Hliník (Aluminium)

1. Hliník (Aluminium) RNDr.Erika Macejková

2. Obsah • Zopár slov na úvod • Umiestnenie hliníka v periodickej sústave prvkov • Elektrónová konfigurácia hliníka • Základné charakteristiky hliníka • Výskyt hliníka • Fyzikálne vlastnosti hliníka • Chemické vlastnosti hliníka • Hliník ako amfotérny prvok • Pasivácia hliníka • Výroba hliníka • Použitie hliníka • Korund • Farebné odrody korundu • Hliník a ľudský organizmus • Zopár otázok na záver

3. Zopár slov na úvod Fíha! So zlúčeninami hliníka ľudia pracovali už 5000rokov pred n. l. a to pri pálení hlinených a porcelánových nádob. Čistý hliník pripravil až v roku 1827 nemecký chemik a lekár F. Wöhler. V starom Grécku a Ríme sa KAl(SO4)2 . 12H2O– kamenec draselno-hlinitý používal v lekárstve ako adstringentná (sťahujúca) látka. Adstringentný a bakteriocídny účinok spočíva v tom, že rozpustné zlúčeniny hliníka tvoria s bielkovinami albumináty. Dnes túto látku používajú muži na zastavenie jemného krvácania z rany po holení. V druhej polovici 19. storočia bol kovový hliník taký drahý, že na parížskej výstave v r. 1855 bol vystavený vedľa korunovačných klenotov. Prvé hliníkové príbory vlastnil Ľudovít Napoleon III. a používal ich iba pri štátnych recepciách.

4. Hliník je prvkom 2.periódy a III.A skupiny. Al

5. Základné charakteristiky hliníka

6. Elektrónová konfigurácia hliníka Al : 1s22s2 2p6 3s2 3p1 13Al : [10Ne] 3s2 3p1 Rámčekový diagram válenčnej vrstvy

7. Výskyt hliníka Ejha! • Najrozšírenejší kov a tretí najrozšírenejší prvok v zemskej kôre • Nachádza sa v pôde(živce, sľudy), v rastlinách v živočíchoch. Jeho migrácia v pôde sa zvyšuje pôsobením kyslých dažďov, čo je príčinou rastu koncentrácie hliníka v podzemných a povrchových vodách a v potravinovom reťazci. • V prírode sa nachádza iba vo forme zlúčenín: hlinitokremičitany (živce, sľudy, súčasť ílov a hlín) bauxit (Al2O3 . H2O ) kryolit Na3[AlF6] korund (Al2O3 )

8. Fyzikálne vlastnosti hliníka • Striebrobiely lesklý kov • Patrí medzi technicky najvýznamnejšie kovy: a, tvrdý kov s veľmi malou hustotou (je veľmi ľahký) b, pri vyššej teplote sa dobre valcuje na plech (alobal) a vyťahuje na drôt c, výborný vodič elektriny a tepla d, na vzduchu stály kov, nepodlieha korózii (reaguje so vzdušným kyslíkom za vzniku povrchovej vrstvy oxidu hlinitého, ktorý bráni ďalšej korózii)

9. Chemické vlastnosti hliníka • Na vzduchu horí intenzívnym svietivým plameňom Pri silnom zahriatí odoberá zlúčeninám kyslík. V prostredí oxidu uhličitého alebo vody horí oslnivým plameňom. Horiaci hliník preto nemôžeme hasiť vodou ani oxidom uhličitým, ale len zasýpaním pieskom alebo hlinou. Na schopnosti horiaceho hliníka odoberať látkam kyslík je založená aluminotermická výroba kovov. • Hliník je amfotérny prvok – dokáže reagovať s kyselinami aj s roztokmi hydroxidov. Iba s koncentrovanou kyselinou dusičnou sa pasivuje. • Hliník sa v zlúčeninách viaže silne polárnymi kovalentnými väzbami. Napriek tomu, že je to kov, tvorba Al3+ a iónová väzba je energeticky nevýhodná. No toto! 4Al + 3O2 → 2Al2O3

10. Hliník ako amfotérny prvok Hliník ako amfotérny prvok dokáže reagovať s kyselinami aj s roztokmi hydroxidov. • V roztokoch kyselín sa rozpúšťa za vzniku hlinitých solí: 2Al + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2 S koncentrovanou kyselinou dusičnou sa pasivuje. konc. Al + HNO3 → nereaguje • V roztokoch hydroxidov sa rozpúšťa za vzniku hydroxihlinitanov: 2Al + 2NaOH + 6H2O → 2Na[Al(OH)4] + 3H2

11. Pasivácia hliníka • Ak je povrch hliníka pokrytý vrstvičkou oxidu hlinitého, nepozorujeme po jeho ponorení do roztoku s meďnatými katiónmi žiadnu zmenu: Al2O3(s) + Cu2+(aq) → neprebieha • Hliník, ktorého povrch nie je pokrytý vrstvičkou oxidu hlinitého, reaguje s kyselinou chlorovodíkovou (reakcia je podmienená zápornou hodnotou elektrochemického potenciálu hliníka): 2 Al(s) + 6HCl(aq) → 2AlCl3(aq) + 3H2(g) • Hliník, ktorého povrch nie je pokrytý vrstvičkou oxidu hlinitého, reaguje s meďnatými katiónmi za vylučovania medi a rozpúšťania hliníka (reakcia je podmienená zápornou hodnotou elektrochemického potenciálu hliníka): 2Al(s) + 3Cu2+(aq) → 2Al3+(aq) + 3Cu(s) • Ak vložíme hliník s povrchom očisteným od oxidu hlinitého do roztoku kyseliny dusičnej, prejavia sa silnejšie oxidačné vlastnosti kyseliny dusičnej. Povrch hliníka sa opäť pokryje vrstvičkou oxidu hlinitého: 2Al(s) + 2H3O+(aq) + 2NO3-(aq) → Al2O3(s) + 2NO(g) + 3H2O(l)

12. Aluminotermická výroba kovov Redukčné vlastnosti hliníka sa využívajú na získavanie niektorých kovov (Mn, Mo, Cr, V) z ich oxidov pri vysokých teplotách (3000 – 3500°C). Cr2O3 + Al → Cr + Al2O3 Mn3O4 + Al → Mn + Al2O3

13. Elektrolytická výroba hliníka z bauxitu Hlavnou surovinou na výrobu hliníka je bauxit, ktorý sa spracuje na Al2O3 a elektrolýzoutaveninyAl2O3 a kryolitu (pôsobí ako tavidlo) pri teplote 950°C sa vyrába hliník. U nás sa hliník vyrába v Žiari nad Hronom. (Al2O3 . H2O )

15. Riešime problém • Chemickou rovnicou zapíšte elektrolytickú výrobu hliníka. • Čiastkovými reakciami popíšte redoxné deje prebiehajúce na jednotlivých elektródach. Správna odpoveď

16. Správna odpoveď elektrolýza • 2Al2O3 → 4Al + 3O2 • Al2O3 → 2Al3+ + 3O2- Katodický dej (redukcia): Anodický dej (oxidácia): Al3+ + 3e- → Al0 O2- - 2e- → O0 (prim.dej) C + 2O → CO2 (sek.dej) Hliník sa vylučuje v kvapalnom stave na katóde a pretože má väčšiu hustotu ako tavenina, ukladá sa na dne nádoby. Na anóde sa vyvíja kyslík, ktorý poskytuje s uhlíkom elektródy oxid uhoľnatý a uhličitý.

17. Použitie hliníka • Výroba zliatin (dural) – výroba ľahkých predmetov, konštrukčný materiál v leteckom, automobilovom a lodnom priemysle • Výroba alobalu (tenká hliníková fólia) • Výroba nádob a príborov • Mincový kov • Aluminotermická výroba kovov (mangán, chróm, molybdén, vanád) • Zváranie koľajníc • Vodič elektrického prúdu

20. Korund Oxid hlinitýAl2O3 V prírode sa vyskytuje ako tvrdý, ťažko taviteľný minerál korund, ktorý slúži na výrobu brúsnych a žiaruvzdorných materiálov, do laserov, do ložísk presných strojov, ako zubný cement.

21. Farebné odrody korundu sa používajú v klenotníctve zafír topás

22. Hliník a ľudský organizmus No toto! Fyziologický význam hliníka nie je zatiaľ objasnený. Výskumné práce z posledných rokov poukazujú na jeho toxický účinok – možný pôvodca Alzheimerovej choroby, rakoviny, aluminiovej osteopatie. Hliník sa do organizmu dostáva potravou a liekmi: • Aspirín, lieky proti zvýšenej tvorbe žalúdočnej kyseliny, lieky pre pacientov s poškodenými obličkami • Prášok do pečiva, zmrazené jahody a zelenina, pivo, tavené syry, potraviny v prášku (instantná káva, sušené mlieko, stužovač šľahačky, čajové lístky...) Hliníkové fólie používané v obalovej technike potravín sú kvôlibezpečnosti pokryté ochrannou vrstvou. • Používanie hliníkových nádob a náradí je problematické. Rozpúšťanie hliníka z kuchynských nádob závisí od pH, teploty a ďalších faktorov.

23. 1.Elektrónová konfigurácia hliníka je:Al: [2He] 3s2 3p1 Áno Nie 2.Hliník je prvkom druhej periódy a III.A skupiny PSP. ÁnoNie 3.Hliník je najrozšírenejší kov v zemskej kôre. ÁnoNie 4.Hliník nepodlieha korózii, pretože sa na vzduchu pokrýva ochrannou vrstvou oxidu hlinitého. Áno Nie Zopár otázok na záver

24. 5.Hliník môžeme hasiť vodou alebo snehovým hasiacim prístrojom. ÁnoNie 6.Aluminotermia je založená na schopnosti hliníka redukovať sa. ÁnoNie 7.Hliník reaguje s kyselinou dusičnou za vzniku dusičnanu hlinitého. Áno Nie 8.Hliník sa vyrába elektrolýzou taveniny oxidu hlinitého a kryolitu pri teplote 950°C. Áno Nie Zopár otázok na záver

25. 9.Korund je látka, ktorá má adstringentný a bakteriocídny účinok. Áno Nie 10.Zafír, červená odroda korundu, sa používa v klenotníctve. Áno Nie 11.Hliník je dôležitou súčasťou chlorofylu. Áno Nie 12.Hliník vzhľadom na svoju hmotnosť vedie elektrinu lepšie ako meď. Áno Nie Zopár otázok na záver

26. Skús to ešte raz !

27. Super ! Pokračuj takto ďalej !

28. Skús to ešte raz !

29. Super ! Pokračuj takto ďalej !

30. Skús to ešte raz ! Skús to ešte raz

31. Super ! Pokračuj takto ďalej !

37. KONIEC