Glin i jego najważniejsze reakcje

<

Glin (aluminium) jest jednym z najbardziej rozpowszechnionych pierwiastków chemicznych na kuli ziemskiej. Zajmuje trzecie miejsce po tlenie i krzemie. Należy do grupy borowców. Z uwagi na fakt, że jest metalem aktywnym nie występuje w przyrodzie w stanie wolnym (czysty Al) lecz w postaci różnych związków chemicznych.

Właściwości fizyczne:

• srebrzysta barwa
• metaliczny połysk
• kruchy
• łamliwy
• dobrze przewodzi ciepło i prąd elektryczny
• temperatura topnienia 660 °C
• temperatura wrzenia 2520 °C
• gęstość 2,7 g/cm³

Glin posiada jeden trwały izotop: ²⁷Al

Tworzy stopy:

• duraluminium (95% glinu + Mg, Mn, Cu i Si)
• magnalium (80% glinu + Mg)
• silumin (90% Al + Mg)
• brąz aluminiowy (10% Al + Sn)

Właściwości chemiczne

Aluminotermia

Glin jest reaktywnym pierwiastkiem, który wypiera niektóre metale z ich tlenków. Pozwala to na otrzymywanie metali w stanie wolnym. W wyniku tych reakcji uwalnia się duża ilość ciepła. Proces ten nazywamy aluminotermią lub reakcją termitową. Używa się w niej sproszkowanego, metalicznego glinu i tlenku metalu.

8Al + 3Fe₃O₄ → 9Fe + 4Al₂O₃

2Al + Cr₂O₃ → 2Cr + Al₂O₃

4Al + 3MnO₂ → 3Mn + 2Al₂O₃

Pasywacja

Glin jest metalem ulegającym pasywacji. W warunkach tlenowych np. pod wpływem tlenu, który jest zawarty w powietrzu pokrywa się on cienką warstwą tlenku glinu, która uniemożliwia jego dalsze utlenianie. Można ten proces zobrazować równaniem reakcji:

4Al + 3O₂ → 2Al₂O₃

Pasywacja glinu zachodzi również w kontakcie z kwasami utleniającymi np. stężonym kwasem azotowym (V), co można zobrazować poniższym równaniem reakcji:

2Al + 6HNO_{3 (st.)} → Al₂O₃ + 6NO₂ + 3H₂O

Z uwagi na to, że glin reagując ze stężonym kwasem azotowym (V) ulega pasywacji, wykorzystuje się aluminiowe cysterny do transportu tego właśnie kwasu.

Glin ulega pasywacji reagując także ze stężonym kwasem siarkowym (VI):

2Al + 3H₂SO_{4 (stężony)} → Al₂O₃ + 3SO₂ + 3H₂O

Zauważ, że w przedstawionych powyżej równaniach reakcji powstają tlenki: NO₂ o brunatnej barwie i SO₂ o ostrym duszącym zapachu. Jednak z uwagi na to, że te reakcje zachodzą na jednoatomowej warstwie glinu nie będziemy widzieć objawów tych reakcji. Zwyczajnie zachodzą w zbyt małym stopniu aby ilość wydzielających się produktów czy roztwarzanie glinu było zauważalne dla naszych oczu. W związku z tym w obserwacjach zapisujemy “brak objawów reakcji”. Ponadto powyższe równania reakcji pasywacji glinu również można zapisać w następujący sposób:

2Al + 6HNO_{3 (st.)} → pasywacja lub reakcja nie zachodzi

2Al + 3H₂SO_{4 (stężony)} → pasywacja lub reakcja nie zachodzi

Pamiętaj! Glin z kwasami nieutleniającymi, w tym z kwasami beztlenowymi nie ulega pasywacji. W reakcjach z tymi kwasami powstają odpowiednie sole oraz wodór.

2Al + 6HCl → 2AlCl₃ + 3H₂

Reakcja glinu z wodnymi roztworami zasad

Glin reaguje z roztworami zasad tj. KOH, NaOH z utworzeniem odpowiedniej soli kompleksowej. Podczas tej reakcji wydziela się gazowy wodór.

2Al + 2NaOH + 6H₂O → 2Na[Al(OH)₄] + 3H₂

Obserwacji jakich można dokonać podczas eksperymentu to: roztwarzanie się metalu oraz wydzielanie bezbarwnego gazu.

Pamiętaj, że w obserwacjach nigdy nie podaje się nazw ani wzorów związków chemicznych!