構造
環の上の点を示す図ではありません。占有された各副殻の実際の確率密度|ψ|²をモンテカルロ法でサンプリングしたものです。ドラッグして回転できます。青と紫は波動関数の反対の符号を示しており、それによって結合が可能になります。
測定値
各バーは、その性質についてアルミニウムが118元素の中でどこに位置するかを示しています。
出典：IUPAC 2021標準原子量 · CRC Handbook of Chemistry and Physics · NIST。~が付いた値は、測定値ではなく予測値です。
縮尺どおりの大きさ
Radius 143 pm — that is 0.143 nm, so about 3497 million of them side by side would span a millimetre.
熱範囲
アルミニウム is liquid over a 1859 K window, from 933 K to 2792 K.
物語
アルミニウムは、わずか100年で貴重品からどこにでもある存在へと変わった奇跡の金属です。かつては金よりも高価で、ナポレオン3世は最も格式の高い客にアルミニウム製の食器を使い、それ以外の客には金の食器を使っていました。この軽量な金属は、今ではあまりにも身近なため、私たちは捨ててしまいます。ワシントン記念塔の頂部にはアルミニウムが使われていますが、1884年当時、それは地球上で最も高価な金属でした。1886年にホール・エルー法が登場すると、すべてが変わり、アルミニウムの抽出が手頃な価格で可能になって航空時代が始まりました。飛行機が飛べるのは、アルミニウムが強い一方で、重量が鋼鉄の3分の1だからです。制汗剤には汗腺をふさぐためにアルミニウムが含まれています。また、台所で使うアルミホイルは赤外線の95%を反射します。アルミニウムのリサイクルに必要なエネルギーは、新しいアルミニウムを作るために必要なエネルギーのわずか5%なので、あのソーダ缶は何度でもリサイクルできます。
アルミニウムの発見の物語は、古代文明から19世紀の化学上の画期的な発見まで、2000年以上にわたります。この物語には、優れた頭脳、産業スパイ活動、そして「王の金属」が日常的な材料へと変化していく過程が関わっています。
物語は紀元前400年頃の古代ローマに始まります。そこでは「alumen」という言葉が、染色やなめしに使われる収れん性の塩を表していました。ローマの博物学者Pliny the Elder（23-79 CE）は、百科事典「Naturalis Historia」の中でミョウバンの性質を記録しました。彼は知らず知らずのうちに、何世紀にもわたって使われてきたアルミニウム化合物について記述していたのです。
1761年、フランスの化学者Louis-Bernard Guyton de Morveauは、ミョウバンには当時未知だった金属が含まれていると提案し、現在アルミニウム酸化物と呼ばれている物質に「alumine」という名称を付けました。これが、後にこの金属を単離するための土台となりました。
イギリスの化学者Sir Humphry Davy（1778-1829）は、1807年に電気分解によってアルミニウムを初めて単離しようとしました。新しく発明した電池を使い、Davyはカリウムとナトリウムの単離には成功しましたが、アルミニウム酸化物の高い融点（2,072°C）には苦戦しました。純粋なアルミニウムの単離には成功しなかったものの、Davyは1812年に仮説上の金属を「aluminum」と名付け、後に「-ium」で終わる他の元素名に合わせて「aluminium」に変更しました。
デンマークの物理学者・化学者Hans Christian Ørsted（1777-1851）は、August 29, 1825に初めてアルミニウムの単離を達成しました。塩化アルミニウムを還元するためにカリウムアマルガムを使い、Ørstedは小さな金属球を生成しました。彼の方法では、密閉管の中で塩化アルミニウムをカリウムとともに加熱し、金属アルミニウムの最初の既知の試料を作り出しました。
ドイツの化学者Friedrich Wöhler（1800-1882）は、アマルガムの代わりに金属カリウムを使ってØrstedの方法を改良しました。July 21, 1827、Wöhlerはアルミニウムの粉末と小さな粒を生成し、アルミニウムの重要な性質である軽さ、酸化への耐性、金属光沢を初めて観察した人物となりました。彼はアルミニウムについて、「スズの色と光沢を持つ」と有名な表現で説明しました。
フランスの化学者Henri Étienne Sainte-Claire Deville（1818-1881）は、1854年にアルミニウムの生産に革命をもたらしました。ナトリウムを使った化学還元法により、アルミニウムは初めて商業的に実用可能になりました。フランス皇帝Napoleon III of FranceはDevilleの研究に資金を提供し、軍のためのアルミニウム製のよろいや装備を構想していました。
この時代、アルミニウムは金よりも高価でした。Napoleon IIIは国の晩餐会でアルミニウム製のカトラリーを披露し、最も尊敬される客にだけそれを用意し、他の客には金の食器を使わせました。1884年に完成したワシントン記念塔の頂部の石は、100オンスのアルミニウムで作られており、その当時の価値は労働者の年収に相当しました。
2人の若く優れた化学者が、アルミニウムを広く普及させた電解法をそれぞれ独立に発見しました。
22歳だったHallは、オハイオ州Oberlinにある家族の薪小屋で、February 23, 1886にアルミニウムの電気分解を発見しました。妹Juliaの鉄製フライパンと手作りの電池を使い、Hallは溶融氷晶石にアルミニウム酸化物を溶かして電流を流し、純粋なアルミニウムの液滴を生成しました。
同じく22歳だったHéroultは、わずか2か月後のApril 9, 1886に同じ発見をしました。フランスのGentillyにある父親のなめし工場で、Héroultは同一の方法を独自に開発しました。2人はともに1863年に生まれ、1914年に亡くなりました。これは科学史上、驚くべき偶然です。
Hall-Héroult法により、アルミニウムの価格は1ポンド当たり$545（1850s）から1ポンド当たり$0.68（1900）へと下がり、99.8%の価格低下を実現しました。この画期的な進歩が、現代のアルミニウム産業を始動させました。
今日のアルミニウム産業は年間6500万トンを超えるアルミニウムを生産し、現代の航空、宇宙探査、持続可能な包装を可能にしています。1886年以来、本質的に変わっていないHall-Héroult法は、今なお世界中のアルミニウム生産の基盤です。これは、文明を変えた22歳の2人の化学者の才能を物語っています。
用途
アルミニウムは、軽さ、強度、耐食性を独自に組み合わせているため、さまざまな産業で不可欠です。密度はわずか2.7 g/cm³で、鋼鉄の約3分の1しかないため、アルミニウムは輸送や建設に革新をもたらしました。
航空宇宙産業では、世界のアルミニウム生産量の約20%が消費されています。航空機の機体には、胴体の製造にアルミニウム合金2024（Al-Cu-Mg）が使われ、重量に対して非常に優れた強度を実現しています。Boeing 787 Dreamlinerには重量比で20%以上のアルミニウムが含まれています。一方、F-35 Lightning IIのような現代の戦闘機には、従来のアルミニウム合金より10%軽く、15%剛性の高い先進的なアルミニウム・リチウム合金が使われています。
現代の自動車には、エンジンブロック、トランスミッションケース、ボディパネルにアルミニウムが使われています。Ford F-150（2015年以降）は、すべてアルミニウム製のボディを採用して重量を700ポンド削減し、燃費を20%改善しました。Tesla Model Sはアルミニウム製スペースフレーム構造を採用し、6061-T6アルミニウム合金によって、構造の完全性を維持しながら最適な衝突保護性能を実現しています。
建築におけるアルミニウムの用途には、カーテンウォール、窓枠、屋根システムなどがあります。陽極酸化処理によって最大25マイクロメートルの保護酸化皮膜が形成され、優れた耐候性が得られます。DubaiのBurj Khalifaは、ファサードシステムに1,500トンを超えるアルミニウムを使用しています。また、Sydney Opera Houseの特徴的な貝殻状の屋根は、山形模様のアルミニウムタイルで覆われています。
アルミニウムは電気伝導率が37.7 MS/mであるため、送電に適しています。鋼心アルミニウムより線（ACSR）ケーブルは大陸間で電気を運び、アルミニウムが導電性を担い、鋼鉄の芯が引張強度を加えています。高電圧送電線にアルミニウムが使われるのは、銅と比べて軽いため、必要な支持塔の数を減らせるからです。
電子機器では、アルミニウムの熱伝導率（205 W/m·K）を利用して熱を放散します。MacBookの筐体は、CNCフライス加工によって単一のアルミニウム鋳塊から削り出されています。一方、スマートフォンのフレームには電磁シールドのためにアルミニウム合金6013が使われています。LEDヒートシンクはアルミニウムの熱的性質を利用し、過熱を防いで部品の寿命を延ばします。
アルミニウムは、数え切れないほど多くの形で私たちの日常生活に関わっています。目に見えないことも多い一方で、常に欠かせない存在です。目覚めた瞬間から眠りにつくまで、アルミニウム製品は私たちの周りにあります。
アメリカ人は年間約540億個のアルミニウム缶を消費しています。これは1人あたりおよそ170個に相当します。これらの缶を端から端まで並べると、地球を160周以上取り囲める長さになります。
由来
82300 mg/kg of Earth's crust · more abundant than 98% of elements
アルミニウムは地殻中で3番目に存在度の高い元素で、重量比で約8.23%を占め、鉄よりも多く存在します。これほど豊富であるにもかかわらず、アルミニウムは反応性が高いため、自然界では純粋な金属として存在することはありません。
ボーキサイトには45～60%の酸化アルミニウム（Al₂O₃）が含まれ、世界の主要なアルミニウム資源です。主な鉱床は次の地域にあります。
地殻中で最も存在度の高いアルミニウム含有鉱物で、次のものがあります。
風化によって形成される二次的なアルミニウム鉱物です。
アルミニウムの宇宙の旅は、恒星内元素合成によって大質量星の中心で始まりました。恒星の一生の間に、ケイ素燃焼の過程でアルミニウム26（²⁶Al）が生成されます。これは半減期72万年の放射性同位体です。これらの恒星が超新星として爆発すると、銀河全体にアルミニウムをまき散らします。
太陽系には、複数世代の恒星に由来するアルミニウムが含まれています。隕石、特に炭素質コンドライトには、46億年前の太陽系星雲に由来する、原始的なアルミニウム化合物が保存されています。アジェンデ隕石（1969年落下）には、CAI（カルシウム・アルミニウムに富む包有物）と呼ばれるアルミニウムに富む包有物が含まれており、太陽系で知られている最古の物質です。
アルミニウムは地殻の8%を占めますが、現在知られている限り、不可欠な生物学的役割はありません。しかし、酸性土壌ではAl³⁺イオンが溶解し、根系にとって有毒になるため、植物の成長に大きな影響を与えます。チャノキ（Camellia sinensis）や一部のシダ植物などは、アルミニウム耐性の仕組みを進化させ、実際に組織内にこの金属を蓄積しています。
先カンブリア時代（38億～5億4000万年前）：地殻の分化と火山活動によって、地球の地殻中でアルミニウムが初期に濃集しました。
古生代～中生代（5億4000万～6600万年前）：アルミニウムに富む岩石が熱帯地域で風化し、主要なボーキサイト鉱床が形成されました。
新生代（6600万年前～現在）：熱帯地域でボーキサイトの形成が続き、オーストラリアの鉱床は3500万～5500万年前に形成されました。
取り扱い
アルミニウムは一般的に日常使用では安全と考えられていますが、適切な取り扱いと潜在的な危険性への認識が不可欠です。特に産業環境や特定の過敏症を持つ人では注意が必要です。
OSHA許容ばく露限界： 15 mg/m³（総粉じん）、5 mg/m³（吸入性画分）
リスク： アルミニウム粉じんを吸入すると、産業労働者に肺線維症（「アルミニウム肺」）を引き起こす可能性があります。アルミニウムの溶接では、金属ヒューム熱を引き起こす可能性のある酸化アルミニウムのヒュームが発生します。
症状： せき、息切れ、胸部の圧迫感、インフルエンザ様症状
研究状況： 限られた証拠から、高濃度のアルミニウムばく露が神経系の疾患に関与する可能性が示唆されています
リスクのある人： アルミニウムを効果的に排泄できない腎疾患のある人
予防策： アルミニウムの溶出を増加させる酸性食品（トマト、かんきつ類）には、アルミニウム製調理器具の使用を避けてください
刺激の可能性： 固体のアルミニウムによるリスクは最小限ですが、アルミニウム塩は皮膚を刺激する可能性があります
アレルギー反応： アルミニウムアレルギーの症例はまれですが報告されており、特に制汗剤によるものがあります
症状： 過敏な人における発赤、かゆみ、接触皮膚炎
アルミニウム粉末： 微細なアルミニウム粉じんは非常に可燃性が高く、爆発する可能性があります
発火源： 静電気、火花、760°Cを超える熱源
消火： 乾燥粉末消火器を使用してください。アルミニウム火災には決して水を使用しないでください
保管： 粉末は密閉した接地容器に入れ、酸化剤から離して保管してください
直ちに清潔な水で15分間洗い流してください。容易に外せる場合はコンタクトレンズを外してください。刺激が続く場合は医師の診察を受けてください。
影響を受けた部分をせっけんと水で洗ってください。汚染された衣服を脱いでください。アルミニウムによる切り傷の場合は、傷口を洗浄して消毒剤を塗ってください。
直ちに新鮮な空気の場所へ移動してください。呼吸困難が生じた場合は酸素を投与し、直ちに医師の診察を受けてください。
水で口をすすいでください。無理に吐かせないでください。大量に飲み込んだ場合や症状が現れた場合は、医師の診察を受けてください。
• アルミニウムは、意図された用途で使用する限り、一般的に消費者向け製品では安全です
• 産業労働者は、OSHAのすべてのガイドラインと会社の安全手順に従ってください
• 腎疾患のある人は、アルミニウムへのばく露について医師に相談してください
• 特定のアルミニウム化合物については、必ず製品安全データシート（SDS）を読んでください
簡単な回答
アルミニウム (symbol Al) is element 13 on the periodic table, a ポスト遷移金属 in period 3, group 13. Once more precious than gold, now the most-used metal after iron — because someone worked out how to electrolyse it cheaply. At room temperature it is a solid.
[Ne] 3s² 3p¹, giving 3 occupied shells holding 2, 8, 3 electrons respectively. Its outer shell holds 3 electrons, which is what sets its bonding behaviour.アルミニウム melts at 933.5 K (660.3 °C) and boils at 2792 K (2518.9 °C).
The standard atomic weight of アルミニウム is 26.982 u. That is a weighted average across its naturally occurring isotopes, which is why it is rarely a whole number.
アルミニウム has a density of 2.7 g/cm³. Water is 1.0 g/cm³, so a block of アルミニウム is about 2.7× heavier.
アルミニウム has a Pauling electronegativity of 1.61. The scale runs from 0.70 (francium, the least greedy for electrons) to 3.98 (fluorine, the most). Values in this middle band tend to form covalent rather than strongly ionic bonds.
アルミニウム was discovered in 1825 by Hans Christian Orsted. It is named after latin alumen, "alum".
アルミニウム makes up about 8.23% of the Earth's crust — one of the most abundant elements there is.