えたい!

1.アルミニウムはどんな元素?

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アルミニウム(Al)は原子番号13の元素です。原子量は26.98で、融点は660.4℃、沸点は2470℃。

地球上に多量に存在し、色々な金属のアルミノケイ酸塩として岩石や土壌の主要成分となっています。

1-1.アルミニウムの化学的特徴

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単体は銀白色で光沢があり、展性(薄く広がる性質)延性(長く伸びる性質)に富み、容易に加工できます。

常温常圧で熱伝導率が高いため、フライパンや鍋に使われているのは見たことがあるでしょう。また電気伝導率が高いので、高圧送電線にも使われています。

また密度が2.70 g/wp_3(20℃)と金属の中では軽量で強度が高いので、航空機や宇宙へ行くロケットの構造部品をつかさどる、大変重要な金属です。

反応性においてはイオン化傾向(イオンになりやすさ)が大きく酸とも塩基とも反応する「両性元素」という大きな特徴があります。

自然界に多量に存在するため、安価で手に入りやすいことも、様々な分野で活用されている要因です。

使い終わった飲料缶などをリサイクルして、成形しなおし、他の用途に再生できる点も大きな魅力ですね。

1-2.アルミニウムの酸化物アルミナ

酸化アルミニウム(Al2O3)の通称をアルミナといいます。

アルミニウムは鉄よりもさびにくいと思われてますが、鉄よりもイオン化傾向(イオンになりやすさ)が大きく急速に空気と反応するのです。しかしアルミニウムの酸化物はとても「硬く」て「透明」で「隙間がない構造」のため、鉄のさびと違って酸化してバリアーをはり内側が酸化するのを防いでくれます

この表面を覆う薄いバリアーを酸化皮膜といい、バリアーの正体が「アルミナ」です。アルミナが内側のアルミニウムが酸化するのを防ぐ効果があるので、一円玉やサッシにも用いられています。

2.バイヤー法で酸化アルミニウムを作る

2.バイヤー法で酸化アルミニウムを作る

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アルミニウムの特徴が大体わかったところで、アルミニウムの製法についてお話しします。特徴を活かして精製を行っているので、より詳しく理解することができますよ。

アルミニウムは、アルミニウムを含む鉱物であるボーキサイトから精製します。ボーキサイトの主成分は酸化アルミニウムなのですが、不純物(主に酸化鉄(Fe2O3)や二酸化ケイ素(SiO2))を含んでいるのです。

それなので、バイヤー法という方法を用いて純度の高い酸化アルミニウム(アルミナ)にしましょう。

\次のページで「2-1.工程1(ボーキサイトを高温の水酸化ナトリウムで溶かし、ろ過する)」を解説!/

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