Glin jest trzecim najpowszechniej występującym pierwiastkiem w skorupie ziemskiej. Od jego symbolu (oraz symbolu krzemu) wywodzi się dawna nazwa najbardziej zewnętrznej warstwy globu – sial.
Historia
Sole i tlenki glinu znane były od zarania dziejów. Uwodniony, mieszany siarczan tego pierwiastka, ałun, był używany jako środek antyseptyczny przez starożytnych Greków. Istnienie tego pierwiastka i nazwę zasugerował Louis-Bernard Guyton de Morveau w 1761 r. W 1807 podobną sugestię wyraził Humphry Davy, który zaproponował nazwę aluminium. Istnieją kontrowersje na temat tego, kto pierwszy wyodrębnił ten pierwiastek w stanie czystym. Według jednych źródeł był to Friedrich Wöhler w 1827 r. wg innych Hans Christian Ørsted w 1825 r. Amerykanin Charles Martin Hall i Francuz Paul-Louis Toussaint Héroult w 1886 opracowali produkcję glinu na skalę przemysłową. Niezależnie od siebie opracowali metodę otrzymywania aluminium w procesie elektrolizy stopionej mieszaniny kriolitu i boksytu, obecnie znanym jako proces Halla-Heroulta[7].
Właściwości chemiczne
Glin w stanie czystym szybko utlenia się na powietrzu, ulegając pasywacji[8][9]. Pierwotnie pokrywa się warstwą Al 2O 3 o grubości kilku nm. Pod wpływem wilgoci zewnętrzna warstwa tej powłoki ulega częściowej hydrolizie i składa się z Al 2O 3 i Al(OH) 3. Natomiast wewnętrzną warstwę tworzy Al 2O 3, częściowo uwodniony do Al(O)OH. Stanowi ona ścisłą powłokę chroniącą metal przed dalszą korozją w zwykłych warunkach[9][10]. Jest ona odporna na działanie roztworów wodnych o pH 4–9[8].
wg Richarda J. Lewisa, Sr., reaguje jedynie z gorącym stężonym H 2SO 4, natomiast na działanie kwasu rozcieńczonego lub zimnego stężonego jest odporny[10].
W stężonym kwasie azotowym ulega silnej pasywacji, dzięki czemu jest odporny na jego działanie[9][10] i jest wykorzystywany w przemyśle do wytwarzania zbiorników do jego transportu[9]. Z kolei z chlorowanymi węglowodorami reaguje gwałtownie[9]. Także H 2O w wysokiej temperaturze (180 °C) utlenia glin szybko[10].
W związkach występuje na III stopniu utlenienia, bardzo rzadko również na I i II.
Właściwości fizyczne
Jest srebrzystobiałym metalem o niskiej gęstości, bardzo dobrej kowalności i dużej plastyczności. Jest łatwy w odlewaniu i obróbce, podczas której nie tworzy iskier. Wykazuje dobre przewodnictwo elektryczne, jest paramagnetyczny. W postaci czystej jego właściwości mechaniczne są słabe, które jednak można znacząco poprawić poprzez niewielkie ilości dodatków stopowych. Cienkie powłoki naparowanego glinu są trwałymi, bardzo dobrymi zwierciadłami dla światła widzialnego i promieniowania cieplnego[11] (czysty glin odbija do 99% światła widzialnego i do 95% podczerwieni[potrzebny przypis]).
Ze względu na swoje właściwości, takie jak mała gęstość i odporność na korozję, stopy glinu z miedzią i magnezem zwane duraluminium znalazły wiele zastosowań i są używane do wyrobu szerokiej grupy produktów – od części karoserii i silników samochodów, przez poszycia i elementy konstrukcyjne samolotów, po części statków kosmicznych. Tak zwane aluminium utwardzane dyspersyjnie jest wykorzystywane w produkcji koszulek elementów paliwowych i konstrukcyjnych rdzeni niektórych badawczych reaktorów jądrowych. Stopów aluminium z manganem i magnezem używa się do produkcji puszek do napojów (stopy 3004 lub 3104 na ścianki oraz 5182 na wieczka).
Aluminium słabo pochłania neutrony termiczne (ok. 20 fm²), przez co wykorzystywane jest w technice reaktorowej na koszulki elementów paliwowych[12].
Czysty glin
Próżniowe napylenie glinu na powierzchnię szkła lub przezroczystych tworzyw sztucznych wykorzystywane jest do produkcji luster.
Pył glinowy
Pył glinu używany jest w hutnictwie do otrzymywania metali z ich tlenków w procesie aluminotermii. Stosowana w tym procesie mieszanina glinu oraz tlenków metali jest znana pod nazwą termit. Termitu używa się do spawania rur i szyn kolejowych, a także do produkcji broni zapalającej. Jest także stosowany w materiałach wybuchowych np. amonal.
Jest też składnikiem farb metalicznych odpowiedzialnym za charakterystyczny połysk.
Stosowany jest również w przemyśle spożywczym, jako barwnik metaliczny. Używany jest przy srebrnych dekoracjach ciast i tortów. Parlament Europejski uznał, że dodawanie aluminium powinno być zakazane, ponieważ istnieją przesłanki, że ma związek z chorobą Alzheimera, choć do tej pory nie udało się tego jednoznacznie udowodnić.
Folia aluminiowa
Folie aluminiowe o różnej grubości stosowane są do pakowania (m.in. żywności) oraz do różnorodnych celów w technikach laboratoryjnych. Folia aluminiowa jest także wykorzystywana jako tzw. lustro lub ekran cieplny (odbijający promieniowanie podczerwone) do zapobiegania utraty ciepła. W tym celu stosuje się albo samą folię aluminiową (np. o grubości 0,05 mm), albo połączoną trwale z materiałem termoizolacyjnym.
Najważniejsze związki glinu to tlenek glinu i amfoterycznywodorotlenek glinu. Glin tworzy też wodorek, a tetrahydroglinian litu LiAlH4 jest powszechnie stosowanym w chemii organicznej silnym środkiem redukującym. Duże znaczenie przemysłowe mają też aluminoksany, a zwłaszcza MAO (metylowy aluminoksan), z którego produkuje się sita molekularne, oraz powszechnie wykorzystuje jako stałe podłoże dla wielu katalizatorów. Glina i kaolin, powszechnie wykorzystywane przy produkcji ceramiki, to złożone mieszaniny glino-krzemianów.
W pewnych określonych warunkach dopuszczony jest do użytkowania w gastronomii, jednak w przypadku termicznej obróbki żywności, przy bezpośrednim kontakcie z wodą, glin wykazuje wysoką rozpuszczalność i w nadmiernych ilościach przenika do pożywienia. Z tego powodu w Polsce już w latach 80. systematycznie wycofywano z użytku naczynia aluminiowe i obecnie jego znaczenie jest marginalne. Nadmiar glinu nadmiernie obciąża wątrobę, a przyjmowanie dużych dawek tego pierwiastka, zwłaszcza w okresie dzieciństwa, skutkuje upośledzeniem funkcji i mniejszą wydajnością tego organu w późniejszych latach. Ponadto należy wspomnieć, że glin łatwo asymiluje się ze związkami wapnia łatwo przyswajalnego do związków trudno przyswajalnych. Dlatego też należy ograniczać jego spożycie w okresie wzrostu i rozwoju układu kostnego. Nie jest również wskazane, aby w nadmiarze spożywały go osoby w trakcie leczenia złamań i cierpiące na odwapnienie kości.
Znaczenie dla flory i gleb
Glin, podobnie jak krzem, nie jest pierwiastkiem niezbędnym dla życia roślin. Mało tego, w dużych ilościach może być toksyczny zarówno dla roślin, jak i dla zwierząt zjadających roślinę zawierającą glin. Obecność glinu w glebie związana jest z obecnością jonów H+. Aby pozbyć się glinu z gleby, najczęściej stosuje się równolegle neutralizacje pH oraz sadzenie roślin, które pobierają glin z gruntu w większych ilościach[16].
Wytwarzanie
W skorupie ziemskiej występuje w znacznych ilościach, 8,2% wagowo[17]. Wytwarzane jest z boksytu w następujących po sobie procesach:
↑ Podana wartość stanowi przybliżoną standardową względną masę atomową (ang. abridged standard atomic weight) publikowaną wraz ze standardową względną masą atomową, która wynosi 26,9815384 ± 0,0000003. Zob. Prohaska i in. 2021 ↓, s. 584.
↑CarstenC.DohmeierCarstenC., DagmarD.LoosDagmarD., HansgeorgH.SchnöckelHansgeorgH., Aluminum(I) and Gallium(I) Compounds: Syntheses, Structures, and Reactions, „Angewandte Chemie International Edition in English”, 35 (2), 1996, s. 129–149, DOI: 10.1002/anie.199601291 [dostęp 2023-03-29](ang.).
↑D.C.D.C.TyteD.C.D.C., Red (B2Π–A2σ) Band System of Aluminium Monoxide, „Nature”, 202 (4930), 1964, s. 383–384, DOI: 10.1038/202383a0 [dostęp 2023-03-29](ang.).
↑ abcdaluminum. W: Richard J. Lewis (Sr): Hawley’s Condensed Chemical Dictionary. Wyd. 15. John Wiley & Sons, Inc., 2007, s. 44–45. ISBN 978-0-471-76865-4.
↑CRC Handbook of Chemistry and Physics. Wyd. 88. Boca Raton: CRC Press, 2008, s. 4-3.
↑Ryszard Szepke: 1000 słów o atomie i technice jądrowej. Wydawnictwo Ministerstwa Obrony Narodowej, 1982. ISBN 83-11-06723-6. Brak numerów stron w książce
↑T.T.MallátT.T., Zs.Z.BodnárZs.Z., J.J.PetróJ.J., Reduction by dissolving bimetals, „Tetrahedron”, 47 (3), 1991, s. 441–446, DOI: 10.1016/S0040-4020(01)90501-0 [dostęp 2021-08-05](ang.).
↑ZhenZ.ShenZhenZ. i inni, A novel one-pot reformatsky type reaction via bismuth salt in aqueous media, „Tetrahedron Letters”, 38 (15), 1997, s. 2733–2736, DOI: 10.1016/S0040-4039(97)00456-5 [dostęp 2021-08-05](ang.).
.JPG)
