MetallbindungMetallbindung

Aluminium / EisenAluminium / Eisen

MetallbindungMetallbindung

MetalleMetalle

MetallgewinnungMetallgewinnung

EigenschaftenEigenschaften

EisenEisen

AluminiumAluminium

MetallbindungMetallbindungBindung zwischen MetallBindung zwischen Metallaatomentomen und Metallatomen und Metallatomen

Die Metallatome zeigen die Tendenz die Die Metallatome zeigen die Tendenz die Außenelektronen (1-2) abzugebenAußenelektronen (1-2) abzugeben „„ElektronengasElektronengas““

= = Freibewegliche Elektronen halten das Freibewegliche Elektronen halten das Gitter zusammen u. sind verantwortlich für die Gitter zusammen u. sind verantwortlich für die elektrische Leitfähigkeit elektrische Leitfähigkeit

Die Die MetallkationenMetallkationen (positiv geladen) bilden (positiv geladen) bilden MetallrümpfeMetallrümpfe ordnen sich im Metallgittern an! ordnen sich im Metallgittern an!

Bildquelle: www.uniterra.de

Metallrümpfe mit Elektronengas

Anordnung der Rümpfe im Metallgitter

Bildquelle:www.julius-rabl.de

MetalleMetalle

Edle Metalle:Edle Metalle: Gold, Silber, PlatinGold, Silber, PlatinKommen rein vorKommen rein vor

Unedle MetalleUnedle MetalleEisen, Aluminium, Blei,…Eisen, Aluminium, Blei,…Kommen nur in Kommen nur in

Verbindungen vor Verbindungen vor (z.B.: als Sulfide, (z.B.: als Sulfide, Carbonat, Oxide)Carbonat, Oxide)

Bildquelle: www.chemie.at

Bildquelle: www.hammerschmied.at

Häufigkeit der Metalle Häufigkeit der Metalle in der Erdkruste in der Erdkruste

Al

Fe

Ca

Na

K

Mg

Ti

Rest

Die häufigsten Metalle:

Al (32%)

Fe (20%)

ErzeErze

Sind metallhaltige Sind metallhaltige GesteineGesteine

Abbau lohnt ich Abbau lohnt ich erst bei einem erst bei einem Metallgehalt von Metallgehalt von 40 – 50 %40 – 50 %

Siderit

Bildquelle: www.min.uni-bremen.de

Erzberg

Bildquelle: www.abnet.at

MetallgewinnungMetallgewinnung

Förderung von Erz und tauben GesteinFörderung von Erz und tauben Gestein Taubes Gestein muss möglichst vollständig getrennt Taubes Gestein muss möglichst vollständig getrennt

werden durch folgende Methoden: werden durch folgende Methoden:

SchweretrennungSchweretrennung

FlotationFlotation

Spiralabscheider Spiralabscheider

SchweretrennungSchweretrennung

Benötigt wird eine Flüssigkeit, deren Benötigt wird eine Flüssigkeit, deren Dichte zwischen der des tauben Gesteins Dichte zwischen der des tauben Gesteins und der des Erzes liegtund der des Erzes liegt

taubes Gestein schwimmt auftaubes Gestein schwimmt auf

wird abfiltriertwird abfiltriert

FlotationFlotation

Feinpulverisiertes Roherz kommt in ein Feinpulverisiertes Roherz kommt in ein „Schaumbad“„Schaumbad“

Roherz schwimmt aufRoherz schwimmt auf

Gangart sinkt zu Boden Gangart sinkt zu Boden wird abfiltriert wird abfiltriert

SpiralabscheiderSpiralabscheider

Feingemahlenes Roherz und Gangart Feingemahlenes Roherz und Gangart kommt mit Wasser in eine Spiralförmige kommt mit Wasser in eine Spiralförmige RinneRinne

Leichte Gangart wird nach außen Leichte Gangart wird nach außen geschwemmtgeschwemmt

Das schwere Eisen bleibt innenDas schwere Eisen bleibt innen

Eisen (Fe) & StahlEisen (Fe) & Stahl

Hochofen: Hochofen: Eisenoxid wird reduziert (Sauerstoff wird Eisenoxid wird reduziert (Sauerstoff wird

entzogen)entzogen)Kohlenmonoxid (CO) ist das ReduktionsmittelKohlenmonoxid (CO) ist das ReduktionsmittelEndprodukt: Roheisen und SchlackeEndprodukt: Roheisen und SchlackeSchlacke wird in der Bauindustrie verwendetSchlacke wird in der Bauindustrie verwendetRoheisen (Gusseisen) wird für Kanaldeckel Roheisen (Gusseisen) wird für Kanaldeckel

verwendet verwendet ist spröde ist spröde

Eisen & StahlEisen & Stahl

Eisenoxid, Koks und Eisenoxid, Koks und Zuschläge kommen in Zuschläge kommen in den Hochofenden Hochofen

Heiße Luft kommt hinzuHeiße Luft kommt hinzu

CO / COCO / CO22 entweicht entweicht Endprodukt: Schlacke & Endprodukt: Schlacke &

RoheisenRoheisen

Arbeitsauftrag: Arbeitsauftrag: Bildquelle:www.seilnacht.tuttlingen.com

Alternative zum Hochofen: Alternative zum Hochofen: Corex-VerfahrenCorex-Verfahren

LD-VerfahrenLD-Verfahren

= Sauerstoffaufblasverfahren= Sauerstoffaufblasverfahren

Durch Metalle, die dem Rohstahl hinzu gegeben Durch Metalle, die dem Rohstahl hinzu gegeben werden, entsteht Edelstahl.werden, entsteht Edelstahl.

Chrom (Cr), Vanadium (V) Chrom (Cr), Vanadium (V) Werkzeug Werkzeug

Nickel (Ni) Nickel (Ni) Niroster Niroster

Aluminium (Al)Aluminium (Al) VorkommenVorkommen

GewinnungGewinnung

Bayer-VerfahrenBayer-Verfahren

SchmelzflusselektrolyseSchmelzflusselektrolyse

EigenschaftenEigenschaften

VorkommenVorkommen

Kommt nur in Verbindungen vorKommt nur in Verbindungen vor

Als Aluminiumoxid in kristallener FormAls Aluminiumoxid in kristallener FormKorund – Härte 9 (von 10), SchleifmittelKorund – Härte 9 (von 10), SchleifmittelRubin – rot (durch Chrom-Verunreinigungen), Rubin – rot (durch Chrom-Verunreinigungen),

Schmuckstein, LaserSchmuckstein, LaserSaphir – blau (durch Titan-Verunreinigungen)Saphir – blau (durch Titan-Verunreinigungen)Smaragd – grün (durch Zink (Zn), Vanadium Smaragd – grün (durch Zink (Zn), Vanadium

(V), Magnesium (Mg))(V), Magnesium (Mg))

GewinnungGewinnung

Zur Gewinnung verwendet man BauxitZur Gewinnung verwendet man BauxitBesteht aus Aluminiumoxid, Eisenoxid und Besteht aus Aluminiumoxid, Eisenoxid und

anderen Verunreinigungenanderen Verunreinigungen

Verwendung des BAYER – Verfahrens Verwendung des BAYER – Verfahrens und der Schmelzflusselektrolyseund der Schmelzflusselektrolyse

Bayer - VerfahrenBayer - Verfahren

Bauxit wird mit Natronlauge erhitztBauxit wird mit Natronlauge erhitzt

Aluminiumoxid ist löslich Aluminiumoxid ist löslich Natriumaluminat Natriumaluminat

Eisenoxid ist unlöslich Eisenoxid ist unlöslich wird abfiltriert wird abfiltriert

Natriumaluminat wird wieder zu Aluminiumoxid Natriumaluminat wird wieder zu Aluminiumoxid oxidiertoxidiert

SchmelzflusselektrolyseSchmelzflusselektrolyse

Elektrolyse = Trennung mittels StromElektrolyse = Trennung mittels Strom

Aluminiumoxid hat einen Schmelz- und Aluminiumoxid hat einen Schmelz- und Siedepunkt von 2045°CSiedepunkt von 2045°C

Sinken des FP auf 950°C durch zugabe Sinken des FP auf 950°C durch zugabe von Kryolithvon Kryolith

SchmelzflusselektrolyseSchmelzflusselektrolyse

Erfolgt in einer Erfolgt in einer Graphitwanne Graphitwanne

Wanne = Katode Wanne = Katode (negativ geladen)(negativ geladen)

Graphitelektroden = Graphitelektroden = Anoden (positiv Anoden (positiv geladen)geladen)

Bildquelle:http://www.chemienet.info/7-al.html

SchmelzflusselektrolyseSchmelzflusselektrolyse

Das positiv geladene Aluminium wandert zur Das positiv geladene Aluminium wandert zur negativ geladenen Katodenegativ geladenen Katode

Der negativ geladene Sauerstoff wandert Der negativ geladene Sauerstoff wandert wiederum zur positiv geladenen Anodewiederum zur positiv geladenen Anode

Anode (pos.) & Anionen (neg.)Anode (pos.) & Anionen (neg.)

Katode (neg.) & Kationen (pos.)Katode (neg.) & Kationen (pos.)