hliník

úvodní stránka

protonové číslo 13 relativní atomová hmotnost 26.982 elektronegativita 1.5 elektronová konfigurace [Ne]3s23p1 hustota (g·cm-3) 2.69 teplota tání (°C) 660.37 teplota varu (°C) 2467.0

Hliník (13Al)

historie

• kov izoloval poprvé H.C. Oersted reakcí amalgámu draslíku s chloridem hlinitým

• od roku 1886 se Al vyrábí elektrolýzou oxidu hlinitého rozpuštěného v kryolitu (P. L. T. Héroult a C. M. Hall)

výskyt

• hliník je třetím nejrozšířenějším prvkem v zemské kůře (8,3%) a nejrozšířenějším kovem

• bauxit – vzorec můžeme vyjádřit AlOx(OH)3-2x (0< x < 1)

• v mírném zeměpisném pásmu (střední Evropa) jako „monohydrát“ AlO(OH)

• v tropické oblasti „trihydrát“ Al(OH)3

• kryolit - Na3AlF6

• korund - Al2O3

• kaolinit – Al2(OH)4Si2O5

• spinel – MgAl2O4

• granát – Ca3Al2(SiO4)3

• beryl – Be3Al2Si6O18

• složka živců, slídy

• mnohé drahokamy jsou nečistou formou Al2O3 – např. rubín, safír

průmyslová výroba

dvě stádia

1. extrakce,čištění a dehydratace bauxitu

   • bauxitová ruda se zahřívá s roztokem NaOH, ve kterém se rozpustí hliníková složka na tetrahydroxohlinitan sodný Na[Al(OH)4]

   • nerozpustné složky se odfiltrují

   • z hlinitanu získáme Al(OH)3 zaváděním CO2:
     2Na[Al(OH)4] + CO2 → 2Al(OH)3 + Na2CO3 + H2O

   • žíháním vzniklého Al(OH)3 se připraví čistý Al2O3

2. elektrolýza Al2O3 rozpuštěného v roztaveném kryolitu - Na3AlF6 (snižuje teplotu z 2500 na 950°C)

   • hliník se vylučuje na uhlíkové katodě, kyslík na uhlíkové anodě, která uhořívá za vzniku CO

fyzikální vlastnosti

• nízkotající stříbrošedý kov

• lehký

• měkký

• kujný, tažný

• malá hustota

• výborná tepelná a elektrická vodivost

• odolný vůči korozi

chemické vlastnosti

• na vzduchu se pokrývá vrstvičkou Al2O3, která brání dalším reakcím

• s vodou nereaguje

• roztoky solí vrstvičku Al2O3 odstraní a způsobují korozi

• reaguje s nekovy (N, S, X)

• velká afinita ke kyslíku

• práškový Al ve styku s tekutým O2 exploduje

• rozpouští se v neoxidujících kyselinách a alkalických hydroxidech za vývoje vodíku:
  2Al + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2
  2Al + 2NaOH + 6H2O → 2Na[Al(OH)4] + 3H2

• koncentrovaná HNO3 hliník za studena pasivuje, vzniká ochranná vrstva Al2O3

• u některých výrobků se vrstva Al2O3 uměle zesiluje – eloxování (často se barví)

• v koncentrované H2SO4 a HNO3 se rozpouští za horka

• působením solí Hg2+ se poruší vrstva Al2O3, na těchto místech Al reaguje se vzdušnou vlhkostí - vzniká Al(OH)3

• působením NH4HF2 vznikají na kovu ozdobné obrazce hedvábně jemného vzhledu

• má vysoké spalné teplo a v žáru redukuje většinu oxidů kovů

• oxid se smísí s práškovým Al – směs se zapálí, spalným teplem Al se obsah rozžhaví (až 3000°C) – aluminotermický proces:
  Cr2O3 + 2Al → 2Cr + Al2O3
  3Mn3O4 + 8Al → 9Mn + 4Al2O3

• směs Fe2O3 a hliníkového prášku nazýváme termit, využívá se pro svařování kolejnic:
  Fe2O3 + 2Al → 2Fe + Al2O3