Aluminium – Steckbrief

Stellung im Periodensystem

Zum ganzen Periodensystem

Vorkommen und Gewinnung

In der Erdkruste ist Aluminium nach Sauerstoff und Silicium das dritthäufigste Element. Gediegen kommt es praktisch nicht vor, sondern gebunden in Feldspäten, Glimmern und Tonmineralen. Wirtschaftlich wichtig ist allein Bauxit, ein rötliches Gestein aus Aluminiumhydroxiden, das vor allem in tropischen Gebieten durch Verwitterung entsteht. Große Lagerstätten liegen in Australien, Guinea und Brasilien.

Die Gewinnung verläuft in zwei Stufen. Im Bayer-Verfahren wird Bauxit mit Natronlauge aufgeschlossen; das Aluminium geht in Lösung, Eisenoxide bleiben als Rotschlamm zurück. Aus der Lösung fällt Aluminiumhydroxid aus, das durch Erhitzen zu reinem Aluminiumoxid wird. Dieses Oxid schmilzt erst bei sehr hoher Temperatur und wird deshalb in geschmolzenem Kryolith gelöst. In der Schmelzflusselektrolyse nach Hall und Héroult scheidet sich an der Kathode flüssiges Aluminium ab, während die Kohleanoden mit dem Sauerstoff zu Kohlenstoffdioxid verbrennen. Das Verfahren braucht große Mengen elektrischer Energie, weshalb Hütten oft an Wasserkraftwerken stehen. Verbindungen wie der Alaun, ein Aluminiumsalz, waren schon im Altertum als Beizmittel beim Färben bekannt. Das Metall selbst isolierten erst Hans Christian Ørsted und Friedrich Wöhler im neunzehnten Jahrhundert, und lange war Aluminium kostbarer als Silber.

Eigenschaften und Reaktionen

Aluminium hat die Elektronenkonfiguration [Ne] 3s² 3p¹ und drei Valenzelektronen. Es steht in Periode 3 und Gruppe 13. In Verbindungen gibt es alle drei Valenzelektronen ab und hat die Oxidationsstufe plus drei. Die Elektronegativität beträgt 1,61.

Mit einer Dichte von 2,7 g/cm³ wiegt Aluminium nur etwa ein Drittel so viel wie Stahl gleichen Volumens. Es schmilzt bei 660,29 °C und siedet bei 2519 °C. Das Metall ist weich, gut verformbar und lässt sich zu hauchdünner Folie walzen. Es leitet Wärme und elektrischen Strom sehr gut und ist nicht magnetisch.

Chemisch ist Aluminium unedel und reagiert eigentlich heftig mit Sauerstoff. An der Luft bildet sich jedoch sofort eine dichte, festhaftende Schicht aus Aluminiumoxid, die nur wenige Nanometer dick ist und das Metall darunter vor weiterer Oxidation schützt. Diesen Schutz nennt man Passivierung. Beim Eloxieren wird die Oxidschicht elektrochemisch verstärkt und kann auch eingefärbt werden. Starke Säuren und vor allem Laugen lösen die Schutzschicht auf; dann reagiert Aluminium unter Bildung von Wasserstoff. Weil Aluminium und sein Hydroxid sowohl mit Säuren als auch mit Laugen reagieren, bezeichnet man sie als amphoter. Seine hohe Affinität zu Sauerstoff zeigt die Thermitreaktion, bei der Aluminium Eisenoxid zu flüssigem Eisen reduziert; damit werden Eisenbahnschienen verschweißt.

Verwendung in Alltag und Technik

Leicht, korrosionsbeständig und gut formbar: Diese Kombination macht Aluminium zum Werkstoff für Fahrzeuge, Flugzeuge und Gebäude. In Autos senken Karosserieteile, Felgen und Motorblöcke aus Aluminium das Gewicht und damit den Verbrauch. Die Rümpfe der meisten Verkehrsflugzeuge bestehen größtenteils aus Aluminiumlegierungen. Am Bau finden sich Fensterrahmen, Fassaden und Dachbleche. Weil Aluminium Strom gut leitet und leicht ist, bestehen Hochspannungsfreileitungen meist aus Aluminiumseilen mit Stahlkern. Kühlkörper in Computern und Leuchten nutzen die gute Wärmeleitung.

Im Haushalt begegnen dir Alufolie, Getränkedosen, Kaffeekapseln und Kochgeschirr. Aluminiumverbindungen sind ebenfalls verbreitet: Aluminiumoxid ist als Korund ein Schleifmittel, und Rubin und Saphir sind Korundkristalle mit Spuren anderer Metalle. Aluminiumsulfat hilft in Wasserwerken, Schwebstoffe auszuflocken.

Ein großer Vorteil ist das Recycling. Aluminium lässt sich beliebig oft einschmelzen, ohne an Qualität zu verlieren, und das Umschmelzen braucht nur etwa ein Zwanzigstel der Energie, die die Herstellung aus Bauxit erfordert. Ein großer Teil des jemals erzeugten Aluminiums ist deshalb bis heute in Gebrauch.

Moleküle mit diesem Element

• Aluminiumphosphid AlP3D ansehen
• Aluminiumoxidhydroxid AlO(OH)3D ansehen
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Kurz gefragt

Welches der Elemente zeigt den staerksten metallischen Charakter?

Häufige Fragen