Glin jako przedstawiciel borowców

Glin (symbol Al – łac. Aluminium) to pierwiastek, który należy do 13. grupy układu okresowego pierwiastków, tzw. borowców. Na pierwszy rzut oka może wydawać się zwyczajny – lekki, srebrzysty metal, który spotykamy na co dzień choćby w opakowaniach czy naczyniach. Jednak gdy przyjrzymy się mu bliżej, okazuje się, że to wyjątkowy przedstawiciel grupy borowców, skrywający wiele chemicznych i technologicznych zagadek. Jego niezwykłe właściwości, takie jak odporność na korozję czy łatwość formowania, sprawiają, że odgrywa ogromną rolę we współczesnym świecie.

RIDAtvr4Hs99t1

Na ilustracji jest układ okresowy pierwiastków. Wyróżniono glin: symbol Al, liczba atomowa 13, masa atomowa 26,98. Należy do metali. — Układ okresowy z zaznaczonym pierwiastkiem – glinem
Źródło: GroMar sp.z.o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Właściwości fizyczne glinu

Metaliczny pierwiastek glin, czyli technicznie aluminium, jest drugim po żelazie metalem ze względu na mnogość swoich zastosowań w gospodarce człowieka.

Polecenie 1

Zapoznaj się z danymi w poniższej tabeli i wskaż najważniejsze właściwości różniące glin od żelaza.

Własności aluminium i żelaza

własność	jednostka	$Al$	$Fe$
liczba atomowa	-	13	26
ciężar atomowy	-	26,9815	55,8450
struktura krystaliczna	-	A1	A1 *
gęstość w 20°C	$\frac{g}{{cm}^{3}}$	2,6989	7,8740
temperatura topnienia	°C	660,40	1534,85
temperatura wrzenia	°C	2520,00	2749,85
współczynnik rozszerzalności cieplnej	10Indeks górny -6 $\frac{1}{K}$	18	11
przewodność cieplna	$\frac{W}{m \cdot K}$	247,0	80,2
przewodność elektryczna	$\frac{M \cdot S}{m}$	37,74	9,93
wydłużenie	%	50	30 - 50
twardość Mohsa		2,9	4,0
właściwości magnetyczne	-	paramagnetyk	ferromagnetyk

* Występują odmiany alotropowe (w temperaturze pokojowej A2)

Indeks dolny Banaszek M., Praca dyplomowa, Warszawa 2010. Indeks dolny koniec

Glin charakteryzuje się stosunkowo małą gęstością, równą 2,69 $\frac{g}{{cm}^{3}}$ , co stanowi 1/3 gęstości żelaza, oraz wysokimi wartościami przewodności cieplnej i elektrycznej. Ponadto jest metalem odpornym na korozję, ponieważ pod wpływem działania tlenu z powietrza lub rozpuszczonego w wodzie ulega pasywacji, pokrywając się wówczas ochronną warstewką tlenku ${Al}_{2} O_{3}$ .

RZdvbQuB2CauQ

Na ilustracji jest kawałek srebrnego metalu. Ma stosunkowo gładką powierzchnię. — Próbka glinu
Źródło: dostępny w internecie: pt.m.wikipedia.org, licencja: CC BY-SA 3.0.

Polecenie 2

Rx6hOKeUROUAv

Inne właściwości fizyczne glinu:

na powietrzu szybko matowieje;
bardzo dobrze przewodzi prąd elektryczny (62% przewodności elektrycznej miedzi);
ciągliwy – można go rozciągać i rozwalcowywać do bardzo cienkich warstw (do 0,004 mm);
kruchy;
łamliwy;
nierozpuszczalny w rozpuszczalnikach organicznych.

temperatura topnienia		temperatura wrzenia
[K]	[°C]	[K]	[°C]
933,46	660,3	2793,16	2520,0

Mizerski W., Tablice szkolne, Warszawa 2011.

Polecenie 3

Poniżej zostały podane wartości gęstości: glinu, sodu, magnezu, żelaza, chromu, niklu oraz cynku. Porównaj gęstość glinu z innymi metalami. Uzupełnij poniższe zdanie, wybierając i podkreślając jedno z określeń, które są podane w nawiasach.

Wartość	Glin $Al$	Sód $Na$	Magnez $Mg$	Żelazo $Fe$	Chrom $Cr$	Nikiel $Ni$	Cynk $Zn$
Gęstość $\frac{g}{{cm}^{3}}$	2,70	0,97	1,74	7,87	7,17	8,91	7,14

Mizerski W., Tablice szkolne, Warszawa 2011.

R12m3VB0D8myY

Właściwości fizyczne glinu wynikają z występującego w nim wiązania metalicznego. Elektrony walencyjne, które pochodzą od wszystkich atomów, tworzą wspólną chmurę elektronową i oddziaływują z dodatnio naładowanymi rdzeniami atomowymi.

R1L6Ru34Fue26

Na ilustracji są szare kulki - to kationy glinu. Pomiędzy nimi są elektrony tworzące gaz elektronowy (chmurę elektronową). — Właściwości fizyczne glinu wynikają z występującego w nim wiązania metalicznego.
Źródło: GroMar sp.z.o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Polecenie 4

Glin to jeden z najbardziej rozpowszechnionych pierwiastków, jeśli chodzi o wykorzystanie przez człowieka. Jakimi właściwościami fizycznymi odznacza się glin?

R1AG1V2AHT3QC1

Film edukacyjny pt. „Jakimi właściwościami fizycznymi odznacza się glin"
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Ćwiczenie 1

Zaznacz poprawną odpowiedź.

Który izotop glinu jest stabilny?

RgxtyNKTk0oHI

Ćwiczenie 2

Wymień cechy glinu.

R1efOvUQpGV47

Ćwiczenie 3

Wyjaśnij pojęcie „pasywacja”.

Rq3u7gTk2tZni

R10SzSemKb7qX

Na ilustracji są tory kolejowe. W jednym miejscu jest płomień. Poniżej opis: termit - mieszanka sproszkowanego glinu oraz sproszkowanego tlenku żelaza, środek spawalniczy wykorzystywany do spawania szyn i rur. — Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

ReQfszGzaSOnr

Na ilustracji znajdują się tory kolejowe. W jednym miejscu jest płomień. Poniżej opis: aluminotermia - proces otrzymywania metali i niektórych stopów poprzez redukcję tlenków metali sproszkowanym glinem. Substraty tworzą mieszaninę termitową, która reaguje z wydzielaniem ciepła. Temperatura reakcji dochodzi do trzech tysięcy stopni Celsjusza. Pierwsze równanie reakcji: 2 Al+Fe2O3→Al2O3+2 Fe. Drugie równanie reakcji: 3 Mn3O4+8 Al→9 Mn+4 Al2O3. — Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

RbRg4xnhHIko9

Na zdjęciu znajduje się awionetka. Poniżej opis: stopy lekkie - stopy glinu z innymi metalami i niemetalami znalazły zastosowanie w przemyśle transportowym i budownictwie. — Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

RvT5YjjcHoUe7

Na zdjęciu znajduje się awionetka. Poniżej opis: w konstrukcjach samolotów stosowane są różne stopy aluminium. Elementy wykonane z aluminium stanowić około 80% struktury samolotu pasażerskiego. — Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

R1cq6UFHYkmi5

Na ilustracji znajduje się szkielet konstrukcji auta. Jest ona dwukolorowa. Poniżej opis: karoseria hybrydowa, czyli wyprodukowana ze stopów aluminium oraz włókien węglowych, jest lżejsza i bezpieczniejsza od karoserii stalowych. — Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

RuH5sw8vNON1p

Na zdjęciu znajdują się puszki i folia spożywcza. Poniżej opis: z aluminium wytwarza się opakowania na produkty żywnościowe, w tym puszki na napoje. — Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

R1KLRRghM9s3J

Na zdjęciu znajdują się puszki i folia spożywcza. Poniżej opis: folia aluminiowa chroni opakowane produkty, nie przepuszcza powietrza, ciepła, światła. Dzięki niej potrawy dłużej zachowują świeżość. — Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

R1JEkfAVV9M8W

Na zdjęciu znajdują się kawałki białej substancji oraz plastikowe pojemniki. Poniżej opis: siarczan(<math aria‑label="sześć">VI) glinowo‑potasowy woda 12 / 1 - tak zwany ałun glinowo‑potasowy, znalazł zastosowanie w medycynie, działa ściągająco i aseptycznie, w kosmetyce jako antyperspirant. — Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

RNvSCU3Ip9LNF

Na zdjęciu znajdują się kawałki białej substancji oraz plastikowe pojemniki. Poniżej opis: KAlSO42·12 H2O jest najpopularniejszym ałunem, otrzymuje się go przez zmieszanie w odpowiednim stosunku wagowym siarczanu(<math aria‑label="sześć">VI) potasu i siarczanu(<math aria‑label="sześć">VI) glinu, podczas powolnej krystalizacji powstają kryształy ałunu. — Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

RJBGA57G21JBA

Na ilustracji na szkiełku zegarkowym jest pewna ilość drobnych kawałków białej substancji. Poniżej opis: chlorek glinu A l C l jest kwasem Lewisa, stosowany jest w syntezie organicznej, jako katalizator w reakcji Friedela-Craftsa, zarówno acylowania, jak i alkilowania. — Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

R1E6BXL1TF92B

Na ilustracji na szkiełku zegarkowym jest pewna ilość drobnych kawałków białej substancji. Poniżej opis: przykład reakcji Friedela-Craftsa - reakcja chlorometanu z benzenem, produktem jest metylobenzen (toluen). Równanie reakcji: cząsteczka chlorometanu zbudowanego z grupy C H indeks dolny, trzy, koniec indeksu dolnego połączonej z atomem chloru dodać sześcioczłonowy pierścień aromatyczny pod wpływem chlorku glinu daje cząsteczkę toluenu czyli metylobenzenu zbudowanego z sześcioczłonowego pierścienia aromatycznego podstawionego w jednej pozycji grupą metylową C H indeks dolny, trzy, koniec indeksu dolnego, dodać cząsteczkę chlorowodoru H C l. W syntezie organicznej katalizatorami polimeryzacji alkenów są alkilowe pochodne glinu, na przykład A l nawias, C indeks dolny, dwa, koniec indeksu dolnego, H indeks dolny, pięć, koniec indeksu dolnego, zamknięcie nawiasu, indeks dolny, trzy, koniec indeksu dolnego oraz glinowodorek litu L i A l H indeks dolny, cztery, koniec indeksu dolnego stosowany jako środek redukujący. — Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Ćwiczenie 4

Zapoznaj się z treścią infografiki, a następnie dla każdego z poniższych zdań zaznacz poprawne dokończenie.

RRw3yDIEz7iRI

RsPhc38o8KorU

Rw7Do0he61oqk

Ćwiczenie 5

Która z możliwości wykorzystania glinu jest Twoim zdaniem decydująca, aby stwierdzić, że pierwiastek ten odgrywa ważną rolę w rozwoju technologii i gospodarce człowieka? Odpowiedz i uzasadnij.

R1dEiLzx3siEX

bg‑blue

Notatnik

R17TY7A3VUjRk

Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Właściwości chemiczne glinu

Właściwości fizyczne glinu

Notatnik