Aluminium

Beschreibung / Inhalt
Das Dokument behandelt das Metall Aluminium (Abkürzung: Al) und seine Eigenschaften, Vorkommen, Gewinnung, Verwendung und wichtige Verbindungen.

Aluminium ist das dritthäufigste Element und das häufigste Metall der festen Erdrinde, kommt jedoch nicht elementar vor, sondern nur in Verbindungen wie Tonerde, Bauxit, Feldspäten, Glimmer und Kryolith. Die Hauptvorkommen liegen in Australien, Guinea, Brasilien, Indien, China und Kamerun. Das Element hat die Ordnungszahl 13, eine relative Atommasse von 26,98154 und verfügt über eine gute Wärme- und elektrische Leitfähigkeit.

Die Gewinnung von Aluminium erfolgt fast ausschließlich durch Schmelzflusselektrolyse, einem Verfahren, das von P.T. Héroult und Ch. M. Hall entwickelt wurde. Dabei wird der Rohstoff Bauxit aufgeschlossen und anschließend elektrolytisch zersetzt. Der Reinheitsgrad des gewonnenen Aluminiums beträgt 99,5-99,9%.

Die Verwendung von Aluminium ist vielseitig und weitverbreitet aufgrund seiner geringen Dichte, guten elektrischen und thermischen Leitfähigkeit, Korrosionsbeständigkeit und hohem Reflexionsvermögen. Wichtige Anwendungsgebiete sind Flugzeug- und Schiffsbau, Hochspannungskabel, Heizkörper, Kochgeschirr, Kühlgeräte, Getränkedosen und Lebensmittelverpackung. Es zeichnet sich durch eine hohe Recyclingquote aus, da zum Einschmelzen von Altaluminium nur 10% des Energieaufwandes der Neuproduktion benötigt werden.

Wichtige Verbindungen von Aluminium sind Aluminiumoxid (Al2O3) und Aluminiumtrihydroxid (Al(OH)3). Aluminiumoxid kommt in verschiedenen Formen vor, wie zum Beispiel Korund und Schmirgel, und dient als Ausgangsmaterial für die Herstellung von Aluminium, Schleifmitteln und feuerfesten Geräten. Aluminiumtrihydroxid ist amphoter und löst sich in Säuren und Basen.

Neben der Schmelzflusselektrolyse wird seit 1975 auch großtechnisch Aluminium durch Elektrolyse von AlCl3 gewonnen, was Vorteile wie den Verzicht auf Flussmittel und eine geringere Umweltbelastung mit sich bringt. Die Schmelzflusselektrolyse-Verfahren haben jedoch Umweltprobleme, da pro Tonne Aluminium etwa 50kg Kryolith zersetzt werden. Dabei entstehen bei der Elektrolyse pflanzenschädliche Stoffe wie Fluorwasserstoff (HF), die in die Umwelt gelangen können.

Zusammenfassend behandelt das Dokument ausführlich zahlreiche Aspekte rund um Aluminium, einschließlich seiner Eigenschaften, Vorkommen, Herstellungsverfahren, Verwendung und wichtigen Verbindungen. Dabei werden auch Umweltprobleme und Recyclingmöglichkeiten thematisiert.
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Auszug aus Referat
Matthias Apfelthaler, 7B ALUMINIUM (Al ) Allgemeines: Name: abgeleitet von lat. alumen Alaun(Aluminiumverbindung) Ordnungszahl: 13 Schmelzpunkt( C): 660 Siedepunkt( C): 2470 Dichte(g cm ): 2,7 Ionenradius(nm): 0,051 1. Ionisierungsenergie(eV): 5,84 Oxidationszahlen: 3 und (selten) 1 Mohssche Härte: 2-2,9 Valenzkonfiguration(Zuordnung der e- mit Hochzahlen zu entspr. Energieniveaus): (3s) (3p) rel. Atommasse: 26,98154 Vorkommen: Al ist das dritthäufigste Element überhaupt und das häufigste Metall der festen Erdrinde(in Alumosilicaten). Es kommt nicht gediegen( elementar) vor, sondern nur in seinen Sauerstoffverbindungen. (Feldspäte, Glimmer, Tonerden). Wichtige Aluminiummineralien sind: Tonerde Al2O3, Bauxit Al2O3 . H2O, Kalifeldspat K AlSi3O8 , Natronfeldspat Na AlSi3O8 , Kalkfeldspat Ca AlSi3O8 und Kryolith Na3 AlF6 . Von technisch größter Bedeutung sind die Bauxite. Die Hauptvorkommen liegen in Australien, Guinea, Brasilien, Indien, China und Kamerun. Einem Weltvorrat von rund 25 . 109 t steht ein jährlicher Verbrauch von 2,3 . 107 t gegenüber. Gewinnung: erfolgt fast ausschließlich durch Schmelzflußelektrolyse von Al2O3 nach einem von P.T. Héroult und Ch. M. Hall bereits 1886 entwickelten Verfahren. Es besteht aus 2 Stufen: 1. Aufschluß des Rohstoffs Bauxit( Sammelbezeichnung für hydroxidische Tonerdemineralien: Al2O3, H2O, Fe2 O3, SiO2, TiO2;), da sich sonst die edleren Verunreinigungen mit dem Al elektrolytisch abscheiden würden, was die Gewinnung von Reinaluminium ...
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