Glin

Glin (w technice: aluminium; Al, ) – pierwiastek chemiczny, metal z bloku p układu okresowego.

Jedynym izotopem stabilnym jest .

Glin jest trzecim najpowszechniej występującym pierwiastkiem w skorupie ziemskiej. Od jego symbolu (oraz symbolu krzemu) wywodzi się dawna nazwa najbardziej zewnętrznej warstwy globu – sial.

Historia Sole i tlenki glinu znane były już w starożytności. Uwodniony, mieszany siarczan tego pierwiastka, ałun, był używany w celach medycznych i w garbarstwie. Minerał ten znany był z z pismem linearnym B (używanym przez kulturę mykeńską), a także tekstów egipskich, babilońskich i asyryjskich.

Próby produkcji glinu sięgają 1760 roku. W 1761 roku Louis-Bernard Guyton de Morveau zaproponował nazwę alumine dla zasady ałunu. Pierwsza udana próba została przeprowadzona dopiero w 1824 roku przez duńskiego fizyka i chemika Hansa Christiana Ørsteda. W reakcji bezwodnego chlorku glinu z amalgamatem potasu uzyskał on bryłę metalu wyglądającą podobnie do cyny. W 1825 roku przedstawił swoje wyniki i zaprezentował próbkę nowego metalu. W 1827 roku niemiecki chemik Friedrich Wöhler powtórzył eksperymenty Ørsteda, ale nie stwierdził obecności glinu. W tym samym roku przeprowadził podobny eksperyment, mieszając bezwodny chlorek glinu z potasem (proces Wöhlera) i uzyskał sproszkowany glin. W 1845 roku udało mu się otrzymać małe kawałki metalu i opisać niektóre z jego właściwości fizycznych. Przez wiele lat Wöhler był uznawany za odkrywcę glinu.

Amerykanin i Francuz Paul-Louis Toussaint Héroult w 1886 opracowali produkcję glinu na skalę przemysłową. Niezależnie od siebie opracowali metodę otrzymywania aluminium w procesie elektrolizy stopionej mieszaniny kriolitu i boksytu, obecnie znanym jako proces Halla-Heroulta.

Właściwości chemiczne Glin w stanie czystym szybko utlenia się na powietrzu, ulegając pasywacji. Pierwotnie pokrywa się warstwą o grubości kilku nm. Pod wpływem wilgoci zewnętrzna warstwa tej powłoki ulega częściowej hydrolizie i składa się z i . Natomiast wewnętrzną warstwę tworzy , częściowo uwodniony do Al(O)OH. Stanowi ona ścisłą powłokę chroniącą metal przed dalszą korozją w zwykłych warunkach. Jest ona odporna na działanie roztworów wodnych o pH 4–9.

Łatwo roztwarza się w rozcieńczonych roztworach mocnych kwasów (np. HCl) i zasad (np. NaOH lub KOH) wypierając wodór, np.:

Jego reaktywność wobec kwasu siarkowego opisywana jest różnie: wg François Cardarelliego reaguje z rozcieńczonym z wydzieleniem wodoru:

a ze stężonym reaguje łatwo z wydzieleniem dwutlenku siarki:

wg Richarda J. Lewisa, Sr., reaguje jedynie z gorącym stężonym , natomiast na działanie kwasu rozcieńczonego lub zimnego stężonego jest odporny.

W stężonym kwasie azotowym ulega silnej pasywacji, dzięki czemu jest odporny na jego działanie i jest wykorzystywany w przemyśle do wytwarzania zbiorników do jego transportu. Z kolei z chlorowanymi węglowodorami reaguje gwałtownie. Także w wysokiej temperaturze (180 °C) utlenia glin szybko.

Związki chemiczne W związkach występuje na III stopniu utlenienia, bardzo rzadko również na I i II. Glin tworzy związki z niemal wszystkimi niemetalami, jak np. AlN, czy . W reakcji z chlorku glinu rozpuszczonego w eterze z wodorkiem litu powstaje spolimeryzowany :

lub przy nadmiarze LiH tetrahydroglinian litu:

Ten jest powszechnie wykorzystywany jako reduktor zarówno w chemii organicznej, jak i nieorganicznej. Wspomniany wcześniej chlorek glinu wykorzystywany jest m.in. jako katalizator w reakcji Friedla-Craftsa.

Wodorotlenek glinu () występuje w dwóch odmianach krystalicznych: gibbsyt i otrzymywany sztucznie . Istnieje także , występujący w postaci minerałów diasporu i bemitu. Wodorotlenek glinu jest amfoteryczny. Ogrzewanie do temperatury ok. 1500 K skutkuje powstaniem tlenku glinu , występującego w naturze jako minerał korund. w wyniku ogrzewania z tlenkami metali na II stopniu utlenienia tworzy związki zwane spinelami:

Duże znaczenie przemysłowe mają , a zwłaszcza MAO (metylowy aluminoksan), z którego produkuje się sita molekularne, oraz powszechnie wykorzystuje jako stałe podłoże dla wielu katalizatorów. Glina i kaolin, powszechnie wykorzystywane przy produkcji ceramiki, to złożone mieszaniny glino-krzemianów. thumb|Rubin z Indii – czerwona odmiana korundu

Właściwości fizyczne Jest srebrzystobiałym metalem o niskiej gęstości, bardzo dobrej kowalności i dużej plastyczności. Jest łatwy w odlewaniu i obróbce, podczas której nie tworzy iskier. Wykazuje dobre przewodnictwo elektryczne, jest paramagnetyczny. W postaci czystej jego właściwości mechaniczne są słabe, które jednak można znacząco poprawić poprzez niewielkie ilości dodatków stopowych. Cienkie powłoki naparowanego glinu są trwałymi, bardzo dobrymi zwierciadłami dla światła widzialnego i promieniowania cieplnego.

Zastosowanie Stopy aluminium

Ze względu na swoje właściwości, takie jak mała gęstość i odporność na korozję, stopy glinu z miedzią i magnezem zwane duraluminium znalazły wiele zastosowań i są używane do wyrobu szerokiej grupy produktów – od części karoserii i silników samochodów, przez poszycia i elementy konstrukcyjne samolotów, po części statków kosmicznych. Tak zwane aluminium utwardzane dyspersyjnie jest wykorzystywane w produkcji koszulek elementów paliwowych i konstrukcyjnych rdzeni niektórych badawczych reaktorów jądrowych. Stopów aluminium z manganem i magnezem używa się do produkcji puszek do napojów (stopy 3004 lub 3104 na ścianki oraz 5182 na wieczka).

Aluminium słabo pochłania neutrony termiczne (ok. 20 fm²), przez co wykorzystywane jest w technice reaktorowej na koszulki elementów paliwowych.

Czysty glin Osadzanie par glinu pod próżnią na powierzchnię szkła wykorzystywane jest do produkcji luster.

Pył glinowy Pył glinu używany jest w hutnictwie do otrzymywania metali z ich tlenków w procesie aluminotermii. Stosowana w tym procesie mieszanina glinu oraz tlenków metali jest znana pod nazwą termit. Termitu używa się do spawania rur i szyn kolejowych, a także do produkcji broni zapalającej. Jest także stosowany w materiałach wybuchowych np. amonal.

Jest też składnikiem farb metalicznych odpowiedzialnym za charakterystyczny połysk.

W syntezie chemicznej pył aluminium stosowany jest w reakcjach uwodorniania i jako zamiennik cynku w reakcji Reformatskiego.

Folia aluminiowa

Znaczenie biologiczne Znaczenie dla fauny Wodorotlenek glinu i ortofosforan glinu są stosowane jako leki przy nadkwasocie.

Udowodniono toksyczne działanie glinu na pacjentów z chroniczną niewydolnością nerek, jak również jego toksyczne działanie na układ krwiotwórczy. Podejrzewa się jego udział w etiopatogenezie choroby Alzheimera.

Znaczenie dla flory i gleb Glin, podobnie jak krzem, nie jest pierwiastkiem niezbędnym dla życia roślin. Mało tego, w dużych ilościach może być toksyczny zarówno dla roślin, jak i dla zwierząt zjadających roślinę zawierającą glin. Obecność glinu w glebie związana jest z obecnością jonów . Aby pozbyć się glinu z gleby, najczęściej stosuje się równolegle neutralizacje pH oraz sadzenie roślin, które pobierają glin z gruntu w większych ilościach.

Wytwarzanie W skorupie ziemskiej występuje w znacznych ilościach, 8,2% wagowo. Wytwarzane jest z boksytu w następujących po sobie procesach: proces Bayera proces elektrolizy Halla-Héroulta.

Uwagi

Przypisy

Kategoria:Artykuły, które powinna mieć każda Wikipedia (od 10 do 30k)

Kategoria:Pierwiastki chemiczne Kategoria:Pigmenty nieorganiczne