S každým chemickým prvkem lze uvažovatz pohledu tří věd: fyzika, chemie a biologie. V tomto článku se pokusíme co nejpřesněji charakterizovat hliník. Jedná se o chemický prvek ve třetí skupině a ve třetím období podle periodické tabulky. Hliník je kov, který má střední chemickou aktivitu. Také v jeho sloučeninách lze pozorovat amfoterní vlastnosti. Atomová hmotnost hliníku je dvacet šest gramů na mol.
При нормальных условиях он представляет собой pevná látka. Vzorec hliníku je velmi jednoduchý. Skládá se z atomů (nekombinovaných do molekul), které jsou uspořádány pomocí krystalové mřížky v kontinuální látce. Barva hliníku je stříbrná bílá. Kromě toho má kovový lesk, jako všechny ostatní látky této skupiny. Barva hliníku používaného v průmyslu se může lišit v důsledku přítomnosti nečistot ve slitině. To je docela lehký kov.
Hliník taje při teplotějen 660 stupňů Celsia. A zahřeje se na teplotu dvou tisíc čtyři sta padesát dva stupně Celsia. Jedná se o velmi tažný a tavitelný kov. Fyzikální charakteristika hliníku zde nekončí. Chtěl bych také poznamenat, že tento kov má nejlepší měrnou vodivost po mědi a stříbře.
Hliník, jehož technické vlastnosti jsme myjen za obvyklé v prostředí. To lze pozorovat v mnoha minerálech. Hliníkový prvek je čtvrtým nejběžnějším prvkem v přírodě. Jeho hmotnostní zlomek v zemské kůře je téměř devět procent. Hlavními minerály, ve kterých jsou atomy přítomny, jsou bauxit, korund a kryolit. První je hornina, která se skládá z oxidů železa, křemíku a příslušného kovu a ve struktuře jsou také přítomny molekuly vody. Má heterogenní barvu: fragmenty šedé, červenohnědé a jiné barvy, které závisí na přítomnosti různých nečistot. Třicet až šedesát procent tohoto plemene je hliník, jehož fotografii je vidět nahoře. Korund je navíc v přírodě velmi běžný minerál.
Tohle je alumina.Jeho chemický vzorec je Al2O3. Může mít červenou, žlutou, modrou nebo hnědou barvu. Jeho Mohsova tvrdost je devět jednotek. Odrůdy korundu zahrnují známé safíry a rubíny, leukosafory, stejně jako padparaj (žlutý safír).
Kryolit je minerál, který je složitějšíchemický vzorec. Skládá se z fluoridů hliníku a sodíku - AlF3 • 3NaF. Vypadá to jako bezbarvý nebo šedivý kámen s nízkou tvrdostí - pouze tři v Mohsově stupnici. V moderním světě je synteticky syntetizován v laboratorních podmínkách. Používá se v metalurgii.
Hliník lze také v přírodě nalézt v České republicesložení jílů, jejichž hlavními složkami jsou oxidy křemíku a příslušný kov, spojené s molekulami vody. Kromě toho lze tento chemický prvek pozorovat ve složení nefelinu, jehož chemický vzorec je následující: KNa3 [AlSiO4] 4.
Charakteristika hliníku poskytujeposouzení metod pro jeho syntézu. Existuje několik metod. První výroba hliníku probíhá ve třech fázích. Posledním z nich je elektrolytický postup na katodě a uhlíková anoda. K provedení takového postupu je nutný oxid hlinitý a také pomocné látky, jako je kryolit (vzorec Na3AlF6) a fluorid vápenatý (CaF2). Aby došlo k rozkladu oxidu hlinitého rozpuštěného ve vodě, musí být zahříván společně s roztaveným kryolitem a fluoridem vápenatým na teplotu nejméně devět set padesát stupňů Celsia a poté proud osmdesáti tisíc ampérů a napětí pětkrát osm voltů. Díky tomuto procesu se hliník usadí na katodě a molekuly kyslíku se budou shromažďovat na anodě, která zase oxiduje anodu a přeměňuje ji na oxid uhličitý. Před provedením tohoto postupu je bauxit, ve formě kterého se těží oxid hlinitý, předběžně vyčištěn od nečistot a probíhá také jeho dehydratační proces.
Výroba hliníku výše popsanou metodouje v metalurgii velmi běžný. Tam je také metoda vynalezená v 1827 F. Weler. To spočívá ve skutečnosti, že hliník lze těžit pomocí chemické reakce mezi jeho chloridem a draslíkem. Je možné provést tento proces pouze vytvořením zvláštních podmínek ve formě velmi vysoké teploty a vakua. Z jednoho molu chloridu a stejného objemu draslíku je tedy možno získat jeden mol hliníku a tři moly chloridu draselného jako vedlejší produkt. Tuto reakci lze napsat ve formě následující rovnice: АІСІ3 + 3К = АІ + 3КСІ. Uvedená metoda nezískala v metalurgii mnoho popularity.
Jak je uvedeno výše, jedná se o jednoduchou látku,který se skládá z atomů, které nejsou sloučeny do molekul. Podobné struktury tvoří téměř všechny kovy. Hliník má poměrně vysokou chemickou aktivitu a silné redukční vlastnosti. Chemická charakterizace hliníku začne popisem jeho reakcí s jinými jednoduchými látkami a poté budou popsány interakce s komplexními anorganickými sloučeninami.
Patří sem především kyslík -nejběžnější spojení na planetě. Dvacet jedna procenta se skládá z atmosféry Země. Reakce této látky s jakoukoli jinou se nazývají oxidace nebo spalování. Obvykle se vyskytuje při vysokých teplotách. Ale v případě hliníku je oxidace za normálních podmínek možná - takto se vytvoří oxidový film. Pokud je tento kov rozdrcen, bude hořet a bude emitovat velké množství energie ve formě tepla. K provedení reakce mezi hliníkem a kyslíkem jsou tyto složky potřebné v molárním poměru 4: 3, čímž získáme dvě části oxidu.
Tato chemická interakce je vyjádřena vve formě následující rovnice: 4AI + 3O2 = 2AIIO3. Možné jsou také reakce hliníku s halogeny, které zahrnují fluor, jod, brom a chlor. Názvy těchto procesů pocházejí z názvů odpovídajících halogenů: fluorace, jodace, bromace a chlorace. Toto jsou typické adiční reakce.
Například dáváme interakci hliníku s chlorem. K tomuto procesu může dojít pouze za chladu.
Takže, vezme-li dva krtky hliníku a tři krtky chloru,v důsledku toho získáme dva moly chloridu příslušného kovu. Rovnice této reakce je následující: 2AI + 3CI = 2AICI3. Stejným způsobem lze získat fluorid hlinitý, jeho bromid a jodid.
U síry tato látka reaguje pouzepři zahřátí. Chcete-li provést interakci mezi těmito dvěma sloučeninami, musíte je vzít v molárních poměrech dvě až tři a vytvoří se jedna část sulfidu hlinitého. Reakční rovnice má následující formu: 2Al + 3S = Al2S3.
Kromě toho, při vysokých teplotách, hliníkinteraguje s uhlíkem a vytváří karbid a s dusíkem za vzniku nitridu. Jako příklad lze uvést následující rovnice chemických reakcí: 4АІ + 3С = АІ4С3; 2Al + N2 = 2AlN.
Patří mezi ně voda, soli, kyseliny, báze, oxidy. Hliník reaguje se všemi těmito chemickými sloučeninami odlišně. Pojďme se blíže podívat na každý případ.
S nejběžnějším komplexem na Zemilátka hliník při zahřívání reaguje. K tomu dochází pouze v případě předběžného odstranění filmu z oxidu. V důsledku interakce se vytvoří amfoterní hydroxid a vodík se také uvolňuje do vzduchu. Vezmeme-li dvě části hliníku a šest dílů vody, získáme hydroxid a vodík v molárních poměrech od dvou do tří. Rovnice této reakce je psána následovně: 2AI + 6H20 = 2AI (OH) 3 + 3H2.
Stejně jako ostatní aktivní kovy je hliník schopenvstoupit do substituční reakce. V tomto případě může ze své soli vytlačit vodík z kyseliny nebo kationtu pasivnějšího kovu. V důsledku takových interakcí se vytvoří hliníková sůl a také se uvolní vodík (v případě kyseliny) nebo se vysráží čistý kov (ten, který je méně aktivní než ten, který je zvažován). Ve druhém případě se redukční vlastnosti, které jsou uvedeny výše, projevují samy. Příkladem je interakce hliníku s kyselinou chlorovodíkovou, ve které se vytváří chlorid hlinitý a vodík se uvolňuje do vzduchu. Tento druh reakce je vyjádřen ve formě následující rovnice: 2AI + 6CHI = 2AICI3 + 3H2.
Příklad interakce hliníku se solí můžeslouží jako reakce se síranem měďnatým. Když vezmeme tyto dvě složky, skončíme síranem hlinitým a čistou mědí, která se vysráží. S kyselinami, jako je kyselina sírová a dusičná, hliník reaguje zvláštním způsobem. Například, když je hliník přidán do zředěného roztoku kyseliny dusičné v molárním poměru osmi dílů na třicet, vytvoří se osm dílů dusičnanu daného kovu, tři díly oxidu dusnatého a patnáct vody. Rovnice této reakce je psána následovně: 8Al + 30HNO3 = 8Al (NO3) 3 + 3N20 + 15H20. K uvedenému procesu dochází pouze v případě vysoké teploty.
Pokud smícháte hliník a slabé řešenísulfátová kyselina v molárních poměrech dvě až tři, pak dostaneme síran dotyčného kovu a vodík v poměru jedna ku třem. To znamená, že dojde k běžné substituční reakci, jako je tomu u jiných kyselin. Pro názornost uvádíme rovnici: 2Al + 3H2SO4 = Al2 (SO4) 3 + 3H2. S koncentrovaným roztokem stejné kyseliny je však vše komplikovanější. Zde se, stejně jako v případě dusičnanů, vytváří vedlejší produkt, který však není ve formě oxidu, ale ve formě síry a vody. Vezmeme-li dvě složky, které potřebujeme, v molárním poměru dvě ku čtyřem, pak ve výsledku dostaneme jednu část soli dotyčného kovu a síry a čtyři části vody. Tuto chemickou interakci lze vyjádřit pomocí následující rovnice: 2Al + 4H2SO4 = Al2 (SO4) 3 + S + 4H2O.
A poslední věc, kterou je třeba zvážit, jevzory interakce hliníku s některými oxidy. Nejběžnějším a nejpoužívanějším případem je Beketovova reakce. Stejně jako mnoho dalších diskutovaných výše se vyskytuje pouze při vysokých teplotách. Pro jeho implementaci je tedy nutné vzít dva moly hliníku a jeden molo oxidu železitého. V důsledku interakce těchto dvou látek získáváme oxid hlinitý a volné železo v množství jednoho, respektive dvou molů.
Pamatujte, že použití hliníku je velmi častéjev. Nejprve to letecký průmysl potřebuje. Spolu se slitinami hořčíku se zde také používají slitiny na bázi daného kovu. Můžeme říci, že průměrné letadlo je 50% hliník a jeho motor je 25%. Použití hliníku se také provádí při výrobě drátů a kabelů díky jeho vynikající elektrické vodivosti. Kromě toho je tento kov a jeho slitiny široce používán v automobilovém průmyslu. Těla automobilů, autobusů, trolejbusů, některých tramvají a také vozy konvenčních a elektrických vlaků jsou vyrobeny z těchto materiálů.
Jak již bylo zmíněno výše, hliník ve velkémmnožství je obsaženo v zemské kůře. Je zvláště důležité pro živé organismy. Hliník se podílí na regulaci růstových procesů, tvoří pojivové tkáně, jako jsou kosti, vazy a další. Díky tomuto mikroelementu probíhají procesy regenerace tělesných tkání rychleji. Jeho nedostatek je charakterizován následujícími příznaky: vývojové a růstové poruchy u dětí, u dospělých - chronická únava, snížený výkon, zhoršená koordinace pohybů, snížená míra regenerace tkání, ochabování svalů, zejména končetin. Tento jev může nastat, pokud konzumujete příliš málo potravin obsahujících tento stopový prvek.
Častějším problémem je však přebytekhliník v těle. Současně jsou často pozorovány následující příznaky: nervozita, deprese, poruchy spánku, ztráta paměti, odolnost proti stresu, změkčení pohybového aparátu, což může vést k častým zlomeninám a podvrtnutí. Při dlouhodobém nadbytku hliníku v těle často vznikají problémy v práci téměř každého orgánového systému.
K tomuto jevu může vést řada důvodů. Nejprve se jedná o hliníkové nádobí. Vědci již dlouho prokázali, že pokrmy vyrobené z dotyčného kovu jsou nevhodné k vaření pokrmů v něm, protože při vysokých teplotách se část hliníku dostává do jídla a ve výsledku spotřebujete mnohem více tohoto stopového prvku, než tělo potřebuje.
Druhým důvodem je pravidelné používáníkosmetika obsahující dotyčný kov nebo jeho soli. Před použitím jakéhokoli produktu si musíte pečlivě přečíst jeho složení. Kosmetika není výjimkou.
Třetím důvodem je užívání léků, ve kterýchobsahuje hodně hliníku po dlouhou dobu. A také zneužívání vitamínů a potravinářských přídatných látek, které zahrnují tento mikroelement.
Nyní pojďme zjistit, které produktyobsahuje hliník k regulaci vaší stravy a správnému uspořádání jídelního lístku. Nejprve je to mrkev, tavené sýry, pšenice, kamenec, brambory. U ovoce se doporučuje avokádo a broskve. Kromě toho je bílé zelí, rýže a mnoho léčivých bylin bohaté na hliník. Také kationty daného kovu mohou být obsaženy v pitné vodě. Abyste se vyhnuli vysoké nebo nízké hladině hliníku v těle (stejně jako u každého jiného stopového prvku), musíte pečlivě sledovat svoji stravu a snažit se o její vyváženost.
