Oxidačné vlastnosti hliníka. Fyzikálne a chemické vlastnosti hliníka

hliník

HLINÍKOVÝ-I; m.[z lat. alumen (aluminis) - kamenec]. Chemický prvok (Al), striebristo-biely ľahký kujný kov s vysokou elektrickou vodivosťou (používaný v letectve, elektrotechnike, stavebníctve, každodennom živote atď.). Síran hlinitý. Zliatiny hliníka.

(lat. Aluminium, od alumen - kamenec), chemický prvok skupiny III periodického systému. Strieborno-biely kov, ľahký (2,7 g/cm3), tvárny, s vysokou elektrickou vodivosťou, t pl 660ºC. Chemicky aktívny (na vzduchu sa pokryje ochranným oxidovým filmom). Z hľadiska prevalencie v prírode je na 4. mieste medzi prvkami a na 1. mieste medzi kovmi (8,8 % hmotnosti zemskej kôry). Je známych niekoľko stoviek minerálov hliníka (hlinitosilikáty, bauxity, alunity atď.). Získava sa elektrolýzou oxidu hlinitého Al 2 O 3 v tavenine kryolitu Na 3 AlF 6 pri 960 °C. Používajú sa v letectve, stavebníctve (konštrukčný materiál hlavne vo forme zliatin s inými kovmi), elektrotechnike (náhrada medi pri výrobe káblov a pod.), potravinárstve (fólia), hutníctve (legovacia prísada) , aluminotermia atď.

ALUMINIUM (lat. Hliník), Al (čítaj „hliník“), chemický prvok s atómovým číslom 13, atómová hmotnosť 26,98154. Prírodný hliník pozostáva z jediného nuklidu, 27 Al. Nachádza sa v treťom období v skupine IIIA Mendelejevovej periodickej tabuľky prvkov. Konfigurácia vonkajšej elektrónovej vrstvy 3 s 2 p 1. Takmer vo všetkých zlúčeninách je oxidačný stav hliníka +3 (valencia III).
Polomer neutrálneho atómu hliníka je 0,143 nm, polomer iónu Al 3+ je 0,057 nm. Energie sekvenčnej ionizácie neutrálneho atómu hliníka sú 5,984, 18,828, 28,44 a 120 eV. Podľa Paulingovej stupnice je elektronegativita hliníka 1,5.
Jednoduchá hmota hliníka je mäkký, ľahký, strieborno-biely kov.
História objavovania
Latinský hliník pochádza z latinského alumen, čo znamená kamenec (cm. KAMENEC)(síran hlinitý a draselný KAl(SO 4) 2 · 12H 2 O), ktoré sa už dlho používajú pri činení koží a ako adstringent. Vďaka vysokej chemickej aktivite trvalo objavenie a izolácia čistého hliníka takmer 100 rokov. Záver je, že „zem“ (žiaruvzdorná látka, v moderných termínoch - oxid hlinitý) sa dá získať z kamenca (cm. OXID hlinitý)) vyrobil už v roku 1754 nemecký chemik A. Marggraff (cm. MARGGRAF Andreas Sigismund). Neskôr sa ukázalo, že rovnakú „zem“ možno izolovať z hliny a začala sa nazývať oxid hlinitý. Až v roku 1825 sa dánskemu fyzikovi H. K. Ørstedovi podarilo získať kovový hliník. (cm.Ørsted Hans Christian). Chlorid hlinitý AlCl 3, ktorý sa dal získať z oxidu hlinitého, ošetril amalgámom draslíka (zliatina draslíka a ortuti) a po oddestilovaní ortuti izoloval šedý hliníkový prášok.
Len o štvrťstoročie neskôr bola táto metóda mierne modernizovaná. Francúzsky chemik A. E. Sainte-Clair Deville (cm. SAINT-CLAIR DEVILLE Henri Etienne) v roku 1854 navrhol použiť kovový sodík na výrobu hliníka (cm. SODÍK), a dostali prvé ingoty nového kovu. Náklady na hliník boli v tom čase veľmi vysoké a vyrábali sa z neho šperky.
Priemyselný spôsob výroby hliníka elektrolýzou taveniny zložitých zmesí, vrátane oxidu hlinitého, fluoridu a iných látok, nezávisle vyvinul v roku 1886 P. Eru (cm. ERU Paul Louis Toussaint)(Francúzsko) a C. Hall (USA). Výroba hliníka je spojená s vysokou spotrebou energie, preto sa vo veľkom začala realizovať až v 20. storočí. V Sovietskom zväze bol prvý priemyselný hliník vyrobený 14. mája 1932 v hliníkárni Volchov, postavenej vedľa vodnej elektrárne Volchov.
Byť v prírode
Z hľadiska zastúpenia v zemskej kôre je hliník na prvom mieste medzi kovmi a na treťom mieste medzi všetkými prvkami (po kyslíku a kremíku), pričom tvorí asi 8,8 % hmotnosti zemskej kôry. Hliník je súčasťou obrovského množstva minerálov, najmä hlinitokremičitanov (cm. SILIKÁTY HLINÍKA) a skaly. Zlúčeniny hliníka obsahujú žuly (cm.ŽULA), bazalty (cm. BASALT), hlina (cm. HLINA), živce (cm.ŽIVCE) atď. Ale tu je paradox: s obrovským množstvom minerálov a hornín obsahujúcich hliník, ložiská bauxitu (cm. BOXIT)- hlavná surovina pre priemyselnú výrobu hliníka, sú pomerne vzácne. V Rusku sú ložiská bauxitu na Sibíri a na Urale. Priemyselný význam majú aj alunity. (cm. ALUNITE) a nefelíny (cm. NEPHELIN).
Ako stopový prvok je hliník prítomný v tkanivách rastlín a živočíchov. Existujú koncentrátorové organizmy, ktoré akumulujú hliník vo svojich orgánoch - niektoré palice a mäkkýše.
Priemyselná produkcia
O priemyselná produkcia bauxity sa najskôr podrobia chemickému spracovaniu, pri ktorom sa odstránia nečistoty oxidov kremíka a železa a iných prvkov. Výsledkom takéhoto spracovania je čistý oxid hlinitý Al 2 O 3 je hlavnou surovinou pri výrobe kovu elektrolýzou. Avšak vzhľadom na to, že teplota topenia Al 2 O 3 je veľmi vysoká (viac ako 2000 °C), nie je možné jeho taveninu použiť na elektrolýzu.
Vedci a inžinieri našli nasledujúce riešenie. Kryolit sa najskôr roztaví v elektrolýznom kúpeli (cm. KRYOLIT) Na3AlF6 (teplota topenia mierne pod 1000 °C). Kryolit možno získať napríklad spracovaním nefelínov z polostrova Kola. Ďalej sa do tejto taveniny pridá trochu Al 2 O 3 (do 10 % hmotn.) a niektoré ďalšie látky na zlepšenie podmienok pre nasledujúci proces. Pri elektrolýze tejto taveniny sa oxid hlinitý rozkladá, kryolit zostáva v tavenine a na katóde vzniká roztavený hliník:
2Al203 = 4Al + 302.
Keďže grafit slúži ako anóda pri elektrolýze, kyslík uvoľnený na anóde reaguje s grafitom a vzniká oxid uhličitý CO 2 .
Elektrolýzou sa získa kov s obsahom hliníka asi 99,7 %. V technológii sa používa aj oveľa čistejší hliník, v ktorom obsah tohto prvku dosahuje 99,999 % a viac.
Fyzické a Chemické vlastnosti
Hliník je typická kovová, plošne centrovaná kubická kryštálová mriežka, parameter A= 0,40403 nm. Teplota topenia čistého kovu je 660 °C, teplota varu je približne 2450 °C a hustota je 2,6989 g/cm3. Teplotný koeficient lineárnej rozťažnosti hliníka je asi 2,5·10 -5 K -1. Štandardný elektródový potenciál Al 3+ /Al –1,663V.
Chemicky je hliník pomerne aktívny kov. Na vzduchu je jeho povrch okamžite pokrytý hustým filmom oxidu Al 2 O 3, ktorý zabraňuje ďalšiemu prístupu kyslíka ku kovu a vedie k zastaveniu reakcie, čo určuje vysoké antikorózne vlastnosti hliníka. Ochranný povrchový film na hliníku sa vytvorí aj vtedy, ak sa umiestni do koncentrovanej kyseliny dusičnej.
Hliník aktívne reaguje s inými kyselinami:
6HCl + 2Al = 2AlCl3 + 3H2,
3H2S04 + 2Al = A12(S04)3 + 3H2.
Hliník reaguje s alkalickými roztokmi. Najprv sa rozpustí ochranný oxidový film:
Al203 + 2NaOH + 3H20 = 2Na.
Potom nastanú reakcie:
2Al + 6H20 = 2Al(OH)3 + 3H2,
NaOH + Al(OH)3 = Na,
alebo celkovo:
2Al + 6H20 + 2NaOH = Na + 3H2,
a v dôsledku toho vznikajú hlinitany (cm. HLININY): Na - hlinitan sodný (tetrahydroxoaluminát sodný), K - hlinitan draselný (tetrahydroxoaluminát draselný), alebo iné.Keďže atóm hliníka v týchto zlúčeninách je charakterizovaný koordinačným číslom (cm. KOORDINAČNÉ ČÍSLO) 6 a nie 4, potom sú skutočné vzorce týchto tetrahydroxo zlúčenín nasledovné: Na a K.
Pri zahrievaní hliník reaguje s halogénmi:
2Al + 3Cl2 = 2AlCl3,
2Al + 3 Br2 = 2AlBr3.
Zaujímavá je reakcia medzi práškom hliníka a jódu (cm. IOD) začína pri izbovej teplote, ak do počiatočnej zmesi pridáte niekoľko kvapiek vody, ktorá v tomto prípade zohráva úlohu katalyzátora:
2Al + 3I2 = 2AlI3.
Interakcia hliníka so sírou pri zahrievaní vedie k tvorbe sulfidu hlinitého:
2Al + 3S = Al2S3,
ktorý sa vodou ľahko rozkladá:
A12S3 + 6H20 = 2Al(OH)3 + 3H2S.
Hliník neinteraguje priamo s vodíkom, ale nepriamo, napríklad pomocou organohliníkových zlúčenín (cm. ORGANÁLOVÉ ZLÚČENINY), je možné syntetizovať pevný polymér hydrid hlinitý (AlH 3) x - silné redukčné činidlo.
Vo forme prášku možno hliník spaľovať na vzduchu a vzniká biely žiaruvzdorný prášok oxidu hlinitého Al 2 O 3 .
Vysoká pevnosť väzby v Al 2 O 3 určuje vysoké teplo jeho tvorby z jednoduchých látok a schopnosť hliníka redukovať mnohé kovy z ich oxidov, napr.
3Fe304 + 8Al = 4Al203 + 9Fe a dokonca
3CaO + 2Al = Al203 + 3Ca.
Tento spôsob výroby kovov sa nazýva aluminotermia. (cm. ALUMINothermy).
Amfotérny oxid Al 2 O 3 zodpovedá amfotérnemu hydroxidu - amorfnej polymérnej zlúčenine, ktorá nemá konštantné zloženie. Zloženie hydroxidu hlinitého možno vyjadriť vzorcom xAl 2 O 3 ·yH 2 O, pri štúdiu chémie v škole sa vzorec hydroxidu hlinitého najčastejšie označuje ako Al(OH) 3.
V laboratóriu možno hydroxid hlinitý získať vo forme želatínovej zrazeniny výmennými reakciami:
Al2(S04)3 + 6NaOH = 2Al(OH)3 + 3Na2S04,
alebo pridaním sódy do roztoku hlinitej soli:
2AlCl3 + 3Na2C03 + 3H20 = 2Al(OH)3C + 6NaCl + 3C02,
ako aj pridanie roztoku amoniaku do roztoku hlinitej soli:
AlCl3 + 3NH3.H20 = Al(OH)3C + 3H20 + 3NH4Cl.
Aplikácia
Z hľadiska rozsahu použitia zaujíma hliník a jeho zliatiny druhé miesto po železe a jeho zliatinách. Široké využitie hliníka v rôznych oblastiach techniky a každodenného života je spojené s kombináciou jeho fyzikálnych, mechanických a chemických vlastností: nízka hustota, odolnosť proti korózii v atmosférickom vzduchu, vysoká tepelná a elektrická vodivosť, ťažnosť a relatívne vysoká pevnosť. Hliník je ľahko spracovateľný rôzne cesty- kovanie, lisovanie, valcovanie atď. Na výrobu drôtu sa používa čistý hliník (elektrická vodivosť hliníka je 65,5 % elektrickej vodivosti medi, ale hliník je viac ako trikrát ľahší ako meď, takže hliník často nahrádza meď v elektrotechnike strojárstvo) a fólie, používané ako obalový materiál. Hlavná časť taveného hliníka sa vynakladá na výrobu rôznych zliatin. Zliatiny hliníka sa vyznačujú nízkou hustotou, zvýšenou (v porovnaní s čistým hliníkom) odolnosťou proti korózii a vysokými technologickými vlastnosťami: vysokou tepelnou a elektrickou vodivosťou, tepelnou odolnosťou, pevnosťou a ťažnosťou. Ochranné a dekoratívne nátery sa ľahko nanášajú na povrchy hliníkových zliatin.
Rozmanitosť vlastností hliníkových zliatin je spôsobená zavedením rôznych prísad do hliníka, ktoré s ním tvoria tuhé roztoky alebo intermetalické zlúčeniny. Prevažná časť hliníka sa používa na výrobu ľahkých zliatin - duralu (cm. DURALUMÍN)(94 % Al, 4 % Cu, po 0,5 % Mg, Mn, Fe a Si), silumin (85-90 % Al, 10-14 % Si, 0,1 % Na) atď. Hliník sa v metalurgii využíva nielen ako základ pre zliatiny, ale aj ako jedna zo široko používaných legujúcich prísad do zliatin na báze medi, horčíka, železa, niklu atď.
Zliatiny hliníka sú široko používané v každodennom živote, v stavebníctve a architektúre, v automobilovom priemysle, stavbe lodí, letectve a kozmickej technike. Najmä prvý umelý satelit Zeme bol vyrobený z hliníkovej zliatiny. Zliatina hliníka a zirkónu - zircaloy - je široko používaná pri konštrukcii jadrových reaktorov. Hliník sa používa pri výrobe výbušnín.
Zvlášť pozoruhodné sú farebné filmy oxidu hlinitého na povrchu kovového hliníka, získané elektrochemickými prostriedkami. Kovový hliník potiahnutý takýmito filmami sa nazýva eloxovaný hliník. Vyrobené z eloxovaného hliníka, vzhľad pripomínajúce zlato sa vyrábajú rôzne bižutérie.
Pri manipulácii s hliníkom v každodennom živote je potrebné mať na pamäti, že iba neutrálne (kyslé) ​​kvapaliny možno ohrievať a skladovať v hliníkových nádobách (napríklad prevariť vodu). Ak napríklad varíte polievku z kyslej kapusty na hliníkovej panvici, hliník prejde do jedla a získa nepríjemnú „kovovú“ ​​chuť. Keďže oxidový film sa v každodennom živote veľmi ľahko poškodí, používanie hliníkového riadu je stále nežiaduce.
Hliník v tele
Hliník vstupuje do ľudského tela denne s jedlom (asi 2-3 mg), ale jeho biologická úloha nebola stanovená. V priemere obsahuje ľudské telo (70 kg) asi 60 mg hliníka v kostiach a svaloch.

encyklopedický slovník. 2009 .

Pozrite sa, čo je „hliník“ v iných slovníkoch:

Alebo íl (chemické označenie Al, atómová hmotnosť 27,04) kov, ktorý sa vo voľnom stave ešte v prírode nenašiel; ale vo forme zlúčenín, menovite silikátov, je tento prvok všadeprítomný a rozšírený; Je súčasťou masy skál... Encyklopédia Brockhausa a Efrona

- (hlinitá) chemikália zn. AL; pri. V. = 27,12; poraziť V. = 2,6; t.t. asi 700°. Strieborne biely, mäkký, zvučný kov; v kombinácii s kyselinou kremičitou je hlavnou zložkou ílov, živca a sľudy; nachádza vo všetkých pôdach. Ide... ... Slovník cudzích slov ruského jazyka

- (symbol Al), striebristo-biely kov, prvok tretej skupiny periodickej tabuľky. Prvýkrát bol získaný v čistej forme v roku 1827. Najbežnejší kov v zemskej kôre; Jeho hlavným zdrojom je bauxitová ruda. Proces…… Vedecko-technický encyklopedický slovník

HLINÍKOVÝ- HLINÍK, hliník (chemická značka A1, at. hmotnosť 27,1), najbežnejší kov na zemskom povrchu a po O a kremíku najdôležitejšia zložka zemskej kôry. A. sa v prírode vyskytuje najmä vo forme solí kyseliny kremičitej (silikátov);... ... Veľká lekárska encyklopédia

hliník- je modrobiely kov, ktorý je obzvlášť ľahký. Je veľmi tvárny a dá sa ľahko valcovať, ťahať, kovať, raziť a odlievať atď. Rovnako ako iné mäkké kovy, aj hliník sa veľmi dobre hodí... ... Oficiálna terminológia

(A l), gálium (Ga), indium (In) a tálium (T l).

Objav kovov hlavnej podskupiny skupiny III

Bór je nekov. Hliník je prechodný kov, zatiaľ čo gálium, indium a tálium sú plnohodnotné kovy. S rastúcimi polomermi atómov prvkov každej skupiny periodickej tabuľky sa teda zvyšujú kovové vlastnosti jednoduchých látok.

Uvažujme viac informácií vlastnosti hliníka.

1. Postavenie hliníka v tabuľke D. I. Mendelejeva. Atómová štruktúra, vykazovala oxidačné stavy.

Prvok hliník sa nachádza v skupine III, hlavnej podskupine „A“, perióda 3 periodickej sústavy, poradové číslo č. 13, relatívna atómová hmotnosť Ar (Al) = 27. Jeho susedom vľavo v tabuľke je horčík - typický kov a vpravo - kremík - už nekov. V dôsledku toho musí hliník vykazovať vlastnosti strednej povahy a jeho zlúčeniny sú amfotérne.

Al +13) 2) 8) 3

Al 0 – 3 e - → Al +3 Hliník vykazuje oxidačný stav +3 v zlúčeninách:

2. Fyzikálne vlastnosti hliníka

Hliník vo voľnej forme je strieborno-biely kov s vysokou tepelnou a elektrickou vodivosťou. Teplota topenia je 650 o 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 je na 1. mieste medzi kovmi a na 3. mieste medzi prvkami, na druhom mieste za kyslíkom a kremíkom. Percento obsahu 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).

Niektorí z nich:

bauxity Al 2 O 3 H 2 O (s nečistotami SiO 2, Fe 2 O 3, CaC03); Nefelíny - Na 3 4; Alunity - KAl(S04)22Al(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 Al2036Si02; kaolinit - Al2032Si022H20; Alunite -(Na,K)2S04Al2(S04)34Al (OH)3; Beryl - 3BeO Al203 6Si02

4. Chemické vlastnosti hliníka a jeho zlúčenín

Hliník za normálnych podmienok ľahko reaguje s kyslíkom a je potiahnutý oxidovým filmom (ktorý mu 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 ponorte do alkalického roztoku, aby sa odstránil oxidový film, a potom do roztoku ortuťových solí, aby vznikla zliatina hliníka s ortuťou – amalgám).

ja. Interakcia s jednoduchými látkami - nekovmi

• Už pri izbovej teplote hliník aktívne reaguje so všetkými halogénmi a vytvára halogenidy.
• pri zahrievaní reaguje so sírou (200 ° C)2A l + 3S = Al2S3 (sulfid hlinitý),
• dusík (800 °C) 2A l + N2 = 2AlN (nitrid hliníka),
• fosfor (500 °C) Al + P = Al P (fosfid hlinitý)
• uhlík (2000 °C)4Ai + 3C = Al 4 C 3(karbid hliníka)
• s jódom v prítomnosti katalyzátora - vody(video)2Al + 3 I2 = 2 Al ja 3 (jodid hlinitý)

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

Al2S3 + 6H20 = 2Al(OH)3 + 3H2S­

Al4C3 + 12H20 = 4Al(OH)3 + 3CH4

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

4A l + 302 = 2Al203 + 1676 kJ.

II. Interakcia hliníka s komplexnými látkami

• Interakcia s vodou:

2Al + 6H20 = 2 Al(OH)3 + 3H 2 bez oxidového filmu!!

Skúsenosti (video)

• Interakcia s oxidmi kovov:

Hliník je dobré redukčné činidlo, pretože je jedným z aktívne kovy. Zaraďuje sa do radu aktivít hneď za kovy alkalických zemín. Preto obnovuje kovy z ich oxidov. Táto reakcia, aluminotermia, sa používa na výrobu čistých vzácnych kovov, ako je volfrám, vanád atď.

3 Fe304 + 8Al = 4Al203 + 9Fe + Q

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

S r203 + 2Al = 2Сr + Al2O 3

• Interakcia s kyselinami napríklad sroztok kyseliny sírovej za vzniku soli a vodíka:

Nereaguje so studenou koncentrovanou sírou a dusíkom (pasiváty). Preto sa kyselina dusičná prepravuje v hliníkových nádržiach. Pri zahrievaní je hliník schopný redukovať tieto kyseliny bez uvoľňovania vodíka:

2A l + 6H2S04 (konc) = A12(S04)3 + 3S02 + 6H20,

A 1 + 6HN03 (konc) = Al (N03)3 + 3N02 + 3H20.

• Reakcia hliníka s alkáliami(video).

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

Na[A l(OH) 4 ] – tetrahydroxoaluminát sodný

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

• Interakcia hliníka ssoľné roztoky:

2Al + 3CuS04 = Al2(S04)3 + 3Cu

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

2Al + 3HgCl2 = 2AlCl3 + 3Hg

Uvoľnená ortuť rozpúšťa hliník a vytvára amalgám.

Detekcia hliníkových iónov v roztokoch (video):

5. Použitie hliníka a jeho zlúčenín:OBRÁZOK 1 aOBRÁZOK 2

Fyzikálne a chemické vlastnosti hliníka viedli k jeho širokému použitiu v technológii. Hlavným spotrebiteľom hliníka je letecký priemysel: 2/3 lietadiel pozostáva z hliníka a jeho zliatin. Oceľové lietadlo by bolo príliš ťažké a mohlo by prepraviť oveľa menej cestujúcich. Preto sa hliník nazýva okrídlený kov. Káble a drôty sú vyrobené z hliníka: s rovnakou elektrickou vodivosťou je ich hmotnosť 2-krát menšia ako u zodpovedajúcich výrobkov vyrobených z medi.

Vzhľadom na koróznu odolnosť hliníka sú z neho vyrobené časti prístrojov a nádob na kyselinu dusičnú. Hliníkový prášok je základom na výrobu striebornej farby na ochranu železných výrobkov pred koróziou a na odrážanie tepelných lúčov sa takáto farba používa na zakrytie nádrží na skladovanie oleja a hasičských oblekov.

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

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

Soli hliníka sú vysoko 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 objemná zrazenina hydroxidu hlinitého, ktorá pri usadzovaní nesie so sebou suspendované častice zákalu a baktérií.

Síran hlinitý je teda koagulant.

6. Výroba hliníka

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

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

V anglickej „Encyklopédii pre chlapcov a dievčatá“ sa článok o hliníku začína nasledujúcimi slovami: „23. februára 1886 sa v dejinách civilizácie začal nový kovový vek – vek hliníka. V tento deň Charles Hall, 22-ročný chemik, vošiel do svojho prvého učiteľského laboratória s tuctom malých guľôčok striebristo-bieleho hliníka v ruke a so správou, že našiel spôsob, ako vyrobiť kov lacno a vo veľkých množstvách." Hall sa tak stal zakladateľom amer hliníkový priemysel a anglosaský národný hrdina, ako človek, ktorý si z vedy urobil skvelý biznis.

2) 2Al203 + 3 C = 4 Al + 3 CO2

TOTO JE ZAUJÍMAVÉ:

• Kovový hliník bol prvýkrát izolovaný v roku 1825 dánskym fyzikom Hansom Christianom Oerstedom. 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. O 2 roky neskôr nemecký chemik Friedrich Woeller. Zdokonalil metódu nahradením amalgámu draslíka čistým draslíkom.
• V 18. a 19. storočí bol hliník hlavným kovom na výrobu šperkov. V roku 1889 bol D.I.Mendelejev v Londýne ocenený cenným darom za zásluhy pri vývoji chémie – váhy zo zlata a hliníka.
• Do roku 1855 francúzsky vedec Saint-Clair Deville vyvinul metódu výroby hliníka v technickom 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 svoje stráže hliníkovým kyrysom, ale cena sa ukázala byť neúmerná. Vtedy stál 1 kg hliníka 1000 mariek, t.j. 5x drahšie ako striebro. Až po vynáleze elektrolytický proces Cena hliníka je rovnaká ako cena bežných kovov.
• Vedeli ste, že hliník pri vstupe do ľudského tela spôsobuje poruchu? nervový systém. Keď je ho prebytok, metabolizmus je narušený. A ochrannými látkami sú vitamín C, zlúčeniny vápnika a 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.

CVIČENIA

Simulátor č.1 - Charakteristika hliníka podľa polohy v periodickej tabuľke prvkov D. I. Mendelejeva

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

Simulátor č.3 - Chemické vlastnosti hliníka

ZADÁVACIE ÚLOHY

č. 1. Na získanie hliníka z chloridu hlinitého sa ako redukčné činidlo môže použiť kovový vápnik. Napíšte na to rovnicu chemická reakcia, charakterizujú tento proces pomocou elektronickej váhy.

Myslieť si! Prečo sa táto reakcia nemôže uskutočniť vo vodnom roztoku?

č. 2. Doplňte rovnice chemických reakcií :
Al + H2SO4 (roztok)→

Al + H2SO4 (roztok)→
Al + CuCl2→
Al + HNO3→

Al + CuCl2→

Al + HNO3 (konc. ) - t ->
Al + NaOH + H20→

Al + NaOH + H20→

č. 3. Vykonajte transformácie:

Al→ AlCl3→ Al→ Al 2 S 3→ Al(OH)3- t->Al203→ Al

DEFINÍCIA

hliník– chemický prvok 3. obdobia skupiny IIIA. Sériové číslo – 13. Kov. Hliník patrí k prvkom rodiny p. Symbol – Al.

Atómová hmotnosť - 27 amu. Elektronická konfigurácia vonkajšej úrovne energie je 3s 2 3p 1. Hliník vo svojich zlúčeninách vykazuje oxidačný stav „+3“.

Chemické vlastnosti hliníka

Hliník má pri reakciách redukčné vlastnosti. Keďže sa na jeho povrchu vytvára oxidový film, keď je vystavený vzduchu, je odolný voči interakcii s inými látkami. Napríklad hliník sa pasivuje v koncentrovanej vode kyselina dusičná a roztok dvojchrómanu draselného. Po odstránení oxidového filmu z jeho povrchu je však schopný interagovať s jednoduchými látkami. Väčšina reakcií sa vyskytuje pri zahrievaní:

2Al prášok +3/202 = Al203;

2Al + 3F2 = 2AlF3 (t);

2Al prášok + 3Hal2 = 2AlHal3 (t = 25 °C);

2Al + N2 = 2AlN (t);

2Al + 3S = A12S3 (t);

4Al + 3C grafit = Al4C3 (t);

4Al + P4 = 4AlP (t, v atmosfére H2).

Tiež po odstránení oxidového filmu z jeho povrchu je hliník schopný interagovať s vodou za vzniku hydroxidu:

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

Hliník má amfotérne vlastnosti, takže je schopný rozpúšťať v zriedených roztokoch kyselín a zásad:

2Al + 3H2S04 (zriedený) = A12(S04)3 + 3H2;

2Al + 6HCl zriedený = 2AlCl3 + 3 H2;

8Al + 30HN03 (zriedený) = 8Al(N03)3 + 3N20 + 15H20;

2Al + 2NaOH + 3H20 = 2Na + 3H2;

2Al + 2 (NaOH x H20) = 2NaAl02 + 3 H2.

Aluminotermia je spôsob výroby kovov z ich oxidov, založený na redukcii týchto kovov hliníkom:

8Al + 3Fe304 = 4Al203 + 9Fe;

2Al + Cr203 = Al203 + 2Cr.

Fyzikálne vlastnosti hliníka

Hliník je strieborno-bielej farby. Hlavnými fyzikálnymi vlastnosťami hliníka sú ľahkosť, vysoká tepelná a elektrická vodivosť. Vo voľnom stave, keď je hliník vystavený vzduchu, je pokrytý odolným filmom oxidu Al 2 O 3 , vďaka čomu je odolný voči koncentrované kyseliny. Teplota topenia – 660,37C, bod varu – 2500C.

Výroba a použitie hliníka

Hliník sa vyrába elektrolýzou roztaveného oxidu tohto prvku:

2Al203 = 4Al + 302

Vzhľadom na nízky výťažok produktu sa však častejšie používa spôsob výroby hliníka elektrolýzou zmesi Na 3 a Al 2 O 3. K reakcii dochádza pri zahriatí na 960C a v prítomnosti katalyzátorov - fluoridov (AlF 3, CaF 2 atď.), pričom na katóde dochádza k uvoľňovaniu hliníka a na anóde k uvoľňovaniu kyslíka.

Hliník našiel široké uplatnenie v priemysle, zliatiny na báze hliníka sú hlavnými konštrukčnými materiálmi v lietadlách a stavbe lodí.

Príklady riešenia problémov

PRÍKLAD 1