Triely – prvky III.A skupiny, bór (5B)

• výskyt:

• borax (tinkal) - Na2B4O7·10H2O • průmyslová výroba:

• redukcí těkavých sloučenin bóru vodíkem na žhavém tantalovém vlákně:2BCl3 + 3H2 → 2B + 6HCl

borax

• fyzikální vlastnosti:

• rhomboedrická α-forma bóru je nejjednodušší alotropická modifikace - obsahuje 12 atomů bóru v elementární buňce

• termodynamicky nejstálejší modifikace bóru se nazývá romboedrická modifikace β, má mnohem složitější strukturu se 105 atomy v elementární buňce

• bór má dva stálé izotopy • extrémně tvrdá, žáruvzdorná látka • vysoká teplota tání, malá hustota • velmi malá elektrická vodivost • práškové formy jsou černé

• využití:

• používá se jako zušlechťující přísada do různých slitin• lamináty s výztuží z vláken bóru - materiály pro civilní

letadla, kostry jízdních kol, golfové hole, tenisové rakety

• sloučeniny:

• oxid boritý

– bezbarvá látka – v žáru tvoří hmotu podobnou sklu – ve vodě se snadno rozpouští za vzniku kys. trihydrogenborité:

B2O3 + 3H2O → 2H3BO3 – využití – sklářský průmysl (borosilikátová skla např. Pyrex - malý

koeficient tepelné roztažnosti)

• kyselina trihydrogenboritá

– bílé průhledné krystaly, dobře rozpustné v horké vodě a alkoholu – velmi slabá kyselina – využití - příprava borové vody (3% vodný roztok)

hliník (13Al)

• výskyt:

• bauxit – hornina obsahující dihydrát oxidu hlinitého, oxidy železa, hydroxidy hliníku

• kryolit - Na3AlF6 • korund - Al2O3, mnohé drahokamy jsou nečistou formou

Al2O3 – např. rubín, safír• kaolinit – Al2(OH)4Si2O5 • granát – křemičitan s proměnlivým obsahem vápníku,

hořčíku a železa• složka živců, slídy

těžba bauxitu

bauxit

rubín – obsahuje oxidy chrómu, safír – obsahuje oxidy titanu a železa

pyrop – český granát z Českého Středohoří, ve štěrcích ( Mg3Al2(SiO4)3 )

• průmyslová výroba:

• extrakce, čištění a dehydratace bauxitu Al2O3 . 2 H2O – bauxitová ruda se zahřívá s roztokem NaOH, ve kterém se rozpustí hliníková

složka na tetrahydroxohlinitan sodný Na[Al(OH)4] – nerozpustné složky ve vodě se odfiltrují – z hlinitanu získáme Al(OH)3 zaváděním CO2:

2Na[Al(OH)4] + CO2 → 2Al(OH)3 + Na2CO3 + H2O – žíháním vzniklého Al(OH)3 se připraví čistý Al2O3

• elektrolýza Al2O3 v roztaveném kryolitu, snižuje teplotu tání korundu

– hliník se vylučuje na uhlíkové katodě, kyslík na uhlíkové anodě, která uhořívá za vzniku CO

• fyzikální vlastnosti:

• nízkotající stříbrošedý kov • lehký • měkký • kujný, tažný • malá hustota • výborná tepelná a elektrická vodivost • odolný vůči korozi

využití hliníku

• chemické vlastnosti:

• na vzduchu se pokrývá vrstvičkou Al2O3, která brání dalším reakcím

• s vodou nereaguje

• rozpouští se v neoxidujících kyselinách a alkalických hydroxidech za vývoje vodíku:

2Al + 6HCl → 2AlCl3 + 3H22Al + 2NaOH + 6H2O → 2Na[Al(OH)4] + 3H2

• koncentrovaná HNO3 hliník za studena pasivuje, vzniká ochranná vrstva Al2O3

• hliník ochotně reaguje s kyslíkem, tohoto se využívá v tzv. aluminotermii - metoda výroby některých kovů z jejich oxidů za použití hliníku jako redukčního činidla

• při uvedené reakci se také uvolňuje značné množství tepla a teplota dosahuje dostatečných hodnot pro roztavení např. kovového chromu nebo železa:

Cr2O3 + 2Al → 2Cr + Al2O3

Fe2O3 + 2Al → 2Fe + Al2O3 ( svařování kolejnic)

• využití:

• výroba vodičů • letecký a automobilový průmysl – slitina dural – hořčík,

měď, mangan, hliník• výroba kuchyňského nádobí – příbory• výroba CD nosičů – povrh tvořený hliníkem a stříbrem• obalový materiál v potravinářském průmyslu – alobal • redukční činidlo

• sloučeniny:

• tetrahydridohlinitan lithný

– bílá krystalická látka – redukční a hydrogenační činidlo v anorganické a

organické chemii

• chlorid hlinitý

• krystalická látka • využití:

– katalyzátor v organické chemii (Friedel-Craftsova syntéza) – Lewisova kyselina

• hexafluorohlinitan trisodný • využití:

– tavící příměs při výrobě Al – výroba mléčného skla

• oxid hlinitý

– v přírodě jako minerál korund s různými odrůdami, lze jej však vyrobit i uměle

– velká tvrdost (9) – vysoká teplota tání

– bílý prášek – amfoterní – s kyselinami tvoří soli hlinité:

Al2O3 + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2O – s hydroxidy tvoří hlinitany:

Al2O3 + 2NaOH + 3H2O → 2Na[Al(OH)4]

• využití:

– nosič katalyzátorů, např. platiny používaný při hydrogenačních reakcích

– smirek (zrnitá podoba korundu znečištěná oxidem železitým a křemičitým)

• hydroxid hlinitý

– bílá látka – amfoterní charakter – s kyselinami vznikají hlinité soli:

Al(OH)3 + 3HCl → AlCl3 + 3H2O – s alkalickými hydroxidy vznikají rozpustné

hydroxohlinitany:Al(OH)3 + NaOH → Na[Al(OH)4]

• hlinitokřemičitany

– hlíny a kaolín – rozmícháním s vodou vytvoří soudržnou hmotu, kterou lze formovat

nebo řidší odlévat do forem – po vypálení ztrácí vodu – vznikají tak keramické výrobky (pórovitý

povrch ) – keramické výrobky se opatřují glazurou

– využití – cihly, tašky, hrnčířské zboží