Borowce glin oglna charakterystyka borowcw wystpowanie glinu otrzymywanie

Borowce – glin - ogólna charakterystyka borowców, - występowanie glinu, - otrzymywanie i właściwości fizyczne glinu - właściwości glinu i jego związki

Borowce – ogólna charakterystyka • Bor jest półmetalem, pozostałe pierwiastki są metalami, ich promienie atomowe wzrastają wraz ze wzrostem liczby atomowej w grupie, promień atomowy glinu jest mniejszy od promienia magnezu, ale większy od promienia krzemu • Wraz ze zmniejszaniem się promienia atomowego wzrasta energia jonizacji, jednak pierwsza energia jonizacji jest mniejsza od energii jonizacji berylowców (jonizacja u borowców dot. podpowłoki p a berylowców podpowłoki s), jednak sumaryczna energia jonizacji jest większa niż energia jonizacji berylowców, stąd mniejsza reaktywność chemiczna, większa gęstość oraz wyższe temperatury topnienia i wrzenia • W grupie, wraz ze wzrostem l. at. Z wzrasta promień atomowy, maleje energia jonizacji, wzrasta reaktywność chemiczna • Typowym stopniem utlenienia borowców jest +III, bor w związkach występuje na hybrydyzacji sp 2 lub sp 3, natomiast glin– sp 3 lub sp 3 d 2, wykazują tendencję do tworzenia wiązań kowalencyjnych

Glin – występowanie i otrzymywanie • Występowanie: w przyrodzie występuje tylko w postaci związanej, ważniejsze minerały: boksyt – Al. O(OH), kriolit – Na 3 Al. F 6, glinokrzemiany (potasu, sodu, wapnia), korund (krystaliczny) – Al 2 O 3, korund domieszkami związków niektórych metali to kamienie szlachetne: chromu – rubin, tytanu i żelaza – szafir • Otrzymywanie: elektroliza 20 -30% roztworu Al 2 O 3 w kriolicie

Korund Szafir i jego odmiany Rubin

Glin – zastosowanie • Metaliczny: produkcja przewodów elektrycznych, naczyń i sztućców, aparatury chemicznej, luster teleskopowych, deszczownie, ramy drzwiowe i okienne, okucia stolarskie, powłoki antykorozyjne, • Folia i blachy: opakowania, puszki na napoje, • Sproszkowany: produkcja farb, materiałów wybuchowych i ogni sztucznych, • Granulat: jako reduktor w procesie aluminotermii do otrzymywania innych metali • Stopy z innymi metalami – duraluminium (93 -95%), silumin (86 -90%), magnalium (70 -90%), elektron (10, 5%)

Związki glinu – zastosowanie • Tlenek glinu (korund): produkcja materiałów ściernych, okładziny ogniotrwałe, chromatografia kolumnowa lub cienkowarstwowa (proces rozdziału mieszanin w wyniku oddziaływań fizycznych składników mieszanin z podłożem -Al 2 O 3 - adsorpcji) w jubilerstwie (kamienie szlachetne) • Chlorek glinu: środek osuszający i katalizator w procesach chemicznych, np. dehydratacja alkoholi, chlorowanie benzenu, • Siarczan(VI): w przemyśle garbarskim i papierniczym, • Octan glinu: w medycynie • Mydło glinowe: do impregnacji przeciwwodnych tkanin (brezenty)

Glin – właściwości fizyczne i chemiczne • Metal sbrebrzysto-biały, ciągliwy, kowalny, dość kruchy, bardzo dobry przewodnik prądu elektrycznego i ciepła, metal lekki (d ≈ 2, 7 g/cm 3) • W powietrzu ulega pasywacji, pokrywając się warstewką tlenku glinu Al 2 O 3, związku dość pasywnego chemiczne, stąd też nie reaguje z wodą i rozcieńczonymi kwasami • Nieoczyszczony z tlenku, glin reaguje z wodą w temp. powyżej 100 o. C, natomiast oczyszczony z tlenku reaguje na zimno z wydzieleniem wodoru: 2 Al + 6 H 2 O Al(OH)3 + ↑ 3 H 2

Glin – właściwości chemiczne - cd • Reakcja glinu z kwasami na gorąco (warstwa pasywacyjna zostaje rozpuszczona): 2 Al + H 2 SO 4 Al 2(SO 4)3 + 3 H 2 2 Al + 6 HCl 2 Al. Cl 3 + 3 H 2 • Glin nie reaguje z stężonym HNO 3 i etanowym (octowym) dzięki warstwie pasywacyjnej tlenku glinu, stąd też kwasy te transportuje się w cysternach aluminiowych

Glin – właściwości chemiczne - cd • Reakcje glinu z roztworami mocnych zasad: glin wykazuje charakter amfoteryczny, w reakcji z roztworami mocnych zasad powstają rozpuszczalne w hydroksogliniany i wodór: 2 Al + 6 KOH + 6 H 2 O 2 K 3[(Al(OH)6] + 3 H 2 heksahydroksoglinian potasu 2 Al + 2 Na. OH + 6 H 2 O 2 Na[Al(OH)4] + 3 H 2 tetrahydroksoglinian sodu

Glin – właściwości chemiczne - cd • Reakcje glinu z niemetalami: w pokojowej temperaturze reaguje z fluorowcami, w podwyższonej temp. reaguje z siarką, fosforem i azotem, nie reaguje bezpośrednio z wodorem 2 Al + 3 Cl 2 2 Al. Cl 3 2 Al + 3 S Al 2 S 3 • Reakcje glinu z tlenem: Glin (pył) po podgrzaniu wykazuje silne właściwości piroforyczne (ulega samozapaleniu), spala się bardzo intensywnym białym płomieniem z wydzieleniem dużej ilości energii cieplnej: 4 Al + 3 O 2 2 Al 2 O 3

Glin – właściwości chemiczne - cd • Powinowactwo glinu do tlenu: wykorzystywane jest do otrzymywania metali z ich tlenków metodą aluminotermiczną, z wykorzystaniem wysokiej temperaturze towarzyszącej reakcji, tą metodą otrzymuje się chrom, mangan, wanad, kobalt oraz półmetale krzem i bor 3 Fe 3 O 4 + 8 Al 9 Fe + 4 Al 2 O 3 Cr 2 O 3 + 2 Al 2 Cr + Al 2 O 3 • Sole glinu: wodne roztwory soli glinu rozpuszczalnych w wodzie wykazują odczyn kwasowy, ponieważ ulegają hydrolizie kationowej: Al 3+ + 3 H 2 O ↓Al(OH)3 + 3 H+

Ważniejsze związki glinu – Al 2 O 3 • Tlenek glinu - Al 2 O 3 : biały krystaliczny proszek, nierozpuszczalny w wodzie, otrzymuje się przez spalanie glinu w tlenie lub przez odwodnienie wodorotlenku glinu 4 Al + 3 O 2 2 Al 2 O 3 2 Al(OH)3 Al 2 O 3 + 3 H 2 O (prażenie) • Tlenek glinu jest rozpuszczalny w mocnych kwasach, w wodnych roztworach mocnych zasad wykazując właściwości amfoteryczne

Amfoteryczne właściwości Al 2 O 3 • Reakcja z kwasami: Al 2 O 3 + 3 H 2 SO 4 Al 2(SO 4)3 + 3 H 2 O • Reakcje z wodnymi roztworami mocnych zasad: Al 2 O 3 + 2 Na. OH +3 H 2 O 2 Na[(Al(OH)4](aq) Al 2 O 3 + 6 KOH +3 H 2 O 2 K 3[(Al(OH)6](aq) • Stapianie z mocnmi zasadami: Al 2 O 3 + 2 Na. OH 2 Na. Al. O 2 + H 2 O metaglinian sodu Al 2 O 3 + 6 KOH 2 K 3 Al. O 3 + H 2 O ortoglinian potasu

Ważniejsze związki glinu – Al(OH)3 • Wodorotlenek glinu – Al(OH)3: substancja stała, barwy białej , krystaliczna, nierozpuszczalna w wodzie, otrzymuje się w reakcji roztworów soli glinu z roztworami zasad (strącanie osadów) lub w reakcji wysycania CO 2 hydroksoglinianów: Al. Cl 3 + 3 Na. OH Al(OH)3 + 3 Na. Cl 2 Na[Al(OH)4] + CO 2 Al(OH)3 + Na 2 CO 3 + H 2 O • Wodorotlenek jest rozpuszczalny w kwasach i mocnych zasadach, wykazuje właściwości amfoteryczne

Amfoteryczne właściwości Al(OH)3 • Reakcja z kwasami: 2 Al(OH)3 + 3 H 2 SO 4 Al 2(SO 4)3 + 6 H 2 O • Reakcje z wodnymi roztworami mocnych zasad: Al(OH)3 + Na. OH Na[(Al(OH)4](aq) Al(OH)3 + 3 KOH + K 3[(Al(OH)6](aq) • Stapianie z mocnmi zasadami (litowców): Al(OH)3 + Na. OH 2 Na. Al. O 2 + 2 H 2 O metaglinian sodu Al(OH)3 + 3 KOH K 3 Al. O 3 + 3 H 2 O ortoglinian potasu

Ważniejsze związki glinu • Siarczan(VI) glinu - Al 2(SO 4)3. 18 H 2 O: bezbarwna, krystaliczna substancja, rozpuszczalna w wodzie 2 Al(OH)3 + 3 H 2 SO 4 Al 2(SO 4)3 + 6 H 2 O • Ałun glinowo-potasowy – KAl(SO 4)2. 12 H 2 O: sól podwójna, dobrze rozpuszczalna w wodzie, krystaliczna, bezbarwna, stosowana w garbarstwie, przemyśle papierniczym, tekstylnym, w kosmetyce, w lecznictwie • Chlorek glinu – Al. Cl 3: bezbarwna, krystaliczna substancja, ulega hydrolizie w powietrzu z wydzielaniem chlorowodoru, silnie higroskopijny stosowany jako osuszacz, w garbarstwie, medycynie, syntezach chemicznych, w produkcji pergaminu 2 Al. Cl 3 + 3 H 2 O Al 2 O 3 + ↑ 6 HCl