Forensik: Chromatographie

Aluminium ist das dritthäufigste Element in der Erdkruste, aber es ist nicht einfach, dieses Metall zu gewinnen. Man findet es als Erz, was bedeutet, dass es mit anderen Elementen verbunden ist. Da Aluminium sehr reaktionsfreudig ist, bedeutet das, dass die Verbindungen, die es eingeht, sehr stabil und nur schwer aufzubrechen sind. Bauxit ist ein natürliches Aluminiumerz. Das Gestein bekommt seine Farbe von einer Verunreinigung mit rotem Eisen(III)-oxid. Bevor das Aluminium gewonnen werden kann, müssen diese Verunreinigungen entfernt werden, sodass man pures Aluminiumoxid, bekannt als Tonerde, erhält. Das Bayer-Verfahren isoliert die Tonerde durch eine Reihe chemischer Reaktionen. Nach der Filtration bleibt ein Gemisch aus reinem Aluminiumoxid und Wasser übrig. Das Gemisch wird auf 1200 °C erhitzt, wodurch das Wasser verdampft, und ein trockenes, weißes Pulver zurückbleibt: Tonerde. Ein weiteres Verfahren ist nötig, um daraus das reine Aluminium zu gewinnen. Durch Strom kann man die verschiedenen Elemente einer chemischen Verbindung voneinander trennen. Wenn man eine elektrische Spannung an erhitztes Bleibromid anlegt, entstehen glänzendes, geschmolzenes Blei und braunes gasförmiges Brom. Das gleiche Verfahren, Elektrolyse genannt, kann eingesetzt werden, um das Aluminium und den Sauerstoff in der Tonerde voneinander zu trennen, wobei man dafür allerdings weit mehr Wärme und Strom benötigt. Die Verbindung wird in einer Elektrolysezelle platziert, in der die Temperatur auf über 1000 °C erhöht wird. Sie verbraucht so viel Strom, dass man damit eine kleine Stadt versorgen könnte. Das Aluminiumoxid schmilzt und bildet die positiv geladenen Aluminiumionen und die negativ geladenen Sauerstoffionen. Nun wird eine Spannung an die Elektrolysezelle angelegt, sodass die positiven Aluminiumionen zur negativ geladenen Kohlenstoffkathode gezogen werden, wo sie Elektronen aufnehmen und Aluminiumatome bilden. Die negativ geladenen Sauerstoffionen werden von der positiv geladenen Kohlenstoffanode angezogen, wo sie Elektronen abgeben und sich Sauerstoff bildet, bevor sich dieser mit dem Kohlenstoff der Anode verbindet und Kohlenstoffdioxid entsteht. Wenn letzte Verunreinigungen entfernt sind, bleibt reines Aluminium übrig. Mit diesem Verfahren werden jedes Jahr Millionen Tonnen Aluminium gewonnen.