Hliník

Hliník (latinsky aluminium, značka Al) je striebristobiely, ľahký kov. S hustotou 2,7 g/cm³ je asi trikrát ľahší ako oceľ. Topí sa pri 660 °C, je kujný a dá sa rozvalcovať na fóliu tenšiu ako vlas. Po striebre, medi a zlate patrí medzi najlepšie vodiče elektrického prúdu a tepla.

Hliník je pritom reaktívny kov. Na vzduchu sa okamžite pokryje tenkou vrstvou oxidu hlinitého, hrubou len niekoľko nanometrov. Na rozdiel od hrdzy na železe je táto vrstva tesná a pevne priľnutá, preto kov pod ňou chráni pred ďalšou koróziou. Hliníkový rám okna vydrží vonku desiatky rokov bez náteru.

Hliník je tretí najrozšírenejší prvok zemskej kôry (asi 8 %) po kyslíku a kremíku a najrozšírenejší kov. V prírode sa voľný nevyskytuje, je viazaný v kremičitanoch: v íloch, živcoch a sľudách. Takmer každý kameň a hrudka hliny obsahuje hliník.

Z väčšiny týchto hornín sa však hliník vyrobiť nedá, je v nich viazaný príliš pevne. Jedinou výhodnou surovinou je bauxit, červenohnedá hornina s hydratovaným oxidom hlinitým, ktorá vzniká zvetrávaním hornín v tropickom podnebí. Najviac bauxitu sa ťaží v Austrálii, Guinei a Číne.

Hliník sa vyrába elektrolýzou. Z bauxitu sa najprv získa čistý biely oxid hlinitý. Ten sa rozpustí v roztavenom kryolite a cez taveninu sa nechá prechádzať elektrický prúd. Na katóde na dne vane sa vylučuje roztavený hliník, na uhlíkových anódach kyslík, ktorý s nimi reaguje na oxid uhličitý:

$$2\,\text{Al}_2\text{O}_3 \xrightarrow{\text{elektrický prúd}} 4\,\text{Al} + 3\,\text{O}_2$$

Výroba spotrebuje obrovské množstvo elektriny, asi 14 kWh na jeden kilogram hliníka. Toľko elektriny spotrebuje úsporná LED žiarovka, keď svieti štyri hodiny denne celý rok. Na Slovensku sa hliník vyrábal od 50. rokov 20. storočia v Žiari nad Hronom.

Recyklácia hliníka spotrebuje len asi 5 % energie potrebnej na výrobu z bauxitu, stačí starý hliník roztaviť. Hliník sa pritom dá recyklovať donekonečna bez straty kvality. Asi tri štvrtiny všetkého hliníka, ktorý sa kedy vyrobil, sa používajú dodnes. Plechovka hodená do žltého kontajnera môže byť o dva mesiace znova v obchode.

Keď ochrannú vrstvu oxidu odstránime, ukáže sa, aký reaktívny kov hliník je. So zriedenými kyselinami reaguje a uvoľňuje vodík, spočiatku pomaly, kým kyselina nerozpustí vrstvu oxidu, potom prudko. Pozri pokus Tancujúce plamene, v ktorom alobal v kyseline chlorovodíkovej uvoľňuje vodík:

$$2\,\text{Al} + 6\,\text{HCl} \rightarrow 2\,\text{AlCl}_3 + 3\,\text{H}_2$$

Práškový hliník na vzduchu horí oslnivým plameňom a so sírou reaguje za vzniku sulfidu, pozri pokus Výroba prskaviek.

zlúčenina	vzorec	použitie
oxid hlinitý (korund)	Al₂O₃	brúsne papiere a kotúče, výroba hliníka; farebné odrody sú drahokamy rubín a zafír
hydroxid hlinitý	Al(OH)₃	lieky proti páleniu záhy, nehorľavé plnivo do plastov
síran hlinitý	Al₂(SO₄)₃	čistenie pitnej a odpadovej vody, vločky strhnú nečistoty
dodekahydrát síranu draselno-hlinitého (kamenec)	KAl(SO₄)₂ · 12 H₂O	kamencová tyčinka zastaví krvácanie po holení

Korund má tvrdosť 9 na Mohsovej stupnici, tvrdší je len diamant. Rubín je korund zafarbený stopami chrómu na červeno, zafír stopami železa a titánu na modro. Dnes sa oba drahokamy vyrábajú aj umelo a rubín bol srdcom prvého lasera.

Hliník sa používa všade, kde treba ľahký, odolný a dobre vodivý materiál: v doprave, stavebníctve, elektrotechnike aj v obaloch. Ku každej vlastnosti hliníka priraď použitie, pri ktorom sa uplatní.

vyskúšaj si

Vlastnosť a použitie hliníka

Ku každej vlastnosti hliníka priraď použitie, pri ktorom sa uplatní.

0 / 0

vlastnosť

použitie

Čistý hliník je dosť mäkký. Na konštrukcie sa preto používajú zliatiny hliníka s meďou, horčíkom, mangánom alebo kremíkom. Najznámejšie je duralumínium, dural, s asi 4 % medi. Je pevné takmer ako oceľ, ale asi trikrát ľahšie, a lietadlá sa z neho stavajú už sto rokov.

vyskúšaj si

Miešač zliatin

ZliatinyKaráty zlata

mosadzbronzoceľnehrdzavejúca oceľduralumíniumspájka (cínová)zlato 14 karátovamalgám

Cu 65 %

Zn 35 %

• Cu meď: 65 %
• Zn zinok: 35 %

mosadz

Vlastnosti: zlatistá, tvrdšia ako meď, dobre sa obrába, nekoroduje.

Použitie: kľučky, vodovodné batérie, hudobné nástroje (trúbka), náboje.

Topenie: asi 900 až 940 °C (meď 1 085 °C).

Zloženie je typické, v praxi sa mení podľa účelu.

Vyber duralumínium a porovnaj jeho zloženie a vlastnosti s oceľou a mosadzou. Viac o zliatinách je v lekcii Zliatiny.

rozšírenie Kov drahší ako zlato

Hliník prvý raz pripravil dánsky fyzik Hans Christian Ørsted v roku 1825, no len v nepatrnom množstve. O tridsať rokov neskôr ho francúzsky chemik Henri Sainte-Claire Deville vyrábal redukciou chloridu hlinitého sodíkom. Postup bol taký drahý, že hliník stál viac ako striebro a istý čas aj ako zlato.

Francúzsky cisár Napoleon III. dal pre svoje najvzácnejšie návštevy prestierať príbormi z hliníka, ostatní hostia jedli zo zlata. Na vrchol Washingtonovho monumentu v USA osadili v roku 1884 malú hliníkovú pyramídu ako vzácnosť. Na parížskej svetovej výstave v roku 1855 vystavovali hliníkové tehličky vedľa korunovačných klenotov.

Všetko sa zmenilo v roku 1886, keď Hall a Héroult objavili lacnú výrobu elektrolýzou. Obaja sa narodili v roku 1863 a obaja zomreli v roku 1914. Cena hliníka klesla za pár rokov na zlomok a zo vzácneho kovu sa stal materiál na plechovky a alobal.

• „Hliník nereaguje s kyslíkom, preto nehrdzavie.“ Hliník s kyslíkom reaguje veľmi ochotne. Vzniknutá vrstva oxidu je však tesná a chráni kov pred ďalšou reakciou.
• „Hliník je ťažký kov ako železo.“ Hliník je asi trikrát ľahší ako železo, patrí medzi ľahké kovy.
• „Hliník sa ťaží ako rýdzi kov.“ V prírode je hliník len v zlúčeninách, vyrába sa elektrolýzou oxidu hlinitého z bauxitu.
• „Recyklovaný hliník je horší ako nový.“ Hliník sa dá recyklovať donekonečna bez straty kvality a ušetrí sa pri tom asi 95 % energie.
• „Alobal je z cínu.“ Kedysi sa potraviny balili do tenkej cínovej fólie, staniolu. Dnešný alobal je z hliníka.

Kovy 2. skupiny, horčík a vápnik, opisuje predchádzajúca lekcia Horčík a vápnik. V ďalšej lekcii Uhlík spoznáš prvok, z ktorého je diamant aj tuha v ceruzke.