Aluminium

S.g. Herr Professor, liebe Mitschüler, wir möchten euch heute unser Referat, über Eisen und Aluminium vorstellen. Als erstes werden wir mit dem Aluminium beginnen.

Vorweg noch einige Angaben zum Aluminium die ihr auch auf Euren Thesenblatt finden könnt:

Das Symbol von Aluminium ist Al, die Ordnungszahl beträgt 13, die anderen Werte erwähnen wir nicht, da wir glauben, daß das dann für manche zu schwierig wird.

Der deutsche Chemiker A. S. Marggraf entdeckte 1754 die “Alaunerde” d.h. das Aluminiumoxid Al²O³. Der Däne Hans Christian örsted (1777-1852) beschrieb bereits Aluminium als ein Zinn an Farbe und Glanz ähnliches Metall. Er verzichtete jedoch auf weitere Versuche und teilte seine Ergebnisse Friedrich Wöhler mit, der sich mit Zustimmung örsteds die Abscheidung des Aluminiums vornahm. 1827 reduzierte Wöhler wasserfreies Aluminiumchlorid mit Kalium. Er erhielt geringe Mengen von Aluminiumpulver. Erst 1845 war es möglich, metallisches Aluminium in Stecknadelkopfgröße abzuscheiden. In Frankreich beschäftigte sich der Chemiker H. S. Deville seit 1854- angeregt durch Wöhlers Arbeiten- - mit der Abscheidung von Aluminium. Auf der Pariser Weltausstellung zeigt er bereits einen kleinen Aluminiumblock, dem er die Erklärung mitgab: “Silber aus Lehm”.

Der Siegeszug des neuen Metalls war damals noch nicht abzuschätzen, erst die energieintensivere Schmelzflußelektrolyse brachte den Durchbruch zu der heute großtechnischen Aluminiumproduktion. Kein Metall konnte in wenigen Jahren derartige Produktionszuwächse verzeichnen wie Aluminium. Und dabei sind die technisch möglichen Anwendungsbereiche noch nicht ausgeschöpft.

Nun möchte ich euch was über das Vorkommen des Aluminiums erzählen:

Aluminium ist das in der Natur am häufigsten vorkommende Metallelement. In der Anordnung der Elemente nach ihrer Häufigkeit steht es an 3.Stelle. Wichtige Aluminiumverbindungen sind die Feldspate und die durch Verwitterung aus ihnen entstandenen Tone, ferner Bauxit (Plakat) das Ausgangsmaterial für die Aluminiumgewinnung.

Nun noch was über die Gewinnung von Aluminium. Die technische Gewinnung von Aluminium geschieht heute ausschließlich durch Schmelzflußelektrolyse von Tonerde. Ausgangsmaterial ist das Aluminiumerz Bauxit. Es wird zu Tonerde-Al²O³- verarbeitet. Um die Schmelztemperatur zu senken, wird das reine Aluminiumoxid in geschmolzenem Kryolith (Na³ALF6), einem auf Grönland vorkommenden Mineral, gelöst und durch den elektrischen Strom zerlegt. Nun wird euch Jochen über den Elektrolyseofen, über die Verwendung und über Aluminium Verbindungen noch was erzählen.

Als erstes werde ich euch was über den Elektrolyseofen erzählen. Der Elektrolyseofen ist eine Eisenblechwanne, deren Boden und Seitenwände mit einem Kohlefutter ausgekleidet sind. Diese Kohleschicht dient als Kathode. Die Anode bilden Kohlestäbe, die an einer Stromschiene so aufgehängt sind, daß sie in die Schmelze tauchen. Al²O³ (Aluminiumoxid) besteht aus Al³+-Ionen und O²- Ionen. Bei Stromdurchgang wandern die Aluminiumionen zur Kathode. Hier nehmen sie Elektronen auf und werden dadurch zu metallischem Aluminium entladen. Das flüssige Aluminium sammelt sich am Boden der Wanne und wird von Zeit zu Zeit in fahrbare Tiegel abgesaugt. Die Sauerstoffionen wandern zur Anode, wo sie durch Abgabe der Elektronen entladen werden. Der an der Anode entstehende Sauerstoff oxidiert den Kohlenstoff der Anode zu Co und Co². Die Anoden werden also während der Elektrolyse verbraucht. Der Stromverbrauch der Aluminiumwerke ist sher hoch. Zur Abscheidung von 1kg Aluminium ist ein Energieaufwand von etwa 20 kWh erfordelich. österreichs größtes Aluminumwerk befindet sich in Ranshofen (Oberösterreich), ein weiteres in Lend (Salzburg).

Nun kommen wir zu den Eigenschaften des Aluminiums

Aluminium ist ein silberweißes, sehr leichtes Metall, das sich gut formen und zu dünnen Folien auswalzen läßt. Es besitzt hohe Wärmeleitfähigkeit und ist daher ein geeignetes Material für Kochgefäße, da es Wärme des Herdes schnell aufnimmt und schnell an das Kochgut abgibt.

An der Luft überzieht sich Aluminium mit einer dünnen Oxidschicht, die sehr fest auf der Oberfläche haftet und das darunterliegende Metall schützt. Die natürliche Schutzschicht kann durch chemische oder durch elektrolytische Oxidation erheblich versärkt werden, wodurch chemische Wiederstandsfähigkeit, Oberflächenhärte und Verschleißfestigkeit erhöht werden. Diese technische Oxidation ist unter dem Begriff Eloxal bekannt Eloxal heißt: elektrisch oxidiertes Aluminium. Die Oxidschichten sind in wäßrigen Lösungen von Säuren und Basen löslich. Daher dürfen Pflegemittel mit oxidlösender Wirkung, wie sie für andere Metall üblich sind, nicht verwendet werden.

Den letzten Punkt, den ich euch erzählen werde, ist die Verwendung des Aluminiums im Altag:

Aluminium ist ein vielseitig verwendestes Gebrauchsmetall. Sein geringes Gewicht und seine Korrosionsbeständigkeit machen es zu einem idealen Werkstoff für Geräte, Behälter und für die Lebensmittelindustie, für zahlreiche Haus- und Küchengeräte und Campingartikel.

Eloxiertes Aluminium findet in steigendem Maße Verwendung im Baugewerbe zur Herstellung von Treppengeländern, Fenster-, und Türgriffen, Beschlägen und Außenverkleidungen- ferner in der Schmuckindustrie.

Aluminiumfolien dienen zum Verpacken von Schokolade, Zigaretten, Suppenwürfel, Käse, Butter, usw.

Flaschenkapseln, Tuben, Fischkonservendosen, Röhrchen und Schachteln für Arzneimittel, werden heute aus Aluminium hergestellt.

Wir hoffen, daß euch unsere Teil über das Aluminium gefallen hat, und geben nun weiter an Makus und Lini, die uns das Eisen etwas näher bringen.

THESENBLATT

ALUMINIUM

Symbol: Al

Ordnungszahl: 13

Relative Atommasse: 26,9825

Schmelzpunkt: 660,1°C

Siedepunkt: 2450,0°C

Dichte: 2,699g/cm³

Oxidationszahl: +3

Der deutsche Chemiker A. S. Marggraf entdeckte 1754 die “Alaunerde” d.h. das Aluminiumoxid Al²O³.

Der Däne Hans Christian örsted (1777-1852) beschrieb bereits Aluminium als ein Zinn an der Farbe und Glanz ähnliches Metall.

Friedrich Wöhler, nahm die Abscheidung des Aluminiums vor. 1827 reduzierte Wöhler wasserfreies Aluminiumchlorid mit Kalium. Er erhielt geringe Mengen von Aluminiumpulver. 1845 war es möglich, metallisches Aluminium in Stecknadelkopfgröße abzuscheiden.

Erst die energieintensivere Schmelzflußelektrolyse brachte den Durchbruch zu der heute großtechnischen Aluminiumproduktion.

Vorkommen:

Aluminium ist das in der Natur am häufigsten vorkommende Metallelement. In der Anordnung der Elemente nach ihrer Häufigkeit steht es an 3.Stelle.

Wichtige Aluminiumverbindungen sind die Feldspate und die durch Verwitterung aus ihnen entstandenen Tone, ferner Bauxit, das Ausgangsmaterial für die Aluminiumgewinnung.

Bauxit:

Enthält 55 - 65% Al²O³. Der Name wurde nach einer der ersten Fundstätten gegeben → Les Baux in Südfrankreich.

Gewinnung:

Die technische Gewinnung von Aluminium geschieht heute ausschließlich durch Schmelzflußelektrolyse von Tonerde. Ausgangsmaterial ist das Aluminiumerz Bauxit Es wird zu Tonerde - Al²O³- verarbeitet. Um die Schmelztemperatur zu senken, wird das reine Aluminiumoxid in geschmolzenem Kryolith (Na³AIF6), einem auf Grönland vorkommenden Mineral, gelöst und durch den elektrischen Strom zerlegt.

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