Glin jest pierwiastkiem chemicznym należącym do grupy borowców. Nazwy „glin” używa się w odniesieniu do pierwiastka chemicznego i jego związków, natomiast nazwy „aluminium” używa się zwyczajowo, gdy mówi się o metalu użytkowym.

Ru7t4KgiM2tYS

Ilustracja przedstawia informacje dotyczące glinu na postawie układu okresowego pierwiastków:

• symbol $\text{Al}$
• liczba atomowa 13
• średnia liczba masowa 26,981539
• najczęściej spotykany stopień utlenienia: trzeci
• ciało stałe
• temperatura topnienia 933,47 Kelwiny
• temperatura wrzenia 2793,15 Kelwina
• gęstość w gramach na centymetr sześcienny w temperaturze dwudziestu pięciu stopni Celsjusza (dwieście dziewięćdziesiąt osiem przecinek piętnaście Kelwina)
• konfiguracja elektronowa podpowłokowa skrócona: $\left[\text{Ne}\right] 3s^{2}3p^1$.

Atom glinu w stanie podstawowym posiada trzy elektrony walencyjne. Konfiguracja elektronowa atomu glinu w stanie podstawowym w zapisie pełnym podpowłokowym wygląda następująco:

• ${}_{13}\text{Al:} 1s^{2}2s^{2}2p^{6}3s^{2}3p^1$

Jedynym stabilnym izotopem glinu jest ${}^{27}\text{Al}$.

R1YObnay8SjVR

Zdjęcie przedstawia kawałek srebrzystego, połyskującego metalu. Jest ścięty z góry, a jego boki są zaokrąglone.

Glin – aktywność chemiczna

Glin jest pierwiastkiem o dużej elektroujemności ($\mathrm{1,61}$ wg skali Paulinga)  i aktywności chemicznej. W normalnych warunkach, dzięki zjawisku pasywacjipasywacjapasywacji, odznacza się niezwykle wysoką trwałością. W obecności tlenu tworzy na swojej powierzchni warstwę tlenku, chroniącą metal przed dalszym utlenieniem.

W przypadku starannego oczyszczenia powierzchni glinu z warstwy pasywnej i szybkiego wprowadzenia glinu do roztworu zawierającego jony rtęci$\left(\text{II}\right)$ (np. do wodnego roztworu chlorku rtęci$\left(\text{II}\right)$), można zaobserwować wydzielanie się bezbarwnego gazu, pokrywanie się powierzchni glinu białym, puszystym nalotem oraz wydzielanie się “kuleczek” cieczy o metalicznym połysku. Glin, jako metal bardziej aktywny chemicznie, wypiera bowiem rtęć z roztworu jej soli:

Powstająca przy powierzchni glinu rtęć, tworzy z glinem stop – tzw. amalgamatamalgamatamalgamat. Utworzona na powierzchni metalu warstewka stopu, utrudnia z kolei przyleganie pasywnej warstwy tlenku glinu do powierzchni tego metalu. W takim układzie, glin pokryty amalgamatem, reaguje z wodą, z wydzieleniem wodoru:

Spalanie glinu w tlenie

Glin ogrzany do wysokiej temperatury spala się, tworząc tlenek glinu:

Aluminoterapia

Glin należy do silnych reduktorów. W wysokich temperaturach wydziela metale z ich tlenków. Proces ten nosi nazwę aluminotermii:

AluminotermiaaluminotermiaAluminotermia jest ważną metodą przemysłową, pozwalającą na otrzymywanie metali. W procesie tym mieszanina glinu i tlenku danego metalu, zwana mieszaniną termitową, jest ogrzewana do bardzo wysokiej temperatury, w której następuje redukcja metalu i utlenienie glinu. Wtedy właśnie powstaje odpowiedni metal i tlenek glinu.

Reakcje glinu z wybranymi kwasami słabo utleniającymi, w temperaturze pokojowej

Warstewka ochronna tlenku glinu może zostać zniszczona w roztworach niektórych mocnych kwasów. Do kwasów tych należą m.in. kwas chlorowodorowy (solny) – zarówno rozcieńczony jak i stężony oraz rozcieńczony kwas siarkowy$\left(\text{VI}\right)$.

Glin reaguje z tymi kwasami z wydzieleniem wodoru, przy czym reakcja z rozcieńczonym kwasem siarkowym$\left(\text{VI}\right)$ przebiega bardzo wolno w odróżnieniu od reakcji z kwasem chlorowodorowym. Przebieg opisanych reakcji można zilustrować za pomocą równań:

Zapis jonowy skrócony powyższych równań reakcji jest taki sam i ma postać:

Reakcje glinu z kwasami utleniającymi, w temperaturze pokojowej

Po włożeniu blaszki wykonanej z glinu, do stężonego kwasu azotowego$\left(\text{V}\right)$ nie zaobserwuje się zmian. Podobna sytuacja będzie miała miejsce po wprowadzeniu blaszki glinowej do rozcieńczonego kwasu azotowego$\left(\text{V}\right)$ lub do stężonego kwasu siarkowego$\left(\text{VI}\right)$. Obserwacje te wynikają z faktu, iż glin w temperaturze pokojowej, ulega w obecności kwasów utleniających opisanej już wyżej pasywacji.

Fakt pasywacji glinu w kontakcie z kwasami utleniającymi (w temperaturze pokojowej) można potwierdzić poprzez dokładne oczyszczenie blaszki glinowej, np. przez wytrawienie jej powierzchni przy pomocy kwasu chlorowodorowego, a następnie szybkie umieszczenie oczyszczonej blaszki w danym kwasie utleniającym. Objawy reakcji będą wówczas praktycznie niezauważalne. Nie oznacza to jednak, że nie zachodzi wówczas żadna reakcja chemiczna.

Dla przykładu, jeśli zanurzymy dokładnie oczyszczoną blaszkę glinową w stężonym kwasie azotowym$\left(\text{V}\right)$, to zajdzie proces pasywacji, który trwa ułamki sekundy. W czasie tego procesu zachodzi reakcja chemiczna, którą można opisać równaniem:

Reakcje glinu z kwasami utleniającymi, w podwyższonej temperaturze

Okazuje się, że glin może reagować z analizowanymi powyżej kwasami utleniającymi, przy czym z zauważalną szybkością reakcje te przebiegają dopiero w temperaturze powyżej 100°C. Aby przeanalizować równania tych reakcji kliknij interesujący Cię kafelek.

Reakcje glinu ze stężonym roztworem wodorotlenku sodu

Warstewka ochronna tlenku glinu może zostać zniszczona również w roztworach mocnych zasad. Dla przykładu, glin reaguje ze stężonym roztworem wodorotlenku sodu tworząc m.in. wodór:

W nadmiarze stężonego roztworu wodorotlenku sodu reakcja przebiega zgodnie z równaniem:

Słownik

Bibliografia

Bielański A., Podstawy chemii nieorganicznej, Tom 2, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2007

Krzeczkowska M., Loch J., Mizera A., Repetytorium chemia: Liceum – poziom podstawowy i rozszerzony, Wydawnictwo Szkolne PWN, Warszawa – Bielsko‑Biała 2010.

Vargel C., Corrosion of Aluminium, Elsevier, 2020.