Hliník

Tlak pary
	Hliník
13	horčík ← hliník → kremík
Vzhľad
	striebrobiely kov
	; Emisné spektrum
Všeobecné
Názov (lat.), značka, protónové číslo	hliník (aluminium), Al, 13
Umiestnenie v PSP	13. skupina, 3. perióda, blok p
Séria	kovy
Atómové vlastnosti
Atómová hmotnosť	26,9815386 g·mol−1
Elektrónová konfigurácia	[Ne] 3s2 3p1
Atómový polomer	143 pm
Kovalentný polomer	121 pm
Kovový polomer	143 pm
Van der Waalsov pol.	184 pm
Iónový polomer; pre: Al3+	50 pm
Chemické vlastnosti
Elektronegativita	1,61 (podľa Paulinga)
Ionizačná energia(e)	1: 577,5 kJ.mol−1; 2: 1 815,7 kJ.mol−1; 3: 2 744,8 kJ.mol−1
Oxidačné číslo(a)	II, III
Št. potenciál; (Al3+/Al)	-1,66 V
Fyzikálne vlastnosti (za norm. podmienok)
Skupenstvo	pevné
Hustota	2,70 kg·dm−3
Hustota kvapaliny; (pri 933,47 K)	2,375 kg·dm−3
Teplota topenia	933,47 K (660,32 °C)
Teplota varu	2 792 K (2 518,85 °C)
Sk. teplo topenia	10,71 kJ·mol−1
Sk. teplo varu	294,0 kJ·mol−1
Tepelná kapacita	24,200 J·mol−1·K−1
Iné
Kryštálová sústava	kubická, plošne centrovaná
Magnetizmus	paramagnetický
Elektrický odpor	28,2 nΩ·m
Tep. vodivosť	237 W·m−1·K−1
Tep. rožťažnosť	23,1 µm·m−1·K−1
Rýchl. zvuku	5 000 m·s−1
Youngov modul	70 GPa
Pružnosť v šmyku	25 GPa
Objemová pružnosť	76 GPa
Poissonovo č.	0,35
Tvrdosť (Mohs)	2,75
Tvrdosť (Brinell)	245 MPa
Reg. číslo CAS	7429-90-5
Izotop(y) (vybrané)
Commons ponúka multimediálny obsah na tému hliník.
Pozri aj chemický portál

O iných významoch výrazu Hliník pozri Hliník (rozlišovacia stránka).

Hliník alebo alumínium (lat. aluminium) je chemický prvok v Periodickej tabuľke prvkov, ktorý má značku Al a protónové číslo 13. Patrí medzi kovy s nízkou hustotou. Hliník je tretím najrozšírenejším prvkom v zemskej kôre. Zemská kôra obsahuje 8,13 %. Väčšie zastúpenie má už len kyslík 46,60 % a kremík 22,72 %. S ostatnými prvkami vytvára viacero zlúčenín, ktoré sa významnou mierou podieľajú na stavbe zemskej kôry. Najpočetnejšou skupinou sú kremičitany a hlinitokremičitany (kaolinit), ktoré sú aj jeho najvýdatnejšími zdrojmi. Najvýdatnejšou ťažobnou surovinou je bauxit Al₂O₃ . nH₂O, okrem toho sa vyskytuje vo forme oxidu hlinitého ako nerast korund Al₂O₃.

Obsah

1 História
2 Príprava základných surovín
3 Výroba
4 Amfotérny charakter Al, Al₂O₃ a Al(OH)₃
5 Vlastnosti a využitie
6 Iné projekty

História [upraviť]

Hliník objavil v roku 1827 nemecký chemik a lekár Friedrich Wöhler. Hliník bol v tej dobe vzácnym kovom. Využíval sa na dekoračné účely. Na uniformách vojakov armády Napoleona III. sa leskli gombíky z hliníka. Jeho cena klesla, keď bola vo Švajčiarsku postavená prvá továreň na výrobu hliníka. Pre svoju ľahkosť začal nahrádzať železo a iné kovy. Najväčšie využitie má tam, kde je potrebná vysoká pevnosť pri nízkej hmotnosti - letecký priemysel, obkladové panely, tlakovo odlievané súčiastky hlavne pre automobilový priemysel...

Príprava základných surovín [upraviť]

Základným vstupom pre výrobu hliníka je čistý oxid hlinitý Al₂O₃, ktorý sa získava čistením bauxitu, ktorý býva znečistený rôznymi oxidmi, najčastejšie oxidmi titánu, železa a kremíka. Proces čistenia bauxitu sa vykonáva pomocou hydroxidu sodného pod tlakom. K takto očistenému Al₂O₃ sa pridá kryolit Na₃[AlF₆] a fluorit CaF₂, aby sa znížila teplota tavenia. Na oddelenie oxidu hlinitého od hydroxidu železitého sa využíva aj amfotérny charakter hydroxidu hlinitého Al(OH)₃. Hydroxid železitý nemá amfotérny charakter a preto sa nerozpúšťa v alkalickom hydroxide. Z toho vyplýva, že ak pridáme alk. hydroxid, napr. hydroxid draselný KOH, dôjde len k rozpusteniu Al(OH)₃. Výsledný filtrát bude obsahovať katióny hliníka Al³⁺, ktoré dokážeme jednoducho premeniť opäť na hydroxid hlinitý. Z neho sušením získame oxid hlinitý.

Výroba [upraviť]

K taveniu dochádza v elektrickej peci elektrolytickým procesom. Pri elektrolýze sa používa jednosmerný prúd. Elektródy sú vyrobené zo zmesi uhlia, koksu a dechtu. Katódou sú platne, ktorými sú obložené steny pece, anódou je zväzok 6 až 12 uhlíkových elektród (grafitových tyčí). Kúpeľ tvorí 20% roztok Al₂O₃, ktorý je vystavený elektrolýze. Nastáva chemická reakcia: elektrolýza taveniny.

Bauxit

Al₂O₃ → 2Al³⁺ + 3O²⁻

Anóda: O²⁻ - 2e⁻ → O₂⁰; O₂ + C → CO₂
Katóda: Al³⁺ + 3e⁻ → Al⁰

Na uhlíkových elektródach sa z kúpeľa extrahuje kyslík, ktorý okamžite reaguje s uhlíkom, za vzniku oxidu uhličitého CO₂. Na katódových platničkách, ktorými je obložená pec sa izoluje čistý hliník vo forme taveniny. Tá sa neskôr odlieva do hlinených foriem. Výroba hliníka je energeticky veľmi náročná.

Amfotérny charakter Al, Al₂O₃ a Al(OH)₃ [upraviť]

Amfotérny charakter znamená, že reaguje aj s kyselinou, aj so zásadou.

- reakcia s hydroxidovým aniónom OH^-

Al³⁺ → Al(OH)₃ _(S) → [Al(OH)₄]^-

Al(OH)₃ _(S) - vzniká biely zákal

- reakcia s katiónom H₃O⁺

[Al(OH)₄]^- → Al(OH)₃ _(S) → Al³⁺

Vlastnosti a využitie [upraviť]

Hliník je odolný voči korózii a zapálený zhorí na oxid hlinitý Al₂O₃. Vo všetkých prostrediach okrem kyslého je neškodný, v kyslom sa rozpúšťa (kyslá kapusta, čaj). Kvôli toxickým a karcinogénnym účinkom (nahrádza kovy v metalproteínoch) je zakázané používať hliníkový riad.

Využíva sa hlavne pri aluminotermii - je to spôsob získavania kovov z ich oxidov, pričom sa využíva redukčná schopnosť hliníka.

napr. Me₂O₃ + Al → Al₂O₃ + Me

Ďalšie využitie hliníka - výroba alobalov, pri výrobe polyetylénu a zliatin.. Výroba zliatin má využitie v hutníckom priemysle pri výrobe dopravných prostriedkov a rôznych ľahkých konštrukcií. Najznámejšou zliatinou je dural, ktorý je horčíkovou zliatinou hliníka. Hlavné uplatnenie duralu je v leteckom priemysle. Svoje miesto si v minulosti našiel pri výrobe bytových predmetov ako sú príbory a riady - bol nahradený drahším antikorom. Často sa používa v elektrotechnike pre jeho dobrú elektrickú vodivosť a nižšiu cenu ako meď, kde sa z hliníkových zliatin vyrábajú vodiče. Používa sa v lanách pre vysokonapäťové rozvody (elektrorozvodná sieť). V bytových rozvodoch sa prestal používať na konci 80-tych rokov. Dôvodom je, že hliník pri tlaku „odtečie“ - skrutkované elektrické spoje s hliníkovými vodičmi je potrebné doťahovať, inak časom dochádza ku strate elektrického kontaktu. Využíva sa tiež jeho veľmi dobrá tepelná vodivosť na výrobu rôznych chladičov a výmenníkov tepla. V stavebníctve sa používa na obkladové panely. Hliník je málo odolný voči poveternostným vplyvom, preto sa musí povrchovo upraviť - eloxovaním (elektrochemicky sa na jeho povrchu vytvorí vrstva oxidu, ktorá je odolná a dá sa farbiť a leštiť).

Okrem toho sa využívajú drahokamové odrody korundu Al₂O₃ - rubín a zafír. Al₂O₃ tiež slúži na výrobu šmirgľového papiera.

V liečiteľstve sa využíva napr. octan hlinitý Al(CH₃COO)₃ - soľ kyseliny octovej; ako obklad proti zápalom.

Významný je aj keramický priemysel - výroba porcelánu a hrubej keramiky. Základnou zložkou je kaolín (obsahuje minerál kaolinit). Porcelán vzniká vypálením zmesi kaolínu a rozdrveného živca s kremeňom (známy je karlovarský porcelán). Z hrubej keramiky sa vyrába napr. ohňovzdorný materiál, strešná krytina, kameninový riad, kvetináče, potrubia, atď.

Soli Al³⁺ sa nachádzajú v pitnej vode, v liekoch (acylpyrín, superpyrín - znižujú dráždivosť žalúdka), v prášku do pečiva, na mrazené ovocie a zeleninu (kvôli vzhľadu), stužovač šľahačky, sušené mlieko, instantná káva, atď.