Glin
13 Al Układ okresowy pierwiastków
Glin Glin
Dane ogólne
Nazwa, symbol, l.a.	Glin, Al, 13
Grupa, okres, blok	13 , 3, p
Właściwości metaliczne	metal
Właściwości atomowe Masa atomowa 26,981538 u Promień atomowy 125 (obl. 118) pm Promień walencyjny 118 pm Promień van der Waalsa bd Konfiguracja elektronowa [Ne]3s23p1 Zapełnienie powłok 2, 8, 3 Elektroujemność 1,61 ( Pauling ) 1,47 ( Allred ) Stopień utlenienia 3 Właściwości kwasowe tlenków amfoteryczne
Właściwości fizyczne Stan skupienia stały Gęstość 2700 kg/m³ Twardość 2,75 Kolor srebrzystobiały Temperatura topnienia 933,47 K 660,32 °C Temperatura wrzenia 2792 K 2518,85 °C Objętość molowa 10,00-6 m³/ mol Ciepło parowania 293,4 kJ/mol Ciepło topnienia 10,79 kJ/mol Ciśnienie pary nasyconej 2,42×10-6 Pa Prędkość dźwięku 5100 m/s (933 K)
Pozostałe dane Ciepło właściwe 900 J/(kg*K) Konduktywność 37,7×106 S /m Przewodność cieplna 237 W/(m*K) Potencjały jonizacyjne I. 577,5 kJ/mol II. 1816,7 kJ/mol III. 2744,8 kJ/mol IV. 11577 kJ/mol V. 14842 kJ/mol VI. 18379 kJ/mol VII. 23326 kJ/mol VIII. 27465 kJ/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 26 Mg 27Al 100% stabilny izotop z 14 neutronami 28Al {syn.} 2,25 min β- 4,642 28 Si 29Al {syn.} 6,5 min β- 3,680 29 Si
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 biologiczne

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:

1. proces Bayera
2. proces elektrolizy Halla-Héroulta

Przypisy