Metallbindung Aluminium / Eisen

Metallbindung Metalle Metallgewinnung Eigenschaften Eisen Aluminium

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!

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

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

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

Erze Siderit Sind metallhaltige Gesteine Abbau lohnt ich erst bei einem Metallgehalt von 40 – 50 % Bildquelle: www.min.uni-bremen.de Erzberg Bildquelle: www.abnet.at

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

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

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

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

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

Eisen & Stahl Eisenoxid, Koks und Zuschläge kommen in den Hochofen Heiße Luft kommt hinzu CO / CO2 entweicht Endprodukt: Schlacke & Roheisen  Arbeitsauftrag: Bildquelle:www.seilnacht.tuttlingen.com

Alternative zum Hochofen: Corex-Verfahren

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

Aluminium (Al) Vorkommen Gewinnung Bayer-Verfahren Schmelzflusselektrolyse Eigenschaften

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

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

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

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

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

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