Kovy jsou jedním z nejpohodlněji zpracovatelných materiálů. Mají také své vlastní vůdce. Například základní vlastnosti hliníku jsou lidem známy již dlouhou dobu. Jsou tak vhodné pro použití v každodenním životě, že se tento kov stal velmi oblíbeným. Jaké jsou vlastnosti hliníku jako jednoduché látky a jako atomu, budeme zvažovat v tomto článku.
Historie objevu hliníku
Člověk již dlouhou dobu zná sloučeninu dotyčného kovu – kamenec draselný. Používal se jako prostředek schopný bobtnat a vázat složky směsi k sobě, to bylo nutné i při úpravě kožených výrobků. Existence čistého oxidu hlinitého se stala známou v 18. století, v jeho druhé polovině. Nebyla však získána žádná čistá látka.
Podařilo se poprvé izolovat kov z jeho chloridu vědci H. K. Oerstedovi. Byl to on, kdo ošetřil sůl amalgámem draslíku a ze směsi izoloval šedý prášek, kterým byl hliník ve své čisté formě.
Pak se ukázalo, že chemické vlastnosti hliníku se projevují v jeho vysoké aktivitě, silné redukční schopnosti. Proto s ním dlouho nikdo jiný nepracoval.
V roce 1854 však Francouz Deville dokázal získat kovové ingoty elektrolýzou taveniny. Tato metoda je aktuální i dnes. Zejména masová výroba cenného materiálu začala ve 20. století, kdy byly vyřešeny problémy se získáváním velkého množství elektřiny v podnicích.
Dnes je tento kov jedním z nejoblíbenějších a nejpoužívanějších ve stavebnictví a domácnostech.
Obecné charakteristiky atomu hliníku
Pokud uvažovaný prvek charakterizujeme jeho pozicí v periodickém systému, můžeme vyčlenit několik bodů.
- Pořadové číslo – 13.
- Nachází se ve třetím vedlejším období, třetí skupině, hlavní podskupině.
- Atomová hmotnost – 26, 98.
- Počet valenčních elektronů - 3.
- Konfigurace vnější vrstvy je vyjádřena jako 3s23p1.
- Název prvku je hliník.
- Kovové vlastnosti jsou silné.
- Nemá v přírodě žádné izotopy, existuje pouze v jedné formě, s hmotnostním číslem 27.
- Chemický symbol je AL, ve vzorcích čteno jako „hliník“.
- Oxidační stav je jedna, rovná se +3.
Chemické vlastnosti hliníku jsou plně potvrzeny elektronovou strukturou jeho atomu, protože díky velkému atomovému poloměru a nízké elektronové afinitě je schopen působit jako silné redukční činidlo, jako všechny aktivní kovy.
Hliník jako jednoduchá látka: fyzikální vlastnosti
Pokud mluvíme o hliníku, co takhlejednoduchá hmota, je to stříbřitě bílý lesklý kov. Na vzduchu rychle oxiduje a pokrývá se hustým oxidovým filmem. Totéž se děje s působením koncentrovaných kyselin.
Přítomnost takové vlastnosti činí výrobky vyrobené z tohoto kovu odolnými vůči korozi, což je samozřejmě pro lidi velmi výhodné. Proto právě hliník nachází tak široké uplatnění ve stavebnictví. Vlastnosti hmoty jsou zajímavé i tím, že tento kov je velmi lehký, přitom pevný a měkký. Kombinace těchto vlastností není dostupná pro každou látku.
Existuje několik základních fyzikálních vlastností, které jsou charakteristické pro hliník.
- Vysoký stupeň kujnosti a tažnosti. Z tohoto kovu je vyrobena lehká, pevná a velmi tenká fólie, která je také svinutá do drátu.
- Bod tání - 660 0C.
- Bod varu - 2450 0C.
- Hustota – 2,7 g/cm3.
- Krystalová mřížka objemově vystředěná lícem, kovová.
- Typ připojení – kov.
Fyzikální a chemické vlastnosti hliníku určují oblasti jeho použití a použití. Pokud mluvíme o každodenních aspektech, pak hrají velkou roli vlastnosti, které jsme již zvažovali výše. Jako lehký, odolný a antikorozní kov se hliník používá v letectví a stavbě lodí. Proto je velmi důležité znát tyto vlastnosti.
Chemické vlastnosti hliníku
Z pohleduV chemii je dotyčný kov silným redukčním činidlem, které je schopno vykazovat vysokou chemickou aktivitu, protože je čistou látkou. Hlavní věc je odstranit oxidový film. V tomto případě se aktivita prudce zvýší.
Chemické vlastnosti hliníku jako jednoduché látky jsou určeny jeho schopností reagovat s:
- kyseliny;
- alkali;
- halogeny;
- šedá.
Za normálních podmínek neinteraguje s vodou. Přitom z halogenů bez zahřívání reaguje pouze s jódem. Jiné reakce vyžadují teplotu.
Je možné uvést příklady ilustrující chemické vlastnosti hliníku. Interakční reakční rovnice s:
- kyseliny - AL + HCL=AlCL3 + H2;
-
alkálie - 2Al + 6H2O + 2NaOH=Na[Al(OH)4] + 3H 2;
- halogeny - AL + Hal=ALHal3;
- šedá - 2AL + 3S=AL2S3.
Obecně je nejdůležitější vlastností dané látky její vysoká schopnost obnovovat ze svých sloučenin další prvky.
Obnovovací kapacita
Redukční vlastnosti hliníku jsou dobře vysledovatelné v reakcích interakce s oxidy jiných kovů. Snadno je extrahuje ze složení látky a umožňuje jim existovat v jednoduché formě. Například: Cr2O3 + AL=AL2O3 + Cr.
V metalurgii existuje celá technika získávání látek,na základě takových odpovědí. Říká se tomu aluminotermie. Proto se v chemickém průmyslu tento prvek používá právě k získávání jiných kovů.
Šíření v přírodě
Z hlediska prevalence mezi ostatními kovovými prvky je hliník na prvním místě. Jeho obsah v zemské kůře je 8,8 %. Ve srovnání s nekovy bude jeho místo třetí, po kyslíku a křemíku.
Vzhledem ke své vysoké chemické aktivitě se nenachází v čisté formě, ale pouze jako součást různých sloučenin. Takže například existuje mnoho rud, minerálů, hornin, mezi které patří hliník. Těží se však pouze z bauxitů, jejichž obsah není v přírodě příliš vysoký.
Nejběžnější látky obsahující dotyčný kov:
- živce;
- bauxites;
- granites;
- silica;
- hlinitosilikáty;
- čediče a další.
V malém množství je hliník nezbytně součástí buněk živých organismů. Některé druhy kyjovitých mechů a mořských živočichů dokážou tento prvek během svého života akumulovat ve svém těle.
Přijmout
Fyzikální a chemické vlastnosti hliníku umožňují jeho získání pouze jedním způsobem: elektrolýzou taveniny odpovídajícího oxidu. Tento proces je však technologicky složitý. Bod tání AL2O3 je více než 2000 0C. Z tohoto důvodu jej nelze přímo elektrolyzovat. Takpostupujte následovně.
- Bauxity se těží.
- Vyčistěte je od nečistot a zbyde pouze oxid hlinitý.
- Poté se kryolit roztaví.
- Přidejte tam oxid.
- Tato směs se elektrolyzuje a získá se čistý hliník a oxid uhličitý.
Výtěžnost produktu je 99,7 %. Je však možné získat ještě čistší kov, který se používá pro technické účely.
Aplikace
Mechanické vlastnosti hliníku nejsou dost dobré na to, aby byl použit v čisté formě. Nejčastěji se proto používají slitiny na bázi této látky. Je jich mnoho, můžeme jmenovat ty nejzákladnější.
- Duralumin.
- Hliník-mangan.
- Hliník-hořčík.
- Hliník-měď.
- Silumins.
- Avial.
Jejich hlavním rozdílem jsou samozřejmě přísady třetích stran. Všechny jsou na bázi hliníku. Jiné kovy činí materiál trvanlivějším, odolnějším vůči korozi, opotřebení a tvárným.
Existuje několik hlavních oblastí použití hliníku jak v čisté formě, tak ve formě jeho sloučenin (slitin).
- Pro výrobu drátů a fólií používaných v domácnosti.
- Výroba nádobí.
- Letecký průmysl.
- Stavba lodí.
- Stavebnictví a architektura.
- Vesmírný průmysl.
- Stavba reaktorů.
Společně se železem a jehoslitiny hliníku – nejdůležitější kov. Právě tito dva zástupci periodického systému našli nejrozsáhlejší průmyslové využití v lidských rukou.
Vlastnosti hydroxidu hlinitého
Hydroxid je nejběžnější sloučenina, která tvoří hliník. Jeho chemické vlastnosti jsou stejné jako u samotného kovu – je amfoterní. To znamená, že je schopen vykazovat dvojí povahu, reagovat s kyselinami i zásadami.
Samotný hydroxid hlinitý je bílá želatinová sraženina. Je snadné jej získat reakcí hlinité soli s alkálií nebo hydroxidem amonným. Při reakci s kyselinami poskytuje tento hydroxid obvyklou odpovídající sůl a vodu. Pokud reakce probíhá s alkálií, vznikají hydroxokomplexy hliníku, jejichž koordinační číslo je 4. Příklad: Na[Al(OH)4] - tetrahydroxoaluminát sodný.
