Hliník

náchází se ve skupině III.A
jeho elektronová konfigurace je $[Ne]3s^23p^1$
název aliminium pochází z řeckého alumen - hořká sůl
- byla tak známa sloučenina hliníku dodekahydrát síranu draselno-hlinitého $KAl(SO_4)_2\cdot{12\ H_2O}$
- používala se jako stahující látka při krvácení

Zisk a výskyt hliníku

je třetím nejrozšířenějším prvkem na Zemi
v přírodě se vyskytuje jen ve sloučeninách
- nejčastěji ve formě hlinitokřemičitanů - živce a slídy
  - nefelin $Na_2Al_2Si_2O_8$
nejběžnější sloučeniny
- bauxit $AlO(OH)\cdot{Al(OH)_3}$
  - není příliš vzácný
- kryolit $Na_3[AlF_6]$
  - je mnohem vzácnější a musí se vyrábět
    - $Al_2O_3+3\ NaCO_3+12\ HF\longrightarrow{2\ Na_3[AlF_6]+3\ CO_2+6\ H_2O}$
    - $3\ NaF+AlF_3\longrightarrow{Na_3[AlF_6]}$
    - $12\ NaF+Al_2(SO_4)_3\longrightarrow{2\ Na_3[AlF_6]+3\ Na_2SO_4}$
- chiolit $Na_2AlF_5$

Vlastnosti hliníku

je to stříbrobílý, lehký kov
bod tání má 660°C
ja tažný a kujný
dobře vede eleketrický proud
má nízkou hustotu a je odolný vůči povětrnostním vlivům
snadno se opracovává
jeho vlastnosti se zlepšují legováním
vyrábí se z něj slitiny s řadou kovů

Vazebné možnosti hliníku

do vazby zapojuje všechny tři valenční elektrony
stabilní je pouze v oxidačním stavu $III$
tvoří polární vazby s vysokým podílem kovalentnosti
- pouze s nejelektronegativnějšími prvky se podíl iontovosti zvyšuje
koordiance v jeho sloučeninách jsou tetraedrická s hybridizací $sp^3$ nebo okatedrická s hybridizací $sp^3d^2$
- u některých přechodně se tvořících částic je trigonální pyramidální s hybridizací $sp^3d$
výjmečný je případ, kdy se hliník nachází v oxidačním stavu $I$
- na vazbě se podílí jen elektron $3p^1$
- takové sloučeniny jsou extrémně nestabilní a těžko studovatelné
- význam má pouze chlorid hlinný $AlCl$, který je klíčový pro výrobu hliníku subhalogenidovou metodou

Chemické reakce hliníku

chová se jako amfoterní látka
na vzduchu je stálý
- pokrývá se vrstvičkou oxidu
  - to způsobuje i odolnost vůči vodě
  - pokud je tato vrstvička porušena, stává se kov dobrým redukčním činidlem
- zapálením práškového hliníku vzniká oxid za oslnivého plamene
může reagovat se vzdušnou vlhkostí za vzniku hydroxidu a vodíku
- $2\ Al+6\ H_2O\longrightarrow{2\ Al(OH_3)}+3\ H_2$
s kyselinami reaguje za vzniku vodíku a příslušných solí
- s koncentrovanou kyselinou dusičnou nereaguje
  - při kontaktu se okamžitě pasivuje
- soli slabých kyselin snadno hydrolizují
- soli silných kyselin jsou proti hydrolýze odolnější
reakcí s hydroxidy tvoří komplexy (tetrahydroxidohlinitany) a uvolňuje se vodík
- $2\ Al+2\ NaOH+6\ H_2O\longrightarrow{2\ Na[Al(OH)_4]}+3\ H_2$
jeho oxidačně-redukční vlastnosti se využívají v metalometrii
- dokáže za vysoké teploty z tavenin oxidů vytlačit jiné kovy
při vyšších teplotách reaguje ochotně s mnoha nekovy
ve vodných roztocích jeho sloučeniny existuje v různých aqua-hydroxokomplexech, které mohou mít i polyjaderný charakter

Sloučeniny hliníku

oxid hlinitý $Al_2O_3$
- připravuje se spalováním práškového hliníku na vzduchu
  - reakce je silně exotermní a provázena jasným světelným efektem
- používá se v laboratoři jako adsorbent
- má amfoterná charakter
- vyskytuje se ve dvou modifikacích
  - $\gamma-Al_2O_3$
    - je rozpustný v kyselinách a roztocích hydroxidů
  - $\alpha-Al_2O_3$
    - vzniká žíháním $\gamma$-modifikace
    - je těžko tavitelný a nerozpustný v kyselinách a roztocích hydroxidů
    - v přírodě se vyskytuje jako minerál korund
      - je to jedna z nejtvrdších přírodních látek
hydroxid hlinitý $Al(OH)_3$
- je to amfoterní látka
  - v kyselinách se rozpouští za vzniku hlinitých solí
  - reakcí se silnými hydroxidy poskytuje hydroxidohlinitany
    - $Al(OH)_3+NaOH\longrightarrow{Na[Al(OH)_4]}$
- používá se jako antacidum
halogenidy $AlX_3$
- v bezvodém stavu snadno hydrolizují
- ve vlhkém prostředí dýmají
- fluorid hlinitý $AlF_3$
  - používá se k výrobě kryolitu
  - vyrábí se neutrlizací
    - $Al(OH)_3+3\ HF\longrightarrow{AlF_3\cdot{3\ H_2O}}$
    - vzniklý hydrát se zahřívá na 400 až 500°C a převádí se na bezvodou verzi
  - je to iontová, netěkavá, nerozpustná sloučenina
  - má polymerní strukturu
- chlorid hlinitý $AlCl_3$
  - používá se jako výchozí látka mnoha sloučenin hliníku
  - vyrábí se zahříváním směsi oxidu hlinitého a uhlíku proudem chloru
    - $Al_2O_3+3\ C+3\ Cl_2\longrightarrow{2\ AlCl_3}+3\ CO$
  - v pevném stavu a při nižších teplotách tvoří dimerní struktury
    - odobně je tomu tak u bromidu $AlBr_3$ a jodidu $AlI_3$
    - dva z šesti chlorů jsou společné oběma atomům hliníku
    - mezi atomem chloru jedné molekuly chloridu a atomem hliníku druhé molekuly hliníku vzniká koordinační vazba
      - donorem elektronového páru je chlor
  - má velké uplatnění v organické syntéze, hlavně jako katalyzátor, chlorační a kondenzační činidlo a katalyzátor při krakování a dehydrogenaci uhlovodíků
síran hlinitý $Al_2(SO_4)_3$
- připravuje se reakcí hydroxidu hlinitého s kyselinou sírovou
- užívá se v papírenském a textilním průmyslu
- je významnou slouřeninou používanou při čiření vody
  - při čiření vody se odstraňují z vody různé nečistoty
    - i ty koloidního charakteru
  - tyto částečky se dobře zachycují na nově vzniklých vločkách hydroxidu hlinitého
    - vzniká hydrolýzou hlinitých solí
    - přirozená zásaditost vody neutralizuje vzniklé oxoniové kationty
      - případně se pH](/notes/research/chemistry/general-chemistry/chemical-reactions/ph-and-poh) dá upravit přídáním [hydroxidu vápenatého nebo uhličitanu sodného
síran draselno-hlinitý $KAl(SO_4)_2$
- používa se jako adstringens
  - lokálně zužuje cévy
- může se také použít jako prostředek při čiření vody
tetrahydridohlinitany $M[AlH_4]$
- používají se jako specifická redukční činidla v organické i anorganické syntéze
- výrábí se přímou syntézou v roztoku tetrahydrofuranu
organokovové sloučeniny