Aluminium

Synonym

  • Aluminium [engl.]

Übersicht

Pharmakologie

Toxikologie

Toxikologische Bewertung

  • Fraglich

Chemie

Allgemeine Eigenschaften

Formelzeichen Al
Ordnungszahl 13
Isotope [%] 26Al - künstlich (740.000 a -> 26Mg)
27Al - 100

Sonstige Eigenschaften

  • 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 +3
bevorzugt +3

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

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.

Analytik

Identität

Arzneibuchmethode

Durchführung
  • Die Lösung von etwa 15 mg Substanz in 2 ml Wasser R oder 2 ml der vorgeschriebenen Lösung werden verwendet. 
  • Zu dieser Lösung werden etwa 0,5 ml verdünnte Salzsäure R und etwa 0,5 ml Thioacetamid-Reagenz R zugesetzt, wobei sich kein Niederschlag bilden darf. 
  • Nach tropfenweisem Zusatz von verdünnter Natriumhydroxid-Lösung R entsteht ein weißer, gallertartiger Niederschlag, der sich auf weiteren Zusatz von verdünnter Natriumhydroxid-Lösung R löst. 
  • Bei allmählichem Zusatz von Ammoniumchlorid-Lösung R bildet sich wieder ein weißer, gallertartiger Niederschlag.

Als Thénards Blau

Reaktion

  • 2 Al2O3 + 2 Co(NO3)2 4 NO2 + O2 + 2 CoAl2O4

Bemerkungen
  • 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 SiO2 darf auch nicht als Verunreinigung auf der Magnesiarinne vorhanden sein.

Atomabsorptionsspektrometrie

Durch Fluoreszenz

Durchführung
  • Die saure Probelösung mit KOH stark alkalisch machen und zentrifugieren.
  • Zentrifugat mit Eisessig ansäuern und einige Tropfen Morin hinzugeben.
  • Die grüne Fluoreszenz muss beim starken Ansäuern mit HCl verschwinden (Jander).
  • Die 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...)

Grenzprüfung

Arzneibuchmethode

Durchführung
  • Die vorgeschriebene Lösung wird in einem Scheidetrichter zweimal mit je 20 ml und anschließend einmal mit 10 ml einer Lösung von Hydroxychinolin R (5 g/l) in Chloroform R ausgeschüttelt.
  • Die vereinigten Chloroformphasen werden mit Chloroform R zu 50,0 ml verdünnt (Untersuchungslösung).
  • Die Referenzlösung wird unter Verwendung der vorgeschriebenen Mischung in gleicher Weise hergestellt.
  • Eine Kompensationsflüssigkeit wird unter Verwendung der vorgeschriebenen Mischung in gleicher Weise hergestellt.
  • Die Intensität der Fluoreszenz der Untersuchungslösung (I1), der Referenzlösung (I2) und der Kompensationsflüssigkeit (I3) wird unter Verwendung einer Anregungsstrahlung bei 392 nm und eines Sekundärfilters, dessen Transmissionsmaximum bei 518 nm liegt, oder eines Monochromators, der auf dieselbe Wellenlänge eingestellt ist, gemessen.
Bedingung
  • Die Fluoreszenz (I1 - I3) der Untersuchungslösung darf nicht größer sein als die der Referenzlösung (I2 - I3)

Technologie

Verwendung

Bemerkungen

  • Aluminium ist als Lebensmittelzusatzstoff nur zugelassen für Überzüge von Zuckerwaren (z.B. Lakritzdragees) sowie als Dekoration von Kuchen und feinen Backwaren. Hier ist es ohne Höchstmengenbeschränkung einsetzbar.
  • Normalerweise wird Aluminium vom Körper unverändert wieder ausgeschieden. Allerdings gibt es Anhaltspunkte, die Aluminium mit Alzheimer in Verbindung bringen.

E-Nummer

  • E 173
 

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