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Metallbindung. Aluminium / Eisen. Metallbindung. Metalle Metallgewinnung Eigenschaften Eisen Aluminium. Metallbindung. Bindung zwischen Metall a tomen und Metallatomen Die Metallatome zeigen die Tendenz die Außenelektronen (1-2) abzugeben „ Elektronengas “
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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 • 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
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.)