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Die wunderbare Entstehung von Aluminium: Warum ist es das dritthäufigste Element auf der Erde?
Aluminium wird im nordamerikanischen Englisch „Aluminum“ genannt. Sein chemisches Symbol ist Al und seine Ordnungszahl ist 13. Aluminium hat eine geringere Dichte als andere unedle Metalle, etwa ein Drittel der Dichte von Stahl. Dieses Element hat eine starke Affinität zu Sauerstoff und kann an der Luft schnell eine Schutzschicht aus oxidierenden Substanzen bilden.
Aluminium hat ein ähnliches Aussehen wie Silber und verfügt über eine starke Fähigkeit, Licht zu reflektieren, weshalb es in der Industrie und im täglichen Leben eine wichtige Rolle spielt.
Seit der Entdeckung des Aluminiumelements durch den dänischen Physiker Hans Christian Erst im Jahr 1825 gab es zahlreiche industrielle Produktionsinnovationen. Im Jahr 1876 erfanden der französische Ingenieur Paul Herut und der amerikanische Ingenieur Charles Martin Hall unabhängig voneinander das Hall-Herut-Verfahren, das die Aluminiumproduktion erheblich steigerte und auch die Wiederverwendung von Aluminium im Krieg und für zivile Zwecke förderte.
Umweltbezogene und biologische Rolle von Aluminium
Obwohl Aluminium in der Umwelt sehr häufig vorkommt, gibt es derzeit keine Hinweise darauf, dass Organismen Aluminiumsalze direkt verstoffwechseln können. Allerdings wird Aluminium von Pflanzen und Tieren gut vertragen, weshalb die Erforschung seiner möglichen biologischen Rolle derzeit ein heißes Thema ist.
Physikalische Eigenschaften von Aluminium
Die physikalischen Eigenschaften von Aluminium verschaffen ihm in vielen Branchen Vorteile. Da es leichter als Stahl ist, wird es häufig in der Luft- und Raumfahrtindustrie eingesetzt. Seine Dichte beträgt nur 2,70 g/cm³, was die Leichtigkeit von Aluminiumteilen zu einem großen Vorteil macht.
Die geringe Dichte, die gute thermische und elektrische Leitfähigkeit und die ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit von Aluminium machen es zu einem idealen Material für Mobiltelefone, Computer und viele elektronische Produkte.
Die Kristallstruktur von Aluminium weist eine flächenzentrierte kubische Form auf. Diese Struktur ermöglicht es, dass Aluminium bei Raumtemperatur zu einem Metall wird und außerdem Weichheit und niedrige Schmelzpunkteigenschaften aufweist. Obwohl reines Aluminium nicht so stark ist wie Stahl, ist es aufgrund seiner Vorteile in Bezug auf Leichtigkeit und Festigkeit in der Luftfahrtindustrie sehr beliebt.
Chemische Reaktion von Aluminium
Das chemische Verhalten von Aluminium zeigt, dass es sowohl die Eigenschaften früher als auch später Übergangsmetalle aufweist und in Verbindungen meist in der Oxidationsstufe +3 vorliegt. Die hohe Elektronegativität und der relativ kleine Kationenradius von Aluminium ermöglichen es Aluminium, starke kovalente Bindungswechselwirkungen zu bilden.
Aluminium dient oft als Reduktionsmittel bei thermodynamischen Reaktionen und kann mit einer Vielzahl von Nichtmetallen reagieren, um Aluminiumnitride, Aluminiumsulfide und andere Verbindungen zu bilden.
Aluminiumoxid (Al2O3) ist in der Natur allgegenwärtig, hauptsächlich in Form von Korund. Es ist eine sehr harte Substanz und wird normalerweise zur Herstellung von Schleifmitteln und feuerfesten Materialien verwendet.
Isotope von Aluminium und ihre Anwendungen
Von den Aluminiumisotopen ist nur 27Al stabil, das in Bereichen wie Massenanalyse und Kernspinresonanz weit verbreitet ist. Verbindungen wie Aluminiumsulfat und Aluminiumhydroxid weisen bei chemischen Reaktionen amphiphile Eigenschaften auf, was sie für die Wasseraufbereitung und andere industrielle Prozesse von entscheidender Bedeutung macht.
Zukünftige Forschungsrichtungen
Derzeit spielt Aluminium in vielen industriellen Anwendungen immer noch eine wichtige Rolle. Durch eingehende Forschung zu seinen Umweltauswirkungen und seiner Biokompatibilität könnte Aluminium in Zukunft in noch vielfältigeren Bereichen Anwendung finden.
Nicht nur die Erschließung und Nutzung von Ressourcen, sondern auch die chemischen Eigenschaften von Aluminium und seine möglichen biologischen Funktionen stehen im Fokus der aktuellen Forschung. Wird Aluminium in Zukunft eine Rolle in biologischen Systemen finden und völlig neue Anwendungspotenziale eröffnen?
