Glin |
|
| Glin |
Glin |
Dane ogólne |
Nazwa, symbol,
l.a.
| Glin, Al, 13 |
Grupa, okres, blok |
13
, 3,
p
|
Właściwości metaliczne |
metal
|
|
|
|
Najbardziej stabilne izotopy |
---|
|
|
Jeżeli nie podano inaczej, dane dotyczą
warunków normalnych (0 °C, 1013,25 hPa)
|
Glin (Al,
łac.
aluminium) –
pierwiastek chemiczny
,
metal
z
bloku p
układu okresowego
.
Jedynym
izotopem
stabilnym jest 27Al
Glin jest trzecim najpowszechniej występującym pierwiastkiem na powierzchni
Ziemi
. Od jego symbolu (oraz symbolu
krzemu
) wywodzi się dawna nazwa najbardziej zewnętrznej warstwy globu –
sial
.
Historia
Sole i tlenki glinu znane były od zarania dziejów. Uwodniony, mieszany siarczan tego pierwiastka,
ałun
, był używany jako środek antyseptyczny przez starożytnych Greków. Istnienie tego pierwiastka i nazwę zasugerował
Louis-Bernard Guyton de Morveau
w
1761
r. W
1807
podobną sugestię wyraził sir
Humphry Davy
, który zaproponował współczesną nazwę. Istnieją kontrowersje na temat tego kto pierwszy wyodrębnił ten pierwiastek w stanie czystym. Według jednych źródeł był to
Friedrich Wöhler
w
1827
r. wg innych
Hans Christian Ørsted
w
1825
r. Amerykanin Charles Martin Hall i Francuz
Paul-Louis Toussaint Héroult
w
1886
opracowali produkcję glinu na skale przemysłową. Niezależnie od siebie opracowali metodę otrzymywania aluminium w procesie
elektrolizy
stopionej mieszaniny
kriolitu
i
boksytu
(Zobacz:
proces Halla-Heroulta
).
Właściwości chemiczne
Glin występuje na +3
stopniu utlenienia
, bardzo rzadko również na +1 i +2. W stanie czystym powoli
utlenia
się na powietrzu, ulegając
pasywacji
.
Podgrzewany reaguje z
tlenem
obecnym w powietrzu tworząc tlenek. Glin łatwo roztwarza się w mocnych
zasadach
, takich jak
NaOH
lub
KOH
wypierając
wodór
i przechodząc w tetrahydroksyglinian:
- 2Al + 2NaOH + 6H2O → 2Na[Al(OH)4] + 3H2↑.
W
kwasie solnym
i w rozcieńczonym
kwasie siarkowym
roztwarza się wypierając wodór, natomiast reakcja ze stężonym kwasem siarkowym i rozcieńczonym
kwasem azotowym
przebiega inaczej – wydziela się odpowiednio
dwutlenek siarki
i
dwutlenek azotu
. W stężonym kwasie azotowym glin ulega
pasywacji
.
Właściwości fizyczne
W porównaniu z innymi metalami jego gęstość jest mała. Jest metalem dość plastycznym. Czysty, krystaliczny glin jest kruchy i łamliwy. Podobnie jak inne metale, dobrze odbija fale elektromagnetyczne. Czysty glin odbija do 99% widzialnego światła i do 95% podczerwieni.
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 puszek do napojów do części statków kosmicznych. Tak zwane
aluminium utwardzane dyspersyjnie
jest wykorzystywane w produkcji koszulek elementów paliwowych i konstrukcyjnych rdzeni
reaktorów jądrowych
.
Czysty glin
Pył glinowy
Sproszkowany glin 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 produkcji broni, oraz do
spawania
rur i szyn kolejowych.
W syntezie chemicznej pył aluminium stosowany jest w reakcjach
uwodorniania
[1] i jako zamiennik
cynku
w
reakcji Reformatskiego
[2].
Stosowany jest również w przemyśle spożywczym, jako barwnik metaliczny. Używany jest przy srebrnych dekoracjach ciast i tortów. Parlament Europejski uznał, że dodawanie aluminium powinno być zakazane, ponieważ ma związek z
chorobą Alzheimera
.
Folia aluminiowa
Folie aluminiowe o różnej grubości stosowane są do pakowania (m.in. żywności) oraz do różnorodnych celów w technikach laboratoryjnych.
Związki
Najważniejsze związki glinu to
tlenek glinu
i
amfoteryczny
wodorotlenek glinu
. Glin tworzy też wodorek, a
tetrahydroglinian litu
LiAlH4 jest powszechnie stosowanym w chemii organicznej silnym środkiem
redukującym
. Duże znaczenie przemysłowe mają też aluminoksany, 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.
Znaczenie dla fauny
Glin dla zwierząt w nadmiarze może być
rakotwórczy
[]. Codziennie w pożywieniu, między innymi w
warzywach
i
herbacie
, przyjmujemy około 12 mg glinu[].
Wodorowęglan glinu Al(HCO3)3, ortofosforan glinu AlPO4 oraz krzemian glinu Al2(SiO3)3 są stosowane jako
leki
przy
nadkwasocie
.
Glin jest całkowicie asymilowany przez wątrobę i nie wydalany na zewnątrz, nie wykazując przy tym typowych cech toksycznych. Dlatego też większość źródeł zalicza go do metali obojętnych i z tego względu w pewnych określonych warunkach dopuszczony jest do użytkowania w gastronomii. Jednak w przypadku termicznej obróbki żywności, przy bezpośrednim kontakcie z wodą, glin wykazuje wysoką rozpuszczalność i w nadmiernych ilościach przenika do pożywienia. Z tego powodu w Polsce już w latach 80. systematycznie wycofywano z użytku naczynia aluminiowe i obecnie jego znaczenie jest marginalne. Nadmiar glinu nadmiernie obciąża wątrobę, a przyjmowanie dużych dawek tego pierwiastka, zwłaszcza w okresie dzieciństwa, skutkuje upośledzeniem funkcji i mniejszą wydajnością tego organu w późniejszych latach. Ponadto należy wspomnieć, że glin łatwo asymiluje się ze związkami wapnia łatwo przyswajalnego do związków ciężko przyswajalnych. Dlatego też należy ograniczać jego spożycie w okresie wzrostu i rozwoju układu kostnego. Nie jest również wskazane, aby w nadmiarze spożywały go osoby w trakcie leczenia złamań i cierpiące na odwapnienie kości.
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
H+
. Aby pozbyć się glinu z gleby, najczęściej stosuje się równolegle neutralizacje pH oraz sadzenie roślin, które pobierają glin z gruntu w większych ilościach[3].
Wytwarzanie
Aluminium wytwarzane jest z
boksytu
w następujących po sobie procesach:
-
proces Bayera
-
proces elektrolizy Halla-Héroulta
Przypisy
- ↑ T. Mallát, Zs. Bodnár, J. Petróa. Reduction by dissolving bimetals. „Tetrahedron”. 47 (3), ss. 441-446 (1991).
doi:10.1016/S0040-4020(01)90501-0
(
ang.
).
- ↑ Zhen Shen, Jinqi Zhang, Huixian Zou, Minmin Yang. A novel one-pot reformatsky type reaction via bismuth salt in aqueous media. „Tetrahedron Lett.”. 38 (15), ss. 2733-2736 (1997).
doi:10.1016/S0040-4039(97)00456-5
(
ang.
).
- ↑ Luis M. Thompson, Frederick R. Troeh: Gleba i jej żyzność. Warszawa: Państwowe Wydawnictwo Rolnicze i Leśne, 1978, ss. 191-192.