XV. tétel

       Alumíniumcsoport. Alumínium és vegyületei, az alumíniumgyártás.

III/A oszlop, p mező elemei
3.    Al         3s23p1

Alumínium
Fizikai tulajdonság:
kristályrácsos lapon központos  köbösrács,  ezért  csuszásra  alkalmas,  jól
alakítható;
olvadáspontja 660°, mégis nehezen olvad, mert fajhője és olvadáshője magas;
sűrűsége kicsi, 2 - 7, ezért az áramot és a hőt jól vezeti;
korrózióállósága  jó  (felületén  összefüggő  oxidréteg  van),   szilárdsága
kicsi, ezt javítani lehet szilícium, cink, mangán ötvözőkkel.
     Kémiai tulajdonság:
amforter tulajdonság (kettős jelleg), savakban és lúgokban egyaránt  oldódik
H gáz fejlődése közben. A salétromsav passziválja;
magas hőmérsékleten meggyullad és elég alumíniumoxid keletkezése  közben  és
3340KJ/mol hőmennyiség felszabadulásával. Ez olyan nagy hőmennyiség, hogy  a
reakcióhőt  vasúti  sínek  hegesztésére  lehet  felhasználni;  ez  a  termit
reakció. Lángszórókban ezt használták;
más fémeket redukálhat, pl. az alumínium a rozsdából redukálja  a  fémvasat,
miközben maga alumíniumoxiddá alakul.  850KJ/mol  energiaszabadul  fel,  ami
kb. 3000°-nak felel  meg,  ezt  a  reakciót  gyújtókeverékek  előállításánál
használják fel.

Alumínium vegyületek:
oxidjai (Al2O3):
korund;   kristályos   alumíniumoxid,   igen   kemény,   színtelen    anyag,
olvadáspontja 2000o, csiszolókorong gyártására  használják,  ha  krómoxiddal
összekeverik,   lángpisztoly   lángjával   összeolvasztják,   vörös    színű
drágakövet, a rubint kapják, ezt ékszerként vagy óracsapágyként használják;
timföld - nem kristályos alumíniumoxid, alumíniumgyártásra használják;
szilikátok: kaolin vagy porcelánföld,   porcelángyártásra  használják,  vagy
papírgyártásnál a papír, töltőanyaga;
márga: agyag és mészkő keverék, cementet készítenek belőle;
zeolit: vízlágyításra használják erőműveknél, kazánoknál;
horzsakő: porózus barna anyag,  igen  nagy  a  gázmegkötő  képessége,  ezért
desztillálásoknál "dobálozás" gátlásra használják.

Alumínium gyártás: érce a  vörös  színű  bauxit.  A  bauxit  alumíniumoxidot
(Al2O3), szilikátokat,  TiO2-t   (titán)  és  vasoxidot  (Fe2O4)  tartalmaz,
ettől piros.
      Az alumíniumgyártás három lépésből áll:
Bayer-féle timföld gyártás (tiszta alumínium oxid  előállítása),  ez  kémiai
eljárással történik:
a TiO2 és a Fe2O4 nem oldódik fel, ezt kiszűrik és eldobják, az Al2O3  és  a
szilikátok feloldódnak, alumínium és szilikát ionok keletkezése  közben,  ha
ezt  az  oldatot  90°-ra  visszahűtik,  az  alumínium  ionok   timföldhidrát
formájában kicsapódik és ezt kiszűrik,  a  szűrletben  maradnak  a  szilikát
ionok, ezt elöntik (kidobjak);
a  timföldhidrátot  kiizzítják,  ez  elveszíti   kristályvizét,   és   végül
megkapjuk a tiszta timföldet, melynek 2000C° az olvadáspontja;
a timföld oldása kriolitban, a timföld megolvasztása  igen  költséges  lenne
2000C°-on, ezért kriolitot olvasztanak meg  (gyöngyházfényű  ásvány)  990C°-
on, a kriolit olvadékban a timföld  feloldódik,  tehát  egy  olvadék-oldatot
kapunk, melynek hőmérséklete 950oC;
Az olvadék-oldat elektrolízise (950C°-on):
katód a kád alján levő grafit, itt gyűlik  össze  a  folyékony  Al,  amit  a
fölötte levő elektrolit megakadályoz a visszaoxidálásban;
anód, szintén grafit;  ezek  nagy  méretű  grafit  lapok,  amelyek  felülről
nyúlnak be az elektrolitba, erősen fogy, mert a  levegő  oxigénjével  CO2-vé
alakul;
áram: 5-7 V-os egyenáram, de 30000A-os.
költségmegoszlás: az összköltség kb. háromszorosa a vasénak. Az  alumíniumon
belüli költségmegoszlás: 1/3 a timföld gyártása, 1/3 a timföld feloldása  és
elektrolízise, 1/3 az anód pótlása.

Ide jön a órán elkészült ábra.