Z hľadiska zastúpenia v zemskej kôre je hliník na prvom mieste medzi kovmi a na treťom mieste medzi všetkými prvkami (po kyslíku (O) a kremíku (Si)), pričom tvorí asi 8,8 % hmotnosti zemskej kôry. Hliník sa nachádza v obrovskom množstve minerálov, najmä hlinitokremičitanov a hornín. Hliníkové zlúčeniny obsahujú žuly, bazalty, íly, živce atď. Tu je však paradox: pri obrovskom množstve minerálov a hornín s obsahom hliníka sú ložiská bauxitu, hlavnej suroviny na priemyselnú výrobu hliníka, pomerne zriedkavé. V Rusku sú ložiská bauxitu na Sibíri a na Urale. Priemyselný význam majú aj alunity a nefelíny. Ako stopový prvok je hliník prítomný v tkanivách rastlín a živočíchov. Existujú koncentrujúce sa organizmy, ktoré akumulujú hliník vo svojich orgánoch - niektoré machy a mäkkýše.

Potvrdenie

Priemyselná výroba: V priemyselnej výrobe sa bauxit najskôr podrobuje chemickému spracovaniu, pričom sa odstraňujú nečistoty oxidov kremíka (Si), železa (Fe) a ďalších prvkov. Výsledkom takéhoto spracovania je čistý oxid hlinitý Al 2 O 3 - hlavná surovina pri výrobe kovu elektrolýzou. Avšak vzhľadom na to, že bod topenia Al 2 O 3 je veľmi vysoký (viac ako 2000°C), nie je možné jeho taveninu použiť na elektrolýzu.

Vedci a inžinieri našli nasledujúce riešenie. V elektrolytickom kúpeli sa najskôr roztaví kryolit Na 3 AlF 6 (teplota taveniny mierne pod 1000 °C). Kryolit je možné 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 (O) 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.

Aplikácia

Z hľadiska rozsahu použitia zaujíma hliník a jeho zliatiny druhé miesto po železe (Fe) 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 sa ľahko spracováva rôznymi spôsobmi - kovaním, lisovaním, valcovaním 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, hliník teda v elektrotechnike často nahrádza meď ) a fóliu používanú 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 - dural (94% - hliník, 4% meď (Cu), po 0,5% horčík (Mg), mangán (Mn), železo (Fe) a kremík (Si)), silumin (85-90% - hliník, 10-14% kremík (Si), 0,1% sodík (Na)) atď. V metalurgii sa hliník používa nielen ako základ pre zliatiny, ale aj ako jedno z veľmi používaných legovaní prísady do zliatin na báze medi (Cu), horčíka (Mg), železa (Fe), >niklu (Ni) 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 (Zr) - 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. Rôzne bižutérie sú vyrobené z eloxovaného hliníka, ktorý vzhľadom pripomína zlato (Au).

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.

V zemskej kôre je veľa hliníka: 8,6 % hmotnosti. Je na prvom mieste medzi všetkými kovmi a na treťom mieste medzi ostatnými prvkami (po kyslíku a kremíku). Hliníka je dvakrát viac ako železa a 350-krát viac ako medi, zinku, chrómu, cínu a olova dohromady! Ako napísal pred viac ako 100 rokmi vo svojej klasickej učebnici Základy chémie D.I. Mendelejev, zo všetkých kovov je „hliník v prírode najbežnejší; Stačí zdôrazniť, že je súčasťou hliny, aby bolo jasné univerzálne rozloženie hliníka v zemskej kôre. Hliník alebo kamencový kov (alumen) sa tiež nazýva íl, pretože sa nachádza v hline.“

Najdôležitejším minerálom hliníka je bauxit, zmes zásaditého oxidu AlO(OH) a hydroxidu Al(OH) 3. Najväčšie ložiská bauxitu sa nachádzajú v Austrálii, Brazílii, Guinei a na Jamajke; priemyselná výroba sa vykonáva aj v iných krajinách. Alunit (kameň kamenca) (Na,K) 2 SO 4 ·Al 2 (SO 4) 3 ·4Al(OH) 3 a nefelín (Na,K) 2 O·Al 2 O 3 ·2SiO 2 sú tiež bohaté na hliník. Celkovo je známych viac ako 250 minerálov, ktoré obsahujú hliník; väčšina z nich sú hlinitokremičitany, z ktorých sa tvorí hlavne zemská kôra. Pri zvetrávaní vzniká hlina, ktorej základom je minerál kaolinit Al 2 O 3 · 2SiO 2 · 2H 2 O. Nečistoty železa zvyčajne farbia hlinu do hneda, ale existuje aj biely íl - kaolín, ktorý sa používa na výrobu porcelánové a kameninové výrobky.

Občas sa nájde výnimočne tvrdý (po diamante druhý) minerálny korund - kryštalický oxid Al 2 O 3, často zafarbený nečistotami v rôznych farbách. Jeho modrá odroda (prímes titánu a železa) sa nazýva zafír, červená (prímes chrómu) sa nazýva rubín. Rôzne nečistoty môžu zafarbiť aj takzvaný ušľachtilý korund na zelenú, žltú, oranžovú, fialovú a iné farby a odtiene.

Až donedávna sa verilo, že hliník ako vysoko aktívny kov sa nemôže v prírode vyskytovať vo voľnom stave, ale v roku 1978 bol v horninách Sibírskej plošiny objavený prírodný hliník - iba vo forme vláknitých kryštálov. 0,5 mm dlhé (s hrúbkou závitu niekoľko mikrometrov). Natívny hliník bol objavený aj v mesačnej pôde privezenej na Zem z oblastí morí krízy a hojnosti. Predpokladá sa, že kovový hliník môže byť vytvorený kondenzáciou z plynu. Je známe, že pri zahrievaní halogenidov hliníka - chlorid, bromid, fluorid - sa môžu s väčšou alebo menšou ľahkosťou odparovať (napríklad AlCl 3 sublimuje už pri 180 °C). Pri silnom zvýšení teploty sa halogenidy hliníka rozkladajú a prechádzajú do stavu s nižšou valenciou kovu, napríklad AlCl. Keď takáto zlúčenina kondenzuje pri znížení teploty a absencii kyslíka, dochádza v tuhej fáze k disproporcionačnej reakcii: časť atómov hliníka sa oxiduje a prechádza do obvyklého trojmocného stavu a časť sa redukuje. Monivalentný hliník je možné redukovať len na kov: 3AlCl ® 2Al + AlCl 3 . Tento predpoklad podporuje aj niťovitý tvar kryštálov natívneho hliníka. Kryštály tejto štruktúry sa zvyčajne tvoria v dôsledku rýchleho rastu z plynnej fázy. Je pravdepodobné, že mikroskopické hliníkové nugety v lunárnej pôde vznikli podobným spôsobom.

Názov hliník pochádza z latinského alumen (rod aluminis). Tak sa nazýval kamenec, podvojný síran draselno-hlinitý KAl(SO 4) 2 ·12H 2 O), ktorý sa používal ako moridlo na farbenie látok. Latinský názov pravdepodobne pochádza z gréckeho „halme“ - soľanka, soľný roztok. Je zvláštne, že v Anglicku je hliník hliník a v USA je to hliník.

V mnohých populárnych knihách o chémii je legenda, že istý vynálezca, ktorého meno sa históriou nezachovalo, priniesol cisárovi Tiberiovi, ktorý vládol Rímu v rokoch 14–27 n. l., misku vyrobenú z kovu, ktorý pripomínal farbu striebra, ale ľahší. Tento dar stál majstra život: Tiberius nariadil jeho popravu a zničenie dielne, pretože sa bál, že nový kov by mohol znehodnotiť hodnotu striebra v cisárskej pokladnici.

Táto legenda je založená na príbehu Plínia staršieho, rímskeho spisovateľa a učenca, autora Prírodná história– encyklopédia prírodovedných poznatkov staroveku. Podľa Plínia bol nový kov získaný z „ílovej zeme“. Ale hlina obsahuje hliník.

Moderní autori si takmer vždy vyhradzujú, že celý tento príbeh nie je ničím iným ako krásnou rozprávkou. A to nie je prekvapujúce: hliník v horninách je mimoriadne pevne viazaný na kyslík a na jeho uvoľnenie je potrebné vynaložiť veľa energie. Nedávno sa však objavili nové údaje o základnej možnosti získania kovového hliníka v staroveku. Ako ukázala spektrálna analýza, dekorácie na hrobke čínskeho veliteľa Zhou-Zhu, ktorý zomrel na začiatku 3. storočia. AD, sú vyrobené zo zliatiny pozostávajúcej z 85% hliníka. Mohli starovekí ľudia získať voľný hliník? Všetky známe metódy (elektrolýza, redukcia kovovým sodíkom alebo draslíkom) sú automaticky eliminované. Dalo by sa v staroveku nájsť prírodný hliník, ako napríklad hrudky zlata, striebra a medi? To je tiež vylúčené: prírodný hliník je vzácny minerál, ktorý sa nachádza v zanedbateľných množstvách, takže starí remeselníci nemohli nájsť a zozbierať takéto nugety v požadovanom množstve.

Je však možné aj iné vysvetlenie Plíniovho príbehu. Hliník sa dá z rúd získať nielen pomocou elektriny a alkalických kovov. Od staroveku je dostupné a široko používané redukčné činidlo - uhlie, pomocou ktorého sa oxidy mnohých kovov pri zahrievaní redukujú na voľné kovy. Koncom 70. rokov sa nemeckí chemici rozhodli otestovať, či sa hliník dal v staroveku vyrábať redukciou uhlím. Zmes hliny s uhoľným práškom a kuchynskou soľou alebo potašom (uhličitan draselný) zohrievali v hlinenom tégliku do červeného tepla. Soľ sa získavala z morskej vody a potaš z popola rastlín, aby sa použili len tie látky a metódy, ktoré boli dostupné v staroveku. Po určitom čase vyplávala na povrch téglika troska s hliníkovými guličkami! Výťažnosť kovu bola malá, ale je možné, že práve týmto spôsobom mohli starovekí metalurgovia získať „kov 20. storočia“.

Vlastnosti hliníka.

Farba čistého hliníka pripomína striebro, je to veľmi ľahký kov: jeho hustota je len 2,7 g/cm 3 . Jedinými kovmi ľahšími ako hliník sú alkalické kovy a kovy alkalických zemín (okrem bária), berýlium a horčík. Hliník sa tiež ľahko topí - pri 600 ° C (tenký hliníkový drôt možno roztaviť na bežnom kuchynskom horáku), ale vrie iba pri 2452 ° C. Z hľadiska elektrickej vodivosti je hliník na 4. mieste, hneď za striebrom (ten je na prvom mieste), meď a zlato, čo má vzhľadom na lacnosť hliníka veľký praktický význam. Tepelná vodivosť kovov sa mení v rovnakom poradí. Vysokú tepelnú vodivosť hliníka si ľahko overíte ponorením hliníkovej lyžičky do horúceho čaju. A ešte jedna pozoruhodná vlastnosť tohto kovu: jeho hladký, lesklý povrch dokonale odráža svetlo: od 80 do 93 % vo viditeľnej oblasti spektra, v závislosti od vlnovej dĺžky. V ultrafialovej oblasti sa hliník v tomto ohľade nevyrovná a iba v červenej oblasti je o niečo horší ako striebro (v ultrafialovej oblasti má striebro veľmi nízku odrazivosť).

Čistý hliník je pomerne mäkký kov - takmer trikrát mäkší ako meď, takže aj pomerne hrubé hliníkové dosky a tyče sa dajú ľahko ohýbať, ale keď hliník tvorí zliatiny (je ich obrovské množstvo), jeho tvrdosť sa môže zdesaťnásobiť.

Charakteristický oxidačný stav hliníka je +3, ale kvôli prítomnosti nenaplnených 3 R- a 3 d-orbitály, atómy hliníka môžu vytvárať ďalšie väzby donor-akceptor. Preto je ión Al 3+ s malým polomerom veľmi náchylný na tvorbu komplexov, tvoriacich rôzne katiónové a aniónové komplexy: AlCl 4 –, AlF 6 3–, 3+, Al(OH) 4 –, Al(OH) 6 3–, AlH 4 – a mnohé ďalšie. Sú známe aj komplexy s organickými zlúčeninami.

Chemická aktivita hliníka je veľmi vysoká; v sérii elektródových potenciálov stojí bezprostredne za horčíkom. Na prvý pohľad sa takéto tvrdenie môže zdať zvláštne: hliníková panvica alebo lyžica je predsa na vzduchu celkom stabilná a vo vriacej vode sa nezrúti. Hliník na rozdiel od železa nehrdzavie. Ukazuje sa, že keď je kov vystavený vzduchu, je pokrytý bezfarebným, tenkým, ale odolným „brnením“ oxidu, ktorý chráni kov pred oxidáciou. Ak teda do plameňa horáka vložíte hrubý hliníkový drôt alebo platňu s hrúbkou 0,5–1 mm, kov sa roztopí, ale hliník netečie, pretože zostáva vo vrecku oxidu. Ak hliník zbavíte ochranného filmu alebo ho uvoľníte (napríklad ponorením do roztoku ortuťových solí), hliník okamžite odhalí svoju pravú podstatu: už pri izbovej teplote začne prudko reagovať s vodou a uvoľňuje vodík : 2Al + 6H20® 2Al(OH)3 + 3H2. Na vzduchu sa hliník zbavený ochranného filmu priamo pred našimi očami mení na sypký oxidový prášok: 2Al + 3O 2 ® 2Al 2 O 3 . Hliník je obzvlášť aktívny v jemne drvenom stave; Pri fúkaní do plameňa sa hliníkový prach okamžite spáli. Ak na keramickej platni zmiešate hliníkový prach s peroxidom sodným a kvapnete na zmes vodu, hliník sa tiež rozhorí a horí bielym plameňom.

Veľmi vysoká afinita hliníka ku kyslíku mu umožňuje „odoberať“ kyslík z oxidov mnohých iných kovov a redukovať ich (aluminotermická metóda). Najznámejším príkladom je termitová zmes, ktorá pri spaľovaní uvoľňuje toľko tepla, že sa výsledné železo roztaví: 8Al + 3Fe 3 O 4 ® 4Al 2 O 3 + 9Fe. Túto reakciu objavil v roku 1856 N.N. Týmto spôsobom je možné redukovať Fe203, CoO, NiO, MoO3, V205, Sn02, CuO a množstvo ďalších oxidov na kovy. Pri redukcii Cr 2 O 3, Nb 2 O 5, Ta 2 O 5, SiO 2, TiO 2, ZrO 2, B 2 O 3 hliníkom nestačí reakčné teplo na zahriatie reakčných produktov nad ich teplotu topenia.

Hliník sa ľahko rozpúšťa v zriedených minerálnych kyselinách za vzniku solí. Koncentrovaná kyselina dusičná, oxidujúca povrch hliníka, podporuje zhrubnutie a spevnenie oxidového filmu (tzv. pasiváciu kovu). Takto upravený hliník nereaguje ani s kyselinou chlorovodíkovou. Pomocou elektrochemickej anodickej oxidácie (eloxovania) možno na povrchu hliníka vytvoriť hrubý film, ktorý možno ľahko natrieť rôznymi farbami.

Vytesňovaniu menej aktívnych kovov hliníkom z roztokov solí často bráni ochranný film na povrchu hliníka. Tento film je rýchlo zničený chloridom meďnatým, takže ľahko prebieha reakcia 3CuCl 2 + 2Al ® 2AlCl 3 + 3Cu, ktorá je sprevádzaná silným zahrievaním. V silných alkalických roztokoch sa hliník ľahko rozpúšťa za uvoľňovania vodíka: 2Al + 6NaOH + 6H 2 O ® 2Na 3 + 3H 2 (vznikajú aj iné aniónové hydroxokomplexy). Amfotérny charakter zlúčenín hliníka sa prejavuje aj v ľahkom rozpúšťaní jeho čerstvo vyzrážaného oxidu a hydroxidu v zásadách. Kryštalický oxid (korund) je veľmi odolný voči kyselinám a zásadám. Pri tavení s alkáliami vznikajú bezvodé hlinitany: Al 2 O 3 + 2NaOH ® 2NaAlO 2 + H 2 O. Hlinitan horečnatý Mg(AlO 2) 2 je polodrahokam spinel, zvyčajne farbený nečistotami v širokej škále farieb .

Reakcia hliníka s halogénmi prebieha rýchlo. Ak sa do skúmavky s 1 ml brómu zavedie tenký hliníkový drôt, potom sa hliník po krátkom čase zapáli a horí jasným plameňom. Reakcia zmesi hliníkového a jódového prášku je iniciovaná kvapkou vody (voda s jódom vytvára kyselinu, ktorá ničí oxidový film), po ktorej sa objaví jasný plameň s oblakmi fialovej jódovej pary. Halogenidy hliníka vo vodných roztokoch majú kyslú reakciu v dôsledku hydrolýzy: AlCl 3 + H 2 O Al(OH)Cl 2 + HCl.

Reakcia hliníka s dusíkom nastáva iba nad 800 ° C za vzniku nitridu AlN, so sírou - pri 200 ° C (tvorí sa sulfid Al 2 S 3), s fosforom - pri 500 ° C (tvorí sa fosfid AlP). Pri pridávaní bóru do roztaveného hliníka vznikajú boridy zloženia AlB 2 a AlB 12 - žiaruvzdorné zlúčeniny odolné voči kyselinám. Hydrid (AlH) x (x = 1,2) vzniká len vo vákuu pri nízkych teplotách pri reakcii atómového vodíka s parami hliníka. Hydrid AlH3, stabilný v neprítomnosti vlhkosti pri teplote miestnosti, sa získa v roztoku bezvodého éteru: AlCl3 + LiH® AlH3 + 3LiCl. S nadbytkom LiH vzniká soli podobný lítiumalumíniumhydrid LiAlH 4 - veľmi silné redukčné činidlo používané v organických syntézach. Okamžite sa rozkladá vodou: LiAlH4 + 4H20® LiOH + Al(OH)3 + 4H2.

Výroba hliníka.

K zdokumentovanému objavu hliníka došlo v roku 1825. Prvýkrát tento kov získal dánsky fyzik Hans Christian Oersted, keď ho izoloval pôsobením amalgámu draselného na bezvodý chlorid hlinitý (získaný prechodom chlóru cez horúcu zmes oxidu hlinitého a uhlia ). Po oddestilovaní ortuti získal Oersted hliník, hoci bol kontaminovaný nečistotami. V roku 1827 nemecký chemik Friedrich Wöhler získal hliník v práškovej forme redukciou hexafluórhlinitanu draslíkom:

Na3AlF6 + 3K® Al + 3NaF + 3KF. Neskôr sa mu podarilo získať hliník vo forme lesklých kovových guľôčok. V roku 1854 francúzsky chemik Henri Etienne Saint-Clair Deville vyvinul prvý priemyselný spôsob výroby hliníka - redukciou taveniny tetrachlórhlinitanu sodíkom: NaAlCl 4 + 3Na ® Al + 4NaCl. Hliník bol však naďalej mimoriadne vzácnym a drahým kovom; nebolo oveľa lacnejšie ako zlato a 1500-krát drahšie ako železo (teraz len trikrát). Zo zlata, hliníka a drahých kameňov vyrobili v 50. rokoch 19. storočia hrkálku pre syna francúzskeho cisára Napoleona III. Keď bol v roku 1855 na svetovej výstave v Paríži vystavený veľký hliníkový ingot vyrobený novou metódou, hľadelo sa naň ako na šperk. Vrchná časť (v podobe pyramídy) Washingtonovho pamätníka v hlavnom meste USA bola vyrobená zo vzácneho hliníka. Hliník vtedy nebol oveľa lacnejší ako striebro: v USA sa napríklad v roku 1856 predával za cenu 12 dolárov za libru (454 g), striebro za 15 dolárov V 1. zväzku slávneho Brockhaus Encyclopedic Dictionary vydaný v roku 1890, Efron povedal, že „hliník sa stále používa predovšetkým na výrobu... luxusného tovaru“. V tom čase sa na celom svete ťažilo len 2,5 tony kovu ročne. Až koncom 19. storočia, keď bol vyvinutý elektrolytický spôsob výroby hliníka, jeho ročná produkcia začala dosahovať tisíce ton av 20. storočí. - milión ton. To premenilo hliník z polodrahého kovu na široko dostupný kov.

Moderný spôsob výroby hliníka objavil v roku 1886 mladý americký výskumník Charles Martin Hall. O chémiu sa začal zaujímať už v detstve. Keď našiel starú otcovu učebnicu chémie, začal ju usilovne študovať a robiť pokusy, raz dokonca dostal od matky pokarhanie za poškodenie obrusu. A o 10 rokov neskôr urobil výnimočný objav, ktorý ho preslávil po celom svete.

Ako študent vo veku 16 rokov Hall počul od svojho učiteľa F. F. Jewetta, že ak by niekto dokázal vyvinúť lacný spôsob výroby hliníka, nielenže by urobil veľkú službu ľudstvu, ale zarobil by aj obrovské bohatstvo. Jewett vedel, čo hovorí: predtým trénoval v Nemecku, spolupracoval s Wöhlerom a diskutoval s ním o problémoch výroby hliníka. Jewett si so sebou do Ameriky priniesol aj vzorku vzácneho kovu, ktorú ukázal svojim študentom. Hall zrazu verejne vyhlásil: "Dostanem tento kov!"

Pokračovalo šesť rokov tvrdej práce. Hall sa pokúšal získať hliník rôznymi metódami, no neúspešne. Nakoniec sa pokúsil extrahovať tento kov elektrolýzou. V tom čase ešte neexistovali elektrárne, prúd sa musel vyrábať pomocou veľkých domácich batérií z uhlia, zinku, kyseliny dusičnej a sírovej. Hall pracoval v stodole, kde si zriadil malé laboratórium. Pomohla mu jeho sestra Julia, ktorá sa veľmi zaujímala o pokusy svojho brata. Zachovala všetky jeho listy a pracovné denníky, ktoré umožňujú doslova deň čo deň sledovať históriu objavu. Tu je úryvok z jej spomienok:

„Charles mal vždy dobrú náladu a aj v tých najhorších dňoch sa dokázal zasmiať na osude nešťastných vynálezcov. V časoch zlyhania nachádzal útechu na našom starom klavíri. Vo svojom domácom laboratóriu pracoval dlhé hodiny bez prestávky; a keď mohol na chvíľu odísť z prostredia, ponáhľal sa cez náš dlhý dom, aby sa trochu pohral... Vedel som, že keď sa hrá s takým šarmom a citom, neustále myslí na svoju prácu. A hudba mu v tom pomohla.“

Najťažšie bolo vybrať elektrolyt a chrániť hliník pred oxidáciou. Po šiestich mesiacoch vyčerpávajúcej práce sa v tégliku konečne objavilo niekoľko malých strieborných guľôčok. Hall okamžite bežal za svojím bývalým učiteľom, aby mu povedal o úspechu. "Pán profesor, mám to!" zvolal a natiahol ruku: v dlani mal tucet malých hliníkových guľôčok. Stalo sa tak 23. februára 1886. A presne o dva mesiace, 23. apríla toho istého roku, si Francúz Paul Héroux nechal patentovať podobný vynález, ktorý vyrobil nezávisle a takmer súčasne (zarážajúce sú aj dve ďalšie náhody: Hall aj Héroux sa narodili v roku 1863 a zomreli v roku 1914).

Teraz sú prvé hliníkové gule vyrobené Hallom uchovávané v American Aluminium Company v Pittsburghu ako národná pamiatka a na jeho vysokej škole je Hallov pamätník odliaty z hliníka. Jewett následne napísal: „Môj najdôležitejší objav bol objav človeka. Bol to Charles M. Hall, ktorý vo veku 21 rokov objavil metódu redukcie hliníka z rudy, a tak spravil z hliníka ten úžasný kov, ktorý je teraz široko používaný po celom svete.“ Jewettovo proroctvo sa naplnilo: Hall získal široké uznanie a stal sa čestným členom mnohých vedeckých spoločností. Jeho osobný život bol však neúspešný: nevesta sa nechcela vyrovnať s tým, že jej snúbenec trávi všetok čas v laboratóriu, a zrušila zásnuby. Hall našiel útechu v rodnej vysokej škole, kde pôsobil do konca života. Ako napísal Charlesov brat: „Vysoká škola bola jeho manželkou, jeho deťmi a všetkým ostatným – celým jeho životom. Hall odkázal väčšinu svojho dedičstva vysokej škole - 5 miliónov dolárov Hall zomrel na leukémiu vo veku 51 rokov.

Hallova metóda umožnila vyrábať relatívne lacný hliník vo veľkom meradle pomocou elektriny. Ak sa od roku 1855 do roku 1890 získalo iba 200 ton hliníka, potom sa v priebehu nasledujúceho desaťročia Hallovou metódou získalo na celom svete už 28 000 ton tohto kovu! Do roku 1930 celosvetová ročná produkcia hliníka dosiahla 300 tisíc ton. Teraz sa ročne vyrobí viac ako 15 miliónov ton hliníka. V špeciálnych kúpeľoch pri teplote 960–970 °C sa podrobí roztoku oxidu hlinitého (technický Al 2 O 3) v roztavenom kryolite Na 3 AlF 6, ktorý sa čiastočne ťaží vo forme minerálu a čiastočne sa špeciálne syntetizuje. k elektrolýze. Tekutý hliník sa hromadí na dne vane (katódy), kyslík sa uvoľňuje na uhlíkových anódach, ktoré postupne horia. Pri nízkom napätí (asi 4,5 V) spotrebúvajú elektrolyzéry obrovské prúdy - až 250 000 A! Jeden elektrolyzér vyrobí asi tonu hliníka za deň. Výroba si vyžaduje veľa elektriny: na výrobu 1 tony kovu je potrebných 15 000 kilowatthodín elektriny. Toto množstvo elektriny spotrebuje veľký 150-bytový dom za celý mesiac. Výroba hliníka je nebezpečná pre životné prostredie, pretože atmosférický vzduch je znečistený prchavými zlúčeninami fluóru.

Aplikácia hliníka.

Dokonca aj D.I. Mendelejev napísal, že „kovový hliník, ktorý má veľkú ľahkosť a pevnosť a nízku variabilitu na vzduchu, je veľmi vhodný pre niektoré výrobky“. Hliník je jedným z najbežnejších a najlacnejších kovov. Je ťažké si bez nej predstaviť moderný život. Niet divu, že hliník sa nazýva kovom 20. storočia. Dobre sa hodí na spracovanie: kovanie, razenie, valcovanie, ťahanie, lisovanie. Čistý hliník je pomerne mäkký kov; Vyrábajú sa z neho elektrické vodiče, konštrukčné diely, potravinové fólie, kuchynské náčinie a „strieborné“ farby. Tento krásny a ľahký kov je široko používaný v stavebníctve a leteckej technike. Hliník veľmi dobre odráža svetlo. Preto sa používa na výrobu zrkadiel metódou nanášania kovov vo vákuu.

V letectve a strojárstve, pri výrobe stavebných konštrukcií sa používajú oveľa tvrdšie hliníkové zliatiny. Jednou z najznámejších je zliatina hliníka s meďou a horčíkom (dural, alebo jednoducho „dural“; názov pochádza z nemeckého mesta Duren). Po vytvrdnutí získava táto zliatina špeciálnu tvrdosť a stáva sa približne 7-krát pevnejšou ako čistý hliník. Zároveň je takmer trikrát ľahší ako železo. Získava sa legovaním hliníka s malými prídavkami medi, horčíka, mangánu, kremíka a železa. Široko používané sú siluminy – odlievacie zliatiny hliníka a kremíka. Vyrábajú sa aj vysokopevnostné, kryogénne (mrazuvzdorné) a žiaruvzdorné zliatiny. Ochranné a dekoratívne nátery sa ľahko nanášajú na výrobky z hliníkových zliatin. Ľahkosť a pevnosť hliníkových zliatin sú užitočné najmä v leteckej technike. Napríklad rotory vrtuľníkov sú vyrobené zo zliatiny hliníka, horčíka a kremíka. Pomerne lacný hliníkový bronz (až 11% Al) má vysoké mechanické vlastnosti, je stabilný v morskej vode a dokonca aj v zriedenej kyseline chlorovodíkovej. Od roku 1926 do roku 1957 sa v ZSSR razili mince v nominálnych hodnotách 1, 2, 3 a 5 kopejok z hliníkového bronzu.

V súčasnosti sa štvrtina všetkého hliníka využíva na stavebné potreby, rovnaké množstvo spotrebuje dopravné strojárstvo, približne 17 % minie na obalové materiály a plechovky a 10 % na elektrotechniku.

Mnoho horľavých a výbušných zmesí obsahuje aj hliník. Alumotol, liata zmes trinitrotoluénu a hliníkového prášku, je jednou z najsilnejších priemyselných trhavín. Ammonal je výbušná látka pozostávajúca z dusičnanu amónneho, trinitrotoluénu a hliníkového prášku. Zápalné kompozície obsahujú hliník a oxidačné činidlo - dusičnan, chloristan. Pyrotechnické zmesi Zvezdochka obsahujú aj práškový hliník.

Zmes hliníkového prášku s oxidmi kovov (termit) sa používa na výrobu určitých kovov a zliatin, na zváranie koľajníc a v zápalnej munícii.

Hliník našiel praktické využitie aj ako raketové palivo. Na úplné spálenie 1 kg hliníka je potrebných takmer štyrikrát menej kyslíka ako na 1 kg petroleja. Okrem toho sa hliník môže oxidovať nielen voľným kyslíkom, ale aj kyslíkom viazaným, ktorý je súčasťou vody alebo oxidu uhličitého. Pri „horení“ hliníka vo vode sa na 1 kg výrobkov uvoľní 8800 kJ; to je 1,8-krát menej ako pri spaľovaní kovu v čistom kyslíku, ale 1,3-krát viac ako pri spaľovaní na vzduchu. To znamená, že namiesto nebezpečných a drahých zlúčenín možno ako okysličovadlo takéhoto paliva použiť jednoduchú vodu. Myšlienku použitia hliníka ako paliva navrhol už v roku 1924 domáci vedec a vynálezca F.A. Tsander. Podľa jeho plánu je možné použiť hliníkové prvky kozmickej lode ako dodatočné palivo. Tento odvážny projekt ešte nebol prakticky zrealizovaný, no väčšina v súčasnosti známych pevných raketových palív obsahuje kovový hliník vo forme jemného prášku. Pridanie 15% hliníka do paliva môže zvýšiť teplotu produktov spaľovania o tisíc stupňov (z 2200 na 3200 K); Rýchlosť toku produktov spaľovania z dýzy motora sa tiež výrazne zvyšuje - hlavný indikátor energie, ktorý určuje účinnosť raketového paliva. V tomto ohľade môžu hliníku konkurovať iba lítium, berýlium a horčík, ale všetky sú oveľa drahšie ako hliník.

Široko používané sú aj zlúčeniny hliníka. Oxid hlinitý je žiaruvzdorný a brúsny (šmirgľový) materiál, surovina na výrobu keramiky. Používa sa tiež na výrobu laserových materiálov, ložísk hodiniek a šperkových kameňov (umelé rubíny). Kalcinovaný oxid hlinitý je adsorbent na čistenie plynov a kvapalín a katalyzátor mnohých organických reakcií. Bezvodý chlorid hlinitý je katalyzátorom organickej syntézy (Friedel-Craftsova reakcia), východiskovým materiálom na výrobu vysoko čistého hliníka. Síran hlinitý sa používa na čistenie vody; pri reakcii s hydrogénuhličitanom vápenatým, ktorý obsahuje:

Al 2 (SO 4) 3 + 3Ca(HCO 3) 2 ® 2AlO(OH) + 3CaSO 4 + 6CO 2 + 2H 2 O, tvorí oxido-hydroxidové vločky, ktoré usadzovaním zachytávajú a na povrchu aj sorbujú tie v suspendované nečistoty a dokonca aj mikroorganizmy vo vode. Okrem toho sa síran hlinitý používa ako moridlo na farbenie látok, opaľovanie kože, konzervovanie dreva a glejenie papiera. Hlinitan vápenatý je súčasťou cementových materiálov vrátane portlandského cementu. Ytrium hliníkový granát (YAG) YAlO 3 je laserový materiál. Nitrid hliníka je žiaruvzdorný materiál pre elektrické pece. Syntetické zeolity (patria medzi hlinitokremičitany) sú adsorbenty v chromatografii a katalyzátory. Organohlinité zlúčeniny (napríklad trietylhliník) sú súčasťou katalyzátorov Ziegler-Natta, ktoré sa používajú na syntézu polymérov vrátane vysokokvalitného syntetického kaučuku.

Iľja Leenson

Literatúra:

Tichonov V.N. Analytická chémia hliníka. M., "Veda", 1971
Populárna knižnica chemických prvkov. M., "Veda", 1983
Craig N.C. Charles Martin Hall a jeho Metal. J.Chem.Educ. 1986, roč. 63, č
Kumar V., Milewski L. Charles Martin Hall a Veľká hliníková revolúcia. J. Chem. Educ., 1987, zv. 64, č

• Označenie - Al (Hliník);
• Obdobie - III;
• skupina - 13 (Hla);
• Atómová hmotnosť - 26,981538;
• Atómové číslo - 13;
• atómový polomer = 143 pm;
• Kovalentný polomer = 121 pm;
• Distribúcia elektrónov - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1 ;
• teplota topenia = 660 °C;
• teplota varu = 2518 °C;
• Elektronegativita (podľa Paulinga/podľa Alpreda a Rochowa) = 1,61/1,47;
• Oxidačný stav: +3,0;
• Hustota (č.) = 2,7 g/cm3;
• Molárny objem = 10,0 cm3/mol.

Hliník (kamenec) prvýkrát získal v roku 1825 Dán G. K. Oersted. Spočiatku, pred objavením priemyselného spôsobu výroby, bol hliník drahší ako zlato.

Hliník je najrozšírenejší kov v zemskej kôre (hmotnostný podiel je 7-8%) a tretí najrozšírenejší zo všetkých prvkov po kyslíku a kremíku. Hliník sa v proirode nenachádza vo voľnej forme.

Najdôležitejšie prírodné zlúčeniny hliníka:

• hlinitokremičitany - Na20 Al2032Si02; K20 Al203 2Si02
• bauxit - Al 2 O 3 · n H2O
• korund - Al 2 O 3
• kryolit - 3NaF AlF 3

Ryža. Štruktúra atómu hliníka.

Hliník je chemicky aktívny kov – na jeho vonkajšej elektronickej úrovni sú tri elektróny, ktoré sa podieľajú na tvorbe kovalentných väzieb pri interakcii hliníka s inými chemickými prvkami (pozri Kovalentná väzba). Hliník je silné redukčné činidlo a vo všetkých zlúčeninách vykazuje oxidačný stav +3.

Hliník pri izbovej teplote reaguje s kyslíkom obsiahnutým v atmosférickom vzduchu za vzniku silného oxidového filmu, ktorý spoľahlivo zabraňuje procesu ďalšej oxidácie (korózie) kovu, v dôsledku čoho sa chemická aktivita hliníka znižuje.

Vďaka oxidovému filmu hliník pri izbovej teplote nereaguje s kyselinou dusičnou, preto je hliníkový riad spoľahlivou nádobou na skladovanie a prepravu kyseliny dusičnej.

Fyzikálne vlastnosti hliníka:

• strieborno-biely kov;
• pevný;
• trvalý;
• ľahké;
• plast (natiahnutý do tenkého drôtu a fólie);
• má vysokú elektrickú a tepelnú vodivosť;
• teplota topenia 660 °C
• prírodný hliník pozostáva z jedného izotopu 27 13 Al

Chemické vlastnosti hliníka:

• pri odstraňovaní oxidového filmu reaguje hliník s vodou:
  2Al + 6H20 = 2Al(OH)3 + 3H2;
• pri izbovej teplote reaguje s brómom a chlórom za vzniku solí:
  2Al + 3Br2 = 2AlCl3;
• pri vysokých teplotách hliník reaguje s kyslíkom a sírou (reakcia je sprevádzaná uvoľňovaním veľkého množstva tepla):
  4Al + 302 = 2Al203 + Q;
  2Al + 3S = A12S3 + Q;
• pri t=800°C reaguje s dusíkom:
  2Al + N2 = 2AlN;
• pri t=2000°C reaguje s uhlíkom:
  2Al + 3C = Al4C3;
• redukuje mnohé kovy z ich oxidov - aluminotermia(pri teplotách do 3000°C) volfrám, vanád, titán, vápnik, chróm, železo, mangán sa vyrábajú priemyselne:
  8Al + 3Fe304 = 4Al203 + 9Fe;
• reaguje s chlorovodíkovou a zriedenou kyselinou sírovou za uvoľnenia vodíka:
  2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2;
  2Al + 3H2S04 = A12(S04)3 + 3H2;
• reaguje s koncentrovanou kyselinou sírovou pri vysokej teplote:
  2Al + 6H2S04 = A12(S04)3 + 3S02 + 6H20;
• reaguje s alkáliami s uvoľňovaním vodíka a tvorbou komplexných solí - reakcia prebieha v niekoľkých fázach: keď je hliník ponorený do alkalického roztoku, odolný ochranný oxidový film, ktorý je na povrchu kovu, sa rozpustí; po rozpustení filmu hliník ako aktívny kov reaguje s vodou za vzniku hydroxidu hlinitého, ktorý reaguje s alkáliami ako amfotérny hydroxid:
  • Al 2 O 3 +2NaOH = 2NaAlO 2 +H 2 O - rozpustenie oxidového filmu;
  • 2Al+6H 2 O = 2Al(OH) 3 +3H 2 - interakcia hliníka s vodou za vzniku hydroxidu hlinitého;
  • NaOH+Al(OH) 3 = NaAlO 2 + 2H 2 O - interakcia hydroxidu hlinitého s alkáliou
  • 2Al+2NaOH+2H 2 O = 2NaAlO 2 +3H 2 - celková rovnica pre reakciu hliníka s alkáliou.

Hliníkové spoje

Al 2 O 3 (oxid hlinitý)

Oxid hlinitý Al 2 O 3 je biela, veľmi žiaruvzdorná a tvrdá látka (v prírode je tvrdší len diamant, karborundum a borazón).

Vlastnosti oxidu hlinitého:

• nerozpúšťa sa vo vode a reaguje s ňou;
• je amfotérna látka, ktorá reaguje s kyselinami a zásadami:
  A1203 + 6HCl = 2AlCl3 + 3H20;
  A1203 + 6NaOH + 3H20 = 2Na3;
• ako reaguje amfotérny oxid, keď je tavený s oxidmi kovov a soľami za vzniku hlinitanov:
  Al203 + K20 = 2KAl02.

V priemysle sa oxid hlinitý získava z bauxitu. V laboratórnych podmienkach možno oxid hlinitý získať spaľovaním hliníka v kyslíku:
4Al + 302 = 2Al203.

Aplikácie oxidu hlinitého:

• na výrobu hliníka a elektrokeramiky;
• ako brúsny a žiaruvzdorný materiál;
• ako katalyzátor reakcií organickej syntézy.

Al(OH)3

Hydroxid hlinitý Al(OH) 3 je biela kryštalická pevná látka, ktorá sa získava ako výsledok výmennej reakcie z roztoku hydroxidu hlinitého – vyzráža sa ako biela želatínová zrazenina, ktorá časom kryštalizuje. Táto amfotérna zlúčenina je takmer nerozpustná vo vode:
Al(OH)3 + 3NaOH = Na3;
Al(OH)3 + 3HCl = AICI3 + 3H20.

• interakcia Al(OH) 3 s kyselinami:
  Al(OH)3+3H+Cl = Al3+Cl3+3H20
• interakcia Al(OH) 3 s alkáliami:
  Al(OH)3+NaOH- = NaAl02- +2H20

Hydroxid hlinitý sa získava pôsobením zásad na roztoky solí hliníka:
AlCl3 + 3NaOH = Al(OH)3 + 3NaCl.

Výroba a použitie hliníka

Hliník je dosť ťažké izolovať z prírodných zlúčenín chemickými prostriedkami, čo sa vysvetľuje vysokou pevnosťou väzieb v oxide hlinitom, preto sa na priemyselnú výrobu hliníka používa elektrolýza roztoku oxidu hlinitého Al 2 O 3 v roztavenom kryolite Na 3; Používa sa AlF6. V dôsledku tohto procesu sa hliník uvoľňuje na katóde a kyslík sa uvoľňuje na anóde:

2Al203 → 4Al + 3O2

Východiskovou surovinou je bauxit. Elektrolýza prebieha pri teplote 1000°C: teplota topenia oxidu hlinitého je 2500°C - pri tejto teplote nie je možné uskutočniť elektrolýzu, preto sa oxid hlinitý rozpustí v roztavenom kryolite a až potom sa použije výsledný elektrolyt pri elektrolýze na výrobu hliníka.

Aplikácia hliníka:

• hliníkové zliatiny sú široko používané ako konštrukčné materiály v automobiloch, lietadlách a stavbe lodí: dural, silumin, hliníkový bronz;
• v chemickom priemysle ako redukčné činidlo;
• v potravinárskom priemysle na výrobu fólií, riadu, obalového materiálu;
• na výrobu drôtov atď.

Okolo roku 1807 dal Davy, ktorý sa pokúšal uskutočniť elektrolýzu oxidu hlinitého, názov 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 len 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:

Hliník je za normálnych podmienok pokrytý tenkým a odolným oxidovým filmom a preto nereaguje s klasickými oxidačnými činidlami: s H 2 O (t° 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 pri razení, 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.

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 pri reakciách vykazuje 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 vo vode, koncentrovanej kyseline dusičnej a roztoku 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).

Hliník je tiež po odstránení oxidového filmu z povrchu 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 pôsobeniu koncentrovaných kyselín. 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