Brontekst bekijken van Aluminium

{{Infobox element
| Afbeelding = Aluminium metal pieces.jpg
| Bijschrift = Aluminium
| Naam = Aluminium
| Symbool = Al
| Atoomnummer = 13
| Groep = [[Boorgroep]]
| Periode = [[Periode-3-element|Periode 3]]
| Blok = [[P-blok]]
| Reeks = [[Hoofdgroepmetaal|Hoofdgroepmetalen]]
| Kleur = Zilvergrijs
| Atoommassa = 26,9815
| Elektronenconfiguratie = <nowiki>[</nowiki>[[Neon (element)|Ne]]<nowiki>]</nowiki>3s<sup>2</sup> 3p<sup>1</sup>
| Oxidatietoestanden = +3
| Elektronegativiteit = 1,61
| Atoomstraal = 143
| Ionisatiepotentiaal1 = 577,54
| Ionisatiepotentiaal2 = 1816,69
| Ionisatiepotentiaal3 = 2744,80
| Dichtheid = 2702
| Hardheid = 2,75
| Smeltpunt = 933
| Kookpunt = 2740
| Aggregatietoestand = Vast
| Smeltwarmte = 10,79
| Verdampingswarmte = 293,40
| vdWstraal =
| Kristalstructuur = [[Kubisch vlakgecentreerd|KVG]]
| Molair volume = 9,98·10<sup>−6</sup>
| Dampdruk =
| Geluidssnelheid = 5100
| Specifieke warmte = 880
| Weerstand = 2,65
| Warmtegeleiding = 237
}}
'''Aluminium''' is een [[scheikundig element]] met symbool '''Al''' en [[atoomnummer]] 13. Het is een zilverwit [[hoofdgroepmetaal]]. De naam is afgeleid van het [[Latijn]]se woord ''alumen'' dat [[aluin]] betekent.

== Ontdekking ==
Verbindingen van aluminium waren al in de oudheid bekend. Zo werd aluin onder meer gebruikt om bloedingen te stelpen. Het is echter niet eenvoudig het metaal uit aluin vrij te maken. Aluminium werd in [[1807]] ontdekt door [[Humphry Davy]], die het trachtte te bereiden uit [[aluminiumoxide]]. In [[1825]] bereidde [[Hans Christian Ørsted]] een onzuivere vorm van aluminium uit aluminiumchloride en kalium[[amalgaam]]. Jarenlang was het metaal zo kostbaar dat het in ornamenten toegepast werd, getuige de massief aluminium kap op de toren van het [[Washington Monument]]. Pas in [[1886]] werd dankzij het [[Hall-Heroult proces|Hall-Héroult-proces]] de elektrochemische productie van het metaal op grote schaal mogelijk.<ref>{{Citeer web|url=https://resolver.kb.nl/resolve?urn=ddd:010341420:mpeg21:a0040 |werk=Suriname: koloniaal nieuws- en advertentieblad via Delpher.nl|titel=Over Aluminium|datum=1916-01-11|bezochtdatum=2014-04-18}}</ref>

Davy noemde het metaal ''alumium''. Een paar jaar later maakte hij er ''aluminum'' van, wat in het Amerikaans-Engels gehandhaafd werd. In de meeste andere talen, ook in het Brits-Engels, geeft men de voorkeur aan ''aluminium''.

== Toepassingen en bewerkingen ==
Het metaal heeft op stormachtige wijze de wereld veroverd. Het is economisch een bijzonder belangrijk metaal. Aluminium is licht (slechts een derde van het gewicht van [[staal (legering)|staal]] of [[brons]]), en met 4% [[Koper (element)|koper]], 1% [[magnesium]], 1% [[mangaan]] en 0,5% [[silicium]] even slijtvast en bestendig tegen [[corrosie]], behalve [[spanningscorrosie]]. Aluminium corrodeert wel als het in aanraking komt met [[Zuurstof (element)|zuurstof]] maar de [[oxidehuid]] die hierbij gevormd wordt, is egaal en gesloten zodat het onderliggende materiaal niet meer verder kan corroderen. Door inwerking van lucht in combinatie met vocht kan dit corrosieproces echter wel verdergaan, men spreekt dan van "witroest".<ref>{{Citeer web
| url = https://www.vraagenaanbod.nl/nieuws/id15342-Aluminium_en_kou_pas_op_voor_witroest.html
| titel = Aluminium en kou: pas op voor witroest!
| bezochtdatum = 7 augustus 2017
| auteur = L. van der Schans
| datum = 30 mei 2017
| uitgever = vraag & aanbod
| archive-date = 8 augustus 2017
| archive-url = https://web.archive.org/web/20170808002036/https://www.vraagenaanbod.nl/nieuws/id15342-Aluminium_en_kou_pas_op_voor_witroest.html
| dodelink = ja
}}</ref>

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.

Aluminium heeft een [[plasmafrequentie]] van 15 eV<ref>[https://www.nature.com/ncomms/journal/v1/n2/full/ncomms1015.html] (Tabel 2). De frequentie van ''f'' = 3,57 × 10<sup>15</sup> Hz kan worden uitgedrukt als energie in [[elektronvolt]] met behulp van de formule ''E'' = ''[[Constante van Planck|h]]'' ''f'', wanneer daarbij ''h'', de constante van Planck, op 1 wordt gesteld (zie [[natuurlijke eenheden]]). [https://web.archive.org/web/20160811054400/http://www.nature.com:80/ncomms/journal/v1/n2/full/ncomms1015.html Gearchiveerd] op 11 augustus 2016.</ref> en is daarmee een uitstekende [[spiegel (optica)|spiegel]] voor alle straling in het [[infrarood|infrarode]], zichtbare, en nabij-[[ultraviolet]]te gebied, vooral als wordt voorkomen dat het spiegelend oppervlak aan oxidatie blootgesteld wordt. Het valt gemakkelijk op te dampen en aluminium [[Spiegeltelescoop|spiegels]] worden wel in de [[astronomie]] gebruikt.

Het metaal kan door [[lasersnijden]] bewerkt worden, maar wordt vaak ook in de gewenste vorm [[Gieten (metaalkunde)|gegoten]].

Enkele toepassingsgebieden:
* bijna alle [[antitranspirant]]en (als zout, bijvoorbeeld [[aluminiumchloorhydraat]] of [[aluin]]).
* [[verpakking]]: [[aluminiumfolie]]
* speelgoed: het is een bestanddeel van [[Zamak]], dat bijvoorbeeld voor [[modelauto|modelauto's]] wordt gebruikt
* transportmiddelen ([[auto]], [[vliegtuig]], [[ruimtevaartuig]], [[trein]], [[fiets]], [[schip (transportmiddel)|schip]], enz.)
* huishoudapparatuur (pannen, bestek, zool van [[strijkijzer]]s enz.)
* kampeeruitrusting (vouwstoel, pannen, tentstokken enz.)
* [[hoogspanningsleiding]]en (typisch in combinatie met staal of als legering met [[magnesium]] en [[silicium]], zoals [[AA 6201]]; de geleidbaarheid is de helft van die van koper, maar aluminium kost minder en weegt een derde)
* [[bliksemafleider]]s (veel goedkoper dan koper, dus minder diefstalgevoelig)
* antennes
* constructiebouw ([[kozijn]], [[deuren]])
* auto-industrie (aluminium [[velg]]en en onderdelen van verbrandingsmotoren)
* daken en gevelbekleding
* [[bouwsteiger]] en [[ladder]]s
* jachtbouw
* anode op een stalen onderwaterschip om corrosie van het staal te verminderen
* licht- en geluidsindustrie (maken van constructies)
* meubels (kasten, bankstellen, tafels, stoelen en bedden)
* kasconstructies (dek- en gevelsystemen)
* kleurstof in voeding (onder E-nummer E173)

=== Bewerkingstechnieken in aluminium ===
{{Kolommen lijst| breedte=9| aantal=3| inhoud=
* [[frezen]]
* [[draaien (verspaningstechniek)|draaien]]
* [[draadvonken]]
* [[zinkvonken]]
* [[sputteren]]
* buigen
* [[walsen]]
* zetten
* lakken
* gieten
* [[spuitgieten]]
* [[extruderen]]
* [[anodiseren]]
* graveren
* bedrukken
* [[dieptrekken]]
* [[lassen]]
* [[lasersnijden]]
* [[waterstraalsnijden]]
* [[forceertechniek]]
}}

== Winning ==
{{Zie hoofdartikel|Bayerproces}}
[[Bestand:Bauxiet.jpg|thumb|Bauxietmijn]]
Aluminium wordt gevonden op de grond: 8,5% van de aarde is bestreken met [[bauxiet]], de ertsvorm van aluminium. Bauxiet bestaat uit Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> (aluminiumoxide) en restant. Het bauxiet wordt in contact gebracht met warme (140&nbsp;°C tot 240&nbsp;°C, afhankelijk van het type erts) [[natronloog]]. De natronloog reageert met het aluminiumoxide onder de vorming van natriumaluminiumhydroxide (NaAl(OH)<sub>4</sub>), dit blijft in oplossing. De overige componenten kunnen worden verwijderd door ze te laten bezinken en af te filteren.

De oplossing van natriumaluminiumhydroxide wordt vervolgens afgekoeld, waardoor aluminiumhydroxide (Al(OH)<sub>3</sub>) kristalliseert en natronloog overblijft. Door het aluminiumhydroxide te verhitten (dit noemt men [[calcineren]]) wordt het chemisch gebonden water verwijderd en ontstaat aluminiumoxide (Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>).

== Productie ==
{{Zie hoofdartikel|Hall-Héroult-proces}}
Het aluminiumoxidepoeder, aluinaarde, wordt daarna in een speciale oven gebracht. Deze ovens zijn gevuld met elektrolyt (een gesmolten keramische substantie genaamd [[kryoliet]]). Bij een temperatuur van bijna 1000&nbsp;°C wordt vervolgens een gelijkstroom door de vloeistof gevoerd. De in de elektrolyt opgeloste aluinaarde wordt door middel van [[elektrolyse]] gesplitst, waarbij vloeibaar aluminium en [[Zuurstof (element)|zuurstof]] vrijkomt. De zuurstof wordt gebonden aan [[koolstof]], die in de vorm van een groot blok (de anode) boven in de oven hangt. De [[anode]] wordt tijdens het proces dus opgebruikt, een halve ton koolstof per ton geproduceerd aluminium. Het vloeibare aluminium zakt naar de bodem van de oven, wordt opgezogen en naar de gieterij gebracht. Daar wordt het gereinigd en eventueel gemengd met andere stoffen om bepaalde kwaliteiten aluminium te maken. Daarna worden walsplakken en persstaven gegoten waaruit de uiteindelijke aluminiumproducten kunnen worden gemaakt.

Uit 4 ton bauxiet wordt 2 ton aluminiumoxide gemaakt, waaruit weer 1 ton aluminium wordt geproduceerd. In Nederland wordt na de sluiting van de fabriek in [[Vlissingen]] en het faillissement van  [[Delfzijl]] ([[DAMCO Aluminium Delfzijl]]) op 27 oktober 2022 geen aluminium meer geproduceerd. Andere grote producenten
van aluminium zijn het [[Rusland|Russische]] [[RUSAL]], het Amerikaanse [[Alcoa (bedrijf)|Alcoa]] en het [[Volksrepubliek China|Chinese]] [[Chinalco]].
[[Bestand:Lingot aluminium.jpg|thumb|Aluminiumbroodje]]

== 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 [[Mineraal (geologie)|mineralen]] maken circa 8,5% van de aardkorst uit. Hoewel aluminium een bestanddeel is van klei, gebruikt de aluminiumindustrie als erts bij voorkeur het mineraal [[bauxiet]]. Dit wordt onder andere in [[Australië (continent)|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 [[hergebruik]]t. De benodigde winningsenergie van aluminium uit bauxiet bedraagt 155 MJ/kg, maar de herverwerkingsenergie bedraagt slechts 5% daarvan. Het materiaal kent verder nagenoeg geen degeneratie en is voor praktisch 100% herbruikbaar.

== Opmerkelijke eigenschappen ==
[[Bestand:President Lula visit to Aluminum factory.jpg|thumb|Een rol aluminium in een Braziliaanse aluminiumfabriek]]
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 lans]]en.

Van aluminium zijn twee valenties bekend: het algemeen bekende Al<sup>3+</sup>-ion en Al<sup>+</sup>.<br />
Al<sup>+</sup> is bekend uit de verschillende halogeniden, die alleen stabiel zijn bij temperaturen van 900&nbsp;°C en meer.<ref>Zie [[Aluminium(I)fluoride]], [[Aluminium(I)chloride]],  [[Aluminium(I)bromide]] en [[Aluminium(I)jodide]].</ref><br />
De chemie van aluminium wordt beheerst door de neiging Al<sup>3+</sup>-ionen te vormen. De verbindingen daarvan zijn in het algemeen niet erg oplosbaar. In salpeterzuur lost aluminium op onder vorming van het nitraat Al(NO<sub>3</sub>)<sub>3</sub>.
Een oplossing van [[aluminiumnitraat]] is in zuur milieu stabiel, maar bij verhoging van de [[zuurgraad]] slaat het hydroxide [[Aluminiumhydroxide|Al(OH)<sub>3</sub>]] neer. Deze verbinding is echter [[amfoteer]]: bij verdere verhoging van de pH gaat het weer in oplossing als aluminaat:
:<chem>Al(OH)3 -> AlO(OH)2- -> AlO2(OH)^{-2} -> AlO3^{-3}</chem>

Er is een rijke verzameling oxiden, hydroxiden en oxihydroxiden van aluminium die ook als mineraal voorkomen:
* Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>: alumina (α-, β- en γ-vorm)
* AlO(OH) [[boehmiet|Böhmiet]]
* Al(OH)<sub>3</sub> [[gibbsiet]].
Zowel α- als γ-alumina worden veel gebruikt als dragermaterialen in de katalyse. Zij zijn beschikbaar in een grote variëteit aan specifieke oppervlakten.

== Isotopen ==
{{Zie hoofdartikel|Isotopen van aluminium}}
{| class="wikitable" style="font-size:90%;"
! colspan="6" | Stabielste isotopen
|-
! [[Isotoop|Iso]]
! [[Relatieve aanwezigheid|RA]] (%)
! [[Halveringstijd]]
! [[vervalvorm|VV]]
! [[vervalenergie|VE]] (M[[elektronvolt|eV]])
! [[vervalproduct|VP]]
|-
| <sup>26</sup>Al
| [[Synthetische radio-isotoop|syn]]
| 7,1×10<sup>5</sup> [[jaar]]
| [[Elektronenvangst|β<sup>+</sup>]]
| 4,005
| [[magnesium-26|<sup>26</sup>Mg]]
|-
| <sup>27</sup>Al
| 100
| colspan=4 | stabiel met 14 neutronen
|}
Aluminium heeft negen isotopen maar slechts één stabiele isotoop: [[aluminium-27]]. Daarnaast komt op aarde een spoortje [[aluminium-26]] voor. Deze [[radio-isotoop]] is van kosmogene oorsprong. [[Meteoroïde]]n worden, zolang zij zich nog vrij door de ruimte bewegen, blootgesteld aan een intensief bombardement van kosmische straling en daardoor ontstaat deze isotoop. Wanneer zij eenmaal de aarde bereikt hebben, houdt dit productieproces op en begint de vervalklok te tikken, vergelijkbaar met de wijze waarop de [[C14-datering|koolstof-14-klok]] dat doet. De isotoop vervalt met een [[halveringstijd]] van 720.000 jaar. Dit [[vervalproces]] maakt het mogelijk te bepalen hoelang geleden de meteoriet de aarde bereikt heeft. Onze [[aardatmosfeer|atmosfeer]] bevat ook een kleine hoeveelheid aluminium-26, die onder invloed van kosmische straling uit [[argon]] geproduceerd wordt. Dit aluminium kan gebruikt worden om afzettingsgesteenten en erosieverschijnselen te dateren op een schaal van honderdduizenden tot miljoenen jaren.

== Negatieve impact milieu ==
Vanaf het begin van de 20e eeuw is aluminium effectief in de markt gezet als een nieuw product met gunstige eigenschappen, waarbij de keerzijde lang uit beeld is gebleven. Voor de omzetting van bauxiet naar aluminium is grote hoeveelheid [[elektriciteit]] nodig waardoor de groei van de aluminiumindustrie ook de belangrijkste factor werd voor de elektrificatie van de westerse wereld: het hoogspanningsnet vindt zijn oorsprong in de aluminiumindustrie en aluminiumproductie verplaatst zich steeds naar waar de stroom goedkoop te leveren is. Dit heeft enerzijds geleid tot intensief en vervuilend bulktransport van aluminium grondstoffen van de mijnen naar de smelters in de Verenigde Staten. Anderzijds heeft het in de landen van winning geleid tot de aanleg van [[waterkrachtcentrale]]s door middel van dammen, waarbij de natuurlijke omgeving werd aangetast en (oorspronkelijke) bewoners van hun land werden gedreven. Een voorbeeld daarvan in Suriname is het [[Brokopondostuwmeer]]. Smelters - de plek waar aluminium wordt gemaakt - stoten ook giftige chemicaliën uit in de omgeving. Als een van de voorbeelden kreeg het Amerikaanse [[Alcoa (bedrijf)|Alcoa]] in 2003 een boete opgelegd van 4 miljoen dollar, ter compensatie voor schade veroorzaakt door haar fabriek in Rockdale, Texas.<ref name="aldreams">{{Citeer boek|titel=Aluminum Dreams. The making of light modernity|auteur=M. Sheller|taal=en|url=|uitgever=The MIT Press, Massachusetts Institute of Technology|datum=2014|pagina's=|ISBN=9780262026826}}</ref> 

De winning van bauxiet  heeft eveneens grote [[Milieu-impact|impact op milieu]] en lokale bevolking van de landen waar deze wordt gewonnen in landen als Suriname, Jamaica en Indonesië. De winning van aluminium gaat gepaard met grootschalig afgraven van de bodem en daarmee de verwoesting van het [[ecosysteem]]. Winning van de grondstof voor aluminium laat 'oranje meren' achter van uiterst giftig oppervlaktewater, met hoge concentraties kwik en arsenicum.<ref>{{Citeer web|url=https://cleanmalaysia.com/2016/01/14/what-has-bauxite-done-to-malaysia/|titel=What has Bauxite done to Malaysia?|datum=2016-01-14|bezochtdatum=2023-07-15|werk=Clean Malaisia|taal=en|archiefurl=https://web.archive.org/web/20200703213508/https://cleanmalaysia.com/2016/01/14/what-has-bauxite-done-to-malaysia/|archiefdatum=2020-07-03|dodeurl=nee}}</ref> Ondanks grootschalige hersteloperaties van de mijnbouworganisaties - vaak eigendom van bedrijven in andere landen, dan de plek van winning -  is de kans klein dat de natuurlijke omgeving ooit ten volle zal herstellen.<ref name="aldreams"/> 

Aluminium wordt al met al door fabrikanten vaak geprezen om zijn milieuvriendelijk en recyclebaar karakter, maar de keerzijde van het 'metaal van de toekomst' wordt daarbij niet vermeld. Ondanks de claims van fabrikanten, zijn er aanwijzingen dat een groot deel van bijvoorbeeld drankenblik niet wordt gerecycled en in het milieu terecht komt. Het Recycling Netwerk meldde in 2018 dat een groot aantal koeien in de Nederlandse veeteelt jaarlijks door zwerfafval van onder andere aluminium zou overlijden.<ref>[https://recyclingnetwerk.org/2019/09/14/hoe-drankblikjes-levensgevaarlijk-zijn-voor-koeien/]. [https://web.archive.org/web/20210525112225/https://recyclingnetwerk.org/2019/09/14/hoe-drankblikjes-levensgevaarlijk-zijn-voor-koeien/ Gearchiveerd] op 25 mei 2021.</ref>

== Toxicologie en veiligheid ==
In het verleden is opschudding ontstaan doordat sommige onderzoekers een verband zagen tussen aluminium en de [[ziekte van Alzheimer]], ook een recent review-onderzoek uit deze bezorgdheid.<ref name="ncbi.nlm.nih.gov">{{Citeer journal |author=Tomljenovic L. |year=2011 |title=Aluminum and Alzheimer's disease: after a century of controversy, is there a plausible link? |journal=J Alzheimers Dis. |volume=23 |issue=4 |pages=567-98 |url= |doi=10.3233/JAD-2010-101494 |pmid=21157018 |issn=1387-2877 }}</ref> Het metaal heeft voor zover bekend geen biologische functie en geen grote directe giftigheid, tenzij het in forse hoeveelheden ingenomen wordt. In-vitro-onderzoek heeft echter wel neurotoxiciteit aangetoond.<ref name="ncbi.nlm.nih.gov"/> Het valt te bezien of er voldoende aluminium afgegeven wordt bij het gebruik van aluminium kookgerei voor dergelijke toxische effecten. In dat verband zal eerder gevaar te duchten zijn van aluminiumoxide bevattende maagzuurpillen, dan van het gebruik van aluminium kookgerei. Volgens hardnekkige geruchten zou aluminium borstkanker kunnen veroorzaken. Door gebruik van [[deodorant]] met aluminium en scheerschuim met [[parabenen]] zouden vrouwen eerder borstkanker kunnen krijgen volgens een onderzoek van McGrath (Chicago) uit 2003. Andere onderzoekers hebben hiervoor echter geen enkele aanwijzing gevonden.<ref>[https://web.archive.org/web/20090410131350/http://www.borstkanker.net/vragen6/v2515.php 2515. Kunnen anti-transpiranten borstkanker veroorzaken?]</ref>

== Externe links ==
* {{Link elementinformatie|id=Al}}
* {{Link GESTIS|ZVG=7130}}
* [https://www.aluminiumcenter.be/NL/home.htm Aluminium Center Belgium], kenniscentrum voor de aluminiumindustrie
* {{en}} [https://www.european-aluminium.eu/ European Aluminium], Europese associatie van aluminiumproducenten

{{Appendix}}
{{Commons|Aluminium}}
{{Navigatie boorgroep}}
{{Navigatie elementen}}
{{Woordenboek}}

[[Categorie:Aluminium| ]]
[[Categorie:Elementenlijst]]