Właściwości chemiczne glinu
Glin – aktywność chemiczna
Glin jest pierwiastkiem o dużej elektroujemności ( wg skali Paulinga) i aktywności chemicznej. W normalnych warunkach, dzięki zjawisku pasywacji, 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 (np. do wodnego roztworu chlorku rtęci), 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. amalgamat. 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
Zapoznaj się z symulacją, która pozwoli Ci zainicjować reakcje otrzymywania metali na drodze aluminotermii, a następnie odpowiedz na pytania w ćwiczeniach nr 1‑3.
2. Za pomocą szpatułki nabierz wybrany tlenek i wsyp do tygla.
(Uwaga: nie ma możliwości mieszania różnych tlenków na raz).
3. Następnie za pomocą szpatułki wsyp porcję pyłu aluminiowego do tygla.
4. W kolejnym za pomocą szczypiec umieść w tyglu wstążkę magnezową.
5. Przy pomocy zapalniczki zapal wstążkę magnezową i obserwuj zachodzącą reakcję.
Zapoznaj się z opisem symulacji, a następnie odpowiedz na pytania w ćwiczeniach nr 1‑3.

Zasób interaktywny dostępny pod adresem https://zpe.gov.pl/a/DARJ46GNK
Glin należy do silnych reduktorów. W wysokich temperaturach wydziela metale z ich tlenków. Proces ten nosi nazwę aluminotermii:
Aluminotermia 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.
Wyjaśnij, na czym polega aluminotermia.
Reakcja termitowa do zainicjowania wymaga wysokiej temperatury rzędu 1000ºC. Odpowiedz, w jaki sposób można ją otrzymać.
Odpowiedz, jakim typem reakcji (egzo czy endo) są reakcje w aluminotermii.
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.
Glin reaguje z tymi kwasami z wydzieleniem wodoru, przy czym reakcja z rozcieńczonym kwasem siarkowym 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
Przeprowadź eksperyment w laboratorium chemicznym. Sprawdź, jak zachowuje się glin w reakcji ze stężonym i rozcieńczonym kwasem azotowym(). Następnie zapoznaj się z problemem badawczym i zweryfikuj własną hipotezę. W formularzu zanotuj obserwacje i wyniki, a następnie zapisz wnioski.

Zasób interaktywny dostępny pod adresem https://zpe.gov.pl/a/DARJ46GNK
Przeprowadzono eksperyment w laboratorium chemicznym. Sprawdź, jak zachowuje się glin w reakcji ze stężonym i rozcieńczonym kwasem azotowym(), zapoznając się z poniższym opisem doświadczenia. Następnie wykonaj ćwiczenia sprawdzające.
Analiza eksperymentu:
Zjawisko pasywacji na zastosowanie glinu.
Problem badawczy:
Czy stężenie kwasu azotowego() wpływa na występowanie zjawiska pasywacji?
Hipoteza:
Stężenie kwasu azotowego() ma wpływ na występowanie zjawiska pasywacji.
Sprzęt laboratoryjny:
statyw na probówki – prostokątny sprzęt laboratoryjny z rzędami otworów, w których umieszczane są probówki;
dwie probówki – podłużne naczynia szklane do przeprowadzania prostych reakcji chemicznych;
jednorazowe pipety – wąskie rurki do pobierania i przenoszenia niewielkiej ilości cieczy przy pomocy ssawki;
pęseta laboratoryjna – narzędzie o sprężystych ramionach używane do chwytania przedmiotów, których mały rozmiar utrudnia lub uniemożliwia manipulację za pomocą rąk.
Odczynniki chemiczne:
roztwór kwasu azotowego(); roztwór kwasu azotowego().
Przebieg eksperymentu:
Wprowadzenie roztworu kwasu azotowego() do probówki za pomocą jednorazowej pipety.
Powtórzenie tej samej czynności z roztworem kwasu azotowego().
Wprowadzenie glinu do obydwóch probówek przy pomocy pęsety laboratoryjnej.
Obserwacje:
W probówce z roztworem kwasu azotowego() glin roztwarza się. Dodatkowo widać wydzielający się bezbarwny gaz, który u wylotu z probówki zmienia swoje zabarwienie na kolor brunatny. W probówce z roztworem kwasu azotowego() glin opada na dno probówki – brak dodatkowych obserwacji.
Wyniki:
Glin reaguje tylko z roztworem kwasu azotowego().
Wnioski:
Glin, na skutek kontaktu ze stężonym kwasem azotowym(), pokrywa się warstwą trudno rozpuszczalnego tlenku glinu, ulega pasywacji, co uniemożliwia reakcję ze stężonym kwasem azotowym(). W przypadku rozcieńczonego kwasu azotowego(), glin nie ulega pasywacji, a zachodzi reakcja z kwasem.
Równanie reakcji chemicznej:
dla stężonego kwasu azotowego():
dla rozcieńczonego kwasu azotowego():
Po włożeniu blaszki wykonanej z glinu, do stężonego kwasu azotowego nie zaobserwuje się zmian. Podobna sytuacja będzie miała miejsce po wprowadzeniu blaszki glinowej do rozcieńczonego kwasu azotowego lub do stężonego kwasu siarkowego. 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, 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.
Duże znaczenie dla szybkości reakcji glinu z kwasami utleniającymi ma sama powierzchnia tego metalu. Jeśli jest ona gładka, wtedy powstająca w wyniku pasywacji powłoka jest bardziej szczelna i w temperaturze pokojowej reakcje roztwarzania glinu w kwasach utleniających praktycznie nie zachodzą.
Na podstawie przeprowadzonych badań stwierdzono, że w ciągu roku grubość blachy wykonanej z glinu, po zanurzeniu w stężonym kwasie azotowym zmniejsza się zaledwie o około , a po zanurzeniu w rozcieńczonym kwasie azotowym – niecałe .
Z kolei gdy powierzchnia glinu będzie chropowata, szczelność powstającej powłoki pasywacyjnej jest znacznie mniejsza i reakcje roztwarzania mogą zachodzić szybciej. Wówczas objawy tych reakcji (przebiegających zgodnie z równaniami prezentowanymi powyżej dla reakcji w podwyższonej temperaturze) są zauważalne po kilku minutach, nawet w temperaturze pokojowej.
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:
Przeanalizuj poniższą symulację interaktywną. Sprawdź, jak glin zachowuje się w reakcji z wybranymi kwasami oraz wodorotlenkiem sodu. Umieść glin za pomocą pęsety w zlewkach i obserwuj zachodzące zmiany. Następnie rozwiąż ćwiczenia sprawdzające.
Zapoznaj się z opisem symulacji interaktywnej. Dowiedz się, jak glin zachowuje się w reakcji z wybranymi kwasami oraz wodorotlenkiem sodu. Następnie rozwiąż ćwiczenia sprawdzające.
Zapisz równanie reakcji chemicznej zachodzącej pomiędzy kwasem chlorowodorowym, a glinem.
Zapisz równanie reakcji chemicznej zachodzącej pomiędzy wodorotlenkiem sodu a glinem. Uwzględnij, że liczba koordynacyjna powstającego związku kompleksowego może wynosić i .
Wpływ glinu na zdrowie człowieka
Czy glin jest szkodliwy? Organizm osoby dorosłej kumuluje od 50 do 150 mg glinu, z czego 50% można znaleźć w płucach, 25% w kościach i stawach, a pozostałe 25% w tkankach miękkich. Glin gromadzi się w tkankach, ponieważ jony AlIndeks górny 3+3+ mają bardzo zbliżoną wielkość do jonów żelaza FeIndeks górny 3+3+, dzięki czemu mogą podstawiać się zamiast żelaza w różnego rodzaju białkach czy enzymach. Przeanalizuj grafikę, która przedstawia wpływ kumulacji i działania AlIndeks górny 3+3+ w organizmie człowieka.
Czy glin jest szkodliwy? Organizm osoby dorosłej kumuluje od 50 do 150 mg glinu, z czego 50% można znaleźć w płucach, 25% w kościach i stawach, a pozostałe 25% w tkankach miękkich. Glin gromadzi się w tkankach, ponieważ jony glinu mają bardzo zbliżoną wielkość do jonów żelaza FeIndeks górny 3+3+, dzięki czemu mogą podstawiać się zamiast żelaza w różnego rodzaju białkach czy enzymach. Przeanalizuj opis grafiki, która przedstawia wpływ kumulacji i działania AlIndeks górny 3+3+ w organizmie człowieka.
Czy wiesz, że jony lub związki glinu są również stosowane jako dodatki do żywności? Poniżej przedstawione są dopuszczone do stosowania w żywności dodatki, które zawierają związki lub jony aluminium. Zagraj w grę memory i dopasuj wzory sumaryczne do ich opisów.