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ALUMINIUM (Al
General:
Name: abgeleitet von lat. alumen = alum(aluminiumverbindung)
Bestellnummer: 13
Schmelzpunkt(°C): 660
Siedepunkt(°C): 2470
Dichte(g/cm³): 2.7
Ionenradius(nm): 0.051
1. Ionisationsenergie (eV): 5,84
Oxidationszahlen: 3 und (selten) +1
Mohs Härte: 2-2.9
valence configuration(Zuweisung von e– mit hohen Energieniveaus): (3s)²(3p)¹
rel. Atommasse: 26.98154
occurrence:
Al ist das dritthäufigste Element und das häufigste Metall der festen Erdrinde (in
Alumosilicates). Es kommt nicht in fester (=elementarer) Form vor, sondern nur in seinen
acid Verbindungen. (Feldspat, Glimmer, Tonerde).
I sind: Aluminiumoxid Al2O3, H2<<=3>O, Natriumfeldspat (Feldspat ist eine Gruppe von steinbildenden Tektosilikatmineralien, die etwa 40% der kontinentalen Erdkruste ausmachen) Na[AlSi], Kalkfeldspat Ca[AlSi3O8]andcryolite Na3[AlF6].
Bauxites sind von höchster technischer Bedeutung.
The Hauptvorkommen befinden sich in Australien , Guinea, Brasilien , Indien , China und Kamerun.
Ein Weltbestand von etwa 25 . 109 t ein Jahresverbrauch von 2.3 . 107 t opposite.
tritt fast ausschließlich durch Schmelzflusselektrolyse von Al2O3 nach einem von P.T.
Héroult und Ch. M. Hall bereits 1886. Es besteht aus 2 Ebenen:
1. Aufschluss des Rohmaterials Bauxit (=Kollektivbezeichnung für Hydroxid
Aluminiumoxidmineralien: SiO2, TiO, da
sonst die edleren
Verunreinigungen elektrolytisch mit dem Al ausfallen würden, was die Rückgewinnung von
reinem Aluminium unmöglich macht.
Dry digestion genommen von SiO2-rich bauxites: Geschliffener Bauxit, kalziniert
Soda (Aluminiumhydroxid entwässert zu Aluminiumoxid) und Branntkalk werden
gemischt und in großen Drehrohröfen (bis 100m Länge) bei 1000°C geglüht. Das
Sinterprodukt wird mit Wasser behandelt und das unlösliche Eisenhydroxid als
red sludge abgetrennt, das Aluminat von CO2 als Al(OH)3entfernt und ersetzt durch
glow in α– Al2O3 konvertiert.
Al2O3 + Na2CO3 !”
Nasse Verdauung folgt von SiO2
Bayer Methode :
Trockener und gemahlener Bauxit wird mit NaOH verdaut.
Al geht als Aluminat in Lösung, die Zusatzmittel bleiben im roten Schlamm.Durch Inokulation mit Al(OH)(Kristallisationsbeschleunigung) und Rühren des Al
als Aluminiumhydroxid (Aluminiumhydroxid, Al3, wird in der Natur als das Mineral Gibbsit und seine drei viel selteneren Polymorphe gefunden: Bayerit, doyleite und nordstrandite) und durch anschließendes Glühen in Drehrohröfen bei
1200°C in α– Al2O3 konvertiert.
1. Al(OH)3 + NaOH Na[Al(OH)4]
2. 2 Al(OH)3 + 3 H2O
Die gewonnene Natronlauge kehrt zum Auflöseprozess zurück.
Der bei der Faulung anfallende Rotschlamm wurde früher deponiert. In der Zwischenzeit
wird es teilweise zu Eisen, Farbpigmenten und Flockungsmitteln verarbeitet. Für das Aluminiumoxid (Aluminiumoxid oder Aluminiumoxid (in den USA ) wird in einer Schmelze aus Kryolith
gelöst. Dadurch sinkt die Badtemperatur auf 950°C, während bei reinem Al2O der
Melting point ist 2045°C. 7 g/cm³) und entweicht somit
reoxidation durch die Luftsäure.
2. Schmelzflusselektrolyse von reinem Al
Der Elektrolyseofen besteht aus einer mit Kohlenstoff ausgekleideten Wanne (Kathode), in die
Graphit (Graphit, archaisch als Lot bezeichnet, ist eine kristalline Form von Kohlenstoff, ein Halbmetall, ein natives Element Mineral und eines der Allotrope von Kohlenstoff) Elektroden von oben als Anoden vorstehen. Aluminiumoxid wird der Schmelze in regelmäßigen Abständen von
spacing zugegeben, wobei der elektrische Strom (Ströme bis oben
100.000 A bei 5-7 V Spannung) in Al und O2 disassembliert wird. Die Stromverluste in der Schmelze
heat them up simultaneously. O2 reagiert auf die Anoden zu CO und CO2 und entweicht. Das
geschmolzenes Al sammelt sich am Boden der Wanne und wird von Zeit zu Zeit abgesaugt
.
Der Reinheitsgrad des erhaltenen Al beträgt 99,5-99,9%.
1. Kathode: 4 Al3+ + 12 e– “. 4 Al
2 Anode: 3 C + 6 O2- “. 3 CO2 # + 12 e
C + CO2
bauxite, ½ t Elektrodenmaterial, 20 GJ(gigajoules) thermische Energie zur Reinigung des Bauxits
und 13,5 MWh elektrische Energie für die eigentliche Elektrolyse zu erhalten.
Der Schmelzflusselektrolyseprozess verursacht Umweltprobleme , da pro Tonne Al ca. 50kg
cryolite (Kryolith ist ein seltenes Mineral, das mit der einst großen Lagerstätte in Ivigtût an der Westküste Grönlands identifiziert wurde, die bis 1987 erschöpft war) wird zersetzt (Anode (Anode ist eine Elektrode, durch die konventioneller Strom in eine polarisierte elektrische Vorrichtung fließt). Es entsteht Fluor, das von
Abgasreinigungssystemen zurückgehalten und anschließend mit Sodalösung
umgesetzt wird. F reagiert mit H
2O zu Fluorwasserstoff HF, der Natriumfluorid mit der basischen
Sodalösung für die Kryolithproduktion bildet. Dennoch
erhebliche Mengen pflanzenschädigender HF entweichen in die Umwelt.
Seit 1975 wurde Al auch in großem Umfang durch Elektrolyse von AlCl3
fluid, geringere Umweltbelastung.
3. Die Veredelung von Al
This ist in einigen Fällen notwendig: es wird durch Dreischicht-Elektrolyse durchgeführt (In der Chemie und in der Herstellung ist die Elektrolyse eine Technik, die einen elektrischen Gleichstrom verwendet, um eine ansonsten nicht spontane chemische Reaktion anzutreiben): Die Zelle
besteht aus einem mit Magnesitsteinen beschichteten Eisentank, der Boden ist mit Carbon
ausgekleidet und als Anode geschaltet. Graphitkathoden ragen von oben heraus. Das Al ist alloyed mit Kupfer zur Erhöhung der Dichte und geschmolzen in den unteren Teil der Zelle. Eine Salzschmelze, die spezifisch leichter ist als reines Al, wird darüber geschichtet. Bei der Elektrolyse steigt nur das reine (99,99%) Al zur Kathode, schwimmt auf der salt melt und wird dort abgeschnitten.
Properties:
Al ist ein silberfarbenes, duktiles und unedles Leichtmetall mit kubischer Fläche zentriert Gitterstruktur.
über 600°C nimmt es eine körnige Struktur an (Aluminiumkorn);
es kann leicht zu Pulver gemahlen werden (Aluminiumbronze).
Al ist korrosionsbeständig, weil es schnell eine sehr dünne, dichte, harte
und transparente Oxidschicht auf der Oberfläche bildet, die vor weiterer Korrosion schützt, so dass Al korrosionsbeständiger ist als das wesentlich edlere Eisen. Diese Oxidschicht kann durch anodische Oxidation(Eloxalprozess = elektrolytisch oxidiert Aluminium ) auf 0,02 mm erhöht werden. Diese inaktive Schutzschicht muss zum Löten entfernt werden.
Die elektrische Leitfähigkeit ist hoch, etwa 2/3 des Kupfers; Al ist auch ein guter heat conductor. In wässriger Lösung hauptsächlich das Kation[Al(H2O. Die Verbindungen haben sowohl ionischen als auch kovalenten Charakter.
use:
Low density, gute elektrische und thermische Leitfähigkeit, Korrosionsbeständigkeit
und hohes Reflexionsvermögen machen Al – und insbesondere seine mechanische Festigkeit
Legierungen – ein weit verbreitetes Material und Baumaterial.
Flugzeuge und Schiffbau gehören zu den Hauptkunden. Für Folien, Drähte (insbesondere
Hochspannungskabel), Heizkörper, Kochgeschirr, Kühlschränke, Gefäße und Behälter wird Al
verwendet; auch in der Brandbekämpfung, für Rostschutzbeschichtungen, in der Strahltechnik, bei
Spiegelherstellung und in der Metallgewinnung und -schweißung mit Hilfe von Thermit.
Mehr und mehr Al wird zu Getränkedosen verarbeitet. Al wird auch in
von Lebensmittelverpackungen immer wichtiger. Aufgrund seiner hohen Duktilität kann es bis zu 0,004 mm dünn ausgerollt werden
Aluminiumfolie Da Aluminium wasserundurchlässig ist, verwenden Sie
Aluminiumfolien als Feuchtigkeitssperre gegen aufsteigende Feuchtigkeit bis
Kellerfundamente und als Wasserdampfsperre gegen das Eindringen warmer, feuchter Luft in
Glaswolle Wärmedämmung.
Aluminium hat bereits eine Recyclingrate von etwa 35%, die weiter verbessert werden könnte . Nicht einmal 10% des
Energieverbrauchs der neuen Produktion ist für das Einschmelzen von altem Aluminium notwendig. Allerdings kann das recycelte Aluminium nicht mehr für alle Anwendungen verwendet werden, da es unkontrollierbare Mengen von alloy metals.
Wichtige Verbindungen:
Aluminiumoxid Alexistiert in mehreren Modifikationen; sind die wichtigsten: hexagonal-rhombodische Kristalle, unlöslich in Säuren und
Bases. Vorkommen in der Natur als Korund (Korund ist eine kristalline Form von Aluminiumoxid, die typischerweise Spuren von Eisen, Titan, Vanadium und Chrom enthält) (feinkörnig) oder Schmirgel (Granulatgemisch
von feinkörnigem Korund, Magnetit, Hämatit, Illmenit und Quarz; Schleifmittel). (Bauxit, ein Aluminiumerz, ist die weltweit wichtigste Aluminiumquelle) werden gewonnen und schmelzen erst bei 2500°C. Es ist das Ausgangsmaterial für die Herstellung von Al, einem weit verbreiteten Schleifmittel und wird für die Herstellung von hochfesten Anlagen verwendet. hygroskopisch (Hygroskopie ist das Phänomen des Anziehens und Haltens von Wassermolekülen aus der Umgebung, die normalerweise bei normaler oder Raumtemperatur ist), kubisch kristallisierende Substanz, löslich in Säuren und Basen. Es ist ein guter Absorber, ein vielseitiger Katalysator und wird durch Glühen bis zu 300°C aus den Hydroxiden, Metahydroxiden und Oxihydraten von Al hergestellt.
Aluminiumtrihydroxid <FONT=”Times New Roman”>Al(OH)3 ist amphoter und löst sich in Säuren und Basen auf.
Das Alumination bildet etwas höhermolekulare Oxoverbindungen. Die verschiedenen
Aluminiumhydroxide und ihre Modifikationen ändern sich schließlich in das stabile,
um.
Kaliumalaun(Alaun) . 12 H2O sind farblose Octäder, die bei etwas über 90°C in ihrem eigenen Kristallwasser schmelzen. In der Natur kommt es als Alunit vor. Alaun ist wirksam
adstringierend(= hämostatisch). Die technische Herstellung erfolgt durch Aufschluß von bauxite mit Schwefelsäure (Schwefelsäure ist eine hochkorrosive starke Mineralsäure mit der Summenformel H2SO4 und einem Molekulargewicht von 98,079 g/mol). Die Verwendung von Alaun ähnelt der von Aluminiumsulfat (Aluminiumsulfat ist eine chemische Verbindung mit der Formel Al23).
Aluminiumchlorid AlCl3 ist eine farblose, hygroskopische, kristalline, feuchte Luft
Raucherverbindung. Produktion durch Erhitzen von Al-Chips in trockenem HCl-Gas.
AlCl3 bildet sogenannte Additionsverbindungen mit anorganischen und organischen Spendern;
auf die seine katalytische Wirkung (z.B. beim Cracken Mineralöl).
Aluminiumsulfat(Aluminiumoxidsulfat) Al2 bildet farblose, nadelartige Kristalle; in water-free Form ist es ein weißes Pulver. Herstellung durch Auflösen von Aluminiumhydroxid in warmer Schwefelsäure . Anwendung: als Ausgangsprodukt für fast alle anderen Aluminiumcompounds, Basis für Papierleime, Gerbstoffe und Beizen, Füllstoff für Synthetischer Gummi.