Reakcia hliníka s kyslíkom. Hliník - všeobecná charakteristika prvku, chemické vlastnosti

hliník bol prvýkrát izolovaný v čistej forme Friedrichom Wöhlerom. Nemecký chemik zahrieval bezvodý chlorid prvku s kovom draslíka. Stalo sa tak v 2. polovici 19. storočia. Až do 20. storočia kg hliníka stáť viac.

Nový kov si mohli dovoliť len bohatí a štátni. Dôvodom vysokých nákladov je náročnosť oddeľovania hliníka od iných látok. Spôsob extrakcie prvku v priemyselnom meradle navrhol Charles Hall.

V roku 1886 rozpustil oxid v roztavenom kryolite. Nemec zmes uzavrel do žulovej nádoby a napojil na ňu elektrický prúd. Plakety z čistého kovu sa usadili na dne nádoby.

Chemické a fyzikálne vlastnosti hliníka

Aký hliník? Strieborne biele, lesklé. Preto Friedrich Wöhler porovnával kovové granule, ktoré získal. Ale bolo tu varovanie: hliník je oveľa ľahší.

Plasticita je blízka vzácnemu a. Hliník je látka, ľahko vtiahnutý do tenkého drôtu a plechov. Len si spomeňte na fóliu. Vyrába sa na základe 13. prvku.

Hliník je ľahký vďaka svojej nízkej hustote. Je to trikrát menej ako železo. Zároveň je 13. element takmer taký silný, ako je.

Vďaka tejto kombinácii je strieborný kov nenahraditeľný v priemysle, napríklad pri výrobe automobilových dielov. Hovoríme aj o remeselnej výrobe, lebo zváranie hliníka možné aj doma.

Hliníkový vzorec umožňuje aktívne odrážať svetlo, ale aj tepelné lúče. Elektrická vodivosť prvku je tiež vysoká. Hlavnou vecou nie je príliš zahriať. Roztopí sa pri 660 stupňoch. Ak teplota stúpne trochu vyššie, bude horieť.

Len kov zmizne oxid hlinitý. Vytvára sa tiež za štandardných podmienok, ale len vo forme povrchového filmu. Chráni kov. Preto dobre odoláva korózii, pretože je blokovaný prístup kyslíka.

Oxidový film tiež chráni kov pred vodou. Ak odstránite povlak z povrchu hliníka, spustí sa reakcia s H 2 O. Uvoľňovanie vodíkových plynov bude prebiehať aj pri izbovej teplote. takže, hliníková loď sa nepremení na dym len vďaka oxidovému filmu a ochrannému náteru nanesenému na trup lode.

Najaktívnejší interakcia hliníka s nekovmi. Reakcie s brómom a chlórom prebiehajú aj za normálnych podmienok. V dôsledku toho sa tvoria hliníkové soli. Vodíkové soli sa získavajú spojením 13. prvku s roztokmi kyselín. Reakcia bude prebiehať aj s alkáliami, ale až po odstránení oxidového filmu. Uvoľní sa čistý vodík.

Aplikácia hliníka

Kov je nastriekaný na zrkadlá. Vysoké hodnoty svetelnej odrazivosti prídu vhod. Proces prebieha v podmienkach vákua. Vyrábajú nielen štandardné zrkadlá, ale aj predmety so zrkadlovým povrchom. Patria sem: keramické dlaždice, domáce spotrebiče, svietidlá.

Duet hliník-meď– základ je dural. Jednoducho povedané dural. Pridať ako kvalitu. Zloženie je 7x pevnejšie ako čistý hliník, preto je vhodné pre strojárstvo a konštrukciu lietadiel.

Meď dáva 13. elementu silu, ale nie ťažkosť. Dural zostáva 3x ľahší ako železo. Malý hmotnosť hliníka– záruka ľahkosti áut, lietadiel, lodí. To zjednodušuje prepravu a prevádzku a znižuje cenu produktov.

Kúpte si hliník automobilky sú tiež nadšené, pretože jeho zliatiny môžu byť ľahko potiahnuté ochrannými a dekoratívnymi zlúčeninami. Farba sa nanáša rýchlejšie a rovnomernejšie ako na oceľ a plast.

Zliatiny sú zároveň kujné a ľahko spracovateľné. To je cenné vzhľadom na množstvo ohybov a dizajnových prechodov na moderných modeloch áut.

13. prvok sa nielen ľahko farbí, ale môže pôsobiť aj ako samotné farbivo. Kupované v textilnom priemysle síran hlinitý. Je tiež užitočný pri tlači, kde sú potrebné nerozpustné pigmenty.

Zaujímalo by ma čo Riešenie sulfát hliník Používajú sa aj na čistenie vody. V prítomnosti „činidla“ sa škodlivé nečistoty vyzrážajú a neutralizujú.

Neutralizuje 13. prvok a kyseliny. Obzvlášť dobrý v tejto úlohe hydroxid hlinitý. Je cenený vo farmakológii a medicíne, pridáva sa k liekom na pálenie záhy.

Hydroxid je tiež predpísaný na vredy a zápalové procesy črevného traktu. Takže liek je dostupný aj v lekárňach hliník. Kyselina v žalúdku - dôvod dozvedieť sa viac o takýchto liekoch.

V ZSSR sa razil aj bronz s 11 % prídavkom hliníka. Nominálne hodnoty znakov sú 1, 2 a 5 kopejok. Začali ho vyrábať v roku 1926 a dokončili ho v roku 1957. Ale výroba hliníkových plechoviek na konzervy sa nezastavila.

Dusené mäso, saury a iné turistické raňajky sú stále balené v kontajneroch založených na 13. elemente. Takéto dózy nereagujú s jedlom, zároveň sú ľahké a lacné.

Hliníkový prach je súčasťou mnohých výbušných zmesí vrátane pyrotechniky. Priemysel používa trhacie mechanizmy na báze trinitrotoluénu a drveného prvku 13. Silná výbušnina sa získava aj pridaním dusičnanu amónneho do hliníka.

V ropnom priemysle je to nevyhnutné chlorid hlinitý. Zohráva úlohu katalyzátora pri rozklade organickej hmoty na frakcie. Ropa má tú vlastnosť, že uvoľňuje plynné, ľahké uhľovodíky benzínového typu, ktoré interagujú s chloridom 13. kovu. Činidlo musí byť bezvodé. Po pridaní chloridu sa zmes zahreje na 280 stupňov Celzia.

V stavebníctve často miešam sodík A hliník. Ukazuje sa, že ide o prísadu do betónu. Hlinitan sodný urýchľuje jeho tvrdnutie urýchlením hydratácie.

Rýchlosť mikrokryštalizácie sa zvyšuje, čím sa zvyšuje pevnosť a tvrdosť betónu. Okrem toho hlinitan sodný šetrí výstuž položenú v roztoku pred koróziou.

Ťažba hliníka

Kov uzatvára prvú trojku najbežnejších na zemi. To vysvetľuje jeho dostupnosť a široké použitie. Príroda však nedáva človeku prvok v jeho čistej forme. Hliník sa musí oddeliť od rôznych zlúčenín. 13. prvok je najviac zastúpený v bauxite. Ide o horniny podobné ílu, sústredené najmä v tropickom pásme.

Bauxit sa rozdrví, potom vysuší, znova rozdrví a melie v prítomnosti malého objemu vody. Ukáže sa hustá hmota. Ohrieva sa parou. Zároveň sa väčšina z toho, z ktorých bauxit tiež nie je chudobný, vyparí. Čo zostáva, je oxid 13. kovu.

Umiestňuje sa do priemyselných kúpeľov. Obsahujú už roztavený kryolit. Teplota sa udržiava okolo 950 stupňov Celzia. Potrebný je aj elektrický prúd najmenej 400 kA. To znamená, že sa používa elektrolýza, rovnako ako pred 200 rokmi, keď prvok izoloval Charles Hall.

Prúd prechádzajúci horúcim roztokom prerušuje väzby medzi kovom a kyslíkom. Vďaka tomu zostáva dno vane čisté hliník. Reakcie hotový. Proces je ukončený odlievaním zo sedimentu a jeho odoslaním spotrebiteľovi alebo jeho použitím na výrobu rôznych zliatin.

Hlavná výroba hliníka sa nachádza na rovnakom mieste ako ložiská bauxitu. V popredí - Guinea. V jeho hlbinách je ukrytých takmer 8 000 000 ton 13. prvku. Austrália je na 2. mieste s ukazovateľom 6 000 000. V Brazílii je hliníka už 2x menej. Svetové zásoby sa odhadujú na 29 000 000 ton.

Cena hliníka

Za tonu hliníka si pýtajú takmer 1500 dolárov. Toto sú údaje z búrz farebných kovov k 20.1.2016. Náklady stanovujú najmä priemyselníci. Presnejšie povedané, cenu hliníka ovplyvňuje ich dopyt po surovinách. Ovplyvňuje to aj nároky dodávateľov a náklady na elektrickú energiu, pretože výroba 13. prvku je energeticky náročná.

Pre hliník sú stanovené rôzne ceny. Ide do huty. Cena je uvedená za kilogram a záleží na povahe dodávaného materiálu.

Takže za elektrický kov dávajú asi 70 rubľov. Pre potravinársky hliník môžete získať o 5-10 rubľov menej. Za motorový kov platia rovnako. Ak si prenajímate zmiešanú odrodu, jej cena je 50-55 rubľov za kilogram.

Najlacnejším druhom šrotu sú hliníkové hobliny. Môžete za to získať iba 15-20 rubľov. Za 13. element dajú trochu viac. Týka sa to nádob na nápoje a konzervy.

Hliníkové radiátory tiež nie sú veľmi cenené. Cena za kilogram šrotu je asi 30 rubľov. Toto sú priemery. V rôznych regiónoch a na rôznych miestach je hliník akceptovaný drahšie alebo lacnejšie. Náklady na materiály často závisia od dodaných objemov.

1. Neinteraguje s H2.

2. Ako aktívny kov reaguje s takmer všetkými nekovmi bez zahrievania, ak je odstránený oxidový film.

4Al + 302 → 2Al203

2Al + 3Cl2 -> 2AlCl3

Al + P → AlP

3. Reaguje s H2O:

Hliník je reaktívny kov s vysokou afinitou ku kyslíku. Na vzduchu sa pokryje ochranným filmom oxidu. Ak je film zničený, hliník aktívne interaguje s vodou.

2Al + 6H20 = 2Al(OH)3 + 3H2

4. So zriedenými kyselinami:

2Al + 6HCl -> 2AlCl3 + 3H 2

2Al + 3H 2 SO 4 → Al 2 (SO 4) 3 + 3H 2

S koncentrovanou HNO 3 a H 2 SO 4 nereaguje za normálnych podmienok, ale len pri zahriatí.

5. S alkáliami:

2Al + 2NaOH 2NaAl02 + 3H 2

Hliník tvorí komplexy s vodnými roztokmi zásad:

2Al + 2NaOH + 10 H20 = 2Na + - + 3H2

alebo Na,

Na3, Na2– hydroxoalumináty. Produkt závisí od koncentrácie alkálií.

4Al + 302 → 2Al203

Al 2 O 3 (oxid hlinitý) sa v prírode vyskytuje vo forme minerálu korundu (tvrdosťou blízky diamantu). Drahé kamene rubín a zafír sú tiež Al 2 O 3, farbené prímesami železa a chrómu

Oxid hlinitý- amfotérny. Keď sa taví s alkáliami, získajú sa soli kyseliny metahlinitej HAl02. Napríklad:

Tiež interaguje s kyselinami

Biely želatínový sediment hydroxid hlinitý rozpúšťa sa v kyselinách

Al(OH)3 + 3HCl = AlCl3 + 3 H20,

a v nadbytku alkalických roztokov vykazuje amfotérne vlastnosti

Al(OH)3 + NaOH + 2H20 = Na

Pri fúzii s alkáliami tvorí hydroxid hlinitý soli meta-hliníkových alebo orto-hlinitých kyselín

Al(OH)3Al203 + H20

Soli hliníka sú vysoko hydrolyzované. Hliníkové soli a slabé kyseliny sa premieňajú na zásadité soli alebo podliehajú úplnej hydrolýze:

AlCl 3 + HOH ↔ AlOHCl 2 + HCl

Al +3 + HOH ↔ AlOH +2 + H + pH>7 sa vyskytuje v štádiu I, ale pri zahrievaní sa môže vyskytnúť aj v štádiu II.

AlOHCl 2 + HOH ↔ Al(OH) 2 Cl + HCl

AlOH +2 + HOH ↔ Al(OH) 2 + + H +

Počas varu môže nastať aj štádium III

Al(OH)2Cl + HOH ↔ Al(OH)3 + HCl

Al(OH) 2 + + HOH ↔ Al(OH) 3 + H +

Soli hliníka sú vysoko rozpustné.

AlCl 3 - chlorid hlinitý je katalyzátor pri rafinácii ropy a rôznych organických syntézach.

Al 2 (SO 4) 3 × 18H 2 O - síran hlinitý sa používa na čistenie vody od koloidných častíc zachytených Al (OH) 3 vznikajúcich pri hydrolýze a redukcii tvrdosti

Al 2 (SO 4) 3 + Ca(HCO 3) 2 = Al(OH) 3 + CO 2 + CaS04 ↓

V kožiarskom priemysle slúži ako moridlo na drobenie bavlnených tkanín - KAl(SO 4) 2 × 12H 2 O - síran hlinitodraselný (draselný kamenec).

Hlavným využitím hliníka je výroba zliatin na jeho báze. Dural je zliatina hliníka, medi, horčíka a mangánu.

Silumín – hliník a kremík.

Ich hlavnou výhodou je nízka hustota a uspokojivá odolnosť voči atmosférickej korózii. Trupy umelých satelitov Zeme a kozmických lodí sú vyrobené z hliníkových zliatin.

Hliník sa používa ako redukčné činidlo pri tavení kovov (aluminotermia)

Cr203 + 2 Alt = 2Cr + Al203.

Používa sa aj na termitové zváranie kovových výrobkov (zmes hliníka a oxidu železa Fe 3 O 4) nazývané termit dáva teplotu okolo 3000°C.

Príprava kamenca draselného

hliník(lat. hliník), – v periodickej tabuľke je hliník v tretej perióde, v hlavnej podskupine tretej skupiny. Základný náboj +13. Elektrónová štruktúra atómu je 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1. Kovový atómový polomer je 0,143 nm, kovalentný polomer je 0,126 nm, konvenčný polomer iónu Al 3+ je 0,057 nm. Ionizačná energia Al – Al + 5,99 eV.

Najcharakteristickejší oxidačný stav atómu hliníka je +3. Negatívne oxidačné stavy sa vyskytujú zriedkavo. Vo vonkajšej elektrónovej vrstve atómu sú voľné d-podúrovne. Vďaka tomu môže byť jeho koordinačné číslo v zlúčeninách nielen 4 (AlCl 4-, AlH 4-, hlinitokremičitany), ale aj 6 (Al 2 O 3, 3+).

Historický odkaz. Názov hliník pochádza z latinčiny. alumen – teda ešte v roku 500 pred Kr. nazývaný hliníkový kamenec, ktorý sa používal ako moridlo na farbenie látok a na činenie kože. Dánsky vedec H. K. Oersted v roku 1825 pôsobením amalgámu draslíka na bezvodý AlCl 3 a následným oddestilovaním ortuti získal relatívne čistý hliník. Prvý priemyselný spôsob výroby hliníka navrhol v roku 1854 francúzsky chemik A.E. Sainte-Clair Deville: metóda spočívala v redukcii dvojitého hliníka a chloridu sodného Na3AlCl6 kovovým sodíkom. Farba podobná striebru, hliník bol spočiatku veľmi drahý. Od roku 1855 do roku 1890 sa vyrobilo len 200 ton hliníka. Moderný spôsob výroby hliníka elektrolýzou taveniny kryolit-oxid hlinitý vyvinuli v roku 1886 súčasne a nezávisle C. Hall v USA a P. Heroux vo Francúzsku.

Byť v prírode

Hliník je najbežnejším kovom v zemskej kôre. Predstavuje 5,5–6,6 mol. zlomok % alebo 8 % hmotn. Jeho hlavná hmota je koncentrovaná v hlinitokremičitanoch. Mimoriadne bežným produktom deštrukcie nimi tvorených hornín je hlina, ktorej hlavné zloženie zodpovedá vzorcu Al 2 O 3. 2SiO2. 2H 2 O. Z ostatných prírodných foriem hliníka má najväčší význam bauxit Al 2 O 3 . xH 2 O a minerály korund Al 2 O 3 a kryolit AlF 3. 3NaF.

Potvrdenie

V súčasnosti sa v priemysle hliník vyrába elektrolýzou roztoku oxidu hlinitého Al 2 O 3 v roztavenom kryolite. Al203 musí byť dosť čistý, pretože nečistoty sa z taveniny hliníka ťažko odstraňujú. Teplota topenia Al 2 O 3 je asi 2 050 oC a kryolitu 1 100 o C. Roztavená zmes kryolitu a Al 2 O 3 obsahujúca asi 10 % hmotn. Al 2 O 3 sa podrobí elektrolýze, ktorá sa topí pri 960 o C a má elektrickú vodivosť, hustotu a viskozitu, ktoré sú pre tento proces najpriaznivejšie. S pridaním AlF3, CaF2 a MgF2 je možná elektrolýza pri 950 °C.

Elektrolyzér na tavenie hliníka je železný plášť vyložený žiaruvzdornými tehlami zvnútra. Jeho dno (spodné), zostavené z blokov stlačeného uhlia, slúži ako katóda. Anódy sú umiestnené na vrchu: ide o hliníkové rámy plnené uhoľnými briketami.

Al203 = Al3+ + Al033-

Na katóde sa uvoľňuje tekutý hliník:

Al3+ + 3e - = Al

Hliník sa zhromažďuje na dne pece, odkiaľ sa periodicky uvoľňuje. Na anóde sa uvoľňuje kyslík:

4AlO 3 3- – 12e - = 2Al 2 O 3 + 3O 2

Kyslík oxiduje grafit na oxidy uhlíka. Keď uhlík horí, anóda sa vytvára.

Hliník sa tiež používa ako legovacia prísada do mnohých zliatin, aby im dodal tepelnú odolnosť.

Fyzikálne vlastnosti hliníka. Hliník spája veľmi cenný súbor vlastností: nízka hustota, vysoká tepelná a elektrická vodivosť, vysoká ťažnosť a dobrá odolnosť proti korózii. Dá sa ľahko kovať, raziť, valcovať, kresliť. Hliník sa dobre zvára plynovým, kontaktným a inými typmi zvárania. Hliníková mriežka je kubická plošne centrovaná s parametrom a = 4,0413 Å. Vlastnosti hliníka, ako všetkých kovov, preto závisia od jeho čistoty. Vlastnosti vysoko čistého hliníka (99,996 %): hustota (pri 20 °C) 2698,9 kg/m3; tpl 660,24 °C; teplota varu asi 2500 °C; koeficient tepelnej rozťažnosti (od 20° do 100 °C) 23,86·10 -6; tepelná vodivosť (pri 190 °C) 343 W/m·K, merná tepelná kapacita (pri 100 °С) 931,98 J/kg·K. ; elektrická vodivosť vzhľadom na meď (pri 20 °C) 65,5 %. Hliník má nízku pevnosť (pevnosť v ťahu 50–60 Mn/m2), tvrdosť (170 Mn/m2 podľa Brinella) a vysokú ťažnosť (až 50 %). Počas valcovania za studena sa pevnosť v ťahu hliníka zvyšuje na 115 Mn / m2, tvrdosť - až 270 Mn / m2, relatívne predĺženie klesá na 5% (1 Mn / m2 ~ a 0,1 kgf / mm2). Hliník je vysoko leštený, eloxovaný a má vysokú odrazivosť blízku striebru (odráža až 90% dopadajúcej svetelnej energie). S vysokou afinitou ku kyslíku je hliník vo vzduchu pokrytý tenkým, ale veľmi silným filmom oxidu Al 2 O 3, ktorý chráni kov pred ďalšou oxidáciou a určuje jeho vysoké antikorózne vlastnosti. Pevnosť oxidového filmu a jeho ochranný účinok výrazne klesá v prítomnosti nečistôt ortuti, sodíka, horčíka, medi atď. Hliník je odolný voči atmosférickej korózii, morskej a sladkej vode, prakticky neinteraguje s koncentrovanou alebo silne zriedenou dusičnou kyselina, organické kyseliny, potravinárske výrobky.

Chemické vlastnosti

Keď sa jemne drvený hliník zahrieva, na vzduchu prudko horí. Jeho interakcia so sírou prebieha podobne. Kombinácia s chlórom a brómom sa vyskytuje pri bežných teplotách a s jódom - pri zahrievaní. Pri veľmi vysokých teplotách sa hliník priamo spája aj s dusíkom a uhlíkom. Naopak, s vodíkom neinteraguje.

Hliník je celkom odolný voči vode. Ak sa však ochranný účinok oxidového filmu odstráni mechanicky alebo amalgamáciou, dôjde k prudkej reakcii:

Silne zriedená a veľmi koncentrovaná HNO3 a H2SO4 nemá na hliník (v chlade) takmer žiadny vplyv, pričom pri stredných koncentráciách týchto kyselín sa postupne rozpúšťa. Čistý hliník je celkom odolný voči kyseline chlorovodíkovej, ale bežný priemyselný kov sa v ňom rozpúšťa.

Keď je hliník vystavený vodným roztokom alkálií, vrstva oxidu sa rozpúšťa a vytvárajú sa hlinitany - soli obsahujúce hliník ako súčasť aniónu:

Al203 + 2NaOH + 3H20 = 2Na

Hliník bez ochranného filmu interaguje s vodou a vytláča z nej vodík:

2Al + 6H20 = 2Al(OH)3 + 3H2

Výsledný hydroxid hlinitý reaguje s prebytkom alkálií za vzniku hydroxoaluminátu:

Al(OH)3 + NaOH = Na

Celková rovnica pre rozpúšťanie hliníka vo vodnom alkalickom roztoku:

2Al + 2NaOH + 6H20 = 2Na + 3H 2

Hliník sa zreteľne rozpúšťa v roztokoch solí, ktoré v dôsledku svojej hydrolýzy reagujú kyslo alebo alkalicky, napríklad v roztoku Na2C03.

V rade napätí sa nachádza medzi Mg a Zn. Vo všetkých svojich stabilných zlúčeninách je hliník trojmocný.

Kombinácia hliníka s kyslíkom je sprevádzaná enormným uvoľňovaním tepla (1676 kJ/mol Al 2 O 3), podstatne väčším ako u mnohých iných kovov. Vzhľadom na to, keď sa zmes oxidu zodpovedajúceho kovu s hliníkovým práškom zahreje, dôjde k prudkej reakcii, ktorá vedie k uvoľneniu voľného kovu z použitého oxidu. Na získanie množstva prvkov (Cr, Mn, V, W atď.) vo voľnom stave sa často používa redukčná metóda pomocou Al (aluminotermia).

Aluminotermia sa niekedy používa na zváranie jednotlivých oceľových častí, najmä spojov električkových koľajníc. Použitá zmes („termit“) zvyčajne pozostáva z jemných práškov hliníka a Fe304. Zapaľuje sa pomocou zápalnice vyrobenej zo zmesi Al a BaO 2. Hlavná reakcia sa riadi rovnicou:

8Al + 3Fe 3 O 4 = 4 Al 2 O 3 + 9Fe + 3350 kJ

Okrem toho sa teplota vyvíja okolo 3000 o C.

Oxid hlinitý je biely, veľmi žiaruvzdorný (t.t. 2050 °C) a nerozpustný vo vode. Prírodný Al 2 O 3 (minerálny korund), ako aj tie, ktoré sa získavajú umelo a následne vysoko kalcinované, sa vyznačujú vysokou tvrdosťou a nerozpustnosťou v kyselinách. Al 2 O 3 (tzv. oxid hlinitý) možno premeniť do rozpustného stavu fúziou s alkáliami.

Prírodný korund kontaminovaný oxidom železa sa pre svoju extrémnu tvrdosť zvyčajne používa na výrobu brúsnych kotúčov, brúsnych kameňov atď. V jemne drvenej forme sa nazýva šmirgeľ a používa sa na čistenie kovových povrchov a výrobu brúsneho papiera. Na rovnaké účely sa často používa Al 2 O 3, získaný tavením bauxitu (odborný názov - alundum).

Transparentné farebné kryštály korundu - červený rubín - prímes chrómu - a modrý zafír - prímes titánu a železa - drahé kamene. Získavajú sa aj umelo a používajú sa na technické účely, napríklad na výrobu dielov pre presné prístroje, kamienky do hodiniek atď. Kryštály rubínu obsahujúce malú prímes Cr 2 O 3 sa používajú ako kvantové generátory - lasery, ktoré vytvárajú smerovaný lúč monochromatického žiarenia.

Vzhľadom na nerozpustnosť Al 2 O 3 vo vode možno hydroxid Al(OH) 3 zodpovedajúci tomuto oxidu získať len nepriamo zo solí. Prípravu hydroxidu je možné znázorniť podľa nasledujúcej schémy. Pôsobením alkálií sú OH – ióny postupne nahradené 3+ molekulami vody v akvakomplexoch:

3+ + OH- = 2+ + H20

2+ + OH- = + + H20

OH- = 0 + H20

Al(OH) 3 je objemná želatínová biela zrazenina, prakticky nerozpustná vo vode, ale ľahko rozpustná v kyselinách a silných zásadách. Má teda amfotérny charakter. Jeho zásadité a najmä kyslé vlastnosti sa však prejavujú pomerne slabo. Hydroxid hlinitý je nerozpustný v nadbytku NH4OH. Jedna z foriem dehydratovaného hydroxidu, hlinitý gél, sa v technológii používa ako adsorbent.

Pri interakcii so silnými alkáliami sa vytvárajú zodpovedajúce hlinitany:

NaOH + Al(OH)3 = Na

Hlinitany najaktívnejších jednomocných kovov sú vysoko rozpustné vo vode, ale v dôsledku silnej hydrolýzy sú ich roztoky stabilné len v prítomnosti dostatočného nadbytku alkálií. Hlinitany, vyrábané zo slabších zásad, sú takmer úplne hydrolyzované v roztoku, a preto sa dajú získať len suchým spôsobom (fúziou Al 2 O 3 s oxidmi príslušných kovov). Vznikajú metahlinitany, ktorých zloženie je odvodené od kyseliny metahlinitej HAlO 2. Väčšina z nich je nerozpustná vo vode.

Al(OH) 3 tvorí soli s kyselinami. Deriváty väčšiny silných kyselín sú vysoko rozpustné vo vode, sú však pomerne výrazne hydrolyzované, a preto ich roztoky vykazujú kyslú reakciu. Rozpustné hlinité soli a slabé kyseliny sú ešte viac hydrolyzované. Kvôli hydrolýze nemožno z vodných roztokov získať sulfid, uhličitan, kyanid a niektoré ďalšie soli hliníka.

Vo vodnom prostredí je anión Al 3+ priamo obklopený šiestimi molekulami vody. Takýto hydratovaný ión je trochu disociovaný podľa schémy:

3+ + H20 = 2+ + OH3+

Jeho disociačná konštanta je 1. 10-5, t.j. je to slabá kyselina (v sile blízka kyseline octovej). Oktaedrické prostredie Al 3+ so šiestimi molekulami vody je zachované aj v kryštalických hydrátoch radu hliníkových solí.

Za hlinitokremičitany možno považovať silikáty, v ktorých je časť kremičito-kyslíkových tetraérov SiO 4 4 - nahradená hliníkovo-kyslíkovými tetraédrami AlO 4 5. Z hlinitokremičitanov sú najrozšírenejšie živce, ktoré tvoria viac ako polovicu hmotnosti zemská kôra. Ich hlavnými predstaviteľmi sú minerály

ortoklas K2Al2Si6016 alebo K20. Al203. 6SiO2

albit Na2Al2Si6016 alebo Na20. Al203. 6SiO2

anortit CaAl2Si208 alebo CaO. Al203. 2SiO2

Veľmi rozšírené sú minerály sľudovej skupiny, napríklad muskovit Kal 2 (AlSi 3 O 10) (OH) 2. Veľký praktický význam má minerál nefelín (Na, K) 2, ktorý sa používa na výrobu oxidu hlinitého, produktov sódy a cementu. Táto výroba pozostáva z nasledujúcich operácií: a) nefelín a vápenec sa spekajú v rúrových peciach pri 1200 o C:

(Na, K)2 + 2CaC03 = 2CaSi03 + NaAl02 + KAl02 + 2C02

b) vzniknutá hmota sa vylúhuje vodou - vznikne roztok hlinitanov sodných a draselných a suspenzia CaSiO 3:

NaAl02 + KAl02 + 4H20 = Na + K

c) CO 2 vznikajúci pri spekaní prechádza cez roztok hlinitanu:

Na + K + 2C02 = NaHC03 + KHC03 + 2Al(OH)3

d) zahrievaním Al(OH)3 sa získa oxid hlinitý:

2Al(OH)3 = A1203 + 3H20

e) odparením matečného lúhu sa oddelí sóda a výluh a predtým získaný kal sa použije na výrobu cementu.

Pri výrobe 1 tony Al 2 O 3 sa získa 1 tona sódy a 7,5 tony cementu.

Niektoré hlinitokremičitany majú voľnú štruktúru a sú schopné iónovej výmeny. Takéto silikáty – prírodné a najmä umelé – sa používajú na zmäkčovanie vody. Okrem toho sa vďaka svojmu vysoko vyvinutému povrchu používajú ako nosiče katalyzátorov, t.j. ako materiály impregnované katalyzátorom.

Halogenidy hliníka sú za normálnych podmienok bezfarebné kryštalické látky. V rade halogenidov hliníka má AlF 3 veľmi odlišné vlastnosti od svojich analógov. Je žiaruvzdorný, málo rozpustný vo vode a chemicky neaktívny. Hlavná metóda výroby AlF3 je založená na pôsobení bezvodého HF na Al203 alebo Al:

Al203 + 6HF = 2AlF3 + 3H20

Zlúčeniny hliníka s chlórom, brómom a jódom sú taviteľné, veľmi reaktívne a vysoko rozpustné nielen vo vode, ale aj v mnohých organických rozpúšťadlách. Interakcia halogenidov hliníka s vodou je sprevádzaná výrazným uvoľňovaním tepla. Vo vodnom roztoku sú všetky vysoko hydrolyzované, ale na rozdiel od typických kyslých nekovových halogenidov je ich hydrolýza neúplná a reverzibilná. AlCl 3, AlBr 3 a Al 3, ktoré sú výrazne prchavé aj za normálnych podmienok, dymia vo vlhkom vzduchu (v dôsledku hydrolýzy). Možno ich získať priamou interakciou jednoduchých látok.

Hustoty pár AlCl3, AlBr3 a AlI3 pri relatívne nízkych teplotách viac-menej presne zodpovedajú dvojitým vzorcom - Al2Hal6. Priestorová štruktúra týchto molekúl zodpovedá dvom tetraédrom so spoločným okrajom. Každý atóm hliníka je naviazaný na štyri atómy halogénu a každý z centrálnych atómov halogénu je naviazaný na oba atómy hliníka. Z dvoch väzieb centrálneho atómu halogénu je jedna donor-akceptorová, pričom hliník funguje ako akceptor.

S halogenidovými soľami mnohých jednomocných kovov tvoria halogenidy hliníka komplexné zlúčeniny, najmä typu M3 a M (kde Hal je chlór, bróm alebo jód). Sklon k adičným reakciám je všeobecne veľmi výrazný v uvažovaných halogenidoch. To je presne dôvod pre najdôležitejšie technické využitie AlCl 3 ako katalyzátora (pri rafinácii ropy a organických syntézach).

Z fluorohlinitanov má najväčšie využitie (na výrobu Al, F 2, emailov, skla a pod.) Na 3 kryolit. Priemyselná výroba umelého kryolitu je založená na úprave hydroxidu hlinitého kyselinou fluorovodíkovou a sódou:

2Al(OH)3 + 12HF + 3Na2C03 = 2Na3 + 3C02 + 9H20

Chlór-, bróm- a jódhlinitany sa získavajú tavením trihalogenidov hliníka s halogenidmi zodpovedajúcich kovov.

Hoci hliník chemicky nereaguje s vodíkom, hydrid hlinitý možno získať nepriamo. Je to biela amorfná hmota zloženia (AlH 3) n. Pri zahrievaní nad 105 o C sa rozkladá za uvoľňovania vodíka.

Keď AlH3 interaguje s bázickými hydridmi v éterickom roztoku, tvoria sa hydrohlinitany:

LiH + AlH3 = Li

Hydridohlinitany sú biele pevné látky. Rýchlo sa rozkladá vodou. Sú to silné redukčné činidlá. Používajú sa (najmä Li) v organickej syntéze.

Síran hlinitý Al 2 (SO 4) 3. 18H 2 O sa získava pôsobením horúcej kyseliny sírovej na oxid hlinitý alebo kaolín. Používa sa na čistenie vody, ako aj pri príprave určitých druhov papiera.

Kamenec hlinitodraselný KAl(SO 4) 2. 12H 2 O sa používa vo veľkých množstvách na činenie kože a tiež vo farbiarskom priemysle ako moridlo na bavlnené tkaniny. V druhom prípade je účinok kamenca založený na skutočnosti, že hydroxid hlinitý vznikajúci v dôsledku jeho hydrolýzy sa ukladá vo vláknach tkaniny v jemne rozptýlenom stave a adsorbujúc farbivo ho pevne drží na vlákne.

Z ďalších derivátov hliníka treba spomenúť jeho acetát (inak soľ kyseliny octovej) Al(CH 3 COO) 3, používaný pri farbení látok (ako moridlo) a v medicíne (vody a obklady). Dusičnan hlinitý je ľahko rozpustný vo vode. Fosforečnan hlinitý je nerozpustný vo vode a kyseline octovej, ale rozpustný v silných kyselinách a zásadách.

Hliník v tele. Hliník je súčasťou tkanív zvierat a rastlín; v orgánoch cicavcov sa našlo od 10 -3 do 10 -5 % hliníka (na surovej báze). Hliník sa hromadí v pečeni, pankrease a štítnej žľaze. V rastlinných produktoch sa obsah hliníka pohybuje od 4 mg na 1 kg sušiny (zemiaky) do 46 mg (žltá repa), v produktoch živočíšneho pôvodu - od 4 mg (med) do 72 mg na 1 kg sušiny ( hovädzie mäso). V dennej ľudskej strave dosahuje obsah hliníka 35–40 mg. Známe sú organizmy, ktoré koncentrujú hliník, napríklad machy (Lycopodiaceae), ktoré obsahujú v popole až 5,3 % hliníka a mäkkýše (Helix a Lithorina), ktoré obsahujú v popole 0,2–0,8 % hliníka. Tvorením nerozpustných zlúčenín s fosfátmi hliník narúša výživu rastlín (absorpcia fosfátov koreňmi) a živočíchov (absorpcia fosfátov v črevách).

Geochémia hliníka. Geochemické vlastnosti hliníka sú určené jeho vysokou afinitou ku kyslíku (v mineráloch je hliník súčasťou kyslíkových oktaérov a štvorstenov), konštantnou valenciou (3) a nízkou rozpustnosťou väčšiny prírodných zlúčenín. Pri endogénnych procesoch pri tuhnutí magmy a vzniku vyvrelín sa hliník dostáva do kryštálovej mriežky živcov, sľudy a iných minerálov – hlinitokremičitanov. V biosfére je hliník slabým migrantom, v organizmoch a hydrosfére je ho málo. Vo vlhkom podnebí, kde rozkladajúce sa zvyšky bohatej vegetácie tvoria mnohé organické kyseliny, hliník migruje v pôdach a vodách vo forme organominerálnych koloidných zlúčenín; hliník je adsorbovaný koloidmi a ukladá sa v spodnej časti pôd. Väzba medzi hliníkom a kremíkom je čiastočne porušená a na niektorých miestach v trópoch vznikajú minerály - hydroxidy hliníka - boehmit, diaspóry, hydrargilit. Väčšina hliníka je súčasťou hlinitokremičitanov – kaolinitu, beidelitu a iných ílových minerálov. Slabá pohyblivosť určuje zvyškovú akumuláciu hliníka vo zvetrávacej kôre vlhkých trópov. V dôsledku toho vzniká eluviálny bauxit. V minulých geologických epochách sa bauxit hromadil aj v jazerách a pobrežných zónach morí v tropických oblastiach (napríklad sedimentárne bauxity v Kazachstane). V stepiach a púšťach, kde je málo živej hmoty a vody sú neutrálne a zásadité, hliník takmer nemigruje. Migrácia hliníka je najenergickejšia vo vulkanických oblastiach, kde sú pozorované vysoko kyslé riečne a podzemné vody bohaté na hliník. V miestach, kde sa miešajú kyslé vody s alkalickými morskými vodami (pri ústiach riek a iných), sa zráža hliník s tvorbou bauxitových usadenín.

Aplikácia hliníka. Kombinácia fyzikálnych, mechanických a chemických vlastností hliníka určuje jeho široké využitie takmer vo všetkých oblastiach techniky, najmä vo forme jeho zliatin s inými kovmi. V elektrotechnike hliník úspešne nahrádza meď, najmä pri výrobe masívnych vodičov, napríklad v nadzemných vedeniach, vysokonapäťových kábloch, prípojniciach rozvádzačov, transformátoroch (elektrická vodivosť hliníka dosahuje 65,5 % elektrickej vodivosti medi, resp. je viac ako trikrát ľahší ako meď; s prierezom poskytujúcim rovnakú vodivosť je hmotnosť hliníkových drôtov polovičná ako hmotnosť medi). Ultra čistý hliník sa používa pri výrobe elektrických kondenzátorov a usmerňovačov, ktorých pôsobenie je založené na schopnosti vrstvy oxidu hlinitého prepúšťať elektrický prúd iba jedným smerom. Ultračistý hliník, čistený zónovým tavením, sa používa na syntézu polovodičových zlúčenín typu A III B V, používaných na výrobu polovodičových súčiastok. Čistý hliník sa používa pri výrobe rôznych typov zrkadlových reflektorov. Vysoko čistý hliník sa používa na ochranu kovových povrchov pred atmosférickou koróziou (obloženie, hliníková farba). Hliník, ktorý má relatívne nízky prierez absorpcie neutrónov, sa používa ako konštrukčný materiál v jadrových reaktoroch.

Veľkokapacitné hliníkové nádrže skladujú a prepravujú kvapalné plyny (metán, kyslík, vodík atď.), kyseliny dusičné a octové, čistú vodu, peroxid vodíka a jedlé oleje. Hliník je široko používaný v zariadeniach a zariadeniach potravinárskeho priemyslu, na balenie potravín (vo forme fólie) a na výrobu rôznych druhov výrobkov pre domácnosť. Prudko sa zvýšila spotreba hliníka na dokončovanie budov, architektonických, dopravných a športových stavieb.

V metalurgii je hliník (okrem zliatin na jeho báze) jednou z najbežnejších legujúcich prísad do zliatin na báze Cu, Mg, Ti, Ni, Zn a Fe. Hliník sa tiež používa na deoxidáciu ocele pred jej naliatím do formy, ako aj v procesoch výroby určitých kovov pomocou aluminotermickej metódy. Na báze hliníka bol práškovou metalurgiou vytvorený SAP (sintrovaný hliníkový prášok), ktorý má vysokú tepelnú odolnosť pri teplotách nad 300 °C.

Hliník sa používa pri výrobe výbušnín (amonal, alumotol). Široko sa používajú rôzne zlúčeniny hliníka.

Výroba a spotreba hliníka neustále rastie a výrazne prevyšuje tempo rastu výroby ocele, medi, olova a zinku.

Zoznam použitej literatúry

1. V.A. Rabinovich, Z.Ya. Khavin „Krátka chemická referenčná kniha“

2. L.S. Guzey "Prednášky o všeobecnej chémii"

3. N.S. Achmetov „Všeobecná a anorganická chémia“

4. B.V. Nekrasov „Učebnica všeobecnej chémie“

5. N.L. Glinka „Všeobecná chémia“

Oxid hlinitý(oxid hlinitý) A1 2 O 3, bezfarebný. kryštály; t.t. 2044 °C; t.bal 3530 °C. Jediná stabilná kryštalická látka do 2044°C. modifikácia oxidu hlinitého-A1 2 O 3 (korund): romboedrická mriežka, a = 0,512 nm, = 55,25° (pre šesťuholníkovú inštaláciu a = 0,475 nm, c = 1,299 nm, priestorová skupina D 6 3d, z = 2); hustý 3,99 g/cm3; N° pl 111,4 kJ/mol; úroveň teplotnej závislosti: tepelná kapacita C° p = = 114,4 + 12,9*10 -3 T - 34,3*10 5 T 2 JDmol*K) (298T 1800 K), tlak pár Igp (Pa) = -54800/7+1,68 (až ~ 3500 K); teplotný koeficient lineárna expanzia (7,2-8,6)*10-6 K-1 (300T1200 K); tepelná vodivosť vzorka spekaná pri 730 °C 0,35 W/(mol*K); tvrdosť podľa Mohsa 9; index lomu pre obyčajný lúč je n 0 1,765, pre mimoriadny lúč n 0 1,759.

Oxid hlinitý (Al2O3) má výnimočný súbor vlastností, ako sú:

• Vysoká tvrdosť
• Dobrá tepelná vodivosť
• Vynikajúca odolnosť proti korózii
• Nízka hustota
• Udržuje pevnosť v širokom rozsahu teplôt
• Elektrické izolačné vlastnosti
• Nízka cena v porovnaní s inými keramickými materiálmi

Všetky tieto kombinácie robia materiál nenahraditeľným pri výrobe výrobkov odolných voči korózii, opotrebovaniu, elektroizolácii a teplu pre širokú škálu priemyselných odvetví.

Hlavné aplikácie:

• Obloženie mlynov, hydrocyklónov, miešačiek betónu, extrudérov, dopravníkov, rúr a iných nositeľných zariadení
• Mechanické tesniace krúžky
• Matrice, drôty, vodidlá
• Klzné ložiská, hriadele a obloženie mokrých častí chemických čerpadiel
• Brúsne médiá
• Časti zariadení na výrobu papiera
• Horáky
• Trysky extrudéra (jadrá)
• Tégliky
• Prvky ventilov a uzatváracích ventilov
• Trysky pre argónové zváracie stroje
• Elektrické izolátory

Existuje niekoľko modifikácií oxidu hlinitého v závislosti od obsahu hlavnej fázy a nečistôt, ktoré sa vyznačujú pevnosťou a chemickou odolnosťou

Hydroxid hlinitý

Hydroxid hlinitý Al(OH) 3 je bezfarebná tuhá látka, nerozpustná vo vode, ktorá sa nachádza v mnohých bauxitoch. Existuje v štyroch polymorfných modifikáciách. Za studena vzniká α-Al(OH) 3 - bayerit a pri ukladaní z horúceho roztoku γ-Al(OH) 3 - gibbsit (hydrargylit), oba kryštalizujú v monoklinickej sústave, majú vrstvenú štruktúru, vrstvy pozostávajú z oktaédra, medzi vrstvami je vodíková väzba. Existuje aj triklinický gibbsit γ’-Al(OH) 3, triklinický Nordstrandit β-Al(OH) 3 a dve modifikácie oxohydroxidu AlOOH - ortorombický boehmit a diaspóry. Amorfný hydroxid hlinitý má premenlivé zloženie Al 2 O 3 · nH 2 O. Pri zahrievaní nad 180°C sa rozkladá.

Chemické vlastnosti

Hydroxid hlinitý je typická amfotérna zlúčenina, čerstvo získaný hydroxid sa rozpúšťa v kyselinách a zásadách:

2Al(OH)3 + 6HCl = 2AlCl3 + 6H20

Al(OH)3 + NaOH + 2H20 = Na.

Pri zahrievaní sa rozkladá; proces dehydratácie je pomerne zložitý a možno ho schematicky znázorniť takto:

Al(OH)3 = AlOOH + H20;

2AlOOH = Al203 + H20.

Hydroxid hlinitý je chemická látka, ktorá je zlúčeninou oxidu hlinitého s vodou. Môže existovať v kvapalnom a pevnom skupenstve. Kvapalný hydroxid je rôsolovitá priehľadná látka, ktorá je veľmi zle rozpustná vo vode. Tuhý hydroxid je biela kryštalická látka, ktorá má pasívne chemické vlastnosti a nereaguje prakticky so žiadnym iným prvkom alebo zlúčeninou.

Chlorid hlinitý

Za normálneho tlaku sublimuje pri 183 °C (pod tlakom sa topí pri 192,6 °C). Veľmi rozpustný vo vode (44,38 g v 100 g H20 pri 25 °C); V dôsledku hydrolýzy dymí na vlhkom vzduchu a uvoľňuje HCl. Z vodných roztokov sa vyzráža kryštálový hydrát AlCl 3 · 6H 2 O - žltkastobiele rozprestierajúce sa kryštály. Dobre rozpustný v mnohých organických zlúčeninách (v etanole - 100 g na 100 g alkoholu pri 25 ° C, v acetóne, dichlóretáne, etylénglykole, nitrobenzéne, tetrachlórmetán atď.); je však prakticky nerozpustný v benzéne a toluéne.

Síran hlinitý

Síran hlinitý je biela soľ so sivým, modrým alebo ružovým odtieňom, za normálnych podmienok existuje vo forme kryštalického hydrátu Al 2 (SO 4) 3 ·18H 2 O - bezfarebné kryštály. Pri zahrievaní stráca vodu bez topenia, pri zahrievaní sa rozkladá na Al 2 O 3 a SO 3 a O 2. Dobre sa rozpúšťa vo vode. Technický síran hlinitý možno získať úpravou bauxitu alebo ílu kyselinou sírovou a čistý produkt možno získať rozpustením Al(OH)3 v horúcej koncentrovanej H2SO4.

Síran hlinitý sa používa ako koagulant na čistenie vody pre domáce, pitné a priemyselné účely a na použitie v papierenskom, textilnom, kožiarskom a inom priemysle.

Používa sa ako potravinárska prísada E-520

Karbid hliníka

Karbid hliníka sa vyrába priamou reakciou hliníka s uhlíkom v oblúkovej peci.

4 A l + 3 C ⟶ A l 4 C 3 (\displaystyle (\mathsf (4Al+3C\longrightarrow Al_(4)C_) Malé množstvo karbidu hliníka je normálne v prímesi technického karbidu vápnika. Pri elektrolytickej výrobe hliníka sa táto zlúčenina získava ako produkt korózie v grafitových elektródach. Získané reakciou uhlíka s oxidom hlinitým:

Žehlička s hliníkom

Alni- skupina tvrdých magnetických (vysoko koercitívnych) zliatin železo (Fe) - nikel (Ni) - hliník (Al).

Legovanie alnizliatin zlepšuje ich magnetické vlastnosti, používa sa legovanie meďou (napr. zliatina 24% niklu, 4% medi, 13% hliníka a 59% železa), kobaltom (zliatiny alnico a magnico). Prímes uhlíka znižuje magnetické vlastnosti zliatiny, jej obsah by nemal presiahnuť 0,03%.

Zliatiny Alni sa vyznačujú vysokou tvrdosťou a krehkosťou, preto sa odlievanie používa na výrobu permanentných magnetov z nich.

Hlinitan sodný

Hlinitan sodný- anorganická zlúčenina, komplexný oxid sodíka a hliníka so vzorcom NaAlO 2, biela amorfná látka, reaguje s vodou.

Kyselina ortohlinitá

Alumina" ty, soli hlinitých kyselín: ortoalumínium H3 AlO3, metahliník HAlO2 a i. V prírode sú najrozšírenejšie hlinitany všeobecného vzorca R, kde R je Mg, Ca, Be, Zn atď. Medzi ne patria: 1) oktaedrické odrody, takzvaný. spinely - Mg (ušľachtilý spinel), Zn (ganit alebo zinkový spinel) atď. a 2) kosoštvorcové odrody - Be (chryzoberyl) atď. (vo vzorcoch minerály atómy, ktoré tvoria štruktúrnu skupinu, sú zvyčajne uzavreté v hranatých zátvorkách).

Hlinitany alkalických kovov sa získavajú reakciou Al alebo Al(OH)3 so žieravými alkáliami: Al(OH)3 + KOH = KAlO2 + 2H2O. Z nich hlinitany sodné NaAlO2, vznikajúce pri alkalickom procese výroby oxidu hlinitého , používa sa v textilnej výrobe ako moridlo. Alumináty kovov alkalických zemín sa získavajú tavením ich oxidov s Al203; Z nich hlinitany vápenaté CaAl204 slúžia ako hlavná zložka rýchlo tvrdnúceho hlinitého cementu.

Praktický význam nadobudli hlinitany prvkov vzácnych zemín. Získavajú sa spoločným rozpustením oxidov prvkov vzácnych zemín R2 03 a Al(NO3 )3 v kyseline dusičnej, odparovaním výsledného roztoku, kým soli nevykryštalizujú a kalcináciou pri 1000-1100 °C. Tvorba hlinitanov je riadená rôntgenovou difrakciou, ako aj chemickou fázovou analýzou. Ten je založený na rozdielnej rozpustnosti východiskových oxidov a vytvorenej zlúčeniny (A. sú napríklad stabilné v kyseline octovej, zatiaľ čo oxidy prvkov vzácnych zemín sú v nej dobre rozpustné). Alumináty vzácnych zemín majú veľkú chemickú odolnosť v závislosti od ich teplôt pred vypálením; stabilný vo vode pri vysokých teplotách (do 350°C) pod tlakom. Najlepším rozpúšťadlom pre hlinitany vzácnych zemín je kyselina chlorovodíková. Hlinitany prvkov vzácnych zemín sa vyznačujú vysokou žiaruvzdornosťou a charakteristickou farbou. Ich hustota sa pohybuje od 6500 do 7500 kg /m3.

Okolo roku 1807 dal Davy, ktorý sa pokúšal uskutočniť elektrolýzu oxidu hlinitého, meno kovu, ktorý ho mal obsahovať, hliník. Hliník prvýkrát získal Hans Oersted v roku 1825 pôsobením amalgámu draslíka na chlorid hlinitý, po ktorom nasledovala destilácia ortuti. V roku 1827 Wöhler izoloval kovový hliník efektívnejším spôsobom - zahrievaním bezvodého chloridu hlinitého s kovom draslíka.

Byť v prírode, prijímať:

Z hľadiska prevalencie v prírode je na 1. mieste medzi kovmi a na 3. mieste medzi prvkami, na druhom mieste za kyslíkom a kremíkom. Obsah hliníka v zemskej kôre sa podľa rôznych výskumníkov pohybuje od 7,45 % do 8,14 % hmotnosti zemskej kôry. V prírode sa hliník nachádza iba v zlúčeninách (mineráloch).
korund: Al 2 O 3 - patrí do triedy jednoduchých oxidov a niekedy vytvára priehľadné vzácne kryštály - zafír a s prídavkom chrómu rubín. Hromadí sa v sypačoch.
Bauxit: Al 2 O 3 *nH 2 O - sedimentárne hliníkové rudy. Obsahuje škodlivú nečistotu - SiO 2. Bauxit slúži ako dôležitá surovina na výrobu hliníka, ale aj farieb a brúsiv.
Kaolinit: Al 2 O 3 * 2SiO 2 * 2H 2 O je minerál z podtriedy vrstevnatých kremičitanov, hlavná zložka bielej, žiaruvzdornej a porcelánovej hliny.
Modernú metódu výroby hliníka vyvinuli nezávisle Američan Charles Hall a Francúz Paul Héroux. Spočíva v rozpustení oxidu hlinitého Al 2 O 3 v tavenine kryolitu Na 3 AlF 3 s následnou elektrolýzou pomocou grafitových elektród. Tento spôsob výroby vyžaduje veľa elektriny, a preto sa stal populárnym až v 20. storočí. Na výrobu 1 tony hliníka je potrebných 1,9 tony oxidu hlinitého a 18 tisíc kWh elektriny.

Fyzikálne vlastnosti:

Kov je striebristo-biely, svetlý, hustota 2,7 g/cm 3, bod topenia 660°C, bod varu 2500°C. Vysoká ťažnosť, valcované do tenkých plátov a dokonca aj fólie. Hliník má vysokú elektrickú a tepelnú vodivosť a je vysoko reflexný. Hliník tvorí zliatiny takmer so všetkými kovmi.

Chemické vlastnosti:

Za normálnych podmienok je hliník pokrytý tenkým a odolným oxidovým filmom, a preto nereaguje s klasickými oxidačnými činidlami: s H 2 O (t°); O 2, HNO 3 (bez zahrievania). Vďaka tomu hliník prakticky nepodlieha korózii, a preto je v modernom priemysle veľmi žiadaný. Keď je však oxidový film zničený (napríklad pri kontakte s roztokmi amónnych solí NH 4 +, horúcimi zásadami alebo v dôsledku amalgamácie), hliník pôsobí ako aktívny redukčný kov. Ľahko reaguje s jednoduchými látkami: kyslík, halogény: 2Al + 3Br 2 = 2AlBr 3
Hliník pri zahrievaní reaguje s inými nekovmi:
2Al + 3S = Al2S3 2Al + N2 = 2AlN
Hliník môže rozpúšťať iba vodík, ale nereaguje s ním.
S komplexnými látkami: hliník reaguje s alkáliami (za vzniku tetrahydroxyaluminátov):
2Al + 2NaOH + 6H20 = 2Na + 3H 2
Ľahko sa rozpúšťa v zriedených a koncentrovaných kyselinách sírových:
2Al + 3H2S04 (zriedený) = Al2(SO4)3 + 3H22Al + 6H2S04 (konc) = Al2(S04)3 + 3S02 + 6H20
Hliník redukuje kovy z ich oxidov (aluminotermia): 8Al + 3Fe 3 O 4 = 4Al 2 O 3 + 9Fe

Najdôležitejšie spojenia:

Oxid hlinitý, Al 2 O 3: pevná, žiaruvzdorná biela látka. Kryštalický Al 2 O 3 je chemicky pasívny, amorfný je aktívnejší. Pomaly reaguje s kyselinami a zásadami v roztoku, pričom vykazuje amfotérne vlastnosti:
Al203 + 6HCl (konc.) = 2AlCl3 + ZH20 Al203 + 2NaOH (konc.) + 3H20 = 2Na
(NaAl02 sa tvorí v alkalickej tavenine).
Hydroxid hlinitý, Al(OH) 3: biely amorfný (gélovitý) alebo kryštalický. Prakticky nerozpustný vo vode. Pri zahrievaní sa postupne rozkladá. Vykazuje amfotérne, rovnako výrazné kyslé a zásadité vlastnosti. Pri fúzii s NaOH vzniká NaAl02. Na získanie zrazeniny Al(OH) 3 sa zvyčajne nepoužíva zásada (kvôli ľahkému prechodu zrazeniny do roztoku), ale pôsobí na soli hliníka roztokom amoniaku - Al(OH) 3 vzniká pri izbovej teplote
Hliníkové soli. Hliníkové soli a silné kyseliny sú vysoko rozpustné vo vode a podliehajú významnej hydrolýze katiónov, čím sa vytvára silne kyslé prostredie, v ktorom sa rozpúšťajú kovy ako horčík a zinok: Al 3+ + H 2 O = AlOH 2+ + H +
Fluorid AlF3 a ortofosforečnan AlP04 sú nerozpustné vo vode a soli veľmi slabých kyselín, napríklad H2CO3, sa zrážaním z vodného roztoku vôbec netvoria.
Sú známe dvojité hliníkové soli - kamenec zloženie MAl(SO 4) 2 *12H 2 O (M=Na +, K +, Rb +, Cs +, TI +, NH 4 +), najbežnejší z nich je kamenec draselný KAl(SO 4) 2 *12H 20 .
Rozpúšťanie amfotérnych hydroxidov v alkalických roztokoch sa považuje za proces tvorby hydroxosoli(hydroxykomplexy). Experimentálne bola dokázaná existencia hydroxokomplexov [Al(OH) 4 (H 2 O) 2] -, [Al(OH) 6] 3-, [Al(OH) 5 (H 2 O)] 2-; z nich je prvý najodolnejší. Koordinačné číslo hliníka v týchto komplexoch je 6, t.j. hliník je šesťkoordinovaný.
Binárne zlúčeniny hliníka Zlúčeniny s prevažne kovalentnými väzbami, napríklad sulfid Al 2 S 3 a karbid Al 4 C 3, sa vodou úplne rozložia:
Al2S3 + 6H20 = 2Al(OH)3 + 3H2S Al4C3 + 12H20 = 4Al(OH)3 + 3CH4

Aplikácia:

Široko používaný ako stavebný materiál. Hlavnými výhodami hliníka v tejto kvalite sú ľahkosť, tvárnosť pre lisovanie, odolnosť proti korózii a vysoká tepelná vodivosť. Hliník je dôležitou súčasťou mnohých zliatin (meď - hliníkový bronz, horčík atď.)
Používa sa v elektrotechnike na výrobu drôtov a ich tienenie.
Hliník je široko používaný v tepelných zariadeniach aj v kryogénnej technológii.
Vysoká odrazivosť v kombinácii s nízkou cenou a jednoduchosťou nanášania robí z hliníka ideálny materiál na výrobu zrkadiel.
Hliník a jeho zlúčeniny sa používajú v raketovej technike ako raketové palivo. Pri výrobe stavebných materiálov ako plynotvorné činidlo.

Allayarov Damir
Štátna univerzita HF Tyumen, skupina 561.