Die Reaktionen von Aluminium und Säuren

Aluminium im Alltag – Chemie

Du kennst Aluminium vor allem als Verpackungsmaterial, z. B. in Form von Alufolie. Es kommt aufgrund seiner geringen Masse in der Leichtmetallindustrie, insbesondere im Fahrzeugbau, oft zum Einsatz und zählt somit zu den wichtigsten Leichtmetallen. Aluminium gehört zu den unedlen Metallen, es ist also sehr reaktionsfreudig und geht schnell Verbindungen mit Sauerstoff ein, doch auch mit Säuren reagiert es sehr gern. Im folgenden Text erfährst du, um welche Säuren es sich dabei handelt und was dies für Auswirkungen auf den Gebrauch von Aluminium hat.

Aluminiumreaktionen mit Säuren – Beispiele

Bringt man Aluminium mit Salzsäure in Verbindung, löst sich das Metall sehr schnell unter Bildung von Gasblasen auf. Legt man hingegen ein Stück Alufolie in Schwefelsäure, ist keinerlei Reaktion erkennbar. Worin besteht also der Unterschied? Schauen wir uns dazu die ablaufenden Prozesse genauer an.

Aluminium und Salzsäure

Die Reaktion von Aluminium mit Salzsäure läuft nach folgender Gleichung ab:

$\ce{2 Al + 6 HCl -> 2 Al3+ + 6Cl- + 3 H2 ^ }$

Das Aluminium löst sich auf und Wasserstoffgas entweicht.

Aluminium und Salpetersäure

Bringen wir hingegen Aluminium und Salpetersäure zueinander, passiert von außen betrachtet nichts. Schaut man sich das Ganze jedoch von Nahem an, erkennt man, dass sich auf dem Aluminium eine schützende Oxidschicht gebildet hat. Die Dicke dieser Schicht wird durch den Kontakt mit der Säure sogar noch erhöht und führt so zu einem höheren Schutz. Man nennt diesen Vorgang auch Passivierung. Was ist also der Unterschied in der Reaktion zwischen Salzsäure und Salpetersäure mit Aluminium?

Reaktionen von Aluminium mit Säuren
Säuren können reduzierend und oxidierend sein. Reduzierende Säuren sind eher schwache Säuren, die nicht in der Lage sind, Sauerstoff abzuspalten. Oxidierende Säuren hingegen dissoziieren vollständig, wobei der entstehende Säurerest zusätzlich oxidierend wirkt. Dadurch sind diese Säuren in der Lage, auch edlere Metalle zu oxidieren.
Bei der Salzsäure $\ce{HCl}$ handelt es sich um eine reduzierende Säure. Diese reagiert sehr schnell mit Aluminium. Salpetersäure $\ce{HNO3}$ hingegen ist eine oxidierende Säure. An der Luft bildet Aluminium eine dünne Oxidschicht an seiner Oberfläche, da es sofort mit der Luft reagiert. Diese wird durch den Kontakt mit Salpetersäure noch dicker und schützt das Metall so vor weiterer Korrosion durch die Säure.

Reaktion von Aluminium und Säure im Alltag

Aluminium wird sehr häufig als Verpackungsmaterial eingesetzt. Wie du gesehen hast, kann es aber bei Kontakt mit Säuren zu Reaktionen kommen. Du solltest also darauf achten, dass du stark säurehaltige Lebensmittel (z. B. Zitrone) nicht direkt mit Aluminium in Berührung kommen lässt, da beispielsweise Zitronensäure Aluminium aus der Folie löst, es dann durch die Nahrung aufgenommen wird und das Metall in großen Mengen schädigend auf biologische Prozesse im Körper wirken kann. Daher ist es ratsam, Salate und Früchte anderweitig zu verpacken.

Reaktion von Aluminium und Säure – Anwendung

Wie du bereits gesehen hast, bildet Aluminium bei Kontakt mit Salpetersäure eine schützende Oxidschicht. Dieser Prozess der Passivierung wird auch in der Technik eingesetzt, um das Metall vor Korrosion zu schützen.
Doch auch mit starken Basen reagiert Aluminium unter Entstehung von Wasserstoffgas. Dies macht man sich beispielsweise bei Rohrreinigern zunutze. Unter Zugabe von Wasser werden hartnäckige Verstopfungen durch das frei werdende Gas gelockert, die Natronlauge zersetzt die festsitzenden organischen Bestandteile in den Leitungen.
Folgende Reaktionen laufen dabei ab:

$\ce{Aluminiumoxid + Natronlauge -> Na+ + Aluminat- }$ (mit Aluminat: $\ce{[Al(OH)4]-}$)

Die Aluminiumoxidschicht wird von der Natronlauge aufgelöst.

$\ce{2 Al + 6 H2O -> 2 Al(OH)3 + 3 H2 ^ }$

Das Aluminium reagiert zu Aluminiumhydroxid unter Bildung von Wasserstoffgas. Da Wasserstoffgas entzündlich ist, ist die Verwendung von Natronlauge zur Rohrreinigung nicht ungefährlich.

Das Video Die Reaktionen von Aluminium und Säuren

In diesem Video lernst du, dass Aluminium mit einigen Säuren stark und mit anderen wiederum nicht reagiert. Du erfährst, warum dies so ist und wie man sich die Reaktion von Aluminium mit Säuren zunutze macht oder wo diese an anderer Stelle eher nicht erwünscht ist. Im Anschluss an das Video kannst du nun dein neu erworbenes Wissen anhand von Übungen weiter festigen. Viel Spaß!