Aluminium

Allgemeine Eigenschaften

Name

Aluminium, engl. "aluminium"

Formelzeichen

Ordnungszahl

Isotope (%)

²⁷Al - 100

Alle Isotope künstlich

nein

Aluminium ist ein silberweißes, relativ weiches Leichtmetall, das sehr gut dehnbar und verformbar ist.
Es lässt sich zu feinen Drähten ziehen und zu dünnen Blechen und feinen Folien walzen.
Bei einer Erwärmung über 600 °C nimmt es eine körnige Struktur an, die sich nach dem Abkühlen in Körner, Grieß oder Pulver (Aluminiumbronze) zerteilen lässt.
Aluminium hat eine niedrige Schmelztemperatur und besitzt eine sehr gute elektrische Leitfähigkeit und gute Wärmeleitfähigkeit.
An der Luft bildet sich ein sehr widerstandfähiger Überzug aus Aluminiumoxid, der das darunter liegende Aluminium vor weiterer Korrosion schützt. Durch elektrochemische Verfahren kann die schützende Oxidschicht verstärkt werden.
Fein verteiltes Aluminium verbrennt an der Luft unter Lichtblitz und starker Wärmeentwicklung zu Aluminiumoxid.
Aluminium ist ein starkes Reduktionsmittel.
Al(OH)₃ hat sowohl saure, als auch basische Eigenschaften.
Aluminium löst sich leicht in starken Säuren unter Wasserstoffbildung und Bildung der entsprechenden Salze.
Die dabei entstehenden Salze reagieren infolge ihrer Hydrolyse in wässrigen Lösungen sauer. In oxidierend wirkenden Säuren wie (kalte) Salpetersäure wird Aluminium nicht angegriffen, sondern die schützende Oxidschicht des Metalls weiter verstärkt.
Mit Natronlauge bildet es unter stürmischer Wasserstoffentwicklung Natriumhydroxoaluminat (2 Al + 2 NaOH + 6 H₂O ----> 2 Na[Al(OH)₄] + 3 H₂)
Von den Salzen verschiedener Metalle, z.B. Blei, Eisen, Kupfer, Nickel, Natrium, Quecksilber, Zink und Zinn wird Aluminium ebenfalls angegriffen.

Chemische Eigenschaften

Elektronegativität nach Pauling (Oxidationsstufe)

1,61 (III)

Elektronenkonfiguration

1s²2s²2p⁶3s²3p¹

Oxidationszahlen

bevorzugt

Physikalische Eigenschaften

Mittlere Atommasse (u)

26,981538 ± 2

Dichte (g/cm³)

2,6989

Schmelztemperatur (°C)

660,37

Siedetemperatur (°C)

2467

Härte (Mohs)

2,75

Atomradius (pm)

143,2

Ionenradius (pm bei Ladung bzw. Oxidationszahl)

51 (3+)

1. Ionisierungsenergie (kj/mol bei 25° C)

584

Radioaktive Eigenschaften

Alle Isotope radioaktiv

nein

Langlebigstes Isotop

Halbwertszeit

Strahlungsart

Geschichtliches
1825	Entdeckung des Aluminium als Element durch den Dänen Hans Christian Oersted (1777-1851) bei der Zerlegung von Alaunerde. Der Name leitet sich daher von lateinisch alumen ("Alaun") ab.
1827	Erstmalige Darstellung reinen Aluminiums durch Friedrich Wöhler (1800-1882) durch Reduktion von Aluminiumchlorid mit Kalium.

Vorkommen

Aluminium ist das mit 8,1 % am häufigsten in der Erdkruste vorkommende Metall.
Es kommt ausschließlich in Form seiner chemischen Verbindungen vor. Enthalten ist es vor allem in Feldspat, Glimmer, Gneis, Granit, Ton, etc.
Die wichtigsten Erzvorkommen befinden sich in Australien, Guinea, Brasilien, Jamaika, Indien, Guyana und Indonesien.

Verwendung

Aluminium und seine Legierungen gehören heute zu den wichtigsten Werkstoffen zum Bau von Profilen, Rohren und Blechen.
In der Lebensmittelindustrie ist Aluminiumfolie ein wichtiges Verpackungsmittel.
Das Metall dient ebenfalls zur Herstellung vieler Haushaltsgegenstände, z.B. Kochgeschirr.
Aluminiumbronze wird in Rostschutzfarbe eingesetzt und spielt bei der Herstellung von Feuerwerkskörpern und Sprengstoffen eine Rolle.
Reinstes Aluminium wird in elektrischem Leitermaterial eingesetzt, z.B. in Hochspannungsleitungen.
Duralumin ist eine wichtige Aluminiumlegierung für den Fahrzeug- und Maschinenbau sowie für Luft- und Raumfahrt. Sie enthält neben dem Aluminium etwa 4 % Kupfer, 0,5 % Magnesium und 0,6 % Mangan, sowie Spuren von Eisen und Silizium, ist hochbelastbar und dennoch relativ leicht.

Herstellung

Technisch wird es aus Bauxit (Gemisch verschiedener Aluminiumoxide und -hydroxide) gewonnen. Das Bauxit wird zuerst durch verschiedene Verfahren zu reinem Aluminiumoxid aufgearbeitet, aus dem anschließend durch Schmelzflusselektrolyse das reine Aluminium gewonnen wird.

Nachweis

Atomabsorptionsspektrometrie
Als Thénards Blau
- 2 Al₂O₃ + 2 Co(NO₃)₂ ----> 4 NO₂ + O₂ + 2 CoAl₂O₄
- Durch Zugabe von Alkalilauge wird Aluminium als Hydroxid gefällt. Dieses wird in einer Magnesiarinne mit einem Tropfen sehr verdünnter Cobaltnitratlösung befeuchtet und in der Oxidationsflamme geglüht. Es entsteht eine blaue zum Spinelltyp gehörende Verbindung.
- Bei einem Überschuss an Cobaltnitrat entsteht Co₃O₄, das mit seiner schwarzen Farbe die blaue überdeckt.
- SiO₂, B₂O₃ und P₂O₅ geben ähnliche Reaktionen und müssen daher vorher entfernt werden. Besonders SiO₂darf auch nicht als Verunreinigung auf der Magnesiarinne vorhanden sein.
1.11 / Jander (632-3)
- Durchführung
  - saure Probelösung mit KOH stark alkalisch machen und zentrifugieren
  - Zentrifugat mit Eisessig ansäuern und einige Tropfen Morin hinzugeben
  - grüne Fluoreszenz muss beim starken Ansäuern mit HCl verschwinden (Jander)
  - grüne Fluoreszenz muss beim Versetzen mit NaF verschwinden (Seminar)
- Bemerkungen:
  - relativ schwierig zu erkennen, da Fluoreszenz oft nicht eindeutig...
  - NaOH fluoresziert mit Morin bereits so stark, dass Nachweis überlagert wird
  - Blindversuch! (manchmal im wahrsten Sinne des Wortes...)