Porovnanie vlastností hliníka so susednými prvkami. Vlastnosti zloženia, vlastnosti a vlastnosti hliníka

Každý chemický prvok možno posudzovať z hľadiska troch vied: fyziky, chémie a biológie. A v tomto článku sa pokúsime čo najpresnejšie charakterizovať hliník. Ide o chemický prvok, ktorý patrí do tretej skupiny a tretieho obdobia podľa periodickej tabuľky. Hliník je kov so strednou chemickou aktivitou. Aj v jeho zlúčeninách možno pozorovať amfotérne vlastnosti. Atómová hmotnosť hliníka je dvadsaťšesť gramov na mól.

Fyzikálne vlastnosti hliníka

Za normálnych podmienok je to pevná látka. Vzorec pre hliník je veľmi jednoduchý. Skladá sa z atómov (nespájajú sa do molekúl), ktoré sa pomocou kryštálovej mriežky stavajú do súvislej látky. Farba hliníka - strieborno-biela. Navyše má kovový lesk, ako všetky ostatné látky tejto skupiny. Farba hliníka používaného v priemysle sa môže líšiť v dôsledku prítomnosti nečistôt v zliatine. Je to pomerne ľahký kov.

Jeho hustota je 2,7 g / cm3, to znamená, že je približne trikrát ľahší ako železo. V tomto prípade môže poskytnúť iba horčík, ktorý je ešte ľahší ako príslušný kov. Tvrdosť hliníka je pomerne nízka. V ňom je horší ako väčšina kovov. Tvrdosť hliníka je len dva.Pre jeho spevnenie sa preto do zliatin na báze tohto kovu pridávajú tvrdšie.

K roztaveniu hliníka dochádza pri teplote iba 660 stupňov Celzia. A vrie pri zahriatí na teplotu dvetisíc štyristopäťdesiatdva stupňov Celzia. Je to veľmi ťažný a taviteľný kov. Fyzikálne vlastnosti hliníka tu nekončia. Chcel by som tiež poznamenať, že tento kov má najlepšiu elektrickú vodivosť po medi a striebre.

Prevalencia v prírode

Hliník, ktorého technické vlastnosti sme práve preskúmali, je v životnom prostredí celkom bežný. Dá sa pozorovať v zložení mnohých minerálov. Prvok hliník je štvrtým najbežnejším prvkom v prírode. V zemskej kôre je takmer deväť percent. Hlavné minerály, v ktorých sú prítomné jeho atómy, sú bauxit, korund, kryolit. Prvým je hornina, ktorá pozostáva z oxidov železa, kremíka a príslušného kovu a v štruktúre sú prítomné aj molekuly vody. Má heterogénnu farbu: úlomky šedej, červenohnedej a iných farieb, ktoré závisia od prítomnosti rôznych nečistôt. Od tridsiatich do šesťdesiatich percent tohto plemena je hliník, ktorého fotografiu je možné vidieť vyššie. Okrem toho je korund v prírode veľmi bežným minerálom.

Toto je oxid hlinitý. Jeho chemický vzorec je Al2O3. Môže byť červená, žltá, modrá alebo hnedá. Jeho tvrdosť na Mohsovej stupnici je deväť jednotiek. Medzi odrody korundu patria známe zafíry a rubíny, leukozafíry, ako aj padparadscha (žltý zafír).

Kryolit je minerál, ktorý má zložitejší chemický vzorec. Skladá sa z fluoridov hliníka a sodíka - AlF3.3NaF. Vyzerá ako bezfarebný alebo sivastý kameň s nízkou tvrdosťou - iba tri na Mohsovej stupnici. V modernom svete sa syntetizuje umelo v laboratóriu. Používa sa v hutníctve.

Hliník možno v prírode nájsť aj v zložení ílov, ktorých hlavnými zložkami sú oxidy kremíka a príslušný kov spojený s molekulami vody. Okrem toho možno tento chemický prvok pozorovať v zložení nefelínov, ktorých chemický vzorec je nasledujúci: KNa34.

Potvrdenie

Charakterizácia hliníka zahŕňa zváženie metód jeho syntézy. Spôsobov je viacero. Výroba hliníka prvým spôsobom prebieha v troch etapách. Posledným z nich je elektrolýza na katóde a uhlíkovej anóde. Na uskutočnenie takéhoto procesu je potrebný oxid hlinitý, ako aj pomocné látky, ako je kryolit (vzorec - Na3AlF6) a fluorid vápenatý (CaF2). Aby došlo k procesu rozkladu oxidu hlinitého rozpusteného vo vode, musí sa zahriať spolu s roztaveným kryolitom a fluoridom vápenatým na teplotu najmenej deväťstopäťdesiat stupňov Celzia a následne prúdom osemdesiattisíc ampérov a napätie päť až osem voltov. Výsledkom tohto procesu je, že hliník sa usadzuje na katóde a molekuly kyslíka sa hromadia na anóde, ktoré následne oxidujú anódu a menia ju na oxid uhličitý. Pred vykonaním tohto postupu sa bauxit, vo forme ktorého sa ťaží oxid hlinitý, predbežne očistí od nečistôt a tiež prechádza procesom jeho dehydratácie.

Výroba hliníka vyššie popísaným spôsobom je v metalurgii veľmi bežná. Existuje aj metóda vynájdená v roku 1827 F. Wehlerom. Spočíva v tom, že hliník možno ťažiť chemickou reakciou medzi jeho chloridom a draslíkom. Takýto proces je možné uskutočniť len vytvorením špeciálnych podmienok vo forme veľmi vysokej teploty a vákua. Takže z jedného mólu chloridu a rovnakého objemu draslíka možno získať jeden mól hliníka a tri móly ako vedľajší produkt. Túto reakciu možno zapísať ako nasledujúcu rovnicu: АІСІ3 + 3К = АІ + 3КІ. Táto metóda si v metalurgii nezískala veľkú popularitu.

Charakteristika hliníka z hľadiska chémie

Ako bolo uvedené vyššie, ide o jednoduchú látku, ktorá pozostáva z atómov, ktoré nie sú spojené do molekúl. Podobné štruktúry tvoria takmer všetky kovy. Hliník má pomerne vysokú chemickú aktivitu a silné redukčné vlastnosti. Chemická charakterizácia hliníka začne popisom jeho reakcií s inými jednoduchými látkami a následne budú opísané interakcie s komplexnými anorganickými zlúčeninami.

Hliník a jednoduché látky

Medzi ne patrí predovšetkým kyslík - najbežnejšia zlúčenina na planéte. Pozostáva z nej 21 percent zemskej atmosféry. Reakcie danej látky s akoukoľvek inou sa nazývajú oxidácia alebo spaľovanie. Zvyčajne sa vyskytuje pri vysokých teplotách. Ale v prípade hliníka je za normálnych podmienok možná oxidácia – tak vzniká oxidový film. Ak sa tento kov rozdrví, bude horieť, pričom sa uvoľní veľké množstvo energie vo forme tepla. Na uskutočnenie reakcie medzi hliníkom a kyslíkom sú tieto zložky potrebné v molárnom pomere 4:3, výsledkom čoho sú dve časti oxidu.

Táto chemická interakcia je vyjadrená ako nasledujúca rovnica: 4АІ + 3О2 = 2АІО3. Možné sú aj reakcie hliníka s halogénmi, ktoré zahŕňajú fluór, jód, bróm a chlór. Názvy týchto procesov pochádzajú z názvov zodpovedajúcich halogénov: fluorácia, jodácia, bromácia a chlorácia. Toto sú typické adičné reakcie.

Napríklad uvádzame interakciu hliníka s chlórom. Tento druh procesu sa môže vyskytnúť iba v chlade.

Takže ak vezmeme dva móly hliníka a tri móly chlóru, dostaneme dva móly chloridu príslušného kovu. Rovnica pre túto reakciu je nasledovná: 2АІ + 3СІ = 2АІСІ3. Rovnakým spôsobom možno získať fluorid hlinitý, jeho bromid a jodid.

So sírou príslušná látka reaguje iba pri zahrievaní. Ak chcete uskutočniť interakciu medzi týmito dvoma zlúčeninami, musíte ich vziať v molárnych pomeroch dva až tri a vytvorí sa jedna časť sulfidu hlinitého. Reakčná rovnica má nasledujúci tvar: 2Al + 3S = Al2S3.

Okrem toho hliník pri vysokých teplotách interaguje s uhlíkom za vzniku karbidu a s dusíkom za vzniku nitridu. Ako príklad možno uviesť nasledujúce rovnice chemických reakcií: 4AI + 3C = AI4C3; 2Al + N2 = 2AlN.

Interakcia s komplexnými látkami

Patria sem voda, soli, kyseliny, zásady, oxidy. So všetkými týmito chemickými zlúčeninami hliník reaguje rôznymi spôsobmi. Pozrime sa bližšie na každý prípad.

Reakcia s vodou

Hliník pri zahrievaní interaguje s najbežnejšou komplexnou látkou na Zemi. To sa deje iba v prípade predbežného odstránenia oxidového filmu. V dôsledku interakcie vzniká amfotérny hydroxid a do ovzdušia sa uvoľňuje aj vodík. Ak vezmeme dva diely hliníka a šesť dielov vody, dostaneme hydroxid a vodík v molárnych pomeroch dva až tri. Rovnica tejto reakcie je napísaná takto: 2АІ + 6Н2О = 2АІ (ОН) 3 + 3Н2.

Interakcia s kyselinami, zásadami a oxidmi

Rovnako ako iné aktívne kovy, aj hliník je schopný vstúpiť do substitučnej reakcie. Pritom môže vytesniť vodík z kyseliny alebo katión pasívnejšieho kovu zo svojej soli. V dôsledku takýchto interakcií vzniká hlinitá soľ a tiež sa uvoľňuje vodík (v prípade kyseliny) alebo sa vyzráža čistý kov (menej aktívny ako uvažovaný). V druhom prípade sa prejavujú regeneračné vlastnosti, ktoré boli uvedené vyššie. Príkladom je interakcia hliníka, s ktorým vzniká chlorid hlinitý a vodík sa uvoľňuje do ovzdušia. Tento druh reakcie je vyjadrený ako nasledujúca rovnica: 2AI + 6HCI = 2AICI3 + 3H2.

Príkladom interakcie hliníka so soľou je jeho reakcia s. Ak vezmeme tieto dve zložky, nakoniec dostaneme čistú meď, ktorá sa vyzráža. S kyselinami, ako je sírová a dusičná, hliník reaguje zvláštnym spôsobom. Napríklad, keď sa hliník pridá k zriedenému roztoku dusičnanovej kyseliny v molárnom pomere osem dielov ku tridsiatim, vytvorí sa osem dielov dusičnanu príslušného kovu, tri diely oxidu dusnatého a pätnásť dielov vody. Rovnica pre túto reakciu je napísaná takto: 8Al + 30HNO3 = 8Al(NO3)3 + 3N2O + 15H2O. Tento proces prebieha iba v prítomnosti vysokej teploty.

Ak zmiešame hliník a slabý roztok síranovej kyseliny v molárnych pomeroch dva až tri, dostaneme síran príslušného kovu a vodík v pomere jedna ku trom. To znamená, že dôjde k bežnej substitučnej reakcii, ako je to v prípade iných kyselín. Pre názornosť uvádzame rovnicu: 2Al + 3H2SO4 = Al2(SO4)3 + 3H2. S koncentrovaným roztokom tej istej kyseliny je však všetko komplikovanejšie. Tu, rovnako ako v prípade dusičnanov, vzniká vedľajší produkt, nie však vo forme oxidu, ale vo forme síry, a vody. Ak vezmeme dve zložky, ktoré potrebujeme, v molárnom pomere dva ku štyrom, výsledkom bude jedna časť soli príslušného kovu a síry, ako aj štyri časti vody. Túto chemickú interakciu možno vyjadriť pomocou nasledujúcej rovnice: 2Al + 4H2SO4 = Al2(SO4)3 + S + 4H2O.

Okrem toho je hliník schopný reagovať s alkalickými roztokmi. Na uskutočnenie takejto chemickej interakcie musíte vziať dva móly príslušného kovu, rovnaké množstvo alebo draslík, ako aj šesť mólov vody. V dôsledku toho vznikajú látky ako tetrahydroxoaluminát sodný alebo draselný a tiež vodík, ktorý sa ako plyn s prenikavým zápachom uvoľňuje v molárnych pomeroch dva až tri. Táto chemická reakcia môže byť vyjadrená ako nasledujúca rovnica: 2AI + 2KOH + 6H2O = 2K[AI(OH)4] + 3H2.

A posledná vec, ktorú treba zvážiť, sú vzorce interakcie hliníka s niektorými oxidmi. Najbežnejším a najpoužívanejším prípadom je Beketovova reakcia. Rovnako ako mnohé iné vyššie uvedené sa vyskytuje iba pri vysokých teplotách. Na jeho realizáciu je teda potrebné vziať dva móly hliníka a jeden mól oxidu železitého. V dôsledku interakcie týchto dvoch látok získame oxid hlinitý a voľné železo v množstve jedného a dvoch mólov.

Použitie predmetného kovu v priemysle

Všimnite si, že použitie hliníka je veľmi bežný jav. V prvom rade to potrebuje letecký priemysel. Spolu s tým sa používajú aj zliatiny na báze príslušného kovu. Môžeme povedať, že priemerné lietadlo pozostáva z 50 % hliníkových zliatin a jeho motor tvorí 25 %. Tiež použitie hliníka sa vykonáva v procese výroby drôtov a káblov kvôli jeho vynikajúcej elektrickej vodivosti. Okrem toho sa tento kov a jeho zliatiny široko používajú v automobilovom priemysle. Z týchto materiálov sú vyrobené karosérie áut, autobusov, trolejbusov, niektorých električiek, ale aj bežných a elektrických vozňov.

Používa sa aj na menšie účely, napríklad na výrobu obalov na potraviny a iné výrobky, riad. Na výrobu striebornej farby je potrebný prášok príslušného kovu. Takáto farba je potrebná na ochranu železa pred koróziou. Dá sa povedať, že hliník je po železe druhým najpoužívanejším kovom v priemysle. Jeho zlúčeniny a samotné sa často používajú v chemickom priemysle. Je to spôsobené špeciálnymi chemickými vlastnosťami hliníka, vrátane jeho redukčných vlastností a amfotérneho charakteru jeho zlúčenín. Hydroxid uvažovaného chemického prvku je potrebný na čistenie vody. Okrem toho sa používa v medicíne pri výrobe vakcín. Možno ho nájsť aj v niektorých plastoch a iných materiáloch.

Úloha v prírode

Ako už bolo spomenuté vyššie, hliník sa vo veľkom množstve nachádza v zemskej kôre. Je to dôležité najmä pre živé organizmy. Hliník sa podieľa na regulácii rastových procesov, tvorí spojivové tkanivá, ako sú kostné, väzivové a iné. Vďaka tomuto mikroelementu sa procesy regenerácie telesných tkanív uskutočňujú rýchlejšie. Jeho nedostatok je charakterizovaný týmito príznakmi: vývojové a rastové poruchy u detí, u dospelých - chronická únava, znížená výkonnosť, zhoršená koordinácia pohybov, spomalenie regenerácie tkanív, svalová slabosť najmä končatín. Tento jav sa môže vyskytnúť, ak jete príliš málo potravín obsahujúcich tento stopový prvok.

Častejším problémom je však nadbytok hliníka v tele. V tomto prípade sa často pozorujú tieto príznaky: nervozita, depresia, poruchy spánku, strata pamäti, odolnosť voči stresu, mäknutie pohybového aparátu, čo môže viesť k častým zlomeninám a vyvrtnutiam. Pri dlhodobom nadbytku hliníka v tele často vznikajú problémy v práci takmer každého orgánového systému.

K tomuto javu môže viesť niekoľko dôvodov. Predovšetkým je už dávno vedcami dokázané, že pokrmy vyrobené z predmetného kovu nie sú vhodné na varenie jedla v ňom, pretože pri vysokých teplotách sa časť hliníka dostáva do jedla a v dôsledku toho ho skonzumujete oveľa viac. mikroelement, než telo potrebuje.

Druhým dôvodom je pravidelné používanie kozmetických prípravkov s obsahom daného kovu alebo jeho solí. Pred použitím akéhokoľvek produktu si musíte pozorne prečítať jeho zloženie. Kozmetika nie je výnimkou.

Tretím dôvodom je dlhodobé užívanie liekov, ktoré obsahujú veľa hliníka. Rovnako ako nesprávne používanie vitamínov a výživových doplnkov, ktoré tento mikroelement obsahujú.

Teraz poďme zistiť, ktoré produkty obsahujú hliník, aby ste regulovali stravu a správne organizovali menu. V prvom rade ide o mrkvu, tavené syry, pšenicu, kamenec, zemiaky. Z ovocia sa odporúča avokádo a broskyne. Navyše biela kapusta, ryža a mnohé liečivé bylinky sú bohaté na hliník. Aj katióny príslušného kovu môžu byť obsiahnuté v pitnej vode. Aby ste sa vyhli zvýšenému alebo zníženému obsahu hliníka v tele (ako každý iný stopový prvok), musíte starostlivo sledovať svoju stravu a snažiť sa, aby bola čo najvyváženejšia.

Jedným z najpohodlnejších materiálov na spracovanie sú kovy. Majú aj vlastných vodcov. Napríklad základné vlastnosti hliníka sú ľuďom známe už dlho. Sú tak vhodné na použitie v každodennom živote, že tento kov sa stal veľmi populárnym. Čo sú rovnaké ako jednoduchá látka a ako atóm, zvážime v tomto článku.

História objavu hliníka

Od nepamäti človek poznal zlúčeninu predmetného kovu - používal sa ako prostriedok schopný napučať a spájať zložky zmesi, čo bolo potrebné aj pri výrobe kožených výrobkov. Existencia čistého oxidu hlinitého sa stala známou v 18. storočí, v jeho druhej polovici. Tá však nebola prijatá.

Vedcovi H.K. Oerstedovi sa prvýkrát podarilo izolovať kov z jeho chloridu. Bol to on, kto ošetril soľ amalgámom draslíka a zo zmesi izoloval šedý prášok, ktorým bol hliník v čistej forme.

Zároveň sa ukázalo, že chemické vlastnosti hliníka sa prejavujú v jeho vysokej aktivite, silnej redukčnej schopnosti. Preto s ním dlho nikto iný nepracoval.

V roku 1854 však Francúz Deville dokázal získať kovové ingoty elektrolýzou taveniny. Táto metóda je aktuálna aj dnes. Najmä masová výroba cenného materiálu sa začala v 20. storočí, keď sa riešili problémy so získavaním veľkého množstva elektriny v podnikoch.

K dnešnému dňu je tento kov jedným z najpopulárnejších a najpoužívanejších v stavebníctve a domácnostiach.

Všeobecné charakteristiky atómu hliníka

Ak charakterizujeme uvažovaný prvok podľa jeho polohy v periodickom systéme, možno rozlíšiť niekoľko bodov.

1. Poradové číslo - 13.
2. Nachádza sa v treťom malom období, tretej skupine, hlavnej podskupine.
3. Atómová hmotnosť - 26,98.
4. Počet valenčných elektrónov je 3.
5. Konfigurácia vonkajšej vrstvy je vyjadrená vzorcom 3s 2 3p 1 .
6. Názov prvku je hliník.
7. silne vyjadrené.
8. V prírode nemá izotopy, existuje iba v jednej forme, s hmotnostným číslom 27.
9. Chemická značka je AL, vo vzorcoch sa číta ako "hliník".
10. Oxidačný stav je jedna, rovný +3.

Chemické vlastnosti hliníka sú plne potvrdené elektrónovou štruktúrou jeho atómu, pretože má veľký atómový polomer a nízku elektrónovú afinitu a je schopný pôsobiť ako silné redukčné činidlo, ako všetky aktívne kovy.

Hliník ako jednoduchá látka: fyzikálne vlastnosti

Ak hovoríme o hliníku, ako jednoduchej látke, potom ide o striebristo biely lesklý kov. Na vzduchu rýchlo oxiduje a pokryje sa hustým oxidovým filmom. To isté sa deje s pôsobením koncentrovaných kyselín.

Prítomnosť takejto vlastnosti robí výrobky vyrobené z tohto kovu odolnými voči korózii, čo je, samozrejme, pre ľudí veľmi výhodné. Preto práve hliník nachádza v stavebníctve také široké uplatnenie. zaujímavý aj tým, že tento kov je veľmi ľahký, zároveň odolný a mäkký. Kombinácia takýchto vlastností nie je dostupná pre každú látku.

Existuje niekoľko základných fyzikálnych vlastností, ktoré sú charakteristické pre hliník.

1. Vysoký stupeň tvárnosti a plasticity. Z tohto kovu je vyrobená ľahká, pevná a veľmi tenká fólia, je tiež zvinutá do drôtu.
2. Teplota topenia - 660 0 С.
3. Bod varu - 2450 0 С.
4. Hustota - 2,7 g / cm3.
5. Kryštálová mriežka je objemová, plošne centrovaná, kovová.
6. Typ pripojenia - kov.

Fyzikálne a chemické vlastnosti hliníka určujú oblasti jeho použitia a použitia. Ak hovoríme o každodenných aspektoch, potom zohrávajú veľkú úlohu vlastnosti, ktoré sme už zvážili vyššie. Ako ľahký, odolný a antikorózny kov sa hliník používa pri stavbe lietadiel a lodí. Preto je veľmi dôležité poznať tieto vlastnosti.

Chemické vlastnosti hliníka

Z hľadiska chémie je príslušný kov silným redukčným činidlom, ktoré je schopné vykazovať vysokú chemickú aktivitu, keďže je čistou látkou. Hlavná vec je odstrániť oxidový film. V tomto prípade sa aktivita prudko zvyšuje.

Chemické vlastnosti hliníka ako jednoduchej látky sú určené jeho schopnosťou reagovať s:

• kyseliny;
• alkálie;
• halogény;
• sivá.

Za normálnych podmienok neinteraguje s vodou. Zároveň z halogénov, bez zahrievania, reaguje iba s jódom. Ostatné reakcie vyžadujú teplotu.

Na ilustráciu chemických vlastností hliníka je možné uviesť príklady. Rovnice pre interakčné reakcie s:

• kyseliny- AL + HCL \u003d AlCL3 + H2;
• alkálie- 2Al + 6H20 + 2NaOH \u003d Na + 3H2;
• halogény- AL + Hal = ALHal3;
• sivá- 2AL + 3S = AL2S3.

Vo všeobecnosti je najdôležitejšou vlastnosťou uvažovanej látky jej vysoká schopnosť obnoviť ďalšie prvky z ich zlúčenín.

Schopnosť zotavenia

Redukčné vlastnosti hliníka sú dobre vysledovateľné v reakciách interakcie s oxidmi iných kovov. Ľahko ich extrahuje zo zloženia látky a umožňuje im existovať v jednoduchej forme. Napríklad: Cr 2 O 3 + AL = AL 2 O 3 + Cr.

V metalurgii existuje celá technika získavania látok na základe takýchto reakcií. Hovorí sa tomu aluminotermia. Preto sa v chemickom priemysle tento prvok používa špeciálne na výrobu iných kovov.

Distribúcia v prírode

Z hľadiska prevalencie medzi ostatnými kovovými prvkami je hliník na prvom mieste. Jeho obsah v zemskej kôre je 8,8 %. V porovnaní s nekovmi bude jeho miesto tretie po kyslíku a kremíku.

Vďaka svojej vysokej chemickej aktivite sa nenachádza vo svojej čistej forme, ale iba v zložení rôznych zlúčenín. Takže napríklad existuje veľa rúd, minerálov, hornín, medzi ktoré patrí hliník. Ťaží sa však len z bauxitu, ktorého obsah v prírode nie je príliš vysoký.

Najbežnejšie látky obsahujúce príslušný kov sú:

• živce;
• bauxit;
• žuly;
• oxid kremičitý;
• hlinitokremičitany;
• bazalty a iné.

V malom množstve je hliník nevyhnutne súčasťou buniek živých organizmov. Niektoré druhy machov a morských živočíchov dokážu tento prvok akumulovať vo svojom tele počas celého života.

Potvrdenie

Fyzikálne a chemické vlastnosti hliníka umožňujú získať ho iba jedným spôsobom: elektrolýzou taveniny zodpovedajúceho oxidu. Tento proces je však technologicky zložitý. Teplota topenia AL 2 O 3 presahuje 2000 0 C. Z tohto dôvodu nemôže byť priamo podrobený elektrolýze. Preto postupujte nasledovne.

Výťažok produktu je 99,7 %. Je však možné získať ešte čistejší kov, ktorý sa používa na technické účely.

Aplikácia

Mechanické vlastnosti hliníka nie sú dostatočne dobré na to, aby sa dal použiť v čistej forme. Preto sa najčastejšie používajú zliatiny na báze tejto látky. Je ich veľa, môžeme vymenovať tie najzákladnejšie.

1. duralové.
2. Hliník-mangán.
3. Hliník-horčík.
4. Hliník-meď.
5. Silumíny.
6. Aviál.

Ich hlavným rozdielom sú samozrejme prísady tretích strán. Všetky sú na báze hliníka. Ostatné kovy robia materiál odolnejším, odolnejším voči korózii, opotrebeniu a ohybným pri spracovaní.

Existuje niekoľko hlavných oblastí použitia hliníka v čistej forme aj vo forme jeho zlúčenín (zliatin).

Spolu so železom a jeho zliatinami je hliník najdôležitejším kovom. Práve títo dvaja predstavitelia periodického systému našli najrozsiahlejšie priemyselné uplatnenie v rukách človeka.

Vlastnosti hydroxidu hlinitého

Hydroxid je najbežnejšou zlúčeninou, ktorá tvorí hliník. Jeho chemické vlastnosti sú rovnaké ako vlastnosti samotného kovu – je amfotérny. To znamená, že je schopný prejavovať dvojakú povahu, reagovať s kyselinami aj zásadami.

Samotný hydroxid hlinitý je biela želatínová zrazenina. Je ľahké ho získať reakciou hlinitej soli s alkáliou alebo Pri reakcii s kyselinami tento hydroxid poskytuje obvyklú zodpovedajúcu soľ a vodu. Ak reakcia prebieha s alkáliou, vznikajú hydroxokomplexy hliníka, ktorých koordinačné číslo je 4. Príklad: Na je tetrahydroxoaluminát sodný.

Hliník je prvkom 13. skupiny periodickej tabuľky chemických prvkov, tretej periódy, s atómovým číslom 13. Patrí do skupiny ľahkých kovov. Najbežnejší kov a tretí najbežnejší chemický prvok v zemskej kôre (po kyslíku a kremíku).

Jednoduchá hmota hliníka je ľahký, paramagnetický strieborno-biely kov, ktorý sa ľahko formuje, odlieva a opracúva. Hliník má vysokú tepelnú a elektrickú vodivosť, odolnosť voči korózii vďaka rýchlej tvorbe silných oxidových filmov, ktoré chránia povrch pred ďalšou interakciou.

Moderný spôsob získavania, Hall-Héroultov proces. Spočíva v rozpustení oxidu hlinitého Al2O3 v tavenine kryolitu Na3AlF6 s následnou elektrolýzou pomocou spotrebných koksových alebo grafitových anódových elektród. Tento spôsob získavania vyžaduje veľmi veľké množstvo elektriny, a preto sa priemyselne uplatnil až v 20. storočí.

Laboratórna metóda získavania hliníka: redukcia bezvodého chloridu hlinitého kovovým draslíkom (reakcia prebieha pri zahrievaní bez vzduchu):

Strieborno-biely kov, ľahký, hustota - 2,7 g / cm³, bod topenia pre technický hliník - 658 ° C, pre vysoko čistý hliník - 660 ° C, vysoká ťažnosť: pre technický - 35%, pre čistý - 50%, valcované na tenký plát a rovnomernú fóliu. Hliník má vysokú elektrickú vodivosť (37 106 S/m) a tepelnú vodivosť (203,5 W/(m K)), 65 %, má vysokú odrazivosť svetla.

Hliník tvorí zliatiny takmer so všetkými kovmi. Najznámejšie sú zliatiny s meďou a horčíkom (dural) a kremíkom (silumin).

Z hľadiska prevalencie v zemskej kôre je Zem na 1. mieste medzi kovmi a na 3. mieste medzi prvkami, na druhom mieste za kyslíkom a kremíkom. Hmotnostná koncentrácia hliníka v zemskej kôre sa podľa rôznych výskumníkov odhaduje na 7,45 až 8,14 %. V prírode sa hliník pre svoju vysokú chemickú aktivitu vyskytuje takmer výlučne vo forme zlúčenín.

Prírodný hliník pozostáva takmer výlučne z jediného stabilného izotopu, 27Al, so zanedbateľnými stopami 26Al, rádioaktívneho izotopu s najdlhšou životnosťou s polčasom rozpadu 720 000 rokov, ktorý vzniká v atmosfére štiepením jadier argónu 40Ar vysokoenergetickým kozmickým lúčové protóny.

Za normálnych podmienok je hliník pokrytý tenkým a pevným oxidovým filmom a preto nereaguje s klasickými oxidačnými činidlami: s H2O (t°), O2, HNO3 (bez zahrievania). Vďaka tomu hliník prakticky nepodlieha korózii, a preto je v modernom priemysle široko žiadaný. Keď je však oxidový film zničený (napríklad pri kontakte s roztokmi amónnych solí NH4 +, horúcimi zásadami alebo v dôsledku amalgamácie), hliník pôsobí ako aktívny redukčný kov. Zabrániť tvorbe oxidového filmu je možné pridaním kovov ako je gálium, indium alebo cín do hliníka. V tomto prípade je povrch hliníka zmáčaný nízkotaviteľnými eutektikami na báze týchto kovov.

Ľahko reaguje s jednoduchými látkami:

s kyslíkom za vzniku oxidu hlinitého:

s halogénmi (okrem fluóru), za vzniku chloridu, bromidu alebo jodidu hlinitého:

pri zahrievaní reaguje s inými nekovmi:

s fluórom za vzniku fluoridu hlinitého:

so sírou za vzniku sulfidu hlinitého:

s dusíkom za vzniku nitridu hliníka:

s uhlíkom, tvoriacim karbid hliníka:

Sulfid hlinitý a karbid hliníka sú úplne hydrolyzované:

S komplexnými látkami:

vodou (po odstránení ochranného oxidového filmu, napr. amalgamáciou alebo horúcimi alkalickými roztokmi):

s alkáliami (s tvorbou tetrahydroxoaluminátov a iných hlinitanov):

Ľahko rozpustný v kyseline chlorovodíkovej a zriedenej kyseline sírovej:

Pri zahrievaní sa rozpúšťa v kyselinách - oxidačných činidlách, ktoré tvoria rozpustné soli hliníka:

obnovuje kovy z ich oxidov (aluminotermia):

44. Zlúčeniny hliníka, ich amfotérne vlastnosti

Elektronická konfigurácia vonkajšej úrovne hliníka je … 3s23p1.

V excitovanom stave prechádza jeden z s-elektrónov do voľnej bunky p-podúrovne, tento stav zodpovedá valencii III a oxidačnému stavu +3. Vo vonkajšej elektrónovej vrstve atómu hliníka sú voľné d-podúrovne.

Najdôležitejšie prírodné zlúčeniny sú hlinitokremičitany:

biely íl Al2O3 ∙ 2SiO2 ∙ 2H2O, živec K2O ∙ Al2O3 ∙ 6SiO2, sľuda K2O ∙ Al2O3 ∙ 6SiO2 ∙ H2O

Z ďalších prírodných foriem výskytu hliníka majú najväčší význam bauxity А12Оз ∙ nН2О, minerály korundu А12Оз a kryolit А1Fз ∙3NaF.

Ľahký, striebristo biely, tvárny kov, dobre vedie elektrinu a teplo.

Na vzduchu je hliník pokrytý najtenším (0,00001 mm), ale veľmi hustým oxidovým filmom, ktorý chráni kov pred ďalšou oxidáciou a dodáva mu matný vzhľad.

Oxid hlinitý А12О3

Biela tuhá látka, nerozpustná vo vode, bod topenia 2050°C.

Prírodný A12O3 je minerál korund. Transparentné farebné kryštály korundu - červený rubín - obsahuje prímes chrómu - a modrého zafíru - prímes titánu a železa - drahých kameňov. Získavajú sa aj umelo a používajú sa na technické účely, napríklad na výrobu dielov pre presné prístroje, kameňov v hodinkách atď.

Chemické vlastnosti

Oxid hlinitý má amfotérne vlastnosti

1. interakcia s kyselinami

A1203 + 6HCl = 2AlCl3 + 3H20

2. interakcia s alkáliami

А12О3 + 2NaOH – 2NaAlO2 + H2O

Al203 + 2NaOH + 5H20 = 2Na

3. Keď sa zmes oxidu zodpovedajúceho kovu s hliníkovým práškom zahreje, dôjde k prudkej reakcii, ktorá vedie k uvoľneniu voľného kovu z prijatého oxidu. Redukčná metóda s Al (hliník) sa často používa na získanie množstva prvkov (Cr, Mn, V, W atď.) vo voľnom stave.

2A1 + W03 = A12Oz + W

4. interakcia so soľami so silne alkalickým prostredím v dôsledku hydrolýzy

Al2O3 + Na2C03 = 2 NaAl02 + CO2

Hydroxid hlinitý A1(OH)3

Al(OH)3 je objemná biela želatínová zrazenina, prakticky nerozpustná vo vode, ale ľahko rozpustná v kyselinách a silných zásadách. Má teda amfotérny charakter.

Hydroxid hlinitý sa získava výmennou reakciou rozpustných solí hliníka s alkáliami.

AlCl3 + 3NaOH = Al(OH)3↓ + 3NaCl

Al3+ + 3OH- = Al(OH)3↓

Táto reakcia môže byť použitá ako kvalitatívna pre ión Al3+

Chemické vlastnosti

1. interakcia s kyselinami

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

2. pri interakcii so silnými alkáliami vznikajú zodpovedajúce hlinitany:

NaOH + A1(OH)3 = Na

3. tepelný rozklad

2Al(OH)3 = Al203 + 3H20

Soli hliníka podliehajú katiónovej hydrolýze v kyslom prostredí (pH< 7)

Al3+ + H+OH- ↔ AlOH2+ + H+

Al(NO3)3 + H2O↔ AlOH(NO3)2 + HNO3

Rozpustné soli hliníka a slabé kyseliny podliehajú úplnej (ireverzibilnej hydrolýze)

Al2S3+ 3H20 = 2Al(OH)3 + 3H2S

Oxid hlinitý Al2O3 - je súčasťou niektorých antacíd (napríklad Almagel), používaných pri zvýšenej kyslosti žalúdočnej šťavy.

КAl(SO4)3 12H2О - kamenec draselný sa používa v medicíne na liečbu kožných ochorení, ako hemostatikum. Používa sa aj ako tanín v kožiarskom priemysle.

(CH3COO)3Al - Burovova kvapalina - 8% roztok octanu hlinitého pôsobí adstringentne a protizápalovo, vo vysokých koncentráciách má mierne antiseptické vlastnosti. Používa sa v zriedenej forme na výplachy, pleťové vody, pri zápalových ochoreniach kože a slizníc.

AlCl3 - používa sa ako katalyzátor v organickej syntéze.

Al2(SO4)3 18 H20 - používa sa pri úprave vody.

(Al), gálium (Ga), indium (In) a tálium (Tl).

Ako je zrejmé z uvedených údajov, všetky tieto prvky boli otvorené v r XIX storočia.

Objav kovov hlavnej podskupiny III skupiny

Bór je nekov. Hliník je prechodný kov, zatiaľ čo gálium, indium a tálium sú plné kovy. So zväčšovaním atómových polomerov prvkov každej skupiny periodického systému sa teda zvyšujú kovové vlastnosti jednoduchých látok.

V tejto prednáške sa bližšie pozrieme na vlastnosti hliníka.

1. Postavenie hliníka v tabuľke D. I. Mendelejeva. Štruktúra atómu, znázornené oxidačné stavy.

Hliníkový prvok je umiestnený v III skupina, hlavná "A" podskupina, 3. perióda periodickej sústavy, poradové číslo č.13, relatívna atómová hmotnosť Ar (Al ) = 27. Jeho susedom vľavo v tabuľke je horčík, typický kov, a vpravo kremík, ktorý už nie je kovom. Preto hliník musí vykazovať vlastnosti určitej strednej povahy a jeho zlúčeniny sú amfotérne.

Al +13) 2) 8) 3, p je prvok,

Hliník vykazuje oxidačný stav +3 v zlúčeninách:

Al 0 - 3 e - → Al +3

2. Fyzikálne vlastnosti

Voľný hliník je strieborno-biely kov s vysokou tepelnou a elektrickou vodivosťou.Teplota topenia je 650 ° C. Hliník má nízku hustotu (2,7 g / cm 3) - asi trikrát menšiu ako železo alebo meď a zároveň je to odolný kov.

3. Byť v prírode

Z hľadiska prevalencie v prírode obsadzuje 1. medzi kovmi a 3. medzi prvkami na druhom mieste po kyslíku a kremíku. Percento obsahu hliníka v zemskej kôre sa podľa rôznych výskumníkov pohybuje od 7,45 do 8,14 % hmotnosti zemskej kôry.

V prírode sa hliník vyskytuje iba v zlúčeninách (minerály).

Niektorí z nich:

· Bauxity - Al 2 O 3 H 2 O (s nečistotami SiO 2, Fe 2 O 3, CaCO 3)

· Nefelíny - KNa 3 4

· Alunity - KAl(SO 4) 2 2Al(OH) 3

· Alumina (zmesi kaolínov s pieskom SiO 2, vápenec CaCO 3, magnezit MgCO 3)

· Korund - Al 2 O 3

· Živec (ortoklas) - K 2 O × Al 2 O 3 × 6SiO 2

· Kaolinit - Al203 x 2Si02 x 2H20

· Alunite - (Na,K)2S04 × Al2 (SO4) 3 × 4Al (OH) 3

· Beryl - 3BeO Al 2 O 3 6SiO 2

4. Chemické vlastnosti hliníka a jeho zlúčenín

Hliník za normálnych podmienok ľahko interaguje s kyslíkom a je pokrytý oxidovým filmom (dodáva matný vzhľad).

UKÁŽKA OXIDOVÉHO FÓLIU

Jeho hrúbka je 0,00001 mm, no hliník vďaka nemu nekoroduje. Na štúdium chemických vlastností hliníka sa odstráni oxidový film. (Pomocou brúsneho papiera alebo chemicky: najprv spustením do alkalického roztoku, aby sa odstránil oxidový film, a potom do roztoku ortuťových solí, aby sa vytvorila zliatina hliníka a ortuti - amalgám).

ja. Interakcia s jednoduchými látkami

Hliník už pri izbovej teplote aktívne reaguje so všetkými halogénmi a vytvára halogenidy. Pri zahrievaní interaguje so sírou (200 °C), dusíkom (800 °C), fosforom (500 °C) a uhlíkom (2000 °C), s jódom v prítomnosti katalyzátora – vody:

2A l + 3 S \u003d A l 2 S 3 (sulfid hlinitý),

2A l + N 2 \u003d 2A lN (nitrid hliníka),

Al + P = Al P (fosfid hlinitý),

4A l + 3C \u003d A l 4 C 3 (karbid hliníka).

2 Al +3 I 2 \u003d 2 A l I 3 (jodid hlinitý) SKÚSENOSTI

Všetky tieto zlúčeniny sú úplne hydrolyzované za vzniku hydroxidu hlinitého, a teda sírovodíka, amoniaku, fosfínu a metánu:

Al2S3 + 6H20 \u003d 2Al (OH)3 + 3H2S

Al 4 C 3 + 12 H 2 O \u003d 4 Al (OH) 3 + 3CH 4

Vo forme hoblín alebo prášku jasne horí na vzduchu a uvoľňuje veľké množstvo tepla:

4A l + 3 O 2 \u003d 2 A l 2 O 3 + 1676 kJ.

SPAĽOVANIE HLINÍKA VO VZDUCHU

SKÚSENOSTI

II. Interakcia s komplexnými látkami

Interakcia s vodou :

2 Al + 6 H 2 O \u003d 2 Al (OH) 3 + 3 H 2

bez oxidového filmu

SKÚSENOSTI

Interakcia s oxidmi kovov:

Hliník je dobré redukčné činidlo, pretože je jedným z aktívnych kovov. Je v rade aktivít hneď po kovoch alkalických zemín. Takže obnovuje kovy z ich oxidov . Takáto reakcia – aluminotermia – sa využíva na získanie čistých vzácnych kovov, ako je volfrám, vanád atď.

3 Fe 3 O 4 +8 Al \u003d 4 Al 2 O 3 + 9 Fe + Q

Termitová zmes Fe 3 O 4 a Al (prášok) sa používa aj pri termitovom zváraní.

C r 2 O 3 + 2A l \u003d 2C r + Al 2 O 3

Interakcia s kyselinami :

S roztokom kyseliny sírovej: 2 Al + 3 H 2 SO 4 \u003d Al 2 (SO 4) 3 + 3 H 2

Nereaguje so studenými koncentrovanými sírovými a dusíkatými (pasiváty). Preto sa kyselina dusičná prepravuje v hliníkových nádržiach. Pri zahrievaní je hliník schopný redukovať tieto kyseliny bez uvoľňovania vodíka:

2Al + 6H2S04 (konc) \u003d Al2(S04)3 + 3 S02 + 6H20,

Al + 6H N03 (konc) \u003d Al (N03)3 + 3 N02 + 3H20.

Interakcia s alkáliami .

2 Al + 2 NaOH + 6 H20 \u003d 2 Na [ Al(OH)4 ] +3H2

SKÚSENOSTI

Na[ALEl(OH) 4] – tetrahydroxoaluminát sodný

Na návrh chemika Gorbova sa počas rusko-japonskej vojny táto reakcia použila na výrobu vodíka pre balóny.

So soľnými roztokmi:

2 Al + 3 CuSO 4 \u003d Al 2 (SO 4) 3 + 3 Cu

Ak sa povrch hliníka potrie ortuťovou soľou, dôjde k nasledujúcej reakcii:

2 Al + 3 HgCl 2 = 2 AlCl 3 + 3 hg

Uvoľnená ortuť rozpúšťa hliník a vytvára amalgám .

Detekcia hliníkových iónov v roztokoch : SKÚSENOSTI

5. Aplikácia hliníka a jeho zlúčenín

Fyzikálne a chemické vlastnosti hliníka viedli k jeho širokému použitiu v technológii. Letecký priemysel je hlavným spotrebiteľom hliníka.: 2/3 lietadla je vyrobené z hliníka a jeho zliatin. Lietadlo vyrobené z ocele by bolo príliš ťažké a mohlo by prepraviť oveľa menej cestujúcich. Preto sa hliník nazýva okrídlený kov. Káble a vodiče sú vyrobené z hliníka: pri rovnakej elektrickej vodivosti je ich hmotnosť 2-krát menšia ako u zodpovedajúcich medených produktov.

Vzhľadom na odolnosť hliníka proti korózii je to výroba častí prístrojov a nádob na kyselinu dusičnú. Hliníkový prášok je základom na výrobu striebornej farby na ochranu železných výrobkov pred koróziou, ako aj na odrážanie tepelných lúčov, takáto farba sa používa na zakrytie zariadení na skladovanie ropy a hasičských oblekov.

Oxid hlinitý sa používa na výrobu hliníka a tiež ako žiaruvzdorný materiál.

Hydroxid hlinitý je hlavnou zložkou známych liekov Maalox, Almagel, ktoré znižujú kyslosť žalúdočnej šťavy.

Soli hliníka sú silne hydrolyzované. Táto vlastnosť sa využíva v procese čistenia vody. Síran hlinitý a malé množstvo haseného vápna sa pridávajú do vody, ktorá sa má čistiť, aby sa neutralizovala výsledná kyselina. V dôsledku toho sa uvoľňuje objemová zrazenina hydroxidu hlinitého, ktorá pri usadzovaní berie so sebou suspendované častice zákalu a baktérií.

Síran hlinitý je teda koagulant.

6. Získanie hliníka

1) Moderný, nákladovo efektívny spôsob výroby hliníka vynašli Američan Hall a Francúz Héroux v roku 1886. Spočíva v elektrolýze roztoku oxidu hlinitého v roztavenom kryolite. Roztavený kryolit Na 3 AlF 6 rozpúšťa Al 2 O 3 tak, ako voda rozpúšťa cukor. Elektrolýza „roztoku“ oxidu hlinitého v roztavenom kryolite prebieha tak, ako keby kryolit bol iba rozpúšťadlom a oxid hlinitý bol elektrolyt.

2Al 2 O 3 elektrický prúd → 4Al + 3O 2

V anglickej encyklopédii pre chlapcov a dievčatá sa článok o hliníku začína slovami: „23. februára 1886 sa v dejinách civilizácie začal nový vek kovov – vek hliníka. V tento deň sa Charles Hall, 22-ročný chemik, objavil vo svojom prvom učiteľskom laboratóriu s tuctom malých guľôčok striebristo-bieleho hliníka v ruke a so správou, že našiel spôsob výroby tohto kovu. lacno a vo veľkom množstve. Hall sa tak stal zakladateľom amerického hliníkárskeho priemyslu a anglosaským národným hrdinom ako muž, ktorý si z vedy urobil skvelý biznis.

2) 2Al 2 O 3 +3 C \u003d 4 Al + 3 CO 2

JE TO ZAUJÍMAVÉ:

• Kovový hliník prvýkrát izoloval v roku 1825 dánsky fyzik Hans Christian Oersted. Prechodom plynného chlóru cez vrstvu horúceho oxidu hlinitého zmiešaného s uhlím Oersted izoloval chlorid hlinitý bez najmenšej stopy vlhkosti. Na obnovu kovového hliníka potreboval Oersted ošetriť chlorid hlinitý amalgámom draslíka. Po 2 rokoch nemecký chemik Friedrich Wöller. Zdokonalil metódu nahradením amalgámu draslíka čistým draslíkom.
• V 18. a 19. storočí bol hlavným šperkovým kovom hliník. V roku 1889 v Londýne dostal D.I. Mendelejev za zásluhy o rozvoj chémie cenný dar – váhy zo zlata a hliníka.
• V roku 1855 francúzsky vedec Saint-Clair Deville vyvinul proces výroby hliníka v priemyselnom meradle. Ale metóda bola veľmi drahá. Deville sa tešil špeciálnej záštite Napoleona III., francúzskeho cisára. Na znak svojej oddanosti a vďačnosti vyrobil Deville pre Napoleonovho syna, novonarodeného princa, elegantne gravírovanú hrkálku – prvý „spotrebný výrobok“ vyrobený z hliníka. Napoleon dokonca zamýšľal vybaviť svojich strážcov hliníkovými kyrysmi, ale cena bola neúmerná. Vtedy stál 1 kg hliníka 1000 mariek, t.j. 5x drahšie ako striebro. Až s vynálezom elektrolytického procesu sa hliník stal rovnako cenným ako bežné kovy.
• Vedeli ste, že hliník, ktorý vstupuje do ľudského tela, spôsobuje poruchu nervového systému, pri nadbytku dochádza k narušeniu metabolizmu. A ochrannými prostriedkami sú vitamín C, vápnik, zlúčeniny zinku.
• Keď hliník horí v kyslíku a fluóre, uvoľňuje sa veľa tepla. Preto sa používa ako prísada do raketového paliva. Raketa Saturn počas letu spáli 36 ton hliníkového prášku. Myšlienku použitia kovov ako zložky raketového paliva prvýkrát navrhol F.A. Zander.

SIMULÁTORY

Simulátor č.1 - Charakteristika hliníka podľa polohy v Periodickej sústave prvkov D. I. Mendelejeva

Simulátor č.2 - Rovnice pre reakcie hliníka s jednoduchými a zložitými látkami

Simulátor č.3 - Chemické vlastnosti hliníka

ÚLOHY NA POSILŇOVANIE

č. 1 Na získanie hliníka z chloridu hlinitého sa ako redukčné činidlo môže použiť kovový vápnik. Vytvorte rovnicu pre túto chemickú reakciu, charakterizujte tento proces pomocou elektronických váh.
Myslieť si! Prečo sa táto reakcia nemôže uskutočniť vo vodnom roztoku?

č. 2. Dokončite rovnice chemických reakcií:
Al + H2S04 (rozt ) ->
Al + CuCl2 ->
Al + HNO 3 ( konc )-t ->
Al + NaOH + H20 ->

č. 3. Vykonajte transformácie:
Al -> AlCl3 -> Al -> Al2S3 -> Al(OH)3 - t -> Al203 -> Al

č. 4. Vyrieš ten problém:
Zliatina hliníka a medi bola vystavená prebytku koncentrovaného roztoku hydroxidu sodného počas zahrievania. Uvoľnilo sa 2,24 litra plynu (n.o.s.). Vypočítajte percentuálne zloženie zliatiny, ak jej celková hmotnosť bola 10 g?

Tento ľahký kov so strieborno-bielym odtieňom sa v modernom živote nachádza takmer všade. Fyzikálne a chemické vlastnosti hliníka umožňujú jeho široké využitie v priemysle. Najznámejšie ložiská sú v Afrike, Južnej Amerike, v karibskej oblasti. V Rusku sa miesta ťažby bauxitu nachádzajú na Urale. Svetovými lídrami vo výrobe hliníka sú Čína, Rusko, Kanada a USA.

Ťažba Al

V prírode sa tento striebristý kov vďaka svojej vysokej chemickej aktivite nachádza iba vo forme zlúčenín. Najznámejšie geologické horniny obsahujúce hliník sú bauxit, oxid hlinitý, korund a živce. Bauxit a oxid hlinitý majú priemyselný význam, práve ložiská týchto rúd umožňujú ťažiť hliník v jeho čistej forme.

Vlastnosti

Fyzikálne vlastnosti hliníka uľahčujú ťahanie polotovarov z tohto kovu na drôt a valcovanie do tenkých plechov. Tento kov nie je odolný, na zvýšenie tohto ukazovateľa počas tavenia je legovaný rôznymi prísadami: meď, kremík, horčík, mangán, zinok. Pre priemyselné účely je dôležitá ďalšia fyzikálna vlastnosť hliníka – tou je jeho schopnosť rýchlej oxidácie na vzduchu. Povrch hliníkového produktu je v prírodných podmienkach zvyčajne pokrytý tenkým oxidovým filmom, ktorý účinne chráni kov a zabraňuje jeho korózii. Keď je tento film zničený, striebristý kov rýchlo oxiduje, pričom jeho teplota výrazne stúpa.

Vnútorná konštrukcia z hliníka

Fyzikálne a chemické vlastnosti hliníka do značnej miery závisia od jeho vnútornej štruktúry. Krištáľová mriežka tohto prvku je akási tvárovo centrovaná kocka.

Tento typ mriežky je vlastný mnohým kovom, ako je meď, bróm, striebro, zlato, kobalt a iné. Vysoká tepelná vodivosť a schopnosť viesť elektrický prúd urobili z tohto kovu jeden z najvyhľadávanejších na svete. Zostávajúce fyzikálne vlastnosti hliníka, ktorých tabuľka je uvedená nižšie, plne odhaľujú jeho vlastnosti a ukazujú rozsah ich použitia.

Legovanie hliníka

Fyzikálne vlastnosti medi a hliníka sú také, že keď sa do hliníkovej zliatiny pridá určité množstvo medi, jej kryštálová mriežka sa ohne a pevnosť samotnej zliatiny sa zvýši. Legovanie ľahkých zliatin je založené na tejto vlastnosti Al zvýšiť ich pevnosť a odolnosť voči agresívnemu prostrediu.

Vysvetlenie procesu tvrdnutia spočíva v správaní sa atómov medi v kryštálovej mriežke hliníka. Častice Cu majú tendenciu vypadávať z Al kryštálovej mriežky a sú zoskupené v jej špeciálnych oblastiach.

Tam, kde atómy medi tvoria zhluky, vzniká kryštálová mriežka zmiešaného typu CuAl 2, v ktorej častice strieborného kovu sú súčasne súčasťou všeobecnej kryštálovej mriežky hliníka aj zloženia mriežky zmiešaného typu CuAl 2 Sily vnútorných väzieb v skreslená mriežka je oveľa väčšia ako v normálnom prípade. To znamená, že sila novovytvorenej látky je oveľa vyššia.

Chemické vlastnosti

Je známa interakcia hliníka so zriedenou kyselinou sírovou a chlorovodíkovou. Pri zahrievaní sa v nich tento kov ľahko rozpúšťa. Studená koncentrovaná alebo silne zriedená kyselina dusičná tento prvok nerozpúšťa. Vodné roztoky alkálií aktívne ovplyvňujú látku, počas reakcie tvoria hlinitany - soli, ktoré obsahujú ióny hliníka. Napríklad:

Al203 + 3H20 + 2NaOH \u003d 2Na

Výsledná zlúčenina sa nazýva tetrahydroxoaluminát sodný.

Tenký film na povrchu hliníkových výrobkov chráni tento kov nielen pred vzduchom, ale aj pred vodou. Ak sa táto tenká bariéra odstráni, prvok bude prudko interagovať s vodou a uvoľní z nej vodík.

2AL + 6H20 \u003d 2 AL (OH)3 + 3H2

Výsledná látka sa nazýva hydroxid hlinitý.

AL (OH) 3 reaguje s alkáliou za vzniku hydroxoaluminátových kryštálov:

Al(OH)2+NaOH=2Na

Ak túto chemickú rovnicu pridáme k predchádzajúcej, dostaneme vzorec na rozpustenie prvku v alkalickom roztoku.

Al (OH) 3 + 2NaOH + 6H20 \u003d 2Na + 3H2

Horiaci hliník

Fyzikálne vlastnosti hliníka mu umožňujú reagovať s kyslíkom. Ak sa prášok tohto kovu alebo hliníkovej fólie zahreje, rozhorí sa a horí oslepujúcim bielym plameňom. Na konci reakcie sa vytvorí oxid hlinitý Al203.

Alumina

Výsledný oxid hlinitý má geologický názov oxid hlinitý. V prírodných podmienkach sa vyskytuje vo forme korundu – pevných priehľadných kryštálov. Korund má vysokú tvrdosť, jeho index je na stupnici pevných látok 9. Samotný korund je bezfarebný, ale rôzne nečistoty ho môžu zafarbiť do červena a modra, preto sa získavajú drahé kamene, ktoré sa v šperkoch nazývajú rubíny a zafíry.

Fyzikálne vlastnosti oxidu hlinitého umožňujú pestovať tieto drahé kamene v umelých podmienkach. Technické drahokamy sa používajú nielen na výrobu šperkov, ale používajú sa v presnom prístrojovom vybavení, na výrobu hodiniek a iných vecí. Umelé rubínové kryštály sú tiež široko používané v laserových zariadeniach.

Jemnozrnná odroda korundu s veľkým množstvom nečistôt, uložená na špeciálnom povrchu, je každému známa ako šmirgeľ. Fyzikálne vlastnosti oxidu hlinitého vysvetľujú vysoké abrazívne vlastnosti korundu, ako aj jeho tvrdosť a odolnosť proti treniu.

hydroxid hlinitý

Al2(OH)3 je typický amfotérny hydroxid. V kombinácii s kyselinou tvorí táto látka soľ s kladne nabitými hlinitými iónmi, v zásadách tvorí hlinitany. Amfoterita látky sa prejavuje v tom, že sa môže správať ako kyselina aj ako zásada. Táto zlúčenina môže existovať v želé aj v pevnej forme.

Prakticky sa nerozpúšťa vo vode, ale reaguje s väčšinou aktívnych kyselín a zásad. Fyzikálne vlastnosti hydroxidu hlinitého sa využívajú v medicíne, je obľúbeným a bezpečným prostriedkom na zníženie kyslosti v organizme, používa sa pri zápaloch žalúdka, dvanástorníka, vredoch. V priemysle sa Al 2 (OH) 3 používa ako adsorbent, dokonale čistí vodu a zráža škodlivé prvky v nej rozpustené.

Priemyselné využitie

Hliník bol objavený v roku 1825. Spočiatku bol tento kov cenený nad zlato a striebro. Bolo to spôsobené ťažkosťami pri získavaní z rudy. Fyzikálne vlastnosti hliníka a jeho schopnosť rýchlo vytvárať na svojom povrchu ochranný film sťažovali štúdium tohto prvku. Až koncom 19. storočia bol objavený pohodlný spôsob tavenia čistého prvku vhodný na použitie v priemyselnom meradle.

Ľahkosť a schopnosť odolávať korózii sú jedinečné fyzikálne vlastnosti hliníka. Zliatiny tohto striebristého kovu sa používajú v raketovej technike, vo výrobe automobilov, lodí, lietadiel a nástrojov, pri výrobe príborov a riadu.

Ako čistý kov sa Al používa pri výrobe dielov pre chemické zariadenia, elektrických vodičov a kondenzátorov. Fyzikálne vlastnosti hliníka sú také, že jeho elektrická vodivosť nie je taká vysoká ako u medi, ale táto nevýhoda je kompenzovaná ľahkosťou príslušného kovu, čo umožňuje hrubšie hliníkové drôty. Takže pri rovnakej elektrickej vodivosti váži hliníkový drôt o polovicu menej ako medený drôt.

Rovnako dôležité je použitie Al v procese hliníkovania. Toto je názov reakcie nasýtenia povrchu liatinového alebo oceľového výrobku hliníkom s cieľom chrániť základný kov pred koróziou pri zahrievaní.

V súčasnosti sú preskúmané zásoby hliníkových rúd celkom porovnateľné s potrebami ľudí v tomto striebristom kove. Fyzikálne vlastnosti hliníka môžu jeho výskumníkom priniesť oveľa viac prekvapení a rozsah tohto kovu je oveľa širší, než by sa dalo predpokladať.