Al Ga In Tl Nco z historie Alaluminium

Al, Ga, In, Tl

Něco z historie • Al(aluminium) – pochází z lat. Alumen = hořká sůl – KAl(SO 4)2 • Poprvé H. C. Oersted reakcí amalgamu draslíku a Al. Cl 3 • Z počátku velice drahý, r. 1855 v Paříži vedle korunovačních klenotů • Ludvík Napoleon III – jako slavnostní příbor • 1866 – pokles ceny – dynamo, elektrolýza

• • • Existenci Gallia předpověděl Mendělejev 1875 spektrálně Lecoq de Boisbaudran izoloval 1 g ze stovek kg sfaleritu – jméno Indium a thallium také spektroskopicky Indium – 1863 Reich a Richter – podle indigově modré čáry v plamenném spektru • Thallium – nezávisle Crookes a Lamy v r. 1861 a nazvaný podle světle zelené linie

Výskyt a rozšíření • Al – je složkou vyvřelých minerálů – živce, slídy, větráním jílovité minerály(kaolinit, vermikulit. . ), kryolit, spinel, granát, beryl, tyrkys, korund!(Safír – Cr, Safír – Co), bauxit Al. Ox(OH)3 -2 x ; (0 < x < 1) • Bouxit: poprvé objeven v Provance, jako monohydrát, tropy – trihydrát • Zásoby jsou obrovské – Austr. , Brazil, Guinea, Jamaika, Afr, Am.

• Ga, In, Tl – mnohem méně, spíše v sulfidech než oxidech. • Ga(19 ppm), nejvíce v germatitu, složité, sfalerit, bauxit, uhlí. Dříve se emitovalo z popílku při pražení nebo pálení uhlí. Nyní jako vedlejší produkt při výrově Al. • In(0, 21 ppm), Tl(0, 7 ppm). In v Zn. S(sfalerit), Tl v Pb. S(galenit) • Všechny se získávají z popílku při pražení Zn/Pb sulfidických rud

• Výroba Al • a) extrakce, čištění a dehydratace bauxitu • b) elektrolýzou Al 2 O 3 rozpuštěného v roztaveném kryolitu Na 3[Al. F 6] • Bayerův proces – rozpuštění v Na. OH, oddělení od kalu, vysrážení trihydrátu a kalcinaci při 1200°C • Elektrolýza při teplotě 940 – 980°C • původně se rozpouštěv v kryolitu – málo, vzácnější, tak synteticky: • 6 HF + AL(OH)3 + Na. OH → Na 3 Al. F 6 + H 2 O • 105 A, 4, 5 V, proudová hustota 0, 7 A cm-2

• Na 1 t Al je 1, 89 t bauxitu a 0, 45 t anodického uhlíku, dále 0, 07 t Na 3[Al. F 6] a elektřina 15 000 k. Wh. Nejdražší elektřina • Hliník je kov bílé až stříbřitě lesklé barvy, je lehký netoxický. Má velkou tepelnou a elektrickou vodivost, odolnost vůči korozi, nemagnetický, v tvárnosti je 2 (Au), tažnosti je 6, slitiny jsou pevné. • Je velice odolný vůči korozi díky pasivaci

• Ga: stříbřitě modrý lesk, smáčí sklo, porcelán, a další. Na skle dává lesklé zrcátko, ultračisté na polovodiče, Ga. As – elektřina na koherentní světlo • In: podobné Ga, použití na výrobu nízkotající slitiny na pro elektronická zařízení. Slitiny In s Bi, Cd, Pb, Sn je využívají jako tavné pojistky, regulátory tepla a samočinné hasicí zařízení. K pájení za nízké teploty, nízkoteplotní tranzistory

• Tl: prvek i sloučeniny jsou jedovaté. Nebezpečný je styk s pokožkou, požití i vdechnutí. Dříve na hubení hlodavců a mravenců. Bez chuti a zápachu. Malé speciální využití v infračervené technologii. Jako fotocitlivé diody a infračervené detektory.

• Atomové vlastnosti prvků. • Mají liché atom. číslo proto mají málo stálých izotopů. • Teplota tání – nejnižší u Ga • Hustota roste, elektroneg. klesá • Al – kubická plošně centrovaná s. (12) • Ga – orthorombickou s. 1 blízko, 2+2+2 • In – tetragonální plošně centrovaná (4+8) • Tl – hexagonální s. 12

• Chemická reaktivita • Od bóru se liší: vyšší chem. reaktivita při nižších teplotách • Neexistence těkavých hydridů a klastrů. • Al – nejvíce s nekovy, ale se všemi kovy • Práškový Al s tekutým O 2 exploduje • Snadno se rozpouští v horké HCl a v roztoku Na. OH a KOH za vzniku vodíku • Al(OH)3 je amfoterní • [Al(H 2 O)6]3+ [Al(H 2 O)2(OH)4]-

• Sloučeniny hliníku se slabými kys. podléhají hydrolýze. • Al 2 S 3, Al. N, Al 4 Cl 3, podobně octan, kyanid, uhličitan • Důležité pro čištění vody – hydroxid se tvoří na jemných částicích, které se tak odstraňují

• • Ga – amfoterní chování je podobné Al In – zásaditější než Ga. Jen slabě amfoterní In se nerozpouští v OH-, ale Ga ano Tl je středně silná base, odlišuje od ostatních, protože se v roztocích vyskytuje I. • Sloučeniny Tl se podobají alk. kovům. • Stálost o. č. I – Al<Ga<In<Tl

• • • SLOUČENINY Hydridy a příbuzné komplexy Velká odlišnost od bóru Al. H 3 – bezbarvá, netěkavá pevná látka Al – H – Al Redukční činidlo, bouřlivě s vodou Ga. H 3 – viskózní kapalina, Tt – 15°C In. H 3, Tl. H 3 – nestálé, rozpustné v etheru Li[Al. H 4]- Li. H + Al. Cl 3 – Li[Al. H 4]+ Li. Cl Nebo Na + Al + 2 H 2 – Li[Al. H 4] (140°C/3 h/35, 5 MPa)

• Halogenidy a komplexy • Al 2 O 3 + HF → Al. F 3 + O 2 (700°C) • Kat. při Friedelově – Craftsově s. , netěkavý, nerozpustný • Na 3[Al. F 6] – kryolit – výroba Al • Al. Cl 3 - krystalická látka, 192°C – dimer • Al 2 Br 6 a Al 2 I 6 – dimery, krystalické v kap. a pevném stavu • Halogenidy tvoří velké množství adičních sloučenin nebo komplexů • Friedel – Craftsova katalýza • Různá stabilita a vlastnosti

• BF 3 + Al. Cl 3 → Al. F 3 + BCl 3 • Takto se uvolní největší množství energie EP prvky s EN prvky • Al. Cl 3 - při kat. reakcích, k alkylacím, acylacím, polymeracím, cyklizacím, chlorace • Výroba ethylbenzenu a styrenu • Ga, In, Tl – netěkavé, vysoké Tt, • Ga. X 3 – podobný Al. X 3 • In. X 3 – převážně jako ligand (PPh 3, pyridin) • Tl. X 3 – méně stálé, chemicky odlišné rychle hydrolyzují

• Oxidy a hydoxidy • Al 2 O 3 – korund a smirek, vysoká tvrdost, Tt, netěkavost, chem. netečnost- výroba Al, brusný materiál, keramika, drahokamy • Pružný, netoxický, velká pevnost v tahu, na omak měkká, provazy, vlákna, izolanty, filtrační materiál, nosič katalyzátoru. Konstrukce aut a motorů, pevnost oceli.

• • Ga, In, Tl - méně studovány Ga je podobný Al In – deformovaná, rutilová struktura Tl – černé destičky, hydroskopický Spinely a příbuzné • AB 2 X 4 – A= Mg, Ca, Cr, Mn, B=Al, Ga, In, Ti, Cr, anion = O, S, Se, Te Hlinitan vápenatý – Ca 3 Al 2 O 6 – složka portlandského cementu

• Portlandský vápenec • Směs vody, písku, po ztvrdnutí jako přírodní vápenec • Poprvé při stavbě tunelu pod Temží • Složení: 26% Ca 2 Si. O 4, 51% Ca 3 Si. O 5, 11% Ca 3 Al 2 O 6 • Výroba zahříváním směsi vstupních látek na Tt 1500°C, vznikne slinek, který se namele a smíchá s 2 – 5% sádrovcem Cement s vysokým obsahem Al 2 O 3 • Už po jednom dni pevný • Vysoká T porušuje, mořská voda nevadí

• Další anorganické sloučeniny • Chalkogenidy Al – Al 2 S 3 (bílý) Al 2 Se 3(šedý) Al 2 Te 3(tmavě šedá) • Přímou syntézu za teploty 1000°C, tetraedrická koordinace a polymorfní s. • Chalkogenidy Ga, In, Tl: mnohem více – polovodiče, fotovodiče, světelné zářiče • Tl 5 Te 3 – supravodivost za nízkých teplot • V. B. skupina - polovodiče, krychlová struktura, přímou syntézou za vyšší t a p • polovodiče musí být zapouzdřeny proti působení atmosféry

• Organokovové sloučeniny • Mnoho sloučenin obsahující 1, 2, 3, 4 vazby Al- C • Trialkyly a triaryly – velmi reaktivní, bezbarvé, těkavé kapaliny, nízká Tt, samozápalné, prudká reakce s vodou • Hlavní význam- vsuvná reakce K. Ziegleravýroba PE. • A) růstová reakce – vznik alkoholů a alkenů • B) polymerace ethenu a propenu – za přítomnosti organokovových kat. (1963 NC)

• Tento PE má vysokou hustotu, je tuhý, pevný, vysoce odolný, nepropustný pro plyny a kapaliny. Teplota měknutí 140 – 150°C. Ga, In, Tl - mnohem méně prozkoumané než Al