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Aluminium
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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