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Chemische Unterhaltungen: Kleine Schicht, große Wirkung

Eine hauchdünne natürliche Oxidschicht macht das Metall Aluminium beständig gegen äußere Einflüsse. Doch Chloridionen können die Schutzwirkung auf perfide Weise zunichtemachen.
Im Vordergrund gebackenes Gemüse in einer Schüssel aus Alufolie, hinten eine halb ausgewickelte Backkartoffel.

Aluminium ist eines der wichtigsten Gebrauchsmetalle unserer Zeit: Rund 70 Millionen Tonnen hat die Welt davon im Jahr 2021 produziert. Eingesetzt wird es vor allem beim Bau von Fahrzeugen, Flugzeugen und Schiffen, aber auch in der Bauindustrie oder der Elektrotechnik. Seine außerordentliche chemische Beständigkeit, auf der letztendlich seine vielseitige Verwendung beruht, ist mit der Passivität des Aluminiums zu erklären. Eine natürliche Schicht aus Aluminiumoxid (Al2O3) umgibt das Metall und schützt es vor Korrosion.

Denn eigentlich ist Aluminium hochreaktiv und zählt zu den unedlen Metallen, die sich bei Kontakt mit Sauerstoff aus der Luft zersetzen. Auch in Gegenwart von Wasser oxidiert es, wobei Aluminiumionen bereitwillig in Lösung gehen.

Vor dieser Zerstörung bewahrt es der äußerst dünne, aber kompakte Schutzfilm. Die natürliche Oxidschicht ist nur etwa 10–5 Millimeter (0,01 Mikrometer oder 10 Nanometer) dick. Um die Korrosionsbeständigkeit zu erhöhen, verstärkt man sie technisch, indem man das Aluminium elektrolytisch oxidiert (Eloxal-Verfahren, kurz für elektrolytische Oxidation von Aluminium). Abgeleitet vom Namen der Methode bezeichnet man den künstlich hergestellten Schutz als Eloxalschicht.

Optisch ist die Verdickung der Oxidschicht nicht wahrnehmbar, sie lässt sich jedoch eindrucksvoll experimentell nachweisen …

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  • Quellen

Ducci, M. et al.: Aluminium in die Spannungsreihe der Metalle. Eine Unterrichtskonzeption zur Einordnung. Naturwissenschaften im Unterricht Chemie 66, 2001

Oetken, M. et al.: Spektakuläre »Vernichtung« von Aluminium. Praxis der Naturwissenschaften. Chemie 49, 2000

Oetken, M., Ducci, M.: Strom aus der Bierdose. Praxis der Naturwissenschaften. Chemie 49, 2000