Aluminium als Element - Technische Daten

Chemische Eigenschaften

Aluminium ist ein metallisches aus der 3. Gruppe Periodensystems. Natürliches Aluminium besteht ausschließlich aus dem einzigen stabilen Isotop ²⁷Al, daneben sind radioaktive Isotope ²⁴Al - ³¹Al mit Halbwertszeiten im Sekunden-Bereich (außer ²⁶Al mit 720000 Jahren) bekannt. Aluminium ist silberweiß und kristallisiert kubisch flächenzentriert. Aluminium-Pulver ist an Luft selbstentzündlich. Aluminium ist ein guter Leiter für Wärme und elektrischen.
Obwohl Aluminium ein sehr unedles Metall ist, ist es gegen Sauerstoff und Luftfeuchtigkeit viel unempfindlicher als z.B. Eisen. Die Korrosionsbeständigkeit des Aluminium beruht auf einer wenige Molekül-Lagen dicken, harten, zusammenhängenden, durchsichtigen Oxid-Schicht, die sich z.B. auf frisch angeritztem Aluminium an der Luft und im Wasser schon in wenigen Sekunden bildet. Die Schutzschicht ist zunächst nur wenige Zehntel nm dick, wächst in einem Monat auf 5–10 nm an und bleibt dann fast unverändert, selbst wenn man längere Zeit auf 400°C erwärmt. Aluminium ist weich- und hartlötbar in Gegenwart von Flussmitteln, im Vakuum oder unter Schutzgas.

Physiologie

Der menschliche Körper enthält 50–150 mg Aluminium. Aluminium und im Kontakt mit Lebensmitteln entstehende Aluminium-Verbindungen gelten generell als toxikologisch unbedenklich , doch sollen nach anderen Untersuchungen hohe Aluminium-Gehalte in der Nahrung die Arteriosklerose fördern und den Phosphat-Stoffwechsel stören können. Metallisches Aluminium ist als kosmetisches Färbemittel zugelassen, und einige seiner Verbindungen fungieren aufgrund adstringierender u.ä. Effekte als Antihidrotika. Zusätze von Aluminium-Salzen zum Wasser zögern das Welken von Schnittblumen hinaus .

Vorkommen

Etwa 8,13% der Erdkruste bestehen aus Aluminium. Dieses ist somit das bei weitem häufigste Metall unseres Lebensraumes und nach Sauerstoff und Silicium das dritthäufigste Element der Erdkruste vor dem Eisen. Wegen seiner starken Affinität zum Sauerstoff findet man es allerdings (fast)nie gediegen, sondern meist in Form seiner Verbindungen. Aluminium ist in vielen Feldspäten (Orthoklas, Albit, Anorthit) und Glimmern (Muskovit, Margarit) und ihren Verwitterungsprodukten, den Tonen, in großem Umfang enthalten. Weitere Aluminiumhaltige Mineralien sind z.B. Türkis oder Korund (rot durch Cr₂O₃ als Rubin, blau durch TiO₂ bzw. violett durch V₂O₅ als Saphir).

Herstellung

Aluminium wird aus Bauxit, einem Gemenge von hauptsächlich Gibbsit und Hydrargillit gewonnen. Die Herstellung von Aluminium erfolgt fast ausschließlich durch Elektrolyse einer Lösung von Aluminiumoxid in geschmolzenem Kryolith. Das verwendete Aluminiumoxid muss sehr rein sein, deshalb zerfällt die Herstellung des Aluminiums in zwei Arbeitsgänge, nämlich die Gewinnung von reinem Aluminiumoxid und die eigentliche Elektrolyse. Technisch möglich ist auch die Gewinnung aus Tonen (in der ehemaligen DDR praktiziert).
Für manche Zwecke reicht die Reinheit des Hütten-Aluminium von 99,5–99,8% nicht aus. Es muss deshalb einer weiteren elektrolytischen Raffination unterworfen werden. Durch Zonenschmelzen kann Aluminium mit einer Reinheit von > 99,999% hergestellt werden.

Verwendung

Unlegiertes Aluminium kommt als Hütten-Aluminium, als Rein-Aluminium und als Reinst-Aluminium in den Handel. Hütten-Aluminium dient zur Herstellung von Halbzeug, Guss- und Knet-Legierungen. Aluminium ist das wichtigste Leichtmetall und wird in der Technik sehr vielfältig eingesetzt, Behälter für die chemische und die Nahrungsmittel-Industrie und Metallwaren, in Form von Draht für elektrische Leitungen, in Form von Folien als Verpackungsmittel und Isoliermaterial auch in der Elektroindustrie, als Pulver für rostschützende Anstriche, zur Herstellung von Sprengstoffen und in der Feuerwerkerei, als Grieß zur aluminothermischen Gewinnung von Metallen, als Granulat zur Desoxidation bei der Stahlherstellung, als Schwamm in Fahrzeugen zur Absorption von Stoßenergie. Es wird im Flugzeug- und Autobau und generell überall da verwendet, wo ein leichter Metallbaustoff gebraucht wird. Man stellt aus Aluminium die verschiedendsten Leichtmetall-Legierungen her. Ferner wird es auch zur Geschirrherstellung verwendet. Aluminiumsulfat dient zum Beizen von Geweben. Aluminiumoxid, Al₂O₃, ist ein hochfester und verschleißfester Werkstoff und dient in fein pulverisierter Form als Poliermittel. Durch Aufdampfen von Aluminium im Hochvakuum werden Spiegel für optische Instrumente erzeugt.

Geschichtliches

Der Name Aluminium ist von lat.: alumen = Alaun abgeleitet. Er wurde von Sir H. Davy geprägt, der sich vergebens um die Herstellung bemüht hatte.

Quellangaben

• Quelle: Römpp-Chemielexikon; 10. Auflage (1996), S. 135
• Verfasser: Hg