Hliník

Hliník objavil v roku 1827 nemecký chemik a lekár Friedrich Wöhler. Hliník bol v tom čase vzácny kov. Využíval sa na dekoračné účely. Na uniformách vojakov armády Napoleona III. sa leskli gombíky z hliníka. Jeho cena klesla, keď vo Švajčiarsku postavili prvú továreň na výrobu hliníka. Pre svoju ľahkosť začal nahrádzať železo a iné kovy. Najväčšie využitie má tam, kde je potrebná vysoká pevnosť pri nízkej hmotnosti - letecký priemysel, obkladové panely, tlakovo odlievané súčiastky hlavne pre automobilový priemysel...

Základný vstup na výrobu hliníka je čistý oxid hlinitý Al₂O₃, ktorý sa získava čistením bauxitu, ktorý býva znečistený rôznymi oxidmi, najčastejšie oxidmi titánu, železa a kremíka. Proces čistenia bauxitu sa vykonáva pomocou hydroxidu sodného pod tlakom. K takto očistenému Al₂O₃ sa pridá kryolit Na₃[AlF₆] a fluorit CaF₂, aby sa znížila teplota tavenia. Na oddelenie oxidu hlinitého od hydroxidu železitého sa využíva aj amfotérny charakter hydroxidu hlinitého Al(OH)₃. Hydroxid železitý nemá amfotérny charakter a preto sa nerozpúšťa v alkalickom hydroxide. Z toho vyplýva, že ak pridáme alk. hydroxid, napr. hydroxid draselný KOH, dôjde len k rozpusteniu Al(OH)₃. Výsledný filtrát bude obsahovať katióny hliníka Al³⁺, ktoré dokážeme jednoducho premeniť opäť na hydroxid hlinitý. Z neho sušením získame oxid hlinitý.

K taveniu dochádza v elektrickej peci elektrolytickým procesom. Pri elektrolýze sa používa jednosmerný prúd. Elektródy sú vyrobené zo zmesi uhlia, koksu a dechtu. Katódou sú platne, ktorými sú obložené steny pece, anódou je zväzok 6 až 12 uhlíkových elektród (grafitových tyčí). Kúpeľ tvorí 20% roztok Al₂O₃, ktorý je vystavený elektrolýze. Nastáva chemická reakcia: elektrolýza taveniny.

Bauxit

Al₂O₃ → 2Al³⁺ + 3O²⁻

Anóda

O²⁻ - 2e⁻ → O₂⁰

O₂ + C → CO₂

Katóda

Al³⁺ + 3e⁻ → Al⁰

Na uhlíkových elektródach sa z kúpeľa extrahuje kyslík, ktorý okamžite reaguje s uhlíkom, za vzniku oxidu uhličitého CO₂. Na katódových platničkách, ktorými je obložená pec sa izoluje čistý hliník vo forme taveniny. Tá sa neskôr odlieva do hlinených foriem. Výroba hliníka je energeticky veľmi náročná.

Amfotérny charakter znamená, že reaguje aj s kyselinou, aj so zásadou.

- reakcia s hydroxidovým aniónom OH^-

Al³⁺ → Al(OH)_{3 (S)} → [Al(OH)₄]^-

Al(OH)_{3 (S)} - vzniká biely zákal

- reakcia s katiónom H₃O⁺

[Al(OH)₄]^- → Al(OH)_{3 (S)} → AI³⁺

Hliník je odolný voči korózii a zapálený zhorí na oxid hlinitý Al₂O₃. Vo všetkých prostrediach okrem kyslého je neškodný, v kyslom sa rozpúšťa (kyslá kapusta, čaj). Kvôli toxickým a karcinogénnym účinkom (nahrádza kovy v metalproteínoch) je zakázané používať hliníkový riad.

Využíva sa hlavne pri aluminotermii - je to spôsob získavania kovov z ich oxidov, pričom sa využíva redukčná schopnosť hliníka.

napr. Fe₂O₃ + 2 Al = Al₂O₃ + 2 Fe

Ďalšie využitie hliníka - výroba alobalov, pri výrobe polyetylénu a zliatin.

Výroba zliatin má využitie v hutníckom priemysle pri výrobe dopravných prostriedkov a rôznych ľahkých konštrukcií.

Najznámejšou hliníkovou zliatinou je dural, ktorý je horčíkovou zliatinou hliníka. Hlavné uplatnenie duralu je v leteckom priemysle. Svoje miesto si v minulosti našiel pri výrobe bytových predmetov, ako sú príbory a riady - nahradil ho drahší antikoro. Často sa používa v elektrotechnike pre jeho dobrú elektrickú vodivosť a nižšiu cenu, ako meď, kde sa z hliníkových zliatin vyrábajú vodiče. Používa sa v lanách na rozvody vysokého napätia (elektrorozvodná sieť). V bytových rozvodoch sa prestal používať na konci 80-tych rokov. Dôvodom je, že hliník pri tlaku „odtečie“ - skrutkované elektrické spoje s hliníkovými vodičmi je potrebné doťahovať, inak časom dochádza ku strate elektrického kontaktu. Využíva sa tiež jeho veľmi dobrá tepelná vodivosť na výrobu rôznych chladičov a výmenníkov tepla. V stavebníctve sa používa na obkladové panely. Hliník je málo odolný voči poveternostným vplyvom, preto sa musí povrchovo upraviť - eloxovaním (elektrochemicky sa na jeho povrchu vytvorí vrstva oxidu, ktorá je odolná a dá sa farbiť a leštiť).

V priemysle má význam výroba tzv. penového hliníka. Takýto materiál má výhodný pomer pevnosti k hmotnosti. Technológie pre priemyselnú výrobu takéhoto materiálu vynašli slovenskí vedci pod vedením Ing. Františka Simančíka[1].

Okrem toho sa využívajú drahokamové odrody korundu Al₂O₃ - rubín a zafír. Al₂O₃ tiež slúži na výrobu šmirgľového papiera.

V liečiteľstve sa využíva napr. octan hlinitý Al(CH₃COO)₃ - soľ kyseliny octovej; ako obklad proti zápalom.

Významný je aj keramický priemysel - výroba porcelánu a hrubej keramiky. Základnou zložkou je kaolín (obsahuje minerál kaolinit). Porcelán vzniká vypálením zmesi kaolínu a rozdrveného živca s kremeňom (známy je karlovarský porcelán). Z hrubej keramiky sa vyrába napr. ohňovzdorný materiál, strešná krytina, kameninový riad, kvetináče, potrubia, atď.

Soli Al³⁺ sa nachádzajú v pitnej vode, v liekoch (acylpyrín, superpyrín - znižujú dráždivosť žalúdka), v prášku do pečiva, na mrazené ovocie a zeleninu (kvôli vzhľadu), stužovač šľahačky, sušené mlieko, instantná káva atď.

• Commons ponúka multimediálne súbory na tému hliník
• Wikislovník ponúka heslo hliník