Triely prvky III A skupiny br 5 B

Triely – prvky III. A skupiny, bór (5 B) • výskyt: • borax (tinkal) - Na 2 B 4 O 7· 10 H 2 O • průmyslová výroba: • redukcí těkavých sloučenin bóru vodíkem na žhavém tantalovém vlákně: 2 BCl 3 + 3 H 2 → 2 B + 6 HCl

borax

• fyzikální vlastnosti: • rhomboedrická α-forma bóru je nejjednodušší alotropická modifikace - obsahuje 12 atomů bóru v elementární buňce • termodynamicky nejstálejší modifikace bóru se nazývá romboedrická modifikace β, má mnohem složitější strukturu se 105 atomy v elementární buňce • • • bór má dva stálé izotopy extrémně tvrdá, žáruvzdorná látka vysoká teplota tání, malá hustota velmi malá elektrická vodivost práškové formy jsou černé

• využití: • používá se jako zušlechťující přísada do různých slitin • lamináty s výztuží z vláken bóru - materiály pro civilní letadla, kostry jízdních kol, golfové hole, tenisové rakety

• sloučeniny: • oxid boritý – bezbarvá látka – v žáru tvoří hmotu podobnou sklu – ve vodě se snadno rozpouští za vzniku kys. trihydrogenborité: B 2 O 3 + 3 H 2 O → 2 H 3 BO 3 – využití – sklářský průmysl (borosilikátová skla např. Pyrex - malý koeficient tepelné roztažnosti) • kyselina trihydrogenboritá – bílé průhledné krystaly, dobře rozpustné v horké vodě a alkoholu – velmi slabá kyselina – využití - příprava borové vody (3% vodný roztok)

hliník (13 Al) • výskyt: • bauxit – hornina obsahující dihydrát oxidu hlinitého, oxidy železa, hydroxidy hliníku • kryolit - Na 3 Al. F 6 • korund - Al 2 O 3, mnohé drahokamy jsou nečistou formou Al 2 O 3 – např. rubín, safír • kaolinit – Al 2(OH)4 Si 2 O 5 • granát – křemičitan s proměnlivým obsahem vápníku, hořčíku a železa • složka živců, slídy

těžba bauxitu

bauxit

rubín – obsahuje oxidy chrómu, safír – obsahuje oxidy titanu a železa

pyrop – český granát z Českého Středohoří, ve štěrcích ( Mg 3 Al 2(Si. O 4)3 )

• průmyslová výroba: • extrakce, čištění a dehydratace bauxitu Al 2 O 3. 2 H 2 O – – • bauxitová ruda se zahřívá s roztokem Na. OH, ve kterém se rozpustí hliníková složka na tetrahydroxohlinitan sodný Na[Al(OH)4] nerozpustné složky ve vodě se odfiltrují z hlinitanu získáme Al(OH)3 zaváděním CO 2: 2 Na[Al(OH)4] + CO 2 → 2 Al(OH)3 + Na 2 CO 3 + H 2 O žíháním vzniklého Al(OH)3 se připraví čistý Al 2 O 3 elektrolýza Al 2 O 3 v roztaveném kryolitu, snižuje teplotu tání korundu – hliník se vylučuje na uhlíkové katodě, kyslík na uhlíkové anodě, která uhořívá za vzniku CO

• fyzikální vlastnosti: • • nízkotající stříbrošedý kov lehký měkký kujný, tažný malá hustota výborná tepelná a elektrická vodivost odolný vůči korozi

využití hliníku

• chemické vlastnosti: • na vzduchu se pokrývá vrstvičkou Al 2 O 3, která brání dalším reakcím • s vodou nereaguje • rozpouští se v neoxidujících kyselinách a alkalických hydroxidech za vývoje vodíku: 2 Al + 6 HCl → 2 Al. Cl 3 + 3 H 2 2 Al + 2 Na. OH + 6 H 2 O → 2 Na[Al(OH)4] + 3 H 2 • koncentrovaná HNO 3 hliník za studena pasivuje, vzniká ochranná vrstva Al 2 O 3

• hliník ochotně reaguje s kyslíkem, tohoto se využívá v tzv. aluminotermii - metoda výroby některých kovů z jejich oxidů za použití hliníku jako redukčního činidla • při uvedené reakci se také uvolňuje značné množství tepla a teplota dosahuje dostatečných hodnot pro roztavení např. kovového chromu nebo železa: Cr 2 O 3 + 2 Al → 2 Cr + Al 2 O 3 Fe 2 O 3 + 2 Al → 2 Fe + Al 2 O 3 ( svařování kolejnic)

• využití: • výroba vodičů • letecký a automobilový průmysl – slitina dural – hořčík, měď, mangan, hliník • výroba kuchyňského nádobí – příbory • výroba CD nosičů – povrh tvořený hliníkem a stříbrem • obalový materiál v potravinářském průmyslu – alobal • redukční činidlo

• sloučeniny: • tetrahydridohlinitan lithný – bílá krystalická látka – redukční a hydrogenační činidlo v anorganické a organické chemii

• chlorid hlinitý • krystalická látka • využití: – katalyzátor v organické chemii (Friedel-Craftsova syntéza) – Lewisova kyselina • hexafluorohlinitan trisodný • využití: – tavící příměs při výrobě Al – výroba mléčného skla

• oxid hlinitý – v přírodě jako minerál korund s různými odrůdami, lze jej však vyrobit i uměle – velká tvrdost (9) – vysoká teplota tání – bílý prášek – amfoterní – s kyselinami tvoří soli hlinité: Al 2 O 3 + 6 HCl → 2 Al. Cl 3 + 3 H 2 O – s hydroxidy tvoří hlinitany: Al 2 O 3 + 2 Na. OH + 3 H 2 O → 2 Na[Al(OH)4]

• využití: – nosič katalyzátorů, např. platiny používaný při hydrogenačních reakcích – smirek (zrnitá podoba korundu znečištěná oxidem železitým a křemičitým)

• hydroxid hlinitý – bílá látka – amfoterní charakter – s kyselinami vznikají hlinité soli: Al(OH)3 + 3 HCl → Al. Cl 3 + 3 H 2 O – s alkalickými hydroxidy vznikají rozpustné hydroxohlinitany: Al(OH)3 + Na. OH → Na[Al(OH)4]

• hlinitokřemičitany – hlíny a kaolín – rozmícháním s vodou vytvoří soudržnou hmotu, kterou lze formovat nebo řidší odlévat do forem – po vypálení ztrácí vodu – vznikají tak keramické výrobky (pórovitý povrch ) – keramické výrobky se opatřují glazurou – využití – cihly, tašky, hrnčířské zboží