Aluminium

Portaal Scheikunde
Chemisch element

Oppervlak van stuk Aluminium
Naam	Aluminium / Alumen (Latijn)
Latijn
Symbool	Al
Atoomnummer	13
Soort	Hoofdgroepmetaal
Kleur	Zilverwit
Smeltpunt	660,3 ^oC
Kookpunt	2470 ^oC

Aluminium is een chemisch element met het symbool Al en atoomnummer 13 in het Periodiek Systeem van de scheikunde. Het is een zilverwit hoofdgroepmetaal. De naam is afgeleid van het Latijnse woord alumen dat aluin betekent.

Voorkomen

Al is aluminium niet zo’n zeldzaam metaal, het komt niet als metaal zoals we het kennen vrij in de natuur voor.

Maken van aluminium

Aluminiumhoudende mineralen zitten wel veel in de aardkorst. Hoewel aluminium een bestanddeel is van klei, gebruikt de aluminiumindustrie als erts het liefst het mineraal bauxiet. Dit wordt onder andere in Australië en Suriname gewonnen. Deze roodbruine aarde wordt afgegraven (dagbouw), verkruimeld en met water tot een soort slurry (modder) gemaakt. Hieruit halen ze de op zout lijkende alumina of aluinaarde dat aluminiumoxide (Al₂O₃) bevat. Daaruit wordt vervolgens het aluminium (Al) gescheiden van de zuurstof (O) met behulp van veel elektriciteit (elektrolyse). De ontstane aluminium wordt versmolten tot 'broodjes' of 'palen'. Deze kunnen verder verwerkt worden door ze opnieuw te smelten en in mallen te gieten, of door ze te walsen (platrollen) tot platen of nog dunnere folie. Zie ook uitleg in filmpje(engels).

Aluminium is handig voor hergebruik. Het materiaal kent amper achteruitgangen en het is 100% herbruikbaar.

Aluminium heeft een lagere dichtheid dan die van andere gewone metalen, ongeveer een derde van die van staal. Dat wil zeggen dat het veel lichter van gewicht is. Aluminium oxideert ('roest') makkelijk, waarbij het oxidatielaagje een bescherming biedt aan het onderliggende aluminium. Het is kneedbaar en daardoor makkelijk te bewerken.

In de aardkorst is aluminium het meest voorkomende metaalachtige element (8,23%) en het derde meest voorkomende van alle elementen (na zuurstof en silicium).

Geschiedenis

De geschiedenis van aluminium is gevormd door het gebruik van aluin (is een kleurloos of wit kristal dat bestaat uit zouten en metalen). De eerste schriftelijke vermelding van aluin, gemaakt door de Griekse historicus Herodotus, stamt al uit de 5e eeuw voor Christus. Het is bekend dat onze voorouders aluin gebruikten als verfbijtmiddel en voor stadsverdediging. Na de kruistochten was aluin, een onmisbaar goedje in de Europese en dus ook latere Twentse textielindustrie. Het werd tot het midden van de 15e eeuw vanuit het oostelijke Middellandse Zeegebied naar Europa geïmporteerd.

Wat aluin nou precies was bleef lang onbekend. Rond 1530 suggereerde de Zwitserse arts Paracelsus dat aluin een zout van een aarde van aluin was. In 1595 bevestigde de Duitse arts en chemicus Andreas Libavius dit met een experiment. In 1722 kondigde de Duitse chemicus Friedrich Hoffmann aan dat hij geloofde dat de basis van aluin een aparte soort aarde was. In 1754 synthetiseerde (het op kunstmatige wijze samenbrengen van losstaande elementen) de Duitse chemicus Andreas Sigismund Marggraf aluminiumoxide door klei in zwavelzuur te koken en vervolgens kalium toe te voegen.

Pogingen om aluminiummetaal te produceren (maken) gebeurde in 1760. De eerste succesvolle poging lukte echter pas in 1824 door de Deense natuurkundige en scheikundige Hans Christian Ørsted. Hij liet watervrij aluminiumchloride reageren met kaliumamalgaam, wat een klomp metaal opleverde dat op tin leek. Hij presenteerde zijn resultaten en liet een monster (voorbeeldmateriaal) van het nieuwe metaal zien in 1825. In 1827 herhaalde de Duitse chemicus Friedrich Wöhler de experimenten van Ørsted maar kon geen aluminium ontdekken. De reden hiervoor werd pas in 1921 ontdekt. Hij voerde in hetzelfde jaar een soortgelijk experiment uit door watervrij aluminiumchloride te mengen met kalium en maakte een poeder van aluminium. In 1845 was hij in staat om kleine stukjes van het metaal te maken en beschreef hij enkele eigenschappen van dit metaal. Vele jaren daarna zou Wöhler als de ontdekker van aluminium worden aangewezen.

Omdat de methode van Wöhler geen grote hoeveelheden aluminium kon opleveren, bleef het metaal zeldzaam; het maken ervan koste zelfs meer dan het winnen van goud. De eerste industriële productie van aluminium werd in 1856 opgericht door de Franse chemicus Henri Etienne Sainte-Claire Deville en zijn medewerkers. Deville had ontdekt dat aluminiumtrichloride al meer 'zuiverder' kon worden gemaakt door natrium, wat handiger en goedkoper was dan kalium, dat Wöhler had gebruikt. Zelfs toen was aluminium nog niet van grote zuiverheid en het geproduceerde aluminium verschilde in eigenschappen per monster.

De eerste industriële productiemethode op grote schaal werd onafhankelijk ontwikkeld in 1886 door de Franse ingenieur Paul Héroult en de Amerikaanse ingenieur Charles Martin Hall; het is nu bekend als het Hall-Héroult-proces. Het Hall-Héroult-proces zet aluminiumoxide om in metaal. De Oostenrijkse chemicus Carl Joseph Bayer ontdekte in 1889 een manier om bauxiet te zuiveren tot aluminiumoxide, nu bekend als het Bayer-proces. De moderne productie van het aluminiummetaal is gebaseerd op de Bayer- en Hall-Héroult-processen.

De prijzen van aluminium daalden en aluminium werd in de jaren 1890 en het begin van de 20e eeuw veel gebruikt in sieraden, alledaagse voorwerpen, brilmonturen, optische instrumenten als microscopen en verrekijkers, servies en folie. De mogelijkheid van aluminium om harde en toch lichte legeringen te maken met andere metalen zorgde destijds voor vele toepassingen van het metaal. Een voorbeeld daarvan is het geraamte van de Zeppelin. Tijdens de Eerste Wereldoorlog eisten grote regeringen grote ladingen aluminium voor lichte sterke constructies; tijdens de Tweede Wereldoorlog was de vraag van grote regeringen voor toepassing van aluminium in de luchtvaart zelfs nog groter.

Tegen het midden van de 20e eeuw was aluminium een onderdeel van het dagelijks leven geworden en een belangrijk onderdeel van huishoudelijke artikelen. In 1954 overtrof de productie van aluminium zelfs die van koper. Inmiddels is het de tweede in productie na ijzer, waardoor het het meest geproduceerde non-ferrometaal (niet-ijzer) is. Halverwege de 20e eeuw kwam aluminium op als een bouwtechnisch materiaal, met bouwtoepassingen in zowel basisconstructies als interieurafwerking, en in toenemende mate gebruikt in militaire toepassingen, voor zowel vliegtuigen als motoren voor pantservoertuigen. De eerste kunstmatige satelliet van de aarde, de Spoetnik gelanceerd in 1957, bestond uit twee afzonderlijke aluminium halve bollen die met elkaar verbonden waren en alle daaropvolgende ruimtevoertuigen hebben vaak aluminium gebruikt. Het aluminium blikje werd uitgevonden in 1956 en werd in 1958 gebruikt als opslag voor dranken. Omdat aluminium makkelijk her te gebruiken is, wordt er per 31 december 2022 statiegeld gegeven voor de blikjes om vervuiling te verminderen. Per blikje wordt straks 15 eurocent statiegeld gerekend. Net als voor kleine plastic flesjes.

Aluminium in erts of mineraal

Aluminiumoxide
Aeriniet is een gehydrateerd calcium-aluminium-ijzer-magnesium-silicaat
Bauxiet is een mineraal dat een belangrijk erts van aluminium vormt
Beril is een kleurloos, wit, gelig wit, geelgroen tot groen, roze, blauwig tot groenblauw, rood of goudgeel aluminium-beryllium-silicaat
Diaspoor is een aluminium-zuurstof-hydroxide
Robijn of Korund, is een aluminiumoxide en een rode edelsteen
Aluniet, werd door de Romeinen gedolven voor de vervaardiging van aluin

Er zijn veel mineralen die aluminium bevatten. Kijk voor een lijst op Wikipedia

Gebruik

Zoals bij Herkomst is beschreven worden er heel veel artikelen gemaakt van aluminium. De jaarlijkse productie van aluminium bedroeg dan ook meer dan 50 miljoen ton in 2013. In Nederland wordt na de sluiting van de fabriek in Vlissingen alleen nog in Delfzijl bij DAMCO Aluminium Delfzijl aluminium geproduceerd. Andere grote producenten van aluminium zijn de Verenigde Arabische Emiraten, Rusland, Amerika en China.

Aluminium zit onder andere in glas. Het wordt gebruikt in katalysatoren (reiniger van uitlaatgassen). Verder wordt aluminiumoxide gebruikt als schuurmiddel (met Korund) en zit het in verf als kleustof. Het wordt ook verwerkt in (mindere kwaliteit) kogelvrije vesten.

Verder kom je het veel tegen als aluminiumfolie, -bakjes voor bijvoorbeeld de kapsalon en cups voor in de koffie-automaat.

Biologie

Aluminiumoxide of aluin is een veelgebruikt ingrediënt in zonnebrandcrème en is soms ook aanwezig in cosmetica zoals blush, lippenstift en nagellak. Vroeger werd het vaak gebruikt als middel om het bloeden te stoppen als je je gesneden had bij het scheren (dat prikte wel). Gezondheids- en medische toepassingen omvatten het aluminium als een materiaal in heupprothesen (kunstheupen) en anticonceptiepillen (de pil). Sommige pillenstrips zijn gemaakt van aluminium.

Bij langdurige inademing en inname van hoge concentraties van de zogeheten aluminiumionen kunnen er aandoeningen ontstaan aan het zenuwstelsel, zoals geheugenverlies, diverse vormen van dementie (o.a Alzheimer), trillerigheid en lusteloosheid.

Veel aluminium zouten zijn slecht voor het milieu.