ઍલ્યુમિનિયમ

ઍલ્યુમિનિયમ : આવર્ત કોષ્ટકના ત્રીજા સમૂહનું, પૃથ્વીના પોપડામાં સૌથી વધુ પ્રમાણમાં (8 %) મળી આવતું રાસાયણિક ધાતુ-તત્વ. સંજ્ઞા Al. લોહ કરતાં પણ વધુ પ્રમાણમાં પ્રાપ્ય હોવા છતાં ઓગણીસમી સદીના છેલ્લા દાયકા પછી જ તે બહોળા વપરાશમાં આવ્યું હતું. આનું કારણ તેની ઑક્સિજન પ્રત્યેની તીવ્ર બંધુતા (affinity) છે, જેથી ખનિજમાંથી તેને સામાન્ય પદ્ધતિઓ વડે ધાતુસ્વરૂપે મેળવવાનું લગભગ અશક્ય હતું.

આ ધાતુના નામનું મૂળ, ફટકડી માટેનું લૅટિન નામ alumen છે. ઈ. પૂ. પાંચમી સદીથી ઍલ્યુમિનિયમનાં ફટકડી જેવાં સંયોજનો વપરાશમાં હતાં. માટી, જે ઍલ્યુમિનિયમનું સિલિકા સાથેનું સંકીર્ણ સંયોજન છે, તે તો હજારો વર્ષથી કાચી, પકવેલી અને ઓપ આપેલી એમ વિવિધ સ્વરૂપે વપરાશમાં હતી જ. સર હમ્ફ્રી ડેવીએ 1807માં ઍલ્યુમિનિયમ મેળવવાનો સફળ પ્રયત્ન કર્યો હતો. તેણે જ આ તત્વ માટે ‘ઍલ્યુમિનમ’ (aluminum) નામ આપ્યું હતું. ધાતુ-તત્વોના નામનો પ્રત્યય ‘ium’ હોઈ, આ નામ ‘ઍલ્યુમિનિયમ’ (aluminium) કરવામાં આવ્યું. જોકે અમેરિકામાં તો ‘ઍલ્યુમિનમ’ જ પ્રચલિત છે. ભૌતિક વિજ્ઞાની હાન્સ ક્રિશ્ચિયન ઓરસ્ટેડે ઍલ્યુમિનિયમ ક્લોરાઇડ અને પોટૅશિયમ સંરસ (amalgam) વચ્ચેની પ્રક્રિયાથી, 1825માં સૌપ્રથમ ધાતુરૂપ ઍલ્યુમિનિયમ મેળવ્યું. 1845માં જર્મન વૈજ્ઞાનિક ફ્રેડરિક વ્હોલરે સંરસને બદલે પોટૅશિયમનો ઉપયોગ કરીને ટાંકણીના માથા જેટલા કણ રૂપે આ ધાતુ મેળવી; અને તેની વિશિષ્ટ ઘનતા, તન્યતા (ductility), રંગ, તેના પરની હવાની અસર વગેરે બાબતોની નોંધ કરી. 1854માં હેન્રી સેંટ ક્લેર ડેવિલે ફ્રાન્સમાં ઍલ્યુમિનિયમ ક્લોરાઇડને સોડિયમ સાથે ગરમ કરીને નોંધપાત્ર જથ્થામાં ઍલ્યુમિનિયમ મેળવ્યું; અને 1855માં સૌપ્રથમ વાર આ ધાતુને પૅરિસમાં પ્રદર્શિત કરવામાં આવી. તે વખતે તેની ગણના એક કીમતી ધાતુમાં થતી અને 1 કિલોગ્રામ ધાતુનો ભાવ $ 225 હતો ! તે ઘણી ઉપયોગી નીવડશે એવો ખ્યાલ તેના ગુણધર્મ ઉપરથી આવી ગયો હોઈ તેની નિષ્કર્ષણવિધિને સોંઘી બનાવવા માટેના ઘનિષ્ઠ પ્રયત્નો શરૂ થયા હતા. ડેવિલે એ પદ્ધતિમાં સુધારો કરતાં 1886માં તેનો ભાવ ઘટીને 1 કિલોગ્રામનો ફક્ત $ 17 થઈ ગયો હતો. વિદ્યુત-ઊર્જા મોટા પ્રમાણમાં સરળતાથી મેળવી શકાય તે માટેની ડાયનેમોની શોધે, આ દિશામાં નિર્ણાયક ભાગ ભજવ્યો હતો. હાલમાં ઉપયોગમાં લેવાતી વિદ્યુતવિભાજન (electrolytic) પ્રવિધિ, એકબીજાથી સ્વતંત્ર રીતે, ચાર્લ્સ હોલે યુ.એસ.માં અને પોલ હેરોલ્ટે ફ્રાન્સમાં (બંનેએ 22 વર્ષની ઉંમરે), 1886માં શોધી કાઢી હતી (આ બંને સંશોધકોનો જન્મ 1863માં અને અવસાન 1914માં થયું એ પણ એક અસાધારણ જોગાનુજોગ ગણાય). આ પ્રવિધિને કારણે 1893માં ઍલ્યુમિનિયમની કિંમત 1 કિગ્રા.ના $ 4.4 અને 1945માં 33 સેન્ટ થઈ ગઈ હતી. 1909માં આલ્ફ્રેડ વિલ્મે ઍલ્યુમિનિયમ-કૉપરની મિશ્ર ધાતુ વિકસાવીને વિમાન-ઉદ્યોગનો પાયો નાખ્યો. એક સમયની કુતૂહલરૂપ એવી ઍલ્યુમિનિયમ ધાતુએ તેના આગવા ગુણોને કારણે આધુનિક સમયમાં અત્યંત મહત્વનું સ્થાન પ્રાપ્ત કર્યું છે.

ખનિજો : ઍલ્યુમિનિયમ અતિક્રિયાશીલ તત્વ હોઈ મુક્ત રૂપે મળતું નથી. બધા જ પ્રકારના ખડકોમાં તેનાં સંયોજનો અગત્યના ઘટકો તરીકે રહેલાં હોય છે. તેનું સૌથી અગત્યનું ખનિજ બૉક્સાઇટ છે, જે જલયુક્ત (hydrated) ઍલ્યુમિનિયમ ઑક્સાઇડ Al₂O₃, 2H₂O છે. (1821માં ફ્રાન્સમાં Les Baux નામના સ્થળે મળી આવ્યું હોઈ તેનું નામ બૉક્સાઇટ આપવામાં આવ્યું છે.) ઓછામાં ઓછું 45 % Al₂O₃ ધરાવતું ખનિજ આર્થિક રીતે ઉપયોગી ગણાય છે. બીજાં ખનિજોમાં ફેલ્સ્પાર-K₂O.Al₂O₃.6SiO₂; કોરન્ડમ Al₂O₃ (અશુદ્ધ); મૃદા Al₂O₃.2SiO₂.2H₂O અને ક્રાયોલાઇટ Na₃AlF₆ અગત્યનાં છે.

બ્રિટિશ ગિયાના, રશિયા, ફ્રાંસ, યુ.એસ., કેરેબિયન ટાપુઓ, હવાઈ ટાપુ, ઑસ્ટ્રેલિયા, ઇન્ડોનેશિયા, મલેશિયા, ચીન, ઘાના, ગ્રીસ, યુગોસ્લાવિયા, હંગેરી, ઇટાલી તથા ભારતમાં બૉક્સાઇટ સારા પ્રમાણમાં મળી આવે છે. વધુ ગરમી અને વધુ વરસાદવાળા ઉષ્ણકટિબંધ અને ઉપઉષ્ણકટિબંધમાં આવેલા પ્રદેશોમાં બૉક્સાઇટ સામાન્ય રીતે મળે છે. આ પ્રદેશોમાં ખડકોનો અપક્ષય (weathering) વધુ થાય છે. ભારતનો બૉક્સાઇટનો અનામત જથ્થો આશરે 41 કરોડ ટન જેટલો અંદાજવામાં આવેલો છે : આંધપ્રદેશ (2.52), બિહાર (4.48), ગોવા (0.7), ગુજરાત (4.45), જમ્મુ-કાશ્મીર (0.25), કેરળ (0.6), મધ્ય પ્રદેશ (11.2), મહારાષ્ટ્ર (12.3), કર્ણાટક (1.8), ઓરિસા (1.8), તમિલનાડુ (0.8) અને ઉત્તરપ્રદેશમાં (0.35) કરોડ ટન છે. તાજેતરમાં મધ્યપ્રદેશમાં સારગુમ ખાતે અને ઓરિસામાં કેરાપુટ ખાતે બૉક્સાઇટનો ઘણો મોટો જથ્થો હોવાનું અંદાજવામાં આવ્યું છે.

ભારતના બૉક્સાઇટનું પૃથક્કરણ : Al₂O₃ (58 %થી 67 %), SiO₂ (0.3 %થી 3 %), Fe₂O₃ (2.6 %થી 5.9 %), TiO₂ (5.0 %થી 8.8 %) અને K₂O (21.4 %થી 26.4 %) છે. બૉક્સાઇટ ખનિજ ખુલ્લી ખાણ પદ્ધતિ(open pit mining)થી ખોદી કાઢવામાં આવે છે.

ઍલ્યુમિનિયમના નિષ્કર્ષણનાં બે સોપાનો છે : (1) બૉક્સાઇટનું શુદ્ધીકરણ, (2) પ્રગલન (smelting), એટલે કે પિગાળેલ ક્રાયોલાઇટમાં બૉક્સાઇટનું વિદ્યુત-વિભાજન, બૉક્સાઇટનું શુદ્ધીકરણ તથા વીજળીના મોટા પ્રમાણમાં વપરાશને લઈને ઍલ્યુમિનિયમની કિંમત ઊંચી રહે છે. તે કારણે સામાન્ય રીતે સસ્તા દરે વીજળી પ્રાપ્ત થઈ શકે તેવા સ્થાન નજીક ઍલ્યુમિનિયમનો ઉદ્યોગ સ્થાપવામાં આવે છે.

બૉક્સાઇટનું શુદ્ધીકરણ : આ વિધિ જર્મન રસાયણજ્ઞ કાર્લ જૉસેફ બેયરે 7 %થી ઓછી સિલિકાવાળા બૉક્સાઇટ ખનિજ માટે વિકસાવેલી હતી. ખનિજને ભાંગી, પાણી સાથે દળીને (100 મેશ) સોડિયમ હાઇડ્રૉક્સાઇડ(વિ. ઘ. 1.45)ના દ્રાવણ સાથે બંધ ટાંકીઓમાં વરાળ વડે 4.2 કિગ્રા./ચો.સેમી. દબાણે ગરમ કરવામાં આવે છે. બૉક્સાઇટમાંનું ઍલ્યુમિનિયમ, સોડિયમ ઍલ્યુમિનેટ NaAlO₂ તરીકે દ્રાવણમાં જાય છે અને આયર્ન ઑક્સાઇડ, ટાઇટેનિયમ ઑક્સાઇડ વગેરેની અશુદ્ધિઓ લાલ કાદવ (red mud) રૂપે અદ્રાવ્ય રહે છે. દ્રાવણને ગાળીને અશુદ્ધિઓ દૂર કરવામાં આવે છે અને દ્રાવણને મોટી ઊંચી ટાંકીઓમાં લાવી, મંદ કરી, તેમાં થોડો તાજો અવક્ષિપ્ત કરેલો ઍલ્યુમિના નાંખી હલાવતાં બધું જ ઍલ્યુમિનિયમ જલયોજિત (hydrated) ઍલ્યુમિના તરીકે અવક્ષિપ્ત થાય છે. ઍલ્યુમિનાને ગાળીને પાણીથી ધોઈ, 980° સે. ગરમ કરતાં શુદ્ધ, શુષ્ક ઍલ્યુમિના (Al₂O₃) દાણાદાર સ્વરૂપે મળે છે.

Al₂O₃ + 2NaOH → 2NaAlO₂ + H₂O

2NaAlO₂ + 4H₂O → Al₂O₃, 3H₂O + 2NaOH

ગાળણમાં NaOH હોઈ, તેનો ફરી ઉપયોગ કરવામાં આવે છે.

Al₂O₃,3H₂O → Al₂O₃

ઊંચા પ્રકારના 1 કિગ્રા. બૉક્સાઇટમાંથી 0.5 કિગ્રા. ઍલ્યુમિના મળે છે.

વધુ સિલિકાવાળા બૉક્સાઇટનો ઉપયોગ કરતાં, ઍલ્યુમિનિયમ સિલિકેટ રૂપે લાલ કાદવમાં જતું રહે છે. તેને ચૂનાના પથ્થર તથા સોડિયમ કાર્બોનેટ સાથે ગરમ કરતાં દ્રાવ્ય સોડિયમ ઍલ્યુમિનેટ મળે છે. એમાંથી ઉપર પ્રમાણે ઍલ્યુમિનાની પ્રાપ્તિ કરવામાં આવે છે. દિવસના 4,000 ટન ઍલ્યુમિના ઉત્પન્ન કરતા સંયંત્રો (plants) ઉપયોગમાં લેવામાં આવે છે.

પ્રગલન : હોલ-હેરોલ્ટ પ્રવિધિ : પ્રગલન માટે લોખંડની અંદરની બાજુએ 15થી 25 સેમી. જાડાઈના અને તળિયે 26થી 46 સેમી. જાડાઈના કાર્બનના અસ્તરવાળી લોખંડની ટાંકીઓ વિદ્યુતકોષો તરીકે વાપરવામાં આવે છે. કાર્બનનું અસ્તર ઋણ ધ્રુવ તરીકે કાર્ય કરે છે. ટાંકીની અંદરના માપમાં, 30-50 સેમી. ઊંડાઈ, 3 મીટર સુધીની પહોળાઈ અને 9 મીટર સુધીની લંબાઈ હોય છે. વીજળીના વહન માટે અસ્તરમાં લોખંડના સળિયા ઉતારેલા હોઈ, તેમને બહારથી, વીજળીના સ્રોત સાથે જોડવામાં આવે છે. ટાંકીની અંદર, ઉપરથી કાર્બનના ધન-ધ્રુવો લટકાવવામાં આવે છે, જેમને યાંત્રિક ગોઠવણની મદદથી ઉપર-નીચે કરી શકાય છે. સામાન્ય રીતે ઋણ અને ધન ધ્રુવો વચ્ચેનું અંતર 5 સેમી. હોય છે. અસ્તર અને ધ્રુવો બળી જતાં તેમને અવારનવાર બદલવા પડે છે. ધ્રુવો સતત બનતા રહે એવી પ્રયુક્તિ પણ વિકસાવાઈ છે. આવા 50થી 150 કોષો શ્રેણીમાં જોડવામાં આવે છે. પ્રત્યેક કોષ 4થી 6 વોલ્ટના વિદ્યુતદબાણે 50,000થી 1,50,000 ઍમ્પિયર વિદ્યુતપ્રવાહ લે છે. વિદ્યુતદબાણ નીચું રાખવાથી ક્રાયોલાઇટનું વિઘટન થતું નથી.

શરૂઆતમાં ધન ધ્રુવો નીચે ઉતારીને તળિયે રાખેલા કોકના કણો સાથે સંપર્કમાં રાખીને, વિદ્યુતપ્રવાહ પસાર કરી, જરૂરી તાપમાન મેળવવામાં આવે છે. વિદ્યુતવિભાજક તરીકે, ક્રાયોલાઇટને ધન ધ્રુવ આસપાસ ઉમેરવામાં આવે છે; અને જેમ જેમ તે પીગળતું જાય તેમ તેમ ધન ધ્રુવો ઉપર લેવાતા જાય છે. સામાન્ય રીતે ધન અને ઋણ ધ્રુવ વચ્ચેનું અંતર 5 સેમી. જેટલું જળવાય છે. પિગાળેલ ક્રાયોલાઇટમાં સમયાન્તરે શુદ્ધ ઍલ્યુમિના ઉમેરવામાં આવે છે. પ્રવાહી વિદ્યુતવિભાજ્યનું સંઘટન આ પ્રમાણે હોય છે : મુખ્યત્વે ક્રાયોલાઇટ (3NaF, AlF₃) + AlF₃ (થોડું વધારાનું જેથી NaF / AlF₃ પ્રમાણ 1.10/1.40 જેટલું રહે), 610 % CaF₂ + 2 %થી 6 % Al₂O₃. શુદ્ધ ક્રાયોલાઇટનું ગ.બિં. 1009° સે. છે. CaF₂ અને AlF₃ ઉપરાંત ઓગળેલ Al₂O₃ને કારણે વિદ્યુતકોષોને 940° – 980° સે. તાપમાને ચાલુ રાખી શકાય છે. શરૂઆતમાં અંદરના અસ્તર વડે સોડિયમના ક્ષારો શોષાતા હોઈ, NaF/AlF₃નું પ્રમાણ ઘટે છે. આ અટકાવવા સોડા ઉમેરવામાં આવે છે. જલવિભાજનથી તેમજ ઍલ્યુમિનામાં રહેલ કૉસ્ટિક સોડા સાથે AlF₃ની પ્રક્રિયા થવાથી બાષ્પીય ફ્લોરિનયુક્ત સંયોજનો જતાં રહેવાથી ઘટ પડે છે અને તેથી પ્રદૂષણ અટકાવવા માટે બાષ્પીય પદાર્થોને શોષી લઈને ફરીથી વપરાશમાં લેવાય છે તથા સમયાંતરે AlF₃ ઉમેરવામાં આવે છે. ઉત્પન્ન થતા પ્રવાહી ઍલ્યુમિનિયમ ઉપર પોપડો જામે છે જેને સમયાંતરે તોડીને, ઉમેરેલા ઍલ્યુમિનાને હલાવીને, તેનું પ્રમાણ 2 %થી 6 % જેટલું જાળવી રાખવામાં આવે છે. વિદ્યુતવિભાજનને કારણે ઍલ્યુમિનિયમ પ્રવાહી રૂપે તળિયે (ઋણ ધ્રુવ) અને ધન ધ્રુવ આગળ ઑક્સિજન ઉત્પન્ન થાય છે; જે ધન ધ્રુવના કાર્બન સાથે પ્રક્રિયા કરતાં CO અને CO₂ બને છે. કોષમાં નીચે પ્રમાણેની પ્રક્રિયા થાય છે :

એન્થાલ્પીનો ફેરફાર 20.5 MJ પ્રતિ 1 કિગ્રા. ઍલ્યુમિનિયમ જેટલો છે. પ્રક્રિયકોને ગરમ કરવામાં, COના નિર્માણમાં વગેરે પ્રકારે ગરમીનો વ્યય થતાં, વ્યવહારમાં આ અંક 47.5થી 71.4 MJ જેટલો થાય છે. કોષમાં થતી પ્રક્રિયાઓ અટપટી છે, પરંતુ સરળતા ખાતર તેમને નીચે પ્રમાણે દર્શાવી શકાય. ઍલ્યુમિનિયમ ઑક્સાઇડનું Al³⁺ અને  માં વિયોજન (dissociation) થાય છે.

Al³⁺ ઋણ ધ્રુવ તરફ જાય છે, જ્યાં તે ઇલેક્ટ્રૉન સ્વીકારીને ધાતુરૂપ Alમાં ફેરવાય છે.  ધન ધ્રુવ તરફ જાય છે, જ્યાં નીચે દર્શાવ્યા પ્રમાણે પ્રક્રિયા થતાં ઑક્સિજન મુક્ત થાય છે. આ ઑક્સિજન કાર્બન ઍનોડ સાથે પ્રક્રિયા કરે છે :

1 કિગ્રા. ઍલ્યુમિનિયમ મેળવવા માટે આશરે 2 કિગ્રા. ઍલ્યુમિના (5.5 કિગ્રા. બૉક્સાઇટ), 47.5થી 71.4 MJ વિદ્યુતઊર્જા, 0.5થી 0.6 કિગ્રા. કાર્બન, 0.05 કિગ્રા. ક્રાયોલાઇટ, 0.23 કિગ્રા. AlF₃ અને 0.2 કિગ્રા. કૉસ્ટિક સોડા વપરાય છે. સમયાંતરે કોષમાંથી પ્રવાહી ઍલ્યુમિનિયમ કાઢીને ઢાળિયા પાડવામાં આવે છે. એક કોષ 24 કલાકમાં 900 કિગ્રા. જેટલું શુદ્ધ ઍલ્યુમિનિયમ (99.5 %) આપે છે. આમાં Si અને Feની અશુદ્ધિ અલ્પ પ્રમાણમાં હોય છે.

શુદ્ધ ઍલ્યુમિનિયમ : વિદ્યુતકોષમાં શુદ્ધ ઍલ્યુમિનિયમ કૅથોડ તરીકે, અશુદ્ધ ઍલ્યુમિનિયમ ઍનોડ તરીકે અને વિદ્યુતવિભાજ્ય તરીકે પિગાળેલ NaF₃, AlF₃, BaF₂ અને Al₂O₃નું મિશ્રણ વાપરી વિદ્યુતવિભાજન કરતાં શુદ્ધ ઍલ્યુમિનિયમ મળે છે.

હોલ-હેરોલ્ટ પદ્ધતિમાં વિદ્યુત-ઊર્જાની મોટી વપરાશને કારણે ચાલુ પદ્ધતિમાં કૉમ્પ્યૂટર વગેરેના ઉપયોગથી કરકસર કરવામાં આવે છે. ઉપરાંત વૈકલ્પિક પદ્ધતિ વિકસાવવા માટે પણ સારું એવું સંશોધન કરવામાં આવ્યું છે. ઍલ્યુમિનામાંથી ઍલ્યુમિનિયમ ક્લોરાઇડનું વિદ્યુતવિભાજન કરીને, ક્લોરિનનો ફરીથી ઉપયોગ કરવાનું પણ વિચારાયું છે. ફ્લૉરાઇડનો ઉપયોગ નહિ કરવાથી પ્રદૂષણનો પ્રશ્ન હલ કરી શકાય. ઍલ્યુમિનિયમ સાથે ઍલ્યુમિનિયમ ક્લોરાઇડની ઊંચા તાપમાને (700° સે. − 800° સે.) નીચે દર્શાવેલી પ્રક્રિયા થાય છે :

પ્રક્રિયાક્ષેત્રમાંથી AlClને બહાર લાવતાં પ્રતિવર્તી પ્રક્રિયા (જમણીથી ડાબી બાજુની) થતાં ઍલ્યુમિનિયમ મળે છે અને AlCl₃ને ફરીથી ઉપયોગમાં લેવાય છે. આ પ્રવિધિમાં વિદ્યુતવિભાજનનો ઉપયોગ ન કરવાથી, વિદ્યુતવપરાશનો પ્રશ્ન રહેતો નથી. આ પ્રક્રિયા અનુસાર એક સંયંત્ર ચાલુ પણ કરવામાં આવ્યું છે.

1980માં યુ.એસ. (46,17,000) મે. ટન), કૅનેડા (10,66,000 મે. ટન), સોવિયેત યુનિયન (17,46,000 મે. ટન), પશ્ચિમ જર્મની (7,25,000 મે. ટન), ફ્રાન્સ (4,28,000 મે. ટન), નૉર્વે (6,46,000 મે. ટન) અને જાપાનમાં (10,83,000 મે. ટન) થઈ દુનિયાનું ઍલ્યુમિનિયમનું કુલ ઉત્પાદન 1,53,05,000 મેટ્રિક ટન થયું હતું. લગભગ 25 % જેટલું ઍલ્યુમિનિયમનું ઉત્પાદન ભંગારમાંથી કરવામાં આવે છે. છેલ્લા આંકડા પ્રમાણે ભારતમાં ઍલ્યુમિનિયમનું કુલ વાર્ષિક ઉત્પાદન 4,70,000 મેટ્રિક ટન હતું. બાલ્કો, નેલ્કો, ઇન્ડાલ, હિન્ડાલ્કો અને મેલ્કો – એ ભારતમાં ઍલ્યુમિનિયમ ઉત્પાદન કરતાં મુખ્ય કારખાનાં છે. તેમની ઍલ્યુમિનિયમની કુલ વાર્ષિક ઉત્પાદનક્ષમતા 6,10,000 મેટ્રિક ટનની છે.

ઍલ્યુમિનિયમની મિશ્ર ધાતુઓ : ઍલ્યુમિનિયમ વજનમાં હલકું પણ મજબૂત છે. આ મજબૂતાઈ 200° સે. તાપમાન સુધી પણ જળવાઈ રહે છે. તે ક્રિયાશીલ ધાતુ છે. હવામાં તેની સપાટી પર બનતું ઑક્સાઇડનું સ્તર રંગવિહીન, તૂટે નહિ તેવું અને ખરી પડે નહિ તેવું હોઈ, તે ઍલ્યુમિનિયમનું ખવાણ અટકાવે છે. સરખા વજને તેની વિદ્યુતવાહકતા તાંબા કરતાં બમણી અને ઉષ્માવાહકતા 1.8 ગણી છે. પોલાદની સરખામણીમાં આ બંને નવગણી છે. તેની ચળકાટવાળી સપાટી પર પડતી ઉષ્માના 90 %નું પરાવર્તન થાય છે. શોષેલી ગરમીનું તે ઉત્સર્જન (emission) પણ કરે છે. આ કારણે ઍલ્યુમિનિયમનાં છાપરાં, ટાંકીઓ વગેરે ગરમ થતાં નથી. તેની સ્ફટિકરચના ફલકકેન્દ્રિત ઘન જાલિકા (face centred cubic lattice) પ્રકારની (સોના જેવી) હોઈ તેને વિવિધ આકાર આપી શકાય છે. શુદ્ધ ઍલ્યુમિનિયમનું યાંત્રિક સામર્થ્ય ઓછું છે, પણ તેનું મિશ્ર ધાતુઓમાં રૂપાંતર કરવાથી અને શીતકર્મ (cold working) અને ઉષ્મા-ઉપચાર(heat treatment)થી તેના સામર્થ્યમાં ઘણો વધારો થઈ શકે છે. ઉષ્મા-ઉપચારમાં મિશ્રધાતુને સામાન્ય તાપમાન કરતાં ઊંચા તાપમાને રાખવાથી તેના બંધારણમાં રૂપાંતર થાય છે અને તેનું સામર્થ્ય સુધરે છે. તેને કાલ-કઠિનીકરણ (age hardening) કહે છે. ઢાળવાની મિશ્રધાતુઓમાં Si, Mg, Cu, Zn અથવા Ni ઉમેરવામાં આવે છે. 5 %થી 12 % Si ઉમેરવાથી ધાતુની તરલતા વધે છે અને ઢાળવા માટે વધુ યોગ્ય બને છે. Cu (4 % સુધી) અને Zn ઉમેરવાથી તે કઠિન બને છે અને તેનું સામર્થ્ય વધે છે. તાંબાવાળી મિશ્રધાતુ વિમાનના બાંધકામમાં ઉપયોગી છે. Mg (5 % સુધી) ઉમેરવાથી તેનું સામર્થ્ય વધે છે અને તે સંક્ષારણરોધી બને છે. તેથી આ મિશ્રધાતુ વહાણોના બાંધકામ તથા રાસાયણિક ઉદ્યોગમાં વપરાય છે.  Ni ઉમેરવાથી તેની વિસ્તારસ્થાયિતા (dimensional stability) તથા ઊંચા તાપમાને પણ સામર્થ્ય જળવાઈ રહે છે. ઢાળવાની આ ધાતુઓને ઉષ્માઉપચાર આપવાથી તેમનું સામર્થ્ય વધે છે અને તન્યતામાં સુધારો થાય છે. ઘડતરની મિશ્રધાતુઓને ઢાળ્યા પછી તેના ઉપર યાંત્રિક કાર્ય શક્ય બને છે. સામાન્યત: તે ઓછી તન્ય તથા ઘાટ ઘડવા માટે ઓછી અનુકૂળ હોય છે. શીતકર્મ અને ઉષ્માઉપચારથી આમાં સુધારો થાય છે. Mn, Si, Fe, Mg જેવી ધાતુઓવાળી મિશ્રધાતુઓ ઉપર ઉષ્માઉપચાર શક્ય નથી. તેમાં ભેળવેલ ધાતુની પ્રકૃતિ વડે કેટલીક મિશ્રધાતુઓને નામ આપવામાં આવ્યાં છે. દા.ત., સિલ્યુમિન (Si), ડ્યુરેલ્યુમિન (Mg, Cu), મૅગ્નેલિયમ (Mg) વગેરે. શીતકર્મથી સામર્થ્યમાં સુધારો કરી શકાય છે. Cu, Mg, Zn, Siવાળી મિશ્રધાતુનું ઉષ્મા-ઉપચાર વડે સામર્થ્ય વધારી શકાય છે. ઉષ્મા-ઉપચાર પછી શીતકર્મ શક્ય છે.

ઍલ્યુમિનિયમ તથા તેની મિશ્રધાતુઓના આગવા ગુણોને લીધે તે બહોળા વપરાશમાં આવી છે. ઉદ્યોગો માટે તે ઢાળા, પતરાં, પ્લેટ, પાતળું પતરું (foil), તાર, સળિયા, બહિર્વેધિત (extruded) વિવિધ આકારવાળા ભાગો, પેસ્ટ અને ભૂકા રૂપે મળે છે. સપાટ કણો રંગઉદ્યોગમાં અને ગોળ કણો દારૂખાનું બનાવવામાં વપરાય છે. ઍલ્યુમિનિયમને ઢાળી શકાય છે. કાપવાનાં, કાણાં પાડવાનાં, આકાર આપવાનાં, સપાટ કરવાનાં વગેરે પ્રકારનાં યંત્રોથી તેને જોઈતો ઘાટ આપી શકાય છે. ટીપીને તથા દબાવીને જરૂરી આકાર આપી શકાય છે. કાચું તથા પાકું રેણ કરી શકાય છે. આર્ગન કે હિલિયમના વાતાવરણમાં સંધાન (welding) પણ કરી શકાય છે.

ઉપયોગો : પ્રગલકમાંથી મળતું ઍલ્યુમિનિયમ કાંઈક મૃદુ હોઈ સામર્થ્યની જરૂર ન હોય તેવાં પ્રયોજનો માટે એટલે કે સુશોભન, પૅકિંગ, વિદ્યુતવહન, છાપરાં, ગૃહવપરાશનાં વાસણો વગેરે માટે જ તે ઉપયોગી છે. ઔદ્યોગિક ર્દષ્ટિએ શુદ્ધ ઍલ્યુમિનિયમનું તનન-સામર્થ્ય (tensil strength) 500 કિગ્રા./ચોસેમી. જેટલું હોય છે. તેમાં કેટલીક ધાતુઓ ઉમેરવાથી અને યોગ્ય તાપીય તેમજ યાંત્રિક ઉપચાર કરવાથી, તનન-સામર્થ્ય 7,000 કિગ્રા./ચોસેમી. જેટલું વધારી શકાય છે. મકાનનાં છાપરાં, બારી-બારણાં, રેલવેના ડબ્બા, વહાણો, વિમાનો, મોટર-ગાડીઓ (યંત્રોના ભાગો તથા બૉડી), ઘરવપરાશની ચીજો, વિદ્યુતવહન માટેનાં દોરડાં (મજબૂતાઈ માટે અંદર લોખંડના તાર સાથેનાં), ટ્રાન્સફૉર્મર માટેનાં ગૂંચળાં, પૅકિંગ, વજન ઝીલનાર યંત્રોના ભાગો, યંત્રોના ઢાળેલા ભાગો, ખોરાક ચોંટે નહિ તેવાં (પૉલિટેટ્રાફ્લોરોઇથિલીનના અસ્તરવાળાં) રાંધવાનાં વાસણો વગેરે માટે ઍલ્યુમિનિયમ વપરાય છે. ઍલ્યુમિનિયમનો ભૂકો થર્માઇટ વિધિમાં ક્રોમિયમ જેવી ધાતુ મેળવવા તથા લોખંડના સંધાન માટે વપરાય છે. ઍલ્યુમિનિયમની સપાટીને યાંત્રિક રીતે વિવિધ પ્રકારનો ચળકાટ, તેમજ ઍસિડ, આલ્કલી કે વિદ્યુતવિભાજન વડે તેની સપાટી પર નિરેખણ (etching) કરી શકાય છે. વિદ્યુતપ્રવાહની મદદથી કે રાસાયણિક રીતે સપાટી પર ઑક્સાઇડનું પાતળું અસ્તર મેળવી શકાય છે, જે ઍનોડીકરણ (anodising) તરીકે ઓળખાય છે. આવું પડ છિદ્રાળુ હોઈ રંગકો, વર્ણકો વગેરે સરળતાથી લગાડી શકાય છે અને વિવિધ પ્રકારની સુશોભિત રંગીન વસ્તુઓ બનાવી શકાય છે.

વપરાશની વિવિધતા નીચેના કોષ્ટકમાં દર્શાવેલ છે :

કોષ્ટક
મકાનો	16 %
પરિવહન	15 %
વપરાશી માલ	21 %
વિદ્યુત ઉદ્યોગ	19 %
પૅકિંગ	08 %
ઇજનેરી યંત્રો	10 %
પરચૂરણ	11 %
કુલ	100 %

1893થી યુરોપ અને યુ.એસ.માં ઍલ્યુમિનિયમ ઉદ્યોગનો વિકાસદર 15 % જેટલો છે.

ઍલ્યુમિનિયમના ગુણધર્મો : પ. ક્રમાંક : 13; પ. ભાર : 26.9815; ચાંદી જેવી શ્વેત ધાતુ; ગ. બિં. 660.24° સે., ઉ.બિંદુ : 2450° સે., વિ.ઘ. 2.699 (20° સે.); તન્ય, અચુંબકીય, ઉષ્મા તથા વિદ્યુતસુવાહક; સ્થાયી સમસ્થાનિક : 27; સંયોજકતા : 3; ઉપચયન આંક : +3; ઇલેક્ટ્રૉન વિન્યાસ : [Ne]3s²3p¹. તે સક્રિય ધાતુ છે પણ રક્ષણાત્મક ઑક્સાઇડના પડના કારણે હવા, પાણી વગેરેની અસર થતી નથી. ઍલ્યુમિનિયમની સપાટી ઉપર પારો ઘસવાથી ઑક્સાઇડનું પડ દૂર થાય છે અને હવામાંના ભેજ સાથે પ્રક્રિયા થતાં ઍલ્યુમિનિયમ હાઇડ્રૉક્સાઇડની ‘લીલ જેવી વૃદ્ધિ’ (moss like growth) સપાટી ઉપર પેદા થાય છે અને ઘણી ગરમી ઉત્પન્ન થાય છે. ઑક્સિજન, સલ્ફર, નાઇટ્રોજન અને હેલોજન સાથે ગરમ કરતાં, પ્રક્રિયા થઈ અનુક્રમે ઑક્સાઇડ, સલ્ફાઇડ, નાઇટ્રાઇડ અને હેલાઇડ બને છે. ઑક્સાઇડ અને ફ્લૉરાઇડ આયનિક છે જ્યારે બાકીના મુખ્યત્વે સહસંયોજક છે. હાઇડ્રોક્લોરિક અને સલ્ફ્યુરિક ઍસિડ સાથે પ્રક્રિયા કરે છે, જ્યારે સંકેન્દ્રિત નાઇટ્રિક ઍસિડ સાથે સપાટી ઉપર ઑક્સાઇડનું પડ જામતાં નિષ્ક્રિય બને છે. કૉસ્ટિક સોડાના દ્રાવણમાં તે ઓગળે છે.

2Al + 2NaOH + 6H₂O → 2NaAl(OH)₄ + 3H₂O

સંયોજનો : ઍલ્યુમિનિયમનાં અગત્યનાં સંયોજનોમાં ઑક્સાઇડ, ફ્લૉરાઇડ, ક્લોરાઇડ અને સલ્ફેટ ગણાવી શકાય.

ઍલ્યુમિનિયમ ઑક્સાઇડ (Al₂O₃) : બૉક્સાઇટ તરીકે અત્યંત કઠિન સ્ફટિક સ્વરૂપે – કોરન્ડમ – કુદરતમાં મળે છે. ગ.બિં. 2015° સે.; વિ.ઘ. : 4.0; તાજો બનાવેલો ઍલ્યુમિનિયમ ઑક્સાઇડ ઉભયધર્મી (amphoteric) છે; ઍસિડ તથા આલ્કલીમાં દ્રાવ્ય; કોરન્ડમ, ઘર્ષક (abrasive) તરીકે ઉપયોગી છે (1976માં વપરાશ 10,000 ટન). કુદરતમાં રંગીન સ્ફટિકરૂપ ઍલ્યુમિનિયમ ઑક્સાઇડ મળે છે, જે રત્નો તરીકે વપરાય છે. માણેક (Cr³⁺) અને શનિ (Co²⁺, Fe²⁺, Ti⁴⁺) ખાસ જાણીતાં છે. રંગનું કારણ તેમાં રહેલી અશુદ્ધિ છે, જે કૌંસમાં દર્શાવેલી છે.

ઍલ્યુમિનિયમના દ્રાવણમાં એમોનિયા પસાર કરતાં Al(OH)₃નો સફેદ ચીકણો અવક્ષેપ મળે છે. તેને આશરે 450° સે. જેટલું ગરમ કરતાં, γ – Al₂O₃ (સક્રિય ઍલ્યુમિના) મળે છે. 1,000° સે. ઉપર ગરમ કરતાં α – Al₂O₃ મળે છે. γ – Al₂O₃ શુષ્કક (drying agent), ઉદ્દીપક, અવશોષક (absorbent) અને ઍસિડ નિવારક ઔષધ (antacid) તરીકે ઉપયોગી છે. કોરન્ડમ, α – Al₂O₃નું કુદરતમાં પ્રાપ્ય સ્વરૂપ છે. α – Al₂O₃ તથા પીગળેલ Al₂O₃ (એલન્ડમ), મૂશ(crucible)ની બનાવટમાં અને દુર્ગલનીય પદાર્થ તરીકે ભઠ્ઠીઓની બનાવટમાં વપરાય છે. ઍલ્યુમિના અને સિલિકાના મિશ્રણને વિદ્યુત-ભઠ્ઠીમાં પીગાળીને તેમાંથી વાયુ પસાર કરતાં, રેષારૂપ પદાર્થ મળે છે; તે ઉષ્મારોધક તરીકે ઉપયોગી છે.

જલયુક્ત ઍલ્યુમિનિયમ ઑક્સાઇડ (Al₂O₃,3H₂O) : ઍલ્યુમિનિયમના ક્ષારો, ઉદ્દીપકો વગેરેની બનાવટમાં તથા પ્લાસ્ટિક, રબર, કાગળ, કાચ, ઇનેમલ વગેરેમાં વપરાય છે.

ઍલ્યુમિનિયમ ક્લોરાઇડ (AlCl₃) : ઍલ્યુમિનિયમ ધાતુની તથા ઍલ્યુમિના અને કાર્બનના મિશ્રણની ક્લોરિન સાથેની પ્રક્રિયાથી નિર્જલ AlCl₃ મળે છે.

2Al + 3Cl₂ → 2AlCl₃

Al₂O₃ + 3C + 3Cl₂ → 2AlCl₃ + 3CO (1,000° સે.) દ્રાવણમાં તથા બાષ્પમાં તે Al₂Cl₆ રૂપે હોય છે અને લૂઈસ (Lewis) ઍસિડ તરીકે વર્તે છે. આ પદાર્થ ઉદ્દીપક તરીકે પ્રયોગશાળામાં તથા પેટ્રોલિયમ-ઉદ્યોગમાં મોટા પ્રમાણમાં વપરાય છે. AlCl₃,6H₂O, શૃંગારપ્રસાધનોમાં, ગંધહારક તથા પ્રસ્વેદરોધક તરીકે વપરાય છે.

ઍલ્યુમિનિયમ ફ્લૉરાઇડ (AlF₃) : ઍલ્યુમિનિયમ હાઇડ્રૉક્સાઇડ સાથેની હાઇડ્રૉફ્લૉરિક ઍસિડની પ્રક્રિયાથી AlF₃ મળે છે.

Al(OH)₃ + 3HF → AlF₃ + 3H₂O

તે પાણીમાં અલ્પદ્રાવ્ય છે. ઍલ્યુમિનિયમ હેલાઇડમાં ફક્ત AlF₃ આયનિક સંયોજન છે. ક્રાયોલાઇટ(3NaF, AlF₃)ની બનાવટમાં તે વપરાય છે.

ઍલ્યુમિનિયમ સલ્ફેટ [Al₂(SO₄)₃, 18H₂O] : ઍલ્યુમિનિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ અને સલ્ફયુરિક ઍસિડ વચ્ચેની પ્રક્રિયાથી મળે છે. Al³⁺ આયન ઋણભારવાહી કલિલના અવક્ષેપનમાં બહુ જ અસરકારક હોઈ, ગટરના પાણીના શુદ્ધીકરણમાં સોંઘું. ઍલ્યુમિનો ફેરિક (Fe II અને Fe IIIની અશુદ્ધિવાળું / ઍલ્યુમિનિયમ સલ્ફેટ) વપરાય છે. ઍલ્યુમિનિયમ સલ્ફેટ, રંગાટીકામમાં રંગબંધક (mordant) તરીકે તથા કાગળ અને કાપડને જળરોધક (waterproof) બનાવવા માટે ઉપયોગી છે. ઍલ્યુમિનિયમ સલ્ફેટ અને પોટૅશિયમ સલ્ફેટને સમઅણુ પ્રમાણમાં લઈને દ્રાવણનું સ્ફટિકીકરણ કરતાં ફટકડી[Al₂(SO₄)₃,K₂SO₄,24H₂O]ના સ્ફટિકો મળે છે.

ઍલ્યુમિનિયમ આઇસોપ્રોપૉક્સાઇડ અને લિથિયમ ઍલ્યુમિનિયમ હાઇડ્રાઇડ અગત્યના અપચાયકો તરીકે અને ઍલ્યુમિનિયમ આલ્કાઇલ, બહુલીકરણ માટેના ઉદ્દીપક તરીકે ઉપયોગી છે.

જેતલાલ જુનેજા

જગદીશ જ. ત્રિવેદી