Aluminium

Aluminium is een scheikundig element met symbool Al Het is een zilverwit hoofdgroepmetaal.Hoewel aluminium het meest voorkomende metaal in de aardkorst is, komt het nooit als vrij metaal voor in de natuur. Alle aanwezige aluminium heeft zich verbonden aan andere elementen om deeltjes te vormen. Twee van de meest voorkomende verbindingen op aarde zijn aluminiumverbindingen; kalium aluminium sulfaat (KAl(SO4)2·12H2O) en aluminium oxide (Al2O3). Ongeveer 8,2% van de aardkorst bestaat uit aluminium.

1 Toepassingen en bewerkingen

Het metaal is nu iets meer dan een eeuw beschikbaar, en in die tijd heeft het op stormachtige wijze de wereld veroverd. Het is economisch een bijzonder belangrijk metaal. Aluminium is licht (slechts een derde van het gewicht van staal of brons), en met 4% koper 1% magnesium 1% mangaan 0,5% silicium even sterk, slijtvast en bestendig tegen corrosie, behalve spanningscorrosie. Het is een goede geleider, het is niet ferromagnetisch, maar kan bij het in contact komen met een heel krachtige magneet wel zijn eigen zwerfstroom en zo een tegengesteld magnetisch veld opwekken. Het vonkt niet, en het laat zich relatief gemakkelijk vormen. Aluminium is daarmee het constructiemateriaal bij uitstek voor de vliegtuig- en ruimtevaartindustrie. Voor motoren is het echter minder geschikt, want het wordt zachter bij verwarmen.
Het metaal wordt vaak door lasersnijden bewerkt.
Enige toepassingsgebieden:

• bijna alle Antitranspiranten
• verpakking: aluminiumfolie
• speelgoed: het is een bestanddeel van zamak, dat bijvoorbeeld voor modelauto's wordt gebruikt
• transportmiddelen (auto, vliegtuig, ruimtevaartuig, trein, fiets, schip, enz.)
• huishoudapparatuur (pannen, bestek, zool van strijkijzers enz.)
• kampeeruitrusting (vouwstoel, pannen, tentstokken enz.)
• hoogspanningsleidingen (typisch in combinatie met staal of als legering met Mg en Si, zoals AA 6201; de geleidbaarheid is de helft van die van koper, maar aluminium kost minder en weegt een derde)
• bliksemafleiders (veel goedkoper dan koper, dus minder diefstalgevoelig)
• antennes
• constructiebouw (kozijn, deuren)
• autoindustrie (aluminium velgen en onderdelen van verbrandingsmotoren)
• daken en gevelbekleding
• bouwsteiger en ladders

2 Verschijning

Aangezien aluminium een tamelijk onedel metaal is, komt het niet in pure vorm in de natuur voor. In verbindingen echter is aluminium bijzonder algemeen. Aluminiumhoudende mineralen zijn verantwoordelijk voor een flink percentage (circa 8,1%) van de aardkorst. Hoewel aluminium een bestanddeel is van klei, gebruikt de aluminiumindustrie als erts bij voorkeur het mineraal bauxiet. Dit wordt onder andere in Australië en Suriname gewonnen. Winning uit klei is moeilijker en daardoor onrendabel. Wel kost het naar verhouding veel energie om het metaal uit zijn verbindingen vrij te maken. Veel aluminium wordt daarom tegenwoordig in kringloop gebruikt. De winningsenergie van aluminium uit bauxiet bedraagt: 155MJ/kg. De herverwerkingsenergie bedraagt slechts 5% daarvan. Aluminium is hierdoor erg interessant voor hergebruik. Het materiaal kent nagenoeg geen degeneratie en het is praktisch 100% herbruikbaar.

3 Opmerkelijke eigenschappen

Aluminium is een zilverwit, buigzaam metaal. Het is stabiel aan de lucht, maar alleen dankzij een dun en gesloten oxidehuidje, dat het metaal een doffe indruk geeft. In aanwezigheid van kwikzouten vormt zich echter een oxide dat een niet-gesloten huid vormt. Onder die omstandigheden oxideert het metaal aan de lucht bijzonder snel en vliegt het in brand. In gepoederde toestand wordt het veel in de pyrotechniek gebruikt (bijvoorbeeld als vaste raketbrandstof), of in thermische lansen.
In salpeterzuur lost aluminium op onder vorming van het nitraat Al(NO₃)₃. Een oplossing van alumimiumnitraat is in zuur milieu stabiel maar bij verhoging van de zuurgraad slaat het hydroxide Al(OH)₃ neer. Deze verbinding is echter amfoteer: bij verdere verhoging van de pH gaat het weer in oplossing als aluminaat:

Al(OH)₃⇒[AlO(OH)₂]^–⇒[AlO₂(OH)]^2–⇒[AlO₃]^3–

Er is een rijke verzameling oxiden, hydroxiden en oxihydroxiden van aluminium die ook als mineraal voorkomen: