Glin

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacji, wyszukiwania
Glin
magnez ← glin → krzem
Wygląd
srebrzystobiały
Glin
Widmo emisyjne glinu
Widmo emisyjne glinu
Ogólne informacje
Nazwa, symbol, l.a. glin, Al, 13
(łac. aluminium)
Grupa, okres, blok 13, 3, p
Stopień utlenienia III
Właściwości metaliczne metal
Właściwości tlenków amfoteryczne
Masa atomowa 26,9815385(7)[a][4] u
Stan skupienia stały
Gęstość 2700 kg/m³[1]
Temperatura topnienia 660,32 °C[1]
Temperatura wrzenia 2519 °C[1]
Numer CAS 7429-90-5
PubChem 5359268[5]
Jeżeli nie podano inaczej, dane dotyczą
warunków normalnych (0 °C, 1013,25 hPa)
Commons Multimedia w Wikimedia Commons
Wikisłownik Hasło glin w Wikisłowniku

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

Jedynym izotopem stabilnym jest 27Al.

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[edytuj | edytuj kod]

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 (aluminium). 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, obecnie znanym jako proces Halla-Heroulta.

Właściwości chemiczne[edytuj | edytuj kod]

Glin występuje na III stopniu utlenienia, bardzo rzadko również na I i II. 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 tetrahydroksoglinian sodu:

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[edytuj | edytuj kod]

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 niemagnetyczny. 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[7] (czysty glin odbija do 99% światła widzialnego i do 95% podczerwieni[potrzebne źródło]).

Zastosowanie[edytuj | edytuj kod]

Stopy aluminium[edytuj | edytuj kod]

Information icon.svg Osobny artykuł: 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).

Czysty glin[edytuj | edytuj kod]

Próżniowe napylenie glinu na powierzchnię szkła lub przezroczystych tworzyw sztucznych wykorzystywane jest do produkcji luster.

Pył glinowy[edytuj | edytuj kod]

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. Pył glinowy jest często składnikiem farb metalicznych odpowiedzialnym za charakterystyczny połysk.

W syntezie chemicznej pył aluminium stosowany jest w reakcjach uwodorniania[8] i jako zamiennik cynku w reakcji Reformatskiego[9].

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 istnieją przesłanki, że ma związek z chorobą Alzheimera, choć do tej pory nie udało się tego jednoznacznie udowodnić.

Folia aluminiowa[edytuj | edytuj kod]

Folie aluminiowe o różnej grubości stosowane są do pakowania (m.in. żywności) oraz do różnorodnych celów w technikach laboratoryjnych. Folia aluminiowa jest także wykorzystywana jako tzw. lustro lub ekran cieplny (odbijający promieniowanie podczerwone) do zapobiegania utraty ciepła. W tym celu stosuje się albo samą folię aluminiową (np. o grubości 0,05 mm), albo połączoną trwale z materiałem termoizolacyjnym.

Związki[edytuj | edytuj kod]

Rubin z Indii – czerwona odmiana korundu

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 biologiczne[edytuj | edytuj kod]

Znaczenie dla fauny[edytuj | edytuj kod]

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 trudno 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[edytuj | edytuj kod]

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[10].

Wytwarzanie[edytuj | edytuj kod]

Aluminium wytwarzane jest z boksytu w następujących po sobie procesach:

  1. proces Bayera
  2. proces elektrolizy Halla-Héroulta

Uwagi

  1. Liczba w nawiasie oznacza niepewność ostatniego podanego miejsca po przecinku.

Przypisy

  1. 1,0 1,1 1,2 CRC Handbook of Chemistry and Physics. David R. Lide (red.). Wyd. 90. Boca Raton: CRC Press, 2009, s. 4-44. ISBN 9781420090840.
  2. 2,0 2,1 Informacje o klasyfikacji i oznakowaniu substancji wg Rozporządzenia 1272/2008, zał. VI: Glin (pol.) w bazie European chemical Substances Information System. Instytut Ochrony Zdrowia i Konsumenta. [dostęp 2011-10-02].
  3. Glin (ang.). Karta charakterystyki produktu Sigma-Aldrich dla Stanów Zjednoczonych. [dostęp 2011-10-02].
  4. Standard Atomic Weights Revised v2 (ang.). IUPAC, 2013-09-24. [dostęp 2013-10-09].
  5. Glin – podsumowanie (ang.). PubChem Public Chemical Database.
  6. Glin (pol.). Karta charakterystyki produktu Sigma-Aldrich dla Polski. [dostęp 2011-10-02].
  7. CRC Handbook of Chemistry and Physics. Wyd. 88th. Boca Raton: CRC Press, 2008, s. 4-3.
  8. T. Mallát, Zs. Bodnár, J. Petróa. Reduction by dissolving bimetals. „Tetrahedron”. 47 (3), s. 441-446, 1991. doi:10.1016/S0040-4020(01)90501-0 (ang.). 
  9. 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), s. 2733-2736, 1997. doi:10.1016/S0040-4039(97)00456-5 (ang.). 
  10. Luis M. Thompson, Frederick R. Troeh: Gleba i jej żyzność. Warszawa: Państwowe Wydawnictwo Rolnicze i Leśne, 1978, s. 191-192.