Alüminyum, periyodik tabloda 13. grupta yer alan ve sanayide yaygın olarak kullanılan bir metaldir. Doğada serbest halde bulunmaz; başlıca kaynağı, %50’ye kadar Al₂O₃ içeriğiyle boksit cevheridir. Yerkabuğunda yaklaşık %8 oranında bulunarak, oksijen ve silisyumdan sonra en bol üçüncü elementtir. Küresel ölçekte 2024 yılı üretimi yaklaşık 70 milyon ton olarak raporlanmıştır. Türkiye’de ise Seydişehir Alüminyum Tesisi, birincil üretimde önemli bir paya sahiptir. Alüminyumun düşük yoğunluğu, yüksek sünekliği ve korozyon direncini artıran doğal oksit tabakası, endüstriyel kullanımını yaygınlaştırmaktadır.

Keşfi

Alüminyum 1825 yılında Hans Christian Ørsted tarafından, anhidr alüminyum klorürün potasyum amalgamı ile indirgenmesiyle ilk kez metalik formda elde edilmiştir. Bu üretim miktar olarak sınırlıydı. 1827’de Friedrich Wöhler, daha saf alüminyum elde etmeyi başardı. Endüstriyel üretim ise 1886’da Charles Martin Hall ve Paul Héroult tarafından geliştirilen elektroliz yöntemiyle mümkün hale geldi. Hall–Héroult prosesi, alüminyum üretim maliyetini yaklaşık %80 düşürmüş ve enerji verimliliğini %90’a kadar artırmıştır. Türkiye’de alüminyum üretimi 1970’lerde Seydişehir Tesisleri’nin kurulmasıyla başlamıştır.

^{Alüminyum Elementi ( Yapay Zeka ile Oluşturulmuştur.)}

Sınıflandırma ve Temel Özellikler

Alüminyum (Al), atom numarası 13 olan bir elementtir. Atom ağırlığı yaklaşık 26,98 g/mol’dür ve periyodik tablonun IIIA grubunda (toprak metalleri) yer alır. Kristal yapısı yüzey merkezli kübik (FCC) olup, bu yapı yüksek süneklik ve dövülebilirlik sağlar. Oda koşullarında gümüşümsü beyaz renkte ve katı haldedir; yoğunluğu 2,70 g/cm³, erime noktası 660,32 °C’dir.

Elektron konfigürasyonu [Ne]3s²3p¹ olup üç değerlik elektronuna sahiptir ve genellikle +3 oksidasyon basamağında kararlı bileşikler oluşturur. Alüminyumun elektriksel iletkenliği bakırın yaklaşık %60’ı kadardır. Oksijenle temas ettiğinde kendiliğinden oluşan Al₂O₃ tabakası, korozyon direncini %95’e kadar artırır.

Türkiye’de üniversiteler, özellikle alüminyumun kristal yapısı ve yüzey oksit tabakası üzerine çeşitli analiz çalışmaları yürütmektedir.

Etimoloji

Alüminyum kelimesi, Latince alumen (acı tuz) sözcüğünden türemiştir. Antik Roma’da bu terim, şap gibi alüminyum içeren tuzları tanımlamak için kullanılmıştır. 19. yüzyılda elementin saf halde elde edilmesiyle İngilizce “aluminum” ve “aluminium” biçimleri gelişmiştir; Türkçe literatürde “alüminyum” biçimi kullanılmaktadır.

Fiziksel ve Kimyasal Özellikler

Alüminyum, yüksek ısı ve elektrik iletkenliğine sahiptir. Mekanik dayanımı düşük olduğundan genellikle alaşım formunda kullanılır. Soğuk işleme veya alaşım elementleri eklenerek sertliği ve mukavemeti artırılabilir. Asitlerle tepkimeye girerek hidrojen gazı açığa çıkarır; bazik ortamlarda kompleks bileşikler oluşturur.

Elektronegatiflik ve Reaktivite

Pauling elektronegatiflik değeri 1,61’dir. +3 yükseltgenme basamağıyla kararlı bileşikler oluşturur. Suyla sınırlı reaktivite gösterir, ancak bazik çözeltilerde kolayca çözünür.

Doğadaki Bulunuşu, Bileşikleri ve İzotopları

Yerkabuğunda oksijen ve silisyumdan sonra en bol üçüncü elementtir. Boksit, Türkiye’de Antalya ve Muğla gibi bölgelerde rezervlere sahiptir. Alüminyumun yaygın bileşikleri Al₂O₃ (alümina), alüminyum hidroksit ve sülfat ile silikatlardır. Doğal alüminyum %100 oranında kararlı Al-27 izotopundan oluşur. Kozmik ışınlar sonucu oluşan Al-26 izotopunun yarı ömrü 717.000 yıldır ve nükleer jeolojide izleyici izotop olarak %30 oranında kullanılır.

Kullanım Alanları

Alüminyum, otomotiv, havacılık, inşaat ve ambalaj sektörlerinde yoğun şekilde kullanılır. Havacılık sektöründe alüminyum alaşımları, çeliğe kıyasla %70’e varan ağırlık azaltımı sağlar. Al–Mg alaşımları %90 korozyon direnci sunar. Türkiye’de otomotiv sektörü için ASAŞ gibi firmalar alüminyum alaşımları üretmektedir.

^{Buruşuk Alüminyum Folyo Görseli (Pixabay)}

Alüminyum Alaşımları ve Özellikleri

• Al–Si: Dökümde yüksek akışkanlık ve aşınma direnci sağlar.
• Al–Cu: Isıl işlemle mukavemeti artırılabilir.
• Al–Mg: Denizcilikte yaygın, korozyon direnci yüksektir.
• Al–Zn–Mg–Cu: Havacılık endüstrisinde kullanılır.

Bu alaşımlar, kaynaklanabilirlik, şekillendirilebilirlik ve yaşlandırma özelliklerine göre seçilir.

Alüminyumun Çevresel Etkileri

Birincil alüminyum üretimi yüksek enerji tüketimi ve sera gazı emisyonuna yol açmaktadır; ton başına yaklaşık 15 ton CO₂ salınımı gerçekleşir. Ancak geri dönüşüm, birincil üretime göre %95 daha az enerji gerektirir. Türkiye’de geri dönüşüm oranı %40 seviyesindedir; 2030 hedefi ise %60’tır. Çevre ve Şehircilik Bakanlığı’nın hurda alüminyum politikaları bu oranı artırmayı amaçlamaktadır.

Türkiye’de Alüminyum Endüstrisi ve Geri Kazanım

Türkiye’de hem birincil hem ikincil alüminyum üretimi yapılmaktadır. İkincil üretim; hurdaların toplanması, ayrılması, ergitilmesi ve yeniden şekillendirilmesi adımlarını içerir. Geri dönüşüm süreçleri, enerji tasarrufu sağlarken sanayi atıklarının azaltılmasına katkı sunmaktadır. Döküm, otomotiv ve yapı sektörleri bu üretimden doğrudan faydalanmaktadır.