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Metallbindung Aluminium / Eisen. Metallbindung Metalle Metalle Metallgewinnung Metallgewinnung Eigenschaften Eigenschaften Eisen Eisen Aluminium Aluminium.

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Präsentation zum Thema: "Metallbindung Aluminium / Eisen. Metallbindung Metalle Metalle Metallgewinnung Metallgewinnung Eigenschaften Eigenschaften Eisen Eisen Aluminium Aluminium."—  Präsentation transkript:

1 Metallbindung Aluminium / Eisen

2 Metallbindung Metalle Metalle Metallgewinnung Metallgewinnung Eigenschaften Eigenschaften Eisen Eisen Aluminium Aluminium

3 Metallbindung Bindung zwischen Metallatomen und Metallatomen Die Metallatome zeigen die Tendenz die Außenelektronen (1-2) abzugeben  „Elektronengas“ = Freibewegliche Elektronen halten das Gitter zusammen u. sind verantwortlich für die elektrische Leitfähigkeit Die Metallkationen (positiv geladen) bilden Metallrümpfe  ordnen sich im Metallgittern an!

4 Bildquelle: Metallrümpfe mit Elektronengas Anordnung der Rümpfe im Metallgitter Bildquelle:www.julius-rabl.de

5 Metalle Edle Metalle: Edle Metalle: Gold, Silber, Platin Gold, Silber, Platin Kommen rein vor Kommen rein vor Unedle Metalle Unedle Metalle Eisen, Aluminium, Blei,… Eisen, Aluminium, Blei,… Kommen nur in Verbindungen vor (z.B.: als Sulfide, Carbonat, Oxide) Kommen nur in Verbindungen vor (z.B.: als Sulfide, Carbonat, Oxide) Bildquelle: Bildquelle:

6 Häufigkeit der Metalle in der Erdkruste in der Erdkruste Die häufigsten Metalle: Al (32%) Fe (20%)

7 Erze Sind metallhaltige Gesteine Sind metallhaltige Gesteine Abbau lohnt ich erst bei einem Metallgehalt von 40 – 50 % Abbau lohnt ich erst bei einem Metallgehalt von 40 – 50 % Siderit Bildquelle: Erzberg Bildquelle:

8 Metallgewinnung Förderung von Erz und tauben Gestein Förderung von Erz und tauben Gestein Taubes Gestein muss möglichst vollständig getrennt werden durch folgende Methoden: Taubes Gestein muss möglichst vollständig getrennt werden durch folgende Methoden: Schweretrennung Schweretrennung Flotation Flotation Spiralabscheider Spiralabscheider

9 Schweretrennung Benötigt wird eine Flüssigkeit, deren Dichte zwischen der des tauben Gesteins und der des Erzes liegt Benötigt wird eine Flüssigkeit, deren Dichte zwischen der des tauben Gesteins und der des Erzes liegt  taubes Gestein schwimmt auf  taubes Gestein schwimmt auf  wird abfiltriert  wird abfiltriert

10 Flotation Feinpulverisiertes Roherz kommt in ein „Schaumbad“ Feinpulverisiertes Roherz kommt in ein „Schaumbad“ Roherz schwimmt auf Roherz schwimmt auf Gangart sinkt zu Boden  wird abfiltriert Gangart sinkt zu Boden  wird abfiltriert

11 Spiralabscheider Feingemahlenes Roherz und Gangart kommt mit Wasser in eine Spiralförmige Rinne Feingemahlenes Roherz und Gangart kommt mit Wasser in eine Spiralförmige Rinne Leichte Gangart wird nach außen geschwemmt Leichte Gangart wird nach außen geschwemmt Das schwere Eisen bleibt innen Das schwere Eisen bleibt innen

12 Eisen (Fe) & Stahl Hochofen: Hochofen: Eisenoxid wird reduziert (Sauerstoff wird entzogen) Eisenoxid wird reduziert (Sauerstoff wird entzogen) Kohlenmonoxid (CO) ist das Reduktionsmittel Kohlenmonoxid (CO) ist das Reduktionsmittel Endprodukt: Roheisen und Schlacke Endprodukt: Roheisen und Schlacke Schlacke wird in der Bauindustrie verwendet Schlacke wird in der Bauindustrie verwendet Roheisen (Gusseisen) wird für Kanaldeckel verwendet  ist spröde Roheisen (Gusseisen) wird für Kanaldeckel verwendet  ist spröde

13 Eisen & Stahl Eisenoxid, Koks und Zuschläge kommen in den Hochofen Eisenoxid, Koks und Zuschläge kommen in den Hochofen Heiße Luft kommt hinzu Heiße Luft kommt hinzu CO / CO 2 entweicht CO / CO 2 entweicht Endprodukt: Schlacke & Roheisen Endprodukt: Schlacke & Roheisen  Arbeitsauftrag: Bildquelle:www.seilnacht.tuttlingen.com

14 Alternative zum Hochofen: Corex-Verfahren

15 LD-Verfahren = Sauerstoffaufblasverfahren = Sauerstoffaufblasverfahren Durch Metalle, die dem Rohstahl hinzu gegeben werden, entsteht Edelstahl. Durch Metalle, die dem Rohstahl hinzu gegeben werden, entsteht Edelstahl. Chrom (Cr), Vanadium (V)  Werkzeug Chrom (Cr), Vanadium (V)  Werkzeug Nickel (Ni)  Niroster Nickel (Ni)  Niroster

16 Aluminium (Al) Vorkommen Vorkommen Gewinnung Gewinnung Bayer-Verfahren Bayer-Verfahren Schmelzflusselektrolyse Schmelzflusselektrolyse Eigenschaften Eigenschaften

17 Vorkommen Kommt nur in Verbindungen vor Kommt nur in Verbindungen vor Als Aluminiumoxid in kristallener Form Als Aluminiumoxid in kristallener Form Korund – Härte 9 (von 10), Schleifmittel Korund – Härte 9 (von 10), Schleifmittel Rubin – rot (durch Chrom-Verunreinigungen), Schmuckstein, Laser Rubin – rot (durch Chrom-Verunreinigungen), Schmuckstein, Laser Saphir – blau (durch Titan-Verunreinigungen) Saphir – blau (durch Titan-Verunreinigungen) Smaragd – grün (durch Zink (Zn), Vanadium (V), Magnesium (Mg)) Smaragd – grün (durch Zink (Zn), Vanadium (V), Magnesium (Mg))

18 Gewinnung Zur Gewinnung verwendet man Bauxit Zur Gewinnung verwendet man Bauxit Besteht aus Aluminiumoxid, Eisenoxid und anderen Verunreinigungen Besteht aus Aluminiumoxid, Eisenoxid und anderen Verunreinigungen Verwendung des BAYER – Verfahrens und der Schmelzflusselektrolyse Verwendung des BAYER – Verfahrens und der Schmelzflusselektrolyse

19 Bayer - Verfahren Bauxit wird mit Natronlauge erhitzt Bauxit wird mit Natronlauge erhitzt Aluminiumoxid ist löslich  Natriumaluminat Aluminiumoxid ist löslich  Natriumaluminat Eisenoxid ist unlöslich  wird abfiltriert Eisenoxid ist unlöslich  wird abfiltriert Natriumaluminat wird wieder zu Aluminiumoxid oxidiert Natriumaluminat wird wieder zu Aluminiumoxid oxidiert

20 Schmelzflusselektrolyse Elektrolyse = Trennung mittels Strom Elektrolyse = Trennung mittels Strom Aluminiumoxid hat einen Schmelz- und Siedepunkt von 2045°C Aluminiumoxid hat einen Schmelz- und Siedepunkt von 2045°C Sinken des FP auf 950°C durch zugabe von Kryolith Sinken des FP auf 950°C durch zugabe von Kryolith

21 Schmelzflusselektrolyse Erfolgt in einer Graphitwanne Erfolgt in einer Graphitwanne Wanne = Katode (negativ geladen) Wanne = Katode (negativ geladen) Graphitelektroden = Anoden (positiv geladen) Graphitelektroden = Anoden (positiv geladen) Bildquelle:http://www.chemienet.info/7-al.htmlhttp://www.chemienet.info/7-al.html

22 Schmelzflusselektrolyse Das positiv geladene Aluminium wandert zur negativ geladenen Katode Das positiv geladene Aluminium wandert zur negativ geladenen Katode Der negativ geladene Sauerstoff wandert wiederum zur positiv geladenen Anode Der negativ geladene Sauerstoff wandert wiederum zur positiv geladenen Anode Anode (pos.) & Anionen (neg.) Anode (pos.) & Anionen (neg.) Katode (neg.) & Kationen (pos.) Katode (neg.) & Kationen (pos.)


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