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Aluminium
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Aluminium
Allgemeines
Name	Aluminium
Symbol	Bereits
Ordnungszahl	13
Gruppe	Bohrgruppe
Zeitspanne	Periode 3
Block	P-Block
Serie	Hauptgruppenmetalle
Farbe	Silber grau
Chemische Eigenschaften
Atommasse (Sie)	26,9815
Elektronenkonfiguration	[Ne]3s2 3p1
Oxidationsstufen	3
Elektronegativität (Pauling)	1,61
Atomradius (Uhr)	143
1 Ionisationspotential (kJ·Maulwurf−1)	577,54
2. Ionisationspotential (kJ·Maulwurf−1)	1816,69
3. Ionisationspotential (kJ·Maulwurf−1)	2744,80
Physikalische Eigenschaften
Dichte (kg·ich−3)	2702
Härte (Mohs)	2,75
Schmelzpunkt (k)	933
Siedepunkt (K)	2740
Aggregatzustand	Fest
Schmelzwärme (kJ mol−1)	10,79
Verdampfungswärme (kJ mol−1)	293,40
Kristallstruktur	KVG
Molarvolumen (m3mol−1)	9,98·10−6
Schallgeschwindigkeit (mso−1)	5100
Spezifische Wärme (J kg−1·K−1)	880
Elektrischer Wiederstand (μΩ·cm)	2,65
Wärmeleitung (Wich−1·K−1)	237
SIEinheiten und Standardtemperatur und -druck werden verwendet, sofern nicht anders angegeben
Portal    Chemie

Aluminium ist ein Chemisches Element mit Symbol Bereits und Ordnungszahl 13. Es ist ein silbriges Weiß Hauptgruppenmetall. Der Name leitet sich von der Latein Wort Aluminium Welche Alaun meint.

Entdeckung

Aluminiumverbindungen waren bereits in der Antike bekannt. Zum Beispiel wurde Alaun verwendet, um Blutungen zu stillen. Es ist jedoch nicht einfach, das Metall aus Alaun zu lösen. Aluminium wurde in 1807 entdeckt von Humphry Davy, der versucht hat, es zuzubereiten Aluminiumoxid. Im 1825 bereit Hans Christian rsted eine unreine Form von Aluminium aus Aluminiumchlorid und KaliumAmalgam. Jahrelang war das Metall so kostbar, dass es zu Ornamenten verwendet wurde, wie die massive Aluminiumhaube am Turm der Washington Monument. Nicht bis 1886 wurde dank der Hall-Heroult-Prozess die elektrochemische Herstellung des Metalls im großen Maßstab.^[1]

Davy nannte es Metal called Aluminium. Ein paar Jahre später hat er es geschafft Aluminium of, die in amerikanischem Englisch gehalten wurde. In den meisten anderen Sprachen, einschließlich britischem Englisch, Aluminium.

Umkehren

Seit Beginn des 20. Jahrhunderts wird Aluminium als neues Produkt mit günstigen Eigenschaften faktisch vermarktet, wobei die Kehrseite lange Zeit ausgeblendet wird. Die Umwandlung von Bauxit zu Aluminium erfordert viel Strom, daher wurde das Wachstum der Aluminiumindustrie auch zum wichtigsten Faktor für die Elektrifizierung der westlichen Welt: Das Hochspannungsnetz hat seinen Ursprung in der Aluminiumindustrie und die Aluminiumproduktion ist ständig in Bewegung dorthin, wo der Strom günstig zu kaufen ist. Dies hat einerseits zu einem intensiven und umweltbelastenden Massentransport von Aluminiumrohstoffen von den Minen zu den Hütten in den USA geführt. Andererseits hat es in den Förderländern zum Bau von Wasserkraftwerken durch Staudämme geführt, die die natürliche Umwelt beeinträchtigen und (Ur-)Bewohner ihres Landes vertreiben. Ein Beispiel dafür in Surinam ist die Brokopondo-Stausee. Schmelzhütten - der Ort, an dem Aluminium hergestellt wird - sind nicht nur für ihren hohen Stromverbrauch bekannt, sondern auch dafür, dass sie giftige Chemikalien in die Umwelt freisetzen. Im Jahr 2003 wurde US ALCOA eine Geldstrafe in Höhe von 4 Millionen US-Dollar als Entschädigung für Schäden in Höhe seines Werks in Rockdale, Texas, auferlegt.^[2]

Die Gewinnung von Bauxit hat auch große Auswirkungen auf die Umwelt und die lokale Bevölkerung der Länder, in denen es in Ländern wie Surinam, Jamaika und Indonesien gewonnen wird. Die Gewinnung von Aluminium geht mit einem großflächigen Aushub des Bodens und damit der Zerstörung des Bodens einher Ökosystem. Die Gewinnung des Rohstoffs für Aluminium hinterlässt „Orangenseen“ aus hochgiftigem Oberflächenwasser mit hohen Konzentrationen an Quecksilber und Arsen.^[3] Trotz groß angelegter Bergungsarbeiten durch die Bergbauorganisationen – die oft im Besitz von Unternehmen in anderen Ländern als der Abbaustätte sind – besteht kaum eine Chance, dass sich die natürliche Umwelt jemals vollständig erholt. ^[4]

Alles in allem wird Aluminium von Herstellern oft für seinen umweltfreundlichen und recycelbaren Charakter gelobt, aber die Kehrseite des „Metalls der Zukunft“ wird nicht erwähnt. Trotz der Behauptungen der Hersteller gibt es Hinweise darauf, dass ein Großteil beispielsweise von Getränkedosen nicht recycelt wird und in der Umwelt landet. Das Recycling Network berichtete im Jahr 2018, dass jedes Jahr eine große Anzahl von Kühen in der niederländischen Tierhaltung aufgrund von Abfällen unter anderem aus Aluminium sterben würden.^[5]

Anwendungen und Operationen

Das Metall hat die Welt im Sturm erobert. Es ist ein wirtschaftlich besonders wichtiges Metall. Aluminium ist leicht (nur ein Drittel des Gewichts von Stahl oder Bronze-) und mit 4 % Kupfer, 1 % Magnesium, 1 % Mangan und 0,5 % Silizium gleichermaßen verschleiß- und korrosionsbeständig, außer Spannungsrisskorrosion. Aluminium korrodiert zwar, wenn es mit Sauerstoff in Kontakt kommt, aber die gebildete Oxidschicht ist glatt und geschlossen, so dass das darunterliegende Material nicht mehr korrodieren kann. Dieser Korrosionsprozess kann sich jedoch durch die Einwirkung von Luft in Kombination mit Feuchtigkeit fortsetzen, was als „Weißrost“ bezeichnet wird.^[6]

Es ist ein guter Dirigent, es ist nicht ferromagnetisch, aber wenn es mit einem sehr starken Magneten in Kontakt kommt, kann es seinen eigenen erzeugen Streustrom und erzeugen so ein gegenläufiges Magnetfeld. Es zündet nicht und ist relativ einfach zu formen. Aluminium ist daher der Baustoff der Wahl für die Luft- und Raumfahrtindustrie. Für Motoren ist es jedoch weniger geeignet, da es beim Erhitzen weicher wird.

Aluminium hat a Plasmafrequenz ab 15 eV^[7] und ist daher ein ausgezeichnetes Spiegel für die ganze Strahlung im Infrarot, sichtbar und nahultraviolett Bereich, insbesondere wenn die Spiegeloberfläche keiner Oxidation ausgesetzt ist. Es ist leicht zu verdampfen und Aluminium Spiegel wird in der sein Astronomie benutzt.

Das Metall kann passieren Laser schneiden verarbeitet werden aber oft auch in der gewünschten Form Besetzung.

Einige Anwendungsgebiete:

• fast alles Antitranspirantien (als Salz zum Beispiel Aluminiumchlorhydrat oder Alaun).
• Verpackung: Alufolie
• Spielzeug: es ist ein Bestandteil von zamak, das zum Beispiel für Modellautos wird eingesetzt
• Transportmittel (Wagen, Flugzeug, Raumfahrzeug, Zug, Fahrrad, Schiff, usw.)
• Haushaltsgeräte (Pfannen, Besteck, Sohle von Bügeleisen usw.)
• Campingausrüstung (Klappstuhl, Pfannen, Zeltstangen, etc.)
• Stromleitungen (typischerweise in Kombination mit Stahl oder als Legierung mit Magnesium und Silizium, wie AA 6201; seine Leitfähigkeit ist halb so hoch wie die von Kupfer, aber Aluminium kostet weniger und wiegt ein Drittel)
• Blitzableiter (viel billiger als Kupfer, daher weniger anfällig für Diebstahl)
• Antennen
• Bau Gebäude (Rahmen, Türen)
• Automobilindustrie (Aluminium Felgen und Teile von Verbrennungsmotoren)
• Dächer und Verkleidungen
• Gerüst und Leitern
• Yachtbau
• Anode an einem Unterwasserschiff aus Stahl zur Reduzierung der Korrosion des Stahls
• Licht- und Tonindustrie (Bauwesen)
• Möbel (Schränke, Sofas, Tische, Stühle und Betten)
• Gewächshauskonstruktionen (Dach- und Fassadensysteme)
• Lebensmittelfarbe (unter E-Nummer E173)

Bearbeitungstechniken in Aluminium

Extraktion

sehen Bayer-Verfahren für den Hauptartikel zu diesem Thema.

Bauxitmine

Aluminium findet sich auf dem Boden: 8,5% der Erde sind bedeckt mit Bauxit, die Erzform von Aluminium. Bauxit besteht aus Al₂Ö₃ (Aluminiumoxid) und Rest. Der Bauxit wird mit warmem (140 °C bis 240 °C, je nach Erzart) in Kontakt gebracht. Ätznatron. Die Natronlauge reagiert mit dem Aluminiumoxid zu Natriumaluminiumhydroxid (NaAl(OH)₄), bleibt diese in Lösung. Die restlichen Komponenten können durch Absetzenlassen und Filtrieren entfernt werden.

Die Lösung von Natriumaluminiumhydroxid wird dann abgekühlt, wobei Aluminiumhydroxid (Al(OH)₃) kristallisiert und Natronlauge bleibt zurück. Durch Erhitzen des Aluminiumhydroxids (dies nennt man Kalzinieren), wird das chemisch gebundene Wasser entfernt und Aluminiumoxid (Al₂Ö₃).

Produktion

sehen Hall-Heroult-Prozess für den Hauptartikel zu diesem Thema.

Das Aluminiumoxidpulver, Aluminiumoxid, wird dann in einen speziellen Ofen gegeben. Diese Öfen sind mit Elektrolyt gefüllt (einer geschmolzenen keramischen Substanz namens Kryolith). Bei einer Temperatur von knapp 1000 °C wird dann ein Gleichstrom durch die Flüssigkeit geleitet. Das im Elektrolyten gelöste Aluminiumoxid ist Elektrolyse gespalten, in dem flüssiges Aluminium und Sauerstoff veröffentlicht. Der Sauerstoff ist gebunden an Kohlenstoff, die in Form eines großen Blocks (der Anode) oben am Ofen hängt. Das Anode Somit wird während des Prozesses eine halbe Tonne Kohlenstoff pro Tonne produziertem Aluminium verbraucht. Das flüssige Aluminium sinkt auf den Ofenboden, wird abgesaugt und in die Gießerei gebracht. Dort wird es gereinigt und eventuell mit anderen Stoffen vermischt, um bestimmte Qualitäten von Aluminium zu erhalten. Anschließend werden Walzbrammen und Pressstäbe gegossen, aus denen die fertigen Aluminiumprodukte hergestellt werden können.

Aus 4 Tonnen Bauxit werden 2 Tonnen Aluminiumoxid hergestellt, woraus wiederum 1 Tonne Aluminium hergestellt wird. In den Niederlanden, nach der Schließung der Fabrik in Spülen nur im Delfzijl (DAMCO Aluminium Delfzijl) Aluminium hergestellt. Andere große Aluminiumhersteller sind die are RussischRUSSLAND, die Amerikaner Alkohol und der ChinesischChinalco.

Aluminiumrolle

Aussehen

Da Aluminium ein relativ unedles Metall ist, kommt es in der Natur nicht in reiner Form vor. In Verbindungen ist Aluminium jedoch sehr verbreitet. Aluminiumhaltig Mineralien machen etwa 8,5% der Erdkruste aus. Obwohl Aluminium ein Bestandteil von Ton ist, verwendet die Aluminiumindustrie das Mineral bevorzugt als Erz Bauxit. Das ist unter anderem Australien und Surinam gewonnen. Die Gewinnung aus Ton ist schwieriger und daher unrentabel. Es braucht jedoch relativ viel Energie, um das Metall aus seinen Verbindungen zu lösen.

Viel Aluminium ist daher heutzutage wiederverwendet. Die erforderliche Rückgewinnungsenergie von Aluminium aus Bauxit beträgt 155 MJ/kg, die Aufbereitungsenergie beträgt jedoch nur 5 % davon. Das Material weist praktisch keine Degeneration auf und ist praktisch zu 100 % wiederverwendbar.

Bemerkenswerte Funktionen

Eine Rolle Aluminium in einer brasilianischen Aluminiumfabrik

Aluminium ist ein silberweißes, flexibles Metall. Es ist an der Luft stabil, aber nur dank einer dünnen und geschlossenen Oxidschicht, die dem Metall ein mattes Aussehen verleiht. In Gegenwart von Quecksilbersalzen bildet sich jedoch ein Oxid, das eine unversiegelte Haut bildet. Unter diesen Bedingungen oxidiert das Metall in der Luft sehr schnell und fängt Feuer. In pulverisiertem Zustand ist es weit verbreitet in der Pyrotechnik verwendet (z. B. als fester Raketentreibstoff) oder in thermische Lanzen.

Die Chemie des Aluminiums wird durch die Tendenz Al³ Ionen zu bilden. Diese sind in der Regel nicht sehr lösbar. In Salpetersäure löst sich Aluminium zum Nitrat Al(NO₃)₃.Eine Lösung von Aluminiumnitrat ist in einer sauren Umgebung stabil, aber wenn die Säure speichert das Hydroxid Al(OH)₃ Nieder. Diese Verbindung ist jedoch amphoter: bei weiterem Anstieg des pH-Wertes geht es als Aluminat wieder in Lösung:

${Anzeigestil {ce {Al(OH)3 -> AlO(OH)2- -> AlO2(OH)^{-2} -> AlO3^{-3}}}}$

Es gibt eine reiche Sammlung von Oxiden, Hydroxiden und Oxyhydroxiden des Aluminiums, die auch als Mineral vorkommen:

• Bereits₂Ö₃: Aluminiumoxid (α-, β- und γ-Form)
• AlO(OH) Böhmit
• Al(OH)₃Gibbsite.

Sowohl α- als auch γ-Aluminiumoxid werden häufig als Trägermaterialien in der Katalyse verwendet. Sie sind in einer Vielzahl von spezifischen Oberflächen erhältlich.

Isotope

sehen Isotope von Aluminium für den Hauptartikel zu diesem Thema.

Aluminium hat neun Isotope, aber nur ein stabiles Isotop: Aluminium-27. Außerdem wird es eine Spur auf der Erde geben Aluminium-26 vor dem. Dieses Radioisotop ist kosmogenen Ursprungs. Meteoroiden einem intensiven Bombardement kosmischer Strahlung ausgesetzt sind, während sie sich noch frei durch den Raum bewegen, und dieses Isotop wird gebildet. Sobald sie die Erde erreicht haben, hört dieser Produktionsprozess auf und die Zerfallsuhr beginnt zu ticken, ähnlich wie die Kohlenstoff-14 Uhr das tut. Das Isotop zerfällt mit a halbes Leben von 720.000 Jahren. Diese Zerfallsprozess lässt sich feststellen, wie lange der Meteorit die Erde erreicht hat. Unsere Atmosphäre enthält auch eine geringe Menge Aluminium-26, das unter dem Einfluss kosmischer Strahlung emittiert Argon ist erzeugt. Mit diesem Aluminium lassen sich Sedimentgesteine ​​und Erosionsphänomene im Maßstab von Hunderttausenden bis Millionen von Jahren datieren.

Toxikologie und Sicherheit

In der Vergangenheit hat es für Aufregung gesorgt, weil einige Forscher einen Zusammenhang zwischen Aluminium und dem Alzheimer-Erkrankung, auch eine aktuelle Übersichtsstudie hat diese Besorgnis aufgeworfen.^[8] Soweit bekannt, hat das Metall keine biologische Funktion und keine größere direkte Toxizität, es sei denn, es wird in großen Mengen aufgenommen. In-vitro-Studien haben jedoch eine Neurotoxizität gezeigt.^[8] Es bleibt abzuwarten, ob bei der Verwendung von Aluminium-Kochgeschirr für solche toxischen Wirkungen ausreichend Aluminium freigesetzt wird. Insofern geht die Gefahr eher von aluminiumoxidhaltigen Magensäuretabletten aus als von der Verwendung von Aluminium-Kochgeschirr. Nach hartnäckigen Gerüchten könnte Aluminium Brustkrebs verursachen. Durch die Nutzung Deodorant mit Aluminium und Rasierschaum mit Parabene Frauen könnten eher an Brustkrebs erkranken, so eine Studie von McGrath (Chicago) aus dem Jahr 2003. Andere Forscher haben jedoch keine Beweise dafür gefunden.^[9]

Externe Links

• Lenntech.nl - Aluminium
• (und) EnvironmentalChemistry.com - Aluminium
• (und) WebElements.com - Aluminium
• (und) Daten von Aluminium in der GESTIS-Stoffdatenbank des Deutschen Institut für Arbeitsschutz der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung (WENN EIN) (JavaScript erforderlich)
• (NL) Aluminiumzentrum Belgien, Wissenszentrum für die Aluminiumindustrie
• (und) Europäisches Aluminium, Europäischer Verband der Aluminiumhersteller

Mediendateien zu diesem Thema finden Sie auf der Seite Aluminium auf Wikimedia Commons.