Aluminium
Aluminium ist das 13. Element im Periodensystem der chemischen Elemente.
| |||||||||||||||||||
Allgemein | |||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Name, Symbol, Ordnungszahl | Aluminium, Al, 13 | ||||||||||||||||||
Serie | Metalle | ||||||||||||||||||
Gruppe, Periode, Block | 13 (IIIA), 3, p | ||||||||||||||||||
Dichte, Mohshärte | 2700 kg/m3, 2,75 | ||||||||||||||||||
Aussehen | silbrig | ||||||||||||||||||
Atomar | |||||||||||||||||||
Atomgewicht | 26,981538 amu | ||||||||||||||||||
Atomradius (berechnet) | 125 (118) pm | ||||||||||||||||||
Kovalenter Radius | 118 pm | ||||||||||||||||||
van der Waals-Radius | k. A. | ||||||||||||||||||
Elektronenkonfiguration | [Ne]33s2 3p1 | ||||||||||||||||||
e- 's pro Energieniveau | 2, 8, 3 | ||||||||||||||||||
Oxidationszustände (Oxid) | 3 (amphoter) | ||||||||||||||||||
Kristallstruktur | kubisch flächenzentriert | ||||||||||||||||||
Physikalisch | |||||||||||||||||||
Aggregatzustand (Magnetismus) | fest (paramagnetisch) | ||||||||||||||||||
Schmelzpunkt | 933,47 K (660,32 °C) | ||||||||||||||||||
Siedepunkt | 2792 K (2519 °C) | ||||||||||||||||||
Molares Volumen | 10,00 · 10-3 m3/mol | ||||||||||||||||||
Verdampfungswärme | 293,4 kJ/mol | ||||||||||||||||||
Schmelzwärme | 10,79 kJ/mol | ||||||||||||||||||
Dampfdruck | 2,42 · 10-06 Pa bei __ K | ||||||||||||||||||
Schallgeschwindigkeit | 5100 m/s bei 933 K | ||||||||||||||||||
Verschiedenes | |||||||||||||||||||
Elektronegativität | 1,61 (Pauling-Skala) | ||||||||||||||||||
Spezifische Wärmekapazität | 900 J/(kg · K) | ||||||||||||||||||
Elektrische Leitfähigkeit | 37,7 · 106/m Ohm | ||||||||||||||||||
Wärmeleitfähigkeit | 237 W/(m · K) | ||||||||||||||||||
1. Ionisierungsenergie | 577,5 kJ/mol | ||||||||||||||||||
2. Ionisierungsenergie | 1816,7 kJ/mol | ||||||||||||||||||
3. Ionisierungsenergie | 2744,8 kJ/mol | ||||||||||||||||||
4. Ionisierungsenergie | 11577 kJ/mol | ||||||||||||||||||
5. Ionisierungsenergie | 14842 kJ/mol | ||||||||||||||||||
6. Ionisierungsenergie | 18379 kJ/mol | ||||||||||||||||||
7. Ionisierungsenergie | 23326 kJ/mol | ||||||||||||||||||
8. Ionisierungsenergie | 27465 kJ/mol | ||||||||||||||||||
9. Ionisierungsenergie | 31853 kJ/mol | ||||||||||||||||||
10. Ionisierungsenergie | 38473 kJ/mol | ||||||||||||||||||
Stabilste Isotope | |||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||
SI-Einheiten und Standardbedingungen werden benutzt, sofern nicht anders angegeben. |
Das Leichtmetall Aluminium hat eine stumpfe, silbergraue Erscheinung aufgrund der dünnen Oxidschicht, die sich sehr schnell an der Luft bildet. Diese Oxidschicht macht Aluminium sehr korrosionsbeständig. Aluminium ist das dritthäufigste Element in der Erdkruste und tritt nur chemisch gebunden auf. Aluminium ist ein guter elektrischer Leiter, es ist zudem sehr weich, dehnbar und kann durch Auswalzen zu dünner Folie verarbeitet werden. Seit 1965 steht Aluminium im Verdacht möglicherweise Alzheimer auslösen zu können.
Table of contents |
2 Herstellung 3 Verwendung 4 Aluminiumlegierungen 5 Aluminiumverarbeitung 6 Beispiele chemischer Verbindungen |
Vorkommen
Aluminium kommt in der Natur häufig als Aluminiumsilikat xAl2O3*ySiO2*M2O vor. Reines Al2O3 kommt nur selten vor und ist uns bekannt als Edel- und Halbedelstein. Je nach Verunreinigung sprechen wir von Smaragden, Rubinen oder Saphiren. Weit aus häufiger kommt Aluminium im Bauxit vor
Herstellung
Erstmals (1825) durch Oersted aus Aluminiumchlorid und Kaliumamalgam, später (1827) durch Wöhler aus Aluminiumchlorid und metallischem Kalium. Technisch wird Aluminium durch Schmelzflusselektrolyse hergestellt (Kryolith-Tonerde-Verfahren, Bayer-Verfahren).
Die Herstellung von Aluminium ist bedeutend energieaufwendiger als die der meisten anderen Metalle, das gilt auch für das recyceln, was aber nicht ganz so energieaufwendig wie die Herstellung selbst ist.
Daher steht die Verwendung von Aluminium beispielsweise im Autobau unter starker Kritik der Umweltverbände.
Beim Abbau von Bauxit werden in Brasilien grosse Flächen Regenwald vernichtet, vor allem zur Einschmelzung von Bauxit zu Tonerde bzw. Aluminiumoxid.
Verwendung
Wegen der geringen Dichte von Aluminium wird dieses Metall vor allem in der Produktion für Luft und Raumfahrt eingesetzt; auch im Fahrzeugbau hat Aluminium eine steigende Bedeutung. In Legierungen mit Silizium und anderen Metallen werden Festigkeiten in Stranggussprofilen erreicht, die denen von Stahl nur wenig nachstehen. Damit wird das Aluminium zur Gewichtsreduzierung sehr beliebt. Im Haushalt trifft man Aluminium in Form von Getränkedosen und Aluminiumfolie an, zuweilen auch als Kochtöpfe.
Aluminiumlegierungen
Die erste hochfeste, aushärtbare Aluminiumlegierung bekam 1907 den Markennamen Duraluminium.
Aluminium kann im schmelzflüssigen Zustand mit Kupfer, Magnesium, Silizium, Eisen, Titan, Beryllium, Chrom, Zink, Zirkon und Molybdän legiert werden um bestimmte Eigenschaften zu fördern oder andere, ungewünschte Eigenschaften zu unterdrücken
Aluminiumgusslegierungen Herstellung von Motoren- und Getriebegehäusen
Aluminiumknetlegierungen Platten und Bandproduktion durch Warmumformen (Walzen, Strangpressen)
Aushärtung von Aluminiumlegierungen Gitterverspannung durch Abschrecken
Es gibt Aluminium Knetlegierungen AW(eng. wrought) z.b. AlMg4,5Mn und Aluminium Gußlegierungen AC. Aluminium Gußlegierungen werden z.b für Leichtmetallfelgen verwendet.
Auflistung verschiedener typischer Aluminiumlegierungen.
Aluminiumverarbeitung
Urformen:
Beispiele chemischer Verbindungen
Aluminiumoxid Al2O3 auch als Tonerde oder Korund bekannt, liegt als weißes Pulver oder als sehr harte Kristalle vor, wird als Schleif- oder Poliermittel verwendet. Kaliumaluminiumsulfat KAl(SO4)2, bekannt als "Alaun" zum Blutstillen. Aluminiumazetat (CH3-COO)3Al, bekannt als essigsaure Tonerde für entzündungshemmende Umschläge. Aluminiumorganische Verbindungen - Triethyaluminium u.v.m. - werden im großtechnishen Massstab als Katalysatoren in der Polyethylen-Herstellung als Katalysator eingesetzt, ein weiteres Anwednungsgebiet ist die Halbleitertechnik. Hier werden flüchtige Aluminiumalkyle - Trimethylaluminium, Triethylaluminium etc.- als Vorstufen zur CVD (Chemical-Vapor-Deposition)- Abscheidung von Alumiumoxid verwendet, dass man als Isolator und Ersatz für das nicht ausreichend isolierende Siliciumdioxid einsetzt. Bei der Aluminothermie wird Aluminium zur Gewinnung anderer Metalle und Halbmetalle verwendet.