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Aluminium - Referat
ALUMINIUM
Schmelzflusselektrolyse von Aluminium
1. Vom Bauxit zum Al2O3
2. Eigenschaften
3. Verwendung
4. Schmelzflusselektrolyse/ Verfahren/ AS/ RP/ Gleichungen
5. Probleme
1. Vom Bauxit zum Al2O3
Aluminiumoxidfabrik Bauxit, Al2O3, H2O
(Fe2O3, SiO2, TiO2) m = 4,5t
Natronlauge Erhitzen unter Druck
NaOH (“Aufschließen”)
Natrium – tetrahydroxoaluminat (III),
Na [ Al (OH)4]
Abkühlen,
Abtrennen von “Rotschlamm”
(Fe2O3, SiO2, TiO2)
Natronlauge Ausrühren, Filtrieren
Aluminiumhydroxid, Al (OH)3
Erhitzen (“Calcinieren”) Wasser
Aluminiumoxid („Tonerde“), Al2O3 m = 2t
Aluminiumhütte
Aluminiumoxid – Kryolith – Schmelze CO, CO2
Elektrolyse an Kohleelektron
Gießen
Aluminium, Al m = 1t
2. Eigenschaften
- unedles, silberweißes Metall
- dehnbar, geringe Festigkeit
- gute elektrische Leitfähigkeit
- oxidiert an der Luft; Oxidschicht schützt vor weiterer Oxidation
- von Oxidschicht befreites Aluminium reagiert mit starken Säuren bzw. Basen in Lösung unter Salzbildung und Wasserstoffentwicklung
3. Verwendung
- nach Eisen das wichtigste Gebrauchsmetall
- Leitstoff für Elektroindustrie
- Haushaltsgeräte (Gabeln, Töpfe)
- Behälter, Formteile
- Folien
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- Auto -, Schiffs -, und Flugzeugbau
- Legierungsmetall
- eloxiertes Aluminium vor allem im Baugewerbe zur Herstellung von Treppengeländern, Fenster – u. Türgriffen, Beschlägen und Außenverkleidungen
4. Schmelzflusselektrolyse
Definition: Herstellung von Metallen mit kleinen Standartpotential durch Elektrolyse geschmolzener Verbindungen.
In der Natur findet man Bauxit, das zur Herstellung von reinem Aluminium vorab aufgearbeitet werden muss. Bauxit wird zuerst in heißer, konzentrierter Natronlauge erhitzt. Dabei löst sich das Aluminiumhydroxid.
Al(OH)3 + NaOH Na [Al(OH)4]
Man dekandiert ab, gibt einige Impfkristalle Aluminiumhydroxid zu und rührt dann während des Abkühlens wieder das gelöste Aluminiumhydroxid aus. Das so gereinigte Aluminiumhydroxidwird jetzt zu Aluminiumoxid geglüht.
2 Al(OH)3 Al2O3 + 3 H2O
Reines Aluminium gewinnt man durch Elktrolyse von geschmolzenen Aluminiumoxid, dem zur Senkung des Schmelzpunktes künstlich hergestelltes Kryolith ( Na3 AlF6) zugestzt wird. Die Flourid - Ionen haben dabei eine katalytische Funktion. Die Schmelze enthält letztlich etwa 7 – 12 % Aluminiumoxid.
Ausgangsstoff: Bauxit
Reduktionsprodukt: Aluminium
Gleichungen:
Katode: 2 Al3+ + 6 e- 2 Al
Anode: 3 O2- + 2 C CO + CO2 + 6e-
Gesamtgleichung: Al2 O3 + 2 C 2 Al + CO + CO2
5. Probleme
Umweltbelastung bei der Aluminium – Gewinnung und Gegenmaßnahmen
1. Landschaftsschäden bei Bauxitgewinnung. Dem Vernehmen nach wird rekultiviert auch
in Entwicklungsländern.
2. Der basische Brotschlamm muss deponiert werden. Ein kleiner Teil findet als
Katalysator bei der Ammoniaksynthese nach Haber – Bosch Verwendung.
3. Energieverbrauch.
Obgleich heute fast die gesamte kalorische Energie recycelt wird, ist die Abwärme
bei der Energieumwandlung zu bedenken.
4. Bei der Elektrolyse lässt sich die Freisetzung von Flour und Flourwasserstoff nicht
vermeiden. Diese schädigen Pflanzen und Tiere in der Nähe von Aluminiumfabriken.
Dem Vernehmen nach „werden Flouride zu mehr als 99% gefiltert“. Sie werden im
Kreislauf geführt und in Form von AlF3 wieder in die Elektrolysezelle gegeben.
5. Freisetzung von CO und CO2. Diese sind wichtige atmosphärische Spurengase.
6. Aluminium – Ionen sind vor allem für Mikroorganismen im Boden Toxisch. Sie sind in
großen Mengen aber auch pflanzen – und tiertoxisch.
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