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LEGIERUNGEN

Unter Legierungen versteht man Gemische zweier oder mehrerer Metalle, sowie solche Gemische von Metallen mit Nichtmetallen, welche die typischen Eigenschaften des metallischen Zustands besitzen, wie z. B. hohe Leitfähigkeit für Wärme und Elektrizität.

Besteht die Legierung aus zwei Stoffen, so bezeichnet man sie als binär; ist sie aus drei Stoffen aufgebaut, so spricht man von einer ternären Legierung.Die Legierungen in flüssigem Zustand lassen sich in zwei groβe Klassen einteilen.Erste Klasse: Die beiden Stoffe A und B sind im flüssigen Zustand vollkommen ineinander löslich, d. h. sie mischen sich im flüssigen Zustand in allen Verhältnissen, wie z. B. Alkohol und Wasser. In diese Klasse gehört die groβe Mehzahl der Metalle-gierungen.Zweite Klasse: Die gegenseitige Löslichkeit im flüssigen Zustand ist beschränkt. Nach genügend langer Zeit sondern sich zwei flüssige Schichten, entsprechend ihrem verschiedenen spezifischen Gewicht, übereinander ab.Beispiele: Äther und Wasser; Blei und Zink; Wismut und Zink.Die beiden Schichten sind meist nicht die reinen Stoffe A und B, aus denen die Legierung gebildet ist, sondern sie bestehen aus dem Stoff A, der sich mit dem Stoff B bis zur Sättigungsgrenze gesättigt hat, und aus dem Stoff B, der mit A gesättigt ist.Symbolisch soll dies dadurch ausgedrückt werden, daβ die baiden Schichten mit A (B) und B (A) bezeichnet werden. Der Sättigungsgrad hängt in hohem Maβe von der Temperatur ab.

Im Beispiel Blei-Zink ist A demnach nicht reines Zink und B nicht reines Blei, sondern die Zinkschicht enthält einen mit der Temperatur wechselnden Betrag an Blei¹ und die Bleischicht wieder einen wechselnden Betrag an Zink.

EISEN

Eisen ist das meistverbreitete Schwermetall und das wichtigste Gebrauchsmetall. Es findet sich in der Erdrinde fast nur in Form seiner Verbindungen. In gediegenem Zustande ist es in den die Oberfläche der Erde bildenden Gesteinen nur ganz selten anzutreffen; man findet es so aber manchmal in kleinen Mengen in Basalt eingesprengt. Dagegen bildet metallisches Eisen den Hauptbestandteil vieler Meteore, und man nimmt an, daβ auch der Erdkern im wesentlichen aus metallischem Eisen besteht.Die für die Darstellung des Eisens in erster Linie in Betracht kommenden Erze sind die Oxyde: Rotiesenstein, Fe₂O₃, Magneteisenstein, Fe₃O₄, Brauneisenstein, Fe₂O₃H₂O bzw. FeO (ON), sowie das Karbonat: der Spateisenstein, FeCO₃.Die Darstellung von chemish reinem Eisen besitzt nur geringe Bedeutung im Verhältnis zu der Darstellung des gewöhnlichen, technischen Eisens, das kein reines Metall, sondern im wesentlichen eine Legierung des Eisens mit Kohlenstoff ist. Neben dem Kohlenstoff enthält das technische Eisen aber meist auch noch eine ganze Reihe von anderen Stoffen, entweder als absichtlich zugefügte Legierungsbestandteile, oder als mehr oder weniger störende Verunreinigungen.

Die Eigenschaften des Eisens werden durch den Kohlenstoff und die anderen Beimengungen, wenn auch ihr Betrag meist nur ganz gering ist, in hohem Maβe beeinfluβt. Zudem sind die Eigenschaften auch noch erheblich von der Vorbehandlung der betreffenden Legierungen abhängig.

NICHTMETALLE

Vom Standpunkt der Lehre von der Elektrizität aus bezeichnet man diejenigen * Elemente als Metalle, die im Verlauf der Reaktionen eine Tendenz zur Abgabe von Elektronen zeigen.Als Nichtmetalle bezeichnet man diejenigen Elemente, die eine Neigung zur Aufnahme von Elektronen haben.Viele Elemente können aber je nach den Bedingungen Elektronen entweder abgeben oder aufnehmen. Deswegen haben nicht alle Elemente scharf ausgeprägte metallische oder nichtmetallische Eigenschaften.In der Tat beobachten wir einen allmählichen Übergang von typischen Metallen zu typichen Nichtmetallen. Deswegen ist man auch nicht imstande, eine scharfe Grenze zwischen beiden zu ziehen. Es gibt Elemente, die einen Übergangscharakter aufweisen, die sogenannten amphoteren Elemente.Im Gegensatz zu den Metallen leiten die Nichtmetalle den elektrischen Strom und die Wärme schlecht. In der Regel sind sie durchsichtig. Viele von ihnen sind unter gewöhnlichen Bedingungen gasförmig, lösen sich in Wasser oder in organischen Lösungsimitteln.Aber nicht nur äuβere Kennzeichen dienen als Hauptmerkmal der Zugehörigkeit eines Elementes zur Gruppe der Metalle oder Nichtmetalle. Wichtig ist der Unterschied der Produkte, die durch die Wechselwirkung des in Betracht gezogenen Elementes mit Sauerstoff und Wasser entstehen.

ALUMINIUM

Aluminium ist zusammen mit Sauerstoff und Silizium das wichtigste gesteinbildende Element. Die meisten wichtigsten Gesteine, wie Granit, Basalt, Schiefer, enthalten Alumosilikate, z. B. Feldspäte, als wesentliche Bestandteile. Durch Verwitterung solcher Gesteine entsteht der Ton, der in reinem Zustand ein wasserhaltiges Aluminiumsilikat ist. Aluminiumoxyd (Tonerde), Al₂O₃, findet sich in der Natur als Korund.

Die Darstellung des Aluminiums erfolgt durch elektrolytische Zerlegung von in geschmolzenem Kryolith gelöstem Aluminiumoxyd.

Aluminium ist ein silberweiβes, sehr leichtes Metall. Es besitzt ein hohes Leitvermögen für Wärme und Elektrizität. Auch ist es sehr dehnbar, so daβ es sich zu papierdünnen Blättern (Aluminiumfolie) aushämmern und zu feinen Drähten ausziehen läβt. An der Luft und in Berührung mit Wasser ist es haltbar, da sich auf der Oberfläche ein dünnes Oxydhäutchen bildet, welches das Metall vor weiterem Angriff schützt. Dagegen löst es sich, entsprechend seinem ziemlich stark elektropositiven CHarakter, leicht in den meisten Säuren, ebenso in Alkalilaugen, unter Wasserstoffent-wicklung.

Aluminium hat eine besonders hohe Verbrennungswärme. Wegen seiner hohen Sauerstoffaffinität vermag es andere, sonst schwer reduzierbare Metalle, wie CHrom, Mangan, Kobalt, aus ihren Oxyden in Freiheit zu setzen. Darauf gründet sich das Verfahren zur Darstellung schwer reduzierbarer Metalle durch Reduktion der Oxyde mittels Aluminiums (Aluminothermie) und zur Erzeugung hoher Temperaturen.

KUPFER

Kupfer kommt in Form seiner Verbindungen vielenorts in groβen Mengen vor, gediegen dagegen nur selten in gröβeren Quantitäten. Am häufigsten findet es sich als Sulfid.Für die Darstellung des Kupfers stehen vorwiegend sulfidische Erze zur Verfügung. Die Verarbeitung derselben gründet sich darauf, daβ man das Kupfersulfid zunächst in das Oxyd überfrührt und dieses dann mit Kohle zum Metall reduziert.

Da aber die Kupfererze stark durch fremde Beimengungen verunreinigt zu sein pflegen, müssen diesen Operationen in der Regel zunächst solche vorausgehen, die vorwiegend zur Anreicherung des Kupfers dienen.Kupfer ist ein Metall von eigentümlich roter Farbe, in sehr dünnen Schichten grünlichblau durchscheinend. Es kristallisiert regulär und findet sich in der Natur manchmal in deutlich ausgebildeten Oktaedern und Würfeln. Reines Kupfer ist ziemlich weich. Es ist sehr zäh und dehnbar. Infolgedessen eignet es sich auβerordentlich für mechanische Bearbeitung. Es zeichnet sich durch sehr hohe Leitfähigkeit für Elektrizität und Wärme aus. Durch geringfügige Verunreinigungen, die die Festigkeit erhöhen, wird die Leitfähigkeit meist erheblich herabgesetzt, vor allem durch die im Periodischen System weit vom Kupfer entfernt stehenden Sprödmetalle Arsen und Antimon.Kupfer ist neben dem Eisen und dem Aluminium wohl immer noch das wichtigste Gebrauchsmetall, obgleich es in den letzten Jahrzehnten auf manchen seiner Verwendungsgebiete sehr stark durch andere, billigere Metalle zurückgedrängt worden ist. Es findet jedoch in Form seiner Legierungen für Geräte, Maschinenteile und Werkzeuge aller Art und für kunstgewerbliche Gegenstände immer noch mannigfachste Verwendung. In allergröβtem Umfange dient es in Form von Drähten als Leitungsmaterial für den elektrischen Strom.