Glin

Glin
magnez ← glin → krzem
B ↑ Al ↓ Ga 13 Al
Wygląd
srebrzystobiały
Widmo emisyjne glinu
Ogólne informacje
Nazwa, symbol, l.a.	glin, Al, 13 (łac. aluminium)
Grupa, okres, blok	13, 3, p
Stopień utlenienia	3
Właściwości metaliczne	metal
Właściwości tlenków	amfoteryczne
Masa atomowa	26,981538 u
Stan skupienia	stały
Gęstość	2700 kg/m³
Temperatura topnienia	660,32 °C
Temperatura wrzenia	2519 °C
Numer CAS	7429-90-5
PubChem	5359268
Właściwości atomowe Promień • atomowy • walencyjny 125 (obl. 118) pm 118 pm Konfiguracja elektronowa [Ne]3s23p1 Zapełnienie powłok 2, 8, 3 Elektroujemność • w skali Paulinga • w skali Allreda 1,61 1,47 Potencjały jonizacyjne I 577,5 kJ/mol II 1816,7 kJ/mol III 2744,8 kJ/mol
Właściwości fizyczne Ciepło parowania 293,4 kJ/mol Ciepło topnienia 10,79 kJ/mol Ciśnienie pary nasyconej 2,42×10−6 Pa Konduktywność 37,7×106 S/m Ciepło właściwe 900 J/(kg·K) Przewodność cieplna 237 W/(m·K) Układ krystalograficzny regularny ściennie centrowany Twardość • w skali Mohsa 2,75 (Mohs) Prędkość dźwięku 5100 m/s (933 K) Objętość molowa 10,00−6 m³/mol
Najbardziej stabilne izotopy izotop wyst. o.p.r. s.r. e.r. MeV p.r. 26Al {syn.} 7,17×105 lat w.e. 4,004 26Mg 27Al 100% stabilny izotop z 14 neutronami 28Al {syn.} 2,25 min β− 4,642 28Si 29Al {syn.} 6,5 min β− 3,680 29Si
Niebezpieczeństwa MSDS Zewnętrzne dane MSDS Zagrożenia (GHS) wg Rozporządzenia 1272/2008, zał. VI Niebezpieczeństwo Zwroty H H250, H261 Zwroty EUH brak zwrotów EUH Zwroty P P222, P231+P232, P422 Zagrożenia (UE) wg Dyrektywy 67/548/EWG, zał. I Łatwopalny (F) Zwroty R R15, R17 Zwroty S S2, S7/8, S43 NFPA 704 0 0 0   Numer RTECS BD0330000
Jeżeli nie podano inaczej, dane dotyczą warunków normalnych (0 °C, 1013,25 hPa)
Multimedia w Wikimedia Commons
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

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 (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

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

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

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

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

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

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

Znaczenie dla fauny

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.

Wytwarzanie

Aluminium wytwarzane jest z boksytu w następujących po sobie procesach:

1. proces Bayera
2. proces elektrolizy Halla-Héroulta